دانشیار

مسأله تئوری تورم

همانطور که پیش از این گفته شد آلن گوث در سال 1979 در طی رصدی معمولی که در یک رصدخانه انجام داد این ایده به ذهنش خطور کرد که جهان اولیه ممکن است از یک تورم عظیم به وجود آمده باشد . گوث اینگونه فرض کرد که جهان درست در لحظه تولد دچار افزایش حجم یا تورم شدیدی شده است . این تورم از نظر ستاره شناسی بسیار سریع تر از آنچه اغلب فیزیکدانان تصور می کردند رخ داد . مسأله ایده تورم توانست بسیاری سوالات و معظلاتی که گریبانگیر کیهان شناسی نسبیتی بود تا حد زیادی حل کند ، که در ذیل به آن اشاره کرده و آن را شرح خواهیم داد :

1. معمای تخت بودن جهان

2. مسئله تک قطبی ها

3. معمای افق

معمای تخت بودن جهان

همان طور که در فصول قبل ذکر شد فریدمن با قراردادن مقدار  از جهان های مختلفی سخن به میان آورد که شکل کلی جهان را تعیین می کنند با کوشش فراوانی که اخترشناسان برای شناسایی  انجام دادند این مسأله مشخص شد که مقدار  موجود و فعلی جهان 1/0 می باشد برای اینکه مقدار  امروز 1/0 باشد، باید یکنانیه پس از انفجار بزرگ باید مقدار  را با دقت اعجاب انگیزی انتخاب کرده باشد تا امروز بتواند مقداری برابر 1/0 داشته باشد . این به مصابه این است که ما مداد یا خودکاری را طوری تنظیم کنیم که مداد روی نک خود متعادل بایستد و چندین سال به همین صورت باقی بماند تنظیم و دقیق مورد نیاز برای اینکه  امروز مقدار برابر 1/0 داشته باشد مشابه همین حالت است . کوچکترین خطا در تنظیم دقیق  باعث می شود که  به مقدار زیادی از یک فاصله داشته باشد .

از نظر نظریه تورم جهان چنان شدید بوده که منجر به تخت شدن آن شده است .  همانند شخصی که چون افق را نمی بیند نتیجه می گیرد که زمین همواراست پس ستاره شناسان نتیجه گرفتند که  در حدود یک است زیرا وقوع تورم منجر به تخت شدن جهان شده است . جهان تخت  یعنی اینکه در لحظه آغاز مقدار نیروی انفجاری و گرانش دقیقا ً برابر هم باشند . که اگر هرکدام از این نیروهای بر دیگری غلبه کند مقدار  از یک فاصله خواهد گرفت اما با توجه به مقدار  فعلی جهان که 1/0 است نتیجه حاصل می شود که باید  در لحظه آغاز یک باشد و این یعنی تنظیم ظریف انفجار با نیروی گرانش که با دقت یک ترلییونیوم  انجام شده باشد این یعنی تنظیم یک خودکار روی نوک آن به گونه ای که صدسال تعادل خود را حفظ کند . که نظر نظریه تورمی ، تورم به این نکته پاسخ می دهد که آنقدر تورم شدید بوده که ماده از فضای تورمی جای مانده است . یعنی تورم جهان را به شدت وسعت داده و جهان پیرامون ما تخت به نظر می رسد مثل ما که جهان کروی را مسطح می بینیم و انحنای آن را احساس نمی کنیم .

معمای افق

وقتی ما در کیهان به محیط 13میلیون سال نوری نگاه می کنیم یعنی داریم 13 میلیون سال پیش را می بینیم ، حال مسأله این است اگر ما به دو نقطه مقابل خودمان نگاه بکنیم و ببینیم که این دو نقطه در 13 میلیون سال نوری دقیقاً مثل هم هستند از لحاظ چگالی از لحاظ تابش و مسائل دیگر می توانیم نتیجه بگیریم که این دو نقطه در 13 میلیارد سال پیش یکی بوده و متصل بوده اند و الان ما داریم 13میلیارد سال پیش آنها را می بینیم پس کماکمان متصل هستند ، و تبادل اطلاعات دارند ، گر چه از نگاه فعلی ما به ظاهر حدود 26 میلیارد سال با هم فاصله دارند ، « پس با آنکه با هم 26 میلیارد سال فاصله دارند هنوز تبادل اطلاعات دارند ، اگر از عمر جهان 13 میلیارد سال گذشته باشد چگونه ممکن است این دو نقطه 26 میلیارد سال با هم فاصله داشته باشند و رعیت نور هم محدود باشد و ارتباط هم با هم داشته باشند مگر اینکه بگوئیم سرعت سیر اطلاعات از سرعت نور بیشتر است . که این امکان ندارد (پارادوکس) این مساله را می توان باایده تورمی این طور توضیح داد . که در ابتدای خلقت عالم یعنی 13 میلیارد سال که این دو نقطه با هم در ارتباطند . مقداری از جهان با سرعتی سریعتر از سرعت نور منبسط شده و این روند کماکمان ادامه دارد و منجر به این شد این دو نقطه گر چه 26 میلیارد سال با هم فاصله دارند پس سیر اطلاعات باید رد بین آنها مسأله ای ماورای سرعت نور باشد که این از تورم نشأت می گیرد .

مسأله تک قطبی ها

طبق نظریه گات در هنگام تکوین عالم با توجه به وجود کوارکهای آزاد می بایست تعداد زیادی تک قطبی به وجود آمده باشد ولی ما در جهان پیرامون خودمان اثری از تک قطبی ها نمی بینیم و حتی یک مورد هم کشف نشده بنا به نظریه گوث در اثر تورم این تک قطبیها در فضایی بالغ بر پخش شده لذا چگالی آنها ناگهان بصورت غیرقابل تصوری کم شده است .

ایده نظریه واحد با یکپارچگی عالم :

نظریه همه چیز با یکپارچگی عالم ایده ای بود که بر این مبنا استوار بود که چهار نیروی اصلی کشف شده درجهان گرانش ، الکترومغناطیس ، هسته ای ظریف و هسته ای قوی را بتوانند براساس یک تئوری متقارن ، زیبا و آسان توضیح دهند و این کوشش توسط خود انیشتین شروع شد چرا که قبل از انیشتین توانسته بودند حوزه مغناطیس و الکتریسته را به یکدیگر متصل کنند و این دو مساله را لمعانی از یک اصل بدانند در مواردی بتوانند این دو حوزه را مغناطیس و الکتریسته را با یکدیگر جایگزین کنند. و خود انیشتین در نظریه نسبیت توانست این کار را درباره فضا و زمان انجام دهدیعنی اثبات کند که این دو مسأله نشأت از یک مسأله می گیرند و در مواردی یکی به دیگری تبدیل می شود پس تقارن خاصی بین این حوزه ها قرار دارد ، انیشتین درصدد بود تا این تقارن را بین نیروهائی چون گرانش و الکترومغناطیس هم گسترش دهد اما ناپایان عمر به این کار نائل نشد . بعد از انیشتین این کار تا حدودی به فراموشی سپرده شد . چرا که نیروهائی که در طیبعت وجود دارند از نظر قدرت یکسان به نظر نمی رسند ، گرانش که بر سراسر جهان حکم فرماست و جمیع ستارگان و خورشید و سیارات را نگه داشته بار ضعیفتر از الکترومغناطیسی است یعنی یک کودک 3 ساله با یک شانه سرکه باردار شده خورده کاغذی را که روی زمین و زمین با جرم 6 تریلیون تریلیون کیلوگرم بر آن نیروی گرانش وارد کرده و آن را به سوی خود می کشد غلبه کند و آن را از زمین بردارد.