آیا دنیا پیش از بیگ بنگ وجود داشت؟

آیا تابحال به مفهوم زمان فکر کرده‌اید؟ ساعتی که در مچ خود دارید واقعا چه چیزی را اندازه می‌گیرد؟ آیا زمان با بیگ بنگ متولد شده یا پیش از آن هم در دنیاهایی دیگر وجود داشته است؟

رنه هولوژک، فیزیکدان دانشگاه تورنتو می‌گوید:

تمام زندگی خود را وقف پاسخ به این سؤال کردم: پیش از بیگ بنگ چه گذشت؟

احتمالا شنیده باشید که آغاز جهان هستی با انفجاری عظیم همراه بوده است که از آن با عنوان مه‌بانگ یا بیگ بنگ یاد می‌شود. اما اگر بیگ بنگ آغاز جهان هستی نباشد، تکلیف چیست؟ آیا ممکن است جهانی پیش از جهان هستی که در آن زندگی می‌کنیم وجود داشته باشد؟ دنیایی مملو از جمعیتی که با خود می‌اندیشیدند که پیش از آن‌ها جهان هستی دیگری وجود داشته یا خیر؟!

بنابراین آیا می‌توان گفت که تعداد بی‌پایانی از جهان‌های هستی به‌طور پی‌درپی پا به عرصه وجود می‌نهند؟ آنگاه به‌نظر می‌رسد که پرسیدن این سؤال که سرآغاز جهان هستی چیست، بیهوده باشد. برای پاسخ به سوالاتی از این قبیل، فیزیکدانان با محدودیت‌های قوانین فیزیک روبه‌رو می‌شوند. امروزه، نظریات موجود در دنیای فیزیک قادر هستند به سوالات و ابهاماتی در مورد گسترش و تکامل جهان هستی از لحظه‌ی تولد تاکنون پاسخ دهند. اما این سؤال که پیش از تولد جهان هستی چه اتفاقاتی رخ داده است، همواره از سخت‌ترین سوالات برای دانشمندان است.

رنه هلوچک، فیزیکدان و کیهان‌شناس دانشگاه تورنتو می‌گوید:

گاهی ما در برخی از سمینارها برای ساعت‌ها درباره‌ی این موضوع به‌شدت باهم بحث می‌کنیم.

بیگ بنگ یا برخورد جهان‌ها؟

اصولا فیزیکدانان هنگام گفت‌وگو درباره‌ی چیزهایی که قابل مشاهده هستند، اطمینان بیشتری دارند. قدیمی‌ترین چیزهایی که با تلسکوپ‌های ما قابل مشاهده است تابش زمینه‌ی کیهانی (CMB) است. تابش زمینه‌ی کیهانی همچون پژواکی است که از بیگ بنگ باقی مانده است. این تابش، درخششی در آسمان است که در هرگونه شرایط جوی به‌کمک تلسکوپ‌های رادیویی قابل اندازه‌گیری بوده و می‌توان نقشه‌ی آن‌را ترسیم کرد. تابش زمینه‌ی کیهانی، ۳۸۰,۰۰۰ سال پس از بیگ بنگ به‌وجود آمد. بنابراین، پیش از این زمان -یعنی پیش از وجود تابش زمینه‌ی کیهانی- فیزیکدانان قادر به مشاهده‌ی جهان هستی نیستند. زیرا، به‌نظر می‌رسد که دنیا مملو از ماده و اجرام مختلفی بوده است به‌طوری که نور توان عبور از میان این حجم از ماده را ندارد.

به‌نقل از ناسا، مأموریت فضایی کاوشگر ناهمسان‌گرد ریزموجی ویلکینسون (WMAP) برای مطالعه‌ی قدیمی‌ترین «نور» در جهان هستی یعنی «تابش پس‌زمینه‌ی کیهانی» طراحی شده بود.

هولوژک می‌گوید:

من تا جایی که بتوانم مشاهده کنم، قادر به تحقیق هستم. اما پیش از وجود تابش پس‌زمینه‌ی کیهانی، دنیا تیره و تار است.

اما هرچه ستاره‌شناسان در «مشاهده کردن» محدودیت داشته باشند، در ذهن خود آزادی دارند؛ آنچه نظریات دنیای فیزیک می‌تواند ببیند نامحدود است. راجر پنروز از دانشگاه آکسفورد، یکی از بزرگ‌ترین فیزیکدانان نظری، ایده‌ی توسعه و تکامل پی‌درپی جهان‌های هستی در محور زمان را مطرح کرده است. او می‌گوید در این صورت بیگ بنگ فقط یک انفجار در اثر فروپاشی جهان پیشین بوده که نتیجه‌ی این انفجار جهان هستی کنونی است.

راجر پنروز

پاییز سال گذشته، پنروز نظریه‌ی خود را بیش‌ازپیش گسترش داد و گفت که حتی شواهدی مبنی بر اثبات وجود جهان‌هایی پیش از جهان هستی کنونی وجود دارد؛ شواهدی که آثارشان در تابش زمینه‌ی کیهانی حک شده است و با تجزیه و تحلیل دقیق داده‌های بدست آمده از رادیو تلسکوپ کشف می‌شود.

درست همانند سال ۲۰۱۰، هنگامی که پنروز ادعای مشابهی کرد، این‌بار هم سایر فیزیکدانان با شک و تردید واکنش نشان دادند. داگلاس اسکات، فیزیکدان دانشگاه بریتیش کلمبیا، خطاب به جامعه‌ی جهانی فیزیک گفت:

اگر واقعا کسی بتواند به‌کمک بررسی داده‌های رادیو تلسکوپ، الگوهای خاصی را در تابش زمینه‌ی کیهانی شکار کند که گویای دوره‌هایی از جهان‌های هستی باشند، قطعا عمل او خارق‌العاده است. اما باید گفت چیزی که پنروز روی کاغذ آورده است فاصله‌ی زیادی با این ادعا دارد.

پنروز از اولین کسانی نیست که ادعا می‌کند بیگ بنگ سرآغاز جهان هستی نیست و جهان‌های هستی دیگری به‌دنبال یکدیگر به‌وجود آمده‌اند. در سال ۲۰۰۱، پل اشتاین هارد از دانشگاه پرینستون و نیل توروک از مؤسسه پریمیتر در واترلو واقع در انتاریو، مدل چرخه‌ای کیهان را ارائه کردند. مدل چرخه‌ای درواقع برگرفته از یک نظریه معروف به نظریه‌ی اِم است؛ نظریه‌ی ام نسخه‌ای از نظریه‌ی ریسمان است که بجای ذرات به ریسمان‌های ریزی معتقد است که در حال ارتعاش بوده و ماده را شکل می‌دهند. در مدل چرخه‌ای تصور می‌شود که جهان هستی ما فقط یکی از جهان‌های هستی فراوانی است که در کنار یکدیگر در ابعاد بالاتری که به آن توده (‌Bulk) گفته می‌شود قرار دارند. اما اگر نمی‌توانید تصویری با بیش از سه بعد را در ذهن خود مجسم کنید نگران نباشید، زیرا هیچ‌کس نمی‌تواند.

آیا ما در «یک جهان ابدی» زندگی می‌کنیم که از بین رفته و دوباره ساخته می‌شود؟

در مدل اشتاین هارد و توروک اینگونه توصیف می‌شود که جهان‌های هستی به‌طور متناوب با یکدیگر برخورد می‌کنند. هر برخورد به مثابه‌ی یک بیگ بنگ نقش ایفا می‌کند. درحالی‌که مدل استاندارد بیگ بنگ، یک لحظه‌ی واحد را سرآغاز خلقت می‌داند، مدل آن‌ها -مانند پنروز- نشان می‌دهد که ما در «یک جهان ابدی» زندگی می‌کنیم که از بین رفته و دوباره ساخته می‌شود.

تورم کیهانی، جهان‌های چندگانه و وارونگی زمان

اگر نظریه‌ی اشتاین هارد و توروک درست باشد، بنابراین محور زمان برای کیهان بسیار طولانی‌تر از آن است که تصور می‌کردیم. جالب است بدانید که نظریات دیگری وجود دارند که فضا را بسیار گسترده‌تر از تصور فعلی ما می‌دانند. براساس این نظریات، ما در دنیای چندگانه زندگی می‌کنیم؛ دنیایی مملو از جهان‌های هستی که دنیای ما فقط بخش کوچکی از جهان وسیعی را اشغال کرده است؛ جهانی که ابعاد وسیع‌تر و وصف‌ناپذیری از واقعیت را شامل می‌شود. البته اشتاین هارد این ایده را مورد انتقاد قرار می‌دهد. اما به‌هرحال، بیگ بنگ سرآغاز هستی نبوده است.

استدلال مشابهی در نظریه‌ی دیگری مطرح است که با نام «تورم کیهانی» شناخته می‌شود که به دهه‌ی ۸۰ میلادی بازمی‌گردد. ایده‌ی اصلی نهفته در قلب این نظریه که اغلب فیزیکدانان با آن موافق هستند، این است که جهان هستی در کسر ناچیزی از ثانیه با سرعت بسیار زیادی گسترش یافت و تقریبا از اندازه‌ی یک پروتون به اندازه‌ی یک گریپ‌فروت رشد کرد. تعبیر یک هنرمند از رشد کیهان را در لحظه‌ی وقوع بیگ بنگ مشاهده می‌کنید.

بیگ بنگ

دلیل وقوع تورم کیهانی هنوز نامعلوم است. اما برخی از فیزیکدانان، از جمله آندری لیند از دانشگاه استنفورد، معتقدند هر آنچه که جرقه‌ی تورم کیهانی را مشتعل کرده، احتمالا برای اولین‌بار رخ نداده است؛ بدان معنا که جهان‌های متعددی وجود دارند. بنابراین اگر نظریه‌ی تورم کیهانی ابدی صحت داشته باشد، کیهان به تولید جهان‌های بسیاری مشغول است که همچون حباب‌هایی در سطح آب جوش متولد می‌شوند.

در سال ۲۰۱۳، فیزیکدان انگلیسی جولیان باربور، تیم کوزلوفسکی از دانشگاه نیوبرانزویک و فلاویو مرکاتی از مؤسسه‌ی پیریمتر نظریه‌ی دیگری را مطرح کردند. این سه دانشمند، از مجموعه‌های ساده‌ی ذرات، شبیه‌سازی‌های رایانه‌ای را انجام دادند و چگونگی حرکت آن‌ها را در پاسخ به گرانش طی دوره‌های طولانی مدت بررسی کردند. دنیایی را تصور کنید که فقط از هزار عدد تیله تشکیل شده است و هر تیله به تمام تیله‌های اطراف خود جاذبه دارد. مدل رایانه‌ای این دانشمندان به درستی گسترش جهانی مشابه جهان اطراف ما را توصیف کرده است. اما علاوه بر آن، جهان دیگری را نظیر آینه در مقابل جهان شبیه‌سازی شده قرار می‌دهد که گویا زمان در آن وارونه شده است. دانشمندان این مطالعه، مرز میان دو جهان شبیه‌سازی شده و جهان شبه‌آینه را نقطه‌ی یانوس نامیدند که برگرفته از اسم خدای دوچهره‌ی رومی است.

باربور در سال ۲۰۱۶ به کوارتز گفت:

اگر نظریه‌ی ما درست باشد، بنابراین با وقوع بیگ بنگ، همراه‌با تولد جهان ما، جهان دیگری هم پا به عرصه وجود نهاده است که زمان برای آن وارونه است.

سؤال کردن درباره‌ی آغاز هستی، مهم یا بیهوده؟

احتمال دیگری که از آن سخن به میان آورده می‌شود و نسبت به سایر نظریات از جذابیت زیادی برخوردار نیست، این است که شاید بُعد زمان هم با بیگ بنگ متولد شده است. در این صورت پرسیدن هرگونه سوالی درباره‌ی رخدادهای پیش از بیگ بنگ امری بیهوده خواهد بود. استیفن هاوکینگ که متاسفانه در سال ۲۰۱۸ درگذشت، در پرفروش‌ترین کتاب خود با عنوان «سفری در زمان» در سال ۱۹۸۸، چنین استدلالی را مطرح کرد. او چندی پیش از درگذشت خود، در مصاحبه‌ای ویدیویی با نیل دگراس تایسون این ایده‌ی خود را بازگویی کرد. هاوکینگ گفت ایده‌ی وجود هستی پیش از بیگ بنگ درست مثل آن است که بحث کنیم جنوبِ قطب جنوب کجا است؟ بدیهی است که قطب جنوب، خود جنوبی‌ترین نقطه در کره‌ی زمین است. بنابراین هاوکینگ معتقد بود که زمان نیز با بیگ بنگ آغاز شده است. البته همچنان تصور وجود نداشتن زمان پیش از بیگ بنگ بسیار دشوار است.

البته یقینا فیزیکدانان در تلاش خواهند بود تا از میان نظریات مختلف درست‌ترین آن‌ها را برگزینند. وجود جهان‌هایی پیش از جهان هستی ما به‌نظر جذاب و هیجان‌انگیز می‌آید. اما سؤال مجددا تکرار می‌شود: چه چیزی سبب شد تا جهان‌های پیشین متولد شوند؟ آیا می‌توان نقطه‌ی آغازینی برای آن جهان‌ها متصور بود؟

هولوژک می‌پرسد:

اگر به نظریه‌ی برخورد جهان‌ها در کیهان‌شناسی معتقد هستید، باید از خود بپرسید آیا جهان‌ها از ازل تا ابد با یکدیگر برخورد کرده‌اند؟ و اگر چنین است، چگونه برخورد این جهان‌ها شروع شد؟ این سوالات اگرچه مهم هستند اما همچنان بی‌پاسخ بوده و از این‌رو، همچون گفته‌ی استیفن هاوکینگ - درباره‌ی بیهودگی مطرح کردن این پرسش - چندان رضایت‌بخش نیستند. سرانجام کیهان در بیگ بنگ داستانی معتبر برای آغاز خود ارائه می‌کند. اما، هیچ شواهد قانع‌کننده‌ای برای اثبات صحت داستان‌های پیش از بیگ بنگ و پیش از «زمان صفر» وجود ندارد.

هلوژک در ادامه می‌گوید:

گاهی با خود فکر می‌کنم باید صادق بود و هرچند که کل عمرم را وقف یافتن پاسخ برای این سؤال کردم که پیش از بیگ بنگ چه گذشت، باید بگویم «نمی‌دانم».