ایران اکازیون:قوی ترین نشانه ها از آغاز جهان می تواند در امواج گرانشی کوچکی باشد، که در زمان بیگ بنگ به وجود آمده اند. این امواج چندی پیش توسط دانشمندان مرکز علوم اخترفیزیک هاروارد-اسمیت‌سونیان آشکار سازی شدند، در صورت درست بودن مشاهدات، درستی نظریه تورم کیهان تایید و نظریه‌های مبتنی بر جهان های موازی تقویت می شود، اما نظریه “جهان چرخه ای” رد خواهد شد.
به گزارش بیگ بنگ، برای اینکه درک درستی از آشکارسازی امواج گرانشی داشته باشیم و بدانیم این مشاهدات چه چیزی را اثبات می کنند، ابتدا باید نظریه های مهم کیهان شناسی از جمله، نظریه تورم کیهان، نظریه جهان چرخه ای را مورد ارزیابی قرار دهیم. چون در صورت مشاهده امواج گرانشی توسط دانشمندان بایسپ۲، نظریه جهان چرخه ای رد خواهد شد و نظریه جهان های موازی تقویت می شود، به عبارتی مدلی ساده از تورم کیهان بنام تورم آشفته نشان می دهد که فقط دنیای ما تنها جهان موجود نیست، بلکه جهان های موازی همچون حباب هایی با قوانین فیزیکی خاص خود در پهنه گیتی نیز وجود دارند که به چند جهانی ( multiverse ) معروف هستند.
نظریه تورمی کیهان
اولین بار آلن گوث ، در سال ۱۹۷۹، از اینکه بطور تصادفی به سمت یکی از بزرگترین ایده های کیهان شناسی هدایت شده بود، احساس شعف می کرد. او موفق شد پس از ۵۰ سال ، تنها با کمک یک رصد معمولی، اولین بازبینی اساسی را در نظریه بیگ بنگ ارائه کند. گوث اینگونه فرض کرد که جهان درست در لحظه تولد دچار افزایش حجم یا تورم شده است، این تورم، از نظر ستاره شناسی بسیار سریع تر از آنچه که اغلب فیزیکدانان تصور می کردند رخ داده است، در اولین یک تریلیون تریلیونیم ثانیه، نیروی ضد گرانش مرموزی، باعث گسترش و انبساط جهان شده است. با این فرض او توانست پاسخی برای برخی از عمیق ترین معماهای کیهان شناسی بیابد. داده های اخیر کیهان شناسی ، شامل یافته های رادیوتلسکوپ بایسپ۲ ، ماهواره پلانک و WMAP ، با نظریه تورم سازگارند. با اینکه تورم تنها نظریه کیهان شناسی موجود نیست، اما در عین حال می توان گفت جزء ساده ترین و معتربرترین آنها است.
نظریه جهان های چرخه ای یا جهان اکپیروتیک
شاید تصور کنید هنوز زمان آن نرسیده که بتوان نظریه M را بطور جدی به حیطه کیهان شناسی وارد کرد. با این وجود فیزیکدانان تلاش کرده اند به منظور ایجاد تغییری جدید در شیوه معمول تورم جهان، از فیزیک پوسته ها استفاده کنند. پل استینهارت از پریستون ،برت اورت از دانشگاه پنسیلوانیا و نیل توراک از دانشگاه کمبریج به همراه هم نظریه ای به نام “جهان اکپیروتیک” ( در زبان یونانی به معنی آتش سوزی ) یا جهان چرخه ای ارئه داده اند تا بتوانند ویژگی های جدید تصویر پوسته M بعدی را به کار گیرند. در چنین تصویری برخی از ابعاد می توانند بزرگ و حتی از نظر اندازه نامتناهی باشند. آن دو پوسته سه بعدی همواره ، همگن و موازی و سرد بوده ولی گرانش به تدریج آنها را به سمت هم می کشاند. سرانجام آنها با یکدیگر برخورد می کنند و انرژی جنبشی عظیمی ناشی از برخورد آنها به تابش ماده ای تبدیل می شود که جهان ما را می سازند. برخی ترجیح می دهند به جای نظریه بیگ بنگ به این نظریه برخورد بزرگ بگویند؛ زیرا در این حالت مسئله مربوط می شود به برخورد دو پوسته.
نیروی ناشی از برخورد، دو جهان را از هم دور می کند. وقتی این دو پوسته از یکدیگر دور می شوند، به سرعت خنک شده، و جهانی را که امروز می بینیم ایجاد می کنند. این خنک شدن و انبساط برای تریلیون ها سال ادامه داشته، تا زمانی که دمای جهان ها به صفر مطلق نزدیک مش شود و چگالی ماده به تنها یک الکترون در کادریلیون سال نوری مکعب می رسد. در نتیجه جهان خالی و راکد می گردد. اما گرانش به کار خود برای جذب دو پوسته ادامه می دهد، تا اینکه تریلیون ها سال بعد، آنها بار دیگر با یکدیگر برخورد کرده و این چرخه دوباره تکرار می شود. این نظریه یعنی احتمالا پوسته های دیگری نیز در فضا شناور هستند که ممکن است در آینده با ما برخورد بزرگ دیگری کنند.
مشاهده امواج گرانشی: تقویت نظریه جهان های موازی – رد نظریه جهان های چرخه ای
نظریه جهان چرخه ای بسیار جالب است ، اما چرا با مشاهده امواج گرانشی این نظریه رد می شود، می توان اینطور بیان کرد که اگر نظریه جهان چرخه ای درست باشد، بین لایه ی جهان ها برخوردهایی آهسته به وجود آمده و در نتیجه امواج گرانشی بسیار ملایم تر خواهند بود. اما اگر امواج گرانشی شدیدی را آشکارسازی شده باشند، نظریه تورم کیهان تقویت می شود که از طریق فرایند تورم ابتدایی ایجاد شده است. تورم یک پدیده کوانتومی است اما امواج گرانشی در محدوده فیزیک کلاسیک هستند، بنابراین امواج گرانشی پلی میان فیزیک کلاسیک و کوانتوم هستند و به همین خاطر می‌توانند گواهی باشند که گرانش درست مانند دیگر نیروهای طبیعت سرشتی کوانتومی دارد. نتایج مشاهدات دانشمندان بایسپ۲ امواج شدیدی از لحظات تولد کیهان به ثبت رسانده است و در نتیجه نظریه تورمی کیهان تقویت می شود و این یعنی امکان وجود جهان های دیگری بجز جهان ما وجود دارد! مدل جهان تورمی و معادلات کیهان شناسی کوانتومی نشان می دهند که عالم به علت افت و خیزهای کوانتومی بطور خود به خودی از خلا به وجود آمده است و بیگ بنگ به طور پیوسته در جاهای دیگر فضا رخ می دهد و طبق نظریه ریسمان ممکن است ، جهان هایی با قوانین طبیعت خاص خود و حتی با فضا یا ابعادی بیشتر از جهان ما وجود داشته باشند.
آیندۀ امواج گرانشی
البته برای بازبینی و یا رد نظریات ارائه شده، ناسا بیکار نمانده و قصد دارد در حوالی سال ۲۰۱۵، نسل جدید از آشکارسازهای امواج گرانشی، مثل لیزا – LISA (Laser Interferometer Space Antenna) را به فضا بفرستد و به ما این امکان را می دهند که برخی از نظریه ها را مورد بازبینی قرار داده و یا حتی رد کنیم. لیزا نماینده نسل بعدی آشکار سازهای امواج گرانشی می باشد. این دستگاه در فضا مستقر خواهد شد. ۳ ماهواره به فضا فرستاده خواهد شد که تقریبا در فاصله ۵۰ میلیون کیلومتری زمین، در فضا مثلثی متساوی الاضلاع تشکیل خواهند داد. طول هر ضلع ۵ میلیون کیلومتر خواهد بود). هر ماهواره دو لیزر خواهد داشت که به آن اجازه می دهد پیوسته با دو ماهواره دیگر در ارتباط باشد. با اینکه هر لیزر، باریکه ای به قدرت تنها نیم وات شلیک می کند، تجهیزات نوری آنقدر حساسند که قادرند لرزش های ناشی از امواج گرانشی را با دقتی معادل یک تقسیم بر یک میلیارد تریلیون آشکار کنند. ( معادل حرکتی برابر یک صدم قطر یک اتم).
دقت لیزا به قدری بالاست که باید بتواند امواج گرانشی تولد جهان را آشکار کند و ما را به یک تریلیونم ثانیه بعد از بیگ بنگ ببرد. یک هدف مهم لیزا، فراهم آوردن شواهدی قطعی برای نظریه تورم است. تورم با تمام داده های کیهان شناسی موجود اعم از، تختی جهان، افت و خیزهای تابش پس زمینه کیهانی و غیر … سازگار است. دانشمندان می خواهند برای سنجش قطعی آن ، امواج گرانشی ناشی از خود فرایند تورم را آزمایش کنند. این یعنی « انگشت نگاری» از امواج گرانشی پدید آمده از لحظه بیگ بنگ ؛ باید تفاوت میان تورم و هر نظریه رقیب را بیان کند. لیزا باید بتواند یکی از این نظریه ها را از راه تجربه رد کند. به بیان دیگر امواج گرانشی ایجاد شده از طریق بیگ بنگ اولیه، حاوی داده های رمز گذاری شده ای هستند که می توانند صحت یکی از این نظریات را تایید کنند. ممکن است لیزا برای اولین بار بتواند نتایج محکمی را در تایید نظریه تورم ، یا نظریه ریسمان و نظریه M ارائه کند. خوشبختانه ما در ابتدای این مسیر هستیم و این اکتشافات علمی همچنان ادامه خواهد داشت.
نویسنده: سام – بیگ بنگ / منابع: Ekpyrotic universe ,Cyclic model, Paralel Worlds , nature , LISA
