نظریه تورمی راهگشای اخترشناسان

راه نخست آن است که نظریه تورمی را کاملا غلط به شمار آوریم و در جستجوی تکمیل نظریه ای کاملا متفاوت برآییم اما اگر این نظریه کنار گذاشته شود پارادوکس های دشواری که به وسیله آن حل شده دوباره رخ می دهد

کد خبر: ۸۱۶۴

تاکنون هیچ نظریه بدیلی که بتواند از عهده حل این پارادوکس ها برآید، پیشنهاد نشده است راه دوم آن است که انبساط را نشانه عمل "ثابت کیهان شناسانه " به شمار آورد و آن را مسوول ظهور نوع تازه ای از انرژی بداند. این انرژی تازه ، نظیر نوعی ماده با خواص غیرمعمول عمل می کند و در ترکیب با ماده معمولی ، خمیدگی فضا را از بین می برد و آن را دوباره مسطح می کند. در این کیهان می توان دوباره از نظریه تورمی استفاده کرد؛ اما مشکل مفهوم "ثابت کیهان شناسانه " آن است که هنوز ابرهای عدم تعیین ، اطراف آن را احاطه کرده و موقعیت دقیق نظری آن، هنوز بدرستی روشن نشده است.سومین راه حل عبارت است از آن که مشاهدات اخیر را همان گونه که هستند، پذیرا شویم و در عوض این پرسش را مطرح کنیم که آیا وجود یک کیهان مسطح نتیجه غیرقابل اجتناب انبساط است ؛ در این رهیافت نظریه تورمی دچار تغییر و تبدیل می شود و اجزای تازه ای در جهت پیچیده تر کردن نظریه به آن افزوده می شود این رهیافت نخستین بار در دهه هشتاد در پیش گرفته شد؛ اما به مدت یک دهه کسی بدان اعتنایی نکرد اخترشناسان دوباره همان اندیشه راگسترش می دهند براساس رهیافت تازه ، اگر تابع انرژی پتانسیل میدان تورمی به گونه ای دیگر می بود، خمیدگی فضا به شیوه ای متفاوت و قابل پیش بینی دقیق صورت می پذیرفت و کیهان را با اندکی خمیدگی و نه به شکل مسطح، منبسط می کرد.فرض کنید که میدان تورمی به عوض یک گودی تپه مانند که نماینده حداقل انرژی پتانسیل است ، دارای 2 گودی تپه مانند بوده )کم و بیش مانند2 کوهان معکوس شده یک شتر دو کوهانه با این تفاوت که باید فرض کرد گودی او کوچکتر است و بالای گودی دوم و در مسیر ورود به آن قرار دارد ( یکی از این دو گودی )مینیمم ( واقعی است و دیگری مجازی و غیرواقعی فیزیکدانان ، این گودی دوم را که کوچکتر است و سر راه گودی دوم قرار می گیرد، خلا مجازی می نامند.وقتی میدان تورمی در جهت تپه اول شروع به غلتیدن می کند،همان گونه که توپی درون یک گودال بزرگ شروع به پایین رفتن به سمت ته گودال می کند، کیهان دچار انبساط می شود و حالتی یکنواخت به خود می گیرد؛ اما چون تپه مجازی سر راه میدان واقعی قرار دارد، میدان تورمی در انتهای تپه مجازی به دام می افتد در این حال همه شرایط موجود در کیهان با انرژی میدان تورمی جایگزین می شود نوسانات ذاتی در حوزه کوانتومی ، میدان تورمی را به جنب و جوش وامی دارد و در نهایت سبب می شود که این میدان ، درست نظیر یک گوی متحرک از درون گودی مجازی بیرون بجهد.این فرار از گودی مجازی استحاله در همه نقاط عالم در یک لحظه به وقوع نپیوسته است ؛ بلکه ابتدا این امر به نحو تصادفی در برخی نقاط روی داد و سپس به نقاط دیگر منتشر شد.این فراگرد، مشابه به جوش آوردن آب است که همه ملکول های آب به یکباره به جوش نمی آیند؛ بلکه ابتدا برخی ملکول ها منبسط می شوند و به سطح آب می آیند و سپس بقیه ملکول ها هرچه حبابهایی که درون آب تشکیل می شوند بزرگتر باشند، زودتر و سریعتر به بالا می آیند و حبابهای کوچکتر، دیرتر در استحاله خلا مجازی ، نوسانات کوانتومی ، نقش حرکت اتمی تصادفی را بازی می کنند که موجب می شوند حبابها در خلا واقعی به صورت هسته متشکله کیهان درآید تنش سطحی موجب می شود که بخش اعظم حبابها از بین بروند؛ اما برخی از حبابهای بزرگتر، به اندازه ای رشد می کنند که دیگر آثار کوانتومی در موردشان بی اثر می شود این حبابها با سرعت نور شروع به متورم شدن می کنند وقتی دیواره حباب از یک نقطه معین در فضا )مکان ( گذر کند، میدان تورمی در آن نقطه از درون گودال خلاء مجازی بیرون می افتد و شروع به پایین رفتن به سمت ته گودال مربوط به خلاء حقیقی می کند از این به بعد فضای درون حباب با همان شیوه ای که مدل استاندارد انبساط کیهان توضیح می دهد، رشد می کند بخش درونی این حباب ، متناظر است با کیهان ما لحظه ای که حباب از درون گودال خلاء مجازی به بیرون می افتد و شروع به پایین رفتن در درون گودال خلاء حقیقی می کند، متناظر است با بیگ بنگ و انفجار اولیه بر مبنای مدل استاندارد.بیگ بنگ برای نقاطی که در فواصل مختلف از مرکز شکل گیری هسته قرار دارند، در زمانهای مختلف وقوع می یابد. این همزمان نبودن ظاهرا عجیب به نظر می رسد؛ اما اندکی تامل درباره میدان تورمی مشخص می کند که چه اتفاقی رخ داده است.تورم نظیر یک زمان سنج یا کرونومتر عمل می کند؛ مقدار آن در هر نقطه معین ، نماینده زمانی است که از وقوع بیگ بنگ تا آن لحظه در نقطه مربوطه سپری شده است.به دلیل تاخیر در وقوع بیگ بنگ در نقاط مختلف ، مقدار تورم در همه نقاط یکسان نیست در دیواره حباب ، این مقدار حداکثر است ، در مرکز آن حداقل از نظر ریاضی مقدار تورم در سطح دیواره هایی که به شکل سهمی هستند، ثابت است.مقدار تورم صرفا یک ایده انتزاعی نیست این مقدار مشخصه های اصلی کیهانی را که درون حباب در حال شکل گیری است ، یعنی چگالی ماده و انرژی درون آن و درجه حرارت پرتو، زمینه کیهان را مشخص می کند در کیهان ما، دمای پرتو کیهان در زمان حاضر 7/2 درجه سانتیگراد است در امتداد منحنی سهموی چگالی ماده ، درجه حرارت و شکل زمان همگی ثابت هستند. این قبیل سطوح درون حباب مربوطه به سطوح زمان ثابت به شمار می آیند این زمان با زمانی که در بیرون حباب تجربه می شود، یکسان نیست می توان این پرسش را مطرح کرد که چگونه ممکن است پدیداری بنیادی مانند زمان درون و بیرون حباب تفاوت داشته باشد؛ این نکته با توجه به نظریه نسبت بخوبی توضیح داده می شود. براساس این نظریه ، تمایز میان زمان و مکان از بین رفته است و تنها یک پدیدار پیوسته به نام زمان مکان وجود دارد در این حال "زمان " به زبان ساده عبارت است از راستایی که در امتداد آن اشیا و اجرام درون حباب به واسطه تورم دچار تغییر و تطور می شوند طبق نظریه نسبیت پیوسته زمان مکان دارای چهار بعد است هنگامی که بعد زمان مشخص شد،3 بعد باقیمانده به مکان تعلق دارند این 3 بعد نماینده راستاهایی هستند که در امتداد آنها زمان ثابت است.بنابراین کیهانی که به شکل حباب در حال تورم است ، وقتی از درون حباب به ساختار آن نظر شود، همچون یک سهموی به نظر می آید.برای ما که درون کیهان قرار داریم ، اگر در مکان سفر کنیم ، به منزله آن است که بر روی مدارهای سهمی شکل واقع بر این سهموی عظیم سیر کنیم نگریستن به گذشته در درون این سهموی معادل نگاه کردن به بیرون سهموی و نظر کردن به زمان است که هنوز بیگ بنگ رخ نداده است البته در عمل نمی توان به این برهه از زمان نظر افکند؛ زیرا کیهان تاریک و تیره مانع از نگاه کردن ما به زمان ماقبل بیگ بنگ می شود ارتباط نزدیک زمان مکان اجازه می دهد که این سهموی عظیم 4 بعدی که ابعاد مکانی آن بینهایت است، درون یک حباب متورم شونده جای بگیرد.هرچند این حباب به طور نامتناهی در حال گسترش است ؛ اما حجم آن در حال متناهی است مکان یا فضای درون حباب در واقع ترکیبی است از زمان و مکان آن گونه که از بیرون حباب به نظر می آید از آنجا که زمان بیرونی بی نهایت است ، مکان درونی نیز بی نهایت خواهد بود.