نظریه نسبیت اینشتین از بزرگترین چالش خود سربلند بیرون آمد

گروهی بزرگ از اخترشناسان سعی کردند با ایجاد یک چالش وحشتناک نظریه نسبیت اینشتین را زیر سوال ببرند. گرچه این نظریه توانست به‌خوبی در رابطه با جهان هستی و کهکشان ها صدق کند.

در اوایل قرن بیستم بود که آلبرت اینشتین نظریه نسبیت را برای توصیف نقش نیروی گرانش در جهان هستی ارائه داد. از آن زمان تاکنون افراد زیادی به درستی این نظریه تردید کرده و تلاش کرده‌اند تا نظریه دیگری را برای توضیح ماهیت جهان ارائه کنند. گرچه نظریه نسبیت اینشتین توانسته چالش های مختلف را یکی پس از دیگری کنار بزند. اینبار نیز نظریه قدیمی توانست گروه بزرگی از اخترشناسان را شکست دهد.

بررسی ۶ میلیون کهکشان برای به چالش کشیدن نظریه نسبیت اینشتین

حدود ۱۳.۷ میلیارد سال از عمر جهان هستی می‌گذرد. به‌لطف تلسکوپ‌های قوی فضایی مثل جیمز وب توانسته‌ایم اجرامی که در فاصله بسیار دور از کره زمین قرار دارند را مشاهده کنیم. در واقع ما می‌توانیم آنچه در گذشته رخ داده است را ببینیم. همین نیز امکان بررسی نظریه‌های علمی در رابطه با نحوه شکل‌گیری و تکامل جهان هستی را فراهم می‌کند.

نظریه نسبیت اینشتین تاکنون توانسته توضیح قابل‌قبولی برای رخدادهای مختلف ارائه دهد. با وجود این، در سال‌های اخیر این احتمال مطرح شده که شاید دید ما نسبت به جهان هستی کاملا اشتباه باشد. همین نیز گروه بزرگی از دانشمندان را ترغیب کرد تا نقشه پراکندگی حدود ۶ میلیون کهکشان را در طول ۱۱ میلیارد سال عمر کیهان تهیه کنند.

آنها می‌خواستند ببینند که گرانش چگونه در برابر نیروی انبساط جهان عمل کرده و کهکشان‌ها را در کنار هم قرار می‌دهد. همچنین سوال‌هایی در رابطه با نحوه تکامل بافت کیهان در طول زمان مطرح بود. گرچه در نهایت نتایج به‌دست آمده دقیقا همان چیزهایی بودند که نظریه نسبیت اینشتین پیش‌بینی می‌کرد.

پیشتر دانشمندان نظریه نسبیت اینشتین را در مقیاس کوچک بررسی کرده بودند، ولی بررسی آن در یک بازه زمانی ۱۱ میلیارد ساله یک چالش بزرگ محسوب می‌شد. پاولین زاروک، عضو مرکز ملی پژوهش‌های علمی فرانسه و یکی از اعضای تیم پژوهشی گفت که نظریه نسبیت اینشتین بارها در مقیاس منظومه شمسی خود را اثبات کرده بود؛ اما آنها می‌خواستند که یک پروژه عظیم را انجام دهند. به همین‌خاطر سرعت شکل‌گیری کهکشان‌ها را زیر ذره‌بین قرار دادند.

برای توضیح اهمیت این مسئله باید گفت که گرانش نقشی کلیدی در نحوه عملکرد جهان هستی بازی می‌کند. ما دقیقا نمی‌دانیم که گرانش چیست و یا چرا اینگونه است. تنها می‌دانیم که اجسام دارای جرم سایر اجسام دارای جرم را جذب می‌کنند. میزان این نیرو نیز با جرم ارتباط مستقیم دارد. همچنین این نیرو می‌تواند بافت فضا-زمان در اطراف یک جسم را تغییر دهد.

گرانش همچون یک چسب عمل می‌کند که می‌تواند جهان را در کنار هم نگه دارد. در جهان فعلی رشته‌های بزرگی از میدان‌های گرانشی توسط ماده تاریک ایجاد شده‌اند که در سرتاسر کیهان دیده می‌شوند. آنها در واقع نوعی شبکه یا تار عنکبوت کیهانی را شکل داده‌اند. بیشتر ماده موجود در جهان نیز در امتداد رشته‌ها و گره‌های همین شبکه کیهانی پخش شده است.

شبکه کیهانی کاملا قابل پیش‌بینی و اندازه‌گیری است. به همین‌خاطر ظرفیت ایجاد چالش برای نظریه نسبیت اینشتین را داشت. اینجا بود که آزمایشگاه ملی لارنس برکلی با ابزار طیف‌سنجی انرژی تاریک (DESI) وارد شد. دسی از سال ۲۰۱۹ عملیاتی بوده است و تلاش کرده بزرگترین نقشه از جهان قابل مشاهده را تهیه کند. این پروژه بزرگ می‌تواند بزرگترین رازهای جهان را آشکار کند.

جالب اینجاست که ماجرای چالش نظریه نسبیت اینشتین نیز تنها بر اساس تحلیل دقیق و گسترده داده‌های به‌دست آمده در اولین سال فعالیت دسی مطرح شده است. تیم پژوهشگران دسی از داده‌های جمع‌آوری شده برای بررسی ۵.۷ میلیون کهکشان و اختروش (کوازار) در طول تاریخ جهان هستی استفاده کردند. آنها رشد، تکامل و پراکندگی این کهکشان‌ها در شبکه کیهانی را از ۱۱ میلیارد سال پیش زیر ذره‌بین قرار دادند.

در گام بعدی اخترشناسان تصمیم گرفتند وضعیت را بر اساس نظریه نسبیت اینشتین پیش‌بینی کنند. جالب اینجاست که نسبیت نیز شرایط را دقیقا همانطور پیش‌بینی کرد که در دنیای واقعی پیش رفته بود. اگر اندکی میزان گرانش کم یا زیادتر می‌شد، جهان هستی ماهیتی کاملا متفاوت می‌داشت.

البته اگرچه نظریه نسبیت اینشتین توانسته از این چالش بزرگ سربلند بیرون بیاید، اما هنوز فاصله زیادی با پایان کار داریم. اخترشناسان هم‌اکنون در حال بررسی داده‌های جمع‌آوری شده در سه‌ سال اولیه فعالیت دسی هستند. وقتی که پروژه دسی به‌پایان برسد، این ابزار طیف‌سنجی قادر خواهد بود داده‌های مربوط به بیش از ۴۰ میلیون کهکشان و اختروش را جمع‌آوری کند.

پژوهشگران امیدوار هستند که این داده‌ها بتوانند ماهیت ماده تاریک و انرژی تاریک را نیز آشکار کنند. ماده تاریک تقریبا یک چهارم جهان هستی را تشکیل داده و ۷۰ درصد از جهان هستی نیز با انرژی تاریک پر شده است. با وجود این، ما نمی‌دانیم این دو دقیقا چه هستند. شاید تا چند سال دیگر برخی از مهمترین معماهای تاریخ بشر حل شوند و شاید هم این داده‌ها نتوانند وضعیت را تغییر دهند.