نظریه‌ی جدید فیزیک که جهان را بدون ماده یا انرژی تاریک توضیح می‌دهد

کرونوس – یکی از بزرگ‌ترین مسائل حل نشده در فیزیک، «ماده‌ی تاریک» و «انرژی تاریک» هستند. این اصطلاحات جهت توضیح و توجیه برداشتی که دانشمندان از کیهان داشتند ساخته شده است، اما ما هنوز بعد از دهه‌ها تحقیقات نمی‌دانیم آیا این چیزها واقعاً وجود دارند یا خیر.

آندره مدر، استاد افتخاری دانشگاه ژنو در سوییس پیشنهاد داده است که معادلات اولیه‌ی نسبیت و گرانش نیوتنی را دوباره مورد مطالعه قرار دهیم تا بتوانیم از شر موضوعاتی مثل ماده‌ی تاریک یا انرژی تاریک خلاص شویم. این ایده‌ی او در Astrophysical Journal منتشر شده است.

فیزیک‌دانان قادر خواهند بود از طریق استفاده از این فرضیه، تورم شتاب‌دار جهان را شبیه‌سازی کنند بدون این که از مفهومی به نام انرژی تاریک استفاده کرده باشند. این مطالعات حتی می‌توانند حرکت کهکشان‌ها درون خوشه‌هایشان را بدون استفاده از ماده‌ی تاریک توضیح دهند.

مدر در یک بیانیه گفت: «در این مدل، فرضیه‌ای مطرح می‌شود که قبلاً به آن پرداخته نشده بود. آن هم شاخص تغییرناپذیری فضای خالی است. به عبارت دیگر، فضای خلاء و ویژگی‌های آن در مقابل انبساط و انقباض تحت تأثیر قرار نمی‌گیرند.»

این نکته‌ی ظریف (درون فرمول‌ها) تغییری به شکل یک متغیر شتاب ایجاد می‌کند که قبلاً توسط ماده‌ی تاریک و انرژی تاریک تعریف می‌شد. این فرضیه به طور مثال سرعت کهکشان‌ها را صرفاً با در نظر گرفتن ماده‌ی مرئی محاسبه می‌کند. همچنین نحوه‌ی حرکت ستاره‌ها در کهکشان‌ها را توضیح می‌دهد. قبلا Vera Rubin با استفاده از مفاهیم تاریک این‌ها را توضیح داده بود.

معرفی شاخص تغییرپذیری مطمئناً ویژگی‌هایی را که ما از کهکشان‌ها می‌بینیم توضیح می‌دهد، اما آیا این واقعاً به معنی مرگ مفاهیم انرژی و ماده‌ی تاریک است؟ مسأله به این سادگی نیست چراکه شاخص تغییرپذیری تنها در ابعاد بزرگ و نظریه‌ی نسبیت عام یافت می‌شوند. چون در نظریه‌ی اینشتین، فضای خالی واقعن خالی بود. اما نظریه‌ی کوانتوم معتقد است که در فضای خالی هم میدان‌هایی وجود دارد و واقعاً «خالی» نیست.

در فیزیک کوانتوم، هر قطعه از فضا با انبساط یا انقباض تغییر می‌کند. در واقع، در فیزیک کوانتوم مفهومی وجود دارد به نام «انرژی خلاء» که به انرژی تاریک نسبت داده می‌شود در حالی که مقادیر پیش‌بینی شده از مشاهدات نجوم با تعاریف مکانیک کوانتوم تفاوت‌هایی دارد.

با این که ما نمی‌دانیم ماده و انرژی تاریک از کجا می‌آیند، با این حال آن‌ها باز هم بهترین نظریه در توضیح جهان هستند. اما نظریه‌ی شاخص تغییرپذیری ممکن است آن را به زودی از رده خارج کند.