ماذا حدث قبل الانفجار العظيم؟ عادة ما تكون الإجابة التقليدية على هذا السؤال ، "لا يوجد شيء مثل" قبل الانفجار الكبير ". هذا هو الحدث الذي بدأ كل شيء. لكن الجواب الصحيح ، كما يقول الفيزيائي شون كارول ، "نحن لا نعلم". بدأ كارول ، بالإضافة إلى العديد من الفيزيائيين وعلماء الكونيات الآخرين النظر في إمكانية الوقت قبل الانفجار العظيم ، بالإضافة إلى النظريات البديلة لكيفية ظهور عالمنا. ناقش كارول هذا النوع من "أبحاث المضاربة" خلال حديث في اجتماع الجمعية الفلكية الأمريكية الأسبوع الماضي في سانت لويس بولاية ميسوري.
قال كارول: "هذه فترة مثيرة للاهتمام لتكون عالمًا في علم الكونيات". "نحن نبارك ونلعن. إنه عصر ذهبي ، لكن المشكلة هي أن النموذج الذي لدينا للكون لا معنى له ".
أولاً ، هناك مشكلة جرد ، حيث 95٪ من الكون في عداد المفقودين. يبدو أن علماء الكون قد حلوا هذه المشكلة عن طريق تحضير المادة المظلمة والطاقة المظلمة. ولكن نظرًا لأننا قد أنشأنا "مادة" لملاءمة البيانات ، فهذا لا يعني أننا نفهم طبيعة الكون.
وتأتي مفاجأة كبيرة أخرى حول عالمنا من البيانات الفعلية من المركبة الفضائية WMAP (مسبار ويلكينسون للميكروويف المتغاير) التي كانت تدرس خلفية الميكرويف الكونية (CMB) "صدى" الانفجار الكبير.
قال كارول: "إن لقطة WMAP لكيفية ظهور الكون المبكر تُظهر أنه ساخن وكثيف وسلس [إنتروبيا منخفضة] على مساحة واسعة من الفضاء". "نحن لا نفهم لماذا هذا هو الحال. هذه مفاجأة أكبر من مشكلة المخزون. كوننا لا يبدو طبيعيا ". قال كارول إن حالات الانتروبيا النادرة نادرة ، بالإضافة إلى جميع الظروف الأولية المحتملة التي يمكن أن تتطور إلى كون مثل كوننا ، فإن الغالبية العظمى لديها إنتروبيا أعلى بكثير ، وليس أقل.
وقال كارول إن الظاهرة الوحيدة الأكثر إثارة للدهشة في الكون هي أن الأمور تتغير. ويحدث كل ذلك في اتجاه ثابت من الماضي إلى المستقبل ، في جميع أنحاء الكون.
قال كارول: "يطلق عليه سهم الوقت". يأتي سهم الوقت هذا من القانون الثاني للديناميكا الحرارية ، الذي يستدعي الإنتروبيا. ينص القانون على أن الأنظمة المغلقة تنتقل دائمًا من النظام إلى الفوضى بمرور الوقت. هذا القانون أساسي للفيزياء وعلم الفلك.
أحد الأسئلة الكبيرة حول الظروف الأولية للكون هو لماذا بدأت الإنتروبيا منخفضة جدًا؟ قال كارول: "والانتروبيا المنخفضة بالقرب من الانفجار الكبير مسؤولة عن كل شيء عن سهم الوقت". "الحياة والموت ، والذاكرة ، وتدفق الوقت". الأحداث تحدث بالترتيب ولا يمكن التراجع عنها.
قال كارول: "في كل مرة تكسر فيها بيضة أو تسكب كوبًا من الماء ، فإنك تقوم بعلم الكونيات".
لذلك ، للإجابة على أسئلتنا حول الكون وسهم الوقت ، قد نحتاج إلى النظر في ما حدث قبل الانفجار العظيم.
أصر كارول على أن هذه قضايا مهمة يجب التفكير فيها. قال: "هذه ليست مجرد لاهوت ترفيهي". "نريد قصة عن الكون لها معنى. عندما تكون لدينا أشياء تبدو مفاجئة ، نبحث عن آلية أساسية تجعل اللغز مفهومًا. إن الكون المنخفض للانتروبيا دليل على شيء ما وعلينا أن نعمل على إيجاده ".
في الوقت الحالي ليس لدينا نموذج جيد للكون ، والنظريات الحالية لا تجيب على الأسئلة. تتنبأ النسبية العامة الكلاسيكية بأن الكون بدأ بتفرده ، لكنه لا يستطيع إثبات أي شيء إلا بعد الانفجار العظيم.
وقال كارول إن نظرية التضخم ، التي تقترح فترة من التوسع السريع للغاية (الأسي) للكون خلال لحظاته القليلة الأولى ، لا تساعد. "إنه يجعل مشكلة الإنتروبيا أسوأ. يتطلب التضخم نظرية الظروف الأولية ".
هناك أيضًا نماذج أخرى هناك ، لكن كارول اقترح ، وبدا أنه يحبذ فكرة الأكوان المتعددة التي تستمر في إنشاء الأكوان "الصغيرة". قال: "إن كوننا الذي يمكن ملاحظته قد لا يكون القصة كاملة". "إذا كنا جزءًا من أكوان متعددة أكبر ، فلن تكون هناك حالة توازن قصوى للانتروبيا وينتج الكون عن طريق خلق عوالم مثل كوننا."
ناقش كارول أيضًا بحثًا جديدًا قام به وفريق من الفيزيائيين ، بالنظر مرة أخرى إلى نتائج من WMAP. يقول كارول وفريقه إن البيانات تظهر أن الكون "غير متوازن".
تظهر القياسات من WMAP أن التقلبات في خلفية الميكروويف تكون أقوى بنسبة 10٪ تقريبًا على جانب واحد من السماء مقارنة بالجانب الآخر.
يمكن تفسير هذا "الكون الثقيل من جانب واحد" إذا كانت هذه التقلبات تمثل بنية متبقية من الكون الذي أنتج كوننا.
وقال كارول إن كل هذا سيساعده فهم أفضل للجاذبية الكمية. "يمكن أن تؤدي التقلبات الكمية إلى عوالم جديدة. إذا كان التقلب الحراري في مكان هادئ يمكن أن يؤدي إلى عوالم صغيرة ، سيكون لديهم إنتروبيا خاص بهم ويمكنهم الاستمرار في إنشاء الأكوان.
منحت ، وشدد كارول على هذه النقطة - أي بحث حول هذه الموضوعات يعتبر بشكل عام مضاربة في هذا الوقت. وقال: "لا شيء من هذا شيء راسخ". "أراهن بالمال حتى أن هذا خطأ. ولكن آمل أن أتمكن من العودة بعد 10 سنوات وأخبرك أننا توصلنا إلى كل ذلك ".
من المسلم به ، ككاتب ، أن محاولة تضمين حديث كارول وأفكاره في مقالة قصيرة لا ينصفها بالتأكيد. تحقق من رأي كارول في هذه المفاهيم والمزيد في مدونته ، Cosmic Variance. أيضًا ، اقرأ ملخصًا رائعًا لمحادثة كارول ، كتبها كريس لينتوت لبي بي سي. لقد كنت أفكر في حديث كارول لأكثر من أسبوع الآن ، والتفكير في بدايات الوقت - وحتى أنه قد يكون هناك وقت قبل الوقت - جعل أسبوعًا مثيرًا وجذابًا. ما إذا كان ذلك الوقت قد دفعني إلى الأمام أو إلى الوراء في فهمي يبقى أن نرى!
