چندجهانی چقدر واقعی است؟
آیا شمای دیگری وجود دارد که دقیقاً همین مقاله را می خواند؟ گفتنش سخت است.
تصویر هنری از چندجهانی. (اعتبار تصویر: Shutterstock)
تصور کنید سوار یک موشک هستید و زمین را ترک میکنید. خروج از منظومه شمسی، ترک کهکشان ما و خروج از جهان قابل مشاهده و پشت سر گذاشتن کیهان که غیرممکن است، زیرا باید سریعتر از سرعت نور حرکت کنید، اما اینجا با من باشید تا به آنسوی کیهان سفر کنیم.
اکنون شما در حال عبور از خلأ غیرقابل درک هستید، فقط برای رسیدن به جهان دیگری، با کهکشانی دیگر در داخل آن، با منظومه شمسی دیگر، زمینی دیگر … و دیگری شما که آنجا نشستهاید و این مقاله را میخوانید.
این چندجهانی است و ممکن است یک پیشبینی طبیعی از نظریههای فیزیکی باشد که آغاز جهان را تعریف میکنند. یا ممکن است نباشد. همانطور که تحقیقات جدید نشان داده است، گفتن آن سخت است.
یک جهان بزرگ قدیمی
کیهانشناسان تا حد زیادی بر این باورند که زمانی که جهان ما بسیار جوان بود – کمتر از یک تریلیونم یک تریلیونم یک ثانیه – در کوچکترین کسری از زمان (دوباره، شامل تریلیونم بر تریلیونم ثانیه)، جهان واقعاً بسیار بزرگ شد.
چقدر بزرگ؟ گفتن دقیق آن سخت است، زیرا این مفهوم بسیار فرضی است، اما ‘بزرگتر از آنچه فکر میکنید’ کافی است. بیشتر مدلهای این رویداد که تورم نامیده میشود، جهانی را میخواهند که حداقل ۱۰^۵۲ برابر بزرگتر از حجم قابل مشاهده کیهان باشد. از آنجایی که این تکه قابل مشاهده در حال حاضر 90 بیلیون سال نوری وسعت دارد، این بدان معناست که وسعت واقعی جهان ما آنقدر بزرگ است که تقریباً غیرقابل درک است.
تصویری از انبساط جهان پس از انفجار بزرگ. (اعتبار تصویر: MARK GARLICK/SCIENCE PHOTO LIBRARY از طریق Getty Images)
تورم بسیاری از مشکلات را در کیهانشناسی استاندارد بیگ بنگ حل میکند – مدلی که چگونگی شروع جهان را توصیف میکند – مانند این که مناطقی از جهان که بسیار دور از یکدیگر هستند، تقریباً دمای یکسانی دارند. بر اساس تئوری تورم، آن مناطق زمانی بسیار دنجتر بودند و قبل از اینکه تورم آنها را از هم بپاشد، به خوبی یکدیگر را میشناختند.
یک پیامد بالقوه دیگر تورم وجود دارد: ممکن است انجام نشود. در واقع، ممکن است هرگز انجام نشود. این «تورم ابدی» نامیده میشود، و این ایده توضیح میدهد که چگونه جهان در بزرگترین مقیاسها ممکن است همیشه در حال باد شدن باشد، تنها چیزهای کوچکی که به هم میچسبند تا به لکههای عادی و آرامبخشی مانند خودمان تبدیل شوند. هر کیهان جزیرهای که از هم جدا میشود، با شکاف وسیعی از نیستی جدا میشود و جزایر سریعتر از نور از یکدیگر دور میشوند (زیرا این کاری است که تورم انجام میدهد).
این جهانهای جزیرهای، که در «چندجهانی» بزرگتر جاسازی شدهاند، هرگز با هم ملاقات نمیکنند و هرگز نمیتوانند با یکدیگر صحبت کنند. در واقع، یافتن شواهد مستقیم از وجود آنها غیرممکن خواهد بود.
باد کردن یا باد نکردن
بدون آن شواهد مستقیم، آیا میتوانیم حداقل حدس بزنیم که آیا چندجهانی محتمل است یا خیر؟ اگر ما فقط یک حباب در یک وان حمام غولپیکر پر از فوم هستیم که سریعتر از نور منبسط میشود، چگونه میتوانیم این موضوع را بفهمیم؟
اولین قدم آزمایش تورم است. شواهدی وجود دارد که نشان میدهد چیزی مانند تورم در جهان اولیه اتفاق افتاده است. نوسانات در پسزمینه مایکروویو کیهانی، یا نوری که زمانی که جهان ما شروع به سرد شدن کرد، زمانی که 380000 سال سن داشت، منتشر شد، الگویی دارد که با آنچه در صورت وقوع تورم مشاهده میکنید، مطابقت دارد. هیچ نظریه دیگری درباره جهان اولیه با آن الگوی نور مطابقت ندارد.
پس این خوب است. اما ‘تورم’ یک نظریه واحد نیست. بیشتر شبیه کلاس یا دستهای از نظریههاست. مدلهای مختلف فیزیک متفاوت، محرکهای متفاوت، علل مختلف و اثرات متفاوت این رویداد را فرض میکنند. از آنجایی که همه این نظریهها براساس مدلهای فرضی فیزیک شدید جهان اولیه هستند، هنوز خیلی زود است که بگوییم کدام یک از نظریهها – در صورت وجود – درست است.
فیزیکدانان گمان میکنند که تورم ابدی عمومی است، به این معنی که نتیجه اکثر، اگر نه همه، مدلهای تورم است. بنابراین، به دنبال این شبهه، اگر تورم صحیح باشد، تورم ابدی نیز احتمالا درست است، و چندجهانی ممکن است واقعی باشد.
قضاوت در مورد چندجهانی
نیازی به گفتن نیست که وجود چندجهانی قرص بسیار بزرگی برای بلعیدن است. اگر تورم ابدی درست باشد، پس فقط یک جهان یا تعداد زیادی کیهان وجود ندارد، بلکه تعداد نامتناهی جهان جیبی وجود دارد. هر یک به طور بالقوه از قوانین فیزیک و آرایش ذرات خود پشتیبانی می کند. بنابراین، اگر تعداد راههای چیدمان ماده و انرژی محدود باشد – فقط راههای زیادی وجود دارد که میتوانید یک جهان بسازید – آنگاه یک چندجهانی بینهایت نیاز به کپیهای مکرر از همان موقعیت فیزیکی دارد، حتی اگر ترکیب خاصی از پیکربندیهای فیزیکی بهطور باورنکردنی نادر باشد.
این بدان معناست که یک کپی از شما وجود دارد، در فاصلهای محدود (اما بسیار دور) و یک کپی دیگر از آن گذشته است و یکی دیگر بینهایت از شما دقیقاً همین کار را انجام میدهید.
اما تنها در صورتی میتوانیم بگوییم که تورم ابدی واقعاً عمومی باشد (یعنی ویژگی مشترک اکثر مدلهای تورم، اگر نه همه)، که دقیقاً همان چیزی است که گروهی از فیزیکدانان در مقالهای اخیراً ادعا میکنند، چندجهانی محتمل است. پایگاه داده پیش چاپ arXiv و به مجله کیهانشناسی و فیزیک نجومی ارسال شد. آنها مدل تورم را تحلیل میکنند، انواع مدلها و پارامترها را تغییر میدهند و شمارش میکنند که کدام انجام شده است و کدام یک به تورم ابدی و چندجهانی منجر شده است.
پاسخ آنها: این پیچیده است.
اول از همه، آنها دریافتند که تورم ابدی آنطور رایج نیست که در ابتدا تصور میشد. توضیح آنها برای اینکه چرا کیهانشناسان فکر میکردند تورم ابدی عمومی است به این دلیل بود که کیهانشناسان قبلی تنها مجموعه محدودی از مدلها را مطالعه کرده بودند. آنها دریافتند که بسیاری از مدلهای تورم قابل دوام (در اینجا ‘قابل اجرا’ به این معنی است که آشکارا با مشاهدات در تضاد نیستند) منجر به یک سناریوی تورم ابدی نشدند.
با این حال، محققان دریافتند که حتی دستیابی به اندازهگیری «مشترک» چیزی مانند تورم ابدی دشوار است، زیرا ما درک خوبی از مدلهای تورم و نحوه عملکرد آنها نداریم. آنها استدلال کردند که پاسخ دادن به سؤال عمومی بودن با یک پاسخ غیرممکن است، زیرا هنوز چیزهای زیادی در مورد فیزیک تورم برای یادگیری وجود دارد.
پس آیا شمای دیگری وجود دارد که دقیقاً همین مقاله را میخواند؟ علم میگوید: گفتنش سخت است.
مترجم: مرتضی نادری فرد
منبع:
How real is the multiverse?
By Paul Sutter published 5 days ago
https://www.space.com/how-real-is-the-multiverse