جدید ترین عناوین خبری امروز
مجله علمی کیهان‌شناس

توجه: کلمه عبور به آدرس ایمیل شما ارسال خواهد شد.

چرا به تورم کیهانی احتیاج داریم؟

چرا به تورم کیهانی احتیاج داریم؟

نظریه انفجار بزرگ موفقیت­‌آمیزترین توضیح ما برای تاریخچه‌ی جهانی است که در آن زندگی می­‌کنیم و بسیار آسان است که چارچوب مرکزی آن را در یک واحد قرار دهیم. در یک جمله‌ی ساده می‌توانیم بگویم: جهان ما قبلا خیلی کوچک­‌تر بود!
از همین بیان ساده، پیش­‌بینی­‌های بزرگ قابل آزمایشی مطرح شد که توسط ده­‌ها آزمایش مورد تأیید قرار گرفت. نرخ انبساط جهان، ریزموج­‌های پس‌زمینه کیهانی، تولید سبک­‌ترین عناصر، تفاوت­‌های بین کهکشان­‌های دور و نزدیک و سایر موضوعات همگی بخش‌های مختلفی هستند که علم کیهان­‌شناسی را می­‌سازد.

اما مشکلاتی هم در این مسیر وجود دارد. نظریه‌ی انفجار بزرگ، هرچند بسیار جذاب به نظر می‌رسد، اما بدون اصلاحات و به تنهایی نمی­‌تواند تمام مشاهدات را توضیح دهد.

تابش زمینه کیهانی
تابش زمینه کیهانی

به افق نگاه کنید

با یک نگاه ساده می­‌توانیم حجم عظیمی از فضای خام را ببینیم. قاب پیش روی ما از جهان بیش از ۹۰ میلیارد سال­ نوری پهنا دارد. وقتی به دورتر نگاه می‌کنیم، در واقع داریم به گذشته‌ی دورتری می­‌نگریم. همه‌ی محیط اطراف ما توسط ریزموج­‌های پس­‌زمینه­ کیهانی احاطه شده است؛ ریزموج‌ها همان ذرات باقیمانده­‌ی نورِ منتشرشده از زمانی هستند که جهان به تازگی متولد شده­ بود و فقط ۲۷۰ هزار سال سن داشت؛ یعنی بیش از ۸/۱۳ میلیارد سال پیش!

نوری که به ما می‌رسد از کیهان گذشته است، بنابراین فاصله­‌هایی را پشت سر گذاشته است که اکنون برای ما غیرقابل‌دسترس است. حتی بخش­‌های مختلف این نور پس‌زمینه نیز به یکدیگر دسترسی ندارند. به اصطلاح شگفت‌انگیز فیزیکی، مناطق ریزموج­‌های پس­‌زمینه کیهانی به هم پیوسته نیستند.
به عبارت دیگر، به عنوان یکی از محدودیت­‌های جهان قابل مشاهده‌ی ما، برای برقراری ارتباط با بخش دیگری در ۸/۱۳ میلیارد سال پیش، هرکدام باید سیگنال­‌هایی سریع­‌تر از سرعت نور به هم ارسال کنند.

تا کجا به ارقام عدد پی نیاز داریم؟

اگر ریزموج‌های پس‌زمینه‌ی کیهانی تا این اندازه یکدست نبودند هیچ مشکل بزرگی نداشتیم. جهان اولیه دمایی حدود یک میلیون درجه داشته است. پس چگونه همه‌چیز انقدر هم­اهنگ و یکدست شده است در صورتی که زمان کافی برای اشتراک تغییرات بین تمام نقاط وجود نداشته است؟!

باریک و مستقیم

به نظر می‌­رسد که هندسه‌ی جهان ما، تا جایی که می­‌توانیم اندازه­‌گیری کنیم، با تقریب خیلی خوبی مسطح است. در مقیاس‌­های بزرگ کیهانی، خطوط موازی برای همیشه موازی می­‌مانند، زوایای داخلی مثلث­‌ها به ۱۸۰ درجه می­‌رسند و تمامی قوانین هندسه‌ی اقلیدسی که شما در دبیرستان آموخته­‌اید، برقرار است.

اما دلیلی وجود ندارد که جهان ما مسطح باشد. در مقیاس‌­های بزرگ، هر انحنای بزرگی را که بخواهید، می­‌توانید پیدا کنید. کیهان ما می­‌توانست مانند یک توپ ساحلی چندبعدی غول­‌پیکر یا یک زین اسب­‌سواری شکل گرفته باشد. اما این چنین نیست! بلکه شکل «مسطح» را انتخاب کرده است آن هم نه کمی مسطح؛ با توجه به اندازه­‌گیری‌های ما، که با دقت چند درصد در جهان کنونی انجام می­‌شود، کیهان منحنی نیست. در واقع کیهان جوان باید به نسبت یک در یک میلیون مسطح بوده باشد.

فیزیک چگونه ذهن شما را روشن می‌کند؟

اما چرا؟! اینکه از میان تمام انتخاب­‌های ممکن در شکل‌گیری، جهان ما با تقریب خیلی خوبی کاملا مسطح است کمی مشکوک به نظر نمی­‌رسد؟ شاید بتوانیم فرض کنیم که این تصمیم اتفاقی نیست و دلیلی برای مسطح بودن آن وجود دارد.

تنها یک قطب

تک قطبی‌­های مغناطیسی کابوسی در نظریه‌پردازی هستند! پیچیدگی‌هایی در فضا-زمان که خودشان به تنهایی یکی از قطب­‌های مغناطیسی شمال یا جنوب را نشان می­‌دهند. یک ذره‌ی قطبی‌شده را تصور کنید که به طور سرگردان به دور خودش می­‌گردد. با شناختی که ما از ماده‌ی مغناطیسی داریم، یک جسم در یک سو قطب شمال مغناطیسی و در سوی دیگر جنوب مغناطیسی دارد. با توجه به بهترین مدل­‌های ما از ابتدای جهان اولیه، یعنی زمانی که جهان در حدود ۳۵-۱۰ ثانیه سن داشت، (این عدد یک اشتباه تایپی نیست!) فرایندهای عجیب و غریبی رخ داده که کیهان ما باید به طور کامل نابود می‌شد.

این تک‌قطبی‌ها باید بسیار متداول باشند تا بتوانند یک بخش طبیعی از زندگی روزانه‌ی کیهان ما را بسازند. با این حال هنوز حتی یک مورد هم مشاهده نکرده‌ایم؛ صفر، هیچ خبری نیست! هیچ هیولای عجیب و غریب تک‌قطبی یافت نشده است که در آب­‌های شور و بدمزه‌ی جهان تاریک به کمین نشسته باشد.

پس تک‌قطبی‌ها کجا رفته‌اند؟ همان طور که جهان ما پیش می‌رود تعداد زیادی از آن‌ها نیز باید تولید شوند، اما تاکنون در هیچ کجا یافت نشده‌اند!

پژوهش ذهن انتزاعی پیشنهاد می‌دهد که زمان پیش از مهبانگ وجود داشته است

پس بزرگش کن!

بهترین راه‌حلی که ما برای این معما داریم، فرایندی به نام تورم است. این ایده نخستین‌بار در سال ۱۹۸۰ توسط فیزیکدانی به نام الن گوث ارائه شد. زمانی که او پیشنهاد داد همان فرایندهای عجیب و غریبی که می‌تواند جهان را از تک قطبی­‌های مغناطیسی پر کند همزمان می‌تواند کیهان را تا مرزه­ای دوری منبسط کند.

تصور کنید که من، شما را (بدن شما، دل و روده، مغز، اسکلت و هرچیزی که شما را می‌سازد) به اندازه‌ی تمام جهان قابل مشاهده­‌مان گسترش دهم. حالا تصور کنید که این کار را در کمتر از ۳۵-۱۰ ثانیه انجام دهم! این مدل از رشد و انبساط دقیقاً همان چیزی است که ما آن را تورم می‌­دانیم. گوث پیشنهاد داد، وقتی جهان ما خیلی خیلی جوان بوده است، در کمتر از یک چشم‌به‌هم‌زدن در مقیاس‌های خیلی عظیمی متورم شد.

از نظر گوث، این آسان‌ترین روش برای حل مسئله‌ی تک­‌قطبی­‌ها بود. با بزرگ کردن جهان در این حد و اندازه، تک‌قطبی‌ها به راحتی کمیاب شدند. بخش قابل مشاهده‌ی ما از جهان، تنها یک گوشه‌ی کوچک از کل کیهان است. فضای زیادی آن بیرون وجود دارد که هرگز نباید انتظار روبه‌رویی با یک تک­‌قطبی را در آن داشته باشیم.

الن گوث بنیانگذار ایده‌ی تورم کیهانی
الن گوث بنیانگذار ایده‌ی تورم کیهانی

همچنین این دوره‌ی تورمی دو مشکل دیگر نظریه‌ی انفجار بزرگ را نیز برطرف کرد. جهان پیش از تورم، قبل از این که ناگهان به یک حالت بزرگ‌تر تبدیل شود، زمان زیادی را برای هماهنگی و تعدیل دما در اختیار داشته است. در چنین کیهان فوق‌العاده بزرگی، کار دیگری به غیر از اندازه‌گیری هندسه‌ی مسطح قابل مشاهده­‌مان از دست ما برنمی‌آمد. چه کسی می‌تواند انحنای کل جهان را مورد بررسی قرار دهد؟
جهان آنقدر بزرگ است که برای ما تخت به نظر می­‌رسد. مثلا با این که می‌دانیم سیاره زمین منحنی است، اما حیاط خلوت خانه‌ی من تخت و آرام است. چرا که مساحت محدود یک حیاط، خیلی کوچک‌تر از سطح سیاره‌ی ماست. کافیست همین منطق را در مقیاس‌های کیهانی نیز اعمال کنید تا به جواب برسید.

با این حال، تعدادی از ساز و کار­های اساسی تورم به درستی درک نشده‌اند و تا زمانی که به صورت یک نظریه‌ی علمی کامل بررسی نشود، نمی‌تواند مشاهدات فعلی را دقیقا توضیح و یا پیش­‌بینی­‌هایی برای شرایط آینده ارائه دهد.

منبع: space

ورود به سایت دیدگاه ها 0
avatar
  Subscribe  
Notify of

رصد و اکتشافات فضایی

تمدن‌های فرازمینی
تمدن‌های فرازمینی از چه راه‌هایی می‌توانند با ما ارتباط برقرار کنند؟
56
دو سیاره شبیه به زمین در اطراف ستاره‌ای در نزدیکی ما یافت شد
دو سیاره شبیه به زمین در اطراف ستاره‌ای در نزدیکی ما یافت شد
93
نشانه‌ای از حیات فرازمینی تا ۱۳۰۰ ستاره‌ نزدیک به زمین نیست
نشانه‌ای از حیات فرازمینی تا ۱۳۰۰ ستاره‌ نزدیک به زمین نیست
69
نگرانی ستاره‌شناسان از صورت‌ فلکی وسیع اسپیس‌ایکس
نگرانی ستاره‌شناسان از صورت‌ فلکی وسیع اسپیس‌ایکس
66
بالاخره فهمیدیم کهکشان راه شیری چه زمانی با کهکشان آندرومدا برخورد خواهد کرد؟
کهکشان راه شیری چه زمانی با کهکشان آندرومدا برخورد خواهد کرد؟
65

ذرات بنیادی

ذرات بنیادی چه چیزهایی هستند؟
ذرات بنیادی چه چیزهایی هستند؟
58
فیزیکدانان با به دام انداختن ۱۰ جفت فوتون، رکورد جدیدی را ثبت کردند
فیزیکدانان با به دام انداختن ۱۰ جفت فوتون، رکورد جدیدی را ثبت کردند
91
آیا نیروی پنجم جدیدی در طبیعت یافت شده است؟
آیا نیروی پنجم جدیدی در طبیعت یافت شده است؟
14
نگاهی به آزمایشات فیزیک پیرامون یافتن ذره‌ی روح
نگاهی به آزمایشات فیزیک پیرامون یافتن ذره‌ی روح
125
هر زمانی که شما چیزی را می‌بینید، لمس می‌کنید و یا می‌بویید، در حال تجربه‌ی جهان کوانتومی هستید
هر زمانی که شما چیزی را می‌بینید، لمس می‌کنید و یا می‌بویید، در حال تجربه‌ی جهان کوانتومی هستید
129