زوميت/ دانشمندان در شبيه‌سازي‌هاي جديد کامپيوتري به مدل جديدي براي آغاز کيهان دست يافته‌اند: جهاني دوره‌اي که هيچ آغاز يا پاياني ندارد.
نظريه‌ي استاندارد کيهاني آغاز جهان را اين‌گونه توصيف مي‌کند: تقريبا ۱۴ ميليارد سال پيش، انرژي عظيمي از هيچ آغاز شد. در لحظات کوتاهي پس از انفجار، جهان مانند بادکنکي به‌سرعت رشد کرد. انبساط به‌مرور کاهش يافت و نتيجه‌ي آن جهاني شد که امروزه به‌عنوان جهان مسطح مي‌شناسيم. ماده‌ها با يکديگر ترکيب شدند تا جهان نسبتا يکپارچه‌ي کنوني به‌وجود آمد. توده‌هاي ذرات به‌مرور به يکديگر پيوستند و کهکشان‌ها و ستاره‌ها را به‌وجود آوردند؛ اما اين‌ها فقط بخش کوچکي از داستان کيهان هستند.

نظريه‌ي معروف به تورم کيهاني تا امروز با تمام مشاهد‌ه‌ها منطبق بوده است و براي اغلب کيهان‌شناسان در اولويت قرار دارد؛ اما اين نظريه‌ اشکال‌هايي هم دارد. انبساط سريع در اغلب مناطق فضا زمان هرگز متوقف نشده است؛ درنتيجه، نمي‌توان مفهوم چندجهاني را با استفاده از نظريه‌ي تورم کيهاني توصيف کرد. طبق نظريه‌ي چندجهاني (Multiverse)، تعدادي نامتناهي جهان وجود دارد که يکي از آن‌ها خانه‌ي ما است.

نظريه‌ي تورم کيهاني از ديدگاه منتقدان همه‌چيز را پيش‌بيني مي‌کند؛ اما درنهايت هيچ نتيجه‌اي ندارد. پاول استينهاردت، معمار و يکي از منتقدان برجسته‌ي نظريه‌ي تورم مي‌گويد: ‌«نظريه‌ي تورم کيهاني طبق انتظار عمل نمي‌کند.»

در سال‌هاي گذشته، استينهاردت و دانشمندان ديگر داستان متفاوتي از آغاز جهان خلق کرده‌اند. آن‌ها ايده‌ي جهان دوره‌اي را مطرح کردند: جهاني که به‌صورت دوره‌اي رشد مي‌کند و منقبض مي‌شود. آن‌ها اميدوار هستند بتوانند بازتابي دقيق از جهان مسطح و يکنواخت را بدون رسيدن به انفجار آغازين ارائه دهند. استينهاردت و همکاران او براي رسيدن به اين هدف، گروهي از پژوهشگران متخصص درزمينه‌ي مدل‌هاي محاسباتي گرانشي را گرد آوردند. آن‌ها بررسي کردند که چگونه جهاني در حال فروپاشي مي‌تواند ساختار خود را تغيير دهد و درنهايت، متوجه شدند انقباض مي‌تواند بر انبساط غلبه کند. صرف‌نظر از اينکه دنيا قبل از انقباض چقدر پيچيده بوده است، انفجار و فروپاشي مي‌تواند به محوشدن طيف وسيعي از عناصر آغازين منجر شده باشد.

چشم‌انداز فشرده
در يک‌ونيم سال گذشته، ديدگاه جديد جهان دوره‌اي (ايکپروتيک) حاصل همکاري استينهاردت، آنا ايجاس، کيهان‌شناس فيزيک گرانشي مؤسسه‌ي ماکس پلانک آلمان و ديگر دانشمندان بوده است. آن‌ها در اين ديدگاه جهان را بدون نياز به انفجار بازسازي کردند.

وقتي بحث ارائه‌ي بصري انبساط و انقباض کيهاني مطرح مي‌شود، اغلب افراد به جهاني بادکنکي فکر مي‌کنند که تغيير اندازه‌ي آن براساس معيار مقياس تعريف مي‌شود؛ اما مقياس دومي به‌نام شعاع هابل ناديده گرفته مي‌شود. براساس معادلات نسبيت عام، اين متغيرها به‌طور مستقل به تکامل مي‌رسند و مي‌توان با تغيير هرکدام به جهاني مسطح رسيد.

مورچه‌اي را روي بادکنک در نظر بگيريد. نظريه‌ي تورم کيهاني مانند دميدن در بادکنک است. باعث مي‌شود جهان با تورم به‌شکلي يکنواخت و مسطح دربيايد. در جهان دوره‌اي، هموارسازي و مسطح‌سازي جهان در طول دوره‌ي انقباض رخ مي‌دهد. در اين دوران، باد بادکنک با سرعتي مشخص و آهسته خالي مي‌شود؛ اما افق انقباض نقش اصلي را در اين فرايند ايفا مي‌کند. افق انقباض مانند اين است که مورچه همه‌چيز را از زاويه‌ي ذره‌بيني قدرتمند ببيند؛ بنابراين، جهان او به‌شکلي نامحدود رشد مي‌کند.

استينهاردت و همکاران او جهاني را تصور مي‌کنند که به‌مدت يک‌تريليون سال در حال انبساط است و با انرژي ميداني فرضي و فراگير هدايت مي‌شود که بسياري آن را انرژي تاريک مي‌نامند. وقتي اين ميدان انرژي به‌شکلي پراکنده رشد مي‌کند، جهان شروع به انقباض مي‌کند. مقياس انقباض در طول ميلياردها سال همه‌چيز را به‌هم نزديک‌تر کرده است؛ اما اين انقباض به يک نقطه ختم نشده است. تغيير چشمگير از شعاع هابل سرچشمه مي‌گيرد که با سرعت سريعي به‌سمت داخل حرکت کرده و در اندازه‌ي ميکروسکوپي کوچک شده است. انقباض جهان به بارداري مجدد ميدان انرژي منجر مي‌شود که دماي کيهان را افزايش مي‌دهد و باعث تجزيه‌ي آن به اتم‌ها مي‌شود. در اين مرحله، جهشي رخ مي‌دهد و دوره‌اي جديد آغاز مي‌شود.

در مدل جهش کيهاني، شعاع ميکروسکوپي هابل يکنواختي و مسطح بودن کيهان را تضمين مي‌کند. درحالي‌که تورم کيهاني مي‌تواند نقص‌هاي زيادي را در نقشه‌ي چندجهاني به‌وجود بياورد، انقباض آهسته اين نواقص را از بين مي‌برد و نتيجه کيهاني بي‌آغاز و بي‌انتها و بدون هيچ‌گونه تکينگي در بيگ‌بنگ و هيچ‌گونه چندجهاني است.

از کيهان‌هاي ديگر تا کيهان ما
يکي از مشکلات هر دو نظريه، ‌يعني تورم و جهش کيهاني، نمايش صحيح جهان با استفاده از ميدان‌هاي انرژي است. ايجاس اعتقاد دارد: «فلسفه‌ي کار ما اين است که هيچ فلسفه‌اي نبايد وجود داشته باشد. اين نظريه وقتي نتيجه‌بخش است که به‌دنبال شرايط آن نباشيم.»

ايجاس و استينهاردت از نظريه‌ي تورم کيهاني به‌دليل محدوديتش انتقاد مي‌کنند. براي مثال، اين نظريه تنها در‌صورتي صدق مي‌کند که ميدان انرژي آن بدون هيچ خصوصيت چشمگير و تنها با حرکتي آهسته شکل بگيرد. نظريه‌پردازان چنين موقعيت‌هايي را دقيق بررسي کرده‌اند و محاسبات آن‌ها براساس رياضيات سنتي انجام شده است. در شبيه‌سازي‌هاي کامپيوتري جديد ايجاس و استينهاردت، مدل انقباض آهسته را با مجموعه‌اي از جهان‌هاي نوزاد آزمايش کردند. اين محاسبات از توان محاسبات و رياضيات کاغذي خارج هستند.

پژوهشگران کد فرانس پرتوريوس را مطابقت دادند. پرتوريوس، فيزيک‌دان تئوري دانشگاه پرينستون و متخصص در زمينه‌ي مدل‌هاي محاسباتي نسبيت عام است. نتيجه‌ي اين تطبيق ميدان‌هاي پيچيده و مواج بود که در جهت مخالف حرکت مي‌کردند. در هر نمونه، جهاني مانند جهان ما توليد مي‌شد.

کتي کلاف، کيهان‌شناس دانشگاه آکسفورد و متخصص محاسبات عددي نسبيت‌ عام، شبيه‌سازي‌هاي جديد را بسيار جامع و فراگير مي‌داند. او تأکيد مي‌کند چنين نتايجي به‌لطف پيشرفت‌هاي محاسباتي امکان‌پذير هستند؛ بنابراين، طيف وسيعي از شرايط تورم هنوز در انتظار تحليل و بررسي به‌سر مي‌برند. اغلب کيهان‌شناسان با وجود علاقه به مدل استينهاردت و ايجاس، فعلا مدل تورم کيهاني را در اولويت مي‌دانند. گرگوري گابادادز، کيهان‌شناس دانشگاه نيويورک مي‌گويد: «نظريه‌ي انقباض آهسته فعلا نمي‌تواند برنده باشد.»

نتيجه‌ي همکاري پژوهشگران، اطلاعات بيشتر درباره‌ي مرحله‌ي جهش است؛ مرحله‌اي پيچيده که نيازمند تعامل جدي پژوهشگران است. درحال‌حاضر، ايجاس صرفا نظريه‌اي را براي جهش توسعه داده است. اين نظريه‌ي نسخه‌ي بهبوديافته‌اي از نسبيت عام همراه ‌با تعامل ماده و فضا زمان است. او اعتقاد دارد مکانيزم‌هاي ديگري هم در اين نسخه نقش خواهند داشت. ايجاس به‌زودي براي درک بهتر جزئيات مدل خود، آن را شبيه‌سازي کامپيوتري خواهد کرد.

پژوهشگران اميدوار هستند پس از چسباندن مراحل انقباض و انبساط به يکديگر، بتوانند ويژگي‌هاي منحصر‌به فرد جهان در‌حال‌جهش را شناسايي کنند. هنوز جزئيات کامل مدل کيهاني دوره‌اي محاسبه‌ نشده است؛ اما استينهاردت به مدل جديد و جايگزين‌شدن آن با مدل تورم کيهاني اميدوار است.

به پيج اينستاگرامي «آخرين خبر» بپيونديد
instagram.com/akharinkhabar