نظريه جهان ازلي عليه بيگ بنگ

[bigbang]

نظریه ای كه چند سال اخیر ابراز شده بیان می دارد كه احتمالا فضا و زمان پس از انفجار بزرگ Big Bang آغاز نشده است بلكه فضا و زمان همیشه وجود داشته است و یك چرخه بی پایان از انبساط و انقباض را انجام می دهد. پاول استینهارت ، فیزیكدان دانشگاه پرینستون و نیل توروك از دانشگاه كمبریج دو دانشمندی هستند كه این نظریه را ابراز كرده 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 كند كه در طی آن جهان سرد می شود. تا اینجای كار همه چیز شبیه تصویر ارائه شده از نظریه انفجار بزرگ است.
بعد از گذشت ۱۴ 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 كامل منتشر شده و به حداكثر انبساط خود می رسد. تابش نیز در سرتاسر جهان پراكنده می شود و بدین ترتیب مرحله انبساط جهان متوقف می شود. در مرحله بعد یك میدان انرژی ، ماده و تابش های جدیدی تولید می كند و بنابراین این چرخه مجددا شروع می شود.
این تئوری جدید پاسخ های محتملی را برای چندین مسئله كه 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 كیهان شناسی به شمار می فت. از جمله پرسش هایی كه در نظریه انفجار بزرگ بدون پاسخ مانده است می توان به پرسش زیر اشاره كرد :

"چه چیزی برای اولین بار منفجر شده و چگونه قبل از آغاز زمان آن چیز وجود داشته است؟"

استینهارت ، استاد فیزیك كه 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 نكته قابل ذكر آن است كه شواهد قاطعی در دست نیست كه بیان كند كدامیك از این نظریه ها صحیح است."

وی در ادامه می افزاید :

"در این مرحله من نمی توانم هیچ كدام از این نظریه ها را رد كنم. چیزی كه برای من جالب است این است كه ما در حال حاضر دو نظریه داریم كه از جهات بسیاری با یكدیگر فرق اساسی دارند و ما احتمالا تا چند سال آینده می توانیم به طور تجربی صحت و سقم این دو نظریه را بررسی كنیم ."

نظریه انفجار بزرگ حدودا ۶۰ سال پیش ارائه شده است و در طی این مدت برای آنكه بتواند مشاهدات تجربی را به نحو شایسته ای توجیه كند ؛ تغییراتی در آن صورت گرفته و تا حدودی توسعه یافته است. یك عنصر بسیار اساسی كه در دهه ۱۹۸۰ به این نظریه افزوده شده است مفهوم "تورم" است .
مفهوم تورم بیانگر دوره انبساط بسیار سریع است كه در خلال اولین ثانیه های بعد از انفجار بزرگ روی داده است. دوره تورم برای تشریح وضعیت یكنواختی و همگونی جهان كه توسط ستاره شناسان مشاهده شده عنصری مهم است .
این مفهوم ضمنا می تواند توجیه كننده نحوه تشكیل كهكشانها 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 كه توجیه گر مشاهدات جدیدی باشد كه 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 نوسان است و بدین ترتیب زمانی باعث انبساط جهان و زمانی دیگر باعث ركود می شود.

در عین حال این نظریه تمام پدیده هایی كه اخیرا مشاهده شده اند را به همان خوبی نظریه انفجار بزرگ توجیه كند.
استینهارت كه یكی از پیشگامان ارائه تئوری تورم است در این زمینه می گوید :
" از آنجایی كه نظریه جدید به مفروضات كمتری نیاز دارد ، استفاده از آن آسانتر به نظر می رسد." حسن دیگر این نظریه این است كه می تواند بدون افزودن مفروضات بیشتری به آن آینده جهان را پیش بینی كند.
این نظریه می گوید جهان چرخه های مشخصی را طی می كند كه هر كدام از آنها ممكن است تریلیون ها سال طول بكشد اما در مقابل نظریه انفجار بزرگ مفهوم تورم نمی تواند آینده دراز مدت جهان را پیش بینی كند .
همانگونه كه 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 كند در عین حال مدل چرخه ای حاوی چندین مفهوم جدید است كه توروك و استینهارت در طی چند سال گذشته به همراه دنشجویان پرینستون و همكارانشان از دانشگاه پنسیلوانیا و موسسه مطالعات پیشرفته ارائه داده اند. جرمیا استریكر استاد اختر فیزیك پرینستون و استاد پروازی اختر فیزیك و فلسفه عملی كمبریج در این زمینه می گوید : "این تحقیقات كه به وسیله پاول استینهارت و نیل توروك 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 كمبریج خاطر نشان می سازد كه خواص كلیدی و مهم مفاهیم فیزیكی مربوط به جهان در حال انبساط ، همچنان در حد حدس و گمان باقی مانده است و تاكنون مشاهد ه ای یا آزمایش تجربی كاملا آنها را تائید نكرده است. ریز در ادامه می افزاید : " در طی ۲۰ سال گذشته نظریات بسیار زیادی ارائه شده است.استینهارت و توروك نیز حدسیات جدیدی را كه مبتنی بر تصورات است ارائه داده اند. كار آنها تاكیدی است بر این مطلب كه ما باید بعضی از مفاهیم روزمره فیزیكی كه برای ما عادی و معمولی است را كنار بگذاریم. به عبارت دیگر ما برای اینكه پیشرفت های جدیدی را شاهد باشیم لازم است از مفاهیم روزمره فضا و زمان چشم پوشی كنیم.
نظریه چرخه ای جهان بیانگر تركیبی از مفاهیم استاندارد فیزیك و سایر مفاهیم پیشرفته فیزیكی است ، كه نشان دهنده تلاش های مجدانه فیزیكدانان برای توسعه یك تئوری فراگیر است كه شامل تمام ذرات و نیرو های فیزیكی شناخته شده می باشد. گرچه این نظریات از ریاضیات پیشرفته ای استفاده می كنند ؛ اما در عین حال می توانند تصویری از نظریه چرخه ای جهان رانیز ارائه كنند.
براساس این تئوری ها جهان باید شامل دو صفحه موازی بسیار بزرگ باشد. برای تجسم بهتر ، دو صفحه كاغذ را كه فاصله آنها بسیار بسیار كم است ؛ را در نظر بگیرید. این فاصله به عنوان یك بعد دیگر یا بعد پنجم عمل می كند كه البته تشخیص آن بطور عملی برای ما دشوار است. در مرحله ای از زمان كه ما در آن بسر می بریم ، صفحات در تمام جهات منبسط می شوند و تمام جرم و انرژی را كه دارند در جهات مختلف منتشر می كنند.
بعد از گذشت تریلیون ها سال ، وقتی كه جهان از جرم و انرژی خالی شد ؛ وارد مرحله ای جدید می شود . در این مرحله كه "ركود" نامیده می شود ؛ انبساط متوقف می شود و در عوض صفحات شروع به حركت به سمت یكدیگر می كنند؛ و بدین ترتیب بعد پنجم دچار انقباض می شود. هنگامی كه صفحات منقبض می شوند كم كم به یكدیگر نزدیك می شوند تا در نهایت با یكدیگر برخورد كنند. این برخورد باعث می شود كه 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 كه مجددا این صفحات از یكدیگر دور می شوند بار دیگر انبساط آغاز می شود .
نكته قابل ذكر آن است كه این صفحات كه در مورد آنها صحبت شد ؛ جهان های مختلف و موازی یكدیگر نیستند ؛ بلكه در حقیقت قسمت های مختلفی از یك جهان هستند. یك قسمت از این جهان یا یك صفحه شامل تمام ماده معمولی است كه ماهیت آن برای ما آشناست و صفحه دیگر شامل چیزی است كه برای ما ناشناخته است".
استینهارت در ادامه می گوید :
چیزی كه جرم سیاه نامیده می شود و عقیده بر آن است كه قسمت عمده جهان را تشكیل می دهد در این قسمت از جهان قرار دارد. بر هم كنش این دو صفحه فقط براساس جاذبه گرانشی است ؛ یعنی اجرام موجود در یك صفحه جاذبه شدیدی به اجرام صفحه مقابل وارد می كنند . استینهارت می گوید : حركت و خواص این صفحات از مفاهیم ریاضی كه برای بیان آنها به كار گرفته شده است ؛ ناشی می شود. این امر برخلاف مفهوم انفجار بزرگ است كه مفهوم انرژی سیاه بعدا به آن اضافه شده است تا بتواند مشاهدات تجربی را توجیه كند.
استینهارت و توروك مشغول تعدیل و تكمیل این نظریه هستند و در جست و جوی مفاهیم نظری و تجربی می باشند كه نشان دهنده برتری یكی از این نظریات بر دیگری باشد. آنها می گویند : ما می دانیم كه با مشاهدات دقیق تری كه 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 كه ما را به سوی خود جذب می كند . ممكن است به نظر شما یكی از این نظریات از نظریه دیگر جالبتر باشد ؛ اما به نظر من طبیعت بهترین داور است و می تواند بگوید كدام نظریه صحیح و كدام غلط است.