یکی از مهمترین سوالاتی که نه تنها بین فیزیکدانان، بلکه میان عوام و از گذشته‌های دور مطرح بوده، چگونگی تولد و پیدایش چهان است. اگر چه هنوز پاسخ کاملی به این سوال داده نشده، اما سرنخ های جالبی بدست آمده است. پیشنهاد بدون مرز یکی از این سرنخ‌هاست که معتقد است جهان بدون هیچ شرایط مرزی اولیه‌ای از هیچ کوانتومی (میدان هیگز پایه‌ای) به وجود آمده است. توضیح این پیشنهاد به کمک انتگرال های مسیر ممکن گردید، اما سروکله‌ی ناپایداری ها پیدا شد. اکنون دانشمندان موفق شده‌اند با روش جالبی این ناپایداری‌ها را هم از میان بردارند. با دیپ لوک همراه باشید…
یک ایده برای چگونگی شروع جهان این است که شاید جهان ناشی از برخی اثرات کوانتومی مانند تونل زنی کوانتومی از هیچ ظاهر شده باشد. استیون هاوکینگ و جیمز هارتل در دهه ۱۹۸۰، به شرح بیشتر این ایده با این پیشنهاد پرداختند که پیش از آغاز جهان، زمان وجود نداشته که منجر به این نتیجه می‌شود که جهان هیچ شرایط مرزی اولیه ای، نه در زمان و نه در فضا ندارد. این ایده را پیشنهاد بدون مرز هاوکینگ (no-boundary proposal) یا حالت هاوکینگ-هارتل (Hawking-Hartle state) مینامند.
با این حال، توصیف اینکه یک سیستم فیزیکی دقیقا چگونه می‌تواند از اندازه صفر به یک اندازه محدود انتقال یابد، چالش‌برانگیز بوده است. فیزیکدانان برای توصیف این اثرات کوانتومی، از فرمول انتگرال مسیر استفاده می‌کنند که در حقیقت یک مسیر کلاسیکی را به صورت یک انتگرال روی بسیاری از مسیرهای ممکن بازنویسی میکند و منجر به یک دامنه کوانتومی می‌شود.
گرچه فرمول انتگرال مسیر در توصیف چگونگی ظاهر شدن چیزی از هیچ موفق است، اما یک مشکل عمده آن، این است که اختلالات ناپایداری را پیش‌بینی میکند که ثابت می‌کنند جهان به شدت غیر همگن (non-homogenous) و غیر همسانگرد (non-isotropic) است. جهان آنگونه که با اصل کیهان شناسی بیان می‌شود، تقریبا همگن و همسانگرد (به معنی آنکه جهان در همه مکان‌ها و از همه جهات، یکسان به نظر می‌رسد) است، اما فرمول انتگرال مسیر، جهان مشاهده شده را به طور دقیق توصیف نمی‌کند. این امر برخی دانشمندان را به این نتیجه رسانده که پیشنهاد بدون مرز نمی‌تواند توضیح دقیقی از منشا جهان ارائه دهد.
اکنون در مقاله‌ای جدید، فیزیکدانان موسسه فیزیک گرانشی ماکس پلانک (موسسه آلبرت اینشتین) نشان دادند که میتوان از فرمول انتگرال مسیر به گونه‌ای استفاده کرد که با وجود داشتن تعریف سازگاری از پیشنهاد بدون مرز، ناپایداری‌ها ظاهر نشوند. یکی از این فیزیکدانان می‌گوید:
من فکر می‌کنم مهمترین نکته این است که تعریف جدید ما، ظهور جهان را از غیاب کامل فضا و زمان توصیف نمی‌کند. در عوض، این شرایط جدید ریاضی که باید برای جلوگیری از ناپایداری‌ها در نظر می‌گرفتیم، می‌تواند اینگونه تفسیر شود که نوسانات فضا و زمانی قبلا وجود داشته است. در واقع این همان چیزی است که از نظریه کوانتومی انتظار می‌رود، همانطور که اصل عدم قطعیت کوانتومی برداشت می‌کنیم که همواره باید نوسانات احتمالی، حتی از فضا و زمان وجود داشته باشد.
پیشنهاد جدید، ترکیبی از چندین ایده است که قبلا برای غلبه بر مشکل عدم پایداری‌ها ارائه شده بود. اساسا کار آنها، هندسه فضایی را که انتگرال مسیر روی آن تعریف شده، تغییر می‌دهد. انتگرال مسیر، که حالت این جهان را در یک زمان مشخص نشان می‌دهد، در مسیر خود از نقاط بحرانی خاصی به نام نقاط زینی شکل که مطابق با حالات هاوکینگ-هارتل هستند، عبور میکند.
اما بیشتر این نقاط زینی شکل ناپایدار هستند. یکی از مهمترین تغییراتی که فیزیکدانان در مقاله جدید اعمال کردند، اصلاح شرایط مرزی در هندسه کلی است تا نقاط زینی شکلِ ناپایدارِ مسیر را با استفاده از انتگرال مسیر حذف کنند. در این هندسه جدید، انتگرال مسیر فقط از یک نقطه‌ی زینی شکل که پایدار است عبور میکند؛ بنابراین مشکلی که حاصل ناپایداری است، به وجود نمی‌آید. در این نقطه زینی شکل پایدار، یک حالت هاوکینگ-هارتل وجود دارد که پیشنهاد بدون مرز را برآورده میکند.
با ثابت کردن یک روش پایدار برای فرموله کردن پیشنهاد بدون مرز، نتایج بدست آمده میتوانند منجر به بازاندیشی در مورد این ایده به عنوان توضیحی برای منشأ جهان شوند. با این حال، سوالات زیادی باقی می‌ماند. محققان می‌گویند:
ما در آینده قصد داریم ببینیم وقتی این تعریف جدید با جنبه‌هایی از نظریه ریسمان که پیشرفته‌ترین تلاش بشر برای یک نظریه کامل گرانش کوانتومی است، آمیخته می‌شود، چقدر پایدار باقی می‌ماند. همچنین قصد داریم بررسی کنیم آیا ممکن است تعاریف پایدار دیگری برای پیشنهاد بدون مرز وجود داشته باشد یا پیشنهاد جدید ما به نوعی منحصر به فرد است. سوال بزرگی که باقی می‌ماند این است: آیا می‌توانیم تمام نتایج قابل تست/قابل مشاهده را استنباط کنیم؟
گفتگو۶ دیدگاه
مقاله خوبی بود ولی به نظرم باید با تصویر و نمودار این نوع از مطالب را برای افرادی که در این زمینه تخصص ندارند واضحتر کنید. ممنون از پست خوبتون
سلام و درود حتما بیشتر از تصاویر استفاده می کنیم ممنون از شما
سلام،
آیا میتوان مفاهیم جدیدی را در علم فیزیک وارد نمود که تاکنون اندیشمندان به آنها توجهی نداشته اند ؟ در اصل این مفاهیم از دیر باز در ادبیات بخصوص ادبیات دینی وجود داشته اند. ذرات زمان دارای همزاد و دوقلوی طبیعی خاص خود میباشند که آنها را میتوان ذرات ضد زمان یا ذرات بی زمانی نامید و آنرا با حرف انگلیسی ‘t نشان داد. بر خلاف ذره و ضد ذره که همدیگر را متقابلا منهدم نموده و به اشعه تبدیل میشوند، ذرات زمان و بیزمانی پس از رسیدن به همدیگر ، یک دو قطبی نوسانگر میسازند که خود بخود به نوسان در می آید. این دوقطبی بنیادی را میتوان گراویتون زمان- بیزمانی نامید. در مورد سه بعد مکان هم سه بعد ضد مکان یا ابعاد بیمکانی وجود دارند که هر کدام با همدیگر یک دوقطبی نوسانگر بنیادی تشکیل میدهند که آنها را میتوان گراویتون های مکان-بیمکانی نامید. البته باید توجه داشت که مفاهیم بیزمانی و بیمکانی به معنای عدم وجود زمان و مکان نیستند، بلکه کمیت های عینی و واقعی فیزیکی و با ابعاد زمان و مکان از لحاظ مقدار عددی هم ارز بوده اما دارای گوهر های متضاد. این گوهر ها در حین نوسان به همدیگر تبدیل میشوند و یا همدیگر را شبیه میدان های الکترومغناطیسی متقابلا القاء مینمایند. بجای ذره میتوان از مفهوم تار یا ریسمان استفاده نمود. طول تار بی زمانی برابر با طول تار زمان میباشد که برابر است با ۱۰ بتوان منهای ۴۳ ثانیه. و طول تار های بیمکانی ( طول،عرض، ارتفاع ) برابر با طول پلانک یعنی ۱۰ بتوان منهای ۳۵ متر خواهد بود و فرکانس یا بسامد دو قطبی ها چه زمانی-بیزمانی و چه مکان-بیمکانی برابر با معکوس زمان پلانک یعنی ۱۰ بتوان ۴۳ بار در ثانیه میباشد. این فرکانس و انرژی همراه آن بالاترین نوسان و انرژی موجود در کیهان می باشد. اگر بخواهیم چنین نوسانی را در آزمایشگاه ایجاد کنیم، به یک شتاب دهنده نیاز خواهیم داشت که حد اقل به اندازه کره زمین بزرگ باشد. خوشبختانه انسان تا آینده های بسیار دور دستی به چنین تکنولوژی دست نخواهد یافت. زیرا از آن طریق انسان قادر به ساخت بمب های زمانی-بیزمانی و مکانی-بیمکانی خواهد شد که قدرت انفجار آنها با فاکتوری تقریبا برابر با ۱۰ بتوان ۳۵ بیشتر خواهد بود و انفجار یکی از آنها روی کره زمین ظرف مدت کوتاهی کل کره زمین را به یک سیاه چاله با قطر تقریبا یک سانتیمتر ( به اندازه یک نخود زرد ) تبدیل خواهد نمود و تمدن و فرهنگ بشری را محو خواهد نمود. قبل از وقوع مه بانگ فضای جهان پر بوده است از این گراویتون ها که حدود ۸ در صد آنها در مرکز جهان به انرژی تبدیل شده اند و ۹۲ در صد از آنها باقی مانده است که آنرا کیهان شناسان ،انرژی و ماده تاریک مینامند بدون اینکه تاکنون به ماهیت آنها پی برده باشند. قبل از جهان مادی یک جهان معنوی وجود داشته است که در پایان عمر خود به گراویتون های فیزیکی تجزیه شده است. بنابر این نظریه ” جهان از هیچ ” و یا تبدیل ” نقطه بی بعد هندسی به نقطه چهار بعدی فیزیکی ” نطریاتی مطابق بر حقیقت نیستند. انتظار خواننده کم سواد مثل این حقیر از حظور شما این است که مفاهیم اینتگرال مسیر و پدیده ناپایداری را اندکی بیشتر شرح دهید. تصویر ارائه شده در بالا برای همه جهان ها تا بینهایت یکسان میباشد. تا تصویر روشنی از مفاهیم بیکرانی و بینهایت و یک تصویر روشن از کل فیزیکی ارائه نگردد، نمیتوان تصویر روشنی از پیدایش جهان ارائه داد. فیزیک دانان در بخش نظری میتوانند زمینه بینهایت را تقسیم اراضی نمایند و این مفاهیم را از اسارت و انحصارات دینی ،حکمی و فلسفی رها نمایند.
جهان ( و جهان ها ) دارای دو محیط میباشد که یکی ثابت و پایدار و دیگری متغییر و ناپایدار است. اولی را فضا زمان مطلق نیوتون و دومی را فضا زمان انشتین میتوان نامید. فضای مطلق نیوتون نقش ظرف را بازی میکند و زمان آن ابد میباشد که طول عمر کل کیهان را از پیش تعیین میکند. غیر از این تاکنون کیهان شناسان به زمان های ابد و ازل هم توجه خاصی نداشته و تصور روشنی از این زمان ها را در تخیلات خویش ندارند. لذا نتوانسته اند تا کنون تصویر روشنی را از پیدایش جهان ارائه دهند. خود ادیان و سیستم های حکمی ، فلسفی و عرفانی تاکنون تعاریف روشنی از این دو زمان را نتوانسته اند ارائه دهند. زمان ازل طول عمر جهان های معنوی است و زمان ابد طول عمر جهان های مادی.
تصویر کل : جهان های مادی در مرکز ( یک منطقه وسیع در پهنه بیکرانی ) باضافه جهان های معنوی در اطراف جهان های مادی باضافه بخش نیمه بینهایت که هنوز به جهان های معنوی تبدیل نشده اند.
سر نوشت بخش نیمه بینهایت بیرونی چیزی نیست غیر از نزول و یا تبدیل شدن به جهان های معنوی و این نزول و تبدیل به علت ماهیت بی نهایت بودن هرگز به پایان نخواهد رسید. سرنوشت جهان های معنوی چیز دیگری نیست غیر از نزول و یا تبدیل شدن به جهان های مادی.
سرنوشت جهان های مادی چیزی نیست غیر از صعود و یا تبدیل دوباره به جهان های معنوی و سرنوشت چنین جهان های معنوی چیزی دیگر نیست غیر از صعود و تبدیل شدن به حالت اولیه و الا آخر بطور جاودانه. زمان های ابد بر خلاف زمان ازل یکی نبست بلکه هفت نوع زمان ابد وجود دارد که دارای طول های مختلف می باشند و هر کدام با وقوع مه بانگ های متوالی جاری خواهند شد. لذا در چهار چوب مطلق هر جهان مادی ، هفت عالم پشت سر هم ایجاد خواهند شد و هر بار کامل تر از عالم قبلی به ظهور خواهند رسید. بنابر این وجود هفت عالم بصورت طبقه طبقه روی هم ( محیط و محاط ) حقیقت ندارد و در همه جهان ها فقط یک عالم مطلقا واحد وجود دارد.
تا تصویر روشنی از کل نداشته باشیم نمیتوان تصویر روشنی از جزئیات را ارائه نمود. در این جا منظور جزئیات طبیعت و کیهان نیست بلکه جزئیات زمینه بی نهایت و بیکرانی. کسانی که به وصف ناپذیری خداوند قانع اند، خوشا به حال و هوایشان. پدیده بیداری همراه با درد و رنج است و مقاومت در مقابل بیداری برای خیلی ها لذت بخش.
سلام، حرفای عجیبی زدید و من متوجه نشدم، ممنون میشم بیشتر توضیح بدید، و اگه مستند به تحقیقات علمی باشه ممنون میشم
سلام کمی پیچیدگی در این مبحث زیاد است پیشنهاد می کنم با دیپ لوک همراه باشید و از تگ های مربوطه در انتهای مقالات برای روشن سازی بهتر مفاهیم استفاده کنید. سپاس
بنده با نظر بالا موافقم فیزیکدانان و ریاضی دانان درک درستی از بی نهایت ندارن فقط یه مقدار کارهای ناقص جورج کانتون هست که به درد نمی خوره شاید اگر بتونیم ابتدا از نظر فلسفی به درک درست یا نیمه درستی از بی نهایت برسیم بعدا بتونیم حتی شاخه ای از ریاضیات توسعه بدیم که به کار بیاد ایا ما درک درستی از بزرگترین و کوچکترین عدد عالم داریم اگر بخواییم جواب های ریاضی کلاسیک در نظر بگیریم نتیجه همین گیجی منگی خواهد بود اگر ما مباحث بالا رو دنبال کنیم شاید در ساخت یک رایانه ی کوانتومی هم به کار بیاد و محسباتی انجام بده که در خواب هم نتونیم تصورش کنیم بنده از نظر فلسفی روی اینها کار کردم ولی متاسفانه سواد ریاضی ندارم