ثابت کیهانشناسی
ثابت کیهانشناسی یک جمله اضافی در معادلات میدان اینشتین است که متناسب با متریک بوده و مانند چگالی انرژی یکنواخت فضای خالی عمل میکند و باعث انبساط شتابدار کیهان میشود.
Definition
ثابت کیهانشناسی که با لامبدا (Lambda) نمایش داده میشود، یک جمله ثابت است که به معادلات میدان اینشتین اضافه میشود و یک چگالی انرژی یکنواخت و فشار منفی با اندازه برابر را به خلأ وارد میکند که معادل سادهترین شکل انرژی تاریک است.
Scope
این موضوع به بررسی شکل جبری جمله ثابت کیهانشناسی و سازگاری آن با پایستگی انرژی-تکانه، تفسیر آن به عنوان انرژی خلأ با فشار منفی، انگیزه اولیه اینشتین برای یک جهان ایستا و پس گرفتن بعدی آن، احیای آن برای توضیح انبساط شتابدار مشاهدهشده کیهان، و مسئله ثابت کیهانشناسی ناشی از اختلاف عظیم آن با تخمینهای نظریه میدان کوانتومی میپردازد.
Core questions
- چرا میتوان یک جمله ثابت را بدون نقض قوانین پایستگی به معادلات اینشتین اضافه کرد؟
- چگونه یک ثابت کیهانشناسی به جای انبساط کاهنده، انبساط شتابدار ایجاد میکند؟
- چرا مقدار مشاهدهشده آن بسیار کوچکتر از چیزی است که نظریه میدان کوانتومی پیشبینی میکند؟
Key concepts
- جمله لامبدا
- چگالی انرژی خلأ
- فشار منفی
- انبساط شتابدار
- انرژی تاریک
- مسئله ثابت کیهانشناسی
Key theories
- تفسیر انرژی خلأ
- یک ثابت کیهانشناسی معادل یک چگالی انرژی خلأ یکنواخت با فشاری برابر با منفی آن چگالی است، بنابراین یک اثر گرانشی دافعه ایجاد میکند که انبساط جهان را شتاب میدهد.
- مسئله ثابت کیهانشناسی
- نظریه میدان کوانتومی یک انرژی خلأ را پیشبینی میکند که دهها مرتبه بزرگی بزرگتر از مقدار مشاهدهشده ناچیز است، یک اختلاف توضیحناپذیر که یکی از عمیقترین معماهای پیونددهنده گرانش و فیزیک کوانتومی است.
Clinical relevance
مشاهدات ابرنواخترهای دوردست، تابش زمینه کیهانی، و ساختار مقیاس بزرگ با یک ثابت کیهانشناسی مثبت کوچک که بخش عمدهای از بودجه انرژی کنونی جهان را تشکیل میدهد، سازگار است؛ اینکه آیا این یک ثابت واقعی است یا یک انرژی تاریک دینامیکی، یک پرسش محوری در کیهانشناسی رصدی است.
History
اینشتین در سال ۱۹۱۷ لامبدا را برای دستیابی به یک جهان ایستا معرفی کرد، سپس پس از کشف انبساط کیهان توسط هابل آن را کنار گذاشت و بنا بر گزارشها آن را بزرگترین اشتباه خود نامید؛ این ثابت در سال ۱۹۹۸ زمانی که بررسیهای ابرنواختری نشان داد انبساط در حال شتاب گرفتن است، قاطعانه بازگشت و به عنوان مدل پیشرو انرژی تاریک احیا شد.
Debates
- ثابت در مقابل انرژی تاریک دینامیکی
- اینکه آیا شتاب کیهانی توسط یک ثابت کیهانشناسی واقعی ایجاد میشود یا توسط یک میدان با تکامل آهسته (جوهر پنجم)، از نظر رصدی هنوز باز است؛ تمایز بین آنها نیازمند اندازهگیری دقیق چگونگی تغییر چگالی انرژی تاریک، در صورت وجود، در طول زمان کیهانی است.
Key figures
- Albert Einstein
- Willem de Sitter
- Sean Carroll
Related topics
Seminal works
- carroll2001
- carroll2004
Frequently asked questions
- آیا ثابت کیهانشناسی همان انرژی تاریک است؟
- ثابت کیهانشناسی سادهترین شکل ممکن انرژی تاریک است، یک انرژی خلأ با چگالی ثابت؛ «انرژی تاریک» اصطلاح گستردهتری است که مدلهای دینامیکی را نیز شامل میشود، بنابراین همه ثابتهای کیهانشناسی انرژی تاریک هستند اما همه انرژی تاریک لزوماً ثابت نیستند.
- چرا اضافه کردن این ثابت زمانی یک اشتباه بزرگ نامیده شد؟
- اینشتین آن را برای اجبار به یک جهان ایستا اضافه کرد، که فرض غالب در آن زمان بود؛ اگر او به معادلات اصلاحنشده اعتماد کرده بود، ممکن بود انبساط کیهان را قبل از مشاهده آن پیشبینی کند، به همین دلیل او بعداً از این اقدام پشیمان شد، اگرچه این اصطلاح در نهایت واقعی از آب درآمد.