پارادوكس‌هاي نسبيت – قسمت سوم

اينشتين تلاش كرد  از قوانين نسبيت براي توصيف جهان به صورت يك مجموعه‌ كامل استفاده كند. او ناگزير بود بالاخره با پاردوكس بنتلي كه قرن‌ها پيش ارائه شده بود، مواجه شود. در دهه‌ي 1920، اغلب ستاره‌شناسان عقيده  داشتند كه جهان يكپارچه و ايستا است. بنابراين اينشتين با اين فرض شروع كرد كه جهان به طور يكنواخت از غبار و ستارگان پر شده است.

به عنوان يك مدل،‌ جهان را مي‌توان به بادكنك يا حبابي بزرگ تشبيه كرد. ما بر روي پوسته حباب زندگي مي‌كنيم. ستارگان و كهكشان‌هايي را كه اطراف خود مي‌بينيم، مي‌توان به لكه‌هايي كه بر سطح بادكنك نقاشي شده‌اند، تشبيه كرد.

هر بار اينشتين سعي كرد معادله‌اش را حل كند، با تعجب دريافت كه جواب، جهاني غير ايستا است. اينشتين نيز با همان مشكلي كه بنتلي در حدود 200 سال پيش مطرح كرده‌بود مواجه شد. از آنجا كه گرانش همواره جذب كننده است و هرگز دفع‌كننده نيست، هر مجموعه‌ي متناهي از ستارگان بايد در فاجعه‌اي آتشبار، به درون هم فرو بپاشند. اين مسئله با دانش متداول در اوايل قرن بيستم كه بيان مي‌داشت جهان ايستا و يكنواخت است، در تناقض بود.

einstein

اينشتين، علي‌رغم روحيه‌ي انقلابي‌اش، نمي‌توانست باور كند كه جهان در حركت باشد. همانند نيوتون و بسياري ديگر، اينشتين به جهاني ايستا باور داشت. بنابراين در سال 1917 مجبور شد كه بخش جديدي را به معادله‌ي خود اضافه كند. يك «« عامل تصحيح‌«« كه نيروي جديدي را به نظريه‌اش اضافه مي‌كرد. نيروي ضد گرانشي كه ستارگان را از هم دور مي‌ساخت.

اينشتين اين عامل را ثابت كيهان‌شناسي ناميد. جوجه اردك زشتي كه چاره‌اي مناسب براي نجات نظريه‌ي اينشتين به نظر مي‌آمد.

او سپس اين ضد گرانش را به طور دلخواه طوري انتخاب كرد كه اثر جاذبه را دقيقاً خنثي نموده و جهاني ايستا ايجاد كند. به بيان ديگر، جهان به طور فرمايشي ايستا شد:  انقباض جهان به سمت درون ناشي از گرانش با نيروي انرژي تاريك كه به سمت بيرون عمل مي‌كند، خنثي شد.

در سال 1917، فيزيك‌دان هلندي با نام «ويلم دسيتر» جواب ديگري براي معادلات اينشتين ارائه كرد كه در آن، جهان نامتناهي ولي كاملاً خالي از ماده است و در اصل تنها شامل انرژي خلاء يا ثابت كيهان‌شناسي است. اين نيروي ضد گرانش، به تنهايي كافي است تا چنين جهاني را سريعاً و به‌طور تصاعدي منبسط كند. حتي بدون وجود جرم نيز اين انرژي تاريك مي‌توانست جهاني در حال انبساط ايجاد كند.

حال فيزيك‌دانان با معمايي پيچيده روبرو بودند. جهان اينشتين داراي جرم بود، ولي حركت نداشت. از طرفي ديگر، جهان دسيتر حركت داشت اما جرم نداشت.

در دنياي اينشتين، ثابت كيهان‌شناسي براي خنثي‌كردن جاذبه‌ي گرانش و ايجاد جهان ايستا لازم بود. در جهان دسيتر، ثابت كيهان‌شناسي به تنهايي براي ايجاد يك جهان در حال انبساط كافي بود.

Einstein_and_deSitter

بالاخره در سال 1919، زماني‌كه اروپا تلاش مي‌كرد تا از پس اجساد و ويرانه‌هاي جنگ جهاني اول حيات خود را بازيابد، چند تيم از ستاره‌شناسان به سراسر جهان اعزام شدند تا نظريه‌ي اينشتين را مورد آزمايش قرار دهند. اينشتين قبلاً پيش‌بيني كرده بود كه انحناي فضا-زمان ناشي از حضور خورشيد، براي خم‌ كردن نور ستارگاني كه از مجاورت آن مي‌گذرند، كافي خواهد بود. مقدار انحناي نور ستارگان در اطراف خورشيد، مانند انحناي نور در يك عدسي، معين و قابل محاسبه است. ولي از آنجايي كه نور خورشيد در طول روز، ديگر ستارگان را محو مي‌كند، دانشمندان براي انجام آزمايش‌هاي دقيق ناچار بودند در انتظار رخ‌دادن خورشيد گرفتگي باشند.

سرانجام در سال 1919، تيمي به رهبري آرتور ادينگتون توانست با عكس‌برداري از خورشيد گرفتگي نظريه‌ي اينشتين را اثبات كند.

اگرچه نظريه‌ي اينشتين در توضيح پديده‌هاي نجومي، مثل انحناي نور ستارگان در اطراف خورشيد و انحراف خفيف در مدار سياره‌ي عطارد موفق بود، با اين حال پيش‌گويي‌هاي كيهان‌شناسي آن هنوز گيج‌كننده مي‌نمود. فيزيك‌دان روسي، الكساندر فريدمن، ابهامات را روشن كرد و عمومي‌ترين و واقع‌ترين راه‌حل‌هاي معادلات اينشتين را ارائه داد كه حتي امروزه در مباحث درسي نسبيت عام تدريس مي‌شود. (فريدمن در سال 1922 به يافته‌هاي خود دست يافت ولي در سال 1925 درگذشت و كارهاي او تا سال‌ها به فراموشي سپرده شد.)

ادامه دارد …

جهت مطالعه بيشتر:

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

منبع: كتاب جهان‌هاي موازي، نوشته‌ي ميچيو كاكو

دیدگاهتان را بنویسید

این سایت از اکیسمت برای کاهش هرزنامه استفاده می کند. بیاموزید که چگونه اطلاعات دیدگاه های شما پردازش می‌شوند.

1 دیدگاه