قبل از آغاز جهان چه خبر بود؟

[ساسي]

قبل از آغاز جهان چه خبر بود؟

مقاله اخیر راجر پنروز مبنی بر کشف آثار رویدادهای پیشاز مهبانگ و آغاز جهان، بحث داغی را در مورد منشا جهان به‌راه انداخته و انتشار 3مقاله چالش‌برانگیز در رد این ادعا، این بحث را داغ‌تر کرده است.


تصورما از نخستین روزهای عالم ممکن است سرشار از نقاط مبهم باشد، اما این بدان معنینیست که ما به دنبال شواهدی از اتفاقات رخ داده پیش از مهبانگ نیستیم. اخیرا در یکمجموعه مقاله سه‌گانه ادعا شده که حلقه‌های هم‌مرکز مربوط به دمای یکنواخت در تابشزمینه کیهانی (نخستین تشعشعی که پس از مهبانگ در جهان منتشر شد) ممکن استنشانه‌هایی از تصادم سیاه‌چاله‌ها در یک دوره کیهانی باشد که قبل از جهان فعلی ماوجود داشته است.

به گزارش نیچر، ایده اصلی متعلق به واهه گارزادیان ازانستیتو فیزیک ایروان ارمنستان و راجر پنروز، فیزیک‌دان نظری مشهور دانشگاه آکسفوردانگلستان است. این دو در مقاله اخیر خود استدلال کرده‌اند که تصادم سیاه‌چاله‌هایفوق سنگین پیش از مهبانگ ممکن است باعث ایجاد امواج گرانشی کروی پخش‌شونده‌ای شدهباشد که اثر خود را به صورت حلقه‌های مشخص در تابش زمینه کیهانی بر جایگذاشته‌اند.

مقاله بحث برانگیز پنروز و گارزادیان

راجر پنروزدر این باره به بی‌بی‌سی گفت: «ما در تابش زمینه کیهانی به پژواک‌هایی از رویدادهایقبل از انفجار بزرگ دست پیدا کردیم که مانند حلقه‌هایی به دور خوشه‌های کهکشانیظاهر می‌شوند».

ایده‌های مطرح شده در این روش از نظریه‌ای نشات می‌گیرد کهتوسط پروفسور پنروز در سال 1994 / 1373 مطرح شده و در مواردی با نظریه تورمی تناقضدارد. نظریه تورمی ادعا می‌کند پس از مهبانگ، جهان در دوره زمانی بسیار کوتاهی دچارانبساط بسیار وسیع و سریعی شده است.

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

چرخه کیهانی

اغلب کیهان‌شناسان اعتقاد دارند که جهان، حدود 13.7 میلیارد سالقبل 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 ازثانیه پس از مهبانگ، جهان طی دوره‌ای بسیار کوتاه دستخوش انبساطی فوق‌العاده سریعشد که تحت عنوان تورم (Inflation) شناخته می‌شود.

اما پروفسور پنروز در اینباره می‌گوید: «من هیچ‌گاه موافق نظریه تورمی نبودم. اما اگر شما تورم را قبولنداشته 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 عصرما نیست. من از این نظریه برای شرح دادن دوره‌ای از زمان انفجاز بزرگ تا آیندهبسیار دور استفاده می‌کنم. من ادعا می‌کنم این دوره یکی از دنباله‌های چنینرویدادهایی است. به این ترتیب می‌توان گفت که آینده یکی از این اعصار گذشته تبدیلبه انفجار بزرگی برای عصر ما شده است».



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

یافته‌ بی‌نهایت بزرگ

پنروز و گارزادیان برای تایید این ادعا، داده‌های هفت سال ماهوارهدبلیومپ ناسا را تحلیل و پراکندگی اختلاف دما را در حلقه‌های اطراف بیش از 11هزارنقطه در آسمان محاسبه کرده‌اند. آن‌ها تعدادی حلقه را کشف کرده که پراکندگی دماییآنها به طرز محسوسی کمتر از آسمان اطراف آنها است و به‌نظر می‌رسد شواهدی قبل ازانفجار بزرگ هستند که نظریه CCC را نیز تائید می‌کند.

در این مطالعات آن‌ها 11هزار مکان مختلف را بررسی کردند و به دنبال جهاتی در آسمان گشتند که زمانی بسیاردور، کهکشان‌های غول‌پیکری که به دور یکدیگر می‌چرخیدند، احتمالا در آن‌جا با همبرخورد کرده‌اند. ممکن است در آن زمان سیاه‌چاله‌های بسیار بزرگ در مرکزهای آن‌هابا یکدیگر ترکیب شده و به این ترتیب بخشی از جرم آن‌ها در انفجارهایی بسیار بزرگ بهانرژی تبدیل شده باشد.

نظریه CCC این‌طور بیان می‌کند که این فرآیند ممکناست بیش از یک بار در تاریخ تکرار شده باشد و هر کدام از این رویدادها موجی ضربه‌ایاز انرژی را در جهان منتشر کرده‌اند.

این جستجو آن‌ها را به 12 نامزد رساندکه دایره‌های ‌هم‌مرکز آن‌ها با این نظریه سازگار بودند. برخی از آن‌ها شامل 5 حلقهبودند که نماینده 5 رویداد از یک شیء در طول دوره تاریخ بودند. این رویدادها کهنماینده نظمی غیرمنتظره در دنیای بزرگ سرشار از بی‌نظمی‌هاست، می‌تواند نشانگررویدادهای قبل از انفجار بزرگ باشد.

به گفته پنروز، نظریه تورمی تمام اینبی‌قانونی‌ها و بی‌نظمی‌ها را نادیده می‌گیرد؛ اگر ما بخواهیم به این نظریه تکیهکنیم، چه توضیحی برای این انفجارهای بزرگ درست قبل از پایان یافتن تورم وجوددارد.

استدلال‌های اشتباه گارزادیان-پنروز؟!

اما اکنون ایدهگارزادیان و پنروز از سوی سه مطالعه مستقل به چالش کشیده شده است. مطالعاتی که حاصلکار ایگون وهوس و هانس اریکسن از دانشگاه اسلو؛ آدام موس، داگلاس اسکات و جیمززیبین از دانشگاه بریتیش کلمبیای کانادا؛ و امیر حاجیان از انستیتو اخترفیزیک نظریکانادا است.

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

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

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

اما گارزادیان با گفتن اینکه این تحلیل‌های انتقادیکاملا بدیهی است، آنها را رد می‌کند. وی استدلال می‌کند که اگرچه بین مدل استانداردکیهانی و داده‌های دبلیومپ "تا حد قابل قبولی" هم‌خوانی وجود دارد، اما در یک مدلدیگر 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. ویمی‌گوید: «ما اثراتی را پیدا کرده‌ایم که ویژگی‌هایی پیش‌بینی شده مدل پنروز را درخود حمل می‌کند».

هم‌چنین شاون کول از گروه کیهان‌شناسی محاسباتی دانشگاهدورهام در دفاع از این تحقیقات تاثیرگذار گفت: «این نظریه‌ای انقلابی است و مااطلاعاتی در دست داریم که می‌تواند صحت آن را تائید کند. بی‌نظمی‌های آماری دراطلاعات تابش زمینه کیهانی یکی از واضح‌ترین نشانه‌ها برای اثبات این نظریه انقلابیاست. در مدل استاندارد انفجار بزرگ ما هیچ چیز به شکل چرخه‌ای نداریم. این نظریه یکشروع 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 "قبلاز انفجار بزرگ چیزی نبوده است" را با استفاده از نظریه چرخه‌ای ردکنیم».