انفجار بزرگ دقیقا چه بود؟
هرچند به ما گفته‌اند که این انفجار بسیار بزرگ بوده اما گویا خیلی هم بزرگ نبوده است. محققان گفته بودند که یک انفجار بزرگ رخ داده در صورتی که هیچ صدایی نداشته و فضایی که این انفجار در آن اتفاق بیافتد وجود نداشته است. برخی معتقدند که این انفجار بارها به وقوع پیوسته اما هنوز شک و شبهه‌هایی در این‌باره وجود دارد. مجله New Scientist در جدیدترین شماره خود به این مسئله پرداخته است.
اگرچه تقریبا همه ما درباره انفجار بزرگ چیزهایی شنیده‌ایم اما هیچ‌کدام نمی‌دانیم این انفجار دقیقا به شکلی رخ داده است. بررسی دوباره زمان وقوع این انفجار نه تنها به استفاده صحیح از واژه‌های به کار رفته شده برای آن کمک می‌کند، بلکه پدیده فیزیکی‌ای را که در آن به وقوع پیوسته به خوبی مشخص می‌کند.
شاید با کاوش در تاریخچه جهان هستی و مطالعه درباره چگونگی شکل‌گیری آن بتوان حقایقی از این پدیده را که ناشناخته مانده، کشف کنیم. در این منظر، ماهیت فضا و زمان ممکن است فراتر از محدوده‌های کهکشانی باشد. انفجار بزرگ یک شروع سخت و سریع نبوده بلکه لحظهای از تحول عمیق و کاملا متفاوت از بیشتر چیزهایی بوده است که در ذهن تصور می‌کنیم.
ایده اصلی انفجار بزرگ به زمان یک کشیش بلژیکی و «ژرژ لومتر» منجم برمی‌گردد که در اواخر دهه 1920 قضیه گسترش جهان هستی را مطرح کردند. با بازگشت به قبل، لومتر اتم اولیه‌ای را متصور شد که امروز نفوذ آن را در هر چیزی در دنیا مشاهده می‌کنیم. استفان هاوکینگ، فیزیکدان مشهور آمریکایی معتقد بود که پرسش درباره این که قبل از انفجار بزرگ چه رخ داده مانند این است که بپرسید شمال قطب شمال چیست. در واقع مطرح شدن چنین پرسشی پیش از وقوع این انفجار کاملا بی‌معناست.
نسخه جزئی‌تری از داستان این چرخه در گردش این قرن توسط «پائول استینهاردت»، فیزیکدان آمریکایی دانشگاه پرینستون، «نیل توروک» از دانشگاه کمبریج و سایر دانشمندان مطرح شد. براساس نظریه آنها، نامی که از یک کلمه یونان باستان برای آتش‌سوزی بزرگ گرفته شده، ذره اولیه‌ای از جهان ماست که در ابعاد دیگری قرار گرفته و در نهایت به جهان دیگری سرازیر می‌شود، انرژی وصف‌نشدنی‌ای را آزاد می‌کند و موجب بیشتر شدن رشد انفجاری می‌شود.
این فوران رشد با تغییری اتفاقی در یک میدان کوآنتوم برانگیخته می‌شود و اتفاق مشابهی در همان زمان و همان مکان رخ می‌دهد. این نه تنها به این معناست که سایر جهان‌های هستی هم از خود ما منشأ می‌گیرد بلکه بیانگر آن است که جهان ما می‌تواند شاخه‌ای از چند هستی بی‌نهایت و قدیمی باشد.
انفجار بزرگ از بهترین نظریه گرانش، نسبیت عام به وجود آمده است. در اینجا، فضازمان به عنوان بومی نامرئی از واقعیت با هم متحداند. ستاره‌ها و سیاره‌ها در فضازمان تغییر شکل می‌دهند و این انحراف نیروی گرانش را ایجاد می‌کند. با برگرداندن جهان کوآنتوم می‌توان شاهد نابودی کهکشان‌ها و ستاره‌های متولد نشده بود به طوری که اتم‌ها به هسته‌ها و الکترون‌های همراهشان متفرق می‌شوند.
زمانی که فضا بسیار تنگ باشد، علامت‌هایی را مشاهده می‌کنید که همگی نیروهای طبیعی، جاذبه بار و جمع شدن آنها در یک فضا هستند. اما مقدار این نیرو هنوز بالاست و برخلاف فضازمان نمی‌تواند نرمی آن را به صفر برساند. این مغایرت چیزی است که باعث درک مفهوم پیچیده انفجار بزرگ می‌شود. در دهه‌های گذشته، روشی آشکار برای پیشبرد نظریه کوآنتوم گرانش وجود داشت. این امر مستلزم حل شدن بافت‌های پیوسته فضازمان به رشته‌های گسسته موسوم به اتم‌های فضاست.
در نظریه معروفی که به گرانش کوآنتوم حلقه‌ای شناخته می‌شود، این اتم‌های فضا، حلقه‌های خلاء هستند که توسط علم ریاضیات تعریف می‌شوند. گزینه‌های بیشتری هم وجود دارند اما بیشتر تمرکز روی توصیف دقیق اتم‌های فضایی قرار می‌گیرد به طوری که فرض بر این است که توصیف منسجم کوآنتوم از فضازمان شامل انفجار بزرگ پس از آن قرار می‌گیرد.
جهان مبهم
سال‌ها پیش، فیزیکدانان مدل‌هایی از نقاط گسسته فضازمان مایعات را ایجاد کرده و دریافتند که این دو شباهت زیادی به هم دارند. محققان با جمع کردن شباهت‌ها کنار هم در ریاضیات پایه به این مشکوک شده‌اند که فضازمان شبیه مایع نیست بلکه مایع است. آنها برای این که مشاهده کنند چه اتفاقی می‌افتد، آب را در سه فاز یخ، آب مایع و بخار مورد مطالعه قرار دادند. همه این سه فاز از مولکول‌های آب تشکیل شده‌اند اما این مولکول‌ها چگونه در تعامل با هم هستند. در بخار، مولکول‌ها به سرعت جابه‌جا می‌شوند و هر کدام حرکت جداگانه‌ای دارند. اما چنانچه این مولکول‌ها به دریچه‌ای سرد برخورد کنند، به یکدیگر برخورد کرده و از حالت گاز به مایع تبدیل می‌شوند. محققان معتقدند که فضازمان نیز چنین تغییرات مشابهی را دارند.
دانشمندان، فضازمان را به عنوان شبکه پیچیده ریاضیاتی از گره‌هاست که به یکدیگر متصل شده‌اند. این گره‌ها وارد فازی از تغییرات می‌شوند که با ویژگی‌های اصلی، شباهت زیادی به فضا دارد. آنها مطالعات خود را با توصیف گرانش کوآنتومی از این اتم‌ها ارائه کردند و سپس از شبکه ریاضیاتی ثانویه موسوم به تئوری میدان گروهی که نسخه‌ای از تئوری کوآنتوم است، برای تشریح اتم‌های معمولی استفاده کردند تا نشان دهند که چگونه متراکم می‌شوند. تئوری میدان گروهی، اتم‌های فضا را متراکم می‌کنند. محققان به دقت نمی‌توانند مشخص کنند مایعی که ایجاد شده بیشتر شبیه جهان هستی ماست اما به نظر می‌رسد که اندازه و شکل آنها با هم شباهت دارد.
محققان بر این باورند که احتمال زیادی وجود دارد که این حادثه عظیم در شروع جهان هستی انفجار نیست. در چنین شرایط سختی، فضازمان از فازی به فاز دیگر تغییر یافته و به این معناست که شروع مشخصی نداشته است. آنچه به عنوان انفجار بزرگ می‌شناسیم تنها لحظهای متراکم است که به آن تراکم بزرگ و به عبارتی جوشش بزرگ می‌گویند.
برای دسترسی به جدیدترین شماره مجله NewScientist فایل پیوست را ملاحظه فرمائید.
مترجم: ندا اظهری
No tags for this post.
