مقایسه سرعت نور در لحظات اولیه شکل گیری زمین با زمان حال!

به گزارش کلیک، سرعت نور در خلاء تقریبا اساسی ترین مقدار ثابت در فیزیک است و با توجه به نظریه نسبیت عام، نیروی گرانش نیز با همان سرعت در حال گذر است.

اما یک مطالعه جدید نشان می دهد که سرعت نور احتمالا در گذشته بدین میزان نبوده است. در واقع، در جهان اولیه، نور ممکن است از سرعت گرانش پیشی گرفته باشد و این فرضیه جدید می تواند یکی از بزرگ ترین مسائل موجود در فیزیک را حل کند.

بر خلاف بسیاری از فرضیه های مطرح شده در فیزیک نظری، این یکی می تواند در واقع مورد آزمایش قرار گیرد. بنابراین می توانیم با انجام آزمایشات در سال های آینده از صحت این ادعا مطلع شویم.

بنابراین در وهله اول چه بر سر سرعت نور و سرعت گرانش زمین آمده است؟ این معما از اولین روزهای شکل گیری جهان نشات می گیرد و مسئله ای با عنوان "مسئله افق" در این میان خود را مطرح نموده است.

مشکل افق اساسا با این واقعیت روبرو است که جهان مدت های زیادی قبل این که ذرات نور (یا فوتون) بتوانند به گوشه و کنار جهان هستی راه یابند، به یک دمای متعادل رسیده است.

اگر سرعت نور در خلا واقعا ثابت است و همواره نیز همین گونه بوده است، پس چگونه کیهان با سرعت فوق العاده ای گرم شده است؟ این مشکل معمولا با این ایده تورم مورد بررسی قرار می گیرد که بیان می کند جهان هستی از طریق یک دوره توسعه عظیم، بدین جا رسیده است.

در حقیقت، فرضیه این است که درجه حرارت زمانی که جهان هنوز کوچک و متراکم بوده، باید متعادل شده باشد و این اتفاقا دقیقا باید زمانی رخ داده باشد که نور به سرتاسر جهان راه نیافته است که البته این نظریه معقول به نظر می رسد، اما هنوز هیچ کس نمی داند چرا پدیده تورم شروع و سپس متوقف شد و جالب این جاست هیچ روشی برای آزمایش آن وجود ندارد.

یک فرضیه جایگزین در حال حاضر توسط فیزیکدانان، میایش آشفوردی از Perimeter Institute در کانادا و Joao Magueijo از امپریال کالج لندن مورد بررسی قرار گرفته است.

ایده آن ها این است که در اولین روز از شکل گیری جهان، نور و جاذبه با سرعت های مختلفی پراکنده شدند. این نظریه می تواند بدین معنا باشد که نور و گرانش در آن زمان با سرعت بیشتری نسبت به زمان حال گردش می کردند.

در هر صورت، اگر فوتون ها بعد از پدیده بیگ بنگ از گرانش سریع تر بوده اند، این به آن ها این اجازه را داده است تا به قدر کافی حجیم و بزرگ شوند تا بدین ترتیب با سرعت بسیار زیادی دما به حالت تعادل برسد.

در حال حاضر، این فقط یک فرضیه است. اما موضوع واقعا هیجان انگیز این است که در واقع می توان آن را آزمایش کرد! اگر فرضیه درست باشد، یک اثر خاص در سمت چپ تابش زمینه کیهانی وجود خواهد داشت - تابش باقی مانده از انفجار بزرگ که ما هنوز می توانیم آن را شناسایی و مطالعه کنیم.

تیم قادر به محاسبه یک مقدار به نام شاخص طیفی بود که که بیان می کند امواج تراکم اولیه در جهان در صورتی یک مقدار ثابت به خود می گیرند که فرضیه درست باشد؛ ۰٫۹۶۴۷۹٫

جالب توجه است که آخرین رقم شاخص طیفی گزارش شده در سال گذشته توسط ماهواره پلانک که پس زمینه تابش کیهانی را ردیابی می کند، در حدود ۰٫۹۶۸ بود که این مقدار آن قدر ها هم که انتظارش را داشتیم ما را متعجب نکرد؛ درست در حالی که فرض می کنیم در گذشته نور و گرانش با سرعت های متفاوتی حرکت کرده اند.

ماگوجو گفت: اگر طی تحقیفات و مطالعات آتی بخ نتیجه نرسیم، تمام تئوری های مربوط به تفاوت سرعت حرکت نور و گرانش رد خواهد شد و این بسیار عالی است!

اما اگر شاخص طیفی پس زمینه تابش کیهانی واقعا با مقدار پیش بینی شده مطابقت داشته باشد، آن وقت پیامدهای عظیمی برای درک ما از فیزیک پدید می آید.

در حال حاضر، به نظر می رسد میان نحوه فعالیت جهان هستی در مقیاس کوانتومی (مکانیک کوانتومی) و نحوه فعالیت آن در مقیاس قابل مشاهده( نسبیت عام) یک شکاف بزرگ وجود دارد و فیزیکدانان به شدت به دنبال یک تئوری گرانش کوانتومی هستند تا به وسیله آن، دو مقیاس مذکور را با یکدیگر یکی کنند.

بروکس خاطر نشان کرد: اگر میان تئوری ماگوجو و مشاهدات ما، ارتباط و هماهنگی مناسبی وجود داشته باشد، می تواند به حل این شکاف عمیق کمک کند و آن را پوشش دهد و در نهایت، به کیفیت درک ما از لحظات اولیه شکل گیری زمین کمک کند.

ماگوجو اضافه کرد: "ما یک مدل از جهان را در اختیار داریم که پذیرای این ایده است که باید مفاهیم جدیدی از فیزیک باید وجود داشته باشند و واضح و مبرهن است که این مفاهیم پیچیده هستند، اما من فکر می کنم در نهایت یک راه برای درک گرانش کوانتومی از این نوع از کیهان شناسی وجود خواهد داشت.