نسبیت عام، کیهان شناختی و انرژی تاریک - 5

قبل از آغاز جهان چه خبر بود؟

تصور ما از نخستین روزهای عالم ممکن است سرشار از نقاط مبهم باشد، اما این بدان معنی نیست که ما به دنبال شواهدی از اتفاقات رخ داده پیش از مهبانگ نیستیم. اخیرا در یک مجموعه مقاله سه‌گانه ادعا شده که حلقه‌های هم‌مرکز مربوط به دمای یکنواخت در تابش زمینه کیهانی (نخستین تشعشعی که پس از مهبانگ در جهان منتشر شد) ممکن است نشانه‌هایی از تصادم سیاه‌چاله‌ها در یک دوره کیهانی باشد که قبل از جهان فعلی ما وجود داشته است.
به گزارش نیچر، ایده اصلی متعلق به واهه گارزادیان از انستیتو فیزیک ایروان ارمنستان و راجر پنروز، فیزیک‌دان نظری مشهور دانشگاه آکسفورد انگلستان است. این دو در مقاله اخیر خود استدلال کرده‌اند که تصادم سیاه‌چاله‌های فوق سنگین پیش از مهبانگ ممکن است باعث ایجاد امواج گرانشی کروی پخش‌شونده‌ای شده باشد که اثر خود را به صورت حلقه‌های مشخص در تابش زمینه کیهانی بر جای گذاشته‌اند.

مقاله بحث برانگیز پنروز و گارزادیان

راجر پنروز در این باره به بی‌بی‌سی گفت: «ما در تابش زمینه کیهانی به پژواک‌هایی از رویدادهای قبل از انفجار بزرگ دست پیدا کردیم که مانند حلقه‌هایی به دور خوشه‌های کهکشانی ظاهر می‌شوند».

ایده‌های مطرح شده در این روش از نظریه‌ای نشات می‌گیرد که توسط پروفسور پنروز در سال 1994 / 1373 مطرح شده و در مواردی با نظریه تورمی تناقض دارد. نظریه تورمی ادعا می‌کند پس از مهبانگ، جهان در دوره زمانی بسیار کوتاهی دچار انبساط بسیار وسیع و سریعی شده است.

بخش مهمی از تحقیقات فیزیک پرانرژی با هدف روشن کردن این موضوع انجام می‌شود که قوانین طبیعی در طول دوره زودگذر تشکیل اولین نمونه از جهان چگونه تکامل پیدا کرده‌اند.

چرخه کیهانی


اغلب کیهان‌شناسان اعتقاد دارند که جهان، حدود 13.7 میلیارد سال قبل و در اثر مهبانگ به وجود آمده است. یکی از اجزای حیاتی مدل استاندارد کیهانی -که برای توضیح یکنواختی جهان تا این حد لازم است- این ایده است که در کسری از ثانیه پس از مهبانگ، جهان طی دوره‌ای بسیار کوتاه دستخوش انبساطی فوق‌العاده سریع شد که تحت عنوان تورم (Inflation) شناخته می‌شود.

اما پروفسور پنروز در این باره می‌گوید: «من هیچ‌گاه موافق نظریه تورمی نبودم. اما اگر شما تورم را قبول نداشته باشید، باید چیز دیگری داشته باشید که بتواند همان کار انبساط را انجام دهد. در طرحی که من پیشنهاد داده‌ام، شما یک انبساط در مقیاس نمایی دارید، اما آن در عصر ما نیست. من از این نظریه برای شرح دادن دوره‌ای از زمان انفجاز بزرگ تا آینده بسیار دور استفاده می‌کنم. من ادعا می‌کنم این دوره یکی از دنباله‌های چنین رویدادهایی است. به این ترتیب می‌توان گفت که آینده یکی از این اعصار گذشته تبدیل به انفجار بزرگی برای عصر ما شده است».

کیهان‌شناسی چرخه‌ای تطبیقی (CCC) که پروفسور پنروز از آن دفاع می‌کند، مدعی است قوانین طبیعت در طول زمان تکامل پیدا کرده‌اند، هم‌چنین این نظریه نیاز به یک تئوری برای توضیح شروع جهان را از میان برمی‌دارد. پنروز تصور می‌کند که یکنواختی عظیم جهان ما ریشه در قبل از مهبانگ دارد، دنباله دوره کیهانی دیگری که باعث شده جهان منبسط شود و به ابعاد نامحدود و بسیار هموار فعلی برسد. این دوره نیز به نوبه خود زاییده مهبانگ دیگری بوده که در آخر یک دوره کیهانی قبل‌تر ایجاد شده است. به این ترتیب، چرخه‌ای ازلی و ابدی ایجاد می‌شود که هیچ آغاز یا پایانی ندارد.

یافته‌ بی‌نهایت بزرگ

اما اکنون ایده گارزادیان و پنروز از سوی سه مطالعه مستقل به چالش کشیده شده است. مطالعاتی که حاصل کار ایگون وهوس و هانس اریکسن از دانشگاه اسلو؛ آدام موس، داگلاس اسکات و جیمز زیبین از دانشگاه بریتیش کلمبیای کانادا؛ و امیر حاجیان از انستیتو اخترفیزیک نظری کانادا است.

نتیجه کار هر سه گروه تایید می‌کنند که داده‌های دبلیومپ دارای حلقه‌هایی با پراکندگی دمایی پایین است. اما تفاوت کار آنها با نتایج کار گارزادیان در اهمیتی است که آنها به این حلقه‌ها نسبت داده‌اند.

گارزادیان حلقه‌های مشاهده شده را با یک شبیه‌سازی از تابش زمینه کیهانی مقایسه کرد که در آن نوسانات دمایی بایستی کاملا یکسان باشد، به این معنا که فراوانی آنها مستقل از اندازه آنها است. با انجام این کار وی دریافت که هیچ الگویی نباید وجود داشته باشد، اما سه گروهی که نتایج کار او را نقد کرده‌اند می‌گویند که این طور نیست.

آنها به این نکته اشاره می‌کنند که داده‌های دبلیومپ به وضوح نشان می‌دهد که در مقیاس‌های زاویه‌ای کوچک‌تر، نقاط خیلی گرم و سرد وجود دارد. در نتیجه نمی‌توان فرض کرد که تابش زمینه کیهانی همسانگرد است. هر سه گروه در شبیه‌سازی‌های خود از تابش زمینه کیهانی که مشخصات اساسی جهان تورمی را در نظر می‌گیرد، به دنبال الگوهای پراکندگی دایروی بودند و هر سه نیز حلقه‌هایی را کشف کردند که بسیار شبیه حلقه‌های موجود در داده‌های دبلیومپ است.

اما گارزادیان با گفتن اینکه این تحلیل‌های انتقادی کاملا بدیهی است، آنها را رد می‌کند. وی استدلال می‌کند که اگرچه بین مدل استاندارد کیهانی و داده‌های دبلیومپ "تا حد قابل قبولی" هم‌خوانی وجود دارد، اما در یک مدل دیگر مانند مدل پنروز ممکن است که این همخوانی «به مراتب بهتر» باشد. با این حال، وی نمی‌تواند با اطمینان بگوید که این حلقه‌ها مدرکی دال بر صحت مدل پنروز است. وی می‌گوید: «ما اثراتی را پیدا کرده‌ایم که ویژگی‌هایی پیش‌بینی شده مدل پنروز را در خود حمل می‌کند».

هم‌چنین شاون کول از گروه کیهان‌شناسی محاسباتی دانشگاه دورهام در دفاع از این تحقیقات تاثیرگذار گفت: «این نظریه‌ای انقلابی است و ما اطلاعاتی در دست داریم که می‌تواند صحت آن را تائید کند. بی‌نظمی‌های آماری در اطلاعات تابش زمینه کیهانی یکی از واضح‌ترین نشانه‌ها برای اثبات این نظریه انقلابی است. در مدل استاندارد انفجار بزرگ ما هیچ چیز به شکل چرخه‌ای نداریم. این نظریه یک شروع دارد و هیچ‌گاه به پایان نمی‌رسد. اما سوالی فلسفی در این جا مطرح می‌شود، این‌که قبل از انفجار بزرگ چه چیزی بود. آن‌چه به دنبال آن هستیم، این است که "قبل از انفجار بزرگ چیزی نبوده است" را با استفاده از نظریه چرخه‌ای رد کنیم».

نقل از ناسا بلوگفا

نسبیت عام، کیهان شناختی و انرژی تاریک - 1

نسبیت عام، کیهان شناختی و انرژی تاریک - 2

نسبیت عام، کیهان شناختی و انرژی تاریک - 3

نسبیت عام، کیهان شناختی و انرژی تاریک - 4

نسبیت عام، کیهان شناختی و انرژی تاریک - 5

نسبیت عام، کیهان شناختی و انرژی تاریک - 6

نوترینوی سترون کاندیدی برای ماده تاریک!

Reconsidering relativistic Newton's second law and its results

مرز بین ایمان و تجربه  

نامه سرگشاده به حضرت آیت الله هاشمی رفسنجانی

آخرین مقالات