نگاهی به آخرین نظریه استیون هاوکینگ

بیگ بنگ: استیون هاوکینگ (فیزیکدان برجسته انگلیسی) قبل از فوت‌اش، اثر علمی مهمی از خود به جای گذاشت. نظریه آخر او، «آخرین نظریه درباره منشاء جهان» نام دارد که با همکاری توماس هرتوگ نوشته شده است. این مقاله اعلام می دارد که جهان پیچیدگی بسیار کمتری در مقایسه با آنچه نظریه‌های چندجهانی فعلی پیشنهاد می کنند، دارد. این نظریه بر مفهومی به نام تورم ابدی استوار است که برای نخستین‌بار در سال ۱۹۷۹ معرفی و در سال ۱۹۸۱ منتشر شد.

HawkingFinalTheory webبه گزارش بیگ بنگ، پس از رویداد بیگ بنگ، جهان دوره تورم تصاعدی را تجربه کرد. سپس از سرعت تورم کاسته شد و انرژی به ماده و تابش تبدیل گشت. با این حال، بر اساس نظریه تورم ابدی، برخی حباب های فضا دست از تورم برداشته یا در مسیری رو به توقف با کاهش سرعت روبرو شدند. در این شرایط، بن بست کوچکی از فضای استاتیک پدید آمد. در عین حال، در سایر حباب‌های فضا، تورم هیچگاه متوقف نمی شود که دلیل آن را به اثرات کوانتومی نسبت می دهند؛ این امر باعث پیدایش تعدادی بی نهایت از جهان‌ها می شود. بر طبق این نظریه، هر چیزی که در جهان قابل مشاهده‌مان می بینیم، تنها در یکی از این حباب‌ها جای گرفته است. در این حباب، تورم پایان یافته و شرایط برای ایجاد ستارگان و کهکشان‌ها فراهم آمده است.

هاوکینگ این چنین توضیح می دهد: «نظریه عادی تورم ابدی پیش‌بینی می کند که جهان ما به سانِ فراکتال بی‌نهایت است؛ با موزائیکی از جهان‌های مختلف که توسط اقیانوسِ در حال تورم از یکدیگر جدا شده‌اند. قوانین محلی فیزیک و شیمی می توانند از یک جهان به جهان دیگر متغیر باشند. این جهان‌ها با یکدیگر، مفهوم چندجهانی را تشکیل می دهند. اما من هرگز طرفدار چندجهانی نبوده‌ام. اگر مقیاس جهان‌های مختلف در چندجهانی بزرگ یا بی نهایت باشد، امکان آزمایش نظریه وجود ندارد.»

حتی یکی از معماران اصلی مدل تورم ابدی در سال‌های اخیر این نظریه را مردود اعلام کرده است. «پائول استینهاردت» فیزیکدان در دانشگاه پرینستون اعلام کرده است که این نظریه مسئله‌ای را که قرار بود حل کند، وارد مدل تازه‌ای کرد. حالا هاوکینگ و هرتوگ بر این باورند که مدل تورم ابدی اشتباه است. چرا که در این شرایط، نظریه نسبیت عام اینشتین در مقیاس کوانتومی نقض شده و کارایی‌اش را از دست می دهد.

هرتوگ این طور توضیح می دهد: «مشکل تورم ابدی این است که یک جهان پس زمینه فرض می کند که بر اساس نظریه نسبیت عام اینشتین تکامل می یابد و اثرات کوانتومی را بعنوان نوسانات کوچکی به دور این در نظر می گیرد. اما ویژگی‌های دینامیک تورم ابدی باعث از بین رفتن تفکیک میان فیزیک کلاسیک و کوانتومی می شود. در نتیجه، نظریه اینشتین در تورم ابدی ناکارآمد می شود. نظریه آخر هاوکینگ بر پایه نظریه ریسمان استوار است. این نظریه را میتوان بعنوان چارچوبی در نظر گرفت که تلاش می کند با جایگذاری ذرات نقطه مانند در فیزیک ذرات با ریسمان‌های تک بعدیِ در حال ارتعاش، نظریه نسبیت عام را با نظریه کوانتوم ادغام کند.»

multiverse inflating

تصویری از جهان‌هایِ در حال تورم

بر اساس نظریه ریسمان، حجمی از فضا را میتوان در مرزی با ابعاد پایین‌تر توصیف کرد؛ بنابراین، جهان مانند یک هولوگرام است که در آن، واقعیت فیزیکی در فضاهای ۳ بُعدی می تواند به بازتاب دو بعدی در سطوح شان کاهش پیدا کند. محققان گونه‌ای از اصل هولوگرافیک ارائه کردند که بُعد زمان را در تورم ابدی بازتاب می دهد؛ با این اوصاف، آنها می توانند این مفهوم را بدون وابستگی به نظریه نسبیت عام توصیف نمایند. پس آنان توانستند از دیدگاه ریاضی، تورم ابدی را به حالتی بدونِ زمان در سطحی فضایی در آغاز جهان تقلیل بدهند؛ یعنی یک هولوگرام از تورم ابدی.

هرتوگ در ادامه بیان کرد: «وقتی گذشته تکامل جهان را مورد بررسی قرار می دهیم، در جایی به آستانه تورم ابدی می رسیم. در این نقطه، مفهوم آشنایی به نام زمان برایمان فاقد معنی می شود.» در سال ۱۹۸۳، هاوکینگ و محقق دیگری به نام «جیمز هارتل» نظریه‌ای تحت عنوان «نظریه بدون مرز» یا «حالت هارتل-هاوکینگ» پیشنهاد کردند. بر اساس آن، قبل از رویداد بیگ بنگ، فضا وجود داشت، ولی خبری از زمان نبود. پس وقتی جهان آغاز شد، از یک نقطه انبساط پیدا کرد. جهان هیچ مرزی ندارد. بر طبق نظریه جدید، جهان اولیه دارای مرز بود. این نظریه به هاوکینگ و هرتوگ این فرصت را داده تا پیش‌بینی‌های قابل اطمینان‌تری دربارۀ ساختار جهان ارائه کنند. هاوکینگ اظهار داشت: «پیش‌بینی می کنیم جهان در بزرگترین مقیاس مسطح و بی‌نهایت باشد. پس جهان یک ساختار فراکتال نیست.»

این نتیجه چندجهانی را رد نمی کند، اما آنها را تا دامنه خیلی کوچکی تقلیل می دهد. یعنی شاید آزمایش نظریه چندجهانی در آینده کار راحت‌تری باشد؛ البته در صورتی که سایر فیزیکدانان دست به آزمایش زده و نتایج را تایید کنند. هرتوگ در پی آن است تا با جستجوی امواج گرانشی این نظریه را آزمایش کند. این امواج شاید در اثر تورم ابدی به وجود آمده باشند. شناسایی امواج گرانشی با لایگو«LIGO» به دلیل بزرگی شان کار دشواری است، اما تداخل‌سنج‌های موج گرانشی آینده از قبیل «LISA» و مطالعه پس زمینه ریزموج کیهانی می تواند وجود آنها را افشا کند. این مقاله در مجله «High Energy Physics» منتشر شده است.

ترجمه: منصور نقی لو/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: sciencealert.com

(22 نفر , میانگین : 4٫64 از 5)
لینک کوتاه مقاله : https://bigbangpage.com/?p=81628
منصور نقی لو

منصور نقی لو

کارشناسی مترجمی زبان انگلیسی. علاقمند به نجوم، کیهان شناسی، فرگشت، اکتساب زبان اول، یادگیری زبان دوم و بعنوان نویسنده علمی- نجومی در وب سایت بیگ بنگ فعالیت می کند.

شما ممکن است این را هم بپسندید

دیدگاهتان را بنویسید

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

این سایت از اکیسمت برای کاهش هرزنامه استفاده می کند. بیاموزید که چگونه اطلاعات دیدگاه های شما پردازش می‌شوند.