آیا جهان های موازی وجود دارد؟

2024 نویسنده: Seth Attwood | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2023-12-16 16:03

واقعیت فیزیکی می تواند بسیار گسترده تر از یک تکه فضا در زمان باشد که ما آن را کیهان می نامیم. محیط فضایی ما می تواند در مقیاسی باورنکردنی ساخته شود و ابزارهای نجومی ما به طرز باورنکردنی محدود هستند. ما مانند مورچه ها نمی دانیم که جهان خارج از لانه مورچه چقدر بزرگ است.

بنابراین برخی از فیزیکدانان نظری به طور جدی نظریه چندجهانی را بررسی می کنند که طبق آن جهان ما تنها یکی از چندین است. علاوه بر این، با اعمال نظریه کوانتومی در جهان، ما مجبور هستیم که بپذیریم که این نظریه به طور همزمان در بسیاری از حالات وجود دارد.

به عبارت دیگر، با اجازه اعمال نوسانات کوانتومی در جهان، عملاً مجبور به اعتراف به وجود جهان های موازی هستیم. همچنین جالب است که ترکیب نظریه ریسمان و نسخه «ابدی» کیهان‌شناسی تورمی (که در مورد مدل تورمی کیهان صحبت می‌کنیم) مبنای طبیعی به اصطلاح «چندجهانی چشم‌انداز» را فراهم می‌کند.

نظریه چندجهانی: تورم

برای شروع، مفهوم چندجهان در چندین حوزه فیزیک (و فلسفه) به طور همزمان پدیدار می شود، اما برجسته ترین مثال نظریه تورم است، که یک رویداد فرضی را توصیف می کند که زمانی که جهان ما بسیار جوان بود - کمتر از یک دوم قدیمی به گفته ناسا، در یک دوره زمانی فوق العاده کوتاه، کیهان یک دوره انبساط سریع، "تورم" و بزرگتر و بزرگتر شدن را پشت سر گذاشته است.

اعتقاد بر این است که تورم در جهان ما حدود 14 میلیارد سال پیش به پایان رسیده است. با این حال، تورم در همه جا به طور همزمان تمام نمی شود. محققان بر این باورند که شاید با پایان یافتن تورم در یک منطقه، در مناطق دیگر ادامه یابد.

بنابراین، در حالی که تورم در جهان ما به پایان رسید، ممکن است مناطق بسیار دورتر دیگری وجود داشته باشد که تورم ادامه داشته باشد - و در حال حاضر نیز ادامه دارد. علاوه بر این، طبق گفته LiveScience، جهان‌های منفرد می‌توانند جهان‌های بزرگ‌تر، متورم و در حال انبساط را "نفوذ" کنند، و دریای بی‌پایانی از تورم ابدی را ایجاد کنند که مملو از جهان‌های منفرد متعدد است.

محققان می گویند در این سناریوی تورم ابدی، هر کیهانی با قوانین فیزیک خود، مجموعه ذرات خاص خود، موقعیت نیروها و مقادیر ثابت های بنیادی خود به وجود می آید.

این ممکن است توضیح دهد که چرا جهان ما دارای ویژگی هایی است که دارد، و به ویژه آنهایی که توضیح آنها با استفاده از مفاهیمی مانند ماده تاریک یا ثابت کیهانی دشوار است. دان هلینگ، کیهان‌شناس دانشگاه می‌گوید: «اگر یک چندجهانی وجود داشت، در جهان‌های مختلف ثابت‌های کیهانی تصادفی داشتیم، و این فقط یک تصادف است که چیزی که در جهان خود داریم، ارزشی را که مشاهده می‌کنیم می‌گیرد.» آریزونا و متخصص در نظریه چندجهانی.

نظریه چندجهانی: مشاهدات و شواهد

جالب اینجاست که یکی دیگر از شواهد وجود کارتون مشاهدات است - در جهان ما چیزهای زیادی باید اتفاق می افتاد که وجود زندگی باورنکردنی به نظر می رسد. و اگر فقط یک جهان وجود داشت، به احتمال زیاد نباید زندگی در آن وجود داشت. اما در چندجهانی، احتمال زندگی بسیار بیشتر است.اما به سختی می توان این نظریه را قانع کننده نامید، به همین دلیل است که اکثر دانشمندان در مورد ایده چندجهانی تردید دارند.

و با این حال، بسیاری تلاش کرده اند شواهد فیزیکی و قانع کننده تری از وجود آن بیابند. به عنوان مثال، اگر یک جهان همسایه مدت‌ها پیش در نزدیکی جهان ما قرار داشته باشد، ممکن است با آن برخورد کرده باشد و اثری قابل توجه بر جای بگذارد.

این اثر می‌تواند به شکل اعوجاج در تابش پس‌زمینه مایکروویو کیهانی یا تشعشعات باقی‌مانده (نور باقی‌مانده از زمانی که کیهان یک میلیون بار کوچک‌تر از امروز بود) یا در خواص عجیب کهکشان‌ها در جهت برخورد باشد. بر اساس مقاله ای که توسط محققان دانشگاه کالج لندن منتشر شده است.

برخی از اخترفیزیکدانان حتی فراتر رفته اند و به دنبال انواع خاصی از سیاهچاله ها هستند که ممکن است مصنوعاتی از بخش هایی از جهان ما باشند که از طریق فرآیندی به نام تونل زنی کوانتومی به جهان خود تقسیم شده اند.

اگر برخی از مناطق جهان ما به این ترتیب تقسیم می شد، "حباب هایی" در جهان ما به جا می گذاشتند که به این سیاهچاله های منحصر به فرد تبدیل می شدند که به گفته محققان "ممکن است امروز وجود داشته باشند".

نظریه پردازان می گویند: «کشف احتمالی این سیاهچاله ها می تواند وجود یک چندجهانی را نشان دهد. با این حال، همه این نوع جستجوها تاکنون به جایی نرسیده اند، بنابراین امروزه Multiverse همچنان فرضی است.

نظریه چندجهانی: تابش پس زمینه

در سال 1964، فیزیکدانان آرنو پنزیاس و رابرت ویلسون در آزمایشگاه های بل در هلمدل، نیوجرسی کار کردند و گیرنده های مایکروویو فوق حساس را برای مشاهدات نجوم رادیویی ایجاد کردند. اما هر کاری که کردند، موفق نشدند گیرنده‌ها را از شر صدای رادیو پس‌زمینه خلاص کنند، صدایی که به طرز عجیبی به نظر می‌رسید همزمان از همه طرف می‌آمد.

پنزیاس با رابرت دیک، فیزیکدان دانشگاه پرینستون تماس گرفت، او این نظریه را مطرح کرد که نویز رادیویی می تواند تابش پس زمینه مایکروویو کیهانی (CMB) باشد، که تابش ریزموج اولیه ای است که جهان را پر می کند.

این داستان کشف CMB، ساده و ظریف است. پنزیاس و ویلسون برای کشف خود جایزه نوبل فیزیک را در سال 1978 دریافت کردند و دلیل خوبی هم داشتند. کار آنها عصر جدیدی از کیهان شناسی را آغاز کرد و به دانشمندان این امکان را داد که جهان را بدون سابقه مطالعه و درک کنند.

جالب توجه است که کار فیزیکدانان به یکی از شگفت انگیزترین اکتشافات در تاریخ اخیر منجر شد: ویژگی های منحصر به فرد تشعشعات باقیمانده ممکن است اولین مدرک مستقیم باشد که تعداد بی نهایت جهان خارج از جهان شناخته شده واقعاً وجود دارد. با این حال، برای درک درست این گزاره غیر معمول، لازم است سفری به آغاز زمان داشته باشیم.

نظریه چندجهانی: بیگ بنگ

طبق نظریه عمومی پذیرفته شده مبدأ جهان، در طول چند صد هزار سال اول پس از انفجار بزرگ، جهان ما پر از پلاسمای فوق العاده داغ بود که از هسته، الکترون و فوتون تشکیل شده بود که نور را پراکنده می کردند.

در حدود 380000 سال، انبساط مداوم جهان ما آن را تا دمای کمتر از 3000 کلوین خنک کرد، که به الکترون ها اجازه داد تا با هسته ها ترکیب شوند و اتم های خنثی تشکیل دهند و جذب الکترون های آزاد به نور اجازه داد تا تاریکی را روشن کند.

اثبات این امر - در قالب CMB که قبلاً ذکر شد - همان چیزی است که پنزیاس و ویلسون یافتند. کشف آنها در نهایت به ایجاد نظریه انفجار بزرگ کمک کرد.

برای چندین سال، انبساط مداوم جهان ما را تا دمای تنها 2.7 کلوین سرد کرده است، اما این دما ناهموار است. تفاوت در دما به دلیل این واقعیت است که ماده به طور نابرابر در سراسر جهان توزیع شده است.اعتقاد بر این است که این امر ناشی از نوسانات کوچک در چگالی کوانتومی است که درست پس از انفجار بزرگ رخ داده است.

در سال ۲۰۱۷، محققان دانشگاه دورهام در بریتانیا مقاله‌ای منتشر کردند که نشان می‌داد چاپ‌های CMB (به نام نقاط سرد) ممکن است شواهدی از جهان‌های دیگر باشد. نویسندگان این فرضیه را مطرح کردند که لکه‌ها در تابش پس‌زمینه مایکروویو در نتیجه برخورد بین جهان ما و جهان دیگر ظاهر شده‌اند.

به طور کلی، لکه های موجود در تشعشعات باقیمانده را می توان اولین شواهد از وجود چندجهانی - میلیاردها جهان دیگر، مشابه جهان ما - در نظر گرفت.

نظریه چندجهانی: ماده تاریک

یکی دیگر از شواهد موجود در خزانه نظریه چندجهانی اضافه کردن یک مطالعه جدید و بسیار جالب است. Vice می‌نویسد، نتایج او نشان می‌دهد که سیاه‌چاله‌هایی که از جهان‌های فروریخته تشکیل شده‌اند، ماده تاریک را تولید می‌کنند و جهان خودمان ممکن است برای افراد خارجی مانند سیاه‌چاله به نظر برسد.

توجه داشته باشید که ماده تاریک یک ماده نامرئی است که بیشتر جرم کیهان را تشکیل می‌دهد - اگرچه نور قابل تشخیصی از خود ساطع نمی‌کند، اما همچنان وجود دارد، زیرا اثر گرانشی بر روی خوشه‌های کهکشانی و سایر اجرام ساطع کننده در فضا دارد.

مجموعه‌ای از فرضیه‌ها برای توضیح ماده تاریک پیشنهاد شده‌اند، اما اکنون دانشمندان پیشنهاد کرده‌اند که سیاه‌چاله‌های اولیه، اجرام فرضی که قدمت آن‌ها به روزهای اولیه کیهان بازمی‌گردد، «کاندیدایی مناسب برای ماده تاریک هستند». این نتیجه توسط یک تیم بین المللی از محققان از ایالات متحده، ژاپن و تایوان در مقاله منتشر شده در مجله علمی Physical Review Letters در ژانویه سال جاری به دست آمد.

و با این حال، در حال حاضر، همه این مفاهیم حدس و گمان هستند، اگرچه فیزیکدانان انتظار دارند راه‌های جدید رصد با تلسکوپ‌های پیشرفته در سال‌های آینده به پاسخگویی به بسیاری از سوالات کمک کند.

نظریه چندجهانی: دوباره تورم

استیون هاوکینگ، فیزیکدان نظری مشهور بریتانیایی، در ۱۴ مارس ۲۰۱۸ پس از گذراندن دهه‌ها روی صندلی چرخدار و وابسته به یک سنتزکننده گفتار به دلیل رنج ناشی از اسکلروز جانبی آمیوتروفیک درگذشت. آخرین کار تحقیقاتی این دانشمند که تنها 10 روز قبل از مرگ او منتشر شد، به همراه پروفسور فیزیک نظری توماس هرتوگ نوشته شد و به چندجهانی مربوط می شد.

در مقاله ای با عنوان "راهی هموار برای خروج از تورم دائمی؟" هاوکینگ و هرتوگ این نظریه را مطرح کردند که انبساط سریع فضازمان پس از بیگ بنگ می تواند به طور مکرر رخ دهد و جهان های متعددی را ایجاد کند.

کار آنها اساساً بسط تئوری تورم است، که نشان می دهد قبل از انفجار بزرگ، جهان پر از انرژی بود که بخشی از خود فضا بود، و این انرژی باعث می شد که فضا با سرعت نمایی منبسط شود. این انرژی بود که منجر به انفجار بزرگ شد و این همان چیزی است که قبلاً در مورد آن صحبت کردیم.

با این حال، از آنجایی که تورم، مانند هر چیز دیگری، ماهیت کوانتومی دارد، این بدان معناست که باید مناطقی از فضا در جهان وجود داشته باشد که در آن تورم به پایان می رسد و انفجار بزرگ آغاز می شود. با این حال، این مناطق هرگز نمی توانند با یکدیگر برخورد کنند، زیرا آنها توسط مناطقی از فضای متورم از هم جدا شده اند.

نظریه چندجهانی: نقد و نتیجه گیری

در خاتمه، باید گفت که وقتی کسی در مورد نظریه چندجهانی صحبت می کند، می تواند در عین حال هم گستاخ و هم متواضع به نظر برسد. اما بسیاری از فیزیکدانان واکنش کاملاً متفاوتی دارند: از نظر آنها، ایده چندجهانی غیر علمی و شاید حتی "خطرناک" است زیرا می تواند منجر به تلاش های علمی نادرست شود.

به عنوان مثال، پل استاینهارت، استاد علوم طبیعی در دانشگاه پرینستون، نظریه چندجهانی را "نظریه هر چیزی" نامید، زیرا با مشاهدات دلخواه سازگار است و بنابراین، هیچ گونه سوگیری تجربی ندارد.

به هر حال، علیرغم انتقاد از نظریه کثرت جهان ها، داده های تحقیقات علمی (که برخی از آنها در این مقاله توضیح داده شده است) امکان طرح چنین نظریه های به ظاهر دیوانه کننده ای را نیز فراهم می کند. از این گذشته، با بازگشت به قیاس مورچگان، در مورد جهانی که در آن زندگی می کنیم چه می دانیم؟