به گزارش خبرنگار مهر، حدود دو هفته قبل رسانه های علمی دنیا خبری را در
خصوص تئوری جدید یک فیزیکدان تایوانی به نام "وون- یی شو" از دانشگاه ملی
سینگ هوا در تایوان منتشر کردند. این تئوری جدید با به چالش کشیدن نظریه
بیگ بنگ توضیح می دهد که چهار عنصر حاضر در جهان در تضاد با تئوری فعلی
تکامل کیهان هستند و ثابتهایی چون ثابت نور در حقیقت می توانند با زمان
کیهانی تغییر کنند.
تئوری بیگ بنگ
بیگ بنگ (Big Bang) یک مدل کیهان شناسی است که در خصوص توسعه و
گسترش جهان توضیح می دهد. این نظریه تاکنون از دیدگاه آزمایشات و رصدهای
نجومی توانسته است بیشترین تائیدات را از سوی جامعه علمی بین المللی به
دست آورد. کیهان شناسان با اصطلاح بیگ بنگ به شرح و تفسیر این ایده می
پردازند که جهان از یک حالت نخستین بی نهایت گرم و متراکم شروع به گسترش
کرده است.
در سال 1912 "وستو اسلیفر" اخترشناس آمریکایی اولین اثر "داپلر" را
در یک "سحابی مارپیچ" اندازه گیری و کشف کرد که بخش اعظم این سحابی درحال
دور شدن از زمین است.
10 سال بعد، "الکساندر فرایدمن" ریاضیدان و کیهان شناس روس با
استفاده از معادلات نسبیت عمومی آلبرت اینیشتین نشان داد که برخلاف مدل
جهان استاتیک مورد حمایت انیشتین، جهان باید در حال گسترش باشد.
ژورژ لومتر، فیزیکدان و کشیش بلژیکی که علاوه بر مطالعات علمی در
عرضه فیزیک عنوان "ابه" را در کلیسای کاتولیک داشت در سال 1927 پیشنهادی
را با عنوان "فرضیه اتمهای نخستین" مطرح کرد که بعدها به عنوان تئوری بیگ
بنگ یا "انفجار بزرگ منشای جهان" شناخته شد.
در سال 1929، ادوین هابل کشف کرد کهکشانهایی که در فاصله بیشتری از
ما قرار دارند با سرعت بیشتری از ما دور می شوند که این سرعت متناسب با
فاصله است. به عبارت دیگر کهکشانهایی که در فاصله دورتری نسبت به ما هستند
دارای انتقال به سرخ بیشتری نیز هستند.
انتقال به سرخ، پدیده ای است که در آن نور گسیل شده از یک جرم به
سمت طول موج قرمز که در پایین ترین بسامد نور مرئی قرار دارد منتقل می شود.
آخرین اندازه گیریهایی که برپایه تئوری بیگ بنگ در سال 2010 انجام شد سن جهان را 0,12 ± 13,73 میلیارد سال تخمین کرد.
شتابگرها در کشف لحظه تولد جهان
ساخت شتابگرهای ذرات امکان بررسی رفتار ماده را در شرایط بی نهایت
امکانپذیر می کند و به دانشمندان اجازه می دهد که تئوری بیگ بنگ را تائید
کنند. یکی از این شتابگرها، برخورد دهنده بزرگ هادرون (LHC) در سرن ژنو
است.
"جان لوئیجی آردوئینی" (Gianluigi Arduini) فیزیکدان ماشینهای
شتابگر و معاون رئیس کمیسیون سخت افزاری LHC در خصوص نقش این برخوردهنده
در کشف نخستین لحظات تولد جهان به مهر گفت: "ما یک ماشین بسیار فوق العاده
در اختیار داریم که در تمام دنیا تک بوده و بسیار متفاوت است. به اعتقاد
من با کمک این برخورد دهنده از نظر تجربی یک مرز جدید در فیزیک ذرات ایجاد
خواهد شد. بی شک عملکرد این دستگاه چه از نظر فیزیک ماشینهای شتابگر و چه
از نظر فیزیک تجربی از اهمیت فوق العاده ای برخوردار است و به همین دلیل
است که ما هم در سرن و هم در سایر موسساتی که به اشکال مختلف با ما همکاری
می کنند در انتظار رویدادی هستیم که در دنیا شماره یک است."
آنتنهای زمینی شکار امواج گرانشی
ساختار عظیم دیگری که می تواند در کشف آنچه که به عنوان لحظه نخستین
حیات جهان شناخته می شود کمک کند آنتن های بزرگ زمینی برای شکار امواج
گرانشی است.
سه آنتن بزرگ (دو آنتن در آمریکا به نام لیگو و یک آنتن در اروپا به
نام ویرگو) وجود دارند که در کل با عنوان "پروژه بزرگ ویرگو- لیگو"
(Virgo- Ligo) شناخته می شوند.
دستگاههای "لیگو و ویرگو" برپایه پیشنهادی در آمریکا و اروپا با هدف
استفاده از متد تداخل سنجی برای اندازه گیری فواصل کوچک متولد شدند. با
استفاده از متد تداخل سنجی می توان تغییرات فضا- زمان را دید.
سال گذشته فیزیکدانانی که در بخش آمریکایی این پروژه (آنتنهای لیگو)
کار می کنند موفق شدند امواج گرانشی فوقانی بیگ بنگ را شناسایی کنند.
آنتن "ویرگو" نیز که در حومه شهر پیزا (ایتالیا) واقع شده است از
سالها قبل به تمام امواج و اصواتی که از سیاه چاله ها، اخترنماها، ستارگان
و تمام اجرام آسمانی به زمین می رسند گوش می دهد.
دانشمندانی که در این پروژه همکاری می کنند امیدوارند با گوش دادن
به این اصوات و به خصوص امواج گرانشی بتوانند سرانجام روزی انرژی پنهانی
که منجر به وقوع "بیگ بنگ" یا همان انفجار بزرگ شده است را کشف کنند.
فرانچسکو فیدکارو (Francesco Fidecaro) سرپرست علمی این پروژه
اروپایی در ویرگو در خصوص نظریه جدید "وون- یی شو" به خبرنگار مهر پاسخ
داد: "به عنوان یک فیزیکدان تجربی سخت است که در یک مدت زمان کوتاه بتوانم
تائید کنم که آیا این مقاله صحیح است و یا دچار تناقضاتی است اما با توجه
به جستجوهایی که کردم متوجه شدم که هنوز این مقاله در مجلات علمی معتبر
منتشر نشده است و تنها نسخه پیش چاپ آن در آرشیو lanl.arXiv.org در دسترس
است."
در نسخه پیش چاپ این مقاله که تاریخ 11 جولای 2010 در lanl.arXiv با
عنوان "مدل کیهانی بدون بیگ بنگ" به نوشته "وون- یی شو" از دانشگاه ملی
سینگ هوا در تایوان ارائه شده و فیدکارو آن را در اختیار مهر گذاشته آمده
است:
"در پایان دهه 90، رصدهای ابرنواختر نوع یک آ (Type Ia supernovae)
منجر به کشف شگفت انگیزی شد که نشان می داد جهان با یک سرعت رو به شتابی
درحال گسترش است. از زمان این کشف، توضیح درباره این شتاب غیرعادی، یکی از
بزرگترین مشکلات در فیزیک بوده است. ما در این مقاله یک مدل کیهانی را
پیشنهاد می دهیم که می تواند بدون مطرح کردن یک ثابت کیهانی در معادله
استاندارد ارائه شده توسط انیشتین این شتاب کیهانی را توضیح دهد.
در این مدل جدید چهار خصیصه مشخص وجود دارند که عبارتند از:
1- سرعت نور و "ثابت گرانشی" ثابت نیستند بلکه با زمان تغییر می کنند.
2- زمان نه آغاز دارد و نه پایان بنابراین هیچ بیگ بنگی وجود نداشته است.
3- بخش فضایی جهان قابل قیاس با کره ای است که بیش از سه بعد دارد
یعنی تصوری که با تخیل انسان قابل درک نیست و تنها از طریق ریاضی قابل
توضیح است.
4- جهان در طول گسترش خود لحظاتی را در حالت شتاب و زمانی را در حالت شتاب منفی (شتاب کاهنده) گذرانده است.
یکی از این مدلها انتخاب شد و برخلاف رصدهای کنونی کیهان شناسی در
مورد یک "ابرنواختر نوع یک آ" مورد آزمایش قرار گرفت و به این ترتیب
اطلاعات بسیار خوبی در خصوص فاصله نور- انتقال به سرخ به دست آمد."
فرانچسکو فیدکارو در خصوص این نظریه جدید توضیح داد: "از دیدگاه
تئوری، این مقاله بسیار پیچیده است و بنابراین نمی توانم به آسانی در مورد
بخش منطقی- ریاضی آن قضاوت کنم. باوجود این می توانم توضیح دهم که این
مقاله فرضیه یک تغییر در زمان سرعت نور و ثابت گرانش جهانی G را ارائه می
دهد. بررسی این اندازه های فیزیک پایه نیاز به آزمایشات دقیقی دارد. این
آزمایشات نشان می دهند که این اندازه ها ثابت هستند و اگر تغییراتی نیز
وجود داشته باشد آنقدر کوچکند که هنوز اندازه گیری نشده اند. در این
مقاله، این تغییرات را بسیار بیشتر از اندازه های فعلی در نظر می گیرد و
بنابراین نتایج به دست آمده با رصدهای فعلی ما در تناقضند هرچند به طور
حتم برای درک این تئوری و یا برای توسعه تحقیقات آینده بسیار جالب هستند."
ماهواره پلانک
ماهواره پلانک آژانس فضایی اروپا که 14 می 2009 پرتاب شد نیز یکی
دیگر از پروژه هایی است که ماموریت آن کشف رازهای عمق کیهانی، چگونگی تولد
جهان و تائید بیگ بنگ است.
"مارکو برسانلی" (Marco Bersanelli) استاد دانشگاه فیزیک نجوم
دانشگاه مطالعات میلان و عضو موسسه ملی فیزیک نجوم ایتالیا و همچنین یکی
از شرکت کنندگان اصلی در ساخت پلانک در خصوص ماموریت این ماهواره در کشف
رازهای بیگ بنگ به خبرنگار مهر گفت: "از این دیدگاه انتظار زیادی از پلانک
می رود. به خاطر دقتی که پلانک دارد و با آن می تواند ویژگیهای عمق میکرو
امواج را اندازه گیری کند می توانیم انتظار داشته باشیم که اطلاعات جدیدی
از ساختار جهان و انرژی و ماده ای که جهان را تشکیل می دهند دریافت کنیم.
همچنین می توانیم منتظر باشیم که پلانک اندازه گیریهای بسیار دقیقی از
پارامترهایی انجام دهد که تکامل جهان را تنظیم می کنند. به این ترتیب ریتم
گسترش و تاریخ گسترش کیهان را درک خواهیم کرد و در پایان می توانیم لحظه
ای را ببینیم که جهان اولین کسر ثانیه های وجود خود را در آن گذرانده است.
این لحظه کیهانی در حدود 10 و یا حتی پنج ثانیه پس از آغاز جهان است. اگر
بتوانیم قطبی سازی اعماق کیهانی به خصوص روش قطبی سازی B را ببینیم، این
مشاهده می تواند به ما شاخص مستقیمی از این لحظه آغازین تاریخ جهان ارائه
بدهد."
این فیزیکدان افزود: "پلانک تاکنون موفق شده است تصاویری از عمق
کیهانی میکرو امواج را که می توانند در خصوص جهان نوزاد توضیح دهند ارائه
کند. عمق کیهانی میکرو امواج نور اولیه ای است که ما از هر سوی فضا دریافت
می کنیم. این نور کمتر از 14 میلیارد سال قبل و زمانی که جهان تازه متولد
شده بود ساطع شده است. در آن زمان سن جهان برابر 003/0 درصد سن فعلی آن
بود. همانند ارتباط میان کودکی که 10 ساعت قبل متولد شده است و یک فرد
بزرگسال 40 ساله. این نور به سبب کاهش دما گسترده شده و برای اولین بار
موجب شده است که جهان شفاف شود. تا پیش از آن جهان تیره بود."
وی در خصوص نظریه جدید این دانشمند تایوانی توضیح داد: "به نظر می
رسد که این نظریه، نسخه جدید یک ایده قدیمی باشد. ایده ای که در خصوص
تغییرات سرعت نور (و سایر ثابتهای طبیعت) با زمان کیهانی توضیح می دهد.
اما این نسخه جدید که نیاز به فاز آغازین گرم شدگی جهان را حذف می کند
نسبت به داده های متعددی که تاکنون از رصدهای کیهانی و نجومی به دست آمده
اند تناقضاتی را نشان می دهد. رصدهای کنونی، فراوانی عناصر سبک (هلیم و به
خصوص دوتریم) و وجود و خواص عمق کیهانی میکروامواج را تائید می کنند."
به گفته این دانشمند عضو پروژه ماهواره پلانک تا زمانی که تئوریهایی
مثل این (که فاز آغازین گرم شدگی جهان را حذف می کنند) نتوانند در خصوص
دلایل این رصدهای کاملا مستند که امروز با دقت بالایی به دست آمده اند
توضیح دهند نمی توانند به طور علمی با تئوری بیگ بنگ رقابت کنند.
