علت یکپارچگی کیهان چیست؟
علت یکپارچگی کیهان چیست؟
مجله علمی ایلیاد - تکامل زمانی کیهان، از بیگ‌بنگ تا به امروز، به کمک معادلات میدانی اینشتین در مورد نسبیت عام توضیح داده می‌شود. اما از سویی، هنوز پرسش‌هایی در مورد دینامیک کیهان‌شناسی وجود دارد که سر منشاء آن‌ها، در تفاوت میان نظریه و مشاهده نهفته است. یکی از آن پرسش‌های بی‌پاسخ این است: «چرا کیهان در حالت کنونی خود اینقدر یکپارچگی را در مقیاس بزرگ نشان می‌دهد؟»
چنین تصور می‌شود که در آغاز، کیهان کمی پس از بیگ‌بنگ در حالتی بسیار ناپایدار قرار داشته که ویژگی بارز آن، نوسانات قدرتمند در منحنی فضا زمان بوده است. در خلال فرآیند طولانی انبساط، کیهان قدم به سوی حالت امروزی خود، یعنی حالتی یکپارچه و ایزوتروپیک در مقیاس بزرگ گذاشت. به بیان ساده، کیهان از هر سو به یک شکل دیده می‌شود.
این نکته به همراه نکات دیگر، از محاسبات تشعشعات پس‌زمینه‌ی کیهانی به‌دست آمده که به نظر در هر جهت بسیار یکپارچه است. این یکپارچگی به این دلیل شگفت‌آور است که حتی در دو منطقه‌ای از کیهان که به‌طور معمول از یکدیگر جدا می‌شوند نیز به مقادیر یکسانی تشعشعات پس‌زمینه‌ای مشاهده شده است.
به منظور حل این تناقض، نظریه‌ی تورم ابداع شد که در مورد مرحله‌ای از انبساط بسیار سریع پس از بیگ‌بنگ صحبت می‌کند. این خود می‌تواند یکپارچگی در تشعشعات پس‌زمینه‌ای را توضیح دهد. اینکه چگونه این مرحله را بتوان در بافت نظریه‌ی اینشتین قرار داد، نیازمند اصلاحاتی بر روی نظریه است که خود نادرست به‌نظر آمده و نمی‌توان آن‌را به طور مستقیم اعتبارسنجی کرد.
تا به حال مشخص نبود که می‌توان یکپارچگی کیهان را با معادلات اینشتین توضیح داد. دلیل آن پیچیدگی معادلات و پیچیدگی مربوط به بررسی راه حل آن‌ها و پیش‌بینی رفتار آن‌ها است.
در خود مسئله، تکامل زمانی باید از دیدگاه ریاضیاتی مورد بررسی قرار گیرند. باید نشان داد که این انحراف‌ها، در خلال انبساط از بین رفته و در نتیجه امکان ایجاد ساختاری یکپارچه برای کیهان فراهم می‌شود.
چنین بررسی‌هایی بر اساس روش‌های امروزی ریاضیاتی در زمینه‌ی تحلیل هندسی بنا شده‌اند. تا به امروز، این روش‌ها می‌توانستند فقط چنین نتایج کوچکی از یکپارچگی هندسی فضا زمان تولید کنند. «دیوید فاهمن» از دانشگاه وین برای اولین بار موفق به انتقال این روش‌ها به معادلات بزرگ دلخواه شد.
نتایج منتشر شده این تحقیقات در مجله‌ی PRL نشان می‌دهد یکپارچگی در مدل‌های مورد بررسی قرار گرفته را به‌طور کامل می‌توان با نظریه‌ی اینشتین توضیح داد و آن‌ها نیازمند هیچ اصلاحی نیستند. اگر این یافته را بتوان به مدل‌های کلی‌تر انتقال داد، به این معنا خواهد بود که الزاماً نیاز به ساز و کاری مثل تورم برای توضیح حالت کنونی کیهان نیست، اما نظریه‌ی اینشتین می‌تواند باری دیگر پیروز میدان باشد.