خانه | دانش و فن‌آوری

مهبانگ، انفجار نبود؛ انجماد بود

جمعه, 1391-06-03 00:00
نسخه قابل چاپنسخه قابل چاپ
ناتالی والشوور (Natalie Wolchover)
برگردان: 
احسان سنایی

ناتالی والشوورجهان، چگونه به وجود آمد؟ مدت‌هاست که مهبانگ را به عنوان لحظه‌ای تصور می‌کنند که طی آن، ناگهان بسته‌ای بی‌نهایت فشرده از انرژی منفجر شد و به دنبال انبساطی که در سه بعد فضا داشت، به تدریج تا وضع کنونی‌اش سرد و سردتر شد. حالا به‌گفته تیمی از فیزیکدانان، مهبانگ را باید همچون یک «تغییر حالت» (مثل انجماد، یا تصعید ماده) دید: یعنی لحظه‌ای که جهانسیال و بی‌شکلناگهان همانند آبی که سرد می‌شود، در قالب یک فضا-زمان چهاربُعدی و یخ‌مانند، «متبلور» شد.

 
به‌گفته جیمز کواچ (James Quach)، سرپرست نویسندگان این تحقیقکه به اتفاق همکارانش از دانشگاه ملبورن استرالیا مقاله‌ای را به همین مضمون طی ماه جاری در نشریه Physical Review D منتشر کرده‌اند، این فرضیه را می‌توان با کشف شکستگی‌های احتمالی  موجود در ساختار فضا-زمان حین تبلور کیهان، محک زد. او در این‌باره می‌گوید: "فکر کنید که جهان ابتدا به شکل مایع بود. بعد، همچنان که سرد و سردتر می‌شد، در قالب سه بعد فضا و یک بُعد زمان ― که امروزه می‌شود آن‌ها را در همه‌جا مشاهده کرد ― «تبلور» پیدا کرد.
 
اگر فرض را بر این‌ مدل تبلور بگذاریم، احتمالاً شکستگی‌هایی شبیه به ترک‌های یخ، حین انجماد جهان پدید آمده است". این تیم تحقیقاتی معتقدند اگر این شکستگی‌ها وجود داشته باشد، حتماً امکان شناسایی‌شان هم وجود دارد؛ چراکه مسیر نور و سایر ذره‌های بنیادی طی جابجایی‌شان در پهنه کیهان در حضور همین شکستگی‌ها دچار خمیدگی یا انعکاس می‌شود.
 
اینکه فضا و زمان، محصول تبلور ناگهانی کیهان از یک وضعیت سیال‌گونه هستند، نخست در سال ۲۰۰۶ میلادی توسط فیزیکدانان انیستیتو Perimeter کانادا مطرح شده بود. طبق این فرضیه، که به «اسفنج کوانتومی» (Quantum Graphity) مشهور است، هندسه چهاربعدی فضا-زمان اینشتین، مبنای نهایی جهان را تشکیل نمی‌دهد. بلکه، فضا-زمان هم یک شبکه‌ی متشکل از واحدهای مجزای فضا-زمانی است. درست همانگونه که ماده هم در نگاه اول، هموار و یکدست به نظر می‌رسد، حال‌آنکه در واقع اجزایی به نام اتمْ آن را تشکیل داده‌اند.
 
اگر فرض را بر این‌ مدل تبلور بگذاریم، احتمالاً شکستگی‌هایی شبیه به ترک‌های یخ، حین انجماد جهان پدید آمده است". این تیم تحقیقاتی معتقدند اگر این شکستگی‌ها وجود داشته باشد، حتماً امکان شناسایی‌شان هم وجود دارد؛ چراکه مسیر نور و سایر ذره‌های بنیادی طی جابجایی‌شان در پهنه کیهان در حضور همین شکستگی‌ها دچار خمیدگی یا انعکاس می‌شود.
مطابق این فرضیه، واحدهای فضا-زمانی در محیط فوق‌العاده داغ ابتدای جهان، همانند آب مایع بوده‌اند: بی‌شکل و چنانکه محققین نوشته‌اند، "ترسیم‌کننده وضعی که فاقد فضاست". همین واحدها به‌هنگام مهبانگ، و زمانی که دمای جهان به کمتر از «نقطه انجماد»شان افت کرد، آهسته تبلور یافتند و شبکه چهاربعدی فضا-زمان را که هم‌اکنون دیده می‌شود، به وجود آوردند.
 
پشتوانه ریاضیاتی این فرضیه، تضمین‌شده است؛ اما به‌گفته کواچ، "مشکل اینجاست که قطعات سازنده فضا فوق‌العاده کوچک‌اند و لذا نمی‌شود آن‌ها را مستقیماً مشاهده کرد". از نقطه‌نظر یک انسان، فضا-زمان هموار و پیوسته است. اما با وجود اینکه واحدهای سازنده فضا-زمان شاید کوچک‌تر از آن چیزی باشند که بشود تشخیص‌شان داد، فیزیکدانان امیدوارند همان شکستگی‌هایی را که حین انجماد این واحدهای سازنده در لحظه مهبانگ ایجاد می‌شده، تشخیص بدهند. هنوز تحقیقات بیشتری مانده تا مشخص کند ابعاد این شکستگی‌ها چقدر است تا تأثیرات متقابل‌شان بر مسیر ذرات عبوری، به تصور درآید – یعنی در حال حاضر اصلاً معلوم نیست آیا شکستگی‌های فضا-زمان در حد میکروسکوپی‌اند یا اینکه طول‌شان به چندین سال نوری می‌رسد. 
 
 
در همین زمینه:
 
توضیح تصویر:
مهبانگ، شاید لحظه‌ای بوده که جهان از حالت سیال و بی‌شکل خود، حالتی یخ‌گون و منسجم گرفت (عکس، تزئینی‌ست) / منبع: Shutterstock

 

 

 

Share this
Share/Save/Bookmark

از "جنتی" بپرسین می دونه! :))

با درود
اگر این فرضیه درست باشد پس علت انبساط جهان کنونی چیست؟
این انبساط یک نظریه ریاضی نیست, بلکه یک اندازه گیری فیزیکی اشت که اندازه گیری شده است.
موفق باشید

دوست عزیز،
انبساط نسبیتی ِ فضا که به تأیید تجربی هم رسیده، با مفهوم متداول و ترمودینامیکی ِ انبساط، تفاوت دارد. این مسأله، پیش‌تر در مقاله «کژفهمی‌های یک انفجار»؛ که از لینک زیر قابل دسترسی‌ست، تشریح شده بود:
http://www.radiozamaneh.com/science/2011/05/22/4178

سپاسگزارم

آیا فاصله بین این واحد های فضا-زمان همان worm hole ها هستند؟ یا به عبارتی آیا در این فاصله زمان صفر است و سرعت بینهایت؟ یا اینکه باید کمتر داستان های علمی تخیلی را جدی بگیریم؟

سلام آقای سنایی
اگه میشه مقالاتی رو هم درباره روانکاوی و روانشناسی چاپ کنید.
توی ایران کتاب هایی در این باره چاپ میشه ولی به شکل مقاله و جم و جور توی دسترس نیست. (یا لااقل من ندیدم)
روانکاوی خیلی مهمه و من تازگی ها فهمیدم چقدر بهش نیاز دارم مخصوصن توی ایران که کمترین هزینه مشاوره هر نیم ساعت، 20 هزار تومنه
ممنون

در پاسخ به دوستی که راجع به کرم‌چاله‌ها پرسیدند، باید ابتدا گفت، خیر؛ کرم‌چاله‌ها موجودیتی فرضی‌اند که حتی در صورت اثبات وجودشان نیز ارتباط مستقیمی به واحدهای سازنده فضا-زمان، یا اصطلاحاً «سلول پلانک»، پیدا نمی‌کنند (البته یک کرم‌چاله – در صورت وجود – از لحاظ تئوریک می‌تواند یکی از این سلول‌ها را – تحت عنوان «تکینگی» (یا Singularity) – اشغال کرده باشد؛ اما یک سلول پلانک، همیشه کرم‌چاله نخواهد بود). توضیحات بیشتری را در زمینه نحوه آشکارسازی خصوصیات فیزیکی ِ سلول‌های پلانک، می‌توانید در این مقاله مطالعه فرمائید: http://www.radiozamaneh.com/science/2011/07/02/5145
رویهمرفته مفاهیمی نظیر سفیدچاله، کرم‌چاله و گاه حتی سیاهچاله، اگرچه نمی‌شود آن‌ها را علمی-تخیلی نامید؛ اما سطح اتکای‌شان به پیش‌فرض‌های نظری چنان بالاست که غالباً این نکتهْ مدنظر گرفته نمی‌شود که شما هرچه تعداد بیشتری پیش‌فرض‌ را با هم جمع زنید و بر مبنایش نتایج علمی بگیرید، نتیجه‌ی کار هم به همان اندازه «فرضی» از آب درخواهد آمد. به‌همین‌واسطه هم فیزیکدانان، همیشه باید این تبصره را به توصیفات‌شان بیفزایند که مثلاً مهبانگ، «آنگونه که ما می‌فهمیم»، انفجار نبود؛ بلکه انجماد بود و ...
ولی مفاهیمی نظیر «زمان صفر» و «سرعت بی‌نهایت»، قطع به یقینْ علمی-تخیلی‌اند؛ چراکه در صورت‌بندی مفهوم «زمان صفر»، رشد مهارناپذیر آنتروپی ِ جهان درنظر گرفته نشده؛ و «سرعت بی‌نهایت» هم حاوی پارادوکس منطقی‌ست، چراکه مفهوم «بی‌نهایت»، از حیث فیزیکی اساساً تعریف‌ناپذیر است.

در پاسخ به دوستی هم که به مقالات روان‌کاوی اشاره کرده بودند؛ بنده سعی می‌کنم این مطالب را، چنانچه جذابیت و سطح مقبولیتِ انتشار در یک رسانه عمومی را داشته باشند، حتماً انعکاس بدهم. از ابراز علاقه‌تان نیز سپاسگزارم. پیش‌تر، سلسله‌مقالاتی را طی سه بخش، در خصوص سیر زندگی، و حیات فکریِ دکتر ویکتور فرانکل، روان‌شناس فقید اتریشی و بنیانگذار مکتب معنادرمانی و تحلیل اگزیستنسیل، انتشار داده بودیم؛ که به ترتیب از لینک‌های زیر قابل دسترسی‌اند:

بخش اول: http://www.radiozamaneh.com/science/2011/03/22/2712
بخش دوم: http://www.radiozamaneh.com/science/2011/03/27/2822
بخش سوم: http://www.radiozamaneh.com/science/2011/04/05/3022

با تشکر

‏از پرسش و پاسخي‌ که اينجا مطرح شد بسيار استفاده کردم. فقط خيلي‌ ممنون ميشوم اگر آقاي سنایی عزيز لطف بفرمايند و نقطه نظرات علمي‌ را بدون رفرنس ‏مطرح نفرمايند ، يا چنانچه بعضي‌ از آنها نظر خود ايشان است با احتياط بيشتري به اين موارد بپردازند. البته با شناختي‌ که از ايشان پيدا کرده ام ، در تبحر شان شک ندارم. ولي‌ چنانچه خود ايشان فيزيک دان نيستند ، شايد بهتر باشد ‏جملات مربوط به فيزيک را با ذکر رفرنس درج بفرمايند ، يا اينکه با احتياط بيشتري توضيح بدهند.

دوست گرامی، از توجه و نکته‌سنجی‌تان ممنونم؛
تخصص بنده در زمینه فیزیک محض نیست؛ اما سعی می‌کنم پاسخ‌هایم به سؤالات علمی دوستان، تا حد ممکن مستند باشند، و از این پس نیز – ضمن سپاس از تأکید شما – رفرنس‌های مربوطه را ذکر خواهم کرد.
در خصوص بحثی که در بالا مطرح شد، ابتدا باید اشاره کنم که مفهوم زمان را، هم از نقطه‌نظر نسبیتی و هم از نقطه‌نظر ترمودینامیکی می‌توان تعریف کرد. اما فرد هویل، اخترشناس صاحب‌نام انگلیسی، در مقاله‌ای به سال 1968، تحت عنوان Time Symmetric Electrodynamics and the Arrow of Time in Cosmology، نشان داده که این دو تعریف، اختلافاتی دارند. در جهانی که با مدل اینشتین-دوسیتر (یعنی همان مدل فعلی علم کیهان‌شناسی، ولی با صرفنظر از وجود انرژی و ماده تاریک) توصیف می‌شود (و بر نسبیت عام اتکا دارد)؛ نمی‌توان جهتی را برای زمان قائل شد و لذا مفهوم ترمودینامیکی ِ «آنتروپی»، جایی در این مدل ندارد. بنابراین به‌گفته وی، از آنجا که تعابیر نسبیتی‌مان از جهان نیز از طریق ماده و رفتارهای بزرگ‌مقیاس آن صورت می‌گیرد، و ماده هم نمی‌تواند از قوانین ترمودینامیک تخطی کند؛ با این حسابْ زمان، همیشه به دور از نقطه صفر ِ دستگاه مختصاتش، جولان می‌دهد. او در نتیجه‌گیری مقاله می‌نویسد:

Our point of view is that the thermodynamic arrow of time follows the sense of propagation of electromagnetic signals, and therefore that the thermodynamic arrow is always directed in a sense away from T = 0. The latter is the moment at which the universe is momentarily at rest, and also the moment at which the proper density takes its least value … It is accordingly physically-well-defined point of division of the time axis.

منبع مقاله: http://adsabs.harvard.edu/abs/1964RSPSA.277....1H

اما در خصوص «سرعت بی‌نهایت»:
در مقاله‌ای که به سال 2004 میلادی، تحت عنوان A Novel View of Space-Time Permitting Faster-than-Light Travel، در کنفرانس مؤسسه فیزیک ایالات متحده (AIP) ارائه شد، همان‌گونه که از عنوان آن برمی‌آید، نویسنده مدعی شده که می‌توان حتی با پایبندی به اصول نسبیتی هم از سرعت نور، فراتر رفت. اما ذیل توضیح عکس شماره 5 مقاله می‌خوانیم:

... More available energy exists for tachyon-based systems than for their tardyon equivalents. Although this additional energy allows speeds of many times “c” to be possible, infinite velocity is not. To travel at infinite speed would require that all absolute energy be removed from a tachyon system, leading to a state of absolute nonexistence.

«تاخیون» اشاره به ذراتی فرضی‌ست که می‌توانند از سرعت نور فراتر بروند (اما وجودشان هنوز به تأیید تجربی نرسیده). با این حساب، اگرچه حرکت کردنِ با سرعت بیشتر از نور اقلاً در حد فرضیه امکان دارد؛ اما امکان وجود «سرعت بی‌نهایت»، حتی در اینگونه مدل‌های نظری هم منتفی‌ست.

منبع مقاله: http://proceedings.aip.org/resource/2/apcpcs/699/1/1160_1?isAuthorized=no

در خصوص تعریف «کرم‌چاله» - و لذا تفاوت آن با سلول‌های پلانک – هم منابع معتبری وجود دارد؛ که از آن‌جمله می‌توان به تعریف چندی از فیزیکدانان برجسته جهان از این مفهوم اشاره کرد که در این مقاله از نشریه ساینتیفیک امریکن تشریح شده‌اند: http://www.scientificamerican.com/article.cfm?id=follow-up-what-exactly-is

در قسمت تعریف ویلیام هیسکاک؛ استاد فیزیک دانشگاه مونتانا از مفهوم کرم‌چاله، در این مقاله می‌‌خوانیم:

A wormhole is a tunnel-like connection through space-time, much like the real tunnels bored by worms in a (Newtonian) apple. At present, space-time wormholes are only theoretical constructs derived from general relativity; there is no experimental evidence for their existence.

ضمناً کیپ ثورن، فیزیکدان بزرگ انگلیسی، احتمال این که کرم‌چاله‌ها مداوماً از پیوستار فضا-زمان بجوشند و باز از میان بروند – در همان ابعاد پلانک – را در صفحات 494 تا 496 از کتاب عامه‌پسند Black Holes and Time Wraps مطرح کرده؛ که نسخه آنلاین آن از این لینک قابل دسترسی‌ست: http://books.google.com/books?id=GzlrW6kytdoC&printsec=frontcover#v=onep...
همین احتمال را دو فیزیکدان دیگر نیز در سال 1994 میلادی، در مقاله‌ای تحت عنوان Quantum Dynamics of Lorentzian Spacetime Foam مطرح کرده‌اند؛ که از این لینک قابل دسترسی‌ست: http://arxiv.org/abs/gr-qc/9309017

مجدداً از دقت نظرتان سپاسگزارم

ارسال کردن دیدگاه جدید

محتویات این فیلد به صورت شخصی نگهداری می شود و در محلی از سایت نمایش داده نمی شود.

نظر شما پس از تایید دبیر وب‌سایت منتشر می‌شود.

لطفا به زبان فارسی کامنت بگذارید.
برای نوشتن به زبان فارسی می توانید از ادیتور زمانه استفاده کنید.

کامنتهایی که حاوی اتهام، توهین و یا حمله شخصی باشد هرز محسوب می شود و
منتشر نخواهد شد.

 

لینک به ادیتور زمانه:         

برای عبور از سد فیلترینگ

پرونده ۱۳۹۱ / چشم‌انداز ۱۳۹۲

مشخصات تازه دریافت برنامه های رادیو زمانه  از ماهواره:

ماهواره  :Eutelsat

هفت درجه شرقی

پولاریزاسیون افقی 

سیمبول ریت ۲۲

فرکانس ۱۰۷۲۱مگاهرتز

همیاران ما