گجت نیوز آخرین اخبار تکنولوژی، علم و خودرو 
نظریه جدید دانشمندان درباره گرانش کوانتومی چگونه آغاز جهان و لحظه مهبانگ را توضیح میدهد و خط بطلان بر نظریه نسبیت عام انیشتین میکشد؟
یکی از موضوعات جالب توجهی که ذهن دانشمندان را به خود مشغول کرده، گرانش کوانتومی است که به تازگی با بازتعریف آن در قالبی نو، در صدد توضیح پدیده مهبانگ برآمدهاند. آنها با درک این موضوع میتوانند تصویری واضح از آغاز جهان و بدو تولد آن منتشر کنند. چارچوب جدیدی که تحت عنوان گرانش کوانتومی ایجاد شده، میتواند آن بخشهایی از مهبانگ را توضیح دهد که نظریه نسبیت عام اینشتین از سال 1915 قادر به پوشش آنها نیست. این مفهوم ممکن است حتی نظریه پیچیده «تکینگی» پیش از آغاز کیهان را نیز مغلوب خود کند.
گرانش کوانتومی و آغاز جهان
اثبات گرانش کوانتومی برای فیزیکدانان مثل پیدا کردن کلید حل معماست، زیرا این نظریه میتواند پلی میان دو جهان متفاوت علم بسازد: جهانی که نسبیت عام در مقیاسهای کیهانی توضیح میدهد و جهانی که فیزیک کوانتومی در مقیاسهای بسیار کوچک بررسی میکند.
با این حال، نسبیت عام تنها در مقیاسهای کوچک با چالش مواجه نیست و وقتی صحبت از لحظات آغازین کیهان میشود از عهده توضیح آن صحنه بر نمیآید. برای غلبه بر این مشکل، تیمی از پژوهشگران به سرپرستی نیاش افشوردی، استاد فیزیک و نجوم در دانشگاه واترلو و موسسه پیرامتر، نظریهای موسوم به گرانش کوانتومی درجه دوم را بررسی کردند. جالب این که این نظریه حتی توانایی توضیح رخدادهای آغازین کیهان با چگالی و دمای بسیار بالا را دارد.
براساس توضیح افشوردی، نسبیت عام در بسیاری از شرایط عملکردی فوقالعادهای دارد، اما وقتی از آن برای بررسی مهبانگ یا داخل سیاهچالهها استفاده میکنیم، به پیش بینی یک تکینگی میرسیم و این همان لحظهای است که چگالی، انحنای فضا و دما به بینهایت میرسند. با این اوصاف، نسبیت عام احتمالا برای توصیف نخستین لحظات کیهان کافی نیست.
- آیا نیکولا تسلا راز ضدگرانش را کشف کرده بود؟
- تحقیقات جدید: تحلیل رفتن عضلات بدن از عوارض جدی زندگی روی مریخ است
گسترش دیدگاه سنتی نسبیت عام
افشوردی توضیح داد که در رویکرد استاندارد به مهبانگ، دانشمندان ابتدا نظریه گرانش اینشتین را مبنا قرار میدهند و سپس برای توضیح نخستین لحظات کیهان، عناصر اضافی را وارد میکنند. معروفترین این عناصر، میدان تورمی فرضی است که به توضیح رشد فوق العاده سریع کیهان در آغاز کمک میکند.
به گفته این دانشمند، رویکرد ما این است که بررسی کنیم آیا برخی ویژگیهای کیهان در نخستین لحظات میتواند به طور مستقیم ناشی از خود گرانش باشد، به شرطی که گرانش به گونهای گسترش یابد که در انرژیهای بسیار بالا هم رفتار منطقی و پایدار داشته باشد. به جای اینکه مهبانگ را نقطهای ببینیم که در آن معادلات ما شکست میخورند و سپس با فرضیات اضافی مشکل را حل کنیم، ما نظریهای را بررسی میکنیم که در آن گرانش از قبل، شامل اجزایی است که میتوانند آن مرحله بسیار اولیه را به طور منسجم توصیف کنند. فیزیکدانان به این رویکرد تکمیل فرابنفش میگویند.
به باور افشوردی، مدل ایشان با دادههای کنونی تطابق بسیار خوبی دارد و در برخی موارد حتی بهتر از بسیاری از مدلهای تورمی استاندارد عمل میکند. چیزی که بیش از همه ما را شگفت زده خواهد کرد، ظهور طبیعی مرحلهای شبیه تورم است. ما معمولا تورم را چیزی میدانیم که باید بر گرانش اضافه شود؛ بنابراین، این که ممکن است به طور مستقیم از خود گرانش ناشی شود، بسیار جالب است. به طور کلی، دیدن اینکه یک تفسیر نسبتا ساده از نظریه اینشتین میتواند گام بزرگی در حل یکی از مسائل عمیق منشأ کیهان ما بردارد، بسیار دلگرم کننده است.
این محقق اضافه کرد که گام بعدی تیم، دقیقتر کردن پیشبینیهای مدلسازی و سنجش آنها در برابر دادههای آینده است. به گفته او، ما دو مسیر اصلی پیش رو داریم. مسیر اول مبتنی بر نظریه است و میخواهیم چارچوب را بهتر درک کرده و بررسی کنیم که نتایج ما تا چه اندازه در شرایط پیچیدهتر از آنچه تاکنون بررسی کردهایم، پابرجا باقی میماند. مسیر دوم مبتنی بر مشاهده است و هدف ما ارائه پیشبینیهای روشنتر درباره امواج گرانشی اولیه و دیگر نشانههای به جامانده از کیهان اولیه است.
به احتمال زیاد شواهدی که دانشمندان برای تأیید به آن نیاز دارند از نشانههای قدیمی به دست خواهد آمد که از جمله آنها میتوان به لرزشهای بسیار ظریف فضا – زمان که امواج گرانشی اولیه نامیده شدهاند، اشاره کرد. همچنین بقایای تابش زمینه ریزموج کیهانی که نوعی فسیل کیهانی به شمار میرود و از نخستین تابش نور در جهان باقی مانده، کمک شایان توجهی به آنها میکند.