دانش آدینه ۲۶: سرعت متغیر نور؛ خیال یا واقعیت؟

دیدارنیوز _ سروش زمانی مقدم: در شماره ۱۷ دانش آدینه با عنوان نگاهی به نظریه جهان تورمی!، از میان برخی از مسایل بحث برانگیز کیهانشناسی مدرن، به دو مورد از مهمترین آنها، یعنی مسئله "افق" و مسئله "تخت بودن" عالم اشاره شد. ضمن دعوت مخاطبان علاقمند به بازخوانی آن مطلب، یادآور می‌شویم، که در آنجا بصورت اجمالی به تشریح نظریه "تورم" به عنوان یکی از روش‌های حل مسائل مذکور پرداختیم. در این مطلب سعی داریم تا ضمن یادآوری خلاصه‌ای از آنچه که مسئله افق و مسئله تخت بودن نامیده شد، نگاهی گذرا به برخی راه حل‌های دیگر که تحت عنوان "کیهانشناسی سرعت متغیر نور" شناخته می‌شوند داشته باشیم.

بیشتر بخوانید: نگاهی به نظریه جهان تورمی

به نظر می‌آید که حتی اجداد غارنشین انسان نیز می‌دانستند که در فضای تاریک بین ستاره‌ها در بالای سرشان اسرار زیادی نهفته است و لذا به گواه تاریخ و شواهد بر جای مانده بر روی سنگ‌ها و دل صخره‌ها، احتمالا نگاه کردن به آسمان لایتناهی و طرح پرسش‌های اولیه درباره آن، از اولین کار‌های علمی بشر نخستین در طبیعت بوده است. امروزه شناخت و درک ما از ساختار کیهان، قطعا از اجداد و نیاکانمان بیشتر و کاملتر است، اما علیرغم آنکه اساس و روش ما نیز همچنان نگاه کردن به کیهان است، به تناسب، پیشرفته‌تر شدن ابزار‌ها و پیچیده‌تر شدن تحلیل هایمان، منجر به پیدایش سوالات و نادانسته‌های بیشتری از محتویات صندوقچه اسرار کیهان شده است.

بیشتر بخوانید: بقاء تمدن انسانی؛ هدفمند یا تابع اتفاق؟

پیشتر اشاره شد که در میان برخی از مهمترین این سوالات، چرایی تخت بودن هندسه عالم، برای دانشمندان پرسشی اساسی است. به بیان دیگر آنچه که آن را مسئله همگنی عالم نیز می‌نامیم، بیان می‌کند که صرف نظر از این که در چه جهتی به عالم نگاه می‌کنیم، علی الاصول یک چیز می‌بینیم. از طرفی در بیان آنچه که به مسئله افق مشهور است به اختصار بیان شد که علیرغم آنکه تابش گرمایی و امواج الکترومغناطیسی نور فرصت سفر در کل عالم و تبادل اطلاعات گرمایی بین نقاط بسیار دور دست عالم را نداشته‌اند و از آنجا که سرعت نور به عنوان بالاترین حد انتقال اطلاعات در طبیعت شناخته می‌شود، لذا اینکه تابش پس زمینه‌ای مایکروویو کیهانی که تابشی در ناحیه ریزموج طیف الکترومغناطیسی است و به اختصار CMBR نامیده می‌شود، در همه جهت‌ها اصولا دمای یکسانی دارد، سوال برانگیز بوده و حکایت از روشی خاص برای به اصطلاح همدما شدن نقاط دوردست عالم دارد. این تابش گواه قاطع به جامانده‌ای از رخداد مهبانگ عالم در حدود چهارده میلیارد سال پیش است.

بیشتر بخوانید: پخت و پز کیهانی پاستای هسته‌ای

از طرفی به استناد تصاویر ماهواره‌ای از ماهواره WMAP، تخت بودن عالم گواه آن است که حتی پس از رسیدن عالم به سن کنونی، همچنان چگالی ماده و آهنگ انبساط عالم به ظاهر تقریبا در تعادل کامل هستند.

در این بین انبساط سریع عالم در زمانی بسیار کوتاه، با سرعت اولیه بسیار بیشتر از آن چیزی که امروزه می‌بینیم، تحت عنوان نظریه تورمی جهان، برای پاسخگویی به این سوالات عرضه شد که علیرغم آنکه امروزه با نسخه‌های کامل‌تر و صحیح‌تری از این نظریه سروکار داریم، اما ایده و چارچوب اولیه این نظریه همچنان غالب فیزیکدانان را به خود جذب کرده تا بی شک، وجود چنین فازی از کیهان را تحت عنوان فاز تورمی عالم، در محاسبات خود منظور کنند، هرچند که هنوز هم بر سر اینکه چه مکانیسمی منجر به شروع و اتمام این فاز شده است اجماع کافی ندارند.

بیشتر بخوانید: ماجرای یک کسوف سرنوشت‌ساز

اما جملگی فیزیکدانان اینگونه نمی‌اندیشند و برخی هر چند اندک، روش‌های دیگری را برای پاسخگویی به این سوالات و البته برخی مسائل دیگر برگزیده اند.

همانطور که بیان شد یکی از این روش‌ها تصوراتی مبتنی بر کیهانشناسی سرعت متغیر نور یا نظریات VSL، می‌باشد که بر مبنای آن، می‌توان بدون توسل به فرض "تورم"، پاسخی برای مسائل ذکر شده پیدا کرد. در نظریه‌های VSL، راه حل دیگری مطرح می‌شود:

"نواحی مختلف و دوردست در کیهان می‌توانسته اند با هم در ارتباط باشند چرا که سرعت نور در گذشته عالم، بسیار سریع‌تر از حال حاضر بوده است و احتمالا در عالم آغازین سرعت نور حدود صدهزار تریلیون، تریلیون برابر مقدار کنونی آن بوده است".

چنین تفکراتی در ابتدا توسط "جان موفات" و بعدتر و پس از آنکه این ایده موفقیت‌هایی در نظریات "گرانش اصلاح شده" نیز پیدا کرد، توسط "ماگوئیجو و آلبرشت" و بدون اطلاع از کار "موفات"، به صورت‌های دیگری نیز معرفی و ارائه شد.
هرچند که قبول این ایده منجر به پرداخت بهای سنگینی همچون شکست "تقارن اصلی موجود در نسبیت خاص"، یا همان نقض "ناوردایی لورنتس" است، اما به موجب پیش بینی‌های این نظریه، دوره‌ای از انتقال بسیار سریع گرما در کل عالم، مسائل مورد بحث را همچون اثرات پیش بینی شده مدل تورمی حل می‌کند.
سرعت نور به عنوان یکی از اصلی‌ترین ثابت‌های فیزیک و بازیگر اصلی نظریه نسبیت اینشتین شناخته می‌شود. به بیان دیگر، اصل ثابت بودن سرعت نور، رکن اساسی نظریه نسبیت است.

بیشتر بخوانید: رقص کیهانی در گلستانی همیشه خوش

هرچند که ایده تغییر ثابت‌های بنیادین فیزیک، در واقع به خیلی قبل تر از نظریاتVSLبر می گردد و لزوما منحصر به تغییر احتمالی سرعت نور در اینگونه نظریات نیست، اما به واقع پشتیبانی از چنین دست نظریاتی بیشتر مبتنی بر تحقیقات جدیدتر اشخاصی چون "جان وب" و دیگران است که نشان داده اند که گویا: "ثابت ساختار ریز" عالم ممکن است همیشه هم ثابت نبوده باشد!