سرعت نور در نخستین لحظات تولد کیهان از گرانش پیشی گرفته است!

سرعت نور در خلأ بنیادی ترین ثابت در فیزیک به شمار می رود و بر اساس نظریه نسبیت عام، گرانش با سرعت یکسانی حرکت می کند. اما یکی از مطالعات جدید نشان می دهد که سرعت نور شاید در دوره هایی دستخوش تغییر قرار گرفته باشد. در واقع، شاید نور در نخستین لحظات تولد کیهان از گرانش پیشی گرفته باشد و این فرضیه جدید می تواند یکی از بزرگترین مسائل فیزیک را حل کند.

به گزارش بیگ بنگ، بر خلاف بسیاری از فرضیه های موجود در فیزیک نظری، فرضیه فوق را می توان به واقع آزمود. پس ما باید بتوانیم در سال های آتی از صحت و ثقم آن سر در بیاوریم. پس در مرحله اول چه مشکلی در رابطه با سرعت نور و گرانش وجود دارد؟ این ابهام از نخستین لحظات تولد جهان نشأت می گیرد که عمدتا به مسئله افق نسبت می دهند. مسئله افق به این واقعیت می پردازد که مدت ها قبل از اینکه ذرات نور تمامی گوشه های جهان را روشن سازند، جهان به دمایی یکسان دست یافت.

اگر واقعا سرعت نور در خلأ ثابت باشد که همواره بوده است، چرا کیهان به این سرعت با افزایش دما روبرو گشت؟ ایده ی تورم کیهانی به دنبال یافتن راه هایی برای حل این مسئله است و بر طبق آن، جهان در نخستین لحظات تولدش، دوره ی عظیمی از انبساط و گستردگی را تجربه کرد. فرضیه اعلام می دارد که وقتی جهان متراکم و کوچک بود، دما می بایست از دمای متعادلی برخوردار بوده باشد. یعنی زمانی که نور مسافت طولانی را طی نمی کرد و سپس سرعت آن به طرز چشمگیری افزایش یافت. اینکه چرا تورم آغاز گشته و سپس توقف یافت، برای هیچکس منطقی نیست و هیچ راهی هم برای آزمایش آن وجود ندارد.

به همین علت فیزیکدانی به نام نیایش افشردی از موسسه پریمتر کانادا و ژوائو ماگیجیو از موسسه کالج سلطنتی لندن، فرضیه ی جایگزینی را پیش کشیده اند. بر اساس ایده ی آنان، در نخستین لحظات تولد جهان، نور و گرانش با سرعت های متفاوتی حرکت کردند. لذا سرعت نور در گذشته بیشتر از حال حاضر بوده و یا گرانش به کندی حرکت می کرده است. به گفته ی محققان: اگر فوتون ها چندی بعد از بیگ بنگ سریع تر از گرانش حرکت می کردند، قطعا قادر بوده اند تا آنجا سیر کنند که جهان به سرعت به دمای متعادلی دست یابد.

راه حل این محققان هنوز در حد یک فرضیه است، اما آزمودن فرضیه فوق یکی از نکات جالب توجه می باشد. تیم تحقیقاتی موفق به محاسبه مقداری به نام ضریب طیفی شدند که سطح چگالی اولیه را در جهان مشخص می کند. و اگر فرضیه آنان صحت داشته باشد، مقدار ثابت ۰٫۹۶۴۷۹ را برای ضریب طیفی در نظر می گیرند. آخرین مقدار برای ضریب طیفی (۰٫۹۶۸) سال گذشته توسط ماهواره پلانک به ثبت رسید که عدد دور از انتظاری نیست، اگر نور و گرانش در ابتدا با سرعت های متفاوتی حرکت می کردند. داده های بدست آمده از ماهواره پلانک در آینده از تطابق یا عدم تطابق این اعداد خبر خواهد داد. حتی اگر تطابقی یافت نشود، محققان مشکلی نخواهند داشت.

ماگیجیو خاطر نشان کرد: اگر اینطور باشد که عالی است. من دیگر مجبور به فکر کردن در مورد نظریات فوق نخواهم بود. تمام نظریات مربوط به اختلاف سرعت نور و گرانش باطل و مردود اعلام خواهند شد. اما اگر ضریب طیفی مربوط به تابش پس زمینه ریز موج کیهانی با مقدار پیش بینی شده مطابقت کند، بینش ما در علم فیزیک دستخوش تغییرات گسترده ای خواهد شد. اکنون شکاف بزرگی میان نحوه ی عملکرد جهان در مقیاس کوانتومی و عملکرد آن در مقیاس بزرگ و قابل مشاهده وجود دارد. جزئیات بیشتر این پژوهش در arXiv.org منتشر شده است.