ثوابت بنیادین و ویسکوزیته فضا

ثوابــت بنیادیــن در فیزیــک ماننــد ســرعت نــور و ثابــت گرانشــی، معمــولاً در زمــان و مــکان ثابــت درنظــر گرفتــه می شــوند. یعنــی مقــدار آنهــا بــا انبســاط جهــان تغییــر نمی کنــد. ثابت هــا، تعییــن کننــدۀ تمــام ویژگی هــا و رفتارهــای کیهــان بــوده و تغییــر آنهــا منجــر بــه شــکل گیری جهانــی بــا ویژگی هــای فیزیکــی جدیــد می شــود. ثوابــتِ فیزیــک در کیهــانِ در حــالِ انبســاط همــواره یــک چالــش تحقیقــی بــوده کــه در ایــن راســتا، مدل هایــی وجــود دارنــد کــه نشــان می دهنــد ایــن ثوابــت در طــول زمــان بــه دلیــل تغییــر شــرایط در کیهــان متغیــر می باشــند؛ امــا ایــن نظریــات تاکنــون مــورد پذیــرش عمــوم دانشــمندان قــرار نگرفتــه اســت. نیروهــای بنیادیــن در کیهــان نیــز فعــل و انفعالاتــی هســتند کــه نحــوۀ رفتــار مــاده و انــرژی را در ابتدایی تریــن ســطح اداره می کننــد. بــه عنــوان مثــال میــدان گرانشــی کــه ثابــت جهانــی گرانــش را در پــی دارد، اثــر خــود را در ســاختارهای بــزرگِ کیهــان بــه وضــوح نشــان می دهــد. طبــق نظریــۀ نســبیت عــام، گرانــش نتیجــۀ انحنــای فضا-زمانــی اســت کــه توســط جــرم و انــرژی ایجــاد شــده اســت. همچنیــن، گرانــش بــا نــوع خاصــی از مــاده در کیهــان بــه نــام مــادۀ تاریــک برهم کنــش می کنــد. در واقــع از دیــدگاه کیهان شناســان تصــور می شــود کــه ایــن نــوع مــاده، از ذرات بنیادیــن فرضــی تشــکیل شــده اســت کــه از خــود، تشعشــعات الکترومغناطیســی ماننــد نــور ســاطع نمی کنــد و از طریــق اثــرات گرانشــی آن بــر مــادۀ مرئــی و ســاختار بــزرگ مقیــاسِ جهــان قابــل تشــخیص اســت. در کیهان شناســی رایــج، انــرژی تاریــک نیــز می توانــد بــه عنــوان یــک ثابــت کیهانــی درنظــر گرفتــه شــود و درتعریــف کلــی ویژگــی خــود فضــا می باشــد کــه فشــار منفــی ثابتــی دارد و بــر خــلاف گرانــش باعــث انبســاط شــتابدار کیهــان می شــود. ایــن انــرژی یــک کمیــت دینامیکــی اســت کــه می توانــد در زمــان و مــکانِ متفــاوت، متغیــر باشــد. امــا کیهان شناســی شــعوری بــرای فضــا، ویســکوزیته تعریــف کــرده و آن را ثابــت در نظــر نمی گیــرد. بــه عبارتــی ایــن دیــدگاه گرانــش را حاصــل انقبــاض فضــا (ویســکوزیتۀ فضــا) می دانــد کــه توســط جــرم مــادۀ روشــن (معمولــی) در پیرامــون آن ایجــاد می شــود. از طرفــی نیــز ایــن دیــدگاه بــا معرفــی انــواع مــادۀ تاریــک (جامدگونــه، مایع گونــه، گاز گونــه) بیــان می کنــد کــه مــادۀ تاریــک، مقــدار بالایــی از ویســکوزیتۀ فضــا در اطــراف اجســام پرجــرم و یــا کهکشــان ها می باشــد کــه آنهــا را دربرگرفتــه اســت. درنتیجــه مــادۀ تاریــک، ویســکوزیتۀ بــالا و انــرژی تاریــک، ویســکوزیتۀ کــم فضــا اســت. همچنیــن هــر دو مــاده و انــرژی تاریــک نــه تنهــا دارای خاصیــت گرانشــی می باشــند بلکــه بــه عنــوان نگــه دارنــدۀ اجــرام وســاختارهای بــزرگ کیهانــی نیــز عمــل می کننــد. از طرفــی انــرژی تاریــک بــه خاطــر فشــار مثبتــی کــه در کیهــان کــروی ایزولــه شــده بــه آن وارد می کنــد، یکــی از عوامــل انبســاط کیهــان بــه شــمار آمــده و در ایــن رونــد، ضدگرانــش عمــل می کنــد. درنتیجــه کیهان شناســی شــعوری بــا معرفــی ضریــب ویســکوزیتۀ فضــا، مقــدار آن را از بینهایــت در ســیاهچالۀ کیهانــی تــا صفــر در لبــۀ نهایــی کیهــان (آخریــن حــد واگــرد فضــا) درنظــر می گیــرد. همچنیــن ایــن دیــدگاه بیــان می کنــد کــه ســرعت نــور در ویســکوزیته های مختلــف فضــا متغیــر اســت. بدیــن صــورت کــه ویســکوزیتۀ بــالای فضــا باعــث افزایــش فرکانــس و کاهــش طــول مــوج آن شــده کــه ســبب کاهــش ســرعت نــور می شــود و برعکــس. بنابرایــن بــه خاطــر متغیــر بــودن ویســکوزیتۀ فضــا در کیهــان، ســرعت نــور نیــز در نقــاط مختلــف آن ثابــت نیســت. ایــن ســرعت بــا رســیدن کیهــان بــه واگــرد نهایــی بــه علــت رو بــه صفــر رفتــن ویســکوزیتۀ فضــا، بــه چندیــن برابــر ســرعت محاســبه شــدۀ فعلــی خواهــد رســید. شــایان ذکــر اســت در مــورد متغیــرِ ســرعت نــور، در علــم رایــج نظریــات مختلفــی وجــود دارد کــه نظریــۀ کیهان شناســی شــعوری در ایــن مــورد بــا آنهــا تفاوت هــای عمــده ای دارد.