تاریخ : چهارشنبه 87/3/15 | 1:47 صبح | نویسنده : روح الامین
نظریه ی تورمی جهان
 |
||
اگر نظریه تورمی کیهان شناسی درست باشد ، این معنا را می دهد که کیهان
بسیار بزرگتر از آنچه است که تصور می شود و احتمالا به همان اندازه هم
پیرتر از سن کنونی است که برای آن در نظر می گیریم ، و تنها یک مهبانگ را
به خود ندیده است بلکه تا به حال شاهد بینهایت از مهبانگ ها بوده است .
نظریه
تورمی به منظور توجیه خصوصیات قابل مشاهده کیهان مطرح شد و تا به حال نیز
بسیار موفق بوده است . برای مثال می توان بررسی ماهیت امواج پس زمینه
کیهانی نام برد که کیهانشناسان آن را به عنوان پس فروزشی ( تابشی ) به علت
گرمای کیهان در زمان بیگ بنگ تفسیر می کنند .
منجمان با توجه به اندازه
گیری های بسیار دقیقی که از این پرتو ها داشتند ، دریافتند که این پرتوها
با شدتی یکسان وبا دقتی باور نکردنی و در حدود 0.001 درصد ، از تمامی جهات
به زمین می رسند .با رد یابی گذشته ی پرتو ها و بازگشت در زمان ، کیهان
شناسان به این نتیجه می رسند که دما و چگالی ماده در کیهان نیز می بایست
با دقتی در همین حدود ، در زمان گسیل این پرتوها ( در حدود 300.000 سال
بعد از بیگ بنگ ) یکنواخت و همگن باشد .
بدون نظریه تورمی ، این
یکنواختی وهمگنی تا به این اندازه زیاد که باید در نظر بگیریم ، قابل
توجیه نیست .محاسبات نشان می دهد که بدون تورم کیهان زمان کافی را برای
اینکه چنین همگنی و یکنواختی در آن رخ دهد ندارد .بنا براین چیزی را که به
اجبار باید در نظر بگیریم این است که کیهان بدون هیچ توضیحی از ابتدی
آغازش یکنواخت و همگن بوده است .
درکل حالت کلاسیک نظریه مهبانگ بر
خلاف نامش ، واقعا یک نظریه برای توضیح مهبانگ نیست بلکه بیشتر به پیامد
ها و اثرات مهبانگ می پردازد .این نظریه بیان می کند که چگونه جهان نو
بنیاد ، داغ و چگال اولیه گسترش پیدا می کند و از گرمای خود می کاهد و یا
چگونه عناصر سبک اولیه درطول انبساط کیهان با یکدیگر ترکیب می شوند و یا
چه طور ماده به وجود می آید تا کهکشان ها وستارگان را بنا نهد ، اما این
نظریه چیزی برای گفتن در مورد اینکه هسته ی اولیه مهبانگ چه بود و اینکه
چه چیزی باعث شد که مهبانگ رخ دهد ، ندارد . به علاوه محاسباتی نیز در
مورد همگنی کیهان ارائه نمی دهد .
اما در مقابل ، نظریه تورمی توان
توجیه لحظه مهبانگ (BANG OF THE BIG BANG ) را دارد . این نظریه بر پایه
یک فرضیه بر گرفته شده از فیزیک نوین ذرات بنا شده است که بیان می کند که
ذرات در چگالی بالا می توانند به طور شگفت انگیزی گرانش را از سر خود باز
کنند ، به این معنا که باعث شوند که گرانش بر خلاف خاصیت جاذبه ی خود حالت
دافعه داشته باشد . (خطوط ژئودزیک به جای همگرایی در یک نقطه ، پس از
همگرایی در یک محدوده ، واگرا می شوند )
به دلایلی که خارج از موضوع
این مقاله است به این حالت از ماده خلا کاذب گفته می شود .نظریه تورمی
بیان می کند که انبساط جهان که امروزه شاهد آن هستیم نتیجه ی دافعه گرانشی
این خلا کاذب است که جهان را در لحظات بسیار کوچک آغازین در بر داشته است .
در
نظریه تورمی ،همگنی جهان در همان لحظات ابتدایی و قبل از تورم رخ می دهد
.در آن زمان محدوده جهان ( (که شروع به همگن شدن همانند آنچه که مشاهده
شده است می کند ) بسیار کوچک بوده است ( بیش از یک میلیارد کوچک تر از
اندازه یک پروتون ) و برای حجمی تا این حد کوچک زمان زیادی برای رخ دادن
همگنی وجود داشته است در مقایسه با فرآیند هایی که اکنون می شناسیم مانند
هوایی که در اتاق حرکت می کند و با انتشار خود حالت یکنواختی را در اتاق
به وجود می آورد . بعد از این همگنی ، تورم باعث انبساط جهان تا به اندازه
ای شد، که بتواند تمامی کهکشان ها و ستارگانی را که اکنون آنها را می
بینیم در خود جا دهد .
نظریه تورمی تنها همگنی را که در امواج پس زمینه
کیهانی می بینیم توجیه نمی کند بلکه این نظریه همچنین می تواند خصوصیات
آماری اختلاف بسیار کم در شدت امواج پس زمینه که توسط ابزارهای بسیار
دقیقی که حتی نوسانات کمتر از 0.001 را نیز ثبت می کنند، را نیز توضیح دهد
.
مادامیکه که نظریه تورمی می بایست برپایه پیشگویی هایش در مورد
خصوصیات قابل مشاهده جهان محک خورده و مورد قضاوت قرار گیرد ،کنجکاوی باعث
می شود که از خود بپرسیم این نظریه چه چیزی را در مورد جهان بیان می کند؟
پاسخ این سوال نا مانوس به نظر می رسد .
دافعه گرانشی خلا کاذب ( که
باعث تورم شده است ) به اندازه ای قدرتمند است که انبساط سریع و باور
نکردنی را به وجود می آورد و وسعت جهان در مدت زمان 37-^10 ثانیه به دو
برابر افزایش می یابد و در 37-^10 ثانیه بعد نیز وسعت جهان باز هم دوبرابر
می شود و جهان مادامی که خلا کاذب باقی مانده است هر 37-^10 ثانیه به
دوبرابر شدن خود ادامه می دهد اما خلا کاذب ناپایداراست و در نهایت در
برهه ای از بین رفته و انرژی خود را تبدیل به ذرات مادی می کند . از این
نقطه به بعد این نظریه با مدل استاندارد بیگ بنگ آتشین (standard hot big
bang picture ) هم رای است . انبساط چشمگیر این نظریه اشاره بر این موضوع
دارد که وسعت جهان بیش از آن است که تصور می شود بنا براین قسمت های
مشاهده شده جهان صرفا مانند لکه ای هستند در یک فضای بزرگتر .
اما
تمامی داستان بسیار پیچیده تر از این است . خلا کاذب ناپایدار است و در
بیشتر مدل های این نظریه مانند مواد رادیو اکتیو شروع به واپاشی می کند
همانند اورانیم .این واپاشی توسط نیمه عمر توضیح داده می شود به این معنا
که نیمی از خلا کاذب بعداز سپری شدن اولین زمان نیمه عمر باقی می مانند و
یک چهارم مقدار اولیه بعد از سپری شدن دومین زمان نیمه عمر و به همین
تزتیب تا به آخر اما بر خلاف مواد رادیو اکتیو ، خلا کاذب همراه با واپاشی
منبسط نیز می شود و سرعت منبسط شدن بیشتر از واپاشی خلا کاذب است .به نظر
می آید که نیمه از مقدار اولیه خلا کاذب پس از سپری شدن یک نیمه عمر باقی
بماند اما این مقدار خلا کاذب حجمی بیشتر از مقدار اولیه خود دارد .خلا
کاذب هیچگاه نا پدید نمی شود بلکه به جای آن همواره حجم آن به صورت
نامحدود افزایش می یابد .قسمت های مختلف پهنه خلا کاذب به طور نامنظم
واپاشی می کنند و جهان های "" حبابی "" جدید را در فرآیندی همواره رو به
رشد تولید می کنند . جهان ما تنها یکی از جهان های برخاسته از گروهی
بینهایت از این حباب هاست .
نمواردی
که در بالا مشاهده می کنید مدل ساده شده ای است که نشان می دهد سیر تکاملی
حباب ها و خلا کاذب چگونه است . ردیف بالا حجم خلا کاذب را به تصویر می
کشد و ردیف دوم همان منطقه را بعد از سپری شدن یک نیمه عمر نشان می دهد
.در رسم تصاویر هر مرحله 4 برابر بزرگتر فرض شده که در واقعیت می تواند
بیشتر از این مقدار نیز باشد .ردیف دوم ناحیه ای از خلا کاذب را نشان می
دهد که واپاشی کرده است و تبدیل به جهان های حبابی شده است و دو قسمت از
خلا کاذب که همچنان باقی مانده اند .هر کدام از دو قسمت خلا کاذب باقی
مانده حجمی معادل خلا کاذب اولیه دارند . ردیف سوم قسمتی را نشان می دهد
که بعد از نیمه عمر دوم واپاشی کرده است و دو جهان حبابی دیگر که از خلا
کاذب ردیف دوم شکل گرفته اند به همراه 4 منطقه خلا کاذب دیگر که هر کدام
حجمی برابر خلا کاذب نخستین دارند .این چرخه همواره ادامه خواهد داشت .خلا
های کاذب در هم می شکنند پس به ندرت مشاهده گری بتواند چیزی بیش از احتمال
قابل صرف نظری برای دیدن نشانه ای از وجود آنها داشته باشد .با این حال ،
درک چرخه ی بینهایت جهان ها به منظور محاسبه آماری از خصوصیات جهان خودمان
، که به نوعی شاخه ای از این فرآیند است ، لازم به نظر می رسد .
در
مطالعه نظریاتی مانند نظریه تورمی ، کیهان شناسان فرض می کنند که قوانین
فیزیک در این جهان های چندگانه یکسان است . کیهان شناسان درواقع هیچ راهی
برای فهمیدن این که آیا به راستی این گونه است یا خیر ندارند اما هدف آنها
مطالعه نتایج قوانین فیزیک به همین نحوی است که آنها را می شناسیم و نه
اندیشیدن بیهوده در مورد قوانین جهان های دیگر . با این حال ، این احتمال
وجود دارد که جهان های دیگر متفاوت از جهانی که خودمان در آن زندگی می
کنیم باشند .
در حالی که فضای تهی خالی از هر گونه ویژگی در نظر گرفته
می شد، در فیزیک نوین ذرات ، فضای تهی ، که خلا نیز نامیده می شود ، مقوله
ای بسیار پیچیده است . زوج های ماده _پاد ماده به طور پیوسته در آن ظاهر و
ناپدید می شوند و خود فضا نیز به قسمت های کمتر شناخته شده ای به نام ""
حباب های ریز کوانتمی "" تقسیم می شود که اگر به اندازه ی کافی بزرگنمایی
داشته باشیم (تا اندازه های ( 36-^10 ) ) قابل مشاهده هستند . به دلیل این
پیچیدگی ، فیزیکدانان نمی دانند که آیا فقط یک نوع از فضاهای تهی ( خلا )
پایدار است یا اینکه چند نوع هستند . انواع دیگر فضهای تهی نمی توانند 3
بعدی باشند ، و احتمالا آنها جرم ذرات مادی و نیروی هایی که بر رفتار های
آنها حکمرانی می کنند ، را دگر گون می کنند .اگر انواع مختلفی اگر فضا ها
وجود دارند ، چرخه ی بینهایت جهان ها ( جهان ای جبابی ) می توان معیاری
برای تمامی احتمالات ممکن باشد .
بن مایه:http://www.pbs.org/hawking/mysteries/html/guth_1.html
.: Weblog Themes By Pichak :.