مهبانگ معمولاً بهعنوان تولد انفجاری جهان توصیف میشود — لحظهای منحصر بهفرد که در آن فضا، زمان و ماده بهیکباره به وجود آمدند.
اما اگر این واقعاً آغاز کار نبوده باشد چه؟ اگر جهان ما از چیزی دیگر پدید آمده باشد — چیزی در عین آشنایی، انقلابی و متفاوت؟
در مقالهای جدید که در Physical Review D منتشر شده است، من و همکارانم دیدگاهی متفاوت را مطرح کردهایم. محاسبات ما نشان میدهد که مهبانگ نه آغاز همهچیز، بلکه پیامد یک فروپاشی گرانشی عظیم بوده — چیزی مانند یک چگالش بسیار شدید که منجر به شکلگیری یک سیاهچاله فوقسنگین شده و سپس “جهش”ای در درون آن رخ داده است.
ما این ایده را “جهان سیاهچالهای” مینامیم؛ دیدگاهی کاملاً متفاوت از منشأ کیهان، اما بر پایه فیزیک شناختهشده و دادههای رصدی موجود.
مشکل مهبانگ
مدل کیهانشناسی استاندارد کنونی، که بر مهبانگ و تورم کیهانی (مرحلهای از انبساط بسیار سریع در آغاز کیهان) استوار است، در توضیح ساختار و تکامل جهان موفقیت زیادی داشته. اما این موفقیت با بهایی همراه است: این مدل برخی از بنیادیترین پرسشها را بیپاسخ میگذارد.
برای مثال، مدل مهبانگ با یک “تکینگی” آغاز میشود — نقطهای با چگالی بینهایت که در آن قوانین فیزیک فرو میپاشند. این صرفاً یک مشکل فنی نیست؛ بلکه نشانهای است از ناتوانی ما در درک واقعی آغاز جهان.
برای توضیح ساختارهای بزرگمقیاس جهان، فیزیکدانان مرحلهای از تورم سریع را در کیهان اولیه مطرح کردهاند که به یک میدان ناشناخته با ویژگیهای عجیب وابسته است. و برای توجیه انبساط شتابدار فعلی جهان، عنصر مرموز دیگری به نام “انرژی تاریک” به مدل اضافه شده است.
خلاصه اینکه، مدل استاندارد کار میکند — اما تنها با افزودن مؤلفههایی که هیچگاه بهطور مستقیم مشاهده نشدهاند. در همین حال، پرسشهای بنیادین بیپاسخ میمانند: همهچیز از کجا آمده؟ چرا اینگونه آغاز شد؟ چرا جهان اینقدر صاف، همگن و گسترده است؟
مدلی نو: از درون به بیرون
مدل ما از زاویهای متفاوت به این پرسشها میپردازد — با نگاه به درون، نه به گذشته. بهجای شروع با جهانی در حال انبساط و دنبالکردن مسیر بازگشت، ما بررسی میکنیم که چه رخ میدهد اگر تودهای بسیار چگال از ماده زیر نیروی گرانش فرو بپاشد.
این فرآیند ناآشنا نیست: ستارگان تحت گرانش خود به سیاهچاله تبدیل میشوند — که از شناختهشدهترین اجرام فیزیکیاند. اما آنچه درون سیاهچاله، پشت افق رویداد (جایی که هیچ چیز نمیتواند فرار کند) اتفاق میافتد، هنوز رازی بزرگ است.
در سال ۱۳۴۳، فیزیکدان بریتانیایی راجر پنروز اثبات کرد که تحت شرایطی بسیار کلی، فروپاشی گرانشی باید به تکینگی منجر شود. این نتایج که بعدها توسط استیون هاوکینگ و دیگران گسترش یافت، زیربنای این دیدگاه است که تکینگیها — مانند مهبانگ — اجتنابناپذیرند.
اما یک نکته مهم وجود دارد: این قضایای “تکینگی” مبتنی بر فیزیک کلاسیکاند — یعنی قوانین حاکم بر اشیای ماکروسکوپی. اگر اثرات مکانیک کوانتومی را — که بر دنیای ذرات زیراتمی حکمفرماست — وارد ماجرا کنیم (که در چگالیهای بالا ضروری است)، داستان تغییر میکند.
جهان پس از جهش
در مقاله جدید، ما نشان دادهایم که فروپاشی گرانشی لزوماً به تکینگی نمیانجامد. ما راهحل تحلیلی دقیقی یافتهایم که نشان میدهد اندازهی جهان بهجای فروپاشی کامل، به تابعی هذلولوی از زمان کیهانی تبدیل میشود و سپس جهش میکند.
این نتیجه نشان میدهد که تودهای در حال فروپاشی از ماده میتواند به حالت بسیار چگال برسد و سپس با جهشی بازتابی، وارد فازی جدید از انبساط شود — درست مانند مهبانگ، اما نه از “هیچ”.
اما چگونه این نتیجه با قضایای پنروز سازگار است؟ پاسخ در اصل طرد پاولی نهفته است — قانونی که میگوید هیچ دو ذره یکسانی (از نوع فرمیون) نمیتوانند در یک حالت کوانتومی مشابه باشند. ما نشان دادهایم که این اصل مانع فشردهسازی بینهایت ذرات ماده میشود. در نتیجه، فروپاشی متوقف شده و معکوس میشود — و جهش نهتنها ممکن، بلکه تحت شرایط مناسب، اجتنابناپذیر است.
مهمتر از همه، این جهش کاملاً در چارچوب نسبیت عام و اصول پایه مکانیک کوانتومی رخ میدهد — بدون نیاز به ابعاد اضافی، میدانهای ناشناخته یا فیزیک فرضی.
آنچه پس از این جهش پدید میآید، جهانی شبیه به جهان خود ماست. جالبتر آنکه، دو فاز انبساط شتابدار — تورم کیهانی و انرژی تاریک — بهطور طبیعی از همین جهش سرچشمه میگیرند، بدون نیاز به میدانهای فرضی.
پیشبینیهای قابل آزمون
یکی از مزایای این مدل، توانایی آن در ارائه پیشبینیهای قابل آزمایش است. برای مثال، مدل پیشبینی میکند که فضا کمی انحنا دارد — نه کاملاً تخت، بلکه اندکی خمیده مانند سطح زمین.
این انحنا، بازماندهای از چگالی اولیهای است که باعث آغاز فروپاشی شد. اگر مشاهدات آینده — مانند مأموریت Euclid — وجود انحنای مثبت کوچک را تأیید کنند، میتواند نشانهای قوی باشد که جهان ما از چنین جهشی پدید آمده است.
همچنین این مدل، نرخ انبساط کنونی جهان را پیشبینی میکند — چیزی که تا حدی با مشاهدات فعلی سازگار است.
پیامدهای بزرگتر
این مدل صرفاً مشکلات فنی مدل استاندارد را حل نمیکند. بلکه میتواند دیدگاه تازهای درباره رازهای عمیق کیهان اولیه ارائه دهد — مانند منشأ سیاهچالههای پرجرم، ماهیت ماده تاریک، و شکلگیری سلسلهمراتبی کهکشانها.
این پرسشها در آینده توسط مأموریتهایی مانند Arrakhis بررسی خواهند شد — مأموریتی که ساختارهای کمنور مانند هالههای ستارهای و کهکشانهای ماهوارهای را مطالعه میکند و ما را در شناخت ماده تاریک و تکامل کهکشانها یاری خواهد داد.
پدیدههایی که ممکن است به اجرام فشرده بازماندهای — مانند سیاهچالههایی که از مرحله فروپاشی باقی ماندهاند — مرتبط باشند.
ما در دل یک سیاهچالهایم؟
مدل “جهان سیاهچالهای” دیدگاه تازهای از جایگاه ما در کیهان ارائه میدهد. در این چارچوب، کل جهان قابل مشاهده ما در درون یک سیاهچاله قرار دارد — سیاهچالهای که در یک “ابرجهان” مادر شکل گرفته است.
در این دیدگاه، ما موجوداتی خاص یا استثنایی نیستیم — همانگونه که زمین در منظومه شمسی مرکز جهان نیست، جهان ما هم آغاز همهچیز نیست. ما شاهد تولد همهچیز از “هیچ” نیستیم، بلکه ادامهی یک چرخه کیهانی را تجربه میکنیم — چرخهای شکلگرفته از گرانش، مکانیک کوانتومی و پیوندهای ژرف میان آنها.
