جهان چگونه کار می کند؟ on Telegram: “قوی ترین شواهد برای یک جهان قبل از بیگ‌بنگ بیگ ب…”

قوی ترین شواهد برای یک جهان قبل از بیگ‌بنگ

بیگ بنگ داغ اغلب به عنوان آغاز جهان معرفی می شود. اما شواهدی وجود دارد که خلاف آن را نشان می دهد و نمی توانیم این شواهد نادیده بگیریم
برای چندین دهه، مردم بیگ بنگ داغ را در هم می آمیختند و جهان اولیه را با یک تکینگی (Singularity) توصیف می کردند: اینکه این "بیگ بنگ" تولد فضا و زمان بود. با این حال، در اوایل دههٔ 1980، نظریهٔ جدیدی به نام تورم کیهانی (cosmic inflation) مطرح شد، که نشان می‌دهد قبل از بیگ‌بنگ، جهان رفتار بسیار متفاوتی داشت و هر تکینگی فرضی را به‌طور غیرقابل مشاهده‌ای به عقب می‌راند. در اوایل این قرن، شواهد بسیار قوی به دست آمد که نشان می‌داد قبل از بیگ‌بنگ، جهانی وجود داشته است و نشان می‌دهد که بیگ‌بنگ واقعاً شروع همه چیز نبوده است.
مفهوم بیگ بنگ به 100 سال قبل باز می گردد، زمانی که اولین شواهد دال بر انبساط جهان نمایان شد. اگر امروز جهان در حال منبسط شدن و سرد شدن است، این به این معناست که در گذشته کوچکتر، متراکم تر و داغتر بوده است. در تصوراتمان، می‌توانیم به اندازه‌های دلخواه کوچک، چگالی بالا، و دماهای بسیار بالا به سمت گذشته برون‌یابی کنیم: تا آخر به یک تکینگی برسیم، جایی که تمام ماده و انرژی جهان در یک نقطه متراکم شده است. برای چندین دهه، این دو مفهوم بیگ‌بنگ (حالت متراکم داغ که جهان اولیه و تکینگی اولیه را توصیف می کند) جدایی ناپذیر بودند.
اما در ابتدای دههٔ 1970، دانشمندان شروع به شناسایی برخی معماهای پیرامون بیگ‌بنگ کردند و به چندین ویژگی جهان اشاره کردند که در چارچوب این دو مفهوم به طور همزمان قابل توضیح نیستند. هنگامی که تورم کیهانی برای اولین بار در اوایل دههٔ 1980 مطرح شد و توسعه یافت، تورم کیهانی این دو تعریف بیگ‌بنگ را از هم جدا کرد و مطرح کرد که حالت داغ و متراکم اولیه هرگز به این شرایط منحصر به فرد دست پیدا نکرده بود، بلکه یک حالت تورمی جدید قبل از آن وجود داشت. واقعاً قبل از بیگ‌بنگ داغ یک جهان وجود داشته است، و برخی شواهد بسیار قوی موجود از قرن بیست و یکم از این ایده پشتیبانی می‌کند.
اگرچه ما مطمئن هستیم که می توانیم جهان بسیار اولیه را داغ، متراکم، به سرعت در حال انبساط و پر از ماده و تابش توصیف کنیم (به عنوان مثال، توسط بیگ‌بنگ داغ)، این سؤال که آیا واقعاً آغاز جهان بود یا نه، سؤالی است که می توان با شواهد به آن پاسخ داد. تفاوت بین جهانی که با بیگ‌بنگ داغ شروع شد و جهانی که یک فاز تورمی داشته و قبل از بیگ بنگ داغ و قبل از راه‌اندازی آن آغاز می شود، ظریف است، اما بسیار مهم است. به هر حال، اگر بخواهیم بدانیم که آغاز جهان چه بوده است، باید به دنبال شواهدی از خود جهان باشیم.
در یک بیگ‌بنگ داغ که ما تمام راه را به یک تکینگی بر می‌گردانیم، جهان به طور دلخواه به دماهای بسیار بالا و انرژی‌های بالا دست می‌یابد. اگر چه جهان چگالی و دمای «متوسط» خواهد داشت، در سرتاسر آن بی‌نظمی هایی وجود خواهد داشت: مناطق بیش از حد متراکم و مناطق کم‌تر متراکم به طور یکسان. با منبسط شدن و سرد شدن جهان، گرانش نیز به‌وجود می‌آید، به این معنی که مناطق بیش از حد متراکم، ماده و انرژی بیشتری را به سوی خود جذب می‌کنند و در طول زمان رشد می‌کنند؛ در حالی که مناطق کم‌تر متراکم، ترجیحاً ماده و انرژی خود را به مناطق متراکم تر اطراف‌ خود اختصاص می دهند و بذر هایی را برای یک شبکهٔ کیهانی نهایی ایجاد می کنند.
اما جزئیاتی که در شبکهٔ کیهانی پدیدار خواهند شد، خیلی زودتر مشخص می شوند، زیرا بذر های ساختار بزرگ‌مقیاس در اوایل جهان نقش بسته بود. ستاره‌ها، کهکشان‌ها، خوشه‌های کهکشان‌ها و ساختار رشته‌ای امروزی در بزرگ‌ترین مقیاس‌ها را می‌توان به بی‌نظمی های چگالی از زمانی که اتم‌های خنثی برای اولین بار در جهان شکل گرفتند، ردیابی کرد؛ همانطور که آن "بذر ها" در طی صدها میلیون و حتی میلیاردها سال به ساختار کیهانی غنی که امروز می بینیم رشد می کنند. آن بذر ها در سراسر جهان وجود دارند، و حتی امروز به عنوان بی‌نظمی های دمایی در بقایای بیگ‌بنگ: زمینهٔ ریزموج کیهانی، باقی می‌مانند. همانطور که توسط ماهوارهٔ WMAP در دههٔ 2000 و جانشین آن، ماهوارهٔ پلانک، در دههٔ 2010 اندازه‌گیری شد، این نوسانات دما در همهٔ مقیاس‌ها مشاهده می‌شوند و با نوسانات چگالی در جهان اولیه مطابقت دارند. این ارتباط به دلیل گرانش و این واقعیت است که در نسبیت عام، حضور و تمرکز ماده و انرژی انحنای فضا را تعیین می کند. نور باید از ناحیه ای از فضا که از آنجا سرچشمه می گیرد به سمت "چشم" ناظر حرکت کند، و این بدان معنی است:
1) مناطق بیش از حد متراکم (با ماده و انرژی بیشتر از حد متوسط) سردتر از حد متوسط به نظر می رسند، زیرا نور باید از یک چاه پتانسیل گرانشی بزرگتر "بیرون رود"

ادامهٔ مطلب
-
«Channel of Science is for all»