آیا جهان پیش از مهبانگ، تصویر آینه جهان کنونی بوده؟

مانند کوهی که تصویر وارونه‌اش در آب آرام دریاچه‌ی کنارش افتاده، به نظر می‌رسد کیهان ما هم زمانی یک تصویر آینه‌ی کامل داشته. این نتیجه‌ایست که یک گروه از دانشمندان کانادایی با برون‌یابی قوانین کیهان هم پیش و هم پس از مهبانگ به آن رسیده‌اند.

فیزیکدانان به خوبی می‌دانند که ساختار کیهان از درست چند ثانیه پس از مهبانگ (انفجار بزرگ، بیگ بنگ) تاکنون چگونه بوده است. از جنبه‌های بسیاری، قوانین فیزیک بنیادی مانند همین امروز بوده است. اما چندین دهه است که دانشمندان در این باره که درست در نخستین دَم کیهان، هنگامی که آن ذره‌ی کوچکِ بی‌نهایت چگالِ ماده آغاز به گسترش کرد، اختلاف نظر دارند و اغلب بر این باورند که قوانین بنیادی فیزیک در آن زمان به گونه‌ای متفاوت با امروز بوده است.

آیا جهان پیش از مهبانگ، تصویری از جهانِ پس از مهبانگ بوده، مانند کوهی که تصویر وارونه‌اش در آب آرام دریاچه‌ی کنارش افتاده؟
این تصویر در اندازه‌ی بزرگ‌تر

پژوهشگران، لاتام بویل، کیرن فین و نیل توروک از بنیاد فیزیک نظری پریمتر در واترلوی اونتاریو با در نظر گرفتن این فرض که کیهان همیشه از نظر بنیادی متقارن و ساده بوده، و سپس با برون‌یابی ریاضی تا نخستین لحظه‌ی کیهان، این نظریه را دگرگون کرده‌اند.

آنها با این کار به کیهانی در گذشته رسیدند که تصویر آینه‌ی کیهانِ کنونی بوده، تنها با این تفاوت که همه چیز در آن وارونه است. زمانش رو به عقب می‌رود و ذراتش هم پادذره‌اند. این نخستین بار نیست که فیزیکدانان جهانی پیش از مهبانگ را تجسم می‌کنند، ولی آن جهان‌ها همیشه به عنوان جهان‌هایی جداگانه و بسیار مانند جهان خودمان در نظر گرفته می‌شدند.

توروک در گفتگو با لایوساینس می‌گوید: «ما به جای این که بگوییم جهان متفاوتِ دیگری پیش از مهبانگ بوده، می‌گوییم جهان پیش از مهبانگ عملا -از برخی لحاظ- تصویری از جهانِ پس از مهبانگ بوده است [تصویر آینه].»

بویل می‌گوید: «انگار که جهان کنونی ما در مهبانگ بازتاب پیدا کرده [مهبانگ به جای آینه] باشد. روزگار پیشین در حقیقت بازتاب در مهبانگ بود.»

شکستن یک تخم مرغ در این "پادجهان" را تصور کنید. نخست این که به طور کامل از پادپروتون‌های با بار منفی و پادالکترون‌های با بار مثبت تشکیل شده. دوم این که از چشم‌انداز ما، این تخم مرغ با گذشت زمان از یک توده‌ی زرده و سفیده به یک تخم مرغ شکسته، و سپس به یک تخم مرغ سالم در آشپزخانه می‌رسد. به همین گونه، آن جهان هم با گذشت زمان از یک جهانِ گسترده به تکینگی مهبانگ رسیده و سپس دوباره گسترده می‌شود و چهان ما را می‌سازد.

ولی از دیدی دیگر، هر دو جهان همزمان در نقطه‌ی مهبانگ پدید آمده و رو به پس و به پیش در زمان گسترده شدند. این دورستگی (دیکوتومی) می‌تواند توضیح‌هایی خلاقانه را برای برخی از مسایلی که سال‌هاست فیزیکدانان را سردرگم کرده امکان‌پذیر سازد. برای نمونه، می‌تواند با حذف نیاز به چندجهانی‌ها و بُعدهایی که سه دهه است برای توضیح برخی از سخت‌ترین جنبه‌های فیزیک کوانتومی و مدل استاندارد -که جنگل ذرات زیراتمیِ سازنده‌ی کیهان را توصیف می‌کند- به کار می‌رود، نخستین ثانیه‌ی کیهان را ساده‌تر کند.

توروک می‌گوید: «نظریه‌پردازان نظریه‌های یگانش بزرگ (یکپارچه‌ی بزرگ، وحدت بزرگ) را ابداع کرده‌اند که در آنها صدها ذره‌ی تازه، که هرگز دیده نشده مطرح شده است -ابرتقارن، نظریه‌ی ریسمان با بعدهای اضافی، نظریه‌های چندجهانی و .... اساسا همین جوری چیزهای تازه ابداع می‌کنند. شواهد رصدی برای هیچ یک از آنها هم دیده نشده.»

بویل می‌گوید این نظریه می‌تواند توضیحی بسیار ساده‌تر هم برای ماده‌ی تاریک داشته باشد.

بویل در گفتگو با لایوساینس می‌گوید: «با داشتن این دیدِ متقارن و گسترده از فضا/زمان، یکی از ذرات فرضی‌مان (نوترینوی راست-دست) ناگهان به یک نامزد بسیار شسته‌رُفته‌ برای ماده‌ی تاریک تبدیل می‌شود. و دیگر نیازی به این که دست به دامن ذرات دیگر بشویم نخواهیم داشت.» (منظور بویل از ذرات نوترینوهای راست-دست، نوترونیوهای سترون فرضی است که بدون هیچ برهم‌کنشی از درون ماده‌ی معمولی می‌گذرند.)

این دانشمندان می‌گویند انگیزه‌ی ارایه‌ی نظریه‌ی تازه، ناخشنودی‌هایی بوده که نسبت به نظریه‌های عجیب و غریبِ فیزیکدانان در سال‌های گذشته وجود داشته است. خود توروک هم در پدید آوردن چنین توضیح‌هایی کمک کرده ولی تمایل بسیاری به یک توضیح ساده‌تر برای کیهان و مهبانگ داشته. آنها همچنین می‌گویند خوبی این نظریه‌ی تازه آزمون‌پذیر بودنش است که برای رفع تردیدها نیازی کلیدیست.

شان کارول، کیهان‌شناس بنیاد فناوری کالیفرنیا درباره‌ی این پژوهش می گوید: «اگر کسی بتواند نگارش ساده‌تری از تاریخ کیهان نسبت به نگارش کنونی پیدا کند یک گام به جلو برداشته خواهد شد. این به معنای درست بودن نگارش تازه نیست، ولی بدین معناست که ارزش بررسی دارد.» کارول که در این پژوهش شرکت نداشت می‌گوید نامزد کنونی برای ماده‌ی تاریک (ذرات سنگین با برهم‌کنش ضعیف یا "ویمپ"ها) تاکنون یافته نشده‌اند و شاید زمان آن رسیده باشد که به گزینه‌های دیگر فکر کنیم، از جمله همین نوترینوهای راست-دستی که بویل پیشنهاد کرده. ولی او می‌گوید بسیار مانده تا متقاعد شود و این پژوهش را "نظری" می‌نامد.

این گروه کانادایی از نظری بودن پیشنهادشان آگاهند و می‌خواهند برای بررسی درستی‌اش، از این مدل برای ارایه‌ی عنصرهای سنجش‌پذیر و آزمون‌پذیر بهره بگیرند. برای نمونه، مدل آنها پیش‌بینی می‌کند که سبک‌ترین نوترینوها باید عملا همگی بدون جرم باشند. اگر نظرشان درست باشد، این شاید بتواند چشم‌انداز ما از کیهان را دگرگون کند.

توروک می‌گوید: «این سیار چشمگیر و دراماتیک است. این به کلی در تناقض با رویکرد فیزیکدانان، از جمله خود ما، در ۳۰ سال گذشته است. ما واقعا از خودمان پرسیدیم آیا ماجرا نمی‌تواند چیزی ساده‌تر باشد؟»

--------------------------------------------

تلگرام و توییتر یک ستاره در هفت آسمان:

telegram.me/onestar_in_sevenskies

twitter.com/1star_7sky

واژه‌نامه:

Big Bang - Latham Boyle - Kieran Finn - Neil Turok - Perimeter Institute for Theoretical Physics - Waterloo - Ontario - antiproton - anti-electron - Standard Model - subatomic - supersymmetry - string theory - right-handed neutrino - sterile neutrino - Sean Carroll - California Institute of Technology - WIMP - Canada

منبع: livescience

برگردان: یک ستاره در هفت آسمان