یک قدم به عقب تر از بیگ بنگ!
بله احتمال بالایی وجود دارد که بیگ بنگ آغاز دنیا نبوده باشد. تا به حال اینطور فکر می کردیم که بیگ بنگ یعنی شروع دنیا، از تکینگی بوده است. اما حالا 100 سال از این باور گذشته و ما دیگر در این باره مطمئن نیستیم. تمام این داستان ها از کجا شروع شده؟ خب! هر جایی که سر بگردانید و نگاه کنید ستاره ها، کهکشان ها، ابرهای گازی و غباری، پلاسماهای پر فشار، پرتوافشانی با طول موج های مختلف از امواج رادیویی و مادون قرمز گرفته تا آنهایی که دیده می شوند و حتی تا امواج گاما را می بینیم. جهان پیرامون ما همیشه پر از اجرام مختلف و انرژی بوده و هست.
به همین خاطر بوده که تصور میکردیم آغاز هستی حتما از نقطه ای شروع شده است. طبیعی هم هست. اما اگر شما هم مثل خیلی های دیگر هنوز به جواب سوالتان نرسیده اید که این دنیا از کجا شروع شد و فکر می کنید بیگ بنگ آغاز دنیا نبوده است، با من و مجله وارونه همراه باشید. اینبار می خواهیم از خودش سوال بپرسیم تا ببینیم چه می گوید!
مرتبط: قبل از بیگ بنگ چه چیزی وجود داشته است؟
دنیایی که امروز می بینیم در حال گسترش و رقیق و خنک تر شدن است. همانطور که با در نظر گرفتن این شواهد می توان آینده این دنیا را به همین راحتی حدس زد، گذشته هم با در نظر گرفتن قوانین مثل آب خوردن رو خواهد شد. خیلی وقت پیش دنیای ما کوچک تر، داغ تر و خیلی متراکم تر از اینی بوده که حالا هست. این پیش بینی متعلق به چه زمانی در گذشته است؟ بر اساس داده های دنیای ریاضیات این حالت هستی به قبل ترین زمان ممکن بر میگردد. پس به بی نهایت کوچکی، بی نهایت تراکم و بی نهایت داغی روزهای هستی برمیگردیم. اگر تمام این حالت های بی نهایت هستی را در کنار هم بگذاریم به چیزی می رسیم به نام تکینگی! ایده تکینگی در شروع فضا، زمان و هستی مدت هاست که با نام بیگ بنگ شناخته می شود.
اما اگر به هستی نگاه کنیم و از خودش سوال بپرسیم به این نتیجه می رسیم که داستان متفاوتی در کار است. اینجاست که می گوییم در واقع بیگ بنگ آغاز دنیا نبوده است.
نسبیت پایه و اساس بیگ بنگ را فراهم کرد
مانند تمام داستان های علمی، ریشه و پایه بیگ بنگ، هم به حیطه های تئوری و هم به حیطه های تجربی/ شهودی تعلق دارد. اگر بخواهیم از دید تئوری به این داستان نگاه کنیم به نسبیت انیشتین می رسیم که در سال 1915 عنوان شد. این ایده ناب تئوری بود که می توانست جاذبه انیشتین را به خاک و خون بکشد. البته که نسبیت انیشتین بسیار پیچیده تر و دقیق تر تئوری نیوتون بود. همین هم موجب شد اندکی بعد از عنوان شدن نسبیت اولین جواب ها برای این سوال که ” آغاز جهان چه بوده است” فراهم شود.
- در سال 1916 کارل شوارتزشیلد تئوری جرم نقطه ای را عنوان کرد که در آن همه چیز از یک سیاه چاله بی حرکت شروع می شود.
- در سال 1917 ویلهلم دو سیتر آغاز هستی را از جهانی خالی اما پایدار دانست که پتانسیل گستره شدن داشته.
- از سال 1916 تا 1921 نظریه ریسنر-نوردستورم که از ایده های چهار محقق ساخته شده بود آغاز دنیا را از جرمی هماهنگ و متوازن دانست
- در سال 1921 ادوارد کاسنر آغاز دنیا را از جهانی دانست که آزاد و بدون هیچ بازتابی است. این دنیا از نظر او ناهمگون بوده. یعنی از هر سمت یک جور به نظر می رسید و کروی نبود.
- در سال 1922 الکساندر فریدمن آغاز دنیا را از جرمی همگون و یکنواخت دانست که تمام انواع و اقسام انرژی از جرم گرفته تا بازتاب امواج نوری در آن موجود بوده است
مرتبط: آینده جهان چگونه خواهد بود؟ پیش بینی وضع جهان در سال 2030
بررسی تئوری فریدمن
آخرین تئوری که معرفی کردم از بقیه قابل تامل تر است آنهم به دو علت. اول اینکه دنیایی که فریدمن از آن صحبت میکند در واقع دنیای خودمان است با ابعاد بزرگ تر. دنیایی که در آن همه چیز به طور نسبی شبیه به هم است و از هر سمتی همگون به نظر می رسد. دوم اینکه اگر معادلات فریدمن را به روش خودش حل کنید به این نتیجه می رسید که امکان ندارد دنایی ثابت باشد. هستی یا گسترش پیدا می کند یا کاهش!
مورد دومی که گفتم مورد تایید خیلی از بزرگان دنیای علم است. از جمله انیشتین. اما با این وجود خیلی مورد اقبال قرار نگفت تا اینکه شواهدی برای اثباتش جور شد. در سال 1910 فضا شناسی به نام وستو اسلفر شروع به بررسی سحابی کرد که به نظر می رسید کهکشانی خارج از راه شیری ماست. و به این نتیجه رسید که این سحابی خیلی سریع حرکت میکند. خیلی سریع تر از هر چیزی که در کهکشان ما وجود دارد. علاوه بر این بیشتر اجرام موجود در این سحابی در حال دور شدن از ما بودند. یعنی ستاره های کم نور و کوچک تر تعداد بیشتری داشتند و این نشان دهده سرعت بالای اکثریت ستاره های موجود در سحابی بود.
کشف گسترش توسط ادوین هابل
سپس در سال 1920 ادوین هابل ستاره های این سحابی را با دقت بیشتری بررسی کرد تا بالاخره فاصله شان تعیین شد. نه تنها این ستاره ها از هر چیزی که می شناختیم دور تر بودند، بلکه از هر جرم دیگری در کهکشان خودمان سریع تر هم بودند. در واقع هر ستاره ای که از ما دور بود سرعتش در دور شدن از سایر ستاره هایی که به ما نزدیک بودند بیشتر بود. بر همین اساس بود که هابل، رابرتسون، لامایتره و هر محقق صاحب نام دیگری در این زمینه به این نتیجه رسید که بله! دنیای ما در حال گسترش است.
مرتبط: در مورد جهان هستی چه می دانیم؟ رازها و افسانه ها
لامایتره آغاز داغ هستی را برای اولین بار پرده برداری کرد
در واقع جرج لامایتره اولین کسی بود که در سال 1927 به این نتیجه رسید. پس از دستیابی به این نتیجه او هم مانند هر ریاضی دان و ستاره شناس دیگری قادر بود تا جای ممکن از گذشته پرده برداری کند. همین کار را هم کرد. او تا جایی که می توانست به عقب برگشت تا به اولین اتم رسید. او فهمید که هستی در ابتدای کار داغ، متراکم و در بازتاب امواج و گسترش بسیار سریع بوده است. هر چیزی هم که امروز وجود دارد ناشی از همان اتم گستره شده است. این ایده بعدها مورد استفاده دیگران قرار گرفت و پیش بینی های دیگر هم به آن اضافه شد.
پیش بینی هایی که بر اساس کشف لامایتره عنوان شد
- هستی که امروز می بینیم نسبت به زمان اولیه خودش خیلی پیشرفت کرده و دستخوش تغییرات فراوانی شده است. هر چه در فضا به عقب تر نگاه میکنیم در واقع در زمان به عقب برگشته ایم. پس هر چیزی که در فضاهای عقب تر می بینیم جوان تر هستند. جاذبه کمتری دارند، جرمشان کمتر بوده و ساختار ابتدایی تری هم دارند. با در نظر گرفتن این ایده می توانیم تا جایی به عقب برگردیم که هنوز هیچ ستاره و کهکشانی متولد نشده بود.
- جایی در همین گذشته های دور هستی آنقدر داغ بود که به اتم ها اجازه متولد شدن نمی داد. چون گرما الکترون ها را از مدار اتم خارج می کرد و اجازه نمی داد با به هم پیوستنشان جرمی تشکیل شود. حالا دنیای ما سرد و مهربان تر شده!
- جایی در همین گذشته های خیلی گرم که حتی اتم ها اجازه متولد شدن نداشتند، نقطه ای سرد فراهم شد و بالاخره اولین اتم ها به هم گره خوردند. این یعنی بیگ بنگ اتمی! از همان موقع به بعد جامعه ای از المان های ساده اتمی و ایزوتوپ ها سراسر هستی را پر کرد و کم کم ستاره ها متولد شدند.
تصویری کامل از تولد هستی
اگر گسترس هستی و این سه نکته را در کنار هم قرار دهیم به تصویری می رسیم که بازتابی از تولد هستی است. چرا که در این تصویرچگونگی متولد شدن سیاره هایی با ساختار پیشرفته، کهکشان ها و اجرام آسمانی همگی به شکلی قابل توضیح وجود دارند. پس از آن ایده های بازتاب امواج نوری بیگ بنگ کشف شد. این کشف باعث شد که بیگ بنگ تئوری اصلی شروع هستی و باشد و در چشم به هم زدنی همه همتایانش از صحنه رقابت حذف شدند. علاوه بر این، توانستیم المان های سبکی که در آن زمان ساخته شدند را کشف کنیم مانند هیدروژن، هلیوم 3 و 4 ، لیتیوم 7. کشف این اتم های سبک به ما کمک کرد ترکیبات اتمی اولیه پیش از تشکیل ستاره ها هم کشف شود. با در نظر گرفتن این اکتشافات حتی توانستیم میزان کلی جرم موجود در هستی را اندازه بگیریم.
تحلیل 1 و 0 ثانیه پیش از بیگ بنگ
بازسازی گذشته و به عقب برگشتن تا جای ممکن، قدم بسیار بزرگی بود که با کمک علم برداشته شد. فیزیک به ما کمک کرد مدل ها و تئوری هایمان را تست کنیم. قدیمی ترین شاهدی که برای آن روزهای داغ هستی وجود دارد اثری است که اکثرا با نام پس زمینه مایکروویو می شناسندش. این نقطه داغی که در فیزیک نوترینو به آن می رسیم تنها 1 ثانیه قبل از بیگ بنگ است. ناگفته نماند که برگشتن به زمانی قبل از این پیش بینی خطرناک است. خیلی ها می گویند ما که 8/13 میلیارد سال به عقب برگشتیم، یعنی درست زمانی که هستی تنها 1 ثانیه عمر داشت. 1 ثانیه دیگر به عقب برگشتن که خطری ندارد! چرا به تکینگی بر نگردیم؟ یعنی زمانی که هستی 0 ثانیه عمر داشت!
شاید برایتان جالب باشد اما پاسخ به این سوال خیلی هم خطرناک است. البته اگر شما هم مثله من پاسخ های بی پایه و اساس و نادرست و خیالی را خطرناک بدانید. دلیل چالش برانگیز بودنش هم این است که در تکینگی همه چیز به طرز غیر قابل وصفی داغ، متراکم و کوچک بوده است. طوری که هیچ یک از مشاهدات و تئوری های ما نمی تواند ساپورتش کند.
مطلب مرتبط: در نهایت ما می‌توانیم لحظه‌های قبل از انفجار بزرگ را درک کنیم!
تکینگی و بیگ بنگ با هم جور در نمیایند
برای مثال اگر این طور در نظر بگیریم که هستی از تکینگی آغاز شده باید در همان حالت بالانسی از تمام اجرام را در خودش داشته باشد. یعنی هم جرم و هم انرژی. تنها در این صورت است که می توان به بالانس درستی از سرعت گسترش رسید. حتی با تفاوت بسیار کمی در جرم، این هستی تا به حال نابود شده بود و به این جای کار نمی رسید. حتی اگر این میزان از هماهنگی جرم و انرژی کمی کمتر باشد سرعت گسترش آنقدر زیاد می شود که جهان ما خیلی بزرگتر از اینی می شود که حالا هست. پس به جای اینکار بهتر است به دنیایی بچسبیم که در آن همه محاسباتمان جور است. دنیایی که میزان جرم و انرژی موجود در آن به بهترین شکل ممکن بالانس شده است.
تورم کیهانی جایگزینی مناسب برای تکینگی
اگر بیگ بنگ با تکینگی شروع شده باشد ما هیچ توضیحی برایش نخواهیم داشت. فقط می توانیم بگوییم که دنیای با این شیوه شروع شده. علاوه بر این اگر هستی با این میزان دمای بالا شروع باشد باید جایی میزانی از این انرژی باقی مانده باشد و به صورت تک قطبی های مغناطیسی خودش را نشان دهد. این در حالی است که تا به حال چنین چیزی دیده نشده. ناگفته نماند که اگر دنیا اینگونه آغاز شده باشد باید مناطقی باشند که از سایر مناطق جدا افتاده و دمای متفاوتی داشته باشند. این در حالی است که تمام کهکشان دمای ثابتی دارد. البته می توانیم خیلی راحت و بدون توضیح بچسبیم به این حقیقت که خب جهان ما اینگونه شروع شده و همینی هست که هست.
همچنین بخوانید: هوشیار بودن هستی به چه معناست؟ آیا جهان هوشمند است؟!!
اما ما انسانیم و کار به سوال های بی پاسخ که برسد خیلی کنجکاو خواهیم بود. در واقع سرمان درد میکند برای یافتن توضیحی که مشاهداتمان را توجیه کند. البته نباید خیلی ناامید بود. چرا که تئوری تورم کیهانی همه چیز را خیلی بهتر از آنچه باید و شاید توضیح می دهد. تورم کیهانی همه اتفاقات موجود در بیگ بنگ از جمله دمای و فشار بی نهایت، نقطه آغاز و ساختار یکنواخت را توجیه میکند. البته تکینگی از این قائده مستثنی است.
اگر قرار باشد از گذشته شروع کنیم و به دنیایی برسیم که در آن نسبت انرژی و ماده به شکل فوق العاده ای بالانس شده، باید آغازی برایش داشته باشید تا در نهایت به این پایان برسید. همین موضوع برای داشتن جهانی با دمای ثابت در همه نقاط صدق میکند. پس اگر قرار باشد مناطق تک قطبی فرا انرژنتیک وجود نداشته باشند، باید از شر نمونه های موجود خلاص شد و در ضمن کاری کرد تا دوباره دما بالا نرود و چنین مناطقی به وجود نیایند.
تورم کیهانی یک ثانیه پیش از بیگ بنگ
تورم کیهانی این شرایط را فراهم میکند. در واقع تورم کیهانی یک مرحله پیش از بیگ بنگ است که در آن خلا فضایی یا چیزی به ثبات آن همه جا را در بر گرفته بود. این یعنی همان تئوری که سیتردر سال 1917 عنوان کرد. در این فاز از پیدایش هستی کیهان کاملا صاف و در همه نقاط یکنواخت است. تمام قطب های انرژی قبلی هم از بین رفته اند. قطب های انرژی جدید هم متولد نمی شوند چون تورم کیهانی آغاز شده و اجازه دوباره گرم شدن را نمی دهد. پس همه چیز برای بیگ بنگ آماده است. با پایین تر آمدن دما در حین تورم کیهانی ساختارهای کوانتومی هم شروع به پیدایش کرده و اولین شکل های اولیه و ناهماهنگ متولد می شوند.
تورم کیهانی برای اولین بار در سال 1980 عنوان شد و با شیوه های متفاوتی تست شد. تمام رقبایش از جمله تکینگی را هم کنار زد و حالا به عنوان نظریه برتر در دنیای نجوم عنوان شده است.
چرا تورم کیهانی توجیه شده است؟
- تورم کیهانی تمام زیر و بم های بیگ بنگ را توجیه میکند. پس این دو تئوری در راستای هم و کاملا با هم در سازش هستند.
- تورم کیهانی پاسخی برای تمام سوالاتی است که در جوابشان فقط مجبور بودیم بگوییم “خب همینی هست که هست”.
- تمام محاسبات بیگ بنگ بدون تورم به هم می خورد و این داستان برای تورم بدون بیگ ینگ هم صدق میکند. پس اگر بیگ ینگ توجیه شده، خود به خود تورم کیهانی هم توجیه شده و درست است.
مرتبط: آیا امکان دارد دنیای ما توسط موجودات دیگری شبیه سازی شده باشد؟
تورم کیهانی آغازی است که تکینگی را رد می کند
اگر به عقب برگردیم و به ایده شروع فکر کنیم همه چیز خیلی جالب تر و هیجان انگیز تر خواهد بود. جهانی که با بیگ ینگ داغ آغاز شده می تواند به تکینگی برگردد، اما جهانی که با تورم کیهانی آغاز شده تکینگی نخواهد داشت. طبیعت معادلات تصاعدی به گونه ای است که در آن می توان ساعت را بی اندازه عقب برد، فضا را هم می شود بی اندازه عقب برد و بی نهایت فشار و گرما و کوچکی را تصور کرد اما چنین مقادیری هیچ وقت دست پیدا کردنی نیستند. پس تورم کیهانی آغازی است که ما را به تکینگی نمی رساند. بیگ بنگ یعنی همین!
تصویر جدید تورم کیهانی 3 نکته مهم را در مورد آغاز به ما یادآوری می کند. سه نکته ای که پیش از این نمی دانستیم.
سه نکته مهمی که پیش از این نمی دانستیم
اول اینکه آغاز بی نهایت داغ و فشرده و کوچک تکینگی در بیگ بنگ وجود ندارد. در واقع بخش هایی از این تصویر درست است اما نمی توانیم تا بی نهایت به عقب برگردیم و به فشرده ترین، داغ ترین و کوچک ترین حالت ممکن برسیم.
دوم اینکه مشاهدات ما ثابت میکند فازی قبل از بیگ بنگ داغ وجود داشته و آن فاز هم تورم کیهانی است. در این فاز همه چیز از بین رفته و خلا ایجاد می شود. سپس دوباره دما بالا رفته، البته نه به داغی قبل و دنیای امروز ما متولد می شود.
سوم و مهم تر از همه اینکه ما دیگر نمی توانیم مثل قبل با اعتماد به نفس و تکیه به دانشمان بگوییم دنیا خودش ایجاد شده. با در نظر گرفتن تورم کیهانی تمام چیز هایی که حتی چند ثانیه قبل از بیگ ینگ بودند هم نابود شدند. تورم کیهانی می توانست تا ابد ادامه پیدا کند. می توانست فاز های دیگری هم داشته باشد یا حتی می توانست به تکینگی ختم شود. احتمالات خیلی زیادی وجود دارد و ما به اندازه کافی در این مورد اطلاعاتی نداریم. فعلا به تورم کیهانی بسنده می کنیم چون توضیح مناسب تری نداریم. نه برای آغاز و نه برای پایان جهان! در عین حال بیگ بنگی که از آن حرف میزنیم سال ها قبل آغاز شده، هر چند آغاز این آغاز آن طور که فکر را می کردیم نبوده! چه بسا آغاز های دیگری که برای آغاز بیگ بنگ پیدا کنیم!
نظر شما درباره این تئوری که بیگ بنگ آغاز دنیا نبوده است، چیست؟ مثل همیشه نظرات خود را با ما به اشتراک بگذارید.
در ادامه بخوانید: دانشمندان شواهدی از جهان موازی کشف کرده اند که در آن زمان به عقب می رود!
