آيا انديشه متخصصينيه بيگ باونس يا جهش بزرگ مي‌تواند جايگزيني براي بيگ بنگ باشد؟
انديشه متخصصينيه‌ي استاندارد كيهاني آغاز جهان را اين‌گونه توصيف مي‌كند: تقريبا ۱۴ ميليارد سال پيش، انرژي عظيمي از هيچ آغاز شد. در لحظات كوتاهي پس از انفجار، جهان مانند بادكنكي به‌سرعت رشد كرد. انبساط به‌مرور كاهش يافت و نتيجه‌ي آن جهاني شد كه امروزه به‌عنوان جهان مسطح مي‌شناسيم. ماده‌ها با يكديگر تركيب شدند تا جهان نسبتا يكپارچه‌ي كنوني به‌وجود آمد. توده‌هاي ذرات به‌مرور به يكديگر پيوستند و كهكشان‌ها و ستاره‌ها را به‌وجود آوردند؛ اما اين‌ها فقط بخش كوچكي از داستان كيهان هستند.
انديشه متخصصينيه‌ي معروف به تورم كيهاني تا امروز با تمام مشاهد‌ه‌ها منطبق بوده است و براي اغلب كيهان‌شناسان در اولويت قرار دارد؛ اما اين انديشه متخصصينيه اشكال‌هايي هم دارد. انبساط سريع در اغلب مناطق فضا زمان هرگز متوقف نشده است؛ درنتيجه، نمي‌توان مفهوم چندجهاني را با استفاده از انديشه متخصصينيه‌ي تورم كيهاني توصيف كرد. طبق انديشه متخصصينيه‌ي چندجهاني (Multiverse)، تعدادي نامتناهي جهان وجود دارد كه يكي از آن‌ها خانه‌ي ما است.
انديشه متخصصينيه‌ي تورم كيهاني از انديشه متخصصينات منتقدان همه‌چيز را پيش‌بيني مي‌كند؛ اما درنهايت هيچ نتيجه‌اي ندارد. پاول استينهاردت، معمار و يكي از منتقدان برجسته‌ي انديشه متخصصينيه‌ي تورم مي‌گويد: «انديشه متخصصينيه‌ي تورم كيهاني طبق انتظار عمل نمي‌كند.»
در سال‌هاي گذشته، استينهاردت و دانشمندان ديگر داستان متفاوتي از آغاز جهان خلق كرده‌اند. آن‌ها ايده‌ي جهان دوره‌اي را مطرح كردند: جهاني كه به‌صورت دوره‌اي رشد مي‌كند و منقبض مي‌شود. آن‌ها اميدوار هستند بتوانند بازتابي دقيق از جهان مسطح و يكنواخت را بدون رسيدن به انفجار آغازين ارائه دهند. استينهاردت و همكاران او براي رسيدن به اين هدف، گروهي از پژوهشگران متخصص درزمينه‌ي مدل‌هاي محاسباتي گرانشي را گرد آوردند. آن‌ها مطالعه كردند كه چگونه جهاني در حال فروپاشي مي‌تواند ساختار خود را تغيير دهد و درنهايت، متوجه شدند انقباض مي‌تواند بر انبساط غلبه كند. صرف‌انديشه متخصصين از اينكه 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 يك‌ونيم سال گذشته، انديشه متخصصينات جديد جهان دوره‌اي (ايكپروتيك) حاصل همكاري استينهاردت، آنا ايجاس، كيهان‌شناس فيزيك گرانشي مؤسسه‌ي ماكس پلانك آلمان و ديگر دانشمندان بوده است. آن‌ها در اين انديشه متخصصينات جهان را بدون نياز به انفجار بازسازي كردند.
وقتي مباحثه ارائه‌ي بصري انبساط و انقباض كيهاني مطرح مي‌شود، اغلب افراد به جهاني بادكنكي فكر مي‌كنند كه 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 تكامل مي‌رسند و مي‌توان با تغيير هركدام به جهاني مسطح رسيد.
مورچه‌اي را روي بادكنك در انديشه متخصصين بگيريد. انديشه متخصصينيه‌ي تورم كيهاني مانند دميدن در بادكنك است. باعث مي‌شود جهان با تورم به‌شكلي يكنواخت و مسطح دربيايد. در جهان دوره‌اي، هموارسازي و مسطح‌سازي جهان در طول دوره‌ي انقباض رخ مي‌دهد. در اين دوران، باد بادكنك با سرعتي مشخص و آهسته خالي مي‌شود؛ اما افق انقباض نقش اصلي را در اين فرايند ايفا مي‌كند. افق انقباض مانند اين است كه مورچه همه‌چيز را از زاويه‌ي ذره‌بيني قدرتمند ببيند؛ بنابراين، جهان او به‌شكلي نامحدود رشد مي‌كند.
استينهاردت و همكاران او جهاني را تصور مي‌كنند كه به‌مدت يك‌تريليون سال در حال انبساط است و با انرژي ميداني فرضي و فراگير هدايت مي‌شود كه بسياري آن را انرژي تاريك مي‌نامند. وقتي اين ميدان انرژي به‌شكلي پراكنده رشد مي‌كند، جهان شروع به انقباض مي‌كند. مقياس انقباض در طول ميلياردها سال همه‌چيز را به‌هم نزديك‌تر كرده است؛ اما اين انقباض به يك نقطه ختم نشده است. تغيير چشمگير از شعاع هابل سرچشمه مي‌گيرد كه با سرعت سريعي به‌سمت داخل حركت كرده و در اندازه‌ي ميكروسكوپي كوچك شده است. انقباض جهان به بارداري مجدد ميدان انرژي منجر مي‌شود كه دماي كيهان را افزايش مي‌دهد و باعث تجزيه‌ي آن به اتم‌ها مي‌شود. در اين مرحله، جهشي رخ مي‌دهد و دوره‌اي جديد آغاز مي‌شود.
در مدل جهش كيهاني، شعاع ميكروسكوپي هابل يكنواختي و مسطح بودن كيهان را تضمين مي‌كند. درحالي‌كه تورم كيهاني مي‌تواند نقص‌هاي زيادي را در نقشه‌ي چندجهاني به‌وجود بياورد، انقباض آهسته اين نواقص را از بين مي‌برد و نتيجه كيهاني بي‌آغاز و بي‌انتها و بدون هيچ‌گونه تكينگي در بيگ‌بنگ و هيچ‌گونه چندجهاني است.
از كيهان‌هاي ديگر تا كيهان ما
يكي از اشكالات هر دو انديشه متخصصينيه، يعني تورم و جهش كيهاني، نمايش صحيح جهان با استفاده از ميدان‌هاي انرژي است. ايجاس اعتقاد دارد: «فلسفه‌ي كار ما اين است كه هيچ فلسفه‌اي نبايد وجود داشته باشد. اين انديشه متخصصينيه وقتي نتيجه‌بخش است كه به‌دنبال شرايط آن نباشيم.»
ايجاس و استينهاردت از انديشه متخصصينيه‌ي تورم كيهاني به‌دليل محدوديتش انتقاد مي‌كنند. براي مثال، اين انديشه متخصصينيه تنها در‌صورتي صدق مي‌كند كه ميدان انرژي آن بدون هيچ خصوصيت چشمگير و تنها با حركتي آهسته شكل بگيرد. انديشه متخصصينيه‌پردازان چنين موقعيت‌هايي را دقيق مطالعه كرده‌اند و محاسبات آن‌ها براساس رياضيات سنتي انجام شده است. در شبيه‌سازي‌هاي كامپيوتري جديد ايجاس و استينهاردت، مدل انقباض آهسته را با مجموعه‌اي از جهان‌هاي نوزاد آزمايش كردند. اين محاسبات از توان محاسبات و رياضيات كاغذي خارج هستند.
پژوهشگران كد فرانس پرتوريوس را مطابقت دادند. پرتوريوس، فيزيك‌دان تئوري دانشگاه پرينستون و متخصص در زمينه‌ي مدل‌هاي محاسباتي نسبيت عام است. نتيجه‌ي اين تطبيق ميدان‌هاي پيچيده و مواج بود كه در جهت مخالف حركت مي‌كردند. در هر نمونه، جهاني مانند جهان ما توليد مي‌شد.
كتي كلاف، كيهان‌شناس دانشگاه آكسفورد و متخصص محاسبات عددي نسبيت عام، شبيه‌سازي‌هاي جديد را بسيار جامع و فراگير مي‌داند. او تأكيد مي‌كند چنين نتايجي به‌لطف پيشرفت‌هاي محاسباتي امكان‌پذير هستند؛ بنابراين، طيف وسيعي از شرايط تورم هنوز در انتظار تحليل و مطالعه به‌سر مي‌برند. اغلب كيهان‌شناسان با وجود علاقه به مدل استينهاردت و ايجاس، فعلا مدل تورم كيهاني را در اولويت مي‌دانند. گرگوري گابادادز، كيهان‌شناس دانشگاه نيويورك مي‌گويد: «انديشه متخصصينيه‌ي انقباض آهسته فعلا نمي‌تواند برنده باشد.»
نتيجه‌ي همكاري پژوهشگران، اطلاعات بيشتر درباره‌ي مرحله‌ي جهش است؛ مرحله‌اي پيچيده كه نيازمند تعامل جدي پژوهشگران است. درحال‌حاضر، ايجاس صرفا انديشه متخصصينيه‌اي را براي جهش توسعه داده است. اين انديشه متخصصينيه‌ي نسخه‌ي بهبوديافته‌اي از نسبيت عام همراه با تعامل ماده و فضا زمان است. او اعتقاد دارد مكانيزم‌هاي ديگري هم در اين نسخه نقش خواهند داشت. ايجاس به‌زودي براي درك بهتر جزئيات مدل خود، آن را شبيه‌سازي كامپيوتري خواهد كرد.
پژوهشگران اميدوار هستند پس از چسباندن مراحل انقباض و انبساط به يكديگر، بتوانند ويژگي‌هاي منحصر‌به فرد جهان در‌حال‌جهش را شناسايي كنند. هنوز جزئيات كامل مدل كيهاني دوره‌اي محاسبه نشده است؛ اما استينهاردت به مدل جديد و جايگزين‌شدن آن با مدل تورم كيهاني اميدوار است.
هم انديشي ها