حقوق الصورة: جامعة شيكاغو
يمكن أن يكون الانفجار الكبير حدثًا طبيعيًا في التطور الطبيعي للكون والذي سيحدث بشكل متكرر على نطاقات زمنية شاسعة بشكل لا يصدق مع توسع الكون وإفراغه وتبريده ، وفقًا لفيزيائيين من جامعة شيكاغو.
"نود أن نقول أن الانفجار العظيم ليس شيئًا مميزًا في تاريخ كوننا" قال شون كارول ، الأستاذ المساعد في الفيزياء بجامعة شيكاغو. وستنشر كارول وطالبة الدراسات العليا بجامعة شيكاغو جنيفر تشين إلكترونيًا ورقة تصف أفكارهما على http://arxiv.org/.
يعالج بحث كارول وتشين سؤالين طموحين: لماذا يتدفق الوقت في اتجاه واحد فقط ، وهل يمكن أن ينشأ الانفجار الكبير من تقلب الطاقة في الفضاء الخالي الذي يتوافق مع قوانين الفيزياء المعروفة؟
لقد أثار السؤال حول سهم الزمن حيرة للفيزيائيين لمدة قرن لأنه في معظم الأحيان لا تميز القوانين الأساسية للفيزياء بين الماضي والمستقبل. هم؟ إعادة متناظرة الوقت؟ قال كارول.
ويرتبط ارتباطًا وثيقًا بقضية الوقت بمفهوم الكون ، وهو مقياس الاضطراب في الكون. كما أظهر الفيزيائي لودفيج بولتزمان قبل قرن من الزمان ، فإن الكون يزداد بشكل طبيعي بمرور الوقت. "يمكنك تحويل بيضة إلى عجة ، ولكن ليس عجة إلى بيضة". قال كارول.
لكن يبقى اللغز حول سبب انخفاض الإنتروبيا في الكون في البداية. لطالما أزعجت صعوبة هذا السؤال العلماء ، الذين غالبًا ما يتركونه ببساطة لغزًا للإجابة عنه في المستقبل.
حاول كارول وتشن الرد عليه الآن.
عالج باحثون سابقون أسئلة حول الانفجار الأعظم بافتراض أن الكون في الكون محدود. يتخذ كارول وتشن النهج المعاكس. نحن نفترض أن الكون الكون لانهائي. يمكن أن يزيد دائما؟ قال تشن.
لتفسير لماذا يبدو الكون كما يبدو اليوم ، يجب أن يستوعب كلا النهجين عملية تسمى التضخم ، وهي امتداد لنظرية الانفجار العظيم. ابتكر علماء الفيزياء الفلكية نظرية التضخم حتى يتمكنوا من تفسير الكون كما يبدو اليوم. وفقًا للتضخم ، خضع الكون لفترة من التوسع الهائل في جزء من الثانية بعد الانفجار الكبير.
ولكن هناك مشكلة في هذا السيناريو: "هيكل عظمي في الخزانة ،" قال كارول. لبدء التضخم ، كان الكون سيشمل رقعة صغيرة مجهرية في تكوين غير مرجح للغاية ، وليس ما يتوقعه العلماء من حالة أولية يتم اختيارها عشوائيًا. يجادل كارول وتشين بأن الحالة الأولية العامة من المرجح أن تشبه في الواقع الفضاء البارد والفارغ؟ ليست نقطة بداية مواتية بشكل واضح لبداية التضخم.
في عالم من الكون المحدود ، اقترح بعض العلماء أن التذبذب العشوائي يمكن أن يؤدي إلى التضخم. ومع ذلك ، سيتطلب ذلك أن تتقلب جزيئات الكون من حالة الإنتروبيا العالية إلى حالة الإنتروبيا المنخفضة - وهي إحصائية طويلة.
"الظروف الضرورية للتضخم ليست سهلة البدء؟" قال كارول. هناك حجة مفادها أنه من الأسهل فقط أن يظهر كوننا من تذبذب عشوائي من أن يبدأ التضخم من تذبذب عشوائي.
استوحى سيناريو كارول وتشن من الكون اللامتناهي من اكتشاف عام 1998 أن الكون سوف يتوسع إلى الأبد بسبب قوة غامضة تسمى "الطاقة المظلمة". في ظل هذه الظروف ، يكون التكوين الطبيعي للكون شبه فارغ. "في عالمنا الحالي ينمو الإنتروبيا ويتوسع الكون ويصبح فارغًا" قال كارول.
ولكن حتى الفضاء الخالي يحتوي على آثار باهتة للطاقة تتقلب على المستوى دون الذري. كما اقترح سابقًا من قبل خاومي غاريغا من جامعة أوتونوما دي برشلونة و ألكسندر فيلينكين من جامعة تافتس ، يمكن لهذه التذبذبات أن تولد الانفجارات الكبيرة في مناطق صغيرة من الكون ، مفصولة على نطاق واسع في الزمان والمكان. قام كارول وتشين بتوسيع هذه الفكرة بطريقة دراماتيكية ، مما يشير إلى أن التضخم يمكن أن يبدأ؟ في الاتجاه المعاكس؟ في الماضي البعيد لكوننا ، بحيث يمكن للوقت أن يبدو إلى الوراء (من وجهة نظرنا) إلى المراقبين بعيدًا في ماضينا.
بغض النظر عن الاتجاه الذي تسير فيه ، ستستمر الأكوان الجديدة التي تم إنشاؤها في هذه الانفجارات الكبيرة في عملية الإنتروبيا المتزايدة. في هذه الحلقة التي لا تنتهي ، لا يحقق الكون التوازن أبدًا. إذا حقق التوازن ، فلن يحدث شيء على الإطلاق. لن يكون هناك سهم الوقت.
"لا توجد دولة يمكنك أن تذهب إلى ذلك الكون الأقصى. يمكنك دائمًا زيادة الكون أكثر من خلال إنشاء عالم جديد والسماح له بالتوسع والتبريد ،؟ وأوضح كارول.
المصدر الأصلي: بيان صحفي من جامعة شيكاغو
