فضا-زمان قبل از انفجار بزرگ

[ØÑтRдŁ§]

يك گروه تحقيقاتي از دانشگاه ايالتي پن از محاسبات گرانشي كوانتومي استفاده كردند تا سر نخهائي در مورد زمان قبل از مهبانگ را پيدا كنند.

بر اساس فرضيه نسبيت عام انيشتين ، انفجار بزرگ آغاز هستي را رقم زده است. انفجار بزرگ رويدادي بزرگ بود كه نه تنها ماده بلكه فضا- زمان را بوجود آورد. در حاليكه فرضيه هاي كلاسيك هيچگونه سر نخي در مورد هستي قبل از اين رخداد را ارائه نمي دهند ، يك گروه تحقيقاتي از دانشگاه ايالتي پن از محاسبات گرانشي كوانتومي استفاده كردند تا سر نخهائي در مورد زمان قبل از مهبانگ را پيدا كنند. آبهي اشتكار ، مدير موسسه فيزيك و هندسه گرانشي از همين دانشگاه مي گويد" مي توان ازنسبيت عام براي توضيح كيهان در زمانيكه ماده آنقدر چگال شد كه هيچ معادله اي نمي تواند آن را توضيح دهد استفاده كرد. ما براي نگاه به وراي اين زمان و نقطه نياز به معادلات و ابزار كوانتومي داشتيم كه در زمان انيشتين در دسترس نبود." وي با همكاري پژوهشگران ديگر مدلي را تهيه كردند كه با دنبال كردن ردپاي مهبانگ و عبور از ميان آن به كيهان در حال چروكيده شدني بر مي خورد كه فيزيكي مشابه كيهان ما داشت.



اين گروه در تحقيق خود نشان دادند كه قبل از مهبانگ يك كيهان در حال منقبض شدن وجود داشت كه هندسه فضا-زمان آن مشابه كيهان در حال انبساط ما بود.زمانيكه نيروهاي گرانشي كيهان قبلي را به داخل مي كشاند ، به نقطه اي رسيد كه خواص كوانتومي فضا-زمان باعث مي شوند گرانش حالتي دافعه داشته باشد نه جاذبه. اشتكار مي گويد" ما با استفاده از اصلاحات كوانتمي معادلات كيهانشناسي انيشتين نشان داديم كه بجاي يك انفجار بزرگ كلاسيك ، درحقيقت يك "واگشت كوانتومي" وجود داشته است. سناريوي واگشت كوانتمي بسيار واقع گرايانه بنظر مي رسد.



در حاليكه ايده كلي وجود يك كيهان ديگر قبل از مهبانگ قبلا پيشنهاد شده بود ، اين نخستين توضيح رياضي است كه بطور روشمندي وجود يک كيهان ماقبل مهبانگ را تثبيت مي كند.

[ØÑтRдŁ§]

نظريه ي خلا در کنار تمامی مسائلی که در علم فیزیک مطرح میشود باز هم سخن از انفجار بزرگ به گوش میرسد. انواع و اقسام نظریاتی که بر پایه ی نتایج بررسی های بدست آمده ار جهان خارج و نیز ذرات زیر اتمی هر ساله مطرح و برخی تایید و برخی حذف میشوند.برای مثال از جمله نظریاتی که تاکنون بوده و مبنای کار فیزیکدانان است این است که این انفجار در ماده ای فوق العاده چگال با جرم بسیار زیاد و دمای بی نهایت صورت گرفته است.
این نظریه تا حدودی می تواند درست باشد اما در کنار آن مسائلی قدیمی همچون اینکه در ان زمان و قبل از این انفجار و بعد از آن قوانین فیزیک یک جور بوده اند یا نه مطرح میشود.
تمام این سوالات رو مطرح کردیم تا اینکه وارد بحث اصلی شویم و آن که مسئله تاثیر جرم (ماده)، گرانش ، انرژی و دیگر نیروها بر یکدیگر است .
چیزی که امروزه زیاد دیده می شود این است که هر کسی بر اساس تحقیقات خود آمار و ارقامی را در مورد اجرام کیهانی و ...منتشر می کنند و زیاد به دنبال محدودیتهایی که در زمینه می تواند وجود داشته باشد نیستند و صرفا بر اساس برخی فرمول ها و برخی مشاهدات اقدام به این کار می کنند.
حال با این توضیحات ما یک محدودیت و یک فرض نسبتا جدید را برای نیروی گرانشی و ماده در نظر می گیریم :
V ^2= Mg/r

ما میدانیم که سرعت گریز و سرعت حرکت گرانشی با تقریب نسبتا نزدیکی از این فرمول بدست می آید.
در این فرمول ما سه متغیر سرعت گرانشی جرم ماده و شعاع ان در اختیار داریم این فرمول در محاسبات کوچک مثل محاسبه سرعت گریز و حرکت مداری زمین به راحتی مورد استفاده قرار میگیرد اما آیا در مورد اجرامی مثل ابر سیاه چاله ها و یا به طور کلی بگوییم جرم تمام عالم هستی به راحتی می تواند مورد استفاده قرار گیرد اگر بخواهیم واضح صحبت کنیم باید بگوییم که ایا سرعت گریز یا به طور کل سرعت گرانشی یک جشم می تواند از سرعت ثابت نور بیشتر شود یا نه اگر بیشتر شود که مشکلی نیست و بحث تمام است، اما اگر این سرعت در ماکزیمم حالت خود را برابر سرعت نور باشد نتایجی بسیار جالب و شگفتی را به وجود میاورد.
این نتایج در تمام موارد از کوچکترین های عالم گرفته تا بزرگترین های ان که از جمله سیاه چاله ها و نیز ماده موجود در کل عالم هست را می تواند در بر گیرد.

C^2 =mg/r

با این فرض ما به این نتیجه میرسیم که اگر سرعت گریز جسمی نزدیک سرعت نور باشد در صورت تزریق ماده از خارج به این جرم این جرم می تواند مقدار مشخصی از ان را در اختیار بگیرد و بقیه را باید به صورت انرژی از خود دفع کند. در غیر اینصورت باید چند تغییر کوچک در خود ایجاد کندو از آن جمله افزایش شعاع متناسب با افزایش جرم است.
حال بحث را به ابتدای خلقت هستی می بریم. شما می دانید که جرم جهان بسیار زیاد است. ایال اگر ما این جرم را در فرمول بالا جایگذاری کنیم و شعاع را هم در ابتدای انفجار خیلی کم در نظر بگیریم یک نوع تضاد با فرض ما ایجاد نمیشود.
پر واضح هست که در این صورت باید سرعت گریز و سرعت گرانشی را بیش از سرعت نور به دست بیاوریم برای حل این مشکل به طور کلی حل مسئله تراکم بسیار زیاد جهان ما به جای فرض تراکم ماده تراکم نوعی انرژی را مطرح می کنیم که ماده نیز از ان به وجود آمده و در واقع این همان اصل پایستگی ماده و انرژی البرت انیشتین است یعنی اگر ما قبل از انفجار بزرگ شعاع این انرژی متراکم را تقریبا صفر در نظر بگیریم جرم موجود و یا ماده در حال شکل گیری در ان حالت هم جمی تقریبا برابر صفر داشته است به محض انفجار بزرگ این انرژی به صورت بسیار سریع منبسط شده و در حین انبساط تبدیل به ماده شده است این تبدیل انرژی به ماده به صورت نا منظمی نبوده بلکه از فرمول بالا تبعیت می کرده است در کنار انبساط این انرژی و تبدیل ان به ماده انرژی موجود در داخل هم که هنوز مقدار زیادی از ان منبسط نشده است در حال انبساط بود و با حرکت تدریجی ماده به خارج انرژی موجود در داخل تبدیل به ماده میشده است تا اینجا ما در مورد تبدیل انرژی به ماده و بالعکس توضیح دادیم اما اینکه این نوع اولیه انرژی چه نوع بر هم کنشی با ماده می توانست داشته باشد و یا دارد را نمی توانیم اظهار کنیم مگر اینکه چند سوال رو مطرح کنیم .
اول اینکه آیا این انرژی می تواند ارتباطی با انرژی تاریک که امروزه ذهن بسیاری از دانشمندان را به خود مشغول د اشته است داشته باشد .
دوم اینکه این انرژی چه رابطه ای با دیگر انواع انرژی مثل انرژی فوتونی (الکترومغناطیسی ) می تواند داشته باشد .
البته اینکه ما این انرژی را همان انرژی تاریک در نظر بگیریم کمی زود است و باید اطلاعات ما در این زمینه بسیار زیاد باشد .
همچنين لازم نيست كه مااين نوع تراكم را مربوط به نوعي انرژي فرض كنيم چون در فيزيك جديد مفهومي تازه به نام خلا وارد شده كه ماده نيز تحت شرايطي به طور خودبه خود از ان به وجود و نابود مي شود
اما اگر این تبدیل انرژی يا خلا كوانتومي به ماده در حال حاضر وجود داشته باشد باید منتظر بود که روزی این فرآیند متوقف شده و فرآیند عکس آن اغاز شود چونکه نیرو های گرانشی موجود در عالم بسیار قوی هستند و انتظاری جز فرریزش جهانی برای ماده و جهان هستی نمی توان داشت
منظور از خلا كوانتومي هم همان بافت كيهان است . يعني وقتي انرژي اوليه موجود در جهان در اثر كاهش نيروهاي گرانشي براي جبران اين نيروها تبديل به ماده مي شود كيهان وبافت ان در برابر اين افزايش جرم عكس العمل نشان داده وبا افزايش شعاع كه با سرعت بيشتري نسبت به سرعت اوليه ي انبساط جهان است نوعي تعادل بين نيروهاي گرانشي برقرار مي كند اين انرژي در مكان هايي كه تراكم ماده كمتر است تمايل بيشتري براي تبديل شدن به ماده دارد كه در طي اين فرايند ذرات بسيار زيادي از انواع مختلف پا به ظهور مي گذارند توليد اين ذرات انقدر سريع و زياد است كه جرم جهان را به ناگاه به طور فزاينده اي افزايش مي دهد كه اين افزايش ناگهاني جرم باعث افزايش ناگهاني شعاع جهان نيز مي شود