آیا بیگ‌بنگ آغاز جهان بوده است؟

مجله علمی ایلیاد - دانشمندان انگلیسی نظریه‌ی جدیدی را اخیراً مطرح کرده‌اند که بر اساس آن جهان هستی هیچ وقت شروع نشده است، بلکه همیشه وجود داشته است. آن‌ها می‌گویند که با گرانش کوانتومی می‌توان این نظریه را شرح داد.

محققین برای ارائه‌ی این نظریه‌ی جدید، نظریه‌ی گرانش کوانتومی جدیدی که «نظریه‌ی مجموعه‌ی سببی» نامیده می‌شود را به کار گرفته‌اند. طبق نظریه‌ی مجموعه‌ی سببی، فضا و زمان به تکه‌های گسسته‌ی فضا-زمان شکسته می‌شوند. آن‌ها از این رویکرد برای کاوش در ابتدای جهان هستی استفاده کرده‌اند و دریافته‌اند که به احتمال زیاد جهان ابتدا نداشته است و تا گذشته‌های نامحدود وجود داشته است و فقط اخیراً یعنی حدود چند میلیارد سال پیش، بیگ بنگ به‌عنوان یک مرحله‌ی تکاملی در جهان رخ داده است.

گرانش کوانتومی احتمالاً یکی از خسته‌کننده‌ترین مسائل فیزیک مدرن است. در حال حاضر دو نظریه‌ی مهم برای جهان وجود دارد؛ فیزیک کوانتومی و نسبیت عام. فیزیک کوانتومی سه نیرو از چهار نیروی بنیادی طبیعت را شرح می‌دهد که شامل الکترومغناطیس، نیروی ضعیف، نیروی قوی هم می‌شود. از طرف دیگر نسبیت عام بهترین توضیح را برای نیروی گرانش ارائه می‌دهد. با این حال، نظریه‌ی نسبیت عام نیز نظریه‌ی کاملی نیست. حداقل در دو نقطه از جهان، ریاضیات نسبیت عام نتایج خوبی به بار نمی‌آورد؛ مرکز سیاه‌چاله‌ها و ابتدای جهان.

به این نقاط «تکینگی» گفته می‌شود و جاهایی در فضا-زمان هستند که قوانین کنونی فیزیک در آنجا جواب نمی‌دهند. در هر دوی این نقاط، گرانش در مقیاس‌های بسیار کوچک به شدت قوی است. برای حل اسرار نقاط تکینگی، فیزیکدانان نیازمند توضیح میکروسکوپی نیروی قوی هستند که به آن نظریه‌ی گرانش کوانتومی گفته می‌شود. نظریه‌های زیادی در این زمینه تا کنون مطرح شده است که نظریه‌ی ریسمان یکی از آن‌ها است. اکنون دانشمندان دانشگاه لیورپول نظریه‌ی جدید مجموعه‌ی سببی را مطرح کرده‌اند.

در نظریه‌های کنونی فیزیک، فضا و زمان پیوسته هستند. آن‌ها سطح صافی را می‌سازند که همه‌ی واقعیات بر روی آن اتفاق می‌افتند. در چنین فضا-زمان پیوسته‌ای، دو نقطه تا جایی که ممکن است به یکدیگر نزدیک هستند و دو رویداد تا جایی که ممکن است، بدون فاصله از یکدیگر رخ می‌دهند. در نظریه‌ی مجموعه‌ی سببی، فضا-زمان به صورت تکه‌های گسسته در نظر گرفته می‌شوند که می‌توان به آن‌ها اتم‌های فضا-زمان گفت. به این ترتیب رویدادها برای نزدیک هم بودن دارای محدودیت می‌شوند، زیرا نمی‌توانند نزدیک‌تر از اندازه‌ی یک اتم فضا-زمان به یکدیگر باشند. به‌عنوان مثال اگر در حال خواندن این متن از روی صفحه نمایش خود هستید، همه چیز پیوسته به نظر می‌رسد، ولی اگر ذره‌بین روی صفحه قرار دهید، می‌توانید پیکسل‌های مجزای موجود در صفحه را ببینید؛ بنابراین نمی‌توانید دو تصویر را بیشتر از اندازه‌ی یک پیکسل به یکدیگر نزدیک کنید.

نظریه‌ی مجموعه‌ی سببی دارای کاربرد مهمی برای ماهیت زمان است. بخش مهمی از فلسفه‌ی این نظریه در حقیقت این است که گذر زمان دارای ماهیت فیزیکی است و نباید با چیزهای انتزاعی یا چیزهایی که فقط در مغز ما رخ می‌دهند، اشتباه گرفته شود. بنابراین در این نظریه یک مجموعه‌ی سببی باعث رشد یک اتم و بزرگ‌تر شدن آن خواهد شد.

نظریه‌ی مجموعه‌ی سببی مشکل تکینگی بیگ‌بنگ را برطرف می‌کند، زیرا طبق این نظریه، وجود تکینگی ممکن نیست. در واقع امکان اینکه ماده تا جایی متراکم شود که تبدیل به یک نقطه شود، وجود ندارد و مواد نمی‌توانند کوچک‌تر از اندازه‌ی اتم‌های فضا-زمان شوند. حال اگر تکینگی بیگ‌بنگ وجود نداشته باشد، ابتدای شکل‌گیری جهان چگونه بوده است؟ محققین این پرسش را طی مقاله‌ای در مجله‌ی arXiv پاسخ داده‌اند.

طبق این نظریه، مجموعه‌ی سببی از هیچ رشد می‌کند و تبدیل به جهانی می‌شود که ما اکنون مشاهده می‌کنیم. در واقع بیگ‌بنگ به‌عنوان ابتدای شکل‌گیری جهان وجود ندارد، زیرا مجموعه‌ی سببی در گذشته‌ی نامحدود وجود داشته است و به هر زمانی که فکر کنیم قبل از آن چیزی وجود داشته است. محققین اذعان دارند که بیگ‌بنگ یا همان انفجار بزرگ تنها لحظه‌ای خاص در تکامل جهان بوده است.

البته برای اینکه این نظریه مورد تایید قرار گیرد، هنوز کارهای زیادی برای انجام دادن وجود دارد.