Big Bang
نظریه ای که چند سال اخیر ابراز شده بیان می دارد که احتمالا فضا و زمان پس از انفجار بزرگ Big Bang آغاز نشده است بلکه فضا و زمان همیشه وجود داشته است و یک چرخه بی پایان از انبساط و انقباض را انجام می دهد.
پاول استینهارت ، فیزیکدان دانشگاه پرینستون و نیل توروک از دانشگاه کمبریج دو دانشمندی هستند که این نظریه را ابراز کرده اند.
طبق این نظریه در هر چرخه جهان از ماده داغ و چگال انباشته می شود و پس از آن مرحله انبساط را آغاز می کند که در طی آن جهان سرد می شود.
تا اینجای کار همه چیز شبیه تصویر ارائه شده از نظریه انفجار بزرگ است.
بعد از گذشت 14 میلیارد سال انبساط جهان شتاب بیشتری به خود می گیرد.
البته مشاهدات تجربی موید این نظریه می باشد.
بعد از گذشت تریلیون ها سال ماده به طور کامل منتشر شده و به حداکثر انبساط خود می رسد.
تابش نیز در سرتاسر جهان پراکنده می شود و بدین ترتیب مرحله انبساط جهان متوقف می شود.
در مرحله بعد یک میدان انرژی ، ماده و تابش های جدیدی تولید می کند و بنابراین این چرخه مجددا شروع می شود.
این تئوری جدید پاسخ های محتملی را برای چندین مسئله که مدت های مدیدی در زمینه انفجار بزرگ در ذهن دانشمندان وجود داشت ؛ پاسخ می گوید.
نظریه انفجار بزرگ طی چند دهه گذشته نظریه غالب در زمینه کیهان شناسی به شمار می فت.
از جمله پرسش هایی که در نظریه انفجار بزرگ بدون پاسخ مانده است می توان به پرسش زیر اشاره کرد :
"چه چیزی برای اولین بار منفجر شده و چگونه قبل از آغاز زمان آن چیز وجود داشته است؟"
استینهارت ، استاد فیزیک که از جمله ارائه دهندگان این نظریه می باشد در این زمینه می گوید : " این نظریه نیز تفسیر های موفقیت آمیزی در مورد جهان هستی ارائه می دهد و همانند نظریه انفجار بزرگ ، قادر به توجیه شرایط موجود می باشد ؛ اما نکته قابل ذکر آن است که شواهد قاطعی در دست نیست که بیان کند کدامیک از این نظریه ها صحیح است."
وی در ادامه می افزاید " "در این مرحله من نمی توانم هیچ کدام از این نظریه ها را رد کنم.
چیزی که برای من جالب است این است که ما در حال حاضر دو نظریه داریم که از جهات بسیاری با یکدیگر فرق اساسی دارند و ما احتمالا تا چند سال آینده می توانیم به طور تجربی صحت و سقم این دو نظریه را بررسی کنیم ." نظریه انفجار بزرگ حدودا 60 سال پیش ارائه شده است و در طی این مدت برای آنکه بتواند مشاهدات تجربی را به نحو شایسته ای توجیه کند ؛ تغییراتی در آن صورت گرفته و تا حدودی توسعه یافته است.
یک عنصر بسیار اساسی که در دهه 1980 به این نظریه افزوده شده است مفهوم "تورم" است .
مفهوم تورم بیانگر دوره انبساط بسیار سریع است که در خلال اولین ثانیه های بعد از انفجار بزرگ روی داده است.
دوره تورم برای تشریح وضعیت یکنواختی و همگونی جهان که توسط ستاره شناسان مشاهده شده عنصری مهم است .
این مفهوم ضمنا می تواند توجیه کننده نحوه تشکیل کهکشانها باشد.
این دانشمندان بعد ها مجبور شدند تا به نظریه انفجار بزرگ مفهوم "انرژی سیاه" را نیز بیافزایند.
به این دلیل مفهوم انرژی سیاه به نظریه انفجار بزرگ اضافه شده است که توجیه گر مشاهدات جدیدی باشد که بیان می دارد انبساط جهان شتاب بیشتری به خود گرفته است .
پاول استینهارت ، فیزیکدان دانشگاه پرینستون و نیل توروک از دانشگاه کمبریج دو دانشمندی هستند که این نظریه را ابراز کرده اند.
در مرحله بعد یک میدان انرژی ، ماده و تابش های جدیدی تولید می کند و بنابراین این چرخه مجددا شروع می شود.
این تئوری جدید پاسخ های محتملی را برای چندین مسئله که مدت های مدیدی در زمینه انفجار بزرگ در ذهن دانشمندان وجود داشت ؛ پاسخ می گوید.
از جمله پرسش هایی که در نظریه انفجار بزرگ بدون پاسخ مانده است می توان به پرسش زیر اشاره کرد : "چه چیزی برای اولین بار منفجر شده و چگونه قبل از آغاز زمان آن چیز وجود داشته است؟" استینهارت ، استاد فیزیک که از جمله ارائه دهندگان این نظریه می باشد در این زمینه می گوید : " این نظریه نیز تفسیر های موفقیت آمیزی در مورد جهان هستی ارائه می دهد و همانند نظریه انفجار بزرگ ، قادر به توجیه شرایط موجود می باشد ؛ اما نکته قابل ذکر آن است که شواهد قاطعی در دست نیست که بیان کند کدامیک از این نظریه ها صحیح است." وی در ادامه می افزاید " "در این مرحله من نمی توانم هیچ کدام از این نظریه ها را رد کنم.
چیزی که برای من جالب است این است که ما در حال حاضر دو نظریه داریم که از جهات بسیاری با یکدیگر فرق اساسی دارند و ما احتمالا تا چند سال آینده می توانیم به طور تجربی صحت و سقم این دو نظریه را بررسی کنیم ." نظریه انفجار بزرگ حدودا 60 سال پیش ارائه شده است و در طی این مدت برای آنکه بتواند مشاهدات تجربی را به نحو شایسته ای توجیه کند ؛ تغییراتی در آن صورت گرفته و تا حدودی توسعه یافته است.
یک عنصر بسیار اساسی که در دهه 1980 به این نظریه افزوده شده است مفهوم "تورم" است .
مفهوم تورم بیانگر دوره انبساط بسیار سریع است که در خلال اولین ثانیه های بعد از انفجار بزرگ روی داده است.
این دانشمندان بعد ها مجبور شدند تا به نظریه انفجار بزرگ مفهوم "انرژی سیاه" را نیز بیافزایند.
به این دلیل مفهوم انرژی سیاه به نظریه انفجار بزرگ اضافه شده است که توجیه گر مشاهدات جدیدی باشد که بیان می دارد انبساط جهان شتاب بیشتری به خود گرفته است .
در تئوری جدید صحبتی از تورم و انرژی سیاه به میان نمی آید و این دو مفهوم با ایده میدان انرژی جایگزین شده است.
بر طبق این نظریه میدان انرژی در حال نوساناست و بدین ترتیب زمانی باعث انبساط جهان و زمانی دیگر باعث رکود می شود.
در عین حال این نظریه تمام پدیده هایی که اخیرا مشاهده شده اند را به همان خوبی نظریه انفجار بزرگ توجیه کند.
استینهارت که یکی از پیشگامان ارائه تئوری تورم است در این زمینه می گوید : " از آنجایی که نظریه جدید به مفروضات کمتری نیاز دارد ، استفاده از آن آسانتر به نظر می رسد." حسن دیگر این نظریه این است که می تواند بدون افزودن مفروضات بیشتری به آن آینده جهان را پیش بینی کند.
این نظریه می گوید جهان چرخه های مشخصی را طی می کند که هر کدام از آنها ممکن است تریلیون ها سال طول بکشد اما در مقابل نظریه انفجار بزرگ مفهوم تورم نمی تواند آینده دراز مدت جهان را پیش بینی کند .
همانگونه که مفاهیمی همانند انرژی سیاه و تورم به طور غیر مترقبه مطرح می شوند ؛ می توان مفهوم دیگری را نیز به آنها اضافه نمود تا نحوه انبساط را به گونه دیگری توجیه کند در عین حال مدل چرخه ای حاوی چندین مفهوم جدید است که توروک و استینهارت در طی چند سال گذشته به همراه دنشجویان پرینستون و همکارانشان از دانشگاه پنسیلوانیا و موسسه مطالعات پیشرفته ارائه داده اند.
جرمیا استریکر استاد اختر فیزیک پرینستون و استاد پروازی اختر فیزیک و فلسفه عملی کمبریج در این زمینه می گوید : "این تحقیقات که به وسیله پاول استینهارت و نیل توروک انجام گرفته بسیار غیر مترقبه و جالب است.
این ایده جدید و بزرگ طی دو دهه گذشته در زمینه هستی شناسی منحصر به فرد است.
سر مارتین ریز از محققین انجمن سلطنتی کمبریج خاطر نشان می سازد که خواص کلیدی و مهم مفاهیم فیزیکی مربوط به جهان در حال انبساط ، همچنان در حد حدس و گمان باقی مانده است و تاکنون مشاهد ه ای یا آزمایش تجربی کاملا آنها را تائید نکرده است.
ریز در ادامه می افزاید : " در طی 20 سال گذشته نظریات بسیار زیادی ارائه شده است.استینهارت و توروک نیز حدسیات جدیدی را که مبتنی بر تصورات است ارائه داده اند.
کار آنها تاکیدی است بر این مطلب که ما باید بعضی از مفاهیم روزمره فیزیکی که برای ما عادی و معمولی است را کنار بگذاریم.
به عبارت دیگر ما برای اینکه پیشرفت های جدیدی را شاهد باشیم لازم است از مفاهیم روزمره فضا و زمان چشم پوشی کنیم.
نظریه چرخه ای جهان بیانگر ترکیبی از مفاهیم استاندارد فیزیک و سایر مفاهیم پیشرفته فیزیکی است ، که نشان دهنده تلاش های مجدانه فیزیکدانان برای توسعه یک تئوری فراگیر است که شامل تمام ذرات و نیرو های فیزیکی شناخته شده می باشد.
گرچه این نظریات از ریاضیات پیشرفته ای استفاده می کنند ؛ اما در عین حال می توانند تصویری از نظریه چرخه ای جهان رانیز ارائه کنند.
براساس این تئوری ها جهان باید شامل دو صفحه موازی بسیار بزرگ باشد.
برای تجسم بهتر ، دو صفحه کاغذ را که فاصله آنها بسیار بسیار کم است ؛ را در نظر بگیرید.
این فاصله به عنوان یک بعد دیگر یا بعد پنجم عمل می کند که البته تشخیص آن بطور عملی برای ما دشوار است.
در مرحله ای از زمان که ما در آن بسر می بریم ، صفحات در تمام جهات منبسط می شوند و تمام جرم و انرژی را که دارند در جهات مختلف منتشر می کنند.
بعد از گذشت تریلیون ها سال ، وقتی که جهان از جرم و انرژی خالی شد ؛ وارد مرحله ای جدید می شود .
در این مرحله که "رکود" نامیده می شود ؛ انبساط متوقف می شود و در عوض صفحات شروع به حرکت به سمت یکدیگر می کنند؛ و بدین ترتیب بعد پنجم دچار انقباض می شود.
هنگامی که صفحات منقبض می شوند کم کم به یکدیگر نزدیک می شوند تا در نهایت با یکدیگر برخورد کنند.
این برخورد باعث می شود که این صفحات انباشته از ماده چگال شوند و دمای آنها به طور غیر منتظره ای بالا رود.
این قسمت پیش بینی ها با مفاهیم ارائه شده توسط مفهوم انفجار بزرگ همخوانی دارد.
وقتی که مجددا این صفحات از یکدیگر دور می شوند بار دیگر انبساط آغاز می شود .
نکته قابل ذکر آن است که این صفحات که در مورد آنها صحبت شد ؛ جهان های مختلف و موازی یکدیگر نیستند ؛ بلکه در حقیقت قسمت های مختلفی از یک جهان هستند.
یک قسمت از این جهان یا یک صفحه شامل تمام ماده معمولی است که ماهیت آن برای ما آشناست و صفحه دیگر شامل چیزی است که برای ما ناشناخته است".
استینهارت در ادامه می گوید : چیزی که جرم سیاه نامیده می شود و عقیده بر آن است که قسمت عمده جهان را تشکیل می دهد در این قسمت از جهان قرار دارد.
بر هم کنش این دو صفحه فقط براساس جاذبه گرانشی است ؛ یعنی اجرام موجود در یک صفحه جاذبه شدیدی به اجرام صفحه مقابل وارد می کنند .
استینهارت می گوید : حرکت و خواص این صفحات از مفاهیم ریاضی که برای بیان آنها به کار گرفته شده است ؛ ناشی می شود.
این امر برخلاف مفهوم انفجار بزرگ است که مفهوم انرژی سیاه بعدا به آن اضافه شده است تا بتواند مشاهدات تجربی را توجیه کند.
استینهارت و توروک مشغول تعدیل و تکمیل این نظریه هستند و در جست و جوی مفاهیم نظری و تجربی می باشند که نشان دهنده برتری یکی از این نظریات بر دیگری باشد.
آنها می گویند : ما می دانیم که با مشاهدات دقیق تری که در دهه های آینده و یا حتی در سال های آینده انجام می گیرد شما می توانید به صحت و سقم این نظریات پی ببرید.
اینها موقعیت های جالبی است که ما را به سوی خود جذب می کند .
ممکن است به نظر شما یکی از این نظریات از نظریه دیگر جالبتر باشد ؛ اما به نظر من طبیعت بهترین داور است و می تواند بگوید کدام نظریه صحیح و کدام غلط است.