جهان چگونه کار می کند؟ on Telegram: “هیچ مدرکی دال بر وجود جهان قبل از بیگ‌بنگ وجود ن…”

هیچ مدرکی دال بر وجود جهان قبل از بیگ‌بنگ وجود ندارد

راجر پنروز، برندهٔ جایزه نوبل، که به خاطر کارش بر روی سیاه‌چاله ها شهرت دارد، ادعا می کند که ما شواهدی از یک جهان قبلی دیده ایم. فقط، به آن دسترسی نداریم.
بیگ بنگ اصلی از آن زمان به گونه ای اصلاح شده است که شامل یک فاز تورمی اولیه (early inflationary phase) می شود، و هر چیزی را که قبل از تورم رخ می دهد به مکانی غیرقابل مشاهده سوق می دهد. با این حال، ما نمی توانیم چیزی از قبل از آن زمان ببینیم. علیرغم اظهارات یکی از مشهورترین فیزیکدانان زنده، هیچ مدرکی دال بر وجود جهان قبل از آن وجود ندارد.
یکی از بزرگترین موفقیت های علمی قرن گذشته نظریهٔ بیگ‌بنگ بود: این ایده که جهان، همانطور که ما آن را مشاهده می کنیم و امروز در درون آن وجود دارد، از گذشته‌ای داغ تر، متراکم تر و یکنواخت تر پدید آمده است.
در ابتدا به عنوان یک جایگزین جدی برای برخی از توضیحات رایج تر برای جهان در حال انبساط مطرح شد، در اواسط دههٔ 1960 با کشف "گلوله آتشین اولیه" که از آن حالت اولیهٔ داغ و متراکم باقی مانده بود: امروزه به عنوان زمینهٔ ریزموج کیهانی (CMB) شناخته می‌شود، به طرز تکان‌دهنده‌ای تأیید شد.
برای بیش از 50 سال، بیگ بنگ به عنوان نظریه ای که خاستگاه کیهانی ما با یک دورهٔ تورمی اولیه قبل از آن و ایجاد آن را توصیف می کند، حاکم بوده است. هم تورم کیهانی و هم بیگ‌بنگ به طور مداوم توسط اخترشناسان و اخترفیزیکدانان به چالش کشیده شده اند، اما هر بار که مشاهدات انتقادی و جدید به آن وارد می‌شوند، ایده های جایگزین‌ از بین می‌رفته‌اند. حتی تلاش جایگزین راجر پنروز، برندهٔ جایزهٔ نوبل 2020، کیهان‌شناسی چرخه‌ای همدیس (Conformal Cyclic Cosmology)، نمی‌تواند با موفقیت‌های بیگ‌بنگ تورمی برابری کند. برخلاف سال‌ها عنوان ها و ادعاهای مستمر پنروز، ما هیچ شواهدی دال بر وجود «یک جهان قبل از بیگ‌بنگ» نمی‌بینیم.
بیگ‌بنگ معمولاً به گونه ای ارائه می شود که گویی آغاز همه چیز است: فضا، زمان و منشاء ماده و انرژی. از یک نقطه نظر قدیمی خاص، این منطقی است. اگر جهانی که ما می بینیم امروز در حال انبساط است و تراکم کمتری دارد، به این معنی است که در گذشته کوچکتر و متراکم تر بوده است. اگر تابش (چیزهایی مانند فوتون) در آن جهان وجود داشته باشد، طول موج آن تابش با انبساط جهان کشیده می‌شود، به این معنی که با گذشت زمان سرد می‌شود و در گذشته داغ‌تر بوده است.
در برخی مواقع، اگر به اندازهٔ کافی به عقب برون یابی کنید، به چگالی، دما و انرژی هایی دست خواهید یافت که آنقدر زیاد هستند که شرایط را برای تکینگی ایجاد می کنید. اگر مقیاس های مسافت شما خیلی کوچک، مقیاس های زمانی شما خیلی کوتاه یا مقیاس های انرژی شما خیلی زیاد است، قوانین فیزیک دیگر معنا و مفهوم خود را از دست می‌دهند. اگر ساعت را حدود 13.8 میلیارد سال به عقب به سمت علامت افسانه ای "0" حرکت دهیم، آن قوانین فیزیک در زمان ⁴³⁻10~ ثانیه شکسته می شوند: زمان پلانک.
اگر این تصویری دقیق از جهان بود (که شروع به گرم شدن و متراکم شدن کرد و سپس منبسط و سرد شد)، انتظار می‌رفت که تعداد زیادی گذار در تاریخ گذشتهٔ ما رخ دهد:
1) تمام ذرات و پادذرات ممکن به تعداد زیاد ایجاد می‌شوند و وقتی که برای ایجاد مداوم آن‌ها خیلی سرد می‌شود، مازاد آن به صورت تابش از بین می‌رود.
2) تقارن الکتروضعیف و هیگز زمانی که جهان کمتر از انرژی ای که در آن تقارن ها احیا می شوند سرد می شود، شکسته می شود و چهار نیرو و ذرهٔ بنیادی با جرم سکون غیر صفر ایجاد می کند.
3) کوارک ها و گلوئون ها متراکم می شوند و ذرات ترکیبی مانند پروتون و نوترون را تشکیل می دهند.
4) نوترینوها برهمکنش مؤثر با ذرات باقی مانده را متوقف می کنند.
5) پروتون ها و نوترون ها با هم ترکیب می شوند و هسته های سبک را تشکیل می دهند: دوتریوم، هلیوم-3، هلیوم-4 و لیتیوم-7.
6) گرانش برای ایجاد نواحی بیش از حد متراکم عمل می کند، در حالی که فشار تابش در زمانی که بیش از حد متراکم می شوند آنها را منبسط می کند و مجموعه ای از آثار نوسانی و وابسته به مقیاس را ایجاد می کند.
7) و تقریباً 380000 سال پس از بیگ بنگ، آنقدر سرد می‌شود که اتم‌های خنثی و پایدار را تشکیل می‌دهد بدون اینکه فوراً از هم جدا شوند.
وقتی آخرین مرحله رخ می‌دهد، فوتون‌هایی که در جهان نفوذ می‌کنند، و قبلاً از الکترون‌های آزاد پراکنده شده بودند، به سادگی در یک خط مستقیم حرکت می‌کنند، و طول موج‌شان طولانی‌تر می‌شوند و با انبساط جهان رقیق شده و تعدادشان کاهش می‌یابد.

ادامهٔ مطلب
-
«Channel of Science is for all»