از دهه ۱۹۲۰ میلادی، ستاره‌شناسان از حقیقت انبساط کیهان آگاه بودند. این مسئله برای اولین بار توسط اینشتین در نظریه نسبیت عام آورده شد. این کشف باعث شکل‌گیری موردقبول‌ترین نظریه کیهان‌شناسی با نام نظریه بیگ بنگ شده است. اگرچه برخی مسائل در اواخر دهه ۱۹۹۰ میلادی باعث سردرگمی دانشمندان شد؛ آن هم زمانی که مشاهدات پیشرفته نشان داد که انبساط کیهان میلیاردها سال است که در حال شتاب‌گیری می‌باشد.
این مسئله منتهی به شکل‌گیری نظریه انرژی تاریک شد؛ انرژی اسرارآمیز و نامرئی که عامل انبساط کیهان می‌باشد. چیزی شبیه به ماده تاریک که “جرم نهان” را توضیح می‌دهد، لازم بود که این انرژی مبهم را درک شده و یا حداقل چهارچوب نظری منسجمی برای آن ارائه شود. مطالعه‌ای جدید در دانشگاه بریتیش کلمبیا به دنبال ایجاد این چهارچوب است؛ آن هم با فرض اینکه انبساط کیهان به دلیل نوسانات فضا و زمان باشد. سرپرست این مطالعه کیندی وانگ، دانشجوی دکترای گروه فیزیک و ستاره‌شناسی دانشگاه بریتیش کلمبیا می‌باشد. با نظارت پروفسور ویلیام اونرو(شخصی که “اثر اونرو” را مطرح کرد) و کمک دانشجوی دکترا، ژن ژو تعریفی جدید برای انرژی تاریک ارائه دادند.
تیم تحقیقاتی کار خود را با مورد توجه قراردادن تناقضات موجود در دو نظریه اساسی در علم شروع کردند. این نظریه‌ها، نسبیت عام و مکانیک کوانتوم هستند که تمام پدیده‌های طبیعی در کیهان، در مقیاس‌های بزرگ(ستاره‌ها، کهکشان‌ها و…) و کوچک(ذرات زیراتمی) را توضیح می‌دهند. متأسفانه این دو نظریه در مبحث گرانش با هم تناقض دارند که دانشمندان هنوز نتوانستند این مبحث را با استفاده از مکانیک کوانتوم حل نمایند. وجود انرژی تاریک و انبساط کیهان از دیگر موارد مورد بحث می‌باشد. برای مثال، نظریه‌های کاندیدای توضیح انرژی تاریک، مثل نظریه انرژی خلأ(یکی از پرطرفدارترین نظریه‌ها در خصوص انرژی تاریک) ناسازگاری‌های زیادی را دارند.
بر اساس مکانیک کوانتوم، انرژی خلأ، چگالی انرژی بسیار بالایی را در خود جای داده است. اگر این مسئله درست باشد، نسبیت عام می‌گوید که این مقدار از انرژی، باید گرانش بسیار زیادی داشته باشد که این گرانش باعث انفجار تمام کیهان می‌شود. پروفسور اونرو در این باره گفت: «مشکل اینجاست که محاسبات انرژی خلأ نشان از میزان بسیار بالای آن دارد. بنابراین می‌توان گفت که رویکرد معمول در این زمینه بدین صورت است که بگوییم به نحوی یک چیزی به قدری کاهش پیدا می‌کند که چیز دیگری، میزان گسترشی در حدود ده میلیارد سال پیدا می‌کند. اما این “به نحوی” مرموز بوده و هیچکسی نتوانسته است تاکنون مکانیزمی برای توضیح آن، حتی نصف و نیمه ارائه کند.»
در حالی که دیگر دانشمندان تلاش کردند که مکانیک کوانتوم را به نحوی اصلاح کنند که انرژی خلأ را کوچک نشان داده و یا نسبیت عام را به نحوی اصلاح کنند که بر روی انرژی خلأ تأثیری نداشته باشد. گرچه مکانیک کوانتوم و نسبیت عام از نظریات بسیار موفق در توضیح ساز و کار کیهان بوده‌اند. بجای اصلاح این دو نظریه، ما بر این عقیده‌ایم که در قدم اول باید این نظریات را بهتر درک کنیم و همانگونه که در این دو نظریه اشاره شد، آن را بپذیریم.
در راستای این پژوهش، ونگ و همکاران او محاسباتی بر روی انرژی خلأ انجام دادند که انرژی بالای این پدیده را به مقادیر قابل لمس تبدیل کنند. آنها این احتمال را در نظر گرفتند که اساس فضا-زمان دارای نوسان‌های شدیدی در مقیاس‌های بسیار کوچک می‌باشد که همواره میان انقباض و انبساط در حال تغییر است. با عقب و جلو رفتن فضا-زمان، نتایج این نوسان بدین صورت می‌باشد که کیهان انبساطی آهسته ولی با شتابی پیوسته خواهد داشت. بعد از انجام محاسبات، تیم تحقیقاتی متوجه شدند که این انبساط، با نظریه‌های نسبیت عام و انرژی خلأ کوانتوم همخوانی دارند. همچنین این انبساط با چیزی که دانشمندان به مدت یک قرن است در جهان ما آن را رصد می‌کنند، همخوانی دارد.
پروفسور اونرو اینگونه توضیح می‌دهد: «محاسبات ما نشان داد که یکی از احتمالات این است که جهان ما در اندازه‌های بسیار کوچک در حال انقباض و انبساط است. اما فیزیک به دلیل میانگین این مقیاس‌های کوچک، قادر به رصد این “کف کوانتومی” نیست که می‌توان گفت اثر کاهشی کوچکی روی کیهان می‌گذارد. به بیان دیگر می‌توان گفت که مثل موج‌های اقیانوسی است که در صورت مسطح بودنِ کامل اقیانوس، در آن حرکت می‌کردند اما ما از این حقیقت اطلاع داریم که این حرکت اتم‌های آب است که موج ها را می‌سازد و به گونه‌ای به نظر می‌رسد که سطح آب کاملاً مسطح است.»
در مقایسه با نظریه‌هایی در مورد جهان که نیروهای موجود در آن از بین نمی‌روند و با خنثی کردن یکدیگر، جهان را کنترل می‌کنند، ونگ و همکارانش چهارچوبی را ارائه کردند که در آن جهان همواره در حرکت است. در این چهارچوب، آثار انرژی خلأ توسط خود انرژی خنثی می‌شود و به انقباض و انبساط جهان کمک می‌کند. شاید کمی برای گفتن این حرف زود باشد اما این تصویر از جهانی به شدت پویا می‌تواند در فهم ما از فضا-زمان انقلابی ایجاد کند. حداقل می‌توان گفت که این یافته‌های فرضی می‌توانند به ایجاد مباحث و آزمایشات بیشتر در این زمینه کمک کنند. همانطور که می‌دانیم این تنها راه برای گسترش درک و دانش ما از کیهان است.
ترجمه: رضا کاظمی/ سایت علمی بیگ بنگ
منبع: universetoday.com