نظریه کیهان شناسی پوسته ها « کامران وفا»
پاسخ پوسته ها به مسئله ماده تاریک
دنیای موازی وجود دارد که بالای سردنیای ما شناور است هرکهکشانی که در آن دنیای موازی باشد از نظر ما نامرئی است اما از آنجا که گرانش از طریق خم شدن فرافضا به وجود می آید می تواند بر جهان های دیگر تأثیر کند . یک کهکشان بزرگ در آن جهان از طریق فرافضا به کهکشانی در دنیای ما جذب می شود لاجرم زمانی که مشخصات کهکشان های خود را اندازه می گیریم می بینیم که کنش گرانشی آن ها بیش تر از آن است که قانون نیوتون پیش بینی می کند . زیرا کهکشان دیگری درست پشت کهکشان ما قرارگرفته است کاملاً نامرئی است و در بعد دیگر شناور است اما در جهان ما به صورت یک هاله در اطراف کهکشان ما اثرمی کند که شامل 90درصد کل جرم است به این ترتیب ماده تاریک را می توان به صورت حضور یک جهان موازی تعبیر کرد .
نظریه کیهان شناسی پوسته ها « کامران وفا»
چرا ما در فضا – زمان چهاربعدی زندگی می کنیم ؟
در اصل نظریه M را می توان در تمام ابعاد تا یازده بعد فرمول بندی . بنابراین انتخاب چهاربعد خودسوال برانگیز است .
کامران وفا این مسأله را اینگونه توضیح می دهد .
« جهان در تقارن کامل شروع شد و تمام ابعاد بالاتر در مقیاس پلانک لوله شد آنچه که جهان را ا زانبساط بازداشت حلقه هایی از ریسمان ها بود که به دور ابعاد مختلف محکم حلقه شده اند . فنر فشرده ای را در نظر بگیرید که به دلیل اینکه به وسیله ریسمان ها محکم بسته شده است نمی تواند بازشود . اگر به هر ترتیبی ریسمان ها پاره شوند فنر ناگهان آزاد شده و انبساط می یابد .
در این ابعاد کوچک به دلیل وجود پیچه هایی از هر دو ریسمان و ضد ریسمان ، جهان از انبساط بازداشته می شود ( جهت پیچش ضد ریسمان ها در خلاف جهت ریسمان ها است ) اگریک ریسمان و یک ضد ریسمان باهم برخورد کنند آنگاه می توانند یکدیگر را خنثی کرده و از بین بروند درست مثل از هم باز شدن یک گره با آنکه در ابعاد بالا احتمال این برخورد کم است ولی کامران نشان داد که در ابعاد فضایی سه یا کمتر احتمال بیشتر وجود دارد که ریسمان ها و ضد ریسمان ها باهم برخورد کنند و هر بار در اثر تصادم ها ریسمان ها از هم باز می شود و ابعاد مختلف به بیرون می جهند ودر نتیجه انفجار بزرگ رخ می دهد .
ویژگی جالب توجه نظریه کامران وفادار در این است که با استفاده از توپولوژی ریسمان ها می توان به طور تقریبی توضیح دادکه چرا ما در اطراف خود این فضا – زمان چهاربعدی آشنا را می بینیم . با اینکه جهان های با ابعاد بالاتر محتمل هستند اما احتمال کمی وجود دارد که شاهد وجود آنها باشیم . زیرا هنوز به وسیله ریسمان ها و ضد ریسمان ها به شدت بسته شده اند .
نظریه برخورد در تئوریM
در این تئوری برخی از ابعاد می توانند بزرگ و حتی از نظراندازه نامتناهی باشند ، دو پوسته هموار سه بعدی ، همگن و موازی را در نظر بگیرید که بیان گر پایین ترین حالت انرژی می باشد . در ابتدا آن ها به صورت جهان های موازی سرد بوده ولی گرانش به تدریج آنها را به سمت خود می کشاند . سرانجام آن ها به یکدیگر برخورد می کنند و انرژی جنبشی عظیمی ناشی از برخورد آنها به تابش ماده ای تبدیل می شود که جهان ما را می سازند . به این نظریه برخورد بزرگ می گویند.
زیرا در این حالت مسئله مربوط می شود به برخورد دو پوسته .
نیروی ناشی از برخورد دوجهان را از هم دور می کند وقتی این دو پوسته از هم دور شدند سرعت خنک شده و جهانی را که امروز می بینیم ایجاد می کند .
این خنک شدن و انبساط برای تریلیون ها سال ادامه داشته تا زمانی که دمای جهان ها به صفر مطلقف نزدیک می شود و چگالی ماده به تنها 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 ترلیون سال بعد دوباره برخورد این چرخه ادامه می یابد .
نظریه برخورد در تئوریM
1. تورمی تخت و هموار
چون دو پوسته در اصل تخت بوده اند .
2. تحلیل معمای افق :
چون در این حالت پوسته مدت زمان زیادی دارد تا به آهستگی به حالت پایدار برسد .
3. معمای انرژی تاریک
احتمالاً پوسته های دیگری نیز در فرا فضا شناور هستند که ممکن است در آینده با ما برخورد کرده و برخورد بزرگ دیگری را ایجاد کنند با دانستن این موضوع که سرعت جهان ما رو به افزایش است احتمال برخورد دیگری وجود دارد .
تورم، سیاه چاله ها و نظریه M
آلن کوث می گوید : « گمان نمی کنم که ریسمان کاران موفق به اثبات نظریه خود شوند ولی ایده آنها ارزش تأمل را دارد . » او جریان را تغییر داده و نظریه پردازان ریسمان را به مبارزه برای توضیح تورم می طلبد و می گوید : گمان می کنم این مساله غیرقابل گریز است که نظریه ریسمانی و نظریه M مجبورند با نظریه تورم پیوند بخورند . زیرا به نظر می رسد که تورم راه حل واضح برای مشکلاتی است که به آن ها پاسخ می گوید .»
که شاید بتوان نظریه دکترکامران وفا را برای توضیح این مسئله مورد استفاده قرارداد . البته نظرییه رقیب دیگری هم در کیهان شناسی مطرح می کنند که به نظریه پیش از انفجار بزرگ شهرت دارد که در این نظریه عمر جهان در حقیقت بسیار زیاد بوده و در گذشته دور به صورت تقریباً تهی و سرد آغاز به کار کرده است گرانش توده هایی از ماده را در سراسر جهان ایجاد کرده و به مرور زمان در برخی نواحی چنان تمرکز پیدا کرده که به سیاه چاله تبدیل شده است افق های رویداد در اطراف سیاه چاله ها شکل گرفته که به این ترتیب برای همیشه بخش داخلی افق رویداد از بخش خارجی جدا شده است . درون افق رویداد ماده از طریق گرانش به فشرده شدن ادامه داده تا اینکه سیاه چاله در نهایت به طول پلانک نزدیک شده است . در این نقطه ، نظریه ریسمان جای گزین می شود یعنی سیاهچاله به مثابه ریسمان مرتعش عمل می کند و عملاً یک ریسمان می شود . اما با کش فوق العاده بالا که حکایت از جرم بالای آن دارد . پس در این تعبیر سیاه چاله های کوانتمی ریسمان هایی هستند با کشش فوق العاده زیاد ، و در انفجار بزرگ در اصل همین ریسمان است که نوسان می کند و ماده را در عالم می آفریند و جهان اتساع پیدا کرده و آفریده می شود و بعید نیست که سیاهچاله هایی از این نوع در سراسر جهان باز هم وجود داشته باشند .
پس بعید نیست که جهان ما یک سیاهچاله باشد ، تصور حسی ما این است که یک سیاهچاله باید شدیداً چگال باشد یا یک میدان گرانش عظیم و خرد کننده اما همیشه اینطور نیست . ابعاد افق رویداد یک سیاهچاله با جرم آن متناسب است هرچقدر که سیاهچاله جرم بیشتری داشته باشد افق رویداد آن بزرگتر است امادر عین حال افق رویداد بزرگتر نشاندهنده این است که جرم در حجم بزرگتری گسترده شده است . در نتیجه با افزایش جرم چگالی کاهش می یابد . در حقیقت اگر سیاهچاله ای به جرم جهان ما وجود داشت سایز آن تقریباً برابر با سایز جهان ما بوده و چگالی آن نیز مشابه جهان ما می بود .
خوب در این نظریه با انبساط ابعاد مختلف ممکن است که خود ریسمان هم به ابرریسمان مبدل شده و مولد ذرات در عالم باشند . و شاید هسته کهکشانها این سیاهچاله های مولد ذرات باشند نه خورنده ستارگان و دلیل اجتماع ماده در حول آنها همین مولد بودن آنها باشد و الله اعلم .
اما چگونه می شود این مسأله را تحقیق کرد ؟
به طور معمول انتظار داریم که اثرات کوانتمی ناشی از گرانش در انرژی پلانک رخ دهند که کادریلیون بارقوی تر از انرژی موجوددر قوی ترین شتابدهنده های ذره ای ماست .
به این ترتیب آزمایش مستقیم نظریه ریسمان ها غیرممکن به نظر می رسد . اما اگر طبق نظریه ذکتر حامد ارکانی جهانی موازی در کمتر از یک میلی متری جهان ما وجود داشته باشد آنگاه انرژی ای که در آن یکپارچه سازی و اثرات کوانتومی رخ می دهندمی تواندبسیار کوچک بوده و در توان بعدی شتابدهنده ها تولید شود .
این سیاهچاله های کوچک قبلاًتوسط هاوکینگ نیز معرفی شده بودند کسی که ثابت کرد سیاهچاله ها باید تبخیرشده و تابش انرژی ضعیفی را از خود منتشر می کنند که به مرورزمان کوچک شده و در نهایت به ابعاد یک ذره زیراتمی بدل می شوند . نظریه ریسمان ها در حال حاضر مفهوم سیاهچاله های کوچک را مجدداً مطرح می کند . یعنی ریسمان هایی در طول پلانک و کشش بسیاربالا . همانطور که می دانیم سیاه چاله زمانی شکل می گیرد که مقدارزیادی ماده تا اندازه قطرشوار تسشیله فشرده شود . از آنجا که ماده و انرژی می توانند به یکدیگر تبدیل شوند لاجرم سیاهچاله ها می توانند از فشرده شدن انرژی نیز حاصل شوند . در حال حاضر دانشمندان در پی تحقیق در به دام انداختن سیاه چاله هایی که از یک برخورد دو پروتون با انرژی 14تریلیون الکترون ولت در برخورددهنده بزرگ ها درونی در سرن هستند این سیاه چاله ها دارای وزنی حدود 1000 برابر الکترون و طول عمر حدود ثانیه می باشند . اما باید در مسیر ذرات زیراتمی به طور واضح قابل رؤیت باشند . همچنین فیزیکدانانی امید دارند که پرتوهای کیهانی که از فضا به سمت ما می آیند حاوی سیاه چاله های کوچک باشند به همین خاطر رصدخانه پرتوکیهانی پیراوژه در آرژانتین به عنوان دقیقترین رصدگر ذرات و پرتوهای کیهانی امید تحقق این آرزو را دارد گرچه پیداکردن این ذرات سیاهچاله ای دلیل درست بودن نظریه ریسمان تلقی نمی شود ولی نمی تواند موید این باشد که نتایجی که از این نظریه بدست آمده قابل توجه می باشد .
