کیهان ما در حال گسترش است و تازهترین دادههای علمی نشان میدهند که سرعت این انبساط رو به افزایش است. با این حال، بزرگترین چالش دانشمندان این است که چه نیرویی محرک این شتاب است و آیا سادهترین مدلهای کیهانشناسی همچنان با اندازهگیریهای جدید همخوانی دارند یا خیر.
انرژی تاریک تاکنون به عنوان یکی از اصلیترین توجیهها مطرح شده است، اما این مفهوم بیشتر عنوانی برای یک بخش ناشناخته در پسِ انبساط شتابدار کیهان به شمار میرود تا یک پاسخ قطعی. در مدل استاندارد کیهانشناسی، انرژی تاریک تقریباً ۶۸ درصد از چگالی انرژی جهان را تشکیل میدهد، اما اعداد و ارقام به دست آمده کاملاً با نظریه میدانهای کوانتومی سازگار نیستند.
در مقالهای جدید که در نشریه فیزیکال ریویو دی انتشار یافته است، ساواس کوشیآپاس، فیزیکدان دانشگاه براون، پیشنهاد میکند که بخشی از رفتارهای منتسب به انرژی تاریک ممکن است در واقع ناشی از تغییرات کوانتومی در هندسه خودِ کیهان باشد.
بر اساس مدل پیشنهادی این پژوهشگر، سرعت و اندازه انبساط جهان را نمیتوان به طور همزمان با دقتِ کامل تعیین کرد. این عدم قطعیتِ پیشنهادی، معادلات مورد استفاده کیهانشناسان را تغییر میدهد و نحوه تکامل نرخ انبساط را در طول زمان دگرگون میسازد.
کوشیآپاس در مقاله پژوهشی خود این موضوع را مطرح میکند که انبساط شتابدار جهان در دوران متأخر میتواند بازتاب ماکروسکوپی یک عدم قطعیت کوانتومیِ تفکیکناپذیر در شناخت همزمان اندازه و نرخ انبساط کیهان باشد مطرح میکند.
این پژوهشگر برای هماهنگ کردن این محاسبات، به سراغ نظریه گرانش کوانتومی میرود. گرانش کوانتومی حوزهای است که فیزیکدانان نظری برای آشتی دادن نسبیت عام با مکانیک کوانتومی به آن میپردازند.
در حالی که نسبیت عام توصیف بسیار دقیقی از گرانش و ساختار مقیاسبزرگ فضازمان ارائه میدهد، مکانیک کوانتومی رفتار ماده و نور را معمولاً در مقیاسهای میکروسکوپی بررسی میکند. ترکیب سازگار این دو حوزه، همچنان یکی از بزرگترین مسائل حلنشده در دنیای فیزیک باقی مانده است.
تردیدِ موجود درباره شناخت همزمان اندازه و نرخ انبساط کیهان، در واقع یک اصل کلاسیک کوانتومی است، اما نویسنده این پژوهش پیشنهاد میکند که آن را در مقیاس کلِ هستی به کار ببریم. او تصریح میکند که در این چارچوب، شتاب کیهانی به عنوان اثرِ ماکروسکوپی گرانش کوانتومی در افق کیهانی پدیدار میشود تصریح میکند.
به بیان ساده، سرعت گرفتن انبساط کیهان میتواند حامل امضایی از فیزیک گرانش-کوانتومی باشد، بدون آن که نیازی به توضیح تمامی رفتارها صرفاً از طریق انرژی تاریک باشد. اگر این مدل درست از آب دربیاید، میتواند امضایی قابل مشاهده از فیزیک گرانش کوانتومی در تاریخچه انبساط جهان به دانشمندان ارائه دهد.
انجام محاسبات بیشتر و به ویژه رصدهای عمیقتر فضایی، نقش کلیدی در آزمایش این ایدههای جدید ایفا خواهد کرد. نقشهبرداریهای نجومی میتوانند اندازهگیریهای مربوط به تاریخچه انبساط را به اندازه کافی دقیقتر کنند تا اطلاعات بیشتری کسب شود.
کوشیآپاس در همین راستا یادآور میشود که تاریخچه انبساطی که امروزه در حال اندازهگیری آن هستیم، به نظر میرسد با سادهترین نظریه موجود ناسازگار است یادآور میشود. جزئیات این پژوهش در نشریه فیزیکال ریویو دی به چاپ رسیده است.
چشمانداز آینده در شناخت کیهان
بررسی دقیقتر رفتار کیهان و رفع تناقضات میان مدلهای مختلف، راه را برای درک عمیقتر از ماهیت واقعی فضا و زمان هموار میسازد. رصدهای آینده در نهایت مشخص خواهند کرد که آیا هندسه کیهانی و اثرات کوانتومی میتوانند جایگزین کاملتری برای مفاهیم سنتی مانند انرژی تاریک فراهم کنند یا خیر.
