دانشیار

بسم الله الرحمن الرحیم

يَوْمَ نَطْوِي السَّمَاءَ كَطَيِّ السِّجِلِّ لِلْكُتُبِ كَمَا بَدَأْنَا أَوَّلَ خَلْقٍ نُعِيدُهُ وَعْدًا عَلَيْنَا إِنَّا كُنَّا فَاعِلِينَ(سوره انبیاء آیه 104)

روزی که آسمان را در هم می پیچیم، مانند در هم پیچیدن طومار، همان گونه که نخستین بار آفریده ها را آفریدیم، دوباره آنان را باز می گردانیم. وعده ای است [که تحقق دادنش] بر عهده ما [ست]، به یقین آن را انجام می دهیم.

وَمَا قَدَرُوا اللَّهَ حَقَّ قَدْرِهِ وَالْأَرْضُ جَمِيعًا قَبْضَتُهُ يَوْمَ الْقِيَامَةِ وَالسَّمَاوَاتُ مَطْوِيَّاتٌ بِيَمِينِهِ سُبْحَانَهُ وَتَعَالَى عَمَّا يُشْرِكُونَ

(سوره زمر آیه 67)

و خدا را آن گونه که سزاوار اوست نشناختند، در حالی که زمین در روز قیامت یکسره در قبضه قدرت اوست، و آسمان ها هم درهم پیچیده به دست اوست؛ منزّه و برتر است از آنچه با او شریک می گیرند.

درباره آسمان در قرآن تعابیر مختلفی آمده است که به بعضی از آنها اشاره می کنیم:

1. وَالسَّمَاءِ ذَاتِ الْبُرُوجِ
2. وَالسَّمَاءِ ذَاتِ الرَّجْعِ
3. وَالسَّمَاءِ ذَاتِ الْحُبُكِ
4. وَالسَّمَاءَ بَنَيْنَاهَا بِأَيْدٍ وَإِنَّا لَمُوسِعُونَ(ذریات / آیه 47)
5. وَالسَّمَاءَ رَفَعَهَا وَوَضَعَ الْمِيزَانَ(رحمن/ آیه 7)
6. الَّذِي خَلَقَ سَبْعَ سَمَاوَاتٍ طِبَاقًا مَا تَرَى فِي خَلْقِ الرَّحْمَنِ مِنْ تَفَاوُتٍ فَارْجِعِ الْبَصَرَ هَلْ تَرَى مِنْ فُطُورٍ(ملک/3)
7. ثُمَّ ارْجِعِ الْبَصَرَ كَرَّتَيْنِ يَنْقَلِبْ إِلَيْكَ الْبَصَرُ خَاسِئًا وَهُوَ حَسِيرٌ(ملک/4)
8. اللَّهُ الَّذِي رَفَعَ السَّمَاوَاتِ بِغَيْرِ عَمَدٍ تَرَوْنَها(رعد/2)

1. اول اینکه آسمان دارای ساختار و طرح و برنامه ای منسجم است و بنا شده است با مصالح و قواعد و نظم وترتیب ، به مانند بروج مشیده ، آسمان خراشهای بزرگ و باشکوه ، مثل آسمان خراش ها و بناها دارای ستون است ستونی که در برابر گرانش مقابله می کند اللَّهُ الَّذِي رَفَعَ السَّمَاوَاتِ بِغَيْرِ عَمَدٍ تَرَوْنَهَاومانع تراکم و رمبش کیهان می شود،

این بنای با شکوه خاصیت هایی دارد اولا ذات الرجع است خاصیت ارتجاعی دارد وَالسَّمَاءِ ذَاتِ الرَّجْعِ، یعنی باز و بسته می شود وَالسَّمَاءَ بَنَيْنَاهَا بِأَيْدٍ وَإِنَّا لَمُوسِعُونَ یعنی کش و قوس می آید، اما فعلا در حال انبساط پیدا کردن است، دارای فونداسیون و ارکانی هست که انقباض و انبساط پیدا می کنند، از سویی وَالسَّمَاءِ ذَاتِ الْحُبُكِ دارای چین و چروک و انحنای منظم است،

طوری مهندسی شده که هیچ اختلالی در هیچ جای آن نمی بینی همه بر حسب معادلات ریاضی وَالسَّمَاءَ رَفَعَهَا وَوَضَعَ الْمِيزَانَ ، معادلات و طرحی که هیچ رخنه یا ناهنجاری ریاضی و فنی در آن دیده نمی شودالَّذِي خَلَقَ سَبْعَ سَمَاوَاتٍ طِبَاقًا مَا تَرَى فِي خَلْقِ الرَّحْمَنِ مِنْ تَفَاوُتٍ فَارْجِعِ الْبَصَرَ هَلْ تَرَى مِنْ فُطُورٍ، طبقه طبقه است اولا نا هنجاری فنی و ریاضی درآن نیست، ثانیا، از هر روش مهندسی نگاه کنی به همان نظم و قاعده است.

این ساختار و بنا ازلی و ابدی نیست روزی ساخته شده و روزی هم برچیده خواهد شد، يَوْمَ نَطْوِي السَّمَاءَ كَطَيِّ السِّجِلِّ لِلْكُتُبِ َمَا بَدَأْنَا أَوَّلَ خَلْقٍ نُعِيدُهُ وَعْدًا عَلَيْنَا إِنَّا كُنَّا فَاعِلِينَ، ساختار این بنا را به مانند یک طومار می داند که روزی بسته بوده و باز شده و دوباره روزی بسته شده و به حالت اول رجوع می کند، وَمَا قَدَرُوا اللَّهَ حَقَّ قَدْرِهِ وَالْأَرْضُ جَمِيعًا قَبْضَتُهُ يَوْمَ الْقِيَامَةِ وَالسَّمَاوَاتُ مَطْوِيَّاتٌ بِيَمِينِهِ سُبْحَانَهُ وَتَعَالَى عَمَّا يُشْرِكُونَ

کیهان از نظر فیزیک معاصر

کیهانشناسی علمی است که از آغاز قرن بیستم با ارائه تئوری نسبیت خاص و عام انیشتین پا به عرصه ظهور گذاشت، در تئوری نسبیت خاص ، فضا و زمان به عنوان دو رکن اساسی عالم موجوداتی قابل اندازه گیری و وابسته به سرعت معرفی شده و در نسبیت عام این دو رکن به جرم وابسته شدند، که با نزدیک شدن به یک جرم ریتم گذر زمان کند و با دور شدن از تندتر و اندازه فضا با نزدیک شدن به جرم انقباض و با دور شدن از آن انبساط پیدا می کند و یا به اصطلاح انحنای فضا و زمان در نزدیک جرم ثقیل بیشتر و دور از آن کمتر است.

در این تئوری این جرم عالم است که هندسه جهان را تعیین می کند، اینکه هندسه جهان چگونه باشد، منحنی باز باشد مثل زین اسب یا منحنی بسته باشد مثل کره یا تخت باشد مثل صفحه، البته مفاهیم برای تقریب به ذهن اینگونه میآید والا در مفهوم نسبیتی این شکل کلاسیک مفهومی ندارد، بررسی این هندسه فضا- زمان را علم کیهانشناسی می گویند،

اولین مدل مربوط به کیهان را خود انیشتین ارائه داد مبتنی بر انحنا یافتن فضا- زمان تحت تاثیر جرم، و با توجه میزان جرم موجود عالم که در آن زمان اندازه گیری شده بود،.و با توجه به عقیده فلسفی مبنی براینکه علم باید ایستا باشد، مدلی ارائه داد که جهان را منحنی بسته و ایستا در نظر می گرفت .

در همان زمان ادوین هابل که در رصدخانه کار می کرد و کهکشان ها را کاتالوگ بندی می کرد، در بررسی طیف کهکشانها متوجه شد که کهکشانها در حال دور شدن از ما هستند، لذا جهان نباید ایستا باشد

با این نظر هابل مدل ایستای انیشتین فرو ریخت.

دراین زمانی دانشمندی به نام فریدمن با توجه به مسایل کیهان شناسی مدلی را ارائه داد، وی یک نسبت را معرفی کرد که نسبت بین چگالی فعلی عالم به چگالی بحرانی بود، چگالی بحرانی کمیت وابسته به ثابت هابل و با دیمانسیون چگالی بود، ولی نتیجه گرفت با اندازه گیری جرم فعلی عالم ودانستن ثابت هابل اگر این نسبت برابر یک باشد جهان ایستا و اگر چگالی فعلی از بحرانی بیشتر باشد جهان بسته و اگر کمتر باشد جهان منحنی باز است.

فرد هویل کیهانشناس از این گزینه ها جهان باز را قبول کرد به نظر او جهان درحال انبساط است و تا ابد انبساط ادامه خواهد داشت، ژورژگاموف گفت نه جهان منحنی بسته است وی میزان انرژی و جرم را در عالم ثابت گرفت، و گفت اگر در زمان به عقب باز گردیم جهان در حال انبساط در نقطه ای منقبض می شود و در اثر انفجاری جهان به وجود آمده، که به انفجار بیگ بنگ معروف شد، و خاطر نشان کرد اگر نظر او درست باشد می بایست هنوز اثراتی از آن انفجار در عالم باشد، دانشمندان با رد یابی امواج پیش بینی شده توسط گاموف ، جایزه نوبل را به گاموف دادند، و مدل وی را مدل استاندارد دانستند، بعد از گذشت مدتی با به وجود آمدن مشکلاتی مشخص شد که مدل استاندارد احتیاج به اصلاح دارد مثلا اندازه جهان ده به توان 50 برابر از آنچه گاموف پیش بینی می کرد بزرگتر بود، اصلاح آن را فردی به نام آلن گوث انجام داد، که به مدل تورمی موسوم شد در مدل آلن گوث مدعی شد که جهان از یک نقطه شروع شده ولی اول با یک شتاب و سرعت زیادی بیشتر از هابل منبسط شده و بعد از مدتی به فاز هابلی وارد شده است.

شواهد تجربی حاکی از آن بود که کیهان به شدت تخت است ،یعنی با محور قرار دادن اصل وجود انسان به این نتیجه رسیدند که در انفجار اولیه شدت انفجار و مقدار ماده موجوددر عالم بسیار تنظیم ظریفی بوده دقیقا اندازه هم و اگر مقداری کم یا زیاد می شد حتما انسانی به وجود نمی آمد.

خوب جهان تخت با جهانی که مدل استاندارد پیشنهاد می داد بسیار متفاوت بود مدل گاموف بسته بود یعنی در فواصل مختلف متریک (ساعت و خطکش) با نظمی خاص متفاوت ارزیابی می شد در صورتی که در جهان بسته همه جا یکسان بود، در جهان بسته پیش بینی می شد که بالاخره زمانی حرکت دینامیک جهان متوقف می شود و جهان وارد فاز انقباضی می شود و این مستلزم این مساله است که روند انبساط جهان کند شونده باشد مثل یک انفجار طبیعی که به هر حال روند شتاب اجزای جسم منفجر شده یک شتاب کند شونده به خود می گیرد و به سوی استاتیک پیش می رود، امادر جهان تخت جهان انبساط کرده وانبساط کند شونده دارد ولی در نهایت متوقف می شود و دیگر بازگشتی ندارد،شواهد تجربی در ابتدا تا حدودی این مساله را توجیه می کرد .

از آنجا که ماده موجود در عالم که منجر به انقباض می شود با یافتن شواهدی مبنی بر وجود ماده ای به نام ماده تاریک تقویت شد، یعنی علاوه بر جرمی که مورد رصد قرار گرفته بودند شواهدی از ماده ای بود که علی رغم داشتن اثرات گرانشی قوی ولی هیچ اثری از آن از لحاظ رصدی کشف نشده بود و این ماده در صورت وجود می توانست میزان جرم موجود در جهان را حداقل به اندازه 100 برابر بیشتر کند واین خود می توانست موید این باشد که به هر حال در نهایت شتابی کند شونده در جهان باید وجود داشته باشد تا یا منجر به ایست کامل یا بازگشت جهان شود .

شواهد تجربی دیگر هیچ کدام از اینها را تایید نمی کند، شواهد تجربی فعلا بر این مساله استوار است که جهان به مرور زمان نه تنها انبساطش شتاب کند شونده ندارد بلکه شتابی تند شونده دارد ، یعنی یک انرژی مرموزی در جهان وجود دارد که سرعت فرار کهکشانها از یکدیگر را با زیاد شدن فاصله نه تنها کند تر نشان نمی دهد بلکه تند شونده و با شتاب مثبت نشان می دهد و این خودش می تواند شاهدی باشد براینکه جهان باز باشد.

مدل استاندارد می گفت جهان بسته و دینامیک است ، شواهد تجربی از تخت بودن جهان خبر می داد؛ از سویی انرژی تاریک حاکی از باز بودن جهان بود.

مساله ماده تاریک و انرژی تاریک در جهان مساله ساز شده، اینها چی هستند از کجا سر درآوردند ؟ یعنی چی ماده ای که ردیابی نشده و فقط اثرات گرانشی دارد؟ چطور شده است که جهان با این همه جرم که معلوم نیست کجاست باز هم در حال شتاب افزاینده است جای کاهنده؟

ماده تاریک

به مساله ماده تاریک می پردازیم : خاطر نشان می کنیم که وزن به چه صورت می تواند نسبت به یک فردی یا جسمی اعمال شود، اولین فاکتور موثر در وزن جرم است مسلما هر جسمی که سنگین تر و دارای جرم بیشتری باشد ، وزن بیشتری دارد ، وزن نیرویی است که از سمت زمین به جسم وارد می شود ، در روی زمین هر قدر که جرم بیشتر باشد وزن بیشتر است، چون شتاب گرانش در همه جای زمین یکسان است، حالا اگر فردی به سیاره ای دیگر برود لاجرم بستگی به میزان ثابت گرانش در آن سیاره وزن متفاوتی را احساس می کند، پس اگر شتاب گرانش هم متفاوت باشد موثر در میزان وزن جسم است، راه دیگری که موثر در میزان وزن است چهارچوبی است مثل آسانسور که می تواند روی وزن موثر باشد اگر شما داخل یک آسانسور باشید و به سمت بالا حرکت کنید وزن شما زیاد می شود و اگر به سوی پایین حرکت کنید وزن شما کم می شود واین هم تاثیر چهارچوب روی شتاب گرانش می باشد، و خود چهارچوب هم می تواند بر میزان وزن یا به اصطلاح شتاب گرانش موثر باشد.

حالا با این توضیحات می خواهیم درباره ماده تاریک تاملی بکنیم، ماده تاریک جرمی مرموز که اثرات گرانشی دارد ولی تابه حال پیدا نشده است ، در بررسی سرعت خورشید به دور کهکشان راه شیری یا سرعت گردش خوشه های کروی به گرد هم و بسیاری از موارد دیده شده ، محاسبات با تجربه هم خوانی ندارد، محاسبات با توجه به موثر برخورشید از طرف کهکشان ، سرعت خورشید را 100 برابر کمتر از آنچه الان هست بدست می آورد، و یا همین مساله در زمینه خوشه های کروی و سایر موارد هم دیده شده، یا شواهد حاکی از آن است که ستارگان در کهکشان راه شیری به مثابه یک جسم صلب روی بشقاب به دور کهکشان می گردند نه مثل یک توده سیال و گسیخته،

یعنی جرم گمشده ای در این کهکشان گویی وجود دارد که هم عامل به هم پیوستگی ستارگان شده و هم منجر به اعمال گرانشی بیشتر بر ستارگانی نظیر خورشید می شود، ولی شواهد تجربی و رصدی اثری از هیچ ماده ای پیدا نکرده به همین علت ماده تاریک نام گرفته است

ماده تاریک که فقط اثرات گرانشی آن قابل ارزیابی علمی است، عده ای می گویند یک ماده مرموز است مثل مواد دیگر باید کشف شود عده ای دیگر از مردم می گویند که ممکن است باید در فرمول های خود تجدید نظر کنیم یعنی فرمول های نیوتونی که برای بدست آوردن گرانش و وزن استفاده می کنیم در مقیاس کیهانی کاربرد ندارد، و عده ای هم خاطر نشان می کنند شاید تاثیرات فضا زمانی خاص منجر به این گرانش شده باشد نظیر آنچه در آسانسور شاهد آن بودیم،برای کاووش نظریه اول فضا پیمای اقلیدس به فضا گسیل شد و ماموریت آن پیدا کردن شواهدی از وجود ماده تاریک است که هنوز به جای خاصی نرسیده است.

اما انرژی تاریک که منجر به انبساط کیهان آن هم به صورت افزاینده می باشد از چه نشات گرفته ، آیا این هم اثری فضا زمانی است یا ماده مرموزی دیگر در ساختار کیهانی و شار کیهانی ؟

نظریه نسبیت برای پیدا کردن این مساله چه کمکی می کند؟ آیا در نظریه تورمی و نظریه ریسمان ها جوابی برای این مسائل پیچیده کیهانشناسی وجود دارد؟

در کیهان شناسی از سویی مواجه به تخت بودن فضا زمان داریم و از سویی نظرات حاکی از انحنای فضا – زمان هستند، شواهد تجربی حاکی از این است که هم فضا زمان تخت است و هم منحنی هم بسته و هم باز، این تناقضات را چگونه حل کنیم؟

نظریات کیهان شناسی موازی با نظریه استاندارد کیهان شناسی

موازی با نظریه استاندارد کیهانشناسی مدل های دیگری هم برای کیهانشناسی مطرح شد در مدل استاندارد کیهانشناسی در لحظه بیگ بنگ ما به نقطه ای می رسیدیم بی بعد که انفجار کیهانی از آن نقطه شروع شده بود، و بعداز مرور زمان واتساع فضا فازهای مختلفی به وجود می آمد و کم کم ذرات شکل می گرفتند.

اما همانطور که گفته شد ،نظری دیگر در سیستم ذرات بنیادی مطرح شد که به آن مدل ابر ریسمان می گفتند که در این مدل ، ذرات دیگر یک نقطه بی بعد در نظر گرفته نمی شدند، بلکه بعد فضایی داشتند، که از ارتعاشات این ابعاد ذرات حاصل می شدند،
در ابتدا این ذرات را یک بعدی می گفتند که اثراتی در 28 بعد داشتند که به 10 بعد تقلیل پیدا کرد، و در نهایت به علت کثرت به وجود آمده در الگوهای ریسمانی یک ، نظریه ای جامع تر به نام M یا پوسته ارائه شد که ریسمان های یکی از حالتهای ممکن آن تلقی می شدند، دراین نظریه دو انتهای ریسمان به دو قطب متصل بود که به آن D می گفتند. که این قطب های گسیل انرژی بودند، اگر بین دوقطب این گسیل انرژی صورت می گرفت ، تعبیر به ریسمان می شد و اگر بین بیش از دو قطب بود می شد یک پوسته، که می توانستند چند بعدی باشند، این قطبها خودشان بر روی پوسته ها قرار داشتند، و نسبت به هم واکنش هایی را انجام می دادند ، بین دو قطب D گراویتون ها جریان داشتند که عامل جاذبه و گرانش بودند، و اینکه این نقاط D فوتون ها را هم نسبت ارسال می کردند که حامل بار الکتریکی هستند، در پاره ای موارد نسبت به هم کشش دارند که قطب های غیرهم نام هستند و گاهی نسبت به هم تنافر دارندکه قطب های هم نام می باشند،
در حالت عادی دو قطب هم نام نیستند لذا جاذبه گرانشی با دافعه الکتریکی آنها خنثی می شد و در واقع هیچ اثری از هم احساس نمی کردند، اگر چنانچه وضعیتت به گونه ای باشد که دوقطب غیر هم نام کنار هم باشند ، لاجرم دو جاذبه الکتریکی و گرانشی عامل می شود اجتماعی از D ها در یکجا پیش بیاید و این اجتماع عامل به وجود آمدن میکرو سیاه چاله ها در فضا شود، کانون های گرانشی قوی که گراویتون های زیادی و پرانرژی به اطراف گسیل می کند،
دکتر نیما حامد ارکانی عنوان می دارد که در این فرایند ها، از ارتعاشات و رد وبدل شدن انرژی بین این اقطاب ذرات مختلفی ظهور پیدا می کنند، که البته این ذرات به وجود امده چسبیده به پوسته ای هستند که در آن ارتعاش صورت گرفته و از آن پوسته توان خارج شدن ندارند، به غیر از گراویتون و گرانش که توان آن را دارد که از پوسته نشت کند و به بیرون از پوسته سرایت کند، و به عبارتی دیگر عناصر وموجود در یک پوسته می توانند بر روی عناصر پوسته ای دیگر اعمال گرانش کنند.
به هر حال ما در نظریه پوسته و نظریه ریسمان با مساله ابعاد بیشتر از چهار بعد مواجه هستیم،
برای کامل شدن، این نظریه را به کیهان هم بسط دادند، بدین گونه که در نظریه ریسمان به جای اینکه بگویند جهان از یک نقطه بدون بعد به وجود آمده مطرح می شود که جهان از یک ریسمان به وجود آمده یعنی از یک جرثومه ای که دارای بعد فضایی می باشد، به تعبیر نظریه ریسمان تقلیل یافته از ریسمانی که دارای 10 بعد است، طبق نظریه کامران وفا این ریسمان مانند کلافی چند بعدی در هم تنیده شده بوده است و همه ابعاد در اندازه های پلانکی(10 به توان 32-)گره خورده بودند.
در هنگام بیگ بنگ از این نوع کلاف ها گره خورده اعم از ماده و ضد ماده به وجود آمده است، ودر حالتی یک کلاف ماده به ضد ماده برخوردی داشته و در اثر این برخورد سه بعد از 10 بعد ناگهان از حالت پتانسیل جسته و مثل فنری فشرده جهش پیدا کرده و انبساط پیداکرده است، و قابل مشاهده و اندازه گیری شده است، ومابقی در کمن باقی مانده اند،
اما با مطرح شدن نظریه پوسته این نظریه اصلاح شد بدین صورت که در اثر برخورد همه ابعاد آزاد شده اند ولی چون ما به عنوان یک مشاهده گر در یک پوسته سه بعدی اسیر شده ایم توان درک ابعاد دیگر از ما سلب شده است. یعنی ابعاد دیگر هم حقیقی هستند ولی ما توان مشاهده و اندازه گیری آنها را نداریم.



جهان اکپیروتیک



در نظریه اکپیروتیک این مساله مطرح می شود که قبل از انفجار بیگ بنگ ما مواجه با پوسته هایی در عالم بوده ایم که پوسته ها از فضا زمان حاصل شده بودند این پوسته ها از نشت گراویتون های درونیشان بر هم جاذبه اعمال می کردند این عامل ، منجر بدان شده تا دو پوسته به سمت هم کشیده شده و به هم برخورد کنند در اثر برخورد دو پوسته باهم انفجاری مثل بیگ بنگ به وجود آمده در اثر ارتعاش پوسته ها ماده خلق شده و دوباره دو پوسته از هم فاصله گرفته ، نیروی ناشی از برخورد، دو جهان را از هم دور می کند. وقتی این دو پوسته از یکدیگر دور می شوند، به سرعت خنک شده، و جهانی را که امروز می بینیم ایجاد می کنند. این خنک شدن و انبساط برای تریلیون ها سال ادامه داشته، تا زمانی که دمای جهان ها به صفر مطلق نزدیک می شود و چگالی ماده به یک الکترون در کادریلیون سال نوری مکعب می رسد.
در نتیجه جهان خالی و راکد می گردد. اما گرانش به کار خود برای جذب دو پوسته ادامه می دهد، تا اینکه تریلیون ها سال بعد، آنها بار دیگر با یکدیگر برخورد کرده و این چرخه دوباره تکرار می شود. این نظریه یعنی احتمالا پوسته های دیگری نیز در فضا شناور هستند که ممکن است در آینده با ما برخورد بزرگ دیگری کنند. و ممکن است که در زمان های بعدی دوباره باهم برخورد نمایند.
جهان اکپیروتیک مدلی است که با مدل نوسانی همخوانی دارد ولی مردم برای جلوگیری از ایرادی آنتروپی که بر جهان نوسانی حاکم بود این مساله را این گونه حل کرده اند که در هر برخورد دوپوسته کیهانی به وجود می آید که از کیهان قبلی بزرگتر است و با این ترفند مشکل ایجاد آنتروپی اشباع شده را رفع کرده اند.

در برخورد دو پوسته با هم در هر پوسته آشفتگی فضا زمانی به وجود می آید و امواج گرانشی منتشر می شود،

این امواج گرانشی از محل برخورد دو پوسته ساطع می شود، محل تقاطع دو پوسته ، ابر ریسمانی خواهد بود مرتعش که عناصر را تولید می کند، و منتشر می نماید ، نظیر بیگ بنگ یعنی ما به جای نقطه بیگ بنگ یک ریسمان مرتعش داریم، بعضی عنوان می کنند، نه تنها باید در منطقه بیگ بنگ به دنبال یک ریسمان مرتعش بگردیم بلکه می باید در مرکز هر کهکشانی به دنبال یک ریسمان مرتعش بگردیم که کهکشان را به وجود آورده باشد، در فرض اخیر علاوه بر منطقه بیگ بنگ که محل برخورد دو پوسته است می بایست بی نهایت نقطه برخورد در نظر گرفت که هرکدام جدا گانه منجر به ظهور کهکشان ها شده اند.پس در مرکز هر کهکشانی باید یک ریسمان مرتعش باشد. و حتی بعضی در هر محل برخورد نطفه کیهانی را در نظر می گیرند که منجر به جهان های موازی در نهایت می شود.
مشاهداتی که مدل اکپیروتیک را از مدل تورمی متمایز می‌کند، شامل قطبش تابش زمینه کیهانی و توزیع بسامد طیف موج گرانشی است.
اگر این نظریه درست باشد، جهان ما احتمالاً متحمل یک توالی بی‌پایان انفجار و فشرده شدن است.
مدل چرخه‌ای فرض می‌کند که جهان ما از ۱۱ بُعد تشکیل شده است که ما فقط چهار بُعد از آن را می‌توانیم مشاهده کنیم(۳ بعد فضا و یک بعد زمان) و بخش چهار بُعدی ما از جهان، بِرِین(brane)- مخفف غشاء - نامیده می‌شود.
این نظریه ادامه می‌دهد که ممکن است غشاهای دیگری در فضای ۱۱ بعدی پنهان باشند. برخورد بین دو غشا ممکن است جهان را از انقباض به انبساط تکان دهد و انفجار بزرگی(مه‌بانگ) را که شواهد آن را می‌بینیم، تحریک کند.

مشاهده امواج گرانشی:

تقویت نظریه جهان های موازی – رد نظریه جهان های چرخه ای

نظریه جهان چرخه ای بسیار جالب است ، اما چرا با مشاهده امواج گرانشی این نظریه رد می شود، می توان اینطور بیان کرد که اگر نظریه جهان چرخه ای درست باشد، بین لایه ی جهان ها برخوردهایی آهسته به وجود آمده و در نتیجه امواج گرانشی بسیار ملایم تر خواهند بود. اما اگر امواج گرانشی شدیدی را آشکارسازی شده باشند، نظریه تورم کیهان تقویت می شود که از طریق فرایند تورم ابتدایی ایجاد شده است. تورم یک پدیده کوانتومی است اما امواج گرانشی در محدوده فیزیک کلاسیک هستند، بنابراین امواج گرانشی پلی میان فیزیک کلاسیک و کوانتوم هستند و به همین خاطر می‌توانند گواهی باشند که گرانش درست مانند دیگر نیروهای طبیعت سرشتی کوانتومی دارد.

شکاف بزرگ

کهکشان‌ها در آینده به قدری از یکدیگر دور خواهند شد که نورشان هرگز به یکدیگر نخواهد رسید. در واقع، با پیر شدن و مرگ ستاره‌ها، زمانی خواهد رسید که اصلاً نور یا گرمایی در کار نباشد. کیهان به مکانی تاریک، سرد و خالی تبدیل خواهد شد. به نظر می‌رسد این سناریو پایان همه چیز باشد، اما بر طبق یکی از نظریه‌های پیشنهادی، این آغاز کیهانی دیگر در چرخه‌ای بی‌پایان است

نظریه کیهان‌شناسی غشایی را به خاطر دارید؟ این همان اتفاقی است که با برخورد غشای سرد و تهی با غشایی دیگر رخ می‌دهد. اگر زمان کافی وجود داشته باشد، این اتفاق سرانجام به وقوع خواهد پیوست. دانشمندانی به نام نیل توروک و پائول استینهاردت بر این باورند که چنین برخوردی به قدری انرژی عظیمی ایجاد می‌کند که برای ایجاد یک کیهان کاملاً جدید کافی است.



مواجهه هاوکینگ با نظریه اکپیروتیک



هاوکینگ با ارائه نظریه خلقت از عدم، اولا می خواست مساله تخت بودن فضا را حل کند چرا که در این نظریه انرژی اولیه عالم صفر بود و از انرژی صفر عالم پدید می آمد و افت و خیز های کوانتومی عالم می توانست عامل به وجود آمدن عالم باشد،ولی باز هم چیزی که وجود داشت می بایست قوانین ، فضا، و انرژی قبل از آن باشند، و نقطه تکینه هم مساله اش حل نمی شد، برای گذر از نقطه تکینه گفتیم که نظریه خلقت مدام را مطرح کرد که جهان هر لحظه در حال به وجود آمدن است و عدم فیزیکی خلق می شود و دوباره به فنا می رود واین روند تا ابد ادامه دارد، جهانی متغیر در عین حال ثابت، که از اول به همین شکل بوده وتا ابد هم خواهد بود ولی به هر حال خلقت مدام شاید مساله نقطه تکینه را حل می کرد ولی آیا می توانست جوابی برای امواج CMB داشته باشد، آیا مساله آفرینش ذرات بنیادین را حل می کرد؟ آیا در باره وحدت نیروها و ابر تقارن حرفی برای گفتن داشت؟

بالاخره هاوکینگ خود را مواجه با سوالات و اشکالات فراوان دید، و تصمیم برآن گرفت که به نوعی نظر خود را به نظریه اکپیروتیک نزدیک کند، ولی در این نظریه صحبت از ریسمان و پوسته بود، ولی هاوکینگ مدل کیهانشناسی نسبیتی را مد نظر داشت، خوب تصمیم بر این شد همین مدل سنتی را به شکل اکپیروتیک ارائه دهد در مقاله ای که به همراه هارتل نوشت مدلی را ارائه داد که در این مدل جهان را به صورت یک کره بسته در نظر می گرفت دارای دو بعد زمانی یک بعد در کره به منزله محور طول ها و دیگر بعد به منزله عرض ها بود و بعد دیگر که شعاع باشد هم بعد فضایی را نشان می دادیعنی جهانی که هاوکینگ در این جا نشان می دهد جهانی است با یک بعد اضافه یعنی بعد پنجم، یعنی خود را به گونه ای به مدل اکپیروتیک نزدیک کرده است، باز دراین مدل جهان کاملا از نقطه صفر قطب شروع نمی شود بلکه قبل از آن جهان در بعد فضایی وجود داشته و از یک مداری به بعد ، بعد زمانی پیدا می کند، این هم مثل همان حالتی است که یک ریسمان یا پوسته قبل از بیگ بنگ وجود داشته اند، و هنوز زمان صفر به وجود نیامده است، بعد از زمان صفر ، جهان مثل اینکه روی کره به سوی استوا پیش می رویم ، هم در بعد فضایی و هم زمانی شروع به اتساع می کند، هر ودایره عرضی و صفحه مار برآن به منزله جهان است که تخت هم هست، این جهان شروع به اتساع می کند ، تا به استوا یعنی بیشینه اتساع می رسد واز این به بعد جهان رو به انقباض می گذارد ، وتا نزدیک قطب جنوب کیهانی انقباض پیدا کرده، و دوباره بعد انتهای زمان به حالت فضایی باز می گردد، دوره قبل از آغاز زمان چون ، هنوز زمان شروع نشده و بعد فضایی وجود دارد به آن انبساط ابدی و دوره پیان زمان و رفتن در حالت فضایی مجدد را انقباض ابدی نام نهادند،در این مدل هاوکینگ هم مساله تخت بودن کیهان حل می شد و هم نقطه تکینه تاحدودی حل می شد، و هم معمای افق ، و نظیر مدل تورمی 10 به توان 500 جهان موازی را هم شامل میشد.



اشکال دکتر کامران وفا به مدل هاوکینگ-هارتل



دکتر وفا به مدل هاوکینگ – هارتل ایرادی وارد کرد ایشان خاطر نشان ساخت که مدل هاوکینگ ، و مطابقت آن با مدل آکپیروتیک اشکالی که وجود دارد در لحظه بعد از زمان صفر ، نمی توان مثل مدل تورمی 10 به توان 500 جهان موازی را در نظر گرفت ، واین مدل هاوکینگ می تواند درست باشد ولی این تعداد عظیم کیهان پیشنهادی هیچ کدامشان به جهانی که مادرآن هستیم مطابقت پیدا نمی کند، ومدل کیهان ما را توضیح نمی دهد.چون این تعداد کیهان انرژی را می خواهد که در نظریه آکپیروتیک نمی شود انتظار ظهور کیهانی مثل کیهان ما را بدهد، چرا که دراین نظریه چگالی انرژی تاریک یا درحال کاهش است یادارای مقدار منفی ثابت ،در صورتی که جهان ما انرژی افزایشی داشته و دارای مقدار مثبت است.پس مشاهدات با محاسبات همخوانی ندارد، یا مشاهدات اشتباه است یا محاسبات هاوکینگ.

اصلاحیه هاوکینگ به نظر قبلی در مقاله ای با عنوان هاوکینگ – هرتوک:



هاوکینگ در پی اشکالات دکتر وفا اقدام به اصلاح مدل پیشنهادی خود کرد ، در این مدل که به هاوکینگ- هرتوک معروف است، هاو کینگ اثبات کرد که در جهان های موازی نمی تواند 10 به توان 500 کیهان شکل بگیرد در این تعداد کیهان موازی یک سری از کیهان ها قوانین و کمیت های حاکم برآن غیر از آن چیزی بود که ما در این جهان داریم، لذا هاوکینگ با توجه به اینکه کیهان های موازی ، حدوث مکانی داشته اند و از قبل موجود بوده اند لذا تمام قوانین حاکم برآنها باید یکسان و مشابه همین کیهان ما باشد، وبا این تعبیر بسیاری از کیهانهایی که با این مطابقت نداشتند حذف شدند، واین عامل شد، مدل به واقعیت نزدیکتر شود، ولی این مقاله 10 روز قبل از مرگ هاوکینگ منتشر شد و به گفته هرتوک هنوز جا برای اصلاح باقی است.

مدل طوماری کیهان شناسی اصلاحیه ای بر نظریه هاوکینگ- هارتل

در مقالات گذشته خاطر نشان ساختیم که آخرین نظریات کیهان شناسی تلفیقی از نظریه پوسته و ریسمان و نظریه نسبیتی کیهان شناسی سنتی بود که در مقاله هاوکینگ- هارتل ارائه شد ، که در آن صحبت از این بود که در آن برای زمان دو بعد قایل شده بودند به همراه ابعاد فضایی که زمان حدوث فضایی دارد، در این نظریه جهان قبل از لحظه t=0 دارای بعد فضایی است ، که مثل اینکه روی یک کره بسته قرار دارد شروع به اتساع می کند ، که درکره فرضی صفحات مار بر هر عرض جغرافیایی کره به منزله کیهان هستند که خودش دارای فضا و زمان مستقل هستند و به مرور زمان که روی محور طول ها جریان دارد شروع به اتساع می کنند، تا به بیشینه اتساع رسیده و بعد از آن انقباض کلی شروع می شود، پس جهان رو به انقباض می گذارد در عرض های مختلف تا در عرضی که دیگر بعد زمان ندارد،پایان پیدا می کند، این مشابه همان نظریه کیهانشناسی پوسته ( ) بود، که گفتیم ارائه شده بود که در این نظریه خاطر نشان شده بود که قبل از بیگ بنگ پوسته های فضا زمانی وجود داشتند که در ابعادی فراتر از سه بعد شناور بودند، دراینجا مساله ای که مطرح است این است که دراین پوسته ها انرژی و آنتروپی وجود داشته است ، انرژی در مفهوم به قسمت قابل استفاده و آنتروپی به غیر قابل استفاده انرژی گفته می شود، در نظریه ای به عنوان نیروی آنتروپی اشاره می شود که خود آنتروپی می تواند خودش منشاء نیروهایی شود که گرانش را از جمله این نیروها می دانند، که هم از بعد کلاسیک و هم از بعد نسبیتی قابل اثبات است، دراین نگرش دما به علت ارتعاش ذرات به وجود می آید و ارتعاش ذرات به معنای انرژی جنبشی و انرژی جنبشی یعنی داشتن انرژی و وانرژی معادل است با جرم و معادل است با انحنای فضا و زمان یعنی هر جایی که دما بیشتر است انحنای فضا- زمان بیشتر است پس لاجرم گرانش بیشتر است یعنی ارتباطی بین گرانش و دما و یا به عبارت کلی تر گرانش و آنتروپی وجود داردپس در این فرض خود گرانش ما حصل یک مفهوم دیگری به نام آنتروپی و یک فرایند ترمودینامیکی تلقی می شود، و همین روند از بعد کلاسیک هم قابل بررسی است، با فرض مذکور در این پوسته ها چون انرزی و آنتروپی به گونه ای وجود داشته است ، لذا گرانش هم وجود داشته و همین گرانش عامل شده که دو پوسته به هم نزدیک شده به هم برخوردکنند و از برخورد دو پوسته در اثر ارتعاشات ذرات و زمان به وجود آمدند، به اصطلاح بیگ بنگی اتفاق افتاده ، ودر اثر این برخورد دوباره دو پوسته از هم دور شده اند، تا به دمای صفر مطلق می رسند کمینه انرژی ، ولی انرژی کوانتومی وجود دارد، و همین گرانشی را به وجود آورده و دوباره پوسته ها به هم برخورد کرده و فرایند تکرار می شود.

خوب همانطور که گفته شد هاوکینگ با اقتباس از این نظریه ، مقاله هاوکینگ – هارتل را نوشت، ودر این مقاله مشکلاتی چون نقطه تکینه ، معمای تخت بودن افق حل شد ولی دکتر کامران وفا به ایشان ایراد می گیرند که اگر برخورد دو پوسته را در نظر نگیرند، انرژی تاریکی همیشه با شتاب منفی خواهد بود، چرا که عالم از یک حالتی فضا – فضا که انبساط پیدا می کند انبساطش طوری باید باشد که در جایی متوقف شود پس شتاب منفی است ، و در حال انقباض هم دوباره می خواهد به جایی برسد که انقباض متوقف شود، یعنی باید شتاب انرژی تاریک منفی باشد، واگر 10 به توان 500 کیهان هم به وجود بیاید ، هیچ کدام مدل این کیهان فعلی ما نیستند که مدلی است که در آن شتاب انرژی تاریک مثبت است، از سویی اشکال اشباح آنتروپی هم در آن وجود دارد ، اگر این فرایند بخواهد نوسانی باشد در نوسنانات پی در پی آنتروپی به حدی رسیده که افزایش دیگر میسور نیست لذا پدیده فیزیکی نمی تواند اتفاق بیافتد در صورتی که در نظریه برخورد بزرگ این طور مطرح می شود که در اثر برخورد دو پوسته شتاب مثبت هم قبل برخورد منظور می شود و هم در فرایند بعد برخورد ، پس می توان مدلی از کیهان خودمان را لااقل در آن بیابیم ، درثانی که بعد هر برخورد جهانی که به وجود می آید از جهان اولیه بزرگتر است پس آنتروپی به اشباح نمی رسد،هاوکینگ برای گم نشدن مدلش در 10 به توان 500 حالت که به مثابه گم شدن یک شن در کنار ساحل دریاست، در قدمی در جهت اصلاح مدل خود ، خاطر نشان کرد، که فرض 10 به توان 500 کیهان موازی که در مدل تورمی به آن قایل هستند در ست نیست، چون منشا همه کیهان ها فضا – فضا است که برای همه یکسان است لذا قوانین می بایست در همه یکسان باشد، آن تعداد از مدل ها که قوانین حاکم برآن وکمیت های ثابت آن با جهان ما یکی نیست می بایست کلا حذف شود، خوب این حذف تعدای زیادی از جهان های مطرح شده به هر حال راه حل و جواب مناسبی برای مشکلاتی که دکتر وفا مطرح کردند ، ارایه نداد و می بایست اصلاحاتی بیشتر حاصل شود.

به نظر مدل هاوکینگ – هارتل و اصلاحات آن مدل خوب و مناسبی محسوب نمی شود، گرچه مشکلاتی را حل کرده ولی بسیاری از مشکلات را نه تنها حل نکرده بلکه اضافه کرده است،

به نظر می آید باید به طور دیگری به مساله کیهان شناسی نگاه شود که هم مسائل کیهانشناسی باصلاح استاندارد در آن وجود داشته باشد مثل کیهان شناسی نسبیتی ،و هم از فرضیاتی که در کیهان شناسی غشا و پوسته و ریسمان هست وحل کننده مشکلات کیهان شناسی کلاسیک است استفاده کرد، یعنی هاوکینگ درست حدس زده بود ولی مدلش کارآمد نبود. و متاسفانه عمرش هم کفاف نداد که به اصلاح آن بپردازد.

خوب در اینجا در جایی هستیم که با توجه به اینکه مدل های مختلف را ارائه کرده ایم ولی هنوز مدل شایسته ای که بتواند تناقضات پیش آمده را مرتفع کند نیافتیم:

1. مدل استاندارد حاکی از آن است که جهان جهانی بسته است و از فاز تورمی وارد فاز هابلی شده است
2. مشاهدات نشان می دهد که جهان به شدت تخت است و از یک متریک برای همه فضا- زمان می توان استفاده کرد عینی تخت است
3. وجود انرژی تاریک حاکی از آن است که روند اتساع کیهان با حالتی تند شونده و شتاب مثبت در حال انبساط است.و این یعنی جهانی باز

پس می بایست مدلی جامع پیشنهاد شود که علاوه بر جمع بندی این تناقضات ، مسائل و مشکلات کیهانشناسی را مرتفع سازد،

مدل جدید در اصلاحیه مدل هاوکینگ:

برای احراز از مشکلاتی که در نظریه هاوکینگ – هارتل مطرح شد ، به نظر با تغییر در مختصات حاکم بر سیستم بتوان از این چالش به نحوی شایسته خارج شد.

در مدل هاوکینگ – هارتل از مختصات کروی استفاده شده بود، که در این مدل جهان منحنی بسته در نظر گرفته می شد، که دارای یک بعد اضافه بود که دو بعدی بودن زمان حاکی از وجود ابعاد اضافه بود.

اگر به جای مختصات کروی از مختصات استوانه ای استفاده شود ، می توان نظریه را به گونه ای دیگری مطرح کرد، که به آن مدل طوماری می گوییم. در مدل طوماری، کیهان را چون پوسته ای در نظر می گیریم ، که در لحظه قبل از بیگ بنگ در حالت فضا- فضا و فشرده قرار دارد، یا به تعبیری مثل طوماری که در هم پیچیده و بسته است و ابعاد دیگر آن را مثل ریسمانی بسته اند، در لحظه ای که ناگهان این ریسمان های تنیده شده به علت برخورد با یک پادریسمان ، در یک طومار دیگر گسسته شده ، و شروع به باز شدن به صورت مارپیچی چون باز شدن یک کاغذ لوله شده می کند و با چون فنری فشرده که ناگهان فشار از آن برداشته شود ، انرژی پتانسیل موجود در خود را به سوی جنبشی به صورت افزاینده ای بروز می دهد، و شروع به انبساط می کند

در این مدل کیهان به منزله طومار است یعنی یک صفحه تخت که به حالت پیچیده لوله شده است، در حالت اولیه یعنی در لحظه t=0 حالتی فضا- فضا دارد، اما به صورت یک ریسمان یا یک استوانه ، که ابعاد چون ریسمانی گرد آن پیچیده اند ، بعد از حالتی که دو پوسته یا پاد ریسمان به آن برخورد کرده و ناگهان چون طوماری شروع به باز شدن می کند و مسیری مارپیچ را می پیماید ، یعنی ریتم باز شدنش مثل ریتم چرخش یک مارپیچ می باشد، ودر نهایت طومار با سرعتی افزاینده باز می شود وبه صورت تخت در می آید ،و چون شتاب افزاینده است وریتم حرکت مارپیچی دوباره بعد از اینکه انحنای کل فضا به صفر نزدیک شد ، انحنا و پیچش فضایی دیگری پیش می آید در جهت مخالف قبلی شروع به رمبش می کند و فضا- زمان را به حالت ارتجاعی جمع می کند، و به حالت اول باز می گردد ، به حالت فضا – فضا تبدیل می شود، ومی تواند این روند ادامه بیابد،

در این مدل اولا مدل پوسته ای فضا زمان حفظ می شود یعنی از مدل پوسته استفاده شده است، این پوسته خم شده است و پیچ خورده است ، یعنی ازمدل کیهانی استاندارد در آن استفاده شده است، مشکل تکینگی حل شده است چون از حالت فضا- فضا شروع شده است، مساله تختی فضا- زمان در آن حل شده است، همانند مدل هاوکینگ دارای دوبعد زمانی است و یک بعد فضایی دیگر دارد، یک بعد زمان در درون خود پوسته است و یک بعد زمانی مربوط به انحنای فضا.

در این مدل مساله ماده تاریک هم حل می شود ، چرا که با لوله شدن پوسته در بعد پنجم کهکشانها و اجرام موجود در صفحه کهکشان ، علاوه بر بعدی که در پوسته در فضای معمولی چهاربعدی دارند، فاصله ای هم دربعد پنجم دارند، ممکن است که کهکشانی مثل آندرومدا در پوسته چهار بعدی دومیلیون سال نوری با کهکشان راه شیری فاصله داشته باشد، ولی در بعد پنجم در اثر لول شدن فاصله آن از کهکشان راه شیری مثلا در حدود یک سال نوری باشد، با این تفصیل علاوه بر نیروی گرانشی که از پوسته منتقل می شود، که از دومیلیون سال نوری است ، نیروی گرانشی هم از بعد پنجم موثر است چرا که به ایده دکتر حامد ارکانی گرانش تنها نیرویی است که می تواند ازپوسته به ابعاد دیگر نشت کند، در محاسبات حال حاضر فقط ما گرانش از طریق پوسته که در فاصله دومیلیون سال نوری است را در نظر می گیریم ولی با احتساب بعد پنجم و نیروی گرانش حاصل از انحنا در بعد پنجم، باید گرانش جرم را در فاصله ای کمتر هم محاسبه کنیم، و ممکن است این همان گرانش مرموزی است که در جهان مشاهده می کنیم و اسم آن را ماده تاریک گذاشته ایم. چیزی که فقط اثرات گرانشی دارد .

اما انرژی تاریک می توان در این مورد این گونه استدلال کرد که در اثر برخورد دو پوسته ، در هنگام برخورد در اثر رها شدن پوسته از کند ابعاد دیگر چون نظریه ریسمان کیهان شناسی دکتر وفا ، همچون فنری که از فشار رسته باشد جهان شروع به تورم و باز شدن می کند، و این یک شتاب مثبت بر سیستم حاکم می کند، که با مشاهدات قابل انطباق است، برخلاف مدل هاوکینگ – هارتل که نمی توانست نه ماده تاریک و نه انژی تاریک مشاهده شده را توجیه کند.

حال بازمی گردیم به آیه شریفه : يَوْمَ نَطْوِي السَّمَاءَ كَطَيِّ السِّجِلِّ لِلْكُتُبِ كَمَا بَدَأْنَا أَوَّلَ خَلْقٍ نُعِيدُهُ وَعْدًا عَلَيْنَا إِنَّا كُنَّا فَاعِلِينَ روزی که آسمان را در هم می پیچیم، مانند در هم پیچیدن طومار، همان گونه که نخستین بار آفریده ها را آفریدیم، دوباره آنان را باز می گردانیم. وعده ای است [که تحقق دادنش] بر عهده ما [ست]، به یقین آن را انجام می دهیم. وَمَا قَدَرُوا اللَّهَ حَقَّ قَدْرِهِ وَالْأَرْضُ جَمِيعًا قَبْضَتُهُ يَوْمَ الْقِيَامَةِ وَالسَّمَاوَاتُ مَطْوِيَّاتٌ بِيَمِينِهِ سُبْحَانَهُ وَتَعَالَى عَمَّا يُشْرِكُونَ و خدا را آن گونه که سزاوار اوست نشناختند، در حالی که زمین در روز قیامت یکسره در قبضه قدرت اوست، و آسمان ها هم درهم پیچیده به دست اوست؛ منزّه و برتر است از آنچه با او شریک می گیرند.

با اقتباس از این آیات می توان کد های کیهانشناسی قرآنی را استخراج کرد، ضمن اینکه با زدن اصلاحیه به جدیدترین نظرات کیهانشناسی بسیاری از مشکلاتی که گریبانگیر کیهانشناسی معاصر است را برطرف نمود.