فرضیه چندجهانی | محتمل ترین نظریه شکل گیری جهان

28

آیا تاکنون به فرضیه چندجهانی فکر کرده‌اید؟ تصور کنید سوار یک موشک هستید و در حال ترک زمین و خروج از منظومه شمسی می‌باشید. اما، با سرعت فضاپیماهای کنونی بعید است حتی به سیاره اورانوس برسید. ترک کهکشان راه شیری با تکنولوژی‌های کنونی کاملا غیر ممکن است. زیرا باید سریعتر از سرعت نور حرکت کنید. اما اگر می‌خواهید بدانید بیرون از منظومه شمسی ما چه اتفاقاتی در حال رخ دادن است، ما را تا انتهای مطلب همراهی کنید.

با توجه به اطلاعاتی که ناسا از کیهان به ما می‌دهد، احتمالا میلیاردها منظومه دیگر در سرتاسر هستی وجود دارند که شاید ذهن ما گنجایش درک آن را نداشته باشد.  بنابراین، شما برای آشنایی با جهانی دیگر و سیارات داخل آن نیازی به سفر با فضاپیما ندارید. چرا که ما اطلاعات خوبی قرار است در این باره در اختیار شما بگذاریم.

فرضیه چندجهانی ، یک جهان بزرگ قدیمی

کیهان‌شناسان تا حد زیادی بر این باورند که زمانی که جهان ما بسیار جوان بود – کمتر از یک تریلیونم یک تریلیونم یک ثانیه – کاملاً متلاشی شد. در کوچکترین کسری از زمان (که دوباره شامل شامل تریلیونم بر تریلیونم ثانیه)، تمامی منظومات و ستارگان در کل گیتی پخش شدند.

اما آیا تاکنون به این فکر کرده‌اید که گیتی چقدر بزرگ است؟ گفتن دقیق آن سخت است، زیرا این مفهوم بسیار فرضی است، اما به گفته اخترشناسان بزرگتر از آن چیزی است که حتی انسان بتواند آن را تصور کند. به بیانی بهتر، عظمت هستی هرگز در مخیله ذهن انسان نمی‌گنجد. بیشتر مدل‌های این رویداد که تورم کیهانی (inflation) نامیده می‌شود، جهانی را به تصویر می‌کشد که حداقل ۱۰^۵۲ برابر بزرگ‌تر از حجم قابل مشاهده کنونی کیهان توسط انسان است. از آنجایی که بشر تنها موفق به مشاهده ۹۰ میلیارد سال نوری از کیهان شده، این بدان معناست که وسعت واقعی جهان ما آنقدر بزرگ است که تقریباً غیرقابل درک است.

تئوری جهان های جزیره ای

تورمی که در فرضیه چندجهانی تعریف شده، بسیاری از مشکلات را در کیهان‌شناسی استاندارد بیگ بنگ حل می‌کند – مدلی که چگونگی شروع جهان را توصیف می‌کند – مانند این که مناطقی از جهان که بسیار دور از یکدیگر هستند، تقریباً دمای یکسانی دارند. بر اساس تئوری تورم کیهانی، آن مناطق، زمانی بسیار دنج‌تر بودند و قبل از این که تورم آ‌ن‌ها را از هم متلاشی کند، به خوبی یکدیگر را می‌شناختند.

یک پیامد بالقوه دیگر در تئوری تورم وجود دارد و آن هم این است که ممکن است این جهان‌ها هرگز نتوانند یکدیگر را ملاقات کنند. این «تورم کیهانی ابدی» نامیده می‌شود، و این ایده توضیح می‌دهد که چگونه جهان در بزرگ‌ترین مقیاس‌ها، ممکن است همیشه در حال متورم شدن باشد. به طوری که مشابه یک ماشین ریسندگی تنها جیب‌های کوچک را به هم می‌چسباند تا به لکه‌های عادی و آرام‌بخشی مانند خودمان تبدیل شوند. در واقع جهان‌های جزیره‌ای تنها با شکاف وسیعی از نیستی جدا می‌شوند. به گونه‌ای که جزایر همجوار، همواره سریع‌تر از نور از یکدیگر دور می‌شوند (زیرا تورم همین کار را می‌کند).

این جهان‌های جزیره‌ای، که در فرضیه چندجهانی بزرگ‌تر جاسازی شده‌اند، هرگز یکدیگر را ملاقات نمی‌کنند و هرگز نمی‌توانند با یکدیگر صحبت کنند. در واقع، یافتن شواهد مستقیم از وجود آن‌ها غیرممکن خواهد بود.

تورم یا عدم تورم کیهانی

در فرضیه چندجهانی موضوع تورم همیشه مورد بحث بوده است. در واقع، بدون در اختیار داشتن شواهد مستقیم، آیا می‌توانیم حدس بزنیم که آیا تئوری چندجهانی محتمل است یا خیر؟ اگر ما فقط یک حباب در یک وان حمام غول پیکر پر از فوم هستیم که سریعتر از نور منبسط می‌شود، چگونه می‌توانیم وجود آن این را بفهمیم؟

اولین قدم آزمایش تورم است. کیهان‌شناسان هنوز در مورد آن صحبت نمی‌کنند، اما شواهدی وجود دارد که نشان می‌دهد چیزی مانند تورم در جهان اولیه اتفاق افتاده است. نوسانات در تابش پس زمینه‌ی کیهانی، یا نوری که در زمان جهان ما شروع به سرد شدن کرد (زمانی که تنها ۳۸۰۰۰۰ سال سن داشت) منتشر شد، الگویی دارد که با آنچه در صورت وقوع تورم مشاهده می‌کنید، مطابقت دارد. این در حالی است که هیچ نظریه دیگری درباره جهان اولیه با آن الگوی نور مطابقت ندارد.

پس این نظریه می‌تواند کمی به الگوهای رسم شده نزدیک باشد. اما تورم کیهانی یک نظریه واحد نیست. این بیشتر شبیه کلاس یا دسته‌ای از نظریه‌هاست. به طوری که صرفا مدل‌های مختلف فیزیک متفاوت، محرک‌های متفاوت، علل مختلف و اثرات متفاوت این رویداد را فرض می‌کند. از آن جایی که همه این نظریه‌ها بر اساس مدل‌های فرضی فیزیک شدید جهان اولیه هستند، هنوز خیلی زود است که بگوییم کدام یک از نظریه‌ها – در صورت وجود – درباره فرضیه چندجهانی درست است.

فیزیکدانان گمان می‌کنند که تورم کیهانی ابدی شامل شکل‌گیری تمام هستی است، به طوری که شبیه به اغلب مدل‌های تورم است. بنابراین، به دنبال این شبهه، اگر تئوری تورم کیهانی صحیح باشد، تورم ابدی نیز به احتمال زیاد درست است، و چندجهانی ممکن است واقعی باشد.

قضاوت در مورد فرضیه چندجهانی

نیازی به گفتن نیست که وجود چندجهانی قرص بسیار بزرگی برای بلعیدن است. اگر فرضیه تورم ابدی درست باشد، پس فقط یک جهان یا تعداد زیادی کیهان وجود ندارد، بلکه تعداد نامتناهی جهان کوچک وجود دارد. به گونه‌ای که هر یک به طور بالقوه از قوانین فیزیک و آرایش ذرات خود پشتیبانی می‌کند. بنابراین، اگر تعداد راه‌های چیدمان ماده و انرژی محدود باشد – فقط راه‌های زیادی وجود دارد که می‌توانید یک جهان بسازید – آنگاه یک چندجهانی بی‌نهایت نیاز به کپی‌های مکرر از همان موقعیت فیزیکی دارد، حتی اگر ترکیب خاصی از پیکربندی‌های فیزیکی به‌طور باورنکردنی نادر باشد.

این بدان معناست که یک کپی از نسل بشر وجود دارد، در فاصله‌ای محدود (اما بسیار دور). و یک کپی دیگر از در گذشته وجود داشته است. و یکی دیگر. و یکی دیگر. که برای رسیدن به انتهای این مدل شاید میلیاردها سال باید تلاش کنیم.

اما تنها در صورتی می‌توانیم بگوییم که فرضیه چندجهانی وجود دارد که تئوری تورم ابدی واقعاً تمام هستی را در بربگیرد. به طوری که دقیقاً همان چیزی باشد که گروهی از فیزیکدانان اخیراً در مقاله‌ای به آن اشاره کرده‌اند. برای اثبات این قضیه، جزئیات این مقاله به مجله کیهان‌شناسی و فیزیک نجومی arXiv ارسال شد. آن‌ها تعداد زیادی از مدل‌های تورم کیهانی را مورد بررسی قرار دادند و برای رسیدن به پاسخی روشن آن را با انواع مدل‌ها و پارامترهای دیگر تطبیق دادند. آن‌ها این کار را به منظور شناسایی این که کدام یک یکپارچه بوده و کدام یک به تورم ابدی و چندجهانی منجر شده است.

پاسخ آن‌ها به این تحقیق چیزی جز پیچیده بودن آن نبود.

جزئیات تحقیق مجله arXiv در خصوص فرضیه چندجهانی

اول از همه، آن‌ها دریافتند که تورم ابدی آنطور که در ابتدا تصور می شد رایج نیست. توضیح آن‌ها برای این که چرا کیهان‌شناسان فکر می‌کردند تورم ابدی کل هستی را شامل می‌شود، به این دلیل بود که کیهان‌شناسان قبلی تنها مجموعه محدودی از مدل‌ها را مطالعه کرده بودند. آن‌ها دریافتند که بسیاری از مدل‌های تورم قابل دوام (در اینجا “قابل دوام” به این معنی است که آشکارا با مشاهدات در تضاد نباشد) منجر به یک سناریوی تورم ابدی نشدند.

با این حال، محققان دریافتند که حتی دستیابی به اندازه‌گیری «مشترک» چیزی مانند تورم ابدی دشوار است، زیرا ما درک خوبی از مدل‌های تورم و نحوه عملکرد آن‌ها نداریم. آن‌ها استدلال کردند که پاسخ دادن به سؤال کلی بودن تورم ابدی با یک پاسخ غیرممکن است، زیرا هنوز چیزهای زیادی در مورد فیزیک تورم برای یادگیری وجود دارد.

پس آیا هم اکنون یک همزاد دیگر در جهانی دورتر وجود دارد که دقیقاً همین مقاله را می‌خواند؟ علم می‌گوید: گفتنش سخت است.

سخن پایانی

با یکی دیگر از مقالات علمی وبسایت روکیدا خدمت شما همراهان عزیز بودیم. فرضیه چندجهانی جزو آن دسته از فرضیه‌هایی است که اثباتش بسیار سخت است. زیرا نیاز به مطالعه دقیق تمامی مدل‌های موجود دارد. در واقع، تنها در صورتی می‌توانیم بگوییم که نظریه چندجهانی وجود دارد که تئوری تورم ابدی واقعاً تمام هستی را در بربگیرد.