مشهورترین پارادوکس‌های تاریخ – قسمت پنجم

پارادوکس‌های نسبیت – قسمت سوم

اینشتین تلاش کرد  از قوانین نسبیت برای توصیف جهان به صورت یک مجموعه‌ کامل استفاده کند. او ناگزیر بود بالاخره با پاردوکس بنتلی که قرن‌ها پیش ارائه شده بود، مواجه شود. در دهه‌ی ۱۹۲۰، اغلب ستاره‌شناسان عقیده  داشتند که جهان یکپارچه و ایستا است. بنابراین اینشتین با این فرض شروع کرد که جهان به طور یکنواخت از غبار و ستارگان پر شده است.

به عنوان یک مدل،‌ جهان را می‌توان به بادکنک یا حبابی بزرگ تشبیه کرد. ما بر روی پوسته حباب زندگی می‌کنیم. ستارگان و کهکشان‌هایی را که اطراف خود می‌بینیم، می‌توان به لکه‌هایی که بر سطح بادکنک نقاشی شده‌اند، تشبیه کرد.

هر بار اینشتین سعی کرد معادله‌اش را حل کند، با تعجب دریافت که جواب، جهانی غیر ایستا است. اینشتین نیز با همان مشکلی که بنتلی در حدود ۲۰۰ سال پیش مطرح کرده‌بود مواجه شد. از آنجا که گرانش همواره جذب کننده است و هرگز دفع‌کننده نیست، هر مجموعه‌ی متناهی از ستارگان باید در فاجعه‌ای آتشبار، به درون هم فرو بپاشند. این مسئله با دانش متداول در اوایل قرن بیستم که بیان می‌داشت جهان ایستا و یکنواخت است، در تناقض بود.

einstein

اینشتین، علی‌رغم روحیه‌ی انقلابی‌اش، نمی‌توانست باور کند که جهان در حرکت باشد. همانند نیوتون و بسیاری دیگر، اینشتین به جهانی ایستا باور داشت. بنابراین در سال ۱۹۱۷ مجبور شد که بخش جدیدی را به معادله‌ی خود اضافه کند. یک «« عامل تصحیح‌«« که نیروی جدیدی را به نظریه‌اش اضافه می‌کرد. نیروی ضد گرانشی که ستارگان را از هم دور می‌ساخت.

اینشتین این عامل را ثابت کیهان‌شناسی نامید. جوجه اردک زشتی که چاره‌ای مناسب برای نجات نظریه‌ی اینشتین به نظر می‌آمد.

او سپس این ضد گرانش را به طور دلخواه طوری انتخاب کرد که اثر جاذبه را دقیقاً خنثی نموده و جهانی ایستا ایجاد کند. به بیان دیگر، جهان به طور فرمایشی ایستا شد:  انقباض جهان به سمت درون ناشی از گرانش با نیروی انرژی تاریک که به سمت بیرون عمل می‌کند، خنثی شد.

در سال ۱۹۱۷، فیزیک‌دان هلندی با نام «ویلم دسیتر» جواب دیگری برای معادلات اینشتین ارائه کرد که در آن، جهان نامتناهی ولی کاملاً خالی از ماده است و در اصل تنها شامل انرژی خلاء یا ثابت کیهان‌شناسی است. این نیروی ضد گرانش، به تنهایی کافی است تا چنین جهانی را سریعاً و به‌طور تصاعدی منبسط کند. حتی بدون وجود جرم نیز این انرژی تاریک می‌توانست جهانی در حال انبساط ایجاد کند.

حال فیزیک‌دانان با معمایی پیچیده روبرو بودند. جهان اینشتین دارای جرم بود، ولی حرکت نداشت. از طرفی دیگر، جهان دسیتر حرکت داشت اما جرم نداشت.

در دنیای اینشتین، ثابت کیهان‌شناسی برای خنثی‌کردن جاذبه‌ی گرانش و ایجاد جهان ایستا لازم بود. در جهان دسیتر، ثابت کیهان‌شناسی به تنهایی برای ایجاد یک جهان در حال انبساط کافی بود.

Einstein_and_deSitter

بالاخره در سال ۱۹۱۹، زمانی‌که اروپا تلاش می‌کرد تا از پس اجساد و ویرانه‌های جنگ جهانی اول حیات خود را بازیابد، چند تیم از ستاره‌شناسان به سراسر جهان اعزام شدند تا نظریه‌ی اینشتین را مورد آزمایش قرار دهند. اینشتین قبلاً پیش‌بینی کرده بود که انحنای فضا-زمان ناشی از حضور خورشید، برای خم‌ کردن نور ستارگانی که از مجاورت آن می‌گذرند، کافی خواهد بود. مقدار انحنای نور ستارگان در اطراف خورشید، مانند انحنای نور در یک عدسی، معین و قابل محاسبه است. ولی از آنجایی که نور خورشید در طول روز، دیگر ستارگان را محو می‌کند، دانشمندان برای انجام آزمایش‌های دقیق ناچار بودند در انتظار رخ‌دادن خورشید گرفتگی باشند.

سرانجام در سال ۱۹۱۹، تیمی به رهبری آرتور ادینگتون توانست با عکس‌برداری از خورشید گرفتگی نظریه‌ی اینشتین را اثبات کند.

اگرچه نظریه‌ی اینشتین در توضیح پدیده‌های نجومی، مثل انحنای نور ستارگان در اطراف خورشید و انحراف خفیف در مدار سیاره‌ی عطارد موفق بود، با این حال پیش‌گویی‌های کیهان‌شناسی آن هنوز گیج‌کننده می‌نمود. فیزیک‌دان روسی، الکساندر فریدمن، ابهامات را روشن کرد و عمومی‌ترین و واقع‌ترین راه‌حل‌های معادلات اینشتین را ارائه داد که حتی امروزه در مباحث درسی نسبیت عام تدریس می‌شود. (فریدمن در سال ۱۹۲۲ به یافته‌های خود دست یافت ولی در سال ۱۹۲۵ درگذشت و کارهای او تا سال‌ها به فراموشی سپرده شد.)

ادامه دارد …

جهت مطالعه بیشتر:

http://www.pitt.edu/~jdnorton/teaching/HPS_0410/chapters/relativistic_cosmology/

منبع: کتاب جهان‌های موازی، نوشته‌ی میچیو کاکو

image_pdfimage_print
(8 نفر , میانگین : 5٫00 از 5)
لینک کوتاه مقاله : http://bigbangpage.com/?p=3027
اسماعیل جوکار

اسماعیل جوکار

نویسنده این مطلب: اسماعیل جوکار، دانشجوی مقطع کارشناسی فیزیک، علاقمند به فیزیک، نجوم و کیهان شناسی می باشد و به عنوان نویسنده در وب سایت بیگ بنگ فعالیت می کند.

شما ممکن است این را هم بپسندید

یک پاسخ

  1. آرش گفت:

    جالب بود ولی بعضی جاهاش یه کم گنگ بود

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *