دانشعلمی

کیهان اولیه، نسبیت عمومی انیشتین و مکانیک کوانتومی

تابش پس‌زمینه کیهانی (کیهان اولیه)،داده‌های مربوط به این پدیده توسط تلسکوپ‌های فضایی رصد شده است.
تابش پس‌زمینه کیهانی (کیهان اولیه)، برداشته از ویکیپدیا

مقدمه

در حال حاضر، تعداد زیادی از کیهان‌شناسان مشغول مطالعه کیهان اولیه هستن. با یافتن مدل مناسب برای کیهان اولیه می‌توانیم وجود برخی از پدیده‌های دانش ستاره‌شناسی و نجوم مثل انرژی تاریک، انبساط کیهان و ماده تاریک را بهتر درک کنیم. برای این کار نیاز به نظریه‌ای جدید در علم فیزیک می‌باشد که بتواند دو نظریه بسیار موفق صد سال گذشته را به هم پیوند دهد.

نسبیت عمومی و مکانیک کوانتومی

نظریه اول نسبیت عمومی انیشتین است که نه تنها وجود نیروی جاذبه را رد می‌کند، بلکه دلیل چرخش ظاهری سیارات به دور خورشید را با خمیدگی فضا-زمان توجیه می‌کند. در این نظریه در واقع سیارات در یک خط راست در حال حرکت هستند؛ اما چون فضا-زمان درون و اطراف خورشید خمیده شده، سیارات در ظاهر به دور خورشید می‌چرخند. GPS گوشی شما از این نظریه استفاده می‌کند.

نظریه دوم مکانیک کوانتومی است که با وجود دیوانه‌وار بودن برخی از اصول آن، یکی از موفق‌ترین نظریات علمی شناخته شده در همه‌ی حوزه‌های علم است. اهمیت آن را می‌توان فقط با چند مثال نشان داد. هر گونه تکنولوژی جدیدی که در اطراف خود مشاهده می‌کنید؛ از گوشی‌های مدرن تا رایانه‌های شخصی، نمایشگرهای خانگی و یا دوربین‌های دیجیتال، همگی گوشه‌ای از محصولات این دانش هستند. در حوزه ستاره‌شناسی، وجود خورشید یا ستاره‌ها و همچنین نحوه‌ی شکل‌گیری کوتوله‌های سفید و ستاره‌های نوترونی و بسیاری از شگفتی‌های دیگر با این نظریه توجیه و تفسیر می‌شوند.

اختلاف نسبیت عمومی و مکانیک کوانتومی

اختلاف این دو نظریه چیست؟ چرا دو تا از موفق‌ترین نظریات فیزیکی را نمی‌توان با هم تلفیق کرد؟ ماهیت این دو نظریه به شدت مجزاست. نسبیت بر پایه زمان نسبی طراحی شده و مکانیک کوانتومی با زمان نیوتونی. نسبیت تاکید بر تعیین پذیری دارد. مکانیک کوانتومی طبیعت را بر مبنای احتمال تصویر می‌کند. البته خب نظریه جدیدی طراحی شد که مکانیک کوانتومی را با نسبیت خاص انیشتین تطبیق داد. این نظریه‌، نظریه‌ی میدان‌های کوانتومی نام گرفت که بعدها موجب به وجود اومدن مدل استاندارد ذرات شد. اما نسبیت عام(خمیدگی فضا زمان) با نظریه میدانهای کوانتومی با وجود تلاش‌های بسیار همچنان قابل تلفیق نیست.

ضرورت تلفیق

حال ضرورت تلفیق این دو نظریه چیست؟ احتمالا شما هم عبارت «انبساط کیهان» را شنیده‌اید. به طور خلاصه این نظریه عنوان می‌کند که چیزی حدود ۱۳ الی ۱۴ میلیارد سال قبل، کیهان به شدت متراکم و داغ بوده است. این نظریه ابتدا توسط یک ریاضی‌دان و کشیش بلژیکی به نام‌ Georges Lemaître در سال ۱۹۲۷ میلادی پیشنهاد شد. در آن سال‌ها این پیشنهاد چندان مورد توجه قرار نگرفت. اما کم‌تر از نیم قرن بعد، تاثیر باقی مانده جهان منبسط و داغ به صورت تابش الکترومغناطیسی توسط دو مهندس آمریکایی به صورت کاملا تصادفی کشف شد. این پدیده تابش پس‌زمینه کیهانی نام گرفت. برای مطالعه‌ی کیهان اولیه که در آن دما و تراکم به شدت بالا بوده، نمی‌توان هیچکدام از نظریات کنونی را استفاده کرد. نیاز به شکل‌گیری نظریه جدیدی است که بتواند درمطالعه‌ی ابعاد کوچکی که جرم، دما و تراکم بسیار بالا دارند، ما را یاری کند.

تابش پس‌زمینه کیهانی

تابش پس‌زمینه کیهانی تابشی در محدوده امواج ماکروویو است که در همه جای کیهان ما به هر جهتی به صورت یکنواخت منتشر می‌شود. این تابش نشان‌دهنده‌ی دوره‌ای در تاریخ کیهان است که کیهان به شدت منبسط و داغ بوده است. در این دوره حتی نور نمی‌توانسته انتشار داشته باشد و بلافاصله توسط الکترون یا پروتونی جذب می‌شده است. انبساط کیهان بعد از ۳۰۰ هزار سال با ایجاد فضا برای حرکت پرتوهای نور، به آن‌ها اجازه انتشار می‌دهد. در واقع تابش پس زمینه کیهانی همین تابش اولین پرتوهای نوری است که در کیهان اولیه رخ داده است. با مطالعه آن می‌توان با شرایط و قوانین فیزیک مربوط به کیهان اولیه آشنایی بهتری پیدا کرد. مطالعه بیشتر: ویکیپدیا – تابش پس‌زمینه کیهانی

منبع
ویکیپدیا - نسبیت عامویکیپدیا - مکانیک کوانتومیویکیپدیا: انبساط کیهانویکیپدیا: کیهان‌شناسی کوانتومی
برچسب ها

نوشته های مشابه

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

Solve : *
13 × 18 =


دکمه بازگشت به بالا
بستن
بستن