(پیش از مهبانگ : عالم دو قلو؟)

تا چندي پيش اين پرسش كه در هنگام مهبانگ يا پيش از آن چه رخ داده است را فيزيكدانان پرسشي مذهبي تلقي مي‌كردند. نظريه‌ي نسبيت خاص تا آن‌جا به پيش نمي‌رود- در  0 = T صفرها، بي‌نهايت‌ها و خطاها بيرون مي‌ريزند- بنابراين ، اين پرسش از نظر علمي بي‌معني است.»

اما در چند سال اخير، نظريه‌ي جديدي به نام حلقه‌ي گراني كوانتومي(LQG) شكل گرفته است. اين نظريه‌ي امكان « واجهش كوانتومي» را مطرح مي‌كند كه باتوجه به آن عالم ما از رمبش عالم قبلي سرچشمه گرفته است. اما به اين پرسش كه عالم پيشين چگونه بوده است هنوز نمي‌توان پاسخ داد.

اكنون آلخاندروكوريچي از دانشگاه مكزيك و سينك از انستيتو فيزيك نظري اونتاريو با يك مدل LQG ساده پاسخي جذاب به اين پرسش داده‌اند كه مي‌گويد عالم پيش از مهبانگ بسيار شبيه عالم كنوني بوده است! بررسي آن‌ها در يكي از شماره‌هاي آينده‌ي فيزيكال ريوريولتررز   خواهد شد.

اهميت اين مدل در آن است كه به پرسش اسرارآميز پيش از مهبانگ چه اتفاقي افتاده پاسخ مي‌دهد، زيرا مدل‌هايي كه مي‌توانستند تكنيكي مهبانگ را حل كنند با كف كوانتومي يا فضا زمان كلاسيك در طرف ديگر آن روبه‌رو مي‌شدند. مثلاً ، اگر در طرف ديگر كف كوانتومي وجود داشت، نمي‌توانستيم درباره‌ي فضا زمان كه به مفهوم زمان مربوط مي‌شود صحبت كنيم و غيره. مطالعات انجام شده نشان مي‌دهد كه طرف ديگر عالم به همان اندازه‌ي عالم ما كلاسيك است.

در حالي كه اين يافته‌ها با توجه به پژوهش‌هاي قبلي به دست آمده است، اما يك تفاوت مهم با آن‌ها دارد. سال گذشته، مارتين بويووالد  از دانشگاه پنسيلوانيا با استفاده از شكل ساده شده‌اي از LQG نشان داد كه « در طرف ديگر»  واجهش عالم ديگري مي‌توانسته وجود داشته باشد. با اين همه، گرچه اين مدل رياضيات معتبري داشت، اما هيچ مشاهده‌اي در عالم كنوني نمي‌توانست به شناختي از  عالم پيش از واجهش بينجامد، زيرا هيچ چيزي در اين واجهش پايسته نمانده بود. بويووالد اين را نوعي «فراموشي كيهاني» ناميد.

اما كوريچي و سينگ اين مدل ساده شده را با تقريب زدن يك معادله‌ي كليدي موسوم به قيد كوانتومي باز هم ساده‌تر كرده‌اند. پژوهشگران با بهره‌گيري از اين معادله نشان داده‌اند كه افت و خيزهاي  نسبي حجم و تكانه در عالم پيش از واجهش در هنگام مهبانگ پايسته بوده است.

اين به معني آن است كه عالم پيش از مهبانگ همان قانون‌هاي فيزيك و مفهوم زمان عالم ما را داشته است. قانون‌هاي فيزيك از آن جهت تغيير نمي‌كنند كه تحول همواره يكاني بوده‌اند كه زيباترين روش تحول يك دستگاه كوانتومي است كه مي‌توان آن را اين طور تشبيه كرد كه با نگاه از دور به قدري شبيه دو قلويش به نظر مي‌رسيده كه تشخيص آن‌ها ناممكن بوده است.

يعني عالم كنوني، تقريباً 7/13 ميليارد سال پس از واجهش، داراي بسياري از ويژگي‌هاي عالم 7/13 ميليارد سال پيش از واجهش است. به عبارت ديگر، عالم ما داراي يك تصوير آينه‌اي است كه مهبانگ (يا واجهش ) خط تقارن آن است. اگر تمام جنبه‌هاي عالم پيش از واجهش با پس از آن يكسان باشد، پس معادله‌هاي ديناميكي، معادله‌هاي اينشتين در مورد عالم بزرگ مقياس هم يكسان است. مدل مطرح شده پيش‌بيني مي‌كند كه اين وضعيت وقتي پيش مي‌آيد كه عالم در حدود 100 مرتبه بزرگ‌تر از اندازه‌ي پلانك شود. به علاوه، محتواي ماده آن نيز يكسان است و همان مسير تحول را خواهد پيمود. چون عالم پيش از واجهش در حال انقباض بوده است، مثل آن است كه در زمان عقب برويم.

كوريچي و سينگ تغيير افت و خيز‌هاي نسبي در خلال واجهش را كمتر از ^56-10به دست آورده‌اند كه وقتي عالم از يك مگا پارسك بزرگ‌تر شود باز هم كوچك‌تر مي‌شود (اندازه‌ي عالم ما چيزي بين 3000 تا 6000 مگا پارسك است).

پژوهشگران مي‌گويند: داشتن يك عالم دوقلوي يكسان الزاماً به معني آن نيست كه تمام جنبه‌ها‌ي دو عالم يكي باشد، مثلاً لازم نيست شخصي درست مثل شما وجود داشته بوده است كه درست مسير زندگي شما را پيموده باشد.

اگر كسي مي‌توانست با يك ميكروسكوپ بسيار قوي به برخي از ويژگي‌هاي ميكروسكوپي بنگرد- يك آزمايش بسيار پر انرژي كه كاوش‌هايي در مقياس پلانك به عمل مي‌آورد- شايد مي‌توانست متوجه تفاوت‌هايي مانند فرق اثر انگشت دوقلوهاي يكسان يا وجود يك مول در يكي و نبود آن در ديگري يا DNA متفاوت شود. البته، هنوز پرسش‌هاي بسياري در مورد جزئيات عالم ممكن پيش از واجهش وجود دارد.

بزرگ‌ترين پرسشي كه مطرح مي‌شود آن است كه وقتي وضعيت‌هاي پيچيده‌تر را در نظر مي‌گيريم اين جنبه‌ها دوام مي‌آورند. مثلاً ، شايد بخواهيم بدانيم آيا ساختار‌هايي مثل كهكشان‌هايي كه در عالم پيش از واجهش وجود  داشته‌اند تأثيري روي عالم در حال انبساط جديد گذاشته‌اند كه ساختار يكسان يا مشابهي را به وجود آورد. مثلاً، اين امكان وجود داردكه كهكشان‌ها در عالم پيشين به صورتي متفاوت شكل گرفته باشند، يا توزيع متفاوتي از آن‌ها در طرف ديگر وجود داشته باشد. با شناخت كامل مدل‌ها مي‌توان به اين پرسش‌ها پاسخ داد.

سرانجام، شايد مدل كوريچي  و سينگ حتي بتواند نشان دهد كه عالم آينده چگونه خواهد بود. سرعت شتاب گرفتن عالم كنوني ما سرنوشت نهايي آن را تعيين خواهدكرد. اين امكان وجود دارد كه تعميم اين مدل مبش دوباره‌ي عالم ما را پيش‌بيني كند.