۸٫۵ انرژی تاریک و ثابتِ کیهانی

خانه ／ ۸ نظریهٔ ریسه‌های انرژی و چالشِ نظریه‌های پارادایمی

هدفِ سه‌مرحله‌ای
نشان می‌دهیم چرا شتابِ متأخرِ کیهان معمولاً به انرژیِ تاریک / ثابتِ کیهانی نسبت داده می‌شود، این برداشت از منظرِ مشاهده و فیزیک در کجا با دشواری روبه‌رو است، و چگونه نظریهٔ رشته‌های انرژی همان داده‌ها را با زبانِ یکپارچهٔ «دریای انرژی ـ منظرِ تانسوری» بازمی‌نویسد؛ بی‌آن‌که موجودِ تاریکِ تازه‌ای اضافه کند و همراه با قرینه‌های میان‌سنجیِ قابلِ آزمون.

نخست چه می‌گوید چارچوبِ رایج

۱. ادعای محوری

• در روزگارهای متأخر، شتابِ جهان دیده می‌شود. این شتاب را می‌توان با چگالیِ انرژیِ ثابتی به‌نامِ ثابتِ کیهانی یا مؤلفه‌ای با معادلهٔ حالت نزدیک به ‎−۱ توضیح داد.
• این مؤلفه تقریباً همگن است، توده نمی‌سازد و بر هندسه اثری رانشی می‌گذارد؛ بنابراین نسبتِ فاصله به سرخ‌گرایی بیش از حالتی که این مؤلفه نباشد «گشوده» می‌شود.
• در مدلِ لامبدا با مادهٔ سرد، ثابتِ کیهانی همراهِ ماده و تابش تکاملِ زمینه را تعیین می‌کند؛ و سنجه‌های فاصله مانند ابرنواخترها، نوسان‌های آکوستیکیِ باریون‌ها و مقیاسِ زاویه‌ایِ پس‌زمینهٔ ریزموجِ کیهانی با هم سازگار می‌شوند.

۲. چراییِ جذابیت

• پارامترهای اندک و پیوندِ قوی: پیچیدگیِ متأخر به یک عدد (لامبدا یا ‎w‎) فروکاسته می‌شود.
• برازشِ پایدارِ فاصله‌ها: در مرتبهٔ نخست، چندین مجموعه از «شمع‌ها/خط‌کش‌های» استاندارد را هم‌زمان بازمی‌نماید.
• روندِ محاسبات روشن: با شبیه‌سازی و استنباطِ آماری به‌خوبی پیوند می‌خورد.

۳. تعبیر درست

• غلبهٔ رویکردِ پدیدارشناختی: لامبدا سَطرِ حسابداری‌ای است که داده‌های فاصله را همساز می‌کند؛ خاستگاهِ ریزمقیاسِ آن هنوز آزمایشاً تأیید نشده است.
• فشار از سویِ رشد: با افزودنِ رصدهای دقیقِ رشد و گرانش، غالباً باید «بازخورد/نظام‌واره/درجه‌های آزادیِ افزوده» وارد کرد تا همسوییِ میان‌سنجی حفظ شود.

دوم دشواری‌های رصدی و کانون‌های اختلاف

۱. دو معمای کلاسیکِ فیزیکی

• شکافِ انرژیِ خلأ: برآوردِ سادهٔ انرژیِ نقطهٔ صفر بسیار فراتر از لامبدای مشاهده‌شده است و برای «مقدارِ طبیعی» توضیحِ قانع‌کننده‌ای در دست نیست.
• هم‌زمانیِ شگفت: چرا درست امروز لامبدا هم‌مرتبه با چگالیِ ماده است و گویی شتاب «همین اکنون» آغاز شده است؟

۲. کششِ فاصله و رشد
نمایِ زمینه که از ابرنواخترها، نوسان‌های آکوستیکیِ باریون‌ها و پس‌زمینهٔ ریزموج به‌دست می‌آید، گاهی اندک اما نظام‌مند با دامنه و آهنگِ رشدِ ساختار که از عدسیِ ضعیف، خوشه‌ها و اعوجاجِ فضایِ سرخ‌گرایی استخراج می‌شود، ناسازگار است؛ که معمولاً با بازخورد یا نظام‌واره «ترمیم» می‌شود.

۳. الگوهای ضعیف اما پایدارِ جهت و محیط
در نمونه‌های بسیار دقیق، در باقیمانده‌های فاصله، دامنهٔ عدسیِ ضعیف و تأخیرهای زمانیِ عدسیِ قوی، سوگیریِ اندکِ هم‌جهت یا وابستگیِ محیطی بر مقیاسِ بزرگ دیده می‌شود. اگر شتابِ متأخر فقط لامبدایی یکنواخت در همه‌جا باشد، این باقیمانده‌های قاعده‌مند جایگاهِ فیزیکیِ روشنی نمی‌یابد.

۴. بهای گسستِ همدوسی
برای «نجاتِ» هم‌زمانِ فاصله و رشد، معمولاً ‎w(t)‎، انرژیِ تاریکِ جفت‌شده یا گرانشِ دگرگون‌شده وارد می‌شود؛ و روایت از «پارامترهای اندک» به وصله‌دوزی می‌لغزد.

خلاصهٔ کوتاه
انرژیِ تاریک/لامبدا فاصله‌ها را در درجهٔ نخست خوب توضیح می‌دهد، اما با در نظر گرفتنِ رشد، عدسی و باقیمانده‌های جهت/محیط، لامبدای یکنواخت کفایت نمی‌کند و خاستگاهِ ریزمقیاس همچنان گشوده می‌ماند.

سوم بازنویسی به‌روایتِ نظریهٔ رشته‌های انرژی و آنچه خواننده درمی‌یابد

خلاصهٔ یک‌جمله‌ای
«شتاب» را نه به ماده‌ای تازه و نه به جمله‌ای ثابت نسبت می‌دهیم، بلکه آن را پیامدِ تکاملِ آهستهٔ زمینهٔ تانسوری در دریای انرژی در روزگارهای متأخر می‌دانیم. نقشِ مرکبْ از دو سرخ‌گرایی — سرخ‌گراییِ پتانسیلِ تانسوری و سرخ‌گراییِ مسیرِ تحول‌یاب — و نیز از گرانشِ تانسوریِ آماری در حرکتِ ماده پدید می‌آید. به‌اختصار، لامبدا موجود نیست، بلکه ثبتِ حسابیِ رانشِ خالصِ زمینهٔ تانسوری است.

تمثیلِ شهودی
جهان را دریایی ببینیم که آرام‌آرام رها می‌شود. در مقیاسِ بزرگ، کششِ سطحی نرم فرو می‌آید.

• نوری که بر این سطحِ کم‌کم دگرگون‌شونده راهی دراز می‌پیماید، جا‌به‌جاییِ فرکانسیِ خالص و بی‌رنگی می‌انبارد؛ فاصله‌ها تندتر گشوده به‌نظر می‌رسد.
• حرکت و گردآمدنِ ماده نیز با گرانشِ تانسوریِ آماری اندکی بازنویسی می‌شود و رشدْ اندکی همگرا‌تر دیده می‌شود.
  در کنار هم، بی‌آن‌که «مادهٔ لامبدا»یی تخت و یکنواخت در همه‌جا فرض کنیم، چهرهٔ شتابِ متأخر شکل می‌گیرد.

سه نکتهٔ کلیدی
۱. فرودِ منزلت

• «لامبدا/انرژیِ تاریک» از موجودِ لازم به حسابداریِ رانشِ تانسوری تبدیل می‌شود.
• نمودهای «شتاب» در آغاز و انجام از همان پاسخِ تانسوری با دامنه‌های متفاوت در زمان‌های گوناگون برمی‌خیزد و با بخشِ ۸٫۳ سازگار است.

۲. دو مسیرِ تبیین (فاصله در برابر رشد)

• نمایِ فاصله: عمدتاً جمعِ انباشتهٔ سرخ‌گراییِ مسیرِ تحول‌یاب + سرخ‌گراییِ پتانسیلِ تانسوری در امتدادِ خط دید.
• نمایِ رشد: بازنویسیِ ملایم و بزرگ‌مقیاس به‌دستِ گرانشِ تانسوریِ آماری.
  ازاین‌رو، لازم نیست فاصله و رشد را با یک خط‌کش ببندیم و شکاف‌های نظام‌مند میانشان کاسته می‌شود.

۳. کاربستِ رصدیِ نو

• باقیمانده‌های جهت‌دارِ ابرنواختر/نوسانِ آکوستیکیِ باریون، تفاوت‌های دامنه در عدسیِ ضعیف بر مقیاس‌های بزرگ، و ریزلغزش‌های تأخیر زمانی در عدسیِ قوی را بر یک نقشهٔ پایه از پتانسیلِ تانسوری همراهِ میدانِ نرخِ تحول می‌نشانیم.
• به‌جای دوختنِ «وصلهٔ تاریک» برای هر مجموعه‌داده، یک نقشه را برای چند سنجش بازبه‌کار می‌گیریم تا باقیمانده‌های بین‌سنجی هم‌زمان کاهش یابد.

نشانه‌های آزمون‌پذیر — نمونه‌ها

• هم‌راستاسازیِ فاصله و رشد روی یک نقشه: اگر نقشهٔ تانسوری یکپارچه باشد، باید هم باقیمانده‌های ریزِ جهت‌دار در ابرنواختر/نوسان و هم انحراف‌های دامنه در عدسیِ ضعیف در همان جهت‌ها کاهش یابد؛ نیاز به نقشه‌های جداگانه با این دید ناسازگار است.
• قیدِ بی‌رنگی: در امتدادِ یک مسیر معیّن، افستِ سرخ‌گرایی باید در نوری، فروسرخِ نزدیک و رادیو باهم جابه‌جا شود؛ لغزشِ شدید وابسته به رنگ با سرخ‌گراییِ مسیرِ تحول‌یاب ناسازگار است.
• پیرویِ محیط و جهت: در مسیرهایی که ساختارِ غنی‌تری را می‌برند، باقیمانده‌های فاصله و عدسی باید اندکی بزرگ‌تر باشد و جهتِ ترجیحی با چندقطبی‌های پایینِ پس‌زمینهٔ ریزموجِ کیهانی هم‌سوتر دیده شود.

چه چیز برای خواننده تغییر می‌کند

• در سطحِ نگاه: شتابِ متأخر «سطلِ دیگری از انرژی» نیست، بلکه دو نمود از زمینهٔ تانسوریِ کندمتغیر است؛ یکی بر نور و دیگری بر حرکت.
• در سطحِ روش: به‌جای هموارکردن باقیمانده‌ها، از آن‌ها تصویر می‌سازیم؛ کژداری‌های کوچک میان‌سنجی را به نقشهٔ منظرِ تانسوری با میدانِ نرخِ تحول می‌افزاییم.
• در سطحِ انتظار: به الگوهای کم‌دامنه اما سازگارِ وابسته به جهت و محیط توجه می‌کنیم و می‌سنجیم که آیا یک نقشهٔ پایه واقعاً به چند سنجه خدمت می‌کند یا نه.

روشن‌سازی‌های کوتاه

• آیا نظریهٔ رشته‌های انرژی شتابِ متأخر را انکار می‌کند؟ خیر؛ سبب را بازمی‌چیند و نمودِ «دورتر سرخ‌تر / فاصله‌ها گشوده‌تر» پابرجا می‌ماند.
• آیا بازگشت به انبساطِ متری است؟ نه؛ روایتِ «کشیدگیِ سراسریِ فضا» را به‌کار نمی‌بریم؛ سرخ‌گرایی از جمعِ زمانیِ سرخ‌گراییِ پتانسیلِ تانسوری + سرخ‌گراییِ مسیرِ تحول‌یاب پدید می‌آید.
• آیا این کار برازشِ فاصله‌ها در مدلِ لامبدا را تباه می‌کند؟ نه؛ نمایِ فاصله حفظ می‌شود و گرانشِ تانسوریِ آماری رشد را سامان می‌دهد و کششِ فاصله–رشد را طبیعی‌تر توضیح می‌دهد.
• آیا این فقط تغییر نامِ لامبداست؟ نه؛ هم‌راستاسازیِ جهت/محیط در باقیمانده‌ها و یک نقشه برای چند سنجه شرط است؛ نبودِ آن‌ها به‌معنای بازنویسی بر همان نقشهٔ پایه نیست.

خلاصهٔ بخش
واگذاریِ همهٔ شتابِ متأخر به لامبدای یکنواخت هرچند موجز است، اما نشانه‌های پایدارِ کم‌دامنهٔ جهت و محیط — و نیز شکافِ فاصله–رشد — را در قالبِ «خطا» می‌فشارد. نظریهٔ رشته‌های انرژی این نشانه‌ها را تصویری از زمینهٔ تانسوریِ کندمتغیر می‌خواند:

• نمایِ فاصله از جمعِ زمانیِ سرخ‌گراییِ پتانسیلِ تانسوری و سرخ‌گراییِ مسیرِ تحول‌یاب به‌دست می‌آید؛
• نمایِ رشد از بازنویسیِ ملایم به‌دستِ گرانشِ تانسوریِ آماری حاصل می‌شود؛
• و هر دو بر یک نقشهٔ پایهٔ پتانسیلِ تانسوری بازبه‌کار می‌رود.
  بدین‌سان «انرژیِ تاریک و ثابتِ کیهانی» از ضرورتِ هستیِ مستقل می‌افتد و مشاهدات به راهی تبیینی کم‌فرض و همسوتر میان سنجه‌ها دست می‌یابد.