โดย Adam Mann เผยแพร่เมื่อ 17 กุมภาพันธ์ 2021
ไม่ใช่ความผิดพลาดอีกต่อไป Artist depiction of a supernova explosion in space.
ภาพศิลปินของการระเบิดซูเปอร์โนวาในอวกาศ เว็บสล็อตในปี 1990 นักวิจัยใช้ซูเปอร์โนวาเพื่อระบุการดํารงอยู่ของพลังงานมืดนําวิทยาศาสตร์กลับสู่ค่าคงที่จักรวาลที่ครั้งหนึ่งเคยถูกทิ้งของไอน์สไตน์ (เครดิตภาพ: Shutterstock)ค่าคงที่จักรวาลวิทยาสันนิษฐานว่าเป็นรูปแบบลึกลับของสสารหรือพลังงานที่ทําหน้าที่ต่อต้านแรงโน้มถ่วงและได้รับการพิจารณาโดยนักฟิสิกส์หลายคนให้เทียบเท่ากับพลังงานมืด ไม่มีใครรู้ว่า
ค่าคงที่จักรวาลคืออะไร แต่มันเป็นสิ่งจําเป็นในสมการจักรวาลวิทยาเพื่อที่จะกระทบยอดทฤษฎี
กับการสังเกตของเราของจักรวาล ใครคิดค่าคงที่จักรวาล?อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ นักฟิสิกส์ชาวเยอรมัน-อเมริกันชื่อดัง ได้คิดค่าคงที่จักรวาลวิทยาขึ้นมา ซึ่งเขาเรียกว่า “ค่าคงที่สากล” ในปี 1915 เพื่อเป็นการปรับสมดุลการคํานวณบางอย่างในทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของเขา ในเวลานั้นนักฟิสิกส์เชื่อว่าจักรวาลเป็นแบบคงที่ – ไม่ขยายหรือหดตัว – แต่งานของไอน์สไตน์ชี้ให้เห็นว่าแรงโน้มถ่วงจะทําให้มันทําอย่างใดอย่างหนึ่ง ดังนั้นเพื่อตาข่ายกับฉันทามติทางวิทยาศาสตร์ไอน์สไตน์แทรกปัจจัยฟัดจ์ซึ่งแสดงโดยตัวอักษรกรีก lambda ในผลของเขาซึ่งช่วยให้จักรวาลยังคง แต่ไม่กี่ทศวรรษต่อมา นักดาราศาสตร์ชาวอเมริกัน เอ็ดวิน ฮับเบิล สังเกตเห็นว่า กาแลคซีกําลังเคลื่อนตัวไปจากเรา ไอน์สไตน์เรียกแลมบ์ดาว่า “ความผิดพลาดที่ยิ่งใหญ่ที่สุด” ของเขา
ที่เกี่ยวข้อง: ’ความผิดพลาดที่ใหญ่ที่สุดของไอน์สไตน์’ อาจได้รับการแก้ไขในที่สุด
ข้อสังเกตของฮับเบิลปฏิเสธความจําเป็นในการคงที่จักรวาลวิทยามานานหลายทศวรรษ แต่มีการเปลี่ยนแปลงเมื่อนักดาราศาสตร์ตรวจสอบซูเปอร์โนวาที่ห่างไกลในช่วงปลายทศวรรษที่ 1990 พบว่าจักรวาลไม่เพียง แต่ขยายตัว แต่เร่งการขยายตัว พวกเขาตั้งชื่อแรงต้านแรงโน้มถ่วงลึกลับที่จําเป็นในการบัญชีสําหรับปรากฏการณ์นี้ “พลังงานมืด”
ในปี 1920 นักฟิสิกส์ชาวรัสเซีย Alexander Friedmann ได้พัฒนาสมการซึ่งตอนนี้เรียกว่าสมการ Friedmann ซึ่งอธิบายคุณสมบัติของจักรวาลจากบิ๊กแบงเป็นต้นไปตามการกวดวิชาออนไลน์จากมหาวิทยาลัยรัฐจอร์เจียโดยการปัดฝุ่นแลมบ์ดาของไอน์สไตน์และเสียบเข้ากับสมการ Friedmann นักวิจัยสามารถจําลองจักรวาลได้อย่างถูกต้องนั่นคือด้วยอัตราการขยายตัวที่เร่งขึ้น สมการ Friedmann รุ่นนี้เป็นกระดูกสันหลังของทฤษฎีจักรวาลวิทยาร่วมสมัยซึ่งเป็นที่รู้จักกันในชื่อ ΛCDM (Lambda CDM ซึ่ง CDM ย่อมาจากสสารมืดเย็น) และบัญชีสําหรับส่วนประกอบที่รู้จักกันทั้งหมดของความเป็นจริง
แล้วเลขเวทย์มนตร์นี้คืออะไรล่ะ?อย่างไรก็ตามไม่มีใครเข้าใจอย่างแท้จริงว่า lambda คืออะไร
นักฟิสิกส์ส่วนใหญ่คิดว่ามันใช้แทนกันได้กับแนวคิดของพลังงานมืด แต่นั่นไม่ได้ทําให้สิ่งต่าง ๆ ชัดเจนขึ้นเพราะพลังงานมืดเป็นเพียงตัวยึดที่อธิบายถึงสารต่อต้านแรงโน้มถ่วงที่ไม่รู้จัก ดังนั้นเราจึงเปลี่ยนกลับไปใช้ปัจจัยฟัดจ์ของไอน์สไตน์
คําอธิบายที่เป็นไปได้อย่างหนึ่งสําหรับค่าคงที่จักรวาลอยู่ในขอบเขตของฟิสิกส์อนุภาคที่ทันสมัย การทดลองได้ตรวจสอบว่าพื้นที่ว่างถูกแทรกซึมโดยอนุภาคเสมือนนับไม่ถ้วนที่โผล่เข้าและออกจากการดํารงอยู่อย่างต่อเนื่อง การกระทําที่ไม่หยุดยั้งนี้สร้างสิ่งที่เรียกว่า “พลังงานสุญญากาศ” หรือแรงที่เกิดจากพื้นที่ว่างที่มีอยู่ในผ้าของเวลาอวกาศที่สามารถขับออกจากจักรวาล
กราฟิกนี้แสดงแผนที่ของอัตราการขยายตัวของจักรวาลในทิศทางที่แตกต่างกัน แผนที่อยู่ในพิกัดกาแลคซี โดยมีศูนย์กลางมองไปยังศูนย์กลางของกาแลคซีของเรา สีดําและสีม่วงแสดงทิศทางของอัตราการขยายตัวต่ําสุด (ค่าคงที่ Hubble); สีเหลืองและสีแดงแสดงทิศทางของอัตราการขยายตัวสูงสุด (เครดิตภาพ: มหาวิทยาลัยบอนน์/เค. มิกกาส เอตอัล)แต่การเชื่อมต่อพลังงานสุญญากาศกับค่าคงที่จักรวาลไม่ตรงไปตรงมา จากการสังเกตของซูเปอร์โนวานักดาราศาสตร์ประเมินว่าพลังงานมืดควรมีคุณค่าเล็ก ๆ และสงบสุขเพียงพอที่จะผลักดันทุกอย่างในจักรวาลให้ห่างกันในช่วงหลายพันล้านปี
แต่เมื่อนักวิทยาศาสตร์พยายามที่จะคํานวณปริมาณพลังงานที่ควรเกิดขึ้นจากการเคลื่อนที่ของอนุภาคเสมือน, พวกเขามากับผลที่ 120 คําสั่งของขนาดมากกว่าสิ่งที่ข้อมูลซูเปอร์โนวาแนะนํา.
ที่เกี่ยวข้อง: การทํานายทางทฤษฎีที่เลวร้ายที่สุดในประวัติศาสตร์ของฟิสิกส์
เพื่อเพิ่มความสับสนนักวิจัยบางคนได้เสนอว่าค่าคงที่จักรวาลอาจไม่คงที่เลย แต่เป็นการเปลี่ยนแปลงหรือผันผวนตามกาลเวลา ทฤษฎีนี้เรียกว่าแก่นสารและบางโครงการเช่นการสํารวจพลังงานมืดกําลังทําการสังเกตอย่างแม่นยําเพื่อดูว่ามีการสนับสนุนการสังเกตใด ๆ หรือไม่ ในขณะเดียวกันนักจักรวาลวิทยาจะยังคงใช้แลมบ์ดาต่อไป พวกเขาอาจไม่รู้ว่ามันคืออะไร แต่พวกเขารู้ว่าพวกเขาต้องการมันเพื่อให้จักรวาลสมเหตุสมผล ตรวจสอบหน้าของนาซ่าเกี่ยวกับค่าคงที่จักรวาลดูคําอธิบายทางเทคนิคเกี่ยวกับความหนาแน่นของพลังงานสุญญากาศจาก UCLAสรีรวิทยาช่อง YouTube อธิบายความผิดพลาดที่ใหญ่ที่สุดของไอน์สไตน์ที่นี่เว็บสล็อต
