بزرگترین تئوری انیشتین در رابطه با نسبیت ، خیلی از مسائل را در حجم وسیع ، شامل وجود لنز های گرانشی یا حلقه های انیشتین پیش بینی میکند. و همچنان معادلات مشهور او برای برای توضیح کامل این مسائل درگیر اند.
در حالی که نسبیت عام اظهار دارد که یک منبع پر قدرت گرانش – مثلا خورشید – تار و پود فضا را می بافد و نور را از یک شیء بسیار دور به سوی عدسی یک تلسکوپ راهنمایی میکند ، اشیاء خیلی بزرگ مثل کهکشان ها و خوشه های کهکشانی باعث مشاهده ی لنز های گرانشی که به صورت تئوری خیلی قویند میشوند (مثل عکس پایین ) .همچنین نسبیت عام نمیتواند به طور کامل حرکت چرخشی کهکشان ها و ستاره های آن ها را توضیح دهد.
به همین خاطر است که بیشتر فیزیکدانان این امر که 80% ماده های جهان ماده ی تاریک است را قبول دارند. ماده ی تاریک نوعی ماده ی نامرئی است که در لبه های کهکشان ها آویزان است و از ذراتی که به سختی قابل تشخیص اند ، یا از تعداد بیشماری از سیاه چاله های کوچک پدید آمده است. ولی ما همچنان به دنبال مدرک های محکم تری هستیم.
هرچند یک تئوری جدال برانگیز از اریک ورلیند در دانشگاه آمستردام میگوید که ماده ی تاریک اصلا وجود خارجی ندارد. ستاره شناسان با توجه به مطالعه بر روی رفتار 33000 کهکشان قبول کرده اند که این ایده جالب توجه است.
ولی این بدان معنی نیست که ما میتوانیم به طور کامل نظریه ی ماده ی سیاه را رد کنیم زیرا هنوز مشاهدات فراوانی هست که نظریه ی ورلیند نمیتواند انها را توجیه کند که فیزیکدان و رئیس مطالعات ، مارگت بروور (margot brouwer ) در یکی از ویدئو های یوتیوبش در مورد این تحقیق گفته است. که این خود یک قدم نوید دهنده و جالب است.
تئوری جدیدی از جاذبه
پابلو کارلوس بوداسی ( Pablo Carlos Budassi )
تئوری جدید ورلیند به نام گرانش القا شده ( Emergent Gravity ) یا به طور مختصر EG ابتدا در سال 2010 در روزنامه ی نیویورک تایمز در سطح وسیعی شایع شد. این ایده 6 سال از وقت او را برای تبدیل به ایده ای قابل آزمایش در arXiv در نوامبر 2016 گرفت.
گرانش القایی از دنیای مکانیک کوانتومی خیلی کوچک (و عجیب ) اقتباس شده است که ادعا میکند جاذبه واقعا یک نیروی گرانشی تاریک است که بیشتر شبیه تاثیر طبیعی تار و پود فضاست تا یک میدان (مثل میدان مغناطیسی ).
بیشتر شبیه نتیجه ی یک طناب کشی است.
از یک سو این ماده است که تار و پود فضا را میسازد و در سوی دیگر یک نیروی قوی که هنوز توضیحی در مورد ان نیست به نام انرژی سیاه که به توسعه ی فضا و افزایش گوشه های جهان سرعت میبخشد. (ولی نگران نباشید چرا که ما تا 2.8 میلیارد سال دیگر وارد “مهگسست” نخواهیم شد )
ورلیند در اخرین مقالاتش اظهار دارد که تار و پود فضا دارای خاصیت ارتجاعی حافظه دار نسبت به وقتی است که ماده ای مرئی وارد فضا میشود که با سرعت خیلی کمی ارام میگیرد. هنگامی که حجم عظیمی از ماده وارد شود این حالت فنری باعث ایجاد یک نیروی گرانشی سیاه در فاصله ای بسیار دور میشود.
به عبارت دیگر جاذبه میتواند تلاش طبیعت برای پر کردن خلا با استفاده از اشفتگی باشد درست مثل فشار هوا برای پر کردن خلاء هوا یا فرار هوای گرم بدن ما به سمت فضای سرد بیرون که نیاز به هیچگونه نیروی عجیب غریب نامرئی برای فشار ذرات نیست.
ورلیند میگوید از نظر ما این باعث تضعیف فرضیه ی معمولی که قوانین جاذبه همانطور که هستند باید باقی بمانند میشود و از این رو منطق فرضیه ی ماده ی سیاه رد خواهد شد. در واقع ما این طور استدلال کرده ایم که اثرات ماده ی سیاه مشاهده شده ، باقی ماندنی اند.
اگر این مطالب تا بحال شما را سر در گم کرده است بهتر است بدانید که شما تنها نیستید . دنیس اوربای در مقاله ای برای نیویورک تایمز نوشت : بعضی از فیزیکدانان جهان مقاله ی دکتر ورلیند را متوجه نمیشوند یا نسبت یه ان خیلی دیر باورند.
به هر حال تیمی از ستاره شناسان ازمایشات محدودی بر معادلات دکتر ورلیند انجام دادند .
گرانش القایی اولین مانع خود را از بین میبرد
بروور و همکارانش گرانش القایی را با مطالعه ی 33.613 کهکشان تاب دار ازمایش کردند.
مشخصا انها به دنبال لنز های گرانشی ایجاد شده به وسیله ی کهکشان ها و اشیای کج شده ی پشت انها بودند.
این تصاویر خمیده به ما اجازه میدهد تا نیروی جاذبه ی اطراف کهکشان های جلویی که فاصله ی انها صد برابر بیشتر از اندازه ی خود انهاست را بازسازی کنیم. بروور نتایج تحقیقات تیمش را اعلام کرد که در 11 دسامبر در ماهنامه ی ” جامعه ی نجومی سلطنتی ” بریتیش منتشر شد.
بنابر گفته ی بروور معمولا این جاذبه را با فرض اینکه هر کهکشان یک ابر خاص از ماده ی تاریک دارد را توضیح میدهیم. این بار ما داده های خود را با تئوری گرانش جدید اریک ورلیند مقایسه کردیم.
بروور گفت که معادلات ورلیند میتواند توزیع گرانش را بدون معرفی پارامتر های متضاد یا ذرات نامرئی توضیح دهد. یعنی اینکه هیچ ماده ی تاریکی نیاز نیست.
اما 22 نفر از مولفان این تحقیق (به جز خود ورلیند ) مراقب این مورد هستند که ماده ی تاریک را به عنوان یک ایده ی رد شده معرفی نکنند.
انها در نوشته ی خود گفتند که اگرچه کارایی گرانش القایی قابل تحسین است ، این تحقیقات تازه شروع کار است ، در اینده برای ترقی نیاز است که هم در چارجوب تئوری و هم ازمایشات دیداری گرانش القایی ازمایشاتی صورت گیرد تا بتوان به خوبی از انها نتیجه گیری کرد و تئوری های قاطعی در مورد ان گفت.
تیموثی برنت متخصص فیزیک نجومی در موسسه ی مطالعات پیشرفته که در مورد ماده ی تاریک مطالعه میکند در ایمیلی به تجارت داخلی نوشت – گذشته از مدرک جدید – مفاهیم ورلیند به جای جواب ، سوالات بیشتری را بیان میدارد.
برنت شک داشت که برای مثال گرانش القایی میتواند نتایج لیگو (LIGO ) را توجیه کند که کاملا با نسبیت عام تطابق دارد و مدرکی بر وجود ماده ی تاریک در محتوای کهکشان های کوتوله است. و انرژی اضافه از تشکیل جهان به عنوان تابش زمینه ی کیهانی (cosmic background radiation ) نام گذاری شد.
برنت اظهار کرد بر اساس این مطلب و مدرکی دیگر در مورد نسبیت عام او به شدت در مورد جایگزینی گرانش القایی با تئوری انیشتین مخالفت خواهد کرد.
اما حتی اگر نظریه ی ورلیند در ازمایشات اینده شکست بخورد لازم است که فیزیک دانان راهی برای حل بزرگترین بحران یعنی این که چگونه نسبیت عام را با مکانیک کوانتوم که “تئوری همه چیز” نامیده خواهد شد ترکیب کند.
در مقیاس بزرگ به نظر میرسد که جاذبه صرفا بر اساس تئوری انیشتین رفتار نمیکند . این مطلبی بود که ورلیند در ماه نوامبر در مجله ی Astronomy Now اعلام داشت.
خیلی خوب بود
مطلب بسیار جالبی بود