چه می‌بشود اگر بیگ بنگ اغاز جهان نبوده باشد؟_مستطیل زرد

پژوهشگرها در مقاله تازه نشان خواهند داد، فروپاشی گرانشی الزاماً نباید به یک تکینگی منجر بشود.  آن‌ها در این مسیر به یک راه‌حل تحلیلی دقیق رسیدند؛ یعنی نتیجه‌ای ریاضیاتی بدون تقریب یا ساده‌سازی. ریاضیات آن‌ها مشخص می کند که با نزدیک شدن به نقطه‌ی تکینگی احتمالی، اندازه‌ی جهان به‌گفتن تابعی (هیپربولیک) از زمان کیهانی تحول می‌کند. این راه‌حل ساده ریاضی توصیف می‌کند که چطور یک ابر متراکم از ماده می‌تواند به حالتی با چگالی زیاد بالا برسد و سپس با یک جهش بازگشتی، به‌سوی فازی تازه از انبساط حرکت کند.

اما چطور است که قضایای پنروز این چنین نتیجه‌ای را رد می‌کنند؟ همه‌چیز به قانونی به نام اصل طرد کوانتومی (Pauli Exclusion Principle) برمی‌گردد که می‌گوید دو ذره‌ی یکسان (فرمیون‌ها) نمی توانند همزمان در یک حالت کوانتومی (برای مثالً اسپین یا تکانه زاویه‌ای) قرار بگیرند.

پژوهشگرها نشان دادند همین قانون، از فشرده شدن نامحدود ذرات در حال فروپاشی جلوگیری می‌کند. در نتیجه، فروپاشی متوقف شده و معکوس می‌بشود. این جهش نه‌تنها امکان پذیر، بلکه در شرایط مناسب، اجتناب‌ناپذیر است. مسئله مهم اینجاست که این «جهش» به‌طور کامل در چارچوب نسبیت عام (قانون حاکم بر مقیاس‌های بزرگ همانند ستاره‌ها و کهکشان‌ها) و در کنار اصول پایه‌ی مکانیک کوانتومی رخ می‌دهد. نیازی به میدان ها شگفت‌وغریب، ابعاد اضافی یا فیزیک فرضی نیست.

آنچه بعد از جهش پدید می‌آید، جهانی زیاد همانند به جهان خود ماست.  شگفت‌انگیزتر از آن،  این جهش به‌طور طبیعی دو فاز شتاب‌دار انبساط یعنی تورم کیهانی و انرژی تاریک را بدون نیاز به میدان‌های فرضی و فقط با منفعت گیری از فیزیک همین جهش تشکیل می‌کند.

یکی از نقاط قوت مدل یادشده این است که پیش‌بینی‌هایی قابل اندازه‌گیری دارد. این مدل پیش‌بینی می‌کند که جهان دارای انحنای فضایی مثبتِ زیاد کم اما غیرصفر است؛ یا به عبارتی، جهان کاملاً تخت نیست، بلکه همانند سطح کره زمین مقداری انحنا دارد.

این مدل فقطً میراثی است از آن چگالی بیش‌ازحد اولیه‌ای که فروپاشی را اغاز کرده می بود. اگر رصدهای آینده – همانند پروژه‌ی فضایی اقلیدس، انحنای مثبتِ کوچک را قبول کنند، مدرکی قوی خواهیم داشت مبنی بر این که جهان ما واقعا از این چنین جهشی زاده شده است. این چنین این مدل، نرخ انبساط جاری جهان را هم پیش‌بینی می‌کند؛  چیزی که پیش‌تر نیز قبول شده است.

این سوال‌ها قرار است توسط مأموریت‌های فضایی آینده همانند Arrakihs  بازدید شوند، که شاخصه‌های پخشی همانند هاله‌های ستاره‌ای (ساختار کروی از ستارگان و خوشه‌های کروی که کهکشان‌ها را احاطه می‌کند) و کهکشان‌های ماهواره‌ای (کهکشان‌های کوچک‌تری که به دور کهکشان‌های بزرگ‌تر می‌چرخند) را بازدید خواهند کرد. شناسایی این شاخصه‌ها با تلسکوپ‌های زمینی دشوار است و بازدید‌شان به ما در فهمیدن ماده تاریک و فرایند تکامل کهکشان‌ها پشتیبانی می‌کند. امکان پذیر این اتفاق‌ها با اجسام فشرده‌ی باستانی، همانند سیاه‌چاله‌ها  که در فاز فروپاشی شکل گرفته‌اند و از جهش (Bounce) جان سالم به در برده‌اند نیز مرتبط باشند.

مدل «جهان سیاه‌چاله‌ای» این چنین دیدگاهی تازه نسبت به جایگاه ما در کیهان اراعه می‌دهد. در این چارچوب، کل جهان قابل مشاهده‌ی ما درون داخلیِ یک سیاه‌چاله قرار دارد که در یک «جهان مادر» بزرگ‌تر شکل گرفته است.

ما خاص نیستیم، همان گونه که زمین در دیدگاه جهان‌مرکزی قرار نداشت؛ دیدگاهی که علتشد گالیله (ستاره‌شناسی که در قرون ۱۶ و ۱۷ نظر داد زمین به دور خورشید می‌چرخد) به حبس خانگی محکوم بشود. ما ناظر تولد همه‌چیز از هیچ نیستیم، بلکه ناظر ادامه‌ی چرخه‌ای کیهانی هستیم؛ چرخه‌ای شکل‌گرفته از گرانش، مکانیک کوانتومی، و پیوندهای ژرف بین این دو.

مطالعه در نشریه Physical Review D  انتشار شده است.