قبل از انفجار بیگ‌بنگ چه بوده است؟

امتیازدهی

قبل از انفجار بیگ‌بنگ چه بوده است؟

شکل1- قبل از آغاز چه اتفاقی افتاده است؟ منبع: XUANYU HAN/GETTY IMAGES

این یک سؤال حیرت‌انگیز است که دانشمندان الهیات و افراد کنجکاو را برای قرن‌ها به خود مشغول کرده است: قبل از بیگ‌بنگ (مَه‌بانگ) چه بود؟ طبق نظریه بیگ‌بنگ، تقریباً 13.۷ میلیارد سال پیش، کل جهان به صورت یک تکینگی وجود داشت، یک نقطه کوچکتر از یک ذره زیراتمی [منبع:Wall ]. اما دقیقاً قبل از آن لحظه چه چیزی وجود داشت؟

سؤال دیرینه

این سؤال متعلق به حداقل ۱۶۰۰ سال قبل از کیهان‌شناسی مدرن است. سنت آگوستین (St. Augustine)، الهی‌دان قرن چهارم، با این پرسش دست و پنجه نرم می‌کرد که قبل از اینکه خدا جهان را خلق کند، چه چیزی وجود داشت. او نتیجه گرفت که عبارت کتاب مقدس «در آغاز» به این معناست که خدا قبلاً چیزی نساخته است. علاوه بر این، آگوستین استدلال کرد که زمان و جهان به طور همزمان ایجاد شده‌اند [منبع: Villanova University].

در اوایل قرن بیستم، نظریه نسبیت عام آلبرت اینشتین به نتایج مشابهی منجر شد. جرم، زمان را تغییر می‌دهد و باعث می‌شود زمان برای یک انسان روی سطح زمین کمی کندتر از زمان برای یک ماهواره در مدار باشد. بر اساس کار اینشتین، کیهان‌شناس بلژیکی کشیش، ژرژ لماتر (Georges Lemaître) در سال ۱۹۲۷ میلادی پیشنهاد کرد که جهان به عنوان یک تکینگی شروع شده و از طریق بیگ‌بنگ گسترش یافته است [منبع: Soter and Tyson].

طبق نظریه نسبیت اینشتین، زمان تنها موقعی به وجود آمد که تکینگی اولیه به اندازه و شکل فعلی خود گسترش یافت. با این حال، این یک معضل کیهانی است که از بین نخواهد رفت. ظهور فیزیک کوانتومی و انبوهی از نظریه‌های جدید، پرسش‌های مربوط به جهان پیش از بیگ‌بنگ را احیا کرد.

آیا جهان ما از یک جهان قبلی ظهور کرد؟

برخی از اخترفیزیکدانان حدس می‌زنند که جهان ما‌ زاده یک جهان قدیمی‌تر است. آن‌ها معتقدند این داستان در پس زمینه مایکروویو کیهانی (CMB)  یعنی تشعشعات باقی مانده از انفجار بیگ‌بنگ، نوشته شده است.

شکل2- این تصویر پس‌زمینه مایکروویو کیهانی را نشان می‌دهد - تابش باقی‌مانده از انفجار بزرگ - که توسط رصدخانه مداری پلانک جمع‌آوری شده است. منبع: ESA AND THE PLANCK COLLABORATION
پس زمینه مایکروویو کیهانی

ستاره‌شناسان برای اولین بار CMB را در سال ۱۹۶۵ میلادی مشاهده کردند و به سرعت مشکلاتی را برای نظریه بیگ‌بنگ ایجاد کرد. این مشکلات (برای مدتی) در سال ۱۹۸۱ میلادی با نظریه تورم (انبساط)، که مستلزم انبساط بسیار سریع جهان در اولین لحظات آن است، مورد توجه قرار گرفت. این نظریه، نوسانات دما و چگالی را در CMB توضیح می‌دهد، اما حکم می‌کند که این نوسانات باید یکنواخت باشند.

با این حال، تلاش‌های اخیر نقشه‌برداری نشان می‌دهد که جهان کج است، با نوسانات بیشتر در برخی مناطق نسبت به مناطق دیگر. به گفته آدرین اریکچک، محقق مؤسسه فناوری کالیفرنیا [منبع: Lintott]. برخی کیهان‌شناسان این مشاهدات را به عنوان شواهدی تأیید می‌کنند که جهان ما از یک جهان مادر “حباب زد”.


نظریه تورم یا انبساط آشفته

در نظریه تورم آشفته، این مفهوم حتی عمیق‌تر می‌شود: توسعه بی‌پایان حباب‌های تورمی که هرکدام به یک جهان تبدیل می‌شوند، و هر یک از این حباب‌های تورمی خودشان تعداد بیشتری حباب تورمی بیشتر در یک هستی چندجهانی لایتناهی ایجاد می‌کنند [منبع: Jones].


نظریه‌های دیگر درباره جهان پیش از بیگ‌بنگ

مدل‌های دیگر، حول شکل‌گیری خودِ تکینگی پیش از بیگ بنگ می‌چرخند. اگر سیاهچاله‌ها را به عنوان متراکم‌کننده زباله کیهانی در نظر بگیرید (در اینجا، مفهوم “زباله” به طور تصویری برای اشاره به مواد، گازها، یا اجسامی در کیهان استفاده می‌شود که به نوعی می‌توانند به عنوان مواد یا اجسام بی‌استفاده یا غیر ضروری در نظام فضایی تلقی شوند. این اصطلاح به طور تصویری برای توصیف پدیده‌هایی که به نوعی مواد و اجسام فضایی را فشرده یا تأثیر می‌گذارند، استفاده می‌شود.- مترجم)، آن‌ها به عنوان کاندیدای اصلی برای تمام آن فشرده‌سازی اولیه هستند. جهان در حال انبساط ما به طور نظری می‌تواند خروجی سفیدچاله از یک سیاهچاله در جهان دیگری باشد.

سفیدچاله یک جسم فرضی است که برخلاف سیاهچاله عمل می‌کند و به جای مکیدن، انرژی و ماده از خود بیرون می‌دهد. برخی از دانشمندان معتقدند که جهان ما ممکن است در داخل یک سیاهچاله متولد شده باشد، و هرکدام از سیاهچاله‌ها در جهان ما می‌تواند دارای جهان‌های جداگانه‌ای نیز باشد [منبع:Choi ].

پرش بزرگ (Big Bounce)

مدت‌ها پیش، فیلسوفان دینی قرون وسطی در هند تعلیم دادند که جهان یک چرخه بی‌پایان از خلقت و نابودی را طی می‌کند. برخی از دانشمندان معاصر به‌ایده مشابهی رسیده‌اند. آن‌ها بر این باورند که به جای بیگ‌بنگ داغ، جهان در یک چرخه، منبسط و منقبض می‌شود و هر بار که به اندازه معینی کوچک می‌شود، به عقب باز می‌گردد.

در نظریه پرش بزرگ، هر چرخه با یک جهان کوچک و صاف شروع می‌شود که به تدریج منبسط می‌شود، در طول زمان انباشته‌تر و مچاله‌تر می‌شود، و در نهایت شروع به فروپاشی می‌کند و قبل از شروع دوباره، خود را صاف می‌کند [منبع: Davis].

برای اینکه ‌ایده پرش بزرگ عملی شود، باید راهی برای دور زدن قضایای تکینگی که توسط فیزیکدانان بریتانیایی راجر پنروز (Roger Penrose) و استیون هاوکینگ (Stephen Hawking) ایجاد شده‌اند، پیدا کرد. این قضایا حاکی از آن است که یک جهان در حال انقباض تا حد یک تکینگی منقبض می‌شود، شبیه به یک ستاره عظیم در حال مرگ که متراکم شده و سیاهچاله‌ای را تشکیل می‌دهد. مدل‌های پرش بزرگ به این‌ ایده وابسته هستند که انرژی منفی با گرانش مقابله می‌کند و فروپاشی را معکوس می‌کند و دوباره و دوباره جهان و فضا-زمان را از هم جدا می‌کند [منبع: Wolchover].

جهانی از احتمالات

همانطور که ما عمیق‌تر به اسرار کیهان می‌پردازیم، با مجموعه‌ای از نظریه‌ها و احتمالات روبرو می‌شویم. از پس‌زمینه مایکروویو کیهانی گرفته تا نظریه‌های مکانیک کوانتومی و نسبیت عام، درک ما از جهان دائماً در حال تغییر است. مفهوم انرژی تاریک، نیروی مرموز که باعث انبساط جهان می‌شود، لایه دیگری از پیچیدگی را به درک ما اضافه می‌کند.

با انبساط جهان، کهکشان‌های دور از ما دور می‌شوند و افق کیهانی – محدوده جهان قابل مشاهده – تغییر می‌کند.

این انبساط توسط انرژی تاریک هدایت می‌شود، نیرویی مرموز که حدود ۶۸ درصد از کل جهان قابل مشاهده را تشکیل می‌دهد. ماهیت انرژی تاریک، نوسانات کوانتومی و خلاء کوانتومی همگی حوزه‌های تحقیقات فعالی هستند که می‌توانند تاریخ جهان و سرنوشت نهایی آن را روشن کنند.

نظریه ریسمان (String theory)، یکی دیگر از حوزه‌های تحقیقاتی جذاب، نشان می‌دهد که بلوک‌های سازنده اساسی جهان ذرات نقطه‌مانند نیستند، بلکه رشته‌های یک‌بعدی هستند. این نظریه به طور بالقوه می‌تواند اصول مکانیک کوانتومی و نسبیت عام را متحد کند و یک نظریه کوانتومی گرانش ارائه دهد.

سفر ادامه دارد

همانطور که ما به کاوش دوردست‌های جهان، از همان ابتدا تا آینده دور ادامه می‌دهیم، باید مدام در درک خود از کیهان تجدید نظر کنیم. از حالت گرم و متراکم کیهان اولیه تا فضای سرد و خالی بین کهکشان‌های دور، سفر ما برای درک جهان هنوز به پایان نرسیده است.

نویسنده: Robert Lamb & Patrick J. Kiger

مترجم: فؤاد پورفائز

منبع: howstuffworks.com

این مطلب را به اشتراک بگذارید:

اشتراک در
اطلاع از
guest
0 نظرات
بازخورد (Feedback) های اینلاین
مشاهده همه دیدگاه ها