نظریۀ جدید گرانش را بیشتر بشناسیم

بیگ بنگ: نظریه جدید گرانش می تواند حرکات عجیب ستارگان را در کهکشان ها توضیح بدهد. گرانش نو ظهور دقیقا همان انحراف حرکاتی را پیش بینی می کند که با جاگذاری ماده تاریک در نظریه توضیح داده می شود.

منحنی دورانی کهکشان مارپیچی M33 ( نقاط زرد و آبی با میله های خطا) و منحنی پیش بینی شده از توزیع ماده مرئی(خط سفید). ناهمخوانی میان دو منحنی با افزودن یک اکلیل ماده تاریک پیرامون کهکشان برطرف می شود. گرچه ماده تاریک تاکنون قابل قبول ترین توضیح برای مسئله دوران(چرخش) بوده، اما پیشنهادهای دیگری هم مطرح شده است که از جمله آنها می توان به دینامیک نیوتنی اصلاح شده(MOND) و نظریه جدیدی تحت عنوان گرانش نو ظهور اشاره کرد.

به گزارش انجمن خرد به نقل از بیگ بنگ، پروفسور اریک ورلیند، کارشناس برجسته نظریه ریسمان در دانشگاه آمستردام و موسسه فیزیک نظری دلتا، مقاله پژوهشی جدیدی را منتشر کرده است. او در مقاله خود، نظریات و دیدگاه های پیشگامش را حول ماهیت گرانش بسط داده است. اریک ورلیند در سال ۲۰۱۰ با نظریه کاملا جدید گرانش، دنیا را شگفت زده کرد. بر اساس یافته های ورلیند، گرانش جزو نیروهای اساسی طبیعت نیست، بلکه پدیده ای نوظهور است. به همین ترتیب، دما از حرکت ریز میکروسکوپی حاصل می آید و گرانش از تغییرات بیت های اصلی اطلاعات پدید می آید که در ساختار فضا-زمان ذخیره شده‌اند.

قانون نیوتن، نتیجۀ اطلاعات است

ورلیند در مقاله خود تحت عنوان منشأ گرانش و قوانین نیوتن که در سال ۲۰۱۰ منتشر شد، نشان داد که چگونه قانون دوم نیوتن می تواند از بلوک های ساختمانی میکروسکوپی کنار گذاشته شود. قانون دوم نیوتن به توصیف نحوه افتادن سیب از درخت و ماندن ماهواره ها در مدار می پردازد. ورلیند با توسعه کارهای خود و کارهای انجام شده توسط سایر محققان نحوه درک رفتار عجیب ستارگان را بدون افزودن ماده تاریک در کهکشان ها نشان می دهد.

سرعت گیج کننده ستارگان

نواحی خارجی کهکشان ها مانند کهکشان راه شیری، آنقدر سریع تر از مقدار ماده های معمولی مانند ستارگان، سیارات و گازهای میان ستاره ای به دور مرکز می چرخند که تصورش را نمی کنید. چیز دیگری باید مقدار مورد نیاز نیروی گرانشی را تولید نماید. به همین منظور، ماده تاریک وارد صحنه شد. ظاهرا ماده تاریک بر کیهان تسلط دارد: بیش از هشتاد درصد کلیه مواد ماهیتی تاریک دارند. علی رغم تلاش های فراوانی که برای آشکارسازی ذرات ماده تاریک انجام شده، اما تاکنون مشاهده نشده اند.

بدون نیاز به ماده تاریک

بر طبق تحقیقات اریک ورلیند، هیچ نیازی برای افزودن ماده تاریک رازآلود به نظریه وجود ندارد. در این مقالۀ جدید، ورلیند چگونگی پیش بینی دقیق سرعت توسط نظریه گرانش خود را نشان می دهد که در اثر آن، ستارگان به دور مرکز کهکشان راه شیری می چرخند. ورلیند خاطر نشان کرد:« ما شواهد و مدارکی داریم که می گوید این نظریه جدید گرانش مطابقت خوبی با مشاهدات دارد. در مقیاس های بزرگ، گرانش مطابق با روش مورد پیش بینی نظریه اینشتین رفتار نمی کند.»

نظریه ورلیند در نگاه اول ویژگی هایی مشابه با نظریات اصلاح شده گرانش مثل نظریۀ دینامیک نیوتنی اصلاح شده(MOND) دارد. همچنانکه MOND نظریه را برای سازگاری با مشاهدات تنظیم و اصلاح می کند، نظریه ورلیند از همان اصول اول آغاز می شود که ورلیند آن را یک نقطه آغاز کاملا متفاوت می نامد.

تطبیق اصل هولوگرافیک

یکی از اقدامات مهم در نظریه ورلیند، بکارگیری اصل هولوگرافیک می باشد که توسط آموزگار خصوصی ورلیند یعنی جرالد هوفت( برنده جایزه نوبل در سال ۱۹۹۹، دانشگاه اوترشت) و لئونارد ساسکیند(دانشگاه استنفورد) معرفی شد. بر اساس اصل هولوگرافیک، کلیه اطلاعات موجود در کیهان با یک کره خیالی عظیم پیرامون آن قابل توصیف است. اکنون ورلیند نشان می دهد که این ایده کاملا صحیح نیست: بخشی از اطلاعات در جهان ما در خود فضا نهفته است.

اطلاعات در بخش عمده

این اطلاعات اضافی برای توصیف جزئ تاریک دیگر جهان مورد نیاز است که انرژی تاریک نام دارد. انرژی تاریک نقش چشمگیری در انبساط سریع جهان داشته است. ورلیند با بررسی اثرات این اطلاعات اضافی بر ماده معمولی با نتیجه شگفت انگیزی دست می یابد. از آنجا که گرانش معمولی با استفاده از اطلاعات موجود در کره خیالی قابل رمزگذاری می باشد، نتیجه اطلاعات اضافی در فضا نیرویی است که مطابقت خوبی با نیروی نسبت داده شده به ماده تاریک دارد.

در آستانه یک انقلاب علمی

گرانش نیاز مبرمی به چند روش جدید دارد، مانند روشی که ورلیند مطرح کرد زیرا این روش به خوبی با فیزیک کوانتوم ادغام نمی شود. هر دو نظریه، جواهرات فیزیک قرن بیستم، نمی توانند همزمان درست باشند. مشکلات در دو نقطه بروز می یابند: در مجاورت سیاهچاله ها یا در طول بیگ بنگ. ورلیند می افزاید:« بسیاری از نظریه پردازان فیزیک درصدد بازبینی نظریه هستند که من هم یکی از آن فیزیکدان ها هستم. پیشرفت های قابل توجهی هم حاصل آمده است. احتمالا ما در آستانه یک انقلاب علمی جدیدی قرار گرفته ایم که دیدگاه های ما را در خصوص ماهیت فضا- زمان و گرانش با تغییرات اساسی روبرو می سازد.» بتازگی نیز دانشمندان توزیع گرانش بیش از ۳۳ هزار کهکشان را با هدف آزمودن پیش بینی های ورلیند اندازه گیری کردند. در نتیجه این اندازه گیری نظریه ورلیند سازگاری خوبی با توزیع گرانش داشت.