الثابت الكوني وطاقة الفراغ
أبسط أشكال الطاقة المظلمة هو طاقة ثابتة للفضاء الفارغ، وهو الثابت الكوني لأينشتاين، لكن قيمته المرصودة أصغر بشكل خيالي مما تتنبأ به النظرية.
Definition
الثابت الكوني هو مصطلح ثابت في معادلات أينشتاين للمجال يتوافق مع كثافة طاقة موحدة للفراغ بضغط سلبي؛ ويُعرف بالطاقة المظلمة، وينتج عنه تمدد متسارع، وقيمته المرصودة أقل بكثير من التوقعات النظرية الساذجة.
Scope
يغطي هذا الموضوع الثابت الكوني كمصطلح في معادلات أينشتاين وتفسيره على أنه كثافة طاقة الفراغ، والطريقة التي يدفع بها مكون ثابت ذو ضغط سلبي التسارع، ومشكلة الثابت الكوني التي يطرحها التباين الهائل بين القيمة المرصودة وتقديرات نظرية الحقل الكمومي.
Core questions
- ما هو الثابت الكوني وكيف يرتبط بطاقة الفراغ؟
- لماذا تسبب طاقة الفراغ الثابتة تسارعًا؟
- لماذا تعتبر مشكلة الثابت الكوني خطيرة جدًا؟
Key concepts
- الثابت الكوني
- طاقة الفراغ
- الضغط السلبي
- معادلة الحالة w تساوي سالب واحد
- مشكلة الثابت الكوني
- الحجة الأنثروبية
- لامدا-CDM
Key theories
- طاقة الفراغ كـ لامدا
- تتنبأ نظرية الحقل الكمومي بأن الفراغ يحمل طاقة، والتي تتجاذب مثل الثابت الكوني بضغط سلبي، مما يوفر مرشحًا طبيعيًا للطاقة المظلمة ضمن النسبية العامة.
- مشكلة الثابت الكوني
- تتجاوز تقديرات طاقة الفراغ من فيزياء الجسيمات كثافة الطاقة المظلمة المرصودة بعشرات عديدة من الرتب، وهو تباين يعتبر من أعمق المشاكل غير المحلولة التي تربط الجاذبية بالنظرية الكمومية.
Mechanisms
يتوافق الثابت الكوني مع كثافة طاقة لا تتخفف مع تمدد الكون؛ ولأن ضغطه يساوي سالب كثافة طاقته، فإن معادلة فريدمان الثانية تعطي تمددًا متسارعًا بمجرد أن يهيمن، بينما يؤدي جمع طاقات نقطة الصفر للحقول الكمومية إلى قيمة أكبر بكثير من القيمة المرصودة.
Clinical relevance
الثابت الكوني هو أساس نموذج لامدا-CDM القياسي ويتناسب مع جميع البيانات الحالية، ومع ذلك، فإن صغر قيمته غير المبرر يقع عند تقاطع علم الكونيات وفيزياء الجسيمات والجاذبية الكمومية، مما يحفز الأفكار من التناظر الفائق إلى الأكوان المتعددة.
History
قدم أينشتاين الثابت في عام 1917 وندم عليه لاحقًا؛ وبعد اكتشاف التمدد، تم التخلي عنه إلى حد كبير، لكن زيلدوفيتش ربطه بطاقة الفراغ في الستينيات، وصقل واينبرغ المشكلة في عام 1989، وجلب اكتشاف التسارع عام 1998 قيمة إيجابية صغيرة إلى الواجهة مرة أخرى.
Debates
- لماذا لامدا صغيرة جدًا ولكنها ليست صفرًا؟
- لقد أدى تفسير القيمة الصغيرة وغير الصفرية للثابت الكوني إلى اقتراحات تتراوح من آليات الإلغاء غير المعروفة إلى الانتقاء الأنثروبي في الأكوان المتعددة، ولم يتم إثبات أي منها، مما يترك المشكلة مفتوحة.
Key figures
- Albert Einstein
- Steven Weinberg
- Yakov Zeldovich
- Wolfgang Pauli
Related topics
Seminal works
- weinberg1989
Frequently asked questions
- هل الثابت الكوني هو نفسه الطاقة المظلمة؟
- الثابت الكوني هو أبسط شكل ممكن للطاقة المظلمة، وهو طاقة فراغ ثابتة؛ الطاقة المظلمة هي المصطلح الأوسع الذي يشمل أيضًا بدائل ديناميكية، لذا فإن الثابت هو نموذج محدد ومفضل حاليًا للطاقة المظلمة.
- لماذا تُسمى مشكلة الثابت الكوني بأسوأ تنبؤ في الفيزياء؟
- لأن تقديرات نظرية الحقل الكمومي الساذجة لطاقة الفراغ تتجاوز القيمة المرصودة بحوالي 120 رتبة من حيث الحجم، وهو تباين غير مسبوق بين النظرية والملاحظة لم تحله أي آلية مقبولة بعد.