تئوری جدید Big Bang ، Dark Matter و Dark Energy را در تولد جهان به چالش می کشد

در جستجو برای درک اینکه چگونه جهان به وجود آمده است ، یک تئوری جدید در حال بازنویسی فیلمنامه است. این ایده به جای یک تولد عظیم و آتشین مانند Big Bang ، نشان می دهد که کیهان در گام های ناگهانی و قدرتمند رشد کرده است-پشت سر هم نامرئی ، رعد و برق سریع که پایه و اساس فیزیک را لرزاند.

این وقایع ، به نام تکین های زمانی ، ممکن است کلید رمز و راز چگونگی شکل گیری کهکشان ها و چرا جهان را سریعتر و سریعتر گسترش دهد. مهمتر از همه ، این تئوری جرات دارد بدون تکیه بر ماده تاریک یا انرژی تاریک ، همه آن را توضیح دهد – دو نیروی نامرئی که دانشمندان برای ده ها سال در حال شکار هستند اما هنوز پیدا نکرده اند.

دکتر ریچارد لیو ، استاد فیزیک در دانشگاه آلاباما در هانتسویل ، معتقد است که تاریخ کیهانی نه با یک آغاز بلکه توسط بسیاری شکل می گیرد. در مقاله اخیر خود که در گرانش کلاسیک و کوانتومی منتشر شده است ، لیو یک جایگزین جسورانه ارائه می دهد: جهان از طریق دنباله ای از سنبله های انرژی آشکار می شود – پشت سر هم سریع به موقع که در تمام فضا موج می زند. هر پشت سر هم ترکیبی از جهان با ماده و انرژی ، گسترش شروع به کار و کمک به ساخت سازه های وسیعی که امروزه می بینیم کمک می کند.

لیو توضیح می دهد: “مدل جدید می تواند هم برای شکل گیری ساختار و هم ثبات و هم خصوصیات مهم مشاهده ای از گسترش جهان در کل باشد.” این انفجارها ، یا تکین ها ، “به طور یکنواخت بر همه فضا تأثیر می گذارد” و نیاز به چیزهای نامرئی کیهان شناسان را به مدت طولانی تصور می کند که کیهان را پر می کند.

این مدل بر اساس کارهای قبلی Lieu از سال ۲۰۲۴ ساخته شده است ، که نشان می دهد گرانش ممکن است همیشه برای کار کردن به توده احتیاج نداشته باشد – ایده ای که بحث شدید را برانگیخت و بیش از ۴۱۰۰۰ خوانده شده است. این نسخه همچنین سعی در توضیح نحوه ماندن کهکشان ها بدون استفاده از ماده تاریک دارد.

اما مدل قبلی به مفهومی معروف به “تراکم منفی” متکی بود. در حالی که از نظر ریاضی مفید است ، چگالی منفی برای توضیحات در دنیای واقعی دشوار است. نسخه جدیدتر آن قطعه را در حالی که هنوز همان معماها را حل می کند – و بیشتر می کند.

این تکین های زمانی به سرعت و به ندرت اتفاق می افتد که تشخیص آنها با ابزارهای فعلی غیرممکن است. اما تأثیر آنها ممکن است بسیار زیاد باشد. مانند جرقه بیگ بنگ ، آنها ماده و انرژی را به وجود می آورند – اما برخلاف بیگ بنگ ، آنها قوانین فیزیک را نمی شکنند.

لی خاطرنشان می کند که این همان چیزی است که مدل او را از گزینه های قبلی جدا می کند. ستاره شناس بریتانیایی سر فرد هویل یک بار با پیشنهاد یک جهان “دولت پایدار” علیه بیگ بنگ استدلال می کرد ، جایی که با گسترش فضا ، ماده به طور مداوم ایجاد می شود. این ایده جذاب اما ناقص بود-این قانون حفاظت از انرژی جمعی را نقض کرد.

در مقابل ، نظریه لیو این موضوع را نگه می دارد و انرژی به طور ناگهانی ظاهر می شود و ناپدید می شود – اما همیشه به شکلی که از قوانین پیروی می کند. وی می گوید: “به اندازه کافی جالب ، هیچ نقض قوانین حفاظت وجود ندارد.” “این تکین ها غیرقابل کنترل هستند زیرا به ندرت به موقع رخ می دهند و به سرعت حل نشده اند.”

منشأ این انفجارها دقیقاً مانند علت دقیق Big Bang ناشناخته است. اما این عدم قطعیت باعث ضعیف تر شدن مدل نمی شود. در واقع ، ممکن است آن را واقع بینانه تر کند.

مدل لیو بیش از چگونگی شکل گیری ماده توضیح می دهد. همچنین مقابله می کند که چرا جهان با سرعت شتاب در حال گسترش است – پدیده ای که معمولاً در مورد انرژی تاریک مقصر است.

پاسخ در چیزی به نام فشار منفی نهفته است. بر خلاف نوع فشاری که از لاستیک یا لوله آب احساس می کنید ، فشار منفی تأثیر عجیبی در فضا دارد. این به جای ورود به سیستم ، بیرون می رود.

لیو می گوید: “یک مثال فشار منفی است که توسط یک میدان مغناطیسی در امتداد یک خط میدان اعمال می شود.” وی خاطرنشان می کند که حتی آلبرت انیشتین فشار منفی را در کار خود در سال ۱۹۱۷ بر روی ثابت کیهان شناسی در نظر گرفت – اولین تلاش شناخته شده برای توضیح اینکه چرا جهان تحت گرانش فرو نمی رود.

هنگامی که انرژی جرم مثبت با فشار منفی زوج می شود ، می تواند بدون شکستن فیزیک ، گسترش یابد. ریاضی هنوز کار می کند. مهمتر از همه ، مدل لیو از نیاز به ایده “چگالی منفی” بحث برانگیز از مقاله قبلی خود جلوگیری می کند.

این تعادل همچنین ساختار جهان را پایدار می کند. تکین ها فقط ماده ایجاد نمی کنند – آنها مرحله ای را برای رشد و نگه داشتن کهکشان ها قرار می دهند ، نقشی که مدت هاست به ماده تاریک اختصاص داده شده است. اما در این دیدگاه ، به هیچ وجه نیازی به ماده تاریک نیست.

عنوان مقاله – آیا ماده تاریک و انرژی تاریک قادر است؟ – نکته اصلی Lieu را به شما می دهد. او معتقد است که آنها همیشه در آنجا نیستند. در واقع ، او می گوید ، آنها فقط در لحظه های نادر و زودگذر ظاهر می شوند. بقیه وقت ، آنها از بین رفته اند.

وی توضیح می دهد: “آنها فقط در موارد مختصر ظاهر می شوند که در طی آن ماده و انرژی کل جهان را به طور یکنواخت پر می کنند.” بین آن لحظات ، آنها به سادگی وجود ندارند.

این مدل یک ویژگی اساسی را با نمای سنتی به اشتراک می گذارد: پشت سر هم کیهانی که جهان را شکل می دهد. اما در حالی که مدل استاندارد می گوید که یک بار اتفاق افتاده است – Big Bang – Lieu استدلال می کند که بارها و بارها اتفاق می افتد.

این انفجارهای مکرر می تواند نه تنها آغاز کیهان بلکه به همین دلیل همچنان به گسترش و تکامل آن توضیح دهد. با هر پالس ، ماده در فضا توزیع می شود. سپس این ماده در زیر گرانش جمع می شود و کهکشان ها ، خوشه ها و سایر ساختارهای کیهانی را تشکیل می دهد.

ماهیت ناگهانی این وقایع همچنین ممکن است توضیح دهد که چرا دانشمندان هرگز به طور مستقیم ماده تاریک یا انرژی تاریک را ندیده اند. لیو می گوید: “این می تواند به همین دلیل است که ماده تاریک و انرژی تاریک پیدا نشده است.”

مرحله بعدی اثبات تئوری است. در حالی که به نظر می رسد آینده نگر است ، لیو می گوید جواب ممکن است به طرز شگفت آور نزدیک باشد – نه در فضا ، بلکه روی زمین.

محققان می توانند به جای انتظار برای تصاویر از تلسکوپ فضایی جیمز وب ، از تلسکوپ های قدرتمند زمینی مانند رصدخانه Keck در هاوایی یا گروه تلسکوپ های ایزاک نیوتن در اسپانیا استفاده کنند. این ابزارها می توانند تصاویر دارای زمینه های عمیق از کهکشان های دور در طیف وسیعی از redshift ها را جمع کنند-راهی برای اندازه گیری سرعت در فضا از بین می روند.

اخترشناسان می توانند با برش دادن این داده ها توسط redshift ، به دنبال پرش های ناگهانی در ظاهر کهکشان ها دور شوند. در صورت یافتن ، این جهش ها ممکن است به تکون های گذشته اشاره کنند – شواهدی از جهانی که در پالس رشد می کند و نه از طریق گسترش مداوم و مداوم.

لیو می گوید: “با توجه به وضوح کافی تغییر شکل مجدد که در اثر برش redshift انجام شده است ، فقط می توان فهمید که نمودار هابل پرش ها را نشان می دهد.” این یک سرنخ قدرتمند خواهد بود که چیزی غیر از Big Bang ممکن است در محل کار باشد.

در حال حاضر ، مدل لیو یک تئوری باقی مانده است – اما یکی با پیامدهای قدرتمند. اگر درست باشد ، می تواند دو بزرگترین راز در کیهان شناسی را حل کند: ماده تاریک و انرژی تاریک واقعاً چیست و چرا ما هرگز نتوانسته ایم آنها را پیدا کنیم.

دانشمندان به جای شکار برای مواد نامرئی ، ممکن است شروع به گوش دادن به مداحی های پشت سر هم باستانی و غیرقابل توقف کنند – ریتم های پنهان یک جهان که هنوز در حال حرکت است.