الكون | الكون المتعدد | الكون الموازي | وقت الفضاء | نظرية الانفجار الكبير

هناك مجموعة كبيرة من الأدلة العلمية التي تدعم صورة الكون المتمدد والبيج بانج. تم إصدار طاقة الكتلة الكاملة للكون في حدث استمر أقل من 10 ^ -30 ثانية ؛ الشيء الأكثر حيوية على الإطلاق في تاريخ الكون لدينا. ناسا / GSFC

لقد مرت 13.8 مليار سنة فقط منذ الانفجار الكبير ، والسرعة القصوى التي يمكن أن تنتقل بها أي معلومات - سرعة الضوء - محدودة. على الرغم من أن الكون بأكمله نفسه قد يكون بلا حدود حقًا ، إلا أن الكون الذي يمكن ملاحظته محدود. وفقًا للأفكار الرائدة للفيزياء النظرية ، ومع ذلك ، قد يكون كوننا مجرد منطقة واحدة صغيرة من أكوان متعددة أكبر بكثير ، حيث يتم احتواء العديد من الأكوان ، وربما حتى عدد لا حصر له. بعض هذا هو العلم الفعلي ، لكن البعض لا يعدو كونه مجرد تفكير متأمل. إليك كيفية معرفة ما هو. ولكن اولا، خلفية صغيرة.

لدى الكون اليوم بعض الحقائق حوله التي يسهل مراعاتها نسبيًا ، على الأقل مع وجود منشآت علمية على مستوى عالمي. نحن نعلم أن الكون يتوسع: يمكننا قياس الخواص حول المجرات التي تعلمنا كلاً من المسافة والسرعة التي يبدو أنها تبتعد عنا. كلما كانوا بعيدًا ، كلما بدا تراجعهم أسرع. في سياق النسبية العامة ، هذا يعني أن الكون يتوسع.

وإذا كان الكون يتوسع اليوم ، فهذا يعني أنه كان أصغر وأكثر كثافة في الماضي. استند إلى الظهور بعيدًا بما يكفي ، وستجد أن الأمور أيضًا أكثر تناسقًا (لأن الجاذبية تستغرق بعض الوقت لتجعل الأشياء تتجمع مع بعضها البعض) وأكثر سخونة (لأن الأطوال الموجية الأصغر للضوء تعني طاقات / درجات حرارة أعلى). هذا يقودنا إلى الانفجار الكبير.

مثال على تاريخنا الكوني ، من الانفجار الكبير حتى الوقت الحاضر ، في سياق الكون المتسع. تصف معادلة فريدمان الأولى كل هذه الحقبات ، من التضخم إلى الانفجار الكبير وحتى الوقت الحاضر وفي المستقبل ، بدقة تامة ، حتى اليوم. NASA / WMAP SCIENCE TEAM

لكن الانفجار الكبير لم يكن بداية الكون! لا يمكننا استقراء العودة إلا إلى فترة زمنية معينة قبل انهيار توقعات Big Bang. هناك عدد من الأشياء التي نلاحظها في الكون والتي لا يمكن أن يفسرها الانفجار الكبير ، ولكن النظرية الجديدة التي تضع الانفجار الكبير - التضخم الكوني - يمكن.

تتقلب التقلبات الكمية التي تحدث أثناء التضخم في جميع أنحاء الكون ، وعندما ينتهي التضخم ، تصبح تقلبات الكثافة. وهذا يؤدي ، بمرور الوقت ، إلى الهيكل الواسع النطاق في الكون اليوم ، وكذلك التقلبات في درجة الحرارة التي لوحظت في CMB.E. SIEGEL ، مع الصور المستمدة من ESA / PLANCK و DOE / ناسا / NSF InterAGENCE FORCE on CMB Research

في الثمانينيات ، تم التوصل إلى عدد كبير من العواقب النظرية للتضخم ، بما في ذلك:

  • كيف ينبغي أن تبدو بذور الهيكل واسع النطاق ،
  • يجب أن توجد تقلبات درجة الحرارة والكثافة على نطاقات أكبر من الأفق الكوني ،
  • أن جميع مناطق الفضاء ، حتى مع التقلبات ، يجب أن يكون لها إنتروب ثابت ،
  • ويجب أن يكون هناك درجة حرارة قصوى تحققها الانفجار الكبير الحار.

في تسعينيات القرن العشرين وعام 2000 و 2010 ، تم تأكيد هذه التنبؤات الأربعة بدقة فائقة. التضخم الكوني هو الفائز.

يؤدي التضخم إلى اتساع المساحة بشكل كبير ، مما قد يؤدي بسرعة إلى ظهور أي مساحة منحنية أو غير ملساء موجودة مسبقًا. إذا كان الكون منحنيًا ، فسيكون لديه نصف قطر انحناء أكبر بمئات المرات على الأقل مما يمكننا ملاحظته. سيجل (يسار) نيد رايت دروس علم الكونيات (ص)

يخبرنا التضخم أنه قبل الانفجار الكبير ، لم يكن الكون مليئًا بالجزيئات والجسيمات المضادة والإشعاع. بدلاً من ذلك ، كانت مليئة بالطاقة الكامنة في الفضاء نفسه ، وتسببت تلك الطاقة في التوسع في الفضاء بمعدل سريع لا هوادة فيه وأسي. في مرحلة ما ، ينتهي التضخم ، ويتم تحويل كل هذه الطاقة (أو كلها تقريبًا) إلى مادة وطاقة ، مما يؤدي إلى الانفجار الكبير الحار. نهاية التضخم ، والمعروفة باسم إعادة تسخين الكون لدينا ، تمثل بداية الانفجار الكبير الحار. الانفجار الكبير لا يزال يحدث ، لكنه ليس البداية.

يتنبأ التضخم بوجود حجم ضخم من الكون الذي لا يمكن ملاحظته بما يتجاوز الجزء الذي يمكننا ملاحظته. لكنه يعطينا أكثر من ذلك. سيجل / ما وراء المجرة

إذا كانت هذه هي القصة الكاملة ، فكلنا كان عالمًا كبيرًا للغاية. سيكون لها نفس الخصائص في كل مكان ، والقوانين نفسها في كل مكان ، والأجزاء التي كانت خارج الأفق المرئي لدينا ستكون مماثلة لما نحن فيه ، ولكن لن يطلق عليه اسم الأكوان المتعددة.

إلى أن تتذكر أن كل شيء موجود فعليًا يجب أن يكون بطبيعته كمًا بطبيعته. حتى التضخم ، مع كل المجهولين المحيطين به ، يجب أن يكون حقلًا كميًا.

الطبيعة الكمومية للتضخم تعني أنه ينتهي ببعض

إذا كنت تحتاج بعد ذلك إلى أن يكون للتضخم الخصائص التي تحتوي عليها جميع الحقول الكمية:

  • أن خصائصه لها شكوك ملازمة لها ،
  • أن الحقل موصوف بواسطة دالة موجية ،
  • وقيم هذا المجال يمكن أن تنتشر مع مرور الوقت ،

تصل إلى نتيجة مفاجئة.

أينما يحدث التضخم (مكعبات زرقاء) ، فإنه يؤدي إلى زيادة مساحة أكبر بشكل كبير مع كل خطوة للأمام في الوقت المناسب. حتى إذا كان هناك العديد من المكعبات التي ينتهي فيها التضخم (Xs الحمراء) ، فهناك المزيد من المناطق التي سيستمر فيها التضخم في المستقبل. حقيقة أن هذا لا ينتهي أبداً هو ما يجعل التضخم

لا ينتهي التضخم في كل مكان في وقت واحد ، بل في مواقع محددة غير متصلة في أي وقت ، في حين أن المساحة بين هذه المواقع لا تزال منتفخة. يجب أن يكون هناك العديد من مناطق الفضاء الهائلة حيث ينتهي التضخم ويبدأ الانفجار الكبير الحار ، لكن لا يمكن أن يواجهوا بعضهم بعضًا ، حيث يتم فصلهم بمناطق ذات مساحة مضخمة. أينما بدأ التضخم ، من المضمون الاستمرار إلى الأبد ، على الأقل في الأماكن.

حيث ينتهي التضخم بالنسبة لنا ، نحصل على الانفجار الكبير. جزء الكون الذي نلاحظه هو جزء واحد فقط من هذه المنطقة حيث انتهى التضخم ، مع وجود عالم لا يمكن ملاحظته أكثر من ذلك. ولكن هناك عدد لا يحصى من المناطق ، جميعها منفصلة عن بعضها البعض ، بنفس القصة بالضبط.

من الأمثلة على فكرة الأكوان المتعددة ، مثال على الأكوان المتعددة المستقلة ، المنفصلة سببيًا عن بعضها البعض في محيط كوني آخذ في الاتساع. في منطقة يبدأ فيها الانفجار الكبير وتنتهي معدلات التضخم ، سينخفض ​​معدل التوسع ، بينما يستمر التضخم بين منطقتين من هذا القبيل ، ويفصل بينهما إلى الأبد. OZYTIVE / PUBLIC DOMAIN

هذه هي فكرة الكون المتعدد. كما ترون ، فهي تستند إلى جانبين مستقلين وراسخين ومقبولين على نطاق واسع للفيزياء النظرية: الطبيعة الكمومية لكل شيء وخصائص التضخم الكوني. لا توجد طريقة معروفة لقياسه ، تمامًا كما لا توجد وسيلة لقياس الجزء غير القابل للعرض من عالمنا. لكن النظريتين اللتين تقوم عليهما ، وهما التضخم والفيزياء الكمومية ، أثبتتا أنها صحيحة. إذا كانوا على حق ، فإن الكون المتعدد هو نتيجة لا مفر منها لذلك ، ونحن نعيش فيها.

تنص فكرة الكون المتعدد على وجود عدد كبير بشكل تعسفي من الأكوان مثل منطقتنا ، لكن هذا لا يعني بالضرورة وجود نسخة أخرى منا هناك ، وهذا بالتأكيد لا يعني وجود أي فرصة للدخول إلى نسخة بديلة من نفسك ... أو أي شيء من عالم آخر في all.LEE DAVY / FLICKR

وماذا في ذلك؟ هذا ليس الكثير ، أليس كذلك؟ هناك الكثير من العواقب النظرية التي لا مفر منها ، ولكن لا يمكننا أن نعرف عنها بشكل مؤكد لأننا لا نستطيع اختبارها. الكون المتعدد هو واحد في طابور طويل من هؤلاء. إنه ليس إدراكًا مفيدًا بشكل خاص ، بل مجرد تنبؤ مثير للاهتمام ينبثق من هذه النظريات.

فلماذا يكتب الكثير من علماء الفيزياء النظرية ورقات عن الكون المتعدد؟ حول الأكوان المتوازية وعلاقتها الخاصة بنا من خلال هذا الكون المتعدد؟ لماذا يزعمون أن الكون المتعدد متصل بمشهد السلسلة ، الثابت الكوني ، وحتى حقيقة كوننا مضبوط جيدًا مدى الحياة؟

لأنه على الرغم من أنها فكرة سيئة ، إلا أنه ليس لديهم أي فكرة أفضل.

قد يكون مشهد السلسلة فكرة رائعة مليئة بالإمكانات النظرية ، لكنها لا تتنبأ بأي شيء يمكننا ملاحظته في عالمنا. إن فكرة الجمال هذه ، بدافع من حل المشكلات

في سياق نظرية الأوتار ، هناك مجموعة كبيرة من المعلمات التي يمكن ، من حيث المبدأ ، أن تأخذ أي قيمة تقريبًا. لا تقدم النظرية أي تنبؤات لهم ، لذلك علينا أن نضعها في متناول اليد: قيم توقع سلسلة الشواغر. إذا كنت قد سمعت بأعداد كبيرة بشكل لا يصدق مثل 10500 الشهيرة والتي تظهر في نظرية الأوتار ، فإن القيم المحتملة لسلسلة الوظائف هي ما يشيرون إليه. لا نعرف ما هي عليه ، أو لماذا لديهم القيم التي يفعلونها. لا أحد يعرف كيفية حسابها.

تمثيل لمختلف

لذا ، بدلاً من ذلك ، يقول بعض الناس "إنه الكون المتعدد!"

  • نحن لا نعرف لماذا الثوابت الأساسية لها القيم التي لديهم.
  • نحن لا نعرف لماذا قوانين الفيزياء هي ما هي عليه.
  • نظرية الأوتار هي إطار يمكن أن يمنحنا قوانين الفيزياء لدينا مع ثوابتنا الأساسية ، لكنه قد يمنحنا قوانين و / أو ثوابت أخرى.
  • لذلك ، إذا كان لدينا أكوان متعددة هائلة ، حيث يوجد في العديد من المناطق المختلفة قوانين و / أو ثوابت مختلفة ، يمكن أن يكون واحد منهم.

المشكلة الكبيرة هي أنه ليس هذا مجرد تخمين كبير ، ولكن ليس هناك سبب ، بالنظر إلى التضخم والفيزياء الكمومية التي نعلمها ، لنفترض أن الزمان المتضخم له قوانين أو ثوابت مختلفة في مناطق مختلفة.

لا أعجب هذا الخط من التفكير؟ لا هو عمليا أي شخص آخر.

إلى أي مدى كان من المحتمل أو غير المرجح أن ينتج الكون لدينا عالمًا مثل الأرض؟ وكيف تكون هذه الاحتمالات معقولة إذا كانت الثوابت الأساسية أو القوانين التي تحكم عالمنا مختلفة؟ الكون المحظوظ ، الذي التقطت هذه الصورة من غلافه ، هو أحد الكتب التي تستكشف هذه المشكلات. GEEWEEN LEWIS AND LUKE BARNES

كما شرحت من قبل ، فإن الكون المتعدد ليس نظرية علمية من تلقاء نفسه. بدلاً من ذلك ، إنها نتيجة نظرية لقوانين الفيزياء كما هي مفهومة بشكل أفضل اليوم. ربما تكون هذه نتيجة حتمية لتلك القوانين: إذا كان لديك عالم تضخم تحكمه فيزياء الكم ، فهذا شيء لا بد لك أن تختتم به. لكن - مثل نظرية الأوتار - لها بعض المشاكل الكبيرة: لا تتنبأ بأي شيء لاحظناه ولا يمكننا شرحه بدونه ، ولا تتنبأ بأي شيء نهائي يمكننا أن نبحث عنه.

تصور لحساب نظرية مجال الكم يظهر الجسيمات الافتراضية في الفراغ الكمومي. حتى في الفراغ الفارغ ، تكون هذه الطاقة الفراغية غير صفرية. سواء كان له نفس القيمة الثابتة في مناطق أخرى من الكون المتعدد ، فهذا شيء لا يمكننا معرفته ، ولكن لا يوجد أي دافع لذلك ليكون بهذه الطريقة. DEREK LEINWEBER

في هذا الكون المادي ، من المهم مراقبة كل ما نستطيع ، وقياس كل جزء من المعرفة التي يمكننا جمعها. من خلال المجموعة الكاملة من البيانات المتاحة فقط ، يمكننا أن نأمل في استخلاص استنتاجات علمية صحيحة حول طبيعة عالمنا. سيكون لبعض هذه الاستنتاجات آثار قد لا نتمكن من قياسها: وجود الكون المتعدد ينشأ من ذلك. ولكن عندما يزعم الناس أنهم يستطيعون استخلاص استنتاجات حول الثوابت الأساسية ، وقوانين الفيزياء ، أو قيم سلسلة الشواذ ، فإنهم لم يعودوا يمارسون العلم ؛ إنهم مضاربون. التفكير بالتمني ليس بديلاً عن البيانات أو التجارب أو الملاحظات. حتى يكون لدينا هؤلاء ، كن على دراية بأن الكون المتعدد هو نتيجة لأفضل العلوم المتاحة لدينا اليوم ، لكنه لا يقدم أي تنبؤات علمية يمكننا وضعها في الاختبار.

نأمل أن يكون هذا قد يجلب بعض الأهمية لموضوع الفيزياء الفلكية ..

Jyotiraditya