A higher-dimensional model can help explain cosmic acceleration without dark energy


یادتونه با یه مثال توضیح دادم انرژی تاریک فرضیه ای برای توجیه شتاب دار بودن عالم هست. الان میخوام بگم این فرضیه تنها روش حل مشکل شتاب دار بودن انبساط عالم نیست. یک نمونه ش مثلا این مقاله که به تازگی منتشر شده و بیان می‌کنه که مدلهای کیهان شناسی با تعداد ابعاد بیشتر، بدون لحاظ کردن انرژی تاریک میتونه پاسخی به چرایی شتاب دار بودن عالم باشه.
عنوان مقاله:
Variable brane tension and dark energy
این فیزیک دانهای نظری هم چه چیزا میگن! من نمیدونم اینها رو از کجاشو...😁
اگه دقت کنید بیراه نمیگند. ما الان در یک جهان به ظاهر چهار بعدی هستیم. سه تا فضا و یکی زمان. چجوری میشه به صورت تجربی ثابت کرد مثلا بعد فضایی ما دقیقا سه بعد هست. این یک سوال بنیادی هست که ارتباط بین نظریه و طبیعت رو نشون میده. کافیه به قوانین گرانش و یا کولن و یا حتی نیروی مغناطیسی دقت کنیم؛ در همه ی اینها نیرو متناسب با عکس مجذور فاصله تغییر میکنه. چرا اینجوره؟ چرا نیروهایی که ما اونها رو به عینه میشناسیم شبیه به هم رفتار می‌کنن؟ یاد آوری میکنم قوانین نیوتون و کولن و ... توسط آزمایشهای مختلف و مجزا بدست اومدن و چک شدند.
شاید بی ربط به نظر بیاد ولی این دقیقا به این خاطره که ما در یک فضای سه بعدی هستیم. چطور این رو‌میگم؟ به دقت دنبال کنید:
فرض کنید در فاصله ی یک کیلومتری، اطراف کره ی زمین رو پر از سیب کنیم، یک لایه ی کروی از سیب حول کره ی زمین در شعاع یک کیلومتری. بردار نیرویی که به هر سیب وارد میشه رو‌ به سمت مرکز در نظر بگیرید. تعداد کل بردار های نیرو میشه تعداد سیب ها. حالا برید تو شعاع دو کیلومتری ، همون تعداد سیب ها رو در شعاع دو کیلومتری پخش کنید. اگه دقت کنید چون مساحت لایه ی کروی زیادتر میشه با این تعداد سیب نمی‌تونیم کل سطح رو در شعاع دو کیلومتری بپوشونیم. دقیقتر بگیم، مساحت یک سطح کروی برابر با
4 pi r*r
این یعنی مساحت لایه ی کروی با شعاع دو کیلومتری چهار برابر مساحت لایه ی کروی با شعاع یک کیلومتری هست. برای اینکه کل سطح رو با سیبها بپوشونیم مجبوریم سیب ها رو به چهار قسمت مساوی تقسیم کنیم و روی لایه ی با شعاع دو کیلومتری پخش کنیم تا کل سطح پوشیده از تکه های سیب بشه(فرض کنید سیبها مکعبی هست🤦). معلومه با اینکار بردار نیرویی که به هر سیب نسبت دادیم هم یک چهارم میشه. در واقع چون سیب ها چهار قسمت شده، به هر قسمت یک چهارمِ بردار نیروی قبلی میرسه. شعاع دو برابر شده و نیرو یک چهارم کاهش پیدا کرده. همون قانون عکس مجذوری. عه ، چه جالب فهمیدیم چرا همه ی نیروهای مرسوم در طبیعت به شکل عکس مجذوری کم میشه این به خاطر مساحت سطح کره ی فرضی حول چشمه ی نیرو هست که متناسب با شعاع به توان دو هست. چشمه ی نیرو اینجا زمین هست و نیروش گرانشی ، شما میتونید به جاش بار الکتریکی بذارید ، اون وقت نیرو میشه الکترواستاتیکی.
خب این چه ربطی به تعداد بعد داشت؟ رابطه ی مساحت سطح یک کره که الان ازش استفاده کردیم فقط در صورتی متناسب با مجذور فاصله( r*r) میشه که فضا یک فضای کاملا سه بعدی باشه.
به طور خلاصه اینکه قوانین تجربی نیوتن و کولن که نشون دهنده ی نیروی گرانش و الکترواستاتیک هستند نشون میدند که ما باید در یک فضای دقیقا سه بعدی قرار داشته باشیم. حالا اگه شما توی یه آزمایش بادقت خیلی زیاد بتونید ثابت کنید که مثلا نیروی الکترو استاتیک یکمی از قانون عکس مجذوری انحراف پیدا می‌کنه در واقع شما دارید این واقعیت که ما توی یک فضای سه بعدی هستیم رو به نوعی به چالش میکشید. در کتاب فیزیک پایه این چیزها رو به نام قانون گاوس میشناسند.

حالا اگه اینقدر ابعاد فضا میتونه روی نیروها تاثیر بذاره شاید بشه مشکل انرژی تاریک رو با کم و زیاد کردن ابعاد فضا حل کرد، اینا میخواند این کار رو انجام بدند.
🔗Source

☕️physics cafe