Ζ' Θεωρία Συμπαντικής Προέλευσης
Μία Θεωρία προέλευσης του Σύμπαντος.
Εισαγωγή[]
Οι θεωρίες που προβλέπουν μεταβλητή ταχύτητα του φωτός, προτάθηκαν πρώτα από τον John Moffat του πανεπιστημίου του Τορόντο, εξελίχθηκαν τα τελευταία χρόνια από τον João Magueijo του Imperial College, τον John Barrow και τον Andreas Albrecht του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνιας στο Νταίηβις, ως εναλλακτική λύση αντί για τα πληθωριστικά μοντέλα της Κοσμολογίας. Αυτές οι θεωρίες μπορούν να εξηγήσουν τις μεταβολές στην τιμή της ταχύτητας του φωτός (c) κατά τα αρχικά στάδια του Σύμπαντος.
Η αντιπαλότητα με τον Πληθωρισμού[]
Η προέλευση αυτής της θεωρίας είναι αρκετά απλή. Ο Magueijo δεν συμπάθησε τη θεωρία του πληθωρισμού επειδή σήμαινε ότι ένας νέος τύπος σωματιδίου έπρεπε να υπάρχει πριν από τη Μεγάλη Έκρηξη (big bang): τα σωματίδια αντι-βαρύτητας.
Το γεγονός ότι δεν έχουμε κανένα πειραματικό στοιχείο για αυτά τα σωματίδια είναι σήμερα ένα ανησυχητικό σημείο για τον πληθωρισμό.
Πως όμως μπορεί μια ολόκληρη οικογένεια σωματιδίων να υπάρχει με σκοπό να προκαλέσει μια γρήγορη διαστολή στον Κόσμο και έπειτα (επειδή μας βολεύει) να εξαφανίζεται;
Ας υπενθυμίσουμε ότι η θεωρία του πληθωρισμού του Guth δημιουργήθηκε για να λύσει μερικά κρίσιμα ζητήματα στο παρατηρούμενο Σύμπαν:
- το πρόβλημα του ορίζοντα,
- το πρόβλημα της επιπεδότητας και
- το πρόβλημα των μαγνητικών μονόπολων.
Ο Magueijo έπρεπε να βρει μια αντίπαλη θεωρία του πληθωρισμού που θα επίσης θα τα έλυνε.
Το πρόβλημα του Ορίζοντα[]
Πρότεινε λοιπόν ότι το πρόβλημα του ορίζοντα θα μπορούσε να λυθεί, εάν το φως θα μπορούσε να ταξιδεύσει σε μεγάλες αποστάσεις πολύ γρήγορα και με αυτόν τον τρόπο να μεταφέρει "πληροφορίες" σε θέσεις, που σήμερα χωρίζονται από τόσο μεγάλες αποστάσεις και στις οποίες το φως δεν πρόλαβε ποτέ να φθάσει (Στην Αστροφυσική η πληροφορία θεωρείται συνήθως ως κάτι συνώνυμο με το φως). Για να συμβεί αυτό, η ταχύτητα του φωτός θα έπρεπε να είναι μεγαλύτερη στον πρώιμο Κόσμο από την σύγχρονη τιμή της.
Η Κοσμολογία δέχεται ότι το φως έπρεπε να διαδίδεται τουλάχιστον εξήντα φορές γρηγορότερα στο απόμακρο παρελθόν, ώστε να προλάβαινε να ταξιδεύσει ή να έφερε σε 'επαφή' δύο απόμακρα σημεία του Σύμπαντος, ώστε να έχουν την ίδια μορφή αργότερα.
Η άποψη αυτή προκαλεί σοκ και φρίκη στην κοινότητα της Φυσικής. Η θεωρία του Einstein της Σχετικότητας κατηγορηματικά δηλώνει ότι η ταχύτητα του φωτός στο κενό είναι σταθερή και ίση με περίπου 299 792.458 km/s. Ο Magueijo υποστηρίζει ότι δεν επιδιώκει να έρθει σε αντίθεση με οτιδήποτε καθορίζει η Σχετικότητα (που έχει αποδειχθεί πειραματικά), αλλά να επεκτείνει τη θεωρία.
Η διαπίστωση ότι η ταχύτητα του φωτός C μεταβάλλεται, θα είχε βαθείες συνέπειες για τη Φυσική.
Για παράδειγμα, η Αρχή Ισοδυναμίας, ένας από τους θεμέλιους λίθους της Σχετικότητας, δηλώνει ότι σε Συστήματα Αναφοράς που εκτελούν Ελεύθερη Πτώση, οι μετρήσεις, για οποιοδήποτε πείραμα που δεν εμπλέκει την βαρύτητα, είναι ανεξάρτητα από τον χρόνο και τον τόπο εκτέλεσής του.
Έτσι, μεταβολές στην τιμή της C θα συνιστούσαν παραβίαση της αρχής της ισοδυναμίας.
Πρόβλημα Επιπεδότητας[]
Η θεωρία του, που λέγεται Μεταβαλλόμενη Ταχύτητα του Φωτός (VSL), μπορεί να λύσει το πρόβλημα της επιπεδότητας. Κι αυτό γιατί ο Magueijo βρήκε με μαθηματική απόδειξη ότι υπάρχει σχέση μεταξύ της ταχύτητας του φωτός και της κοσμολογικής σταθεράς Λ.
Και μάλιστα ήταν μια πολύ κομψή σχέση: εάν η ταχύτητα του φωτός μειώνεται, η Λ επίσης μειώνεται. Στην μαθηματική ορολογία, εκφράζεται με το ότι η ταχύτητα του φωτός είναι ανάλογη προς το ενεργειακό περιεχόμενο του Κενού Χώρου.
Έτσι, η ταχύτητα του φωτός ήταν η γρηγορότερη στην αρχή του Κόσμου, και η Λ (σύμφωνα με τη θεωρία) δεν ήταν μηδέν. Όταν η ταχύτητα του φωτός άρχισε να μειώνεται, η ενέργεια του κενού όπως καθορίζεται από τη Λ επίσης μειώθηκε, δηλ. η ενέργεια χάθηκε.
Εν τούτοις, λόγω της αρχής της διατήρησης της ενέργειας και της μάζας, η ενέργεια δεν μπορεί ούτε να δημιουργηθεί εκ του μηδενός ούτε να καταστραφεί, μπορεί μόνο να αλλάξει από τη μια μορφή στην άλλη.
Έτσι, όταν η ενέργεια χάνεται από την κοσμολογική σταθερά Λ, δεν μπορεί να χαθεί αλλά πρέπει να μετατραπεί σε μια άλλη μορφή. Έτσι μετατράπηκε σε ακτινοβολία, ύλη, θερμότητα, φως και όλες τις άλλες συνήθεις μορφές ενέργειας.
Σε τέτοια συγκέντρωση, αυτή η έκρηξη της ενέργειας θα προκαλούσε αναμφισβήτητα μια αρκετά μεγάλη έκρηξη: σε αυτήν την περίπτωση, την ίδια τη Μεγάλη Έκρηξη (big bang).
Επειδή η ταχύτητα του φωτός έχει τον έλεγχο της ενέργειας στο Σύμπαν, ο Magueijo υποστηρίζει ότι μπορεί να διατηρήσει τον Κόσμο γενικά "επίπεδο", εξισώνοντας τις τυχόν αποκλίσεις στην Ενέργεια Κενού, οποιαδήποτε στιγμή.
Κατά συνέπεια, λύνεται και το πρόβλημα της επιπεδότητας, και τα επίπεδα Σύμπαντα δεν μπορούν να παραγάγουν μαγνητικά μονόπολα.
Πειραματικές Ενδείξεις[]
Μήπως υπάρχουν αποδείξεις για αυτήν την θεωρία;
Για κάτι που φαίνεται να έρχεται σε αντίθεση με ένα βασικό σημείο στη θεωρία του Einstein, μια παγκοσμίως αποδεκτή άποψη για τη Φυσική, η θεωρία VSL έχει μια εκπληκτική ποσότητα αποδεικτικών στοιχείων για να υποστηριχθεί. Υπάρχει μία Ακτινοβολία που έρχεται από τα πιο μακρινά μέρη του Σύμπαντος, από πηγές όπως τα κβάζαρ που απέχουν δισεκατομμύρια έτη φωτός. Η Ακτινοβολία αυτή έχει ξεκινήσει από στιγμές που το Σύμπαν ήταν πολύ νεαρό και έτσι μπορεί να δώσει πληροφορίες για την ταχύτητα του στο νεαρό Σύμπαν. Όταν η Ακτινοβολία που προέρχεται από τα κβάζαρ, περίπου, δέκα δισεκατομμύρια έτη φωτός μακριά, διέρχεται διαμέσου των νεφελωμάτων αερίου στο διάστημα, συγκρούεται με τα ηλεκτρόνια, και ως εκ τούτου υφίσταται μετρήσιμες αλλαγές.
Έχει διαπιστωθεί ότι οι αλλαγές που υφίσταται η Ακτινοβολία που προέρχεται από απόμακρα Ουράνια Σώματα, είναι διαφορετικές σε σχέση με αυτές που υφίσταται Ακτινοβολία που εκέμπεται από πηγές που βρίσκονται πλησιέστερα στη Γη. Ο Magueijo θεωρεί αρκετά σημαντικό αποδεικτικό στοιχείο ότι οι ιδιότητες της Ακτινοβολίαςήταν πολύ διαφορετικές στο παρελθόν.
Η σταθερά λεπτοδομής α[]
Συγκεκριμένα τα νέφη του αερίου μεταξύ της Γης και των κβάζαρ απορροφούν εκλεκτικά από αυτό το φως συγκεκριμένα μήκη κύματος και παράγουν τις φασματικές γραμμές. Το διάστημα των γραμμών απορρόφησης εξαρτάται από έναν από τους πιο θεμελιώδεις αριθμούς της φύσης: τη σταθερά λεπτής υφής ή λεπτοδομής, που συμβολίζεται με το άλφα α.
Η σταθερά άλφα είναι κάτι που ενσωματώνεται στον ίδιο το σκελετό του Σύμπαντος. Είναι ένας αδιάστατος αριθμός που αποτελεί την αναλογία μεταξύ τεσσάρων διακεκριμένων [[Φυσική Σταθερά] φυσικών σταθερών:
- τη ταχύτητα του φωτός,
- της κβαντικής ενεργειακής σταθεράς,
- του φορτίου του ηλεκτρονίου και
- του αριθμού π.
Αριθμητικά ισούται με α = (1/4πε0)e2/hc = 1/137.036.
Άρα μια μεταβολή της ταχύτητας του φωτός μεταβάλει και τη σταθερά α. Σήμερα γνωρίζουμε ότι αυτή η σταθερά είναι μια σταθερά συζεύξεως, που μετρά την ισχύ της αλληλεπιδράσεως μεταξύ ενός φορτισμένου ηλεκτρικά σωματιδίου και του ηλεκτρομαγνητικού πεδίου.
Στα φάσματα πολλών ατόμων, αυτό που χονδρικά φαίνεται να είναι μια γραμμή, όταν το παρατηρήσουμε πιο προσεκτικά αποδεικνύεται ότι είναι δύο ή περισσότερες γραμμές που βρίσκονται η μία πολύ κοντά στην άλλη. Ο λόγος της αποστάσεως μεταξύ των γραμμών λεπτής υφής προς την απόσταση μεταξύ των γραμμών του χονδρικού φάσματος, είναι ανάλογος με το τετράγωνο της σταθεράς α.
Αν λοιπόν η ταχύτητα του φωτός στα πρώτα στάδια του σύμπαντος ήταν μεγαλύτερη και η σταθερά α θα ήταν διαφορετική τότε και αυτό θα φαίνεται στα φάσματα του φωτός που μας έρχεται από τα κβάζαρ.
Το 2002 ο αστροφυσικός John Webb, του Πανεπιστημίου της Νότιας Νέας Ουαλίας στην Αυστραλία, αναλύοντας το φως που προέρχεται από απόμακρα κβάζαρ είδε ότι η θεμελιώδης φυσική σταθερά α μπορεί να έχει ελαφρώς αυξηθεί κατά τη διάρκεια των προηγούμενων έξι δισεκατομμυρίων ετών. Η σταθερά λεπτής υφής α, μπορεί να ήταν μικρότερη στους πρώιμους χρόνους του Σύμπαντος περίπου κατά ένα μέρος προς 105.
Εσωτερική Αρθρογραφία[]
Βιβλιογραφία[]
Ιστογραφία[]
- Ομώνυμο άρθρο στην Βικιπαίδεια
- Ομώνυμο άρθρο στην Livepedia
- Ομώνυμο άρθρο στην Astronomia
- Εκτενής περιγραφή στο Physics4u
- [ ]
 Κίνδυνοι Χρήσης
|
|---|
|
Αν και θα βρείτε εξακριβωμένες πληροφορίες "Οι πληροφορίες αυτές μπορεί πρόσφατα Πρέπει να λάβετε υπ' όψη ότι Επίσης, |
- Μην κάνετε χρήση του περιεχομένου της παρούσας εγκυκλοπαίδειας
αν διαφωνείτε με όσα αναγράφονται σε αυτήν
- Όχι, στις διαφημίσεις που περιέχουν απαράδεκτο περιεχόμενο (άσεμνες εικόνες, ροζ αγγελίες κλπ.)