جهان ما ممکن است در دو بیگ‌بنگ به وجود آمده باشد
رأی دهید
دانشمندان می‌گویند ماده تاریک که حدود ۲۷٪ از عالم را تشکیل می‌دهد احتمالا طی بیگ‌بنگ دومی به وجود آمده که حدود یک ماه پس از بیگ‌بنگ اصلی رخ داده است. عرفان کسرایی، پژوهشگر فلسفه کیهان‌شناسی، نگاهی انداخته به ای
بیگ‌بنگ یا همان انفجار بزرگ، عنوان نظریه‌ای است که از حدود هفتاد سال پیش به این سو برای توصیف آغاز جهان مطرح شده است. این نظریه به رغم آن که با شواهد علمی موجود سازگاری خوبی دارد و بسیاری از ویژگی‌های عالم را توضیح می‌دهد، اما به گمان بسیاری از کیهان‌شناسان، نظریه کاملی نیست و به بیان دیگر، همچنان مسائل مبهم بسیاری درباره آغاز عالم وجود دارد.
اگر بخواهیم خیلی دقیق باشیم، به کار بردن کلمه "انفجار" در این معنی درست نیست و نظریه انفجار بزرگ در واقع نظریه انفجار نیست، بلکه نظریه‌ای است که به وقایع پس از آغاز عالم می‌پردازد. معادلات این نظریه این موضوع را توضیح می‌دهند که عالم چگونه از نقطه‌ای بی‌نهایت کوچک و متراکم و داغ انبساط پیدا کرد و سرد شد و کهکشان‌ها و ستارگان‌ها را ساخت.
در حقیقت این نظریه هیچ چیزی درباره اینکه چه چیزی منفجر شده یا پیش از آن چه رخ داده است، نمی‌گوید. و اگر بخواهیم باز هم دقیق‌تر صحبت کنیم، نظریه بیگ‌بنگ، به شکل کنونی خود، با نظریه جهان تورمی آلن گوت پیوند خورده است؛ نظریه‌ای که عالم را تنها در کسر بسیار ناچیزی پس از آغاز توصیف می‌کند و می‌گوید، عالم طی کسر بسیار بسیار ناچیزی از ثانیه پس از تولد، از اندازه یک پروتون تا اندازه یک گریپ‌فروت، بزرگ و متورم شد.
اینک با گذشت حدود ۱۳.۸ میلیارد سال از آن رخداد، مشاهدات و بررسی‌های کیهان‌شناسان نشان می‌دهد که ماده معمولی تنها کمتر از ۵ درصد از عالم ما را تشکیل می‌دهد و بقیه جهان از دو موجودیت مرموز به نام‌های ماده تاریک و انرژی تاریک تشکیل شده است.
دانشمندان دقیقا نمی‌دانند که ماهیت آنچه که ماده تاریک و یا انرژی تاریک خوانده میشود چیست، اما تا کنون باور غالب کیهان‌شناسان این بوده که ماده تاریک در آغاز جهان و هم‌زمان با پیدایش عالم شکل گرفته است.
اینک پژوهشگران نظریه‌ای را طرح کرده‌اند که بر مبنای آن، عالم با دو بیگ‌بنگ آغاز شده است، یکی که ماده معمولی را ایجاد کرده و دیگری که سبب پیدایش ماده تاریک شده است.
به گفته دانشمندان، این نظریه می‌تواند توضیح دهد که چرا تا کنون هیچ برهم‌کنش غیرگرانشی میان ماده معمولی و ماده تاریک مشاهده نکرده‌ایم. این نظریه جدید که با نام "بیگ‌بنگ تاریک" (Dark Big Bang) شناخته میشود می‌گوید، در صورتی که چنین چیزی صحت داشته باشد، بیگ‌بنگ دوم احتمالا طی بازه زمانی یک ماه پس از بیگ‌بنگ نخست رخ داده است.
بر اساس این نظریه، بیگ‌بنگی که تا کنون می‌شناختیم، ممکن است سرآغاز همه چیز نباشد و ماده تاریک در جریان رخدادی پس از بیگ‌بنگ اولیه ایجاد شده باشد.
دانشمندان دانشگاه تگزاس در پژوهش اخیر خود به این نکته اشاره می‌کنند که هیچ‌گونه شواهدی از اینکه ماده تاریک همان ابتدای شکل‌گیری ساختار‌های عالم ایجاد شده، در دست نیست. ماده تاریک صرفا بر مبنای اثرات گرانشی آن بر ماده قابل آشکارسازی است و واقعیت این است که دانشمندان بیش از این چیزی درباره ماهیت آن نمی‌دانند.
بر اساس این مطالعه، اگرکه ماده تاریک و ماده معمولی هم‌زمان با هم در بیگ‌بنگی که می‌شناسیم ایجاد شده باشند، امروز باید شاهد برهم‌کنش بیشتری میان این دو می‌بودیم. این موضوع که تنها برهم‌کنش ماده تاریک با ماده معمولی برهم‌کنش گرانشی است، سرنخی است که نشان می‌دهد، این دو احتمالا در جریان دو رخداد مجزا ایجاد شده‌اند.
تا کنون با وجود بررسی‌ها و آزمایش‌های بسیار، هیچ برهم‌کنش غیرگرانشی میان ماده تاریک و ماده معمولی شناسایی نشده است و از این رو، شاید بتوان این‌طور گفت که هیچ الزامی وجود ندارد که ماده تاریک نیز در کنار ماده معمولی در جریان همان بیگ‌بنگ داغ و مشهور نخستین ایجاد شده باشد.
پلاسمای داغ و تاریک، یک ماه پس از تولد کیهان
اعداد و ارقام مربوط به سن گیتی فراتر از حد تصور ماست. این اعداد به قدری بزرگ‌اند که مثلا اگر محاسبات کیهان‌شناسان نشان می‌داد که سن گیتی به جای ۱۳.۸ میلیارد سال ۱۳۸ میلیارد سال است، چه بسا تفاوت چندانی درباره احساس ما نسبت به این زمان طولانی ایجاد نمی‌کرد. دلیل آن این است که ذهن ما هیچ درک روشنی از فواصل زمانی میلیاردها ساله ندارد و گویی که مغز انسان برای تصور و درک چنین بازه‌های زمانی‌ای برنامه‌ریزی نشده است.
تصور رخدادهای عالم، آن هم در یک‌ماهگی گیتی، در حالی که هنوز ماه یا خورشیدی هم وجود نداشت که بر مبنای آن بتوان ماه و سال و دقیقه و ثانیه را تعریف کرد، چندان ساده نیست.
بر مبنای این نظریه، فورانی از پلاسمای داغ و تاریک در این دوره ایجاد شده که ذرات ماده تاریک را شکل داده است. نویسندگان این مقاله می‌گویند که این نظریه صرفا نظریه‌ای بر روی کاغذ و بر مبنای محاسبات ریاضی نیست، بلکه اساسا در آینده می‌توان آن را با نسل جدید آشکارسازهای امواج گرانشی آزمود.
این نظریه مبانی اصلی کیهان‌شناسی مدرن را به شکلی بنیادین تحت تاثیر قرار خواهد داد. بر این اساس، اگر بیگ‌بنگ دوم، یعنی بیگ‌بنگ تاریک، واقعا رخ داده باشد، امواج گرانشی حاصل از آن با ابزارهای آشکارساز آینده قابل شناسایی خواهند بود و چه بسا رصدخانه امواج گرانشی نانوگراو (NANOGrav) سیگنال‌های حاصل از آن را آشکار کرده باشد.
به لحاظ روش‌علمی، این نظریه از قابلیت ابطال‌پذیری نیز برخوردار است؛ امری که وجه مشخصه نظریات علمی است. اگر روزی هر نوع از برهم‌کنش غیرگرانشی میان ماده تاریک و ماده معمولی کشف شود، آنگاه نظریه بیگ‌بنگ تاریک نیز ابطال و رد خواهد شد و در این صورت می‌توانیم بپذیریم که هم ماده معمولی و هم ماده تاریک، هر دو در بیگ‌بنگ اصلی پدید آمده‌اند.
آشوب کیهانی در بیست دقیقه نخست عالم
با پایان دوره تورم سریع کیهانی در لحظات آغازین عالم، میدان‌های کوانتومی از بین رفته و ذرات و تابش‌هایی را تشکیل دادند که تا به امروز در کیهان یافت می‌شوند. زمانی که سن عالم کمتر از ۲۰ دقیقه بود، این ذرات شروع به ساخت نخستین پروتون‌ها و نوترون‌ها کردند که این فاز در زبان و ادبیات کیهان‌شناسان با نام هسته‌زایی بیگ‌بنگ (BBN) شناخته میشود.
هسته‌زایی بیگ‌بنگ که از ثانیه ۱۰ پس از تولد عالم تا حدود ۲۰ دقیقه پس از آن رخ داده، بخشی از کیهان‌شناسی مدرن است که از قضا به خوبی از پس پیش‌بینی میزان هیدروژن و هیلیوم در عالم برمی‌آید.
اما در این نظریه جدید، ماده تاریک در تحولات کیهان‌اولیه مسیری جداگانه را طی کرده است و زمانی که فاز تورم کیهانی به پایان رسیده، با ادامه انبساط و سرد شدن عالم، میدان‌های کوانتومی باقی‌مانده احتمالا سبب خلق ماده تاریک در کیهان شده‌اند.
ماهیت اسرارآمیز انرژی تاریک
در کنار ماده معمولی شکل‌دهنده عالم که تنها ۵ درصد از گیتی را تشکیل می‌دهد، ماده تاریک در حدود ۲۷ درصد از کیهان ماست و ۶۸ درصد باقی‌مانده نیز از چیزی تشکیل شده که انرژی تاریک نام دارد. گیتی ما هر لحظه در حال انبساط است و بزرگ و بزرگ‌تر میشود.
کیهان‌شناسان می‌گویند که انرژی تاریک عامل انبساط شتاب‌دار عالم است و در حدود ۵ میلیارد سال پیش، زمانی که کیهان ۹ میلیارد سال عمر داشته، ظاهر شده است. به عبارت دیگر، انبساط جهان ۵ میلیارد سال پیش شتاب گرفته است و پیش از آن انبساط آن تحت تاثیر نیروی گرانش در حال کاهش بوده است.
رفتار مرموز انرژی تاریک و ماهیت ناشناخته آن پیش‌بینی فرجام کیهان را ناممکن کرده است. برخی از دانشمندان بر این باورند که اگر این انبساط ادامه یابد، کل کیهان، شامل کهکشان‌ها و ستارگان و اتم‌ها و ذرات زیراتمی و حتی خود فضازمان، در حدود ۲۲ میلیارد سال آینده از هم می‌گسلد و دچار فروپاشی میشود.
این گسست عظیم که با نام مِه‌گسست (Big Rip) شناخته میشود، پرونده عالم ما را برای همیشه می‌بندد و به عبارتی، عالمی که در بیگ‌بنگ از هیچ آغاز شده بود، دوباره به هیچ ختم میشود.
بیگ‌بنگ یا همان انفجار بزرگ، عنوان نظریه‌ای است که از حدود هفتاد سال پیش به این سو برای توصیف آغاز جهان مطرح شده است. این نظریه به رغم آن که با شواهد علمی موجود سازگاری خوبی دارد و بسیاری از ویژگی‌های عالم را توضیح می‌دهد، اما به گمان بسیاری از کیهان‌شناسان، نظریه کاملی نیست و به بیان دیگر، همچنان مسائل مبهم بسیاری درباره آغاز عالم وجود دارد.
اگر بخواهیم خیلی دقیق باشیم، به کار بردن کلمه "انفجار" در این معنی درست نیست و نظریه انفجار بزرگ در واقع نظریه انفجار نیست، بلکه نظریه‌ای است که به وقایع پس از آغاز عالم می‌پردازد. معادلات این نظریه این موضوع را توضیح می‌دهند که عالم چگونه از نقطه‌ای بی‌نهایت کوچک و متراکم و داغ انبساط پیدا کرد و سرد شد و کهکشان‌ها و ستارگان‌ها را ساخت.
در حقیقت این نظریه هیچ چیزی درباره اینکه چه چیزی منفجر شده یا پیش از آن چه رخ داده است، نمی‌گوید. و اگر بخواهیم باز هم دقیق‌تر صحبت کنیم، نظریه بیگ‌بنگ، به شکل کنونی خود، با نظریه جهان تورمی آلن گوت پیوند خورده است؛ نظریه‌ای که عالم را تنها در کسر بسیار ناچیزی پس از آغاز توصیف می‌کند و می‌گوید، عالم طی کسر بسیار بسیار ناچیزی از ثانیه پس از تولد، از اندازه یک پروتون تا اندازه یک گریپ‌فروت، بزرگ و متورم شد.
اینک با گذشت حدود ۱۳.۸ میلیارد سال از آن رخداد، مشاهدات و بررسی‌های کیهان‌شناسان نشان می‌دهد که ماده معمولی تنها کمتر از ۵ درصد از عالم ما را تشکیل می‌دهد و بقیه جهان از دو موجودیت مرموز به نام‌های ماده تاریک و انرژی تاریک تشکیل شده است.
دانشمندان دقیقا نمی‌دانند که ماهیت آنچه که ماده تاریک و یا انرژی تاریک خوانده میشود چیست، اما تا کنون باور غالب کیهان‌شناسان این بوده که ماده تاریک در آغاز جهان و هم‌زمان با پیدایش عالم شکل گرفته است.
اینک پژوهشگران نظریه‌ای را طرح کرده‌اند که بر مبنای آن، عالم با دو بیگ‌بنگ آغاز شده است، یکی که ماده معمولی را ایجاد کرده و دیگری که سبب پیدایش ماده تاریک شده است.
به گفته دانشمندان، این نظریه می‌تواند توضیح دهد که چرا تا کنون هیچ برهم‌کنش غیرگرانشی میان ماده معمولی و ماده تاریک مشاهده نکرده‌ایم. این نظریه جدید که با نام "بیگ‌بنگ تاریک" (Dark Big Bang) شناخته میشود می‌گوید، در صورتی که چنین چیزی صحت داشته باشد، بیگ‌بنگ دوم احتمالا طی بازه زمانی یک ماه پس از بیگ‌بنگ نخست رخ داده است.
بر اساس این نظریه، بیگ‌بنگی که تا کنون می‌شناختیم، ممکن است سرآغاز همه چیز نباشد و ماده تاریک در جریان رخدادی پس از بیگ‌بنگ اولیه ایجاد شده باشد.
دانشمندان دانشگاه تگزاس در پژوهش اخیر خود به این نکته اشاره می‌کنند که هیچ‌گونه شواهدی از اینکه ماده تاریک همان ابتدای شکل‌گیری ساختار‌های عالم ایجاد شده، در دست نیست. ماده تاریک صرفا بر مبنای اثرات گرانشی آن بر ماده قابل آشکارسازی است و واقعیت این است که دانشمندان بیش از این چیزی درباره ماهیت آن نمی‌دانند.
بر اساس این مطالعه، اگرکه ماده تاریک و ماده معمولی هم‌زمان با هم در بیگ‌بنگی که می‌شناسیم ایجاد شده باشند، امروز باید شاهد برهم‌کنش بیشتری میان این دو می‌بودیم. این موضوع که تنها برهم‌کنش ماده تاریک با ماده معمولی برهم‌کنش گرانشی است، سرنخی است که نشان می‌دهد، این دو احتمالا در جریان دو رخداد مجزا ایجاد شده‌اند.
تا کنون با وجود بررسی‌ها و آزمایش‌های بسیار، هیچ برهم‌کنش غیرگرانشی میان ماده تاریک و ماده معمولی شناسایی نشده است و از این رو، شاید بتوان این‌طور گفت که هیچ الزامی وجود ندارد که ماده تاریک نیز در کنار ماده معمولی در جریان همان بیگ‌بنگ داغ و مشهور نخستین ایجاد شده باشد.
پلاسمای داغ و تاریک، یک ماه پس از تولد کیهان
اعداد و ارقام مربوط به سن گیتی فراتر از حد تصور ماست. این اعداد به قدری بزرگ‌اند که مثلا اگر محاسبات کیهان‌شناسان نشان می‌داد که سن گیتی به جای ۱۳.۸ میلیارد سال ۱۳۸ میلیارد سال است، چه بسا تفاوت چندانی درباره احساس ما نسبت به این زمان طولانی ایجاد نمی‌کرد. دلیل آن این است که ذهن ما هیچ درک روشنی از فواصل زمانی میلیاردها ساله ندارد و گویی که مغز انسان برای تصور و درک چنین بازه‌های زمانی‌ای برنامه‌ریزی نشده است.
تصور رخدادهای عالم، آن هم در یک‌ماهگی گیتی، در حالی که هنوز ماه یا خورشیدی هم وجود نداشت که بر مبنای آن بتوان ماه و سال و دقیقه و ثانیه را تعریف کرد، چندان ساده نیست.
بر مبنای این نظریه، فورانی از پلاسمای داغ و تاریک در این دوره ایجاد شده که ذرات ماده تاریک را شکل داده است. نویسندگان این مقاله می‌گویند که این نظریه صرفا نظریه‌ای بر روی کاغذ و بر مبنای محاسبات ریاضی نیست، بلکه اساسا در آینده می‌توان آن را با نسل جدید آشکارسازهای امواج گرانشی آزمود.
این نظریه مبانی اصلی کیهان‌شناسی مدرن را به شکلی بنیادین تحت تاثیر قرار خواهد داد. بر این اساس، اگر بیگ‌بنگ دوم، یعنی بیگ‌بنگ تاریک، واقعا رخ داده باشد، امواج گرانشی حاصل از آن با ابزارهای آشکارساز آینده قابل شناسایی خواهند بود و چه بسا رصدخانه امواج گرانشی نانوگراو (NANOGrav) سیگنال‌های حاصل از آن را آشکار کرده باشد.
به لحاظ روش‌علمی، این نظریه از قابلیت ابطال‌پذیری نیز برخوردار است؛ امری که وجه مشخصه نظریات علمی است. اگر روزی هر نوع از برهم‌کنش غیرگرانشی میان ماده تاریک و ماده معمولی کشف شود، آنگاه نظریه بیگ‌بنگ تاریک نیز ابطال و رد خواهد شد و در این صورت می‌توانیم بپذیریم که هم ماده معمولی و هم ماده تاریک، هر دو در بیگ‌بنگ اصلی پدید آمده‌اند.
آشوب کیهانی در بیست دقیقه نخست عالم
با پایان دوره تورم سریع کیهانی در لحظات آغازین عالم، میدان‌های کوانتومی از بین رفته و ذرات و تابش‌هایی را تشکیل دادند که تا به امروز در کیهان یافت می‌شوند. زمانی که سن عالم کمتر از ۲۰ دقیقه بود، این ذرات شروع به ساخت نخستین پروتون‌ها و نوترون‌ها کردند که این فاز در زبان و ادبیات کیهان‌شناسان با نام هسته‌زایی بیگ‌بنگ (BBN) شناخته میشود.
هسته‌زایی بیگ‌بنگ که از ثانیه ۱۰ پس از تولد عالم تا حدود ۲۰ دقیقه پس از آن رخ داده، بخشی از کیهان‌شناسی مدرن است که از قضا به خوبی از پس پیش‌بینی میزان هیدروژن و هیلیوم در عالم برمی‌آید.
اما در این نظریه جدید، ماده تاریک در تحولات کیهان‌اولیه مسیری جداگانه را طی کرده است و زمانی که فاز تورم کیهانی به پایان رسیده، با ادامه انبساط و سرد شدن عالم، میدان‌های کوانتومی باقی‌مانده احتمالا سبب خلق ماده تاریک در کیهان شده‌اند.
ماهیت اسرارآمیز انرژی تاریک
در کنار ماده معمولی شکل‌دهنده عالم که تنها ۵ درصد از گیتی را تشکیل می‌دهد، ماده تاریک در حدود ۲۷ درصد از کیهان ماست و ۶۸ درصد باقی‌مانده نیز از چیزی تشکیل شده که انرژی تاریک نام دارد. گیتی ما هر لحظه در حال انبساط است و بزرگ و بزرگ‌تر میشود.
کیهان‌شناسان می‌گویند که انرژی تاریک عامل انبساط شتاب‌دار عالم است و در حدود ۵ میلیارد سال پیش، زمانی که کیهان ۹ میلیارد سال عمر داشته، ظاهر شده است. به عبارت دیگر، انبساط جهان ۵ میلیارد سال پیش شتاب گرفته است و پیش از آن انبساط آن تحت تاثیر نیروی گرانش در حال کاهش بوده است.
رفتار مرموز انرژی تاریک و ماهیت ناشناخته آن پیش‌بینی فرجام کیهان را ناممکن کرده است. برخی از دانشمندان بر این باورند که اگر این انبساط ادامه یابد، کل کیهان، شامل کهکشان‌ها و ستارگان و اتم‌ها و ذرات زیراتمی و حتی خود فضازمان، در حدود ۲۲ میلیارد سال آینده از هم می‌گسلد و دچار فروپاشی میشود.
این گسست عظیم که با نام مِه‌گسست (Big Rip) شناخته میشود، پرونده عالم ما را برای همیشه می‌بندد و به عبارتی، عالمی که در بیگ‌بنگ از هیچ آغاز شده بود، دوباره به هیچ ختم میشود.
