الثابت الكوني
الثابت الكوني هو حد إضافي في معادلات أينشتاين للمجال، يتناسب مع المترية، ويتصرف ككثافة طاقة موحدة للفضاء الفارغ ويدفع التوسع الكوني المتسارع.
Definition
الثابت الكوني، الذي يُرمز إليه بـ Lambda، هو حد ثابت يُضاف إلى معادلات أينشتاين للمجال ويساهم بكثافة طاقة موحدة وضغط سلبي متساوٍ في المقدار للفراغ، وهو ما يعادل أبسط أشكال الطاقة المظلمة.
Scope
يغطي هذا الموضوع الشكل الجبري لحد الثابت الكوني واتساقه مع حفظ الزخم-الطاقة، وتفسيره كطاقة فراغ ذات ضغط سلبي، والدافع الأصلي لأينشتاين لكون ثابت وتراجعه اللاحق، وإحياءه لتفسير التسارع الكوني المرصود، ومشكلة الثابت الكوني المتمثلة في تباينه الهائل مع تقديرات نظرية الحقل الكمومي.
Core questions
- لماذا يمكن إضافة حد ثابت إلى معادلات أينشتاين دون انتهاك قوانين الحفظ؟
- كيف ينتج الثابت الكوني تسارعًا بدلاً من تباطؤ التوسع؟
- لماذا القيمة المرصودة أصغر بكثير مما تتنبأ به نظرية الحقل الكمومي؟
Key concepts
- حد لامدا
- كثافة طاقة الفراغ
- الضغط السلبي
- التوسع المتسارع
- الطاقة المظلمة
- مشكلة الثابت الكوني
Key theories
- تفسير طاقة الفراغ
- الثابت الكوني يعادل كثافة طاقة فراغ موحدة بضغط يساوي سالب تلك الكثافة، لذا فهو يساهم بتأثير جاذبي تنافري يسرع توسع الكون.
- مشكلة الثابت الكوني
- تتنبأ نظرية الحقل الكمومي بطاقة فراغ أكبر بعشرات المرات من القيمة المرصودة الضئيلة، وهو تباين غير مفسر يُعد أحد أعمق الألغاز التي تربط الجاذبية وفيزياء الكم.
Clinical relevance
تتسق ملاحظات المستعرات العظمى البعيدة، والإشعاع الخلفي الكوني الميكروي، والبنية واسعة النطاق مع وجود ثابت كوني موجب صغير يشكل معظم ميزانية الطاقة الحالية للكون؛ وما إذا كان ثابتًا حقيقيًا أم طاقة مظلمة ديناميكية هو سؤال محوري في علم الكون الرصدي.
History
قدم أينشتاين Lambda في عام 1917 للحصول على كون ثابت، ثم تخلى عنه بعد اكتشاف هابل للتوسع الكوني، ويُقال إنه وصفه بأنه أكبر خطأ ارتكبه؛ وقد عاد بقوة في عام 1998 عندما كشفت مسوحات المستعرات العظمى أن التوسع يتسارع، مما أعاد الثابت كنموذج رائد للطاقة المظلمة.
Debates
- ثابت مقابل طاقة مظلمة ديناميكية
- ما إذا كان التسارع الكوني ناتجًا عن ثابت كوني حقيقي أو عن حقل يتطور ببطء (الجوهر الخامس) هو أمر مفتوح رصديًا؛ ويتطلب التمييز بينهما قياسًا دقيقًا لكيفية تغير كثافة الطاقة المظلمة، إن وجدت، عبر الزمن الكوني.
Key figures
- Albert Einstein
- Willem de Sitter
- Sean Carroll
Related topics
Seminal works
- carroll2001
- carroll2004
Frequently asked questions
- هل الثابت الكوني هو نفسه الطاقة المظلمة؟
- الثابت الكوني هو أبسط شكل ممكن للطاقة المظلمة، وهو طاقة فراغ ذات كثافة ثابتة؛ و'الطاقة المظلمة' هو المصطلح الأوسع الذي يشمل أيضًا النماذج الديناميكية، لذا فإن جميع الثوابت الكونية هي طاقة مظلمة ولكن ليست كل طاقة مظلمة بالضرورة ثابتة.
- لماذا أُطلق على إضافة الثابت ذات مرة اسم خطأ فادح؟
- أضافه أينشتاين لفرض كون ثابت، وهو الافتراض السائد في ذلك الوقت؛ ولو كان قد وثق بالمعادلات غير المعدلة لربما تنبأ بالتوسع الكوني قبل رصده، ولهذا السبب ندم لاحقًا على هذه الخطوة، على الرغم من أن الحد ثبت أنه حقيقي في النهاية.