نظریه ریسمان و تکینگی های کیهان شناسی

بیگ بنگ: تکینگی ها پسماندهای زهراگین کیهان شناسی اند. به نظریه پردازان، به خوبی گوشزد می شود از دست گذاشتن به هر چیزی با چگالی و دمای نامتناهی پرهیز کنند: مثلا زمان صفر بیگ بنگ، یا درست مرکز یک سیاهچاله!

به گزارش بیگ بنگ، در چنین مکان هایی، فیزیک از بین می رود. این نقاط ریاضی، هیچ توصیفی را بر نمی تابند؛ همین است که هست. برای نمونه، تورم کیهانی- مکانیسم محبوب برای چگونگی انبساط یافتن کیهان خودمان از بیگ بنگ- تکینگی آغازین را حذف نمی کند بلکه به سادگی آن را از کیهان امروزین کنار می گذارد. با این حال، به تازگی با بالغ شدن نظریه ریسمان، بهترین نامزد فیزیکدانان برای نظریه همه چیز دارد آلایش دقیق و مفصل تری پیدا می کند.

در سال ۲۰۰۱ پل استاین هارت کیهان شناس از دانشگاه پرینستون و نیل توراک از دانشگاه کمبریج بر پایه ی کارهای پیش تر دانشجوی دکتری استاین هارت جاستین کوری و نظریه پرداز ریسمان برت اوروت از دانشگاه پنسیلوانیا و ناتان سایبرگ از انستیتوی مطالعات پیشرفته در پرینستون، پیشنهاد کردند که بیگ بنگ نه رویدادی یگانه، که بخشی از یک جهان چرخه ای است. استاین هارت می گوید: « نظریه ریسمان ما را واداشت که باور داشته باشیم بیگ بنگ آن چیزی نیست که همیشه تصور کرده ایم- سر آغاز فضا و زمان،که در آن دما و انرژی واگرا می شوند. در عوض، گذاری است بین فاز انبساط یابنده ی کنونی و فاز انقباض یابنده ی پیش هستی.»

مدت های مدید زهر زدایی از تکینگی ها یکی از اهداف اصلی نظریه ریسمان بوده است. بنا به این نظریه، ذرات بنیادی در نهایت از ریسمان هایی مرتعش ساخته می شوند، که همتایان چند بعدی آنها “برین” نام دارند. اندازه ی ذاتی ریسمان ها و برین ها نمی گذارد که آنها به درون نقاطی با چگالی نا متناهی رمبیده شوند. این نظریه پیشاپیش موفقیت هایی در توصیف سیاهچاله ها به صورت نوعی ذره ی بدیع داشته و در دهه ی گذشته الهام بخش چندین جایگزین برای تصویر استاندارد تورم شده است. مانند برخی از آن جایگزین ها، مدل جهان چرخه ای نیز بر پایه ی این ایده است که کیهان خودمان برینی است سه بعدی متصل به فضایی چهار بعدی. برین دیگر-جهان موازی- در فاصله ای زیر اتمی قرار دارد. این جهان از پوستتان به شما نزدیک تر است، اما نمی توانید آن را ببینید یا لمس کنید.

14179این دو برین طوری عمل می کنند که گویی با فنری به هم بسته شده اند، که وقتی برین ها بکوشند از هم دور شوند آنها را بسوی هم می کشد و هنگامی که نزدیک شوند آنها را پس می زند، بدین ترتیب، آنها به جلو و عقب نوسان می کنند. این برین ها به تناوب، مانند سنج، به هم می کوبند و پس می جهند. برای مایی که درون یکی از برین ها به دام افتاده ایم، این نوسان درست شبیه به بیگ بیگ به چشم می آید. سوپ داغ آغازین عبارت بود از انرژی انباشته شده درون این برین ها هنگامی که به هم کوبیدند، افت و خیزهای چگالی که بذر کهکشان ها شدند به صورت چین و شکن هایی در این برین ها شکب گرفتند.

بسیاری، مدلی کیهان شناختی را بر اساس این افت و خیز های چگالی بنا نهاده اند. رصدها بیانگر آن اند که این افت و خیزها، فارغ از اندازه، دامنه ای یکسان داشتند، مدل جهان چرخه ای درست همین را پیش بینی می کند -تنها مدلی در کنار تورم که چنین می کند. اوروت می گوید: « اصلا بدون هیچ برداشتی از تورم، ما قادریم تا آن طیف نزدیک به مقیاس ناوردا را توضیح دهیم، این کشفی به راستی برجسته بود.» بر خلاف تورم، مدل چرخه ای به طور طبیعی در برگیرنده ی انرژی تاریک نیز هست که اکنون باعث شتاب گرفتن انبساط کیهانی می شود: این چیزی نیست جز همان انرژی فنر. مانند تلمبه ی دوچرخه، حرکت عقب جلوی بعد چهارم، حجم سه بعد خودمان را زیاد می کند. این تلمبه پس جریان کوچکی را مجاز می دارد، پس درست پیش از هر برخورد، برین ها اندکی منقبض می شوند، اما چگالی هرگز نامتناهی نمی شود.

Singularity_EventHorizonتوراک می گوید: « این نظریه برای یک لحظه یک بُعد تا صفر کوچک می شود، این ملایم ترین نوع از همه ی تکینگی های ممکن است.» بدبختانه، تکینگی ملایم باز هم نوعی از تکینگی است. نظریه ریسمان برای زهرزدایی کامل از آن بیش از حد محتاط است، پس پژوهشگران نمی توانند مطمئن باشند که نوعی اثر نا منتظره، هر آماده سازی دقیق چرخه را بعدا خنثی نخواهد کرد. اندره ی لینده کیهان شناس از دانشگاه استنفورد،یکی از منتقدان اصلی این مدل،می پرسد: « چگونه می شود که اختلال هایی کوچک به سلامت از درون انقباضی بزرگ بگذرند؟ مثل آن است که یک صندلی را درون سیاهچاله ای بیندازیم و توقع داشته باشیم بعدا آن را به صورت اولش باز پس دهد.» و این تنها مسئله نیست؛ رفتار دقیق نیروی فنر مانند، برای نمونه انگار به نسبت کارخوردی است.

رصد های تازه از تابش زمینه ی مایکروویو کیهانی می باید بتواند این بدگمانی ها را تایید یا رد کند. هر چه که بر سر این مدل بیاید، کیهان شناسان را واداشته تا دانش متداول را به پرسش بکشند. گابریله ونه زیانو از سرن، پیشرو در نظریه ریسمان و نیز کاربردش در کیهان شناسی می گوید: « تا حدی به یمن کارهای توراک، استاین هارت و همکارانش، جامعه ی ما برای پذیرش این امر که بیگ بنگ پیامد چیزی بود و نه سبب هر چیزی، بسیار آماده تر شده است.»

نویسنده: میلاد اسکندردوست/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: Seeking The Multiverse: Possibilities In Parallel

image_pdfimage_print
(13 نفر , میانگین : 4٫69 از 5)
لینک کوتاه مقاله : http://bigbangpage.com/?p=27688
میلاد اسکندردوست

میلاد اسکندردوست

نویسنده این مطلب : میلاد اسکندردوست، در رشتۀ مهندسی صنایع تحصیل کرده است. علاقمند به مطالعه و پژوهش در زمینه ی فیزیک، ریاضیات، نجوم و علوم بنیادی میباشد و در زمینه نگارش مقاله با وب سایت بیگ بنگ همکاری می کند.

شما ممکن است این را هم بپسندید

۴ پاسخ‌ها

  1. امید گفت:

    عالی بود میلاد جان سپاس فراووان

  2. محمد گفت:

    لطفا موضوعات را موشکافی بگوید مثلا چرا پیدا کردن ذرات به الکترون ها و یا کوارک ها اتمام نیافت و چه مشکلی پیش آمد تا نظریه ریسمان ها مطرح شود ریسمان وکوارک ویترین چگونه کار میکنند

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *