رد مدارک گذر زمان، در پیش از مهبانگ

برگردان: احسان سنایی

آخرین پژوهش‌ها نشان از این می‌دهد که حیات جهان ما تا ابد در چرخه‌های تکرارشونده – آنگونه که تاکنون تصورش می‌رفت – خلاصه نمی‌شود. چشم‌انداز کنونی‌مان از جهان نخستین، احتمالاً پر است از مسیرهای دوار و تکرارشونده؛ ولی این بدین‌معنا نیست که ما از رخدادهای پیش از مهبانگ (بیگ‌بنگ) هم مدارکی در دست داریم. از این‌رو مقالات سه‌گانه‌ای اخیراً ادعا کرده‌اند که حلقه‌های هم‌مرکزی که در زمینه‌ی صاف و یکدست نقشه‌ی دمایی ِ جهان نخستین‌مان به جا مانده؛ شاید در حقیقت امضای سیاهچاله‌های کهنی باشد که در «اعصار» پیش از این جهان ما، به هم برخورد کرده بودند.

این فرضیه، توسط دکتر «واهه گورزادیان» (Vahe Guzadyan) از مؤسسه‌ی فیزیک ایروان در ارمنستان و همچنین فیزیکدان نظری نامدار انگلیسی؛ «راجر پن‌روز» (Roger Penrose) از دانشگاه آکسفورد انگلستان ارائه گردید. گورزادیان و پن‌روز، در مقاله‌ی جدیدی که نسخه‌ی پیش‌نشر آن بر وب‌سایت arXiv به نمایش در آمده؛ ادعا کرده‌اند که برخوردهای مابین ابرسیاهچاله‌های پراکنده در جهانِ پیش از مهبانگ؛ امواجِ ِ گرانشی ِ دوار و هم‌مرکزی را به‌وجود آورده که عملاً الگوهای حلقه‌مانند و مشخصی را در زمینه‌ی «تابش ریزموج کیهانی» (نخستین نور منتشره در جهان پس از مهبانگ)، بر جا نهاده است.

نقشه‌ی سراسری آسمان از نوسانات دمایی تابش پس‌زمینه‌ی کیهانی. دمای متوسط این تابش، در حدود ۲.۷۲۵ کلوین یا -۲۷۰.۴۲۵ درجه‌ی سلسیوس است. رنگ قرمز، معرف نواحی گرم‌تر و رنگ آبی معرف نواحی سردتر از این دماست؛ نوساناتی که حداکثر به ۰.۰۰۰۲ درجه‌ی سانتی‌گراد می‌رسد! همین نوسانات دمایی ناچیز بود که با گذشت زمان، توزیع ماده را تحت کنترل درآورده و نهایتاً جهان امروز را با الگوی کنونی‌اش شکل دادند / گروه علمی WMAP / ناسا

گورزادیان به‌منظور ارزیابی این ادعا، دست به بررسی داده‌های هفت‌ساله‌ی کاوشگر «ناهمسانگردی ریزموج ویلکینسون» (WMAP) که اخیراً به کار نقشه‌برداریِ خود پایان داد؛ زد و تغییرات دمایی ِ موجود در حلقه‌های گرداگردِ بالغ بر ده‌هزار نقطه در نقشه‌ی ریزموج (میکروویو) آسمان را محاسبه کرد. او در این بین، موفق به کشف چندین نقطه در داده‌های WMAP شد که دمای‌شان به‌طرز برجسته‌ای کمتر از میانگین آسمان پیرامون‌شان بود.

حلقه‌های کیهانی

اکثر کیهان‌شناسان معتقدند که کیهان و در کنار آن، فضا و زمان؛ حدوداً ۱۳.7 میلیارد سال پیش و در جریان رخدادی موسوم به مهبانگ، پدید آمد و از آن‌ زمان آغاز به انبساط کرد. از تعیین‌کننده‌ترین اجزای این مدل استاندارد کیهان‌شناختی؛ که ‌به جهتِ توضیح ِ دلیل یکنواختی ِ جهان امروز مطرح می‌شود این است که جهان می‌بایسته در کسر کوچکی از ثانیه پس از مهبانگ؛ انبساطی شدیداً سریع و مختصر را موسوم به «تورم کیهانی»، تجربه کرده باشد. تورم، در حقیقت به اوج‌گیری روند انبساط معمول جهان در کسری از ثانیه و بازگشت مجددش به حالت اولیه تعبیر می‌شود.

با این حال، پن‌روز گمان می‌بَرد که منشأ این یکنواختی ِ هنگفتِ جهانِ ما را در حقیقت در پیش از مهبانگ و در عقبه‌ی دورانی بایستی جُست که جهان تا پیش از وقوع این رخداد، به‌اندازه‌ی کافی بزرگ و یکدست شده بود. این یکنواختی نیز خود میراث دوران کهن‌تری بوده است و بدین‌ترتیب این چرخه با تکرار بی‌نهایتش؛ حلقه‌ی تاریخی ِ بی‌کرانی را شکل می‌دهد که نه آغاز و نه حتی پایانی را می‌توان برایش متصور شد.

حال، ایده‌ی گورزادیان و پن‌روز؛ خود در برابر سه پژوهش مستقل دیگری قرار گرفته که هر سه در روزهای اخیر توسط Ingunn Wehus و Hans Kristian Eriksen از دانشگاه اسلو؛ Adam Moss، Douglas Scott و James Zibin از دانشگاه بریتیش‌کلمبیای کانادا و نیز «امیر حاجیان» از مؤسسه‌ی کانادایی اخترفیزیک نظری در تورنتو، بر وب‌سایت arXiv قرار گرفته‌اند. تمامی این سه گروه، آنالیزهای گورزادیان از داده‌های WMAP را بازسازی نموده و همگی بر این نکته توافق کرده‌اند که داده‌ها، نشان از وجود حلقه‌های کم‌پشت و پراکنده در زمینه‌ی ریزموج کیهانی می‌دهد. فصل مشترک این پژوهش‌ها با کار گورزادیان؛ اهمیتی‌ست که آنان نیز برای این حلقه‌ها قائل شده‌اند.

حلقه‌های پرمعنی

گورزادیان، به‌منظور ارزیابی این اهمیت، حلقه‌های دیده‌شده را با بازسازی نوسانات دمایی ِ تابش ریزموج کیهانی؛ این‌بار با مقیاس کاملاً غیرمتنوع (بدین‌معنا که توزیع دمایی، کاملاً مستقل از ابعاد نوسانات باشد)؛ با هم قیاس کرد. در حین این عمل، او دریافت اصولاً نبایستی‌ الگویی در این میان تشکیل شود. اما منتقدین به پژوهش وی معتقدند که تابش ریزموج کیهانی، اصلاً آنچنان‌که گورزادیان بازسازی کرده رفتار نمی‌کند.

واهه گورزادیان (راست) و راجر پن‌روز / نیچر

آنان بدین نکته اشاره می‌کنند که داده‌های WMAP، به‌روشنی نشان از وجود تعداد بسیار بیشتری از نوسانات دمایی در مقیاس‌های کوچکتر می‌دهند و از این‌رو فرض بر این‌که آسمان، در طول موج ریزموج (میکروویو) ایزوتروپ است (یعنی محاسبات از هر نقطه‌ای در آسمان، نتایج یکسانی را به دست می‌دهد)؛ اشتباه خواهد بود. هر سه گروه نام‌برده، با در نظرگیری ویژگی‌های بنیادین جهانِ حاصله از تورم کیهانی، و نیز فرض براین‌که تمامی حلقه‌های یافت‌شده در شبیه‌سازی‌ها، شدیداً مشابه با نمونه‌های دیده‌شده در داده‌های WMAP است؛ اقدام به جستجوی الگوهای پراکندگی ِ دوار در زمینه‌ی ریزموج کیهانی نمودند.

Moss و همکاران‌اش حتی با تغییر اندک روش پژوهشی‌شان متوجه شدند که هم داده‌های رصدی و هم شبیه‌سازی‌های مدل تورمی؛ نشان از وجود نواحی کم‌پشت و هم‌مرکزی به‌شکل مثلث‌های متساوی‌الاضلاع، در زمینه‌ی نوسانات دمایی می‌دهند. Zibin در این‌باره می‌گوید: «نتایجی که گورزادیان و پن‌روز به‌دست‌ آورده‌اند؛ به هیچ‌وجه اثبات‌کننده‌ی مدل «جهان‌های تکرار‌شونده‌»ی پن‌روز در برابر مدل استاندارد تورمی نیست».

گورزادیان با این حال، آنالیزهای انتقادی را به «مطلقاً جزئی» تعبیر می‌کند و در پاسخ به مقالات سه‌گانه‌ی مزبور؛ مدعی‌ست که حد و حدودی در توافق مابین مدل استاندارد کیهان‌شناختی و داده‌های WMAP، «به‌میزانی از اطمینان» وجود دارد؛ اما مدلی کاملاً متفاوت همچون آنچه‌که پن‌روز ارائه داده؛ شاید «حتی بهتر» با داده‌های رصدی جور درآید. با این‌حال او هم‌اکنون آمادگی اظهار این نکته که الگوهای دایره‌شکل، برای تأیید مدل پن‌روز ایجاد مدرک می‌کنند را ندارد و می‌گوید: «ما نشانه‌هایی را یافته‌ایم که بر صحت ویژگی‌های پیش‌بینی‌شده توسط این مدل (یعنی مدل پن‌روز) صحه می‌گذارد».

منبع: nature