آيا قبل از انفجار بزرگ جهاني وجود داشته است ؟ اين سوالي است كه...


همه فيزيكدانان باور ندارند كه زمان با انفجار بزرگشروع شده باشد. انفجار بزرگ تنها مي توانسته گذري از يك رمبش به جهاني در حال انبساط باشد. اينك " مارتين بوجووالد " از دانشگاه ايالت پنسيلوانياي امريكا در حال بررسي مدلي از «گرانش كوانتومي حلقوي» است تا نشان دهد كه حتي اگر چنان جهاني، پيش از انفجار بزرگ وجود داشته باشد، شناخت جنبه هاي خاص آن غيرممكن خواهد بود. بسياري انفجار بزرگ را همچون «گلوله آتش» در نظر مي گيرند كه حدود ۱۴ ميليارد سال پيش از حالتي داغ و متراكم آغاز شد و به شكل جهان وسيعي كه امروزه مي بينيم، منبسط شد. در فيزيك كلاسيك مشكلي وجود دارد؛ وقتي مدل هاي خود را در جهت گذشته مورد استنتاج قرار مي دهيم، اين مدل ها انفجار بزرگ را به عنوان لحظه يي با انرژي و دماي بي نهايت پيش بيني مي كنند كه آن را «تكينگي» مي نامند. مدل هاي كلاسيكي مي توانند تا يك هزارميلياردم ثانيه اين تكينگي پيش بروند، اما همه مفهوم هاي پيشين معادلات شان از دست مي رود. فيزيكدانان براي شناخت جهان در زمان هاي دور بايد نظريه يي انتخاب كنند كه بتواند سه نيروي قوي تر طبيعت (الكترومغناطيسي، نيروي ضعيف هسته يي و نيروي قوي هسته يي) را با نيروي گرانش تلفيق كند، يعني آنها بايد نظريه گرانش اينشتين (نسبيت عام) را با مكانيك كوانتومي تطبيق دهند و يك نظريه كوانتومي گرانشي به وجود آورند. يكي از نظريه هايي كه به همين منظور پيشنهاد شده است، گرانش كوانتومي حلقوي نام دارد. اين نظريه فرض مي كند زمان در «جهش »هاي كوانتومي محدودي جلو مي رود. در نظريه كلاسيك انرژي مقادير بالاي دلخواهي مي گيرد، اما در نظريه گرانش كوانتومي حلقوي با يك حد فوقاني محدود مي شود. «بوجووالد» در اين باره مي گويد؛ " حدود ۶ سال قبل دريافتم كه گرانش كوانتومي حلقوي مي تواند از تشكيل تكينگي اجتناب كند، اما معادلاتي به كار بردم كه هنوز هم براي نشان دادن دقيق حالت كوانتومي بسيار پيچيده هستند. "
CB6 pic
به هر حال فقدان تكينگي اين احتمال را پديد آورده است كه جهان مي توانست حالتي داشته باشد كه تا زمان هاي قبل از انفجار بزرگ امتداد يابد. اين يعني انفجار بزرگ آغاز جهان را نشان نمي دهد، اما انفجار بزرگ بيشتر يك گذر يا جهش جهان بود از حالتي پيش از رمبش به چيز در حال انبساط كه امروزه مي شناسيم. اكنون «بوجووالد» مشغول تحقيق روي اين موضوع است كه آيا مي توان به جهان پيش از انفجار بزرگ نگاهي گذرا افكند يا خير. او كه تحقيقاتش را با مدلي بر اساس گرانش كوانتومي حلقوي شروع كرد، در اوايل امسال گفت كه حالت جهان با تعدادي پارامتر از جمله چگونگي انبساط كنوني جهان، مقدار ماده موجود و شدت گرانش توصيف مي شود. وي به تدريج مدل را ساده سازي كرد و توانست معادلاتي براي حالت جهان بيابد كه در زمان پيش از انفجار بزرگ دقيقاً قابل حل باشد. ما كه هم اكنون در دوره پس از انفجار بزرگ زندگي مي كنيم، از فضا و زمان كاملاً هموار برخورداريم. اما پيش از انفجار بزرگ (اگر چنان زماني وجود داشته باشد) احتمال دارد كه جهان در چنان حالت كوانتومي پرافت و خيزي بود كه حتي مفاهيم معمولي زمان هم معني خود را از دست مي دادند. «بوجووالد» دريافت كه وسعت جهان حاضر عدم قطعيت بنيادي يي در معادلاتش به وجود مي آورد كه ما را از درك چگونگي تغييرات كوانتومي بزرگ پيش از انفجار بزرگ بازمي دارد؛ يعني امكان ندارد كه مثلاً براي پيگيري گذشته همه جنبه هاي جهان پيش از انفجار بزرگ، محاسبات مان را رو به عقب انجام دهيم. اين چيزي است كه «بوجووالد» نامش را «فراموشي كيهاني» مي گذارد. او مي گويد؛ «اين حقيقت كه برخي ويژگي ها به طور كامل پيش بيني ناپذيرند، بسيار غيرمنتظره است.» البته وي اضافه مي كند كه جنبه هاي مرتبط با رفتارهاي كلاسيكي همچون وسعت جهان و آهنگ انقباض را مي توان به طور كلي مشخص كرد. اما «جان بارت»، نظريه پرداز گرانش كوانتومي از دانشگاه ناتينگهام انگلستان يادآور مي شود كه گرانش كوانتومي حلقوي نظريه يي كاملاً مقبول در ميان ساير نظريه ها نيست كه اين موضوع مي تواند نتيجه گيري هاي «بوجووالد» را متزلزل سازد. او مي گويد : گرانش كوانتومي حلقوي مثل كيكي نيم پخته است. براي دستيابي به يك نظريه كوانتومي گرانشي كامل به برخي جنبه ها نياز داريم كه هنوز وجود ندارد.