بیگ بنگ: نظریه پروفسور استیون هاوکینگ درباره بیگ بنگ و منشاء جهان، بتازگی در مجله «High-Energy Physics» منتشر شده است. او با همکاری «توماس هرتوگ» از دانشگاه کاتولیک لوون این نظریه را ارائه کرده بود.
به گزارش بیگ بنگ، نظریه‌های مدرن بیگ بنگ پیش‌بینی می کنند که جهان محلی ما با فرایند کوتاه تورم به وجود آمد؛ به عبارت دیگر، تنها در کسری از ثانیه پس از بیگ بنگ، جهان با سرعت زیادی انبساط پیدا کرد. اما باور کلی بر این است که وقتی تورم آغاز می شود، این پروسه در برخی نواحی هیچگاه متوقف نمی شود. گفته می شود که اثرات کوانتومی می توانند در برخی نواحی جهان باعث تداوم ابدی تورم شوند. پس از منظر جهانی، تورم ابدی است. بخش قابل مشاهده جهان ما می تواند یک جهان قابل سکونت باشد؛ ناحیه‌ای که در آن تورم به پایان رسیده و ستاره‌ها و کهکشان‌ها به وجود آمده‌اند.
پروفسور هاوکینگ در پائیز سال گذشته در مصاحبه‌ای اعلام کرد: «نظریه عادی تورم ابدی پیش‌بینی می کند که جهان ما مثل یک فراکتال(برخال) بی نهایت است، با موزائیکی از جهان‌های مختلف که با اقیانوسِ در حال تورم از هم جدا شده اند. قوانین محلی فیزیک و شیمی می توانند از یک جهان پاکتی به جهان دیگر با هم فرق داشته باشند و با هم یک چندجهانی را تشکیل دهند. اما من هرگز کسی را ندیده‌ام که طرفدار چندجهانی باشد. اگر مقیاس جهان‌های مختلف در چندجهانی بزرگ یا بی‌نهایت باشد، امکان آزمایش نظریه وجود نخواهد داشت.»
پروفسور هاوکینگ و پروفسور هرتوگ در مقالۀ جدید خود می گویند که این شرح از تورم ابدی بعنوان نظریه بیگ بنگ اشتباه است. هرتوگ خاطر نشان کرد: «مشکل مربوط به توضیح رایج تورم ابدی این است که در آن یک جهان پس زمینه موجود فرض می شود که بر اساس نظریه نسبیت عام اینشتین تکامل می یابد و اثرات کوانتومی را بعنوان نوسانات کوچک در اطراف آن توصیف می کند. ما پیش‌بینی می کنیم که جهان‌مان در بزرگترین مقیاس هم محدود است. پس یک ساختار فراکتال به شمار نمی رود.»
نظریه تورم ابدی که تیم محققان مطرح کردند، بر پایه نظریه ریسمان استوار است: شاخه‌ای از فیزیک نظری که در تلاش است با توصیف اجزای اصلی جهان بعنوان ریسمان‌های کوچکِ در حالِ ارتعاش، گرانش و نسبیت عام را با فیزیک کوانتومی به هم پیوند دهد. این دو پروفسور برجسته از مفهوم نظریه ریسمان و هولوگرافی استفاده کردند؛ بر طبق این مفهوم، جهان یک هولوگرام پیچیده و بزرگ است: واقعیت فیزیکی در فضاهای سه بعدی معین می تواند به بازتاب دو بعدی در سطح کاهش پیدا کند. پروفسور هاوکینگ و هرتوگ نوع دیگری از این مفهوم هولوگرافی را ایجاد کردند که هدف از آن تلفیق بُعد زمان در تورم ابدی است. آنها توانستند با این کار، تورم ابدی را بدون تکیه بر نظریه نسبیت عام اینشتین، توضیح دهند. در نظریه جدید، تورم ابدی به حالت بدونِ زمان کاهش پیدا می کند. در ویدئوی زیر پروفسور توماس هرتوگ از نظریۀ جدید خود که با همکاری استیون هاوکینگ انجام شده، می گوید:
ترجمه زیرنویس: امیرحسین سلیمانی/ سایت بیگ بنگ / دانلود ویدئو
پروفسور هرتوگ افزود: «وقتی تکامل جهان‌مان را در زمان‌های گذشته بررسی می کنیم، در مواقعی به آستانۀ تورم ابدی می رسیم؛ جایی که مفهوم آشنایمان از زمان دیگر هیچ معنای خاصی پیدا نمی کند.» نظریه «عدم وجود مرز» پروفسور هاوکینگ پیش‌بینی می کند که اگر در زمان به آغاز جهان بازگردید، جهان کوچک شده و مانند یک گوی بسته می شود؛ اما این نظریه جدید، آن را تغییر می دهد. به گفته آقای هرتوگ، مرزی در گذشته ما وجود دارد.
فیزیکدانان از نظریه جدید این دو دانشمند برای انجام پیش‌بینی‌های قابل اطمینان دربارۀ ساختار کلی جهان استفاده کردند. بر طبق پیش‌بینی آنها، جهانی که از تورم ابدی در مرز گذشته به وجود آمده است، محدود و بسیار ساده‌تر از ساختار فراکتال بی‌نهایت می باشد که توسط نظریه قدیمی تورم ابدی، پیش بینی شده بود. اگر نتایج آنها در تحقیقات بعدی مورد تایید قرار بگیرد، می تواند تبعات مهمی در خصوص الگوی چندجهانی داشته باشد.
پروفسور هاوکینگ بیان کرد: «یافته‌های ما نشان از کاهش قابل توجه چندجهانی دارد. همین عامل باعث قابل پیش‌بینی و قابل آزمایش بودن نظریه می شود.» اکنون پروفسور هرتوگ درصدد مطالعه پیامدهای نظریه جدید در مقیاس‌های کوچک‌تر است و امکان بررسی آنها با تلسکوپ‌های فضایی فعلی وجود دارد. به باور او، امواج گرانشی ازلی که در هنگام خروج از تورم ابدی ایجاد شدند، ابزار مهمی برای آزمایش به شمار می روند. انبساط کیهان از زمان آغازین به این معناست که چنین امواج گرانشی می توانند طول موج‌های خیلی بلندی داشته باشند؛ اما رصدخانه موج گرانشی فضایی اروپا «LISA» می تواند آن امواج را تشخیص بدهد.
چطور باید آخرین مقاله استیون هاوکینگ را فهمید
تصویر معمول ما از کیهان‌شناسی این است که جهان ما با رویداد بیگ بنگ آغاز شد و سپس وارد دوره انبساط خیلی سریع شد که با نام تورم شناخته می شود. این رویداد باعث پیدایش عوامل مورد نیاز حیات در جهان شد. مشکل اینجاست که تورم از حرکت باز نمی ایستد. در جهان ابتدایی، قوانین عجیب مکانیک کوانتومی بر تورم حکمرانی می کردند و باعث می شدند که جهان به شیوه‌های غیر منتظره‌ای رفتار کند. برای مثال، بر طبق مکانیک کوانتومی، ذرات می توانند بطور تصادفی از خلاء به وجود آمده و دوباره از بین بروند و این پدیده به نوسان کوانتومی معروف است. اگر نوسان های کوانتومی را در ابتدای جهان در نظر بگیریم، می توان فرض کرد که آنها باعث شدند بخش هایی از جهان در مقایسه با بخش های دیگر سریع تر دچار تورم شوند. یعنی بیشتر توضیح های مربوط به تورم این ویژگی را دارند که تورم در برخی مناطق تداوم می یابد و جهان تا ابد به تورم خود ادامه می دهد.
بر این اساس، ما باید در حبابی کوچک از چندجهانی که دارای جهان‌های موازی است، زندگی کنیم؛ در این جهان، تورم متوقف شده و ستاره‌ها شکل گرفته‌اند. با این حال، چندجهانی به طور پیوسته جهان‌های جدید و در حالِ تورم ایجاد می کند و مانند یک فراکتال رشد می کند. چنین جهانی باید بسیار غیر یکدست باشد؛ این جنبه در مقاله هاوکینگ، بررسی شده است. اگر جهان را بعنوان یک بادکنک در نظر بگیریم، دمیدن هوا به درون آن مثل تورم سریع است. اما تورم ابدی مانند بادکنکی است که ناگهان از حالت ارتجاعی باز ایستاده و دیگر منبسط نمی شود. نظریه‌های تورم ابدی و چندجهانی بسیار قوی هستند، زیرا می توانند وجود موجودات هوشمندی مثل ما را در صورت ادغام با اصل آانتروپی توضیح دهند.
برای اینکه حیات وجود داشته باشد، جهان باید شباهت زیادی به آنچه در حال حاضر در آن زندگی می کنیم، داشته باشد. برای مثال، اگر سیاره‌ها به وجود نمی آمدند، دانستن اینکه حیات چگونه می تواند وجود داشته باشد، بسیار سخت بود. اگر فقط یک جهان وجود داشته باشد، این احتمال خیلی اندک خواهد بود که دقیقا مثل جهان ما باشد. با این وجود، اگر بی‌نهایت جهان وجود داشته باشد، منطقی است که دستکم یکی از آنها حاوی حیات باشد. اما آیا این توضیح برای کیهان کافی است؟ ما هیچ کدام از این جهان‌های موازی بی‌نهایت را ندیده‌ایم!
در مقالۀ جدید، استیون هاوکینگ و همکارش توماس هرتوگ از یک مدل برای جهان ما استفاده می کنند تا ساختارش را بررسی کنند. آنان از روشی موسوم به هولوگرافی استفده کردند: کاهش دادن فضاهای سه بعدی به فراکتال‌های دو بعدی در یک سطح؛ هدف از این کار، محاسبۀ این است که جهان چه شکلی می باشد. نهان ماندن یک بعد کامل زمینه را برای انجام چنین مدل‌سازی ِ تسهیل می بخشد. آنان با در نظر گرفتن احتمال نوسان‌های کوانتومی تصادفی به احتمال بادکنک مانند بودن چندجهانی و یا صاف بودن آن پرداختند. یافته‌های آنان نشان می دهد که جهان صاف و مسطح است. یعنی تورم ابدی شاید آن پیامدی نباشد که دانشمندان انتظارش را داشتند.
در عوض، چندجهانی فاصلۀ زیادی با بی‌نهایت دارد، اگرچه احتمال دارد بیش از یک جهان وجود داشته باشد. اما وجود تعداد اندک جهان‌های موازی احتمالی قابل ارجح‌تر به تعداد بی‌نهایت است؛ یعنی می توانیم ماهیت و مکان آنها را مشخص کنیم. همچنین می توان به بررسی این نکته پرداخت که آیا آنها آثاری از خود در تابش بر جای مانده از بیگ بنگ به جای گذاشته‌اند یا خیر. اگرچه این یک مدل بیش نیست، اما بررسی مستقیم مفهوم تورم ابدی در پس زمینه کیهان شناسی کوانتومی کاری تازه و هیجان‌انگیز است. اگرچه این مقالۀ آخر هاوکینگ می باشد، اما او در اواخر زندگی خود روی چند نظریه دیگر هم کار کرد. برای مثال، او به همراه کیهان‌شناسانی مثل ملکوم پری از دانشگاه کمبریج و اندی استرومینگر از دانشگاه هاروارد در تلاش بود تا ببیند آیا اطلاعات فیزیکی می توانند تا همیشه در سیاهچاله ناپدید شود یا خیر.
ترجمه: منصور نقی لو/ سایت علمی بیگ بنگ
منابع: sci-news.com , sciencealert.com
لینک کوتاه نوشته : https://bigbangpage.com/?p=75759
(۲۴ نفر , میانگین : ۴,۴۶ از ۵)
خیلی جالب و مفید بود…خسته نباشید
متشکرم.مطالب تان بسیار جالب است. ترجمه برنامه هرتوگ بسیار خوب بود .با احترام سیما یاری
سلام
خیلی جالب بود
ممنون از سایت خوبتون
خیلی خوب بود ،تشکر
با سپاس…
ممنون از دوستانی که زحمت میکشند، این مطالب رو تهیه و ترجمه میکنند???
واقعا عالی بود
استفاده کردم
خیلی حال کردم
عالی بود