
آخرین تئوری استفان هاوکینگ پیرامون جهان هستی منتشر شده است و دستاوردهای آن حیرتانگیز بهنظر میرسند.
فیزیکدان بزرگ، استفان هاوکینگ قبل از مرگش یک قطعهی بینظیر از خودش برای ما بر جای گذاشت: آخرین مقالهی وی که در مورد جزئیات آخرین نظریهاش درخصوص منشا هستی است و در این راه توماس هرتاگ از دانشگاه کاتولیک لون هم به او کمک کرده است.
طبق مقالهی که امروز در دوم ماه مه ساری جاری میلادی Journal of High Energy Physics منتشر شد، جهان هستی نسبت به نظریههای چندجهانی کنونی متفاوت است.
مقاله براساس مفهومی بهنام تورم ابدی است که ابتدا در سال ۱۹۷۹ معرفی و سپس در سال ۱۹۸۱ منتشر شده بود. جهان هستی بعد از مهبانگ طی دورهای بهشکل نمایی منبسط میشود؛ سپس سرعت آن کاهش مییابد و انرژی به ماده و تابش تبدیل میشود.
مقالههای مرتبط:
اما براساس نظریهی تورم ابدی، برخی از حبابهای فضا از منبسط شدن دست میکشند یا اینکه تا حد توقف کند میشوند؛ درنتیجه یک کسر کوچک از بنبست فضای ایستا بهوجود میآورند. در همین حین، تورم در حبابهای دیگر فضا، بهخاطر اثرات کوانتومی، اصلا متوقف نمیشود؛ درنتیجه تعداد بینهایتی جهانهای متعدد بهوجود میآید.
طبق این نظریه، تمامی مواردی که ما در دنیای خودمان مشاهده میکنیم، تنها در یکی از این حبابها اتفاق میافتد (حبابی که تورم در آن متوقف شده است و اجازهی تشکیل ستارهها و کهکشانها را داده است.)
بهتصویر کشیدن چندجهانی درحال تورم (ای.لیند از دانشگاه استنفورد)
هاوکینگ توضیح داد:
طبق پیشبینی نظریهی تورم ابدی، جهان ما در مقیاس جهانی شبیه یک کسر یا فراکتال بینهایت همراه با جهانهایی با اندازههای مختلف است که توسط یک اقیانوس درحال تورم جدا شده است. قوانین مکانی فیزیک و شیمی میتوانند در هر دنیا نسبت به بقیه متفاوت باشند و روی هم رفته یک چندجهانی را تشکیل دهند. اما من هرگز طرفدار نظریهی چندجهانی نبودهام. اگر مقیاس جهانهای مختلف در چندجهانی، بزرگ و یا بینهایت باشد نمیتوان آن را تست کرد.
حتی یکی از طرحهای اصلی، مدل تورم ابدی درسالهای اخیر رد شد.
طبق گفته پل استاینهارت، فیزیکدانی در دانشگاه پرینستون، نظریهی تورم ابدی، مشکلی را که میخواست حل کند انتخاب کرد: تا جهان را بر وفق مشاهدات ما تعریف کند و تنها آن را به یک مدل جدیدتر تغییر دهد.
هاوکینگ و هرتاگ اکنون میگویند که مدل تورم ابدی اشتباه است، چراکه نظریه نسبیت عام انیشتین براساس مقیاسهای کوانتومی بنا شده است. هرتاگ توضیح داد:
مشکل تورم ابدی، فرض آن مبنی بر وجود یک جهان قبلی است که براساس نظریه نسبیت عام انیشتین تکامل مییابد و با اثرات کوانتومی مانند نوسانات کوچک نظریه رفتار میکند. اما ساختار و پویاییشناسی تورم ابدی، بین فیزیک کلاسیک و فیزیک کوانتومی فاصله میاندازد و در نتیجهی همین امر، نظریه انیشتین در تورم ابدی از بین میرود.
نظریهی جدید براساس نظریه ریسمان است. نظریهی ریسمان یکی از چارچوبهایی است که قصد آشتی دادن و ارتباط برقرار کردن بین نسبیت عام و نظریه کوانتومی را دارد و این کار را با جایگزین کردن ذرات نقطهمانند در فیزیک ذرات بهوسیله ریسمانهای تکبعدی لرزان انجام میدهد.
در نظریهی ریسمان، طبق اصل تمامنگاری یا هولوگرافیک، یک حجم از فضا میتواند روی مرز بعد پایینی توصیف شود؛ بنابراین جهان مانند یک هولوگرام است که در آن حقیقت فیزیکی در فضای سهبعدی میتواند از نظر ریاضی به یک سطح دوبعدی کاهش یابد.
مقالههای مرتبط:
پژوهشگران متغیری را در اصل هولوگرافیک گنجاندند که بعد زمان را وارد تورم ابدی میکند و به آنها اجازه میدهد تا مفهوم را بدون اتکا به نظریه نسبیت عام توصیف کنند.
همچنین چنین کاری به آنها اجازه میدهد تا از نظر ریاضی تورم ابدی را به یک وضعیت بدون زمان روی یک سطح فضایی در ابتدای شروع جهان (یک هولوگرام تورم ابدی) تقلیل دهند. هرتاگ گفت:
وقتی ما برای درک تکامل جهان به گذشته سفر کردیم، در برخی از نقاط به آستانهی تورم ابدی رسیدیم،؛ جایی که مفهوم زمان، معنایش را از دست میدهد.
هاوکینگ در سال ۱۹۸۳ بههمراه پژوهشگر و فیزیکدان دیگری بهنام جیمز هارتل نظریهی بدون مرز یا حالت هارتل-هاوکینگ را مطرح کرد. طبق نظریهی آنها، فضا قبل از مهبانگ وجود داشته است؛ ولی خبری از زمان نبوده است. بنابراین جهان در زمان شروع شدنش از یک نقطهی واحد توسعه یافته است، ولی مرز و محدودیتی نداشته است.
براساس نظریهی جدید، جهان اولیه مرز و محدودیت داشته است. هاوکینگ و هرتاگ با این فرضیه، پیشبینیهای قابل اتکاتری درمورد ساختار جهان ارائه دادهاند. هاوکینگ گفت:
ما پیشبینی می کنیم که جهان در بزرگترین مقیاس، صاف و از نظر جهانی محدود (بینهایت نیست) است. بنابراین جهان یک ساختار فراکتال نیست.
نتیجهی نظریه جدید، چندجهانی را رد نمیکند؛ ولی طیف آن را محدودتر و کوچکتر میکند؛ درنتیجه اگر کار هاوکینگ و هرتاگ توسط سایر فیزیکدانان تأیید شود، تست و بررسی نظریهی چندجهانی در آینده آسانتر خواهد شد.
هرتاگ قصد دارد تا نظریه را با بررسی امواج گرانشی که ممکن است توسط تورم ابدی تولید شده باشند، تست کند.
این امواج آنقدر بزرگ هستند که نمیتوان آنها را با استفاده از رصدخانهی موج گرانشی با تداخلسنج لیزری اندازه گرفت، ولی تداخلسنجهای امواج گرانشی آینده مثل آنتن فضایی تداخلسنج لیزری و مطالعات آینده روی پیشینه امواج مایکروویو جهانی میتواند به شناسایی آنها کمک کند.
اطلاعات تکمیلی پژوهش در Journal of High Energy Physics منتشر شد و شما میتوانید توضیح کامل آن را در arXiv بخوانید.
منبع : زومیت
ارسال دیدگاه