علم بار دیگر قدرت بی‌نظیر خود را در روزی پرشکوه و در نقطه تلاقی دو نظریه مهم نسبیت و کوانتوم، به رخ کشید و دایره درک ما از عالم را وسیع‌تر کرد و در عین حال پرسش‌های بیشتری را پیش پای ما قرار داد. روز دوشنبه 26 اسفندماه سال گذشته، مرکز اخترفیزیک هاروارد اسمیتسونین با برگزاری کنفرانسی خبری، شایعه‌ای را که چند روزی جهان علم را به وجد آورده بود، تایید کرد. سرانجام دانشمندان توانستند برای اولین‌بار در تاریخ، نشانه و مدرکی دال بر صحت نظریه تورمی عالم پیدا کنند. این خبری فوق‌العاده مهم و ارزشمند بود اما به دلیل نزدیک‌شدن تعطیلات نوروزی، چندان به آن نپرداختند. اکنون به نظر می‌رسد یکی از بزرگ‌ترین تلاش‌ها و جست‌وجوهای علمی و ذهنی بشر معاصر به نتیجه رسیده است، خبر مهیجی که برخی از کیهان‌شناسان از آن به یافتن یکی از جام‌های مقدس گمشده کیهان‌شناسی یاد می‌کردند.
آنچه دانشمندان خبر کشف آن را اعلام کردند، در ساده‌ترین زبان ممکن رصد امواج گرانشی حاصل دوران تورمی ابتدای عالم است اما مدل تورمی چیست؟ و امواج گرانشی کدام‌ها هستند؟
جهان ما در کلی‌ترین حالت و شمایل خود، در حال انبساط است. کهکشان‌ها، خوشه‌های کهکشانی، همه‌وهمه از هم در حال دورشدن هستند. این دورشدن به این دلیل نیست که مثلا تحت‌تاثیر نیروی دافعه‌ای درون فضا و زمان از هم دور می‌شوند بلکه درواقع بافتار فضا زمانی که جهان ما را شکل داده است و این کهکشان‌ها نیز روی آن قرار دارند، در حال توسعه و انبساط است. مثال رایج و آشنای چنین پدیده‌ای، داستان معروف بادکنک خال‌خالی است. یک بادکنک کوچک بردارید و قبل از آنکه آن را باد کنید، روی آن با ماژیک چند علامت بزنید. حال بادکنک را باد کنید. می‌بینید که این نقطه از هم دور می‌شود. شما به خود نقطه‌ها کاری ندارید، اما چون سطح بادکنک در حال انبساط است، این نقاط نیز به تبع آن از هم دور می‌شوند. کهکشان‌ها نیز همانند این نقاط روی بادکنک و به علت انبساط عالم، در حال دورشدن از هم هستند.
حالا اگر این داستان را که از زمان پیدایش عالم در زمانی حدود 13/8 میلیارد سال پیش تاکنون ادامه داشته است به عقب برگردانید، عالم کوچک‌تر و منقبض‌تر می‌شود تا جایی که عملا به سمت یک‌نقطه با چگالی بی‌نهایت (حجم صفر) میل می‌کند. این همان نقطه معروفی است که آن را مهبانگ یا انفجار بزرگ
(Big Bang) می‌نامیم. داستان تورم از آنجا شروع می‌شود که همیشه روند انبساط عالم یکسان نبوده است. در آن دوران نوزادی و در کسر بسیار بسیار کوچکی از ثانیه، روند انبساط عالم به‌طور سرسام‌آوری بالا بوده است. این کسر بسیار کوچک از زمان را چیزی حدود 35-10 تا 32-10 ثانیه بعد از مهبانگ تخمین می‌زنند. اصلا سعی نکنید این عدد را در ذهن تصور کنید. مغز ما هیچ راهی برای درک چنین کوچکی باورنکردنی ندارد، اما اگر می‌خواهید یک این عدد را به شکل آشناتری ببینید باید عددی مانند 35-10 را به این شکل بنویسید:
00000000000000000000000000000000001/0 ثانیه.
در این مدت بسیار کوتاه، جهان ما با شتابی بسیار زیاد منبسط شد. طبق برخی از نظریه‌ها، در این فاصله زمانی حجم جهان ما حدود هزارو50برابر بیشتر شده است، یعنی 10 تریلیون تریلیون تریلیون تریلیون (یا اگر راحت‌تر هستید یک عدد یک بگذارید و 50 تا صفر مقابل آن). بعد از این بازه زمانی، شتاب انبساط عالم کاهش پیدا کرد. این بخش مهمی از توسعه عالم ماست و در واقع این مدل تورمی است که می‌تواند وضعیت امروز جهان ما را توضیح دهد. اگر مدل تورمی را از نظریه مهبانگ حذف کنیم، انتظار داریم جهان ما توزیع غیرمتجانسی داشته باشد؛ یعنی در جاهایی با تراکم ماده و انرژی بیشتری مواجه باشیم اما کیهان در مقیاس‌های بزرگ اینگونه نیست و عالم ما بسیار یکنواخت‌تر از چیزی است که در غیاب نظریه تورمی باید وجود می‌داشت. به‌طور خلاصه نظریه تورمی، عالم امروز ما را به خوبی توصیف می‌کند و اگرچه مدارک غیرمستقیمی (از جمله وضعیت فعلی جهان ما) برای تایید آن وجود دارد، اما مشکل مهم در این رابطه این بود که تاکنون هیچ مدرک و سند مستقیمی که بتواند وجود این مرحله را در تکامل عالم اثبات یا تقویت کند، وجود نداشت. «آلن هاروی‌گات» دانشمندی است که نخستین‌بار نظریه تورمی عالم را مطرح کرد. این فیزیکدان نظری آمریکایی در سال 1979 ایده مدل تورمی عالم را مطرح و از سال 1980 مجموعه سمینارهایی را برای معرفی آن ارایه و درنهایت این ایده را در سال 1981 به‌طور رسمی منتشر کرد. در مدل تورمی، به دلیل اینکه جهان در دوره‌ای کوتاه با انبساطی سریع مواجه می‌شود، موج‌خوردگی‌هایی روی بافتار فضا- زمان ایجاد می‌شود. به عبارتی باعث می‌شود تا همانند زمانی که سنگی را روی سطح آب یک برکه آرام می‌اندازید و روی آن موج ایجاد می‌شود، امواجی روی بافت فضا- زمان به وجود آیند. این امواج را امواج گرانشی می‌نامند. البته فقط دوره تورمی ابتدای عالم نیست که امواج گرانشی تولید می‌کند. مثلا دو ستاره پرجرم که به دور هم می‌چرخند یا دو تپ اختر هم می‌توانند چنین امواجی را به وجود آورند. پیداکردن این امواج کار ساده‌ای نیست و دامنه این امواج هم فوق‌العاده کوچک است.
اگرچه ما پیش از این نیز از وجود این امواج مطمئن بودیم و حتی نمونه‌هایی درباره امواج گرانشی با منشأ دیگر پیدا شده بود، اما تاکنون نتوانسته بودیم نشانه‌ای از امواج گرانشی را پیدا کنیم. اکنون دانشمندان اعلام کرده‌اند که برای نخستین‌بار چنین شواهدی به دست آورده‌اند. گروهی از دانشمندان با کمک رصدخانه‌ای به نام BICEP2 (Background Imaging of Cosmic Extragalactic Polarization) که در قطب جنوب مستقر است، منطقه‌ای از آسمان را درجست‌وجوی نشانه‌هایی از این امواج زیر نظر گرفته بودند. نشانه‌ای که آنها به‌دنبالش بودند، نوعی قطبیدگی خاص در بین امواج تابش پیش‌زمینه کیهان است. تابش پیش‌زمینه کیهان درواقع تابشی رادیویی است که باقیمانده انفجار بزرگ و به نوعی پژواک آن به شمار می‌رود. این امواج الکترومغناطیسی تحت‌تاثیر امواج گرانشی دچار قطبیدگی ویژه و خاصی می‌شوند. البته نور (و امواج الکترومغناطیسی) را می‌توان به روش‌های مختلف پلاریزه یا قطبیده کرد، اما انتظار می‌رفت امواج گرانشی که به دوران تورمی مربوط می‌شوند، نوع خاصی از قطبیدگی را در این تابش ایجاد کند (B-mode polarization) که به نوعی اثر انگشت دوران تورمی عالم است و این دقیقا همان چیزی است که اعلام شد دانشمندان موفق به ثبت آن شده‌اند. پس اکنون سندی در دست داریم که می‌توان با اتکا به آن با اطمینان بیشتری از صحت مدل تورمی حرف بزنیم، اما این همه ماجرا نیست. هم‌اکنون درک بهتری از ابتدای عالم، در نخستین لحظات آن و مسیری که طی کرده است، در اختیار داریم. از طرف دیگر این یافته به نوعی تلاقی دو نظریه مهمی است که چندان هم با یکدیگر سر سازگاری ندارند. امواج گرانشی از یک‌سو از دل نسبیت بیرون می‌آیند و بخشی از مدل تورمی، بر اساس نظریه کوانتومی است و این شاید برای اولین‌بار است که یافته‌ای این دو نظریه را تا این حد به هم نزدیک کرده است.
شاید این‌روزها در زیر فشارهای اقتصادی و صدها مساله اجتماعی و سیاسی درک این واقعیت دشوار باشد اما باید تاکید کرد ما در عصری شگفت‌انگیز زندگی می‌کنیم. همین دوسال پیش بود که در سرن دانشمندان نشانه‌هایی از بوزون‌هیگز را پیدا کردند و اکنون نشانه‌هایی از تورم ابتدای عالم. علم نوین کمتر از چهارقرن عمر دارد اما ما را به درک جهان از ابتدا تا انتهای آن تواناتر کرده است. اکنون دوره اوجی در درک مرزهای شناخته‌شده عالم است و ما انسان‌های خوش‌اقبالی هستیم که در این عصر زندگی می‌کنیم.
Twitter
Google
Yahoo
Delicious
بالاترین
دنباله
نسخه‌ی چاپی
ارسال اين مطلب به دوستان