آخرین نظریه استفن هاوکینگ درباره مهبانگ

نظریه پایانی استفن هاوکینگ درباره منشا جهان که با همکاری پرفسور تامس هرتاگ بر روی آن کار می کرد، به تازگی در نشریه فیزیک انرژی بالا منتشر شد.

این نظریه که قبل از مرگ نابهنگام دانشمند بزرگ در اوایل امسال برای انتشار فرستاده شده بود، مبتنی بر نظریه ریسمان است و چنین پیش بینی می کند که جهان متناهی بوده و بسیار ساده تر از آن جیزی است که نظریات کنونی درباره مهبانگ می گویند.

پرفسور هرتاگ که کار او مورد حمایت شورای پژوهش اروپا است، در ابتدا این نظریه را در کنفرانسی در دانشگاه کمبریج به تاریخ جولای سال گذشته اعلام کرد که همزمان با تولد 75 سالگی پرفسور هاوکینگ برگزار شده بود.

نظریات نوین مهبانگ چنین پیش بینی کرده اند که جهان با یک انبساط کوتاه مدت پا به وجود گذاشت. به عبارت دیگر تنها در کسر کوچکی از ثانیه پس از مهبانگ عظیم، جهان با نرخ نمایی رو به انبساط گذاشت. لیکن باور غالب این است که به محض شروع انبساط، مناطقی وجود یافتند که انبساط در آنها هرگز متوقف نشد. چنین اندیشیده می شود که اثرات کوانتومی می توانند باعث تداوم انبسار در برخی مناطق جهان شوند بگونه ای که انبساط در کل جهان پدیده ای ازلی است. بخش قابل مشاهده جهان ما تنها یک دنیای بسته مهمان نواز است که در آن انبساط به انتها رسیده و ستاره ها و کهکشانها شکل گرفته‌اند.

پاییز گذشته هاوکینگ بزرگ در مصاحبه‌ای چنین بیان کرد: نظریه معمول انبساط ابدی چنین پیش بینی می کند که جهان ما از منظر عالمگیر، مانند یک فراکتال بی پایان با موزائیکی از جهان های محصور است که توسط یک اقیانوس منبسط شونده از هم جدا می شوند (فراکتال ساختاری است که از تکرار یک ساختار همانند خود تشکیل شده است). قوانین محلی فیزیک و شیمی می توانند از یک جهان محصور به جهان محصور دیگر تغییر کنند که در کل یک چندجهانی (multiverse) را تشکیل می دهند. ما من هیچگاه طرفدار نظریه چندجهانی نبوده ام. اگر مقیاس جهانهای مختلف در چندجهانی بزرگ یا بی پایان باشد این نظریه قابل آزمون نخواهد بود.

هاوکینگ و هرتاگ در مقاله جدید خود می گویند که این تلقی از انبساط ابدی به عنوان نظریه ای برای مهبانگ نادرست است. مشکل اصلی نظریه مزبور این است که یک جهان پس زمینه ای موجود را بفرض می آورد که مطابق نظریه نسبیت عام اینشتاین تکامل یافته و اثرات کوآنتومی را به صورت نوسانات کوچکی پیرامون آن موردعمل قرار می دهد. لیکن دینامیک انبساط ابدی تفکیک میان فیزیک کلاسیک و کوانتومی را از بین می برد. در نتیجه نظریه اینشتاین در انبساط ابدی فرو می ریزد.

به پیش بینی هاوکینگ در بزرگترین مقیاسهای ممکن، جهان ما بطرز قابل توجهی هموار و از منظر عالمگیر با پایان است و دارای ساختار فراکتالی نیست.

نظریه انبساط ابدی که هاوکینگ و هرتاگ به پیش بردند مبتنی بر نظریه ریسمان است: شاخه ای از فیزیک نظری که تلاش در جهت آشتی دادن گرانش و نسبیت عام با فیزیک کوانتومی دارد و بخشی از این کار را با تشریح مولفه های بنیادین جهان به عنوان ریسمانهای مرتعش خرد انجام می دهد. این رویکرد از مفهوم هولوگرافی در نظریه ریسمان استفاده می کند که مطابق آن جهان یک هولوگرام بزرگ و پیچیده است: واقعیت فیزیکی در فضاهای سه بعدی را می توان از نظر ریاضی به تصاویر متعامد دوبعدی بر سطوح کاهش داد.

هاوکینگ و هرتاگ نسخه دیگری از این هولوگرافی را تدوین کردند که بعد زمان در انبساط ابدی را تصویر می کد. این امر به آنها امکان داد انبساط ابدی را بدون تکیه بر نظریه اینشتاین توصیف کنند. در نظریه جدید انبساط ابدی به وضعیتی بدون زمان که بر سطح فضایی در ابتدای زمان تعریف شده، فروکاسته می شود.

به گفته هرتاگ وقتی تکامل جهان را در جهت عکس زمانی دنبال کنیم، در نقطه ای به آستانه انبساط ابدی می رسیم که مفهوم آشنای ما از زمان معنای خود را از دست می دهد.

نظریه بودن مرز پیشین هاوکینگ پیش بینی کرده بود که اگر در طول زمان به عقب و به ابتدای جهان بازگردیم، جهان منقبض شده و به یک کره تبدیل می شود اما این نظریه جدید از کار قبلی او فاصله می گیرد. حالا گفته شده که در گذشته جهان دارای یک مرز بوده است.

هرتاگ و هاوکینگ از این نظریه جدید برای استخراج پیش بینی های منسجم تری درباره ساختار عالمگیر جهان استفاده کرده اند. طبق پیش بینی آنها جهانی که از مرزهای گذشته و از درون انبساط ابدی ناشی شده باپایان و بسیار ساده تر از ساختار بی پایان فراکتالی است ک توسط نظریه قدیمی انبساط ابدی توصیف شده است.

نتایج آنها در کارهای بعدی مورد تایید قرار گرفته است. طبق کار آنها تنها یک جهان یگانه و منفرد وجود ندارد و چندجهانی پیچیده نیز به تعدادی از جهانهای ممکن فروکاسته می شود. این امر نظریه آنها را قابل پیش بینی و قابل آزمون می سازد.

حالا هرتاگ سعی دارد الزامات این نظریه را در جهان کوچکتری که توسط تلسکوپها قابل دسترسی است مورد مطالعه قرار دهد. او بر این باور است که موجهای گرانشی بسیار کهن که در فضا-زمان مرتعش می شوند، در خروج از انبساط ابدی تولید شده و طول موج آنها بقدری بلند است که شناسایی آنها از عهده آشکارسازهای کنونی بر نمی آید. لیکن توسط رصدخانه فضایی اروپا که در دست برنامه ریزی است قابل آشکارسازی خواهند بود.

منبع:

https://scitechdaily.com/stephen-hawkings-final-theory-about-the-big-bang/