قبل از بیگ بنگ چه بود؟ ۴ نظریه راز آغاز جهان

به گزارش سایت دیده بان ایران؛ قبل از بیگ بنگ چه بود؟ شاید در نگاه اول سؤال ساده‌ای به نظر برسد؛ اما همین چند کلمه ما را به جایی می‌برد که مرز دانش امروز بشر قرار دارد. پاسخ کوتاه این است: هنوز نمی‌دانیم. حتی مشخص نیست واژه «قبل» را بتوان درباره بیگ بنگ به همان معنایی به کار برد که درباره رویدادهای روزمره استفاده می‌کنیم.

مدل استاندارد کیهان‌شناسی به ما می‌گوید جهان حدود ۱۳.۸ میلیارد سال پیش در وضعیتی فوق‌العاده داغ و متراکم قرار داشت و سپس شروع به انبساط و سرد شدن کرد. برخلاف تصور رایج، بیگ بنگ را نباید انفجار یک جسم در فضای خالی تصور کرد؛ خود فضا در حال انبساط بوده است.

برای فهم بهتر این ماجرا ابتدا باید بدانیم نظریه بیگ بنگ و آغاز جهان دقیقاً درباره چه چیزی صحبت می‌کند. این نظریه روند تحول جهان اولیه را با شواهدی مانند انبساط کیهان، تابش زمینه کیهانی و فراوانی عناصر سبک توضیح می‌دهد؛ اما الزاماً پاسخ نهایی درباره «آغاز مطلق هستی» نیست.

آیا اصلاً چیزی قبل از بیگ بنگ وجود داشت؟

اینجا یکی از دشوارترین مسائل کیهان‌شناسی شروع می‌شود. اگر زمان همراه با جهان اولیه شکل گرفته باشد، پرسیدن اینکه «قبل از بیگ بنگ چه اتفاقی افتاد؟» ممکن است شبیه پرسیدن درباره نقطه‌ای باشد که از مرز آغاز زمان هم عقب‌تر قرار دارد.

به همین دلیل پاسخ دانشمندان به این سؤال معمولاً یک «نمی‌دانیم» ساده اما بسیار مهم است.

فیزیک فعلی می‌تواند بخش‌هایی از تاریخ بسیار اولیه کیهان را توصیف کند، اما هرچه به نخستین لحظات نزدیک‌تر می‌شویم، نظریه‌های موجود با محدودیت روبه‌رو می‌شوند. برای رسیدن به پاسخ کامل احتمالاً به نظریه‌ای نیاز داریم که گرانش و مکانیک کوانتومی را در یک چارچوب واحد توضیح دهد.

آیا زمان قبل از بیگ بنگ وجود داشت؟

موضوع فقط ماده و انرژی نیست؛ خود زمان نیز بخشی از مسئله است.

در نسبیت عام، فضا و زمان از یکدیگر جدا نیستند و ساختاری به نام فضا-زمان را تشکیل می‌دهند. بنابراین نمی‌توان با اطمینان فرض کرد که پیش از وضعیت اولیه کیهان، ساعت فرضی بزرگی در حال حرکت بوده و ناگهان بیگ بنگ در نقطه‌ای از آن رخ داده است.

همین مسئله باعث شده سؤال آیا زمان قبل از بیگ بنگ وجود داشت؟ به یکی از مهم‌ترین پرسش‌های فیزیک مدرن تبدیل شود. پاسخ هنوز قطعی نیست و مدل‌های مختلف، تصویرهای متفاوتی ارائه می‌کنند.

مهم‌ترین نظریه‌ها درباره قبل از بیگ بنگ

یکی از ایده‌های مطرح، تورم کیهانی است. در این مدل، جهان بسیار اولیه دوره‌ای فوق‌العاده کوتاه از انبساط بسیار سریع را تجربه کرده است. تورم می‌تواند بعضی ویژگی‌های جهان امروز، از جمله یکنواختی آن در مقیاس‌های بسیار بزرگ را توضیح دهد؛ اما هنوز تمام پرسش‌های مربوط به منشأ اولیه را حل نمی‌کند.

ایده دیگر Big Bounce یا جهش بزرگ است. در بعضی مدل‌ها، جهان ما ممکن است پس از انقباض جهانی پیشین وارد مرحله انبساط شده باشد. در چنین سناریویی، چیزی شبیه یک جهان قبلی می‌تواند پیش از جهان کنونی وجود داشته باشد.

مدل‌های جهان چرخه‌ای نیز پیشنهاد می‌کنند که تاریخ کیهان الزاماً فقط یک آغاز و یک پایان ندارد و شاید دوره‌هایی از تحول کیهانی بارها رخ داده باشند.

در برخی چارچوب‌های کوانتومی نیز سناریوهایی مطرح می‌شود که در آنها پیدایش جهان با رفتار میدان‌های کوانتومی ارتباط دارد. بااین‌حال نباید هیچ‌کدام از این ایده‌ها را به‌عنوان واقعیتی اثبات‌شده معرفی کرد. آنها مدل‌ها و فرضیه‌هایی هستند که فیزیکدانان برای عبور از محدودیت نظریه‌های فعلی بررسی می‌کنند.

آیا می‌توانیم گذشته بسیار دور جهان را ببینیم؟

وقتی به آسمان نگاه می‌کنیم، در واقع به گذشته نگاه می‌کنیم؛ زیرا نور برای رسیدن به ما زمان نیاز دارد. هرچه جسمی دورتر باشد، تصویری قدیمی‌تر از آن مشاهده می‌کنیم.

اما این سفر بصری به گذشته محدودیت دارد. جهان اولیه برای مدتی چنان داغ و متراکم بود که نور نمی‌توانست آزادانه در آن حرکت کند. قدیمی‌ترین نوری که امروز مستقیماً دریافت می‌کنیم تابش زمینه کیهانی است که حدود ۳۸۰ هزار سال پس از بیگ بنگ آزاد شد.

تلسکوپ‌های جدید می‌توانند مراحل بعدی این تاریخ را با جزئیات بیشتری بررسی کنند. برای نمونه، تلسکوپ جیمز وب و رصد جهان اولیه به اخترشناسان کمک کرده است که کهکشان‌هایی متعلق به صدها میلیون سال نخست تاریخ کیهان را مطالعه کنند.

البته جیمز وب نمی‌تواند خود بیگ بنگ یا چیزی «قبل از آن» را مستقیماً مشاهده کند؛ اما بررسی نخستین نسل‌های ستاره‌ها و کهکشان‌ها می‌تواند تصویر ما از تحول جهان جوان را دقیق‌تر کند.

پس قبل از بیگ بنگ واقعاً چه بود؟

علم امروز هنوز پاسخ قطعی ندارد.

ممکن است زمان همراه با جهان ما آغاز شده باشد و بنابراین «قبل» معنای فیزیکی مشخصی نداشته باشد. ممکن است جهانی پیشین وجود داشته باشد که وارد مرحله‌ای تازه شده است. شاید هم نظریه‌ای که هنوز کشف نکرده‌ایم، تصویر کاملاً متفاوتی از آغاز کیهان ارائه دهد.

آنچه با اطمینان بیشتری می‌دانیم این است که جهان اولیه بسیار داغ و متراکم بوده و طی میلیاردها سال انبساط و تحول، ساختارهایی مانند کهکشان‌ها، ستاره‌ها، سیارات و در نهایت شرایط لازم برای شکل‌گیری ما را به وجود آورده است.

شاید جذابیت واقعی سؤال «قبل از بیگ بنگ چه بود؟» نیز دقیقاً همین باشد: این پرسش هنوز در محدوده‌ای قرار دارد که دانسته‌های ما تمام می‌شوند و ناشناخته‌های کیهان آغاز می‌شوند؛ مرزی که پژوهش‌های آینده می‌توانند آن را کمی عقب‌تر ببرند.

برای دنبال کردن موضوعاتی از این دست، بخش علم و نجوم مجله اینترنتی بدونید به بررسی پرسش‌های بزرگ درباره جهان، زمان، فضا و کیهان می‌پردازد.

سوالات متداول

آیا قبل از بیگ بنگ فضا وجود داشت؟

پاسخ قطعی نداریم. در مدل استاندارد، فضا و زمان بخشی از خود جهان هستند؛ بنابراین نمی‌توان با اطمینان از فضایی مشابه جهان امروز پیش از بیگ بنگ صحبت کرد.

بیگ بنگ در کجای جهان اتفاق افتاد؟

بیگ بنگ انفجاری در نقطه‌ای خاص از فضا نبود. انبساط اولیه در سراسر جهان رخ داد و به همین دلیل نمی‌توان برای آن یک مرکز مشخص تعیین کرد.

آیا روزی می‌توان فهمید قبل از بیگ بنگ چه بوده است؟

شاید. پیشرفت در گرانش کوانتومی، امواج گرانشی و بررسی دقیق‌تر جهان اولیه می‌تواند سرنخ‌های تازه‌ای درباره نخستین لحظات کیهان ارائه کند.