آیا نقص کیهانی در گرانش، بزرگ‌ترین نظریه اینشتین را به چالش می‌کشد؟

نظریه‌ی نسبیت عام اینشتین در توصیف جهان فراتر از مقیاس‌های کوانتومی عملکرد بسیار خوبی دارد و حتی ابعاد دیگری از کیهان ما ازجمله سیاه‌چاله‌ها، همگرایی گرانشی نور، امواج گرانشی و بیگ‌بنگ را پیش‌بینی کرده است.

با این‌حال اختلاف‌های بین نظریه و واقعیت به قوت خود باقی مانده‌اند. اول از همه، تلاش برای کاهش مقیاس نسبیت عام به‌منظور توصیف عملکرد گرانش در مقیاس‌های کوانتومی، معادله‌های پایدار آن را به عبارات بی‌معنا و غیرقابل درک تبدیل می‌کند.

علاوه بر این، برای تکمیل مدل فعلی جهان به درک دو ویژگی اسرارآمیز دیگر، یعنی ماده‌ تاریک و انرژی تاریک نیاز داریم که با وجود تشکیل‌دادن بخش زیادی از محتوای جهان، هرگز به‌طور مستقیم شناسایی نشده‌اند. مؤلفان پژوهش جدید در واکنش به مشکلات یادشده به پیشنهاد ساده‌ای رسیدند: اصلاح نظریه‌ی اینشتین در مقیاس‌های فاصله‌ای متفاوت. به گفته‌ی افشردی:

تغییر بسیار ساده است. فرض می‌کنیم ثابت جهانی گرانش در مقیاس‌های کیهانی در مقایسه با مقیاس‌های کوچک‌تری مثل منظومه شمسی یا کهکشانی، متفاوت است. به این رویکرد، نقص کیهانی می‌گوییم.

به گفته‌ی افشردی، اصلاح یادشده می‌تواند الگوهای موجود در تابش پس‌زمینه‌ی کیهانی (تابش به‌جامانده در جهان که ۳۸۰ هزار سال پس از بیگ‌بنگ تولید شد) و ساختار و انبساط جهان را تغییر دهد. این تغییرات کوچک هستند، اما این مفهوم که قوانین گرانش در مقیاس‌های فاصله تغییر می‌کند، می‌تواند اثرگذار باشد. افشردی می‌افزاید:

ما شواهدی برای این نقص پیدا کردیم: گرانش کیهانی تقریبا یک درصد ضعیف‌تر از گرانش منظومه‌ی شمسی و کهکشانی است.

به گفته‌ی پژوهشگرها، وجود نقص را می‌توان با نسل بعدی پژوهش‌های کهکشانی به‌ویژه تلسکوپ اقلیدس آژانس فضایی اروپا و ابزار طیف‌سنجی انرژی تاریک و رصدخانه‌ی سیمونز تأیید کرد. آن‌ها می‌گویند این ابزارها اندازه‌گیری‌های نقص را چهار برابر دقیق‌تر از اندازه‌گیری‌های فعلی انجام خواهند داد و بنابراین می‌توانند این نظریه را تأیید کنند.

با این‌حال برخی دانشمندان بر این باورند که شاید دست‌کاری نسبیت عام کافی نباشد. در واقع با توجه به ناسازگاری‌هایم وجود در رصدها شاید لازم باشد به‌طورکلی در درک خود نسبت به کیهان بازنگری کنیم. به گفته‌ی اسکاد دودلسون، استاد فیزیک:

عجیب نیست که این مدل سازگاری بهتری با داده‌ها دارد، اما شاید پیامی برایمان داشته باشد. شاید به این معنی است که ما درک کمتری از جهان اطراف خود داریم. در واقع به جای اضافه کردن موارد جدید‌تر نیاز به الگوی جدیدی داریم.