✅ چیزی در نظریه گرانش اینشتین اشتباه است

نظریه نسبیت عام آلبرت انیشتین در توصیف گرانش ستارگان و سیارات به طور قابل توجهی موفق بوده است، اما به نظر نمی رسد که در همه مقیاس ها کاملاً کاربرد داشته باشد.
همه چیز در جهان جاذبه دارد و آن را نیز احساس می کند.  با این حال، این رایج‌ترین نیروی بنیادی نیز همان چیزی است که بزرگترین چالش‌ها را برای فیزیکدانان ایجاد می‌کند. نظریه نسبیت عام آلبرت انیشتین در توصیف گرانش ستارگان و سیارات بسیار موفق بوده است، اما به نظر نمی‌رسد که در همه مقیاس‌ها کاملاً کاربرد داشته باشد.
نسبیت عام چندین سال آزمایش های رصدی را پشت سر گذاشته است، از اندازه گیری ادینگتون از انحراف نور ستاره توسط خورشید در سال 1919 تا تشخیص اخیر امواج گرانشی. با این حال، شکاف‌ها در درک ما زمانی ظاهر می‌شوند که سعی می‌کنیم آن را در فواصل بسیار کوچک اعمال کنیم، جایی که قوانین مکانیک کوانتومی عمل می‌کنند، یا زمانی که سعی می‌کنیم کل جهان را توصیف کنیم.
مطالعه جدید ما، منتشر شده در Nature Astronomy، اکنون نظریه انیشتین را در بزرگترین مقیاس آزمایش کرده است. ما گمان می‌کنیم رویکرد ما ممکن است روزی به حل برخی از بزرگترین راز های کیهان‌شناسی کمک کند، و نتایج نشان می‌دهد که نظریه نسبیت عام ممکن است نیاز به تغییر در این مقیاس داشته باشد.
مدل معیوب؟
نظریه کوانتومی پیش بینی می کند که فضای خالی، خلاء، مملو از انرژی است.  ما متوجه حضور آن نمی‌شویم زیرا دستگاه‌های ما فقط می‌توانند تغییرات انرژی را به جای مقدار کل آن اندازه‌گیری کنند.
با این حال، به گفته انیشتین، انرژی خلاء گرانش دافعه ای دارد - فضای خالی را از هم جدا می کند.جالب توجه است، در سال 1998، کشف شد که انبساط جهان در واقع در حال شتاب است (یافته ای که با جایزه نوبل فیزیک 2011 اعطا شد). با این حال، مقدار انرژی خلاء یا انرژی تاریک که برای توضیح شتاب ضروری است، مرتبه‌های بزرگی کوچک‌تر از آن چیزی است که نظریه کوانتومی پیش‌بینی می‌کند.
از این رو سؤال بزرگی که «مسئله ثابت کیهان‌شناسی قدیمی» نامیده می‌شود این است که آیا انرژی خلاء واقعاً گرانش می‌کند( اعمال نیروی گرانشی و تغییر انبساط جهان).
اگر بله، پس چرا گرانش آن بسیار ضعیف تر از حد پیش بینی شده است؟  اگر خلاء اصلاً جاذبه نداشته باشد، چه چیزی باعث شتاب کیهانی می شود؟
ما نمی دانیم انرژی تاریک چیست، اما برای توضیح انبساط جهان باید وجود آن را فرض کنیم.به طور مشابه، ما همچنین باید فرض کنیم که نوعی ماده نامرئی وجود دارد که ماده تاریک نامیده می‌شود تا توضیح دهیم که چگونه کهکشان‌ها و خوشه‌ها به شکلی که امروزه مشاهده می‌کنیم تکامل یافته‌اند.
این مفروضات در نظریه استاندارد کیهان شناسی دانشمندان، به نام مدل ماده تاریک سرد لامبدا (LCDM) گنجانده شده است، که نشان می دهد 70٪ انرژی تاریک، 25٪ ماده تاریک و 5٪ ماده معمولی در کیهان وجود دارد. و این مدل در برازش تمام داده های جمع آوری شده توسط کیهان شناسان در طول 20 سال گذشته به طرز چشمگیری موفق بوده است.
اما این واقعیت که بیشتر کیهان از نیروها و مواد تاریک تشکیل شده است، که مقادیر عجیب و غریبی را در نظر می گیرند که منطقی نیستند، بسیاری از فیزیکدانان را بر آن داشته تا به این فکر کنند که آیا نظریه گرانش اینشتین برای توصیف کل جهان نیاز به اصلاح دارد یا خیر.
چند سال پیش زمانی که مشخص شد روش‌های مختلف اندازه‌گیری نرخ انبساط کیهانی، که ثابت هابل نامیده می‌شود، پاسخ‌های متفاوتی می‌دهد، پیچش جدیدی ظاهر شد، مشکلی که به عنوان تنش هابل(Hubble tension) شناخته می‌شود.
اختلاف یا تنش بین دو مقدار ثابت هابل است. یکی عددی است که توسط مدل کیهانی LCDM پیش‌بینی شده است، که برای مطابقت با نور باقی مانده از انفجار بزرگ (تابش پس‌زمینه مایکروویو کیهانی) ایجاد شده است. دیگری نرخ انبساط است که با مشاهده ستارگان در حال انفجار معروف به ابرنواخترها در کهکشان های دور اندازه گیری می شود.
ایده های نظری زیادی برای راه های اصلاح LCDM برای توضیح تنش هابل پیشنهاد شده است.  از جمله آنها می توان به نظریه های گرانش جایگزین اشاره کرد.
جستجو برای پاسخ
ما می‌توانیم آزمایش‌هایی طراحی کنیم تا بررسی کنیم که آیا جهان از قوانین نظریه انیشتین پیروی می‌کند یا خیر. نسبیت عام گرانش را به عنوان انحنا یا تاب برداشتن فضا و زمان، خم شدن مسیرهایی که نور و ماده در امتداد آن حرکت می کنند، توصیف می کند.نکته مهم این است که پیش‌بینی می‌کند که مسیر پرتوهای نور و ماده باید به همان صورت توسط گرانش خم شود.

لینک کامل مقاله اصلی

@cosmos_physics