X
تبلیغات
رایتل
وب نوشت ‌های دانش آموز سال دوم تجربی
پنج‌شنبه 7 مهر‌ماه سال 1384
شتاب جهان، انرژی تاریک و سی. پی. اچ

 یکی از مباحث جالب و در عین حال جنجالی در سالهای اخیر شتاب جهان می باشد. که هنوز فیزیکدانان نتوانسته اند علت و نحوه ی آن را توضیح دهند، در حالیکه نظریه ی سی. پی. اچ. بخوبی می تواند آن را توضیح و علت آن را بیان کند قبل از هر چیز اجازه دهید انبساط و شتاب جهان را توضیح دهم. هنگامی که نیوتن قانون گرانش عمومی را کشف کرد، این سئوال پیش آمد که اگر همه ی اجسام یکدیگر را جذب می کنند، پس چرا جهان در هم فرو نمی ریزد؟ به عبارت دیگر همه ی اجسام باید یکدیگر را جذب کرده و تمام جهان یکپارچه باشد، در حالیکه چنین نیست. زیرا گرانش یک نیروی جاذبه است و هیگاه به حالت دافعه دیده نمی شود تا بتواند مانع از فرو ریختن جهان شود. از آن زمان تاکنون نیروهای دافعه مورد بحث بوده و هست که آن را به انگلیسی Repulsive Force می نامند. پاسخ نیوتن به این سئوال این بود که اگر جهان نامحدود باشد و از هر طرف امتداد داشته باشد، آنگاه حهان دارای مرکز نیست که درهم فرو بریزد. اما این پاسخ نیز با یک اشکال اساسی مواجه شد. اگر جهان نامحدود باشد در این صورت چون همه ی اجسام به یکدیگر نیرو وارد می کنند، بنابراین نیروی وارد به هر حسمی باید بینهایت باشد که با مشاهدات سازگار نیست. از آن زمان بحث در مورد اینکه جهان نامحدود است یا محدود همواره یکی از سئوالات مورد توجه بوده و هست . بعد از آنکه اینشتین نظریه نسبیت را مطرح کرد، باز بحث محدود یا نامحدود بودن جهان بطور جدی مطرح شد. اینشتین تلاش کرد ساختمان جهان را از نقطه نظر نسبیت عام توضیح دهد. بر این اساس دیدگاه جهان شناختی نسبیت عام را بر مبنای دو اصل زیر مطرح کرد . ماده دارای چگالی متوسطی در فضاست که در همه جا یکی است و صفر هم نیست .

بزرگی شعاع فضا به زمان بستگی ندارد

این دو فرضیه مطابق نظریه نسبیت عام ، تنها در صورتی با هم سازگار بودند که جمله ای فرضی به معادلات میدان افزوده می شد، جمله ای که خود نظریه آن را ایجاب نمی کرد و از دیدگاه نظری هم طبیعی نبود که آنرا جمله ی " کیهان شناختی معادلات میدان" می نامند . اینشتین در آن زمان تصور می کرد که جمله ی دوم احتناب ناپذیر است، زیرا اگر از آن صرف نظر کند گرفتار نظریه پردازیهای بی نتیجه ای خواهد شد . در همان زمان فریدمان ریاضیدان روسی متوجه شد که اگر از فرضیه دوم صرف نظر شود می توان فرضیه اول را حفظ کرد بی آنکه در معادلات میدان به جمله ی کیهان شناختی نیازی باشد. به این معنی که معادلات اولیه ی میدان دارای جوابی هستند که در آن شعاع جهان به زمان بستگی دارد، یعنی فضا در حال انبساط است . اینشتین طی مقاله ای نظر فریدمان را به شدت رد کرد. اما یک هفته بعد متوجه اشتباه خود شد و نظر فریدمان را پذیرفت . چند سال بعد، هابل با پژوهش های کهیشانی نشان داد که خطوط طیفی گسیل شده به سمت سرخ از خود نشان می دهند، یعنی این کهکشانها در حال دور شدن از یکدیگر هستند. مانند بادکنکی که روی آن نقاط رنگی وجود داشته باشد و آن را باد کنید، این نقاط در حال دور شدن از یکدیگر خواهند بود، به این ترتیب پذیرفته شد که جهان در حال انبساط است . پژوهش های انجام شده در سالهای اخیر نشان می دهد که جهان علاوه بر آنکه در حال انبساط است، این انبساط دارای شتاب نیز می باشد. یعنی ضمن آنکه کهکشانها در حال دور شدن از یکدیگر هستند، علاوه بر سرعت دارای شتاب نیز می باشد . هنگامیکه بحث انبساط جهان مطرح شد، برای توجیه آن باید یک نظریه منطقی و جدید ارائه می شد تا بتواند انبساط جهان را توجیه کند.

این نظریه باید توضیح می داد که انبساط جهان از کجا و چه زمانی آغاز شده است؟

برای توجیه انبساط جهان نظریه بیگ بنگ مطرح شد که طبق آن جهان از انفجار یک توده ی فوق العاده متراکم و با حجم ناچیز آغاز شده است . پس از آنکه شتاب جهان مطرح شد، باید یک دلیل منطقی برای توجیه آن ارائه می شد. همچنانکه می دانید طبق قوانین فیزیک شتاب ناشی از اعمال نیرو یا انتقال انرژی صورت می گیرد. بنابراین باید نیرویی به جهان اعمال شود یا انرژی وجود داشته باشد تا بتواند شتاب جهان را توجیه کند. براین اساس بحث انرژی تاریک یا Dark Energy مطرح شد که هنوز منشا و علت آن ناشناخته است. البته در این زمینه نظریه های گوناگونی مطرح شده است، اما هیچ کدام نتوانسته پاسخ قانع کننده به آن بدهد .

نظریه ی سی. پی. اچ. و انرژی تاریک


طبق نظریه سی. پی. اچ. همه ی ذرات موجود در جهان از سی. پی. اچ. تشکیل شده اند و سی. پی. اچ. همواره با مقدار سرعت ثابت حرکت می کنند و هنگامیکه یکدیگر را جذب می کنند مقداری از این سرعت ثابت به حرکت دورانی تبدیل می شود که آن را اسپین می نامند به طوریکه
gradVc=0 and summation velocity and Spin is constant
طبق نظریه سی. پی. اچ. پس از بیگ بنگ سی. پی. اج. ها به همه ی اطراف جهان پراکنده شدند که با سرعت ثابت
Vc, Vc>c
به حرکت خود ادامه می دادند. بتدریج سی. پی. اچ. ها یکدیگر را جدب کردند و به انرژِی تبدیل شدند و انرژی نیز به ماده و پاد ماده تبدیل شد. بتدریج غبارهای آسمانی تشکیل گردید و ستارگان و کهکشانها پدید آمدند. از آنجاییکه همه ی اجسام و ذرات موجود در جهان از سی. پی. اچ. تشکیل شده اند و این سی. پی. اچ. ها در ساختمان ماده دارای حرکت دورانی یا اسپین هستند، لذا هر انفجاری که در جهان صورت گیرد، مقداری از حرکت دورانی یا اسپین سی. پی. اچ. ها به حرکت انتقالی تبدیل می شود . چون بیشتر ماده ی موجود در جهان در ستارگان در حال انفجار است، لذا بطور مداوم حرکت دورانی سی. پی. اچ. ها به حرکت انتقالی تبدیل می شود و این امر موجب انبساط و در عین حال شتاب جهان می شود .