ايتنا - پیش از مهبانگ چه اتفاقی افتاد؟

در آغاز، همه‌چیز در یک گوی بی‌نهایت متراکم خلاصه شده بود. سپس این گوی منفجر شد و باعث ایجاد اتمها، مولکول‌ها، ستارگان و کهکشان‌هایی شد که امروز می‌بینیم؛ این همان چیزی است که فیزیکدانان در طی چندین دهه به‌ما گفته‌اند.

به گزارش ایتنا و به نقل از Space، به‌تازگی پژوهش‌های جدید در فیزیک نظری دریچه‌ای رو به سوی جهان نخستین گشوده و نشان می‌دهد که ممکن است این تمام ماجرا نباشد؛ بلکه ممکن است این امر، تازه‌ترین مقطع در چرخهٔ انفجار-جهشی باشد که همواره در قالب مهبانگ و جهش بزرگ ادامه داشته است.

البته، پیش از آنکه فیزیکدانان تصمیم بگیرند مهبانگ را فدای چرخهٔ جهش بزرگ کنند، این پیش‌بینی‌های نظری باید از آزمون‌های پرشمار سربلند بیرون بیایند.

دانشمندان از جهان نخستین تصویر خیلی خوبی دارند؛ یعنی همان چیزی که ما آن را نظریهٔ مهبانگ می‌دانیم و به آن علاقه داریم. بنابر این مدل، در زمان‌های خیلی قدیم، جهان به‌مراتب کوچکتر، داغ‌تر و متراکم‌تر از امروز بود. ۱۳ میلیارد و ۸۰۰ میلیون سال پیش و در آن جهنم اولیه، تمام عناصری که ما را تشکیل می‌دهند، در حدود ده دقیقه تشکیل شدند.

با اینکه این نظریه خوب و جالب است، اما می‌دانیم که مهبانگ تصویری کاملی در اختیار ما قرار نمی‌دهد؛ در واقع یک حلقهٔ مفقوده‌ای وجود دارد و و آن حقله، نخستین لحظاتی است که جهان پا به عرصهٔ هستی – آنطور که می‌شناسیم – گذاشت.

مشکل این است که آن علم فیزیکی که ما برای درک جهان نخستین از آن بهره می‌گیریم (ترکیب پیچیده‌ای از نسبیت عام و فیزیک ذرات پرانرژی) می‌تواند ما را تا درست پیش از لحظهٔ شکست عقب ببرد. اما وقتی که تلاش می‌کنیم نگاه ژرف‌تر و ژرف‌تری به نخستین لحظه‌های کیهان بیاندازیم، با معادلات ریاضی پیچیده‌تر و سخت‌تری روبرو می‌شویم.

نشانهٔ اینکه ما هنوز این علم را به‌طور کامل مورد واکاوی و بررسی قرار نداده‌ایم، وجود «تکینگی» یا نقطه‌ای با تراکم بی‌نهایت مربوط به ابتدای مهبانگ است. در واقع جهان در مقطعی زمانی به‌شکل نقطه‌ای بی‌نهایت کوچک و بی‌نهایت متراکم درآمد. این مطلب بسیار پیچیده است برای حل این مشکل به یک فیزیک جدیدتری نیاز داریم.

در واقع لازم است این فیزیک جدید، بتواند گرانش و دیگر نیروها در انرژی‌های بسیار بالا را مورد بررسی قرار دهد. دقیقاً در همین‌جاست که نظریهٔ ریسمان وارد عمل می‌شود: الگویی از فیزیک که توانایی بررسی ترکیب گرانش و سایر نیروها در انرژی‌های بسیار بالا را داراست. این بدان معنی است که نظریهٔ ریسمان ادعا می‌کند می‌تواند اولین لحظات جهان را توضیح دهد.

یکی از نخستین مفاهیم مطرح‌شده در نظریهٔ ریسمان، جهان اکپیروتیک (ekpyrotic) است که برگرفته از واژه‌ای یونانی به معنای آتش است. در این حالت، چیزی که ما به‌عنوان مهبانگ می‌شناسیم، توسط چیز دیگری برانگیخته شد که پیش از آن اتفاق افتاد؛ مهبانگ یک آغاز نبود، بلکه بخشی از یک روند بزرگتر و کلی‌تر بود.

گسترش مفهوم اکپیروتیک منجر به پیدایش نظریه‌ای شده که باز هم از نظریهٔ ریسمان نشأت گرفته و «کیهان‌شناسی چرخه‌ای» نام دارد. درست است که مفهوم تکرار پیوستهٔ کیهان عمر زیادی دارد، اما نظریهد ریسمان، بنیانی ریاضی برای این ایده فراهم کرد. جهان چرخه‌ای دقیقاً همانطور که تصور می‌کنید پیش می‌رود و به‌طور مداوم میان مهبانگ و فروپاشی‌های بزرگ (big crunches) در حال آمد و شد است و این روند تا ابد ادامه دارد.

با اینکه این نظریه جالب به نظر می‌رسد، اما نسخه‌های اولیهٔ مدل چرخه‌ای چندان با مشاهدات مطابقت نداشتند – که اتفاقاً مشکلی که در پرداختن به علم با آن روبرو هستیم این است که باید مشاهدات با نظریه‌ها همخوانی داشته باشند، نه اینکه به‌شکل بی‌پایه و اساس به داستان‌سرایی بپردازیم.

اما مشعل اکپیروتیک در طول سال‌ها روشن نگه داشته شده و اتفاقاً مقاله‌ای که در ماه ژانویه منتشر شد، به بررسی نظریه‌های ریاضی پیچیده در آن پرداخت و از برخی فرصت‌هایی را که پیش‌تر از دست رفته بودند، پرده برداشت. آقایان رابرت براندنبرگر و زیوی وانگ (از دانشگاه مک‌گیل در کانادا) دریافتند که در لحظهٔ «جهش»، هنگامی‌که جهان تا حد و اندازهٔ یک نقطهٔ فوق‌العاده کوچک منقبض می‌شود و وضعیت مهبانگ باز می‌گردد، می‌توان همه چیز را طوری تنظیم کرد که نتیجه مطابق با آزمون‌های عملی باشد!

به سخن دیگر، فیزیک پیچیدهٔ مربوط به این لحظهٔ بحرانی (که البته درک درستی هم از آن وجود نداشت) ممکن است واقعاً دیدگاه ما نسبت به زمان و جایگاه‌مان در کیهان را زیر و رو کند. اما برای آزمودن کامل این مدل، باید منتظر نسل جدیدی از آزمایش‌های کیهان‌شناختی باشیم.