بیگ بنگ: آیا جهان به انبساط خود ادامه می دهد یا در خود جمع شده و دچار فروپاشی می شود؟ مقاله­‌ای جدید نشان می دهد که به دلیل وجود نظریه‌­ای فیزیکی، انبساط بی­‌نهایت ِ کیهان غیرممکن است. اگرچه گمانه‌زنی‌ در این خصوص ادامه دارد و برخی فیزیکدانان نظر متفاوتی دارند.

به گزارش بیگ بنگ، «تیم راس»، فیزیکدان دانشگاه تکنولوژی وین در این باره گفت: «مردم در برابر این موضوع بسیار احساساتی می­ شوند، زیرا اگر درست باشد و به تایید برسد، بسیار جالب خواهد بود.» راس و همکارانش مقاله­‌ای مجزا را منتشر کردند که استدلال بالا را زیر سوال می­ برد و بدین معناست که فعلا نمی ­توان انبساط همیشگی جهان را رد کرد.

انرژی تاریک و انبساط کیهانی

نیرویی گسترده و نامرئی که به نظر در تضاد با گرانش است، جهان ما را تسخیر کرده، فیزیکدان­ها این نیرو را «انرژی تاریک» می نامند. تصور بر این است که این نیرو همواره در حال هل ­دادن جهان ما به سمت بیرون است. اما گروهی از فیزیکدان­ها در ماه ژوئن مقاله‌­ای در arXiv منتشر کردند که به تغییر انرژی تاریک در طول زمان اشاره دارد. این یعنی جهان ما تا ابد به انبساط خود ادامه نخواهد داد و در نهایت به اندازه­‌ای که قبل از بیگ­ بنگ داشت فروپاشی خواهد کرد.

البته کمی بعد فیزیکدانان متوجه وجود نواقصی در این نظریه شدند. مقاله‌ای که در تاریخ 2 اکتبر 2018 امسال در مجلۀ Physical Review D منتشر شد، نشان می­دهد گمان اولیه نمی­تواند درست باشد زیرا نمی­توان با آن وجود بوزون هیگز را توجیه کرد. ما به لطف برخورددهنده هادرونی بزرگ در مرز فرانسه و سوئیس از وجود این ذره اطمینان داریم. با این وجود راس در مقالۀ جدید خود اظهار داشت که می­توان این نظریه را با کمی تغییر معتبر دانست.

چگونه می­توانیم توضیحی بر آنچه تاکنون وجود داشته بیابیم؟

نظریۀ ریسمان، که گاهی آن را نظریۀ همه ­چیز می ­نامند، از نظر ریاضیاتی زیباست، اما از نظر تجربی موفق به یکی­ کردن نظریۀ نسبیت عام اینشتین با مکانیک کوانتوم نشده است. طبق نظریه­ ریسمان تمام ذرات سازندۀ کیهان، نقطه نبوده بلکه ریسمان­‌های یک بعدی لرزان هستند و تفاوت در لرزش آنها به ما اجازه می­ دهد که یک ذره را به شکل فوتون و ذرۀ دیگر را به شکل الکترون ببینیم.

گرچه به منظور اینکه نظریه­ ریسمان، به یک نظریۀ جامع تبدیل شود، باید انرژی تاریک را وارد ِ کار کرد. “راس” اظهار داشت که انرژی تاریک را مانند توپی در منظرۀ کوه‌­ها و دره‌­ها تصور کنید که انرژی پتانسیل خود را نشان می­دهد. اگر این توپ را در نوک یک قله قرار دهیم ممکن است ساکن بایستد؛ اما می­تواند با کوچکترین آشفتگی به پایین بغلتد، بنابراین این توپ ناپایدار است. اگر توپ در انتهای یک دره، در حال تغییر یا حرکت نباشد، انرژِی کمی داشته و در جهانی پایدار قرار دارد زیرا حتی اگر نیرویی آن را حرکت دهد، باز هم به انتهای دره باز می­گردد.

منظره­ مورد نظر سطح شیب‌دار ملایمی است و توپ انرژی تاریک همواره به سمت پایین غلت میخورد. راس در این باره گفت: «انرژی تاریک در خلال غلتیدن به سمت پایین، کوچکتر و کوچکتر می­ شود. ارتفاع توپ معادل میزان انرژِی تاریک در جهان ما است.» در این نظریه، ممکن است انرژی تاریک به پایین‌تر از سطح ِ دریا رسیده و شروع به انقباض کیهان کند و آن را به شکل قبل از بیگ­ بنگ برساند.

اما راس معتقد بود که مشکلی وجود دارد. او گفت: «ما نشان دادیم که چنین قله­‌های ناپایداری باید وجود داشته باشند. به این دلیل که ما از وجود ذرۀ هیگز آگاه هستیم و به صورت تجربی اثبات کردیم که ذرات هیگز می­توانند در این قله‌­ها یا “جهان­های ناپایدار” وجود داشته باشند و با کوچکترین تماسی شروع به توزیع­ شدن کنند.»

مشکلات پایداری جهان­‌ها

کامران وفا، نظریه‌­پرداز ریسمان در دانشگاه هاروارد و نویسنده­ ارشد مقالۀ منتشر شده در ماه ژوئن، اظهار داشت “مشکلاتی با جهان­‌های ناپایدار” دارد. او اضافه کرد این مقالۀ جدید و چند مقاله­ دیگر، وجود این مشکل را تایید می­ کنند، اما مقالات خوب نیز وجود دارند. راس در این باره گفت:«حتی پس از بازبینی، ما در یک جهان پایدار قرار نداریم بلکه برخی چیزها تغییر می­ کنند. او اضافه کرد بازبینی به ما می­گوید که قلۀ کوه می­تواند وجود داشته باشد اما دره نه (زین یک اسب را در نظر بگیرید). توپ بالاخره باید شروع به غلتیدن کرده و انرژی تاریک باید شروع به تغییر کند؛ اما اگر این نظر غلط باشد، پس انرژِی تاریک می­تواند پایدار باشد و ما در انتهای دره‌­ای میان دو کوه خواهیم بود و جهان به انبساط خود ادامه می­ دهد.

او امیدوار است تا 10 الی 15 سال دیگر، ماهواره‌­هایی که با دقت بالاتری انبساط جهان را اندازه­‌گیری می ­کنند، به ما در فهم پایدار یا متغیر بودن انرژی تاریک کمک کنند. دکتر وفا موافقت خود را با این موضوع اعلام کرد:«اینها موارد جالبی در کیهان­شناسی هستند و امید است در سال‌های نزدیک ما شواهد تجربی برای تغییر انرژی تاریک در جهان خود بیابیم.»

ترجمه: رضا کاظمی/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: livescience.com