آیا جهان‌های موازی می توانند از نظر فیزیکی واقعی باشند؟

جهان‌های موازی ایده‌ای که به نظر منطقی هم می‌آید. در واقع طبق این فرضیه جهان دیگری مشابه جهان ما از زمان بیگ بنگ وجود دارد و ما در آن زندگی دیگری داریم. زمانی که در این جهان ما در بین یک دو راهی قرار میگیریم و راهی را انتخاب می‌کنیم در دنیای موازی آن دیگریمان راه دیگر را می‌رود بدین ترتیب می‌توان گفت ما همه راه‌ها را امتحان می‌کنیم. اما آیا جهان‌های موازی وجود دارند؟ آیا در صورت وجود جهان‌های موازی می‌توان بین دو دنیای موازی ارتباط برقرار کرد؟ و سوالات بسیار دیگری که باید دید فیزیک و متخصصان چه جوابی به آن‌ها می‌دهند اگر شما هم مشتاق یافتن این پاسخ‌ها هستید با ما همراه باشید.

تجربه جهان‌های موازی

ممکن است قبلاً چنین چیزی را تصور کرده باشید: جهانی دیگر در جایی دقیقاً مانند اینجا وجود داشته باشد که تمام اتفاقات تصادفی و شانسی که باعث بودن ما شده‌اند، دقیقاً به همان شکل رخ داده باشند. هر زمان که شما یک تصمیم سرنوشت‌ساز در این جهان گرفته‌اید، مسیر دیگری را نیز در جهان دیگر طی کرده‌اید. اما این دو جهان که به مدت طولانی به طور موازی با یکدیگر حرکت می‌کردند ناگهان در لحظه‌ای مثل اکنون، از هم جدا شدند.

شاید نسخه‌ای از جهان که برای ما آشناست، تنها نسخه موجود نباشد. شاید جهان‌های دیگری نیز وجود داشته باشد که در آن نسخه دیگری از ما، تاریخ‌های متفاوت و نتایج متفاوتی از آنچه ما تجربه کرده‌ایم وجود داشته باشد. این فقط یک تخیل نیست، بلکه یکی از جالب‌ترین حقایقی است که توسط فیزیک نظری مطرح شده است. در ادامه با ما همراه باشید تا ببینیم علم در مورد وجود یا عدم وجود جهان‌های موازی چه نظری دارد.

در مقیاس لگاریتمی، جهان ما در نزدیکی منظومه شمسی و کهکشان راه شیری است. اما بسیاری از کهکشانهای دیگر جهان، شبکه کیهانی با مقیاس بزرگ و سرانجام لحظه‌های بلافاصله پس از خود بیگ بنگ هستند. هرچند ما نمی توانیم دورتر از این افق کیهانی را مشاهده کنیم. جهان بیشتری وجود دارد که خود را در آینده برای ما نشان دهد. جهان قابل مشاهده امروز شامل ۲ تریلیون کهکشان است، اما با گذشت زمان، جهان بیشتر برای ما قابل مشاهده خواهد بود، و شاید برخی از حقایق کیهانی را نیز آشکار سازند که امروز برای ما مبهم است.

جهان گسترده است

جهان ما گسترده است اما با این حال، بخشی که می‌توانیم ببینیم، به آن دسترسی داشته باشیم، روی آن تأثیر بگذاریم یا تحت تأثیر آن قرار بگیریم، محدود و قابل اندازه‌گیری است. جهان با وجود فوتون‌ها و نوترینوها شامل ۱۰۹۹ ذره است که تقریباً دو تریلیون کهکشان را تشکیل داده‌اند. همچنین ممکن است دو تا سه تریلیون کهکشان دیگر با گسترش جهان در آینده رونمایی شوند.

هر یک از این کهکشان‌ها (به طور میانگین) حدود یک تریلیون ستاره در خود دارد و همه آنها در یک شبکه عظیم و در حال چرخش کیهانی تجمع یافته‌اند که از هر طرف نسبت به ما ۴۶ میلیارد سال نوری پهنا دارد. آنچه از درک مستقیم ما به‌دست می‌آید این است که ما در مرکز یک جهان محدود هستیم. اما مجموعه کاملی از شواهد نشان می‌دهد که حقیقت کاملاً متفاوت و برعکس آن است.

جهان قابل مشاهده ممکن است از نظر ما ۴۶ میلیارد سال نوری از همه جهات باشد، اما مطمئناً جهان غیر قابل مشاهده ای وجود دارد، حتی شاید مقدار آن نامتناهی باشد، با گذشت زمان، ما می توانیم تعداد بیشتری کهکشان را ببینیم، که در نهایت تقریباً برابر با ۲.۳ برابر تعداد کهکشان ها که اکنون می توانیم مشاهده کنیم خواهد بود، حتی برای قسمت هایی که هرگز نمی بینیم، چیزهایی وجود دارد که می خواهیم درباره آنها بدانیم. این کار همانند تلاش علمی بی ثمر به نظر می رسد.

دلیل اینکه جهان برای ما محدود به نظر می‌رسد و نمی‌توانیم بیش از یک فاصله خاص را ببینیم، این نیست که جهان واقعاً محدود است، بلکه به این دلیل است که جهان فقط برای زمان محدودی در حالت کنونی‌اش بوده است.

بیگ بنگ چیست؟

اگر تاکنون چیزی درباره بیگ بنگ نشنیده‌اید، می‌توان آن را این‌گونه تعریف کرد: جهان در فضا یا در زمان ثابت نبوده است، بلکه از حالت یکنواخت‌تر، داغ‌تر و مچگال تر به حالت انبوه‌تر، سردتر و پراکنده‌تر امروزی تکامل یافته است. همان‌طور که به زمان‌های اولیه می‌رویم، به نظر می‌رسد جهان یکنواخت‌تر است و کهکشان‌های آن کمتر تکامل یافته‌اند؛ وقتی به زمان‌های بعدی نگاه می‌کنیم متوجه می‌شویم که کهکشان‌ها بزرگ‌تر و عظیم‌تر هستند و از ستارگان قدیمی تشکیل شده‌اند. همچنین مسافت بین کهکشان‌ها، گروه‌ها و خوشه‌ها بیشتر شده است.

اولین سیگنال ها حتی به طور بالقوه می توانند در مورد آنچه پیش از لحظات بزرگ بیگ بنگ اتفاق افتاده است به ما بگویند

این رخداد یک جهان غنی به ما داده است که بسیاری از آثار تاریخ کیهانی مشترک ما را در بر می‌گیرد، از جمله:

  • بسیاری از ستاره‌ها
  • پس‌زمینه فوق سرد از تابش باقیمانده
  • کهکشان‌هایی که به نظر می‌رسد هر چه از ما دورتر باشند، سریع‌تر دور می‌شوند
  • و یک محدودیت اساسی برای دیدن گذشته.

مسافتی که نور از لحظه بیگ بنگ توانایی سفر کرده است، محدودیت چشم‌انداز کیهانی ما را تعیین می‌کند.

اما این به هیچ وجه بدان معنی نیست که جهان فقط محدود به بخشی است که برای ما قابل دسترس است. در حقیقت هر دو استدلال شهودی و نظری به توافق، به وجود جهان بسیار فراتر از آنچه می‌بینیم اشاره دارد: حتی شاید بی نهایت بیشتر.

کل تاریخ کیهانی ما به لحاظ نظری کاملاً درک شده است، اما از نظر کیفی این امر با مشاهده و آشکار کردن مراحل مختلف در گذشته جهان ما که اتفاق افتاده باید تایید شود، مثل زمان ایجاد اولین ستاره‌ها و کهکشان‌ها و اینکه چگونه جهان با گذشت زمان گسترش یافته است، می‌توانیم واقعاً به درک کیهان بپردازیم.

کاربرد سیگنال‌ها

یک جهان محدود تعدادی سیگنال را نمایش می‌دهد. با استفاده از این سیگنال‌ها می‌توانیم تعیین کنیم که در دریای بی نهایتی از فضازمان زندگی نمی‌کنیم. ما انحنای مکانی خود را اندازه گرفته‌ایم و دریافته‌ایم که جهان به نوعی مانند یک کره است که اگر به مدت کافی در یک خط مستقیم حرکت کنید به نقطه شروع خود باز خواهید گشت. شما می‌توانید به دنبال الگوهای تکراری در آسمان باشید، یعنی جایی که اشیا یکسان به طور هم زمان در مکان‌های متفاوت ظاهر می‌شوند. شما می‌توانید همواری جهان در دما و چگالی را اندازه بگیرید و ببینید که چگونه این کاستی‌ها با گذشت زمان تکامل یافتند.

اگر جهان محدود بود، ما باید مجموعه خاصی از ویژگی‌های ذاتی را با الگویی که نوسانات دمای باقیمانده از بیگ بنگ به نمایش می‌گذارد، می‌دیدیم. اما آنچه به جای آن می‌بینیم، مجموعه‌ای متفاوت از الگوهایی است که دقیقاً برعکس این را به ما میگویند: مسطح بودن و بی‌نهایت بزرگ بودن جهان قابل تشخیص نیست.

ظهور نوسانات در CMB با اندازه‌های مختلف زاویه‌ای، به سناریوهای مختلف انحنای مکانی اشاره دارد. در حال حاضر، جهان به نظر صاف است، اما ما فقط در حدود ۰.۴٪ سطح آن را اندازه‌گیری کرده‌ایم. در یک سطح دقیق‎تر، ممکن است ما سطح معینی از انحنای ذاتی را کشف کنیم، اما آنچه ما مشاهده کردیم کافی است تا به ما بگوید اگر جهان منحنی باشد، فقط روی مقیاس هایی که ~ (۲۵۰) ^ ۳ برابر است، (یا بیش از ۱۵ میلیون برابر) بزرگتر از جهان قابل مشاهده است.

جهان کروی شکل است؟

البته ما نمی‌توانیم این را با یقین بگوییم. اگر تنها چیزی که به آن دسترسی داشتید حیاط خانه خودتان بود، نمی‌توانستید انحنای کره زمین را اندازه گیری کنید، زیرا نسبت به قسمتی که به آن دسترسی داشتید نمی‌توانستید مسطح بودن یا نبودن را تشخیص دهید. به همین ترتیب بر اساس قسمتی از جهان که می‌بینیم، می‌توانیم بیان کنیم که اگر جهان محدود و منحنی باشد، حجم آن باید حداقل میلیون‌ها برابر حجم قسمتی باشد که می‌بینیم و این رقم هیچ حد بالایی ندارد.

اما از لحاظ تئوری نتایج مشاهدات ما تصویری را ترسیم می‌کند که حتی بیش از این محدودمان می‌کند. ما می‌توانیم با بررسی بیگ بنگ، به حالت داغ، چگال و در حال گسترش اولیه برسیم و متوجه شویم که جهان نمی‌توانست در اوایل بی نهایت داغ و چگال باشد. در عوض یک مرحله قبل از بیگ بنگ رخ داد که منجر به ایجاد جهان قابل مشاهده ما شد.

از پایان تورم و شروع داغ Big Bang، می‌توان تاریخ کیهانی را ردیابی کرد. ماده تاریک و انرژی تاریک امروزه عناصر مورد نیاز هستند، اما هنوز زمان تصمیم گیری نشده است. این دیدگاه اجماعی در مورد چگونگی آغاز جهان ما است، اما همیشه با داده‌های بیشتر و بهتر مورد تجدید نظر قرار می‌گیرد.

دوره تورم کیهانی

این مرحله دوره‌ای از تورم کیهان شناختی است. تورم مرحله‌ای را توصیف می‌کند که در آن جهان به جای اینکه پر از ماده و تابش باشد، از انرژی ذاتی خود فضا پر شده است: وضعیتی که باعث می‌شود جهان با یک سرعت نمایی گسترش یابد.

در یک جهان پر از ماده یا تابش، سرعت انبساط با گذشت زمان کاهش می‌یابد، زیرا جهان کم چگال تر می‌شود. اما اگر انرژی فضا ذاتی خودش باشد، چگالی حتی با افزایش جهان کاهش نمی‌یابد، بلکه ثابت می‌ماند. در یک جهان ماده غالب یا تابش غالب، سرعت انبساط با گذشت زمان کندتر می‌شود و نقاط دور از دسترس با سرعت کمتری از یکدیگر دور می‌شوند. اما با انبساط نمایی، سرعت به هیچ وجه کاهش نمی‌یابد و مکان‌های دور، با گذشت زمان به تدریج، فاصله دو برابر، سپس چهار برابر، هشت، شانزده، سی و دو و … می‌یابند.

از آنجا که انبساط نه تنها نمایی نیست بلکه بسیار سریع است، دو برابر شدن در بازه زمانی حدود ۱۰-۳۵ ثانیه اتفاق می‌افتد. بنابراین:

  • با گذشت۱۰-۳۴ ثانیه، جهان حدود ۱۰۰۰ برابر اندازه اولیه خود است،
  • با گذشت۱۰-۳۳ ثانیه، جهان حدود ۱۰۳۰ (یا ۱۰۰۰۱۰) برابر اندازه اولیه خود است،
  • با گذشت۱۰-۳۲ ثانیه، جهان حدود ۱۰۳۰۰ برابر اندازه اولیه خود است،

و به همین ترتیب ادامه دارد. انبساط نمایی سریع نیست، به همین دلیل زیاد قدرتمند نیست؛ اما به خاطر بی‌وقفه بودنش قوی است.

انبساط جهان چگونه بوده است؟

اکنون بدیهی است که جهان انبساطش را به این شکل ادامه نداده است، زیرا ما اینجا هستیم. تورم در گذشته در مقطعی از زمان رخ داده است، اما پس از پایان آن، بیگ بنگ آغاز شده است.

یکی از راه‌های مفید برای فکر کردن در مورد تورم مانند توپی است که به آرامی از یک تپه بسیار تخت حرکت می‌کند. تا زمانی که توپ در قسمت تخت قرار داشته باشد، به آرامی می‌چرخد و تورم ادامه می‌یابد، و باعث می‌شود جهان به صورت نمایی انبساط یابد. با رسیدن توپ به لبه و رفتن به درون دره، تورم پایان می‌یابد. چرخش رفت و برگشت در دره باعث می‌شود انرژی ناشی از تورم از بین برود و به ماده و تابش تبدیل شود. درنتیجه وضعیت تورمی خاتمه یافته و بیگ بنگ داغ آغاز می‌شود.

اما تورم در همه جا به یک‌باره رخ نمی‌دهد و به یک‌باره هم به پایان نمی‌رسد. همه‌چیز در جهان ما تابع قوانین کوانتومی عجیب است، حتی خود تورم. وقتی این حقایق طبیعی را در نظر بگیریم، خط فکری اجتناب ناپذیری آشکار می‌شود.

  1. تورم مانند یک توپ، میدان کلاسیکی نیست، بلکه مانند یک موج است که به مرور زمان مانند یک میدان کوانتومی انبساط می‌یابد.
  2. با گذشت زمان و ایجاد فضای بیشتر به دلیل تورم، احتمالاً مناطق خاصی شاهد پایان تورم خواهند بود، در حالی که در بقیه جاها تورم ادامه دارد.
  3. مناطقی که در آنها تورم به پایان می‌رسد، باعث ایجاد بیگ بنگ و جهان کنونی ما می‌شوند، و در مناطق دیگر نیز تورم چندان ادامه نخواهد یافت.
  4. با گذشت زمان به دلیل پویایی انبساط، هیچ دو منطقه‌ای که تورم در آنها به پایان رسیده، برهمکنش یا برخورد نخواهد کرد. مناطقی که تورم آنها پایان نیافته، بین آنها انبساط می‌یابند و اینجهان‌های حبابیرا از یکدیگر دور می‌کند.

ناشناخته‌های وضعیت تورمی

البته مسائل ناشناخته زیادی در ارتباط با این وضعیت تورمی وجود دارد.

ما نمی‌دانیم که تورم قبل از پایان خود و قبل از اینکه منجر به انفجار بزرگ شود چه مدت طول کشید و آیا این مدت کوتاه، بلند یا نامحدود بود.

ما نمی‌دانیم مناطقی که تورم آنها به پایان رسید، همه مشابه هم و با همان قوانین طبیعت، ثابت‌های اساسی، و خاصیت‌های کوانتومی و نوسانات جهان ما هستند یا خیر.

و ما نمی‌دانیم که آیا این جهان‌های مختلف به طرز معناداری از لحاظ فیزیکی به هم متصل هستند، یا اینکه طبق قوانین خاص خودشان رفتار می‌کنند و بر یکدیگر تأثیر نمی‌گذارند.

رؤیای جهان‌های موازی این است که تفسیرهای بسیار مکانیک کوانتومی بتواند جایی برای همه آن واقعیت‌های متفاوت باشد. در مکانیک کوانتومی تصمیمات متفاوتی گرفته می‌شود و نتایج متفاوتی حاصل می‌شود.

بیگ بنگ

جهان موازی دیگر در جایی دیگر

آیا ممکن است جهانی در جایی وجود داشته باشد و همه چیز دقیقاً مانند آنچه در این یکی اتفاق افتاده است اتفاق افتاده باشد، به‌جز اینکه شما یک کار کوچک متفاوت را انجام داده باشید و در نتیجه زندگی شما به طور باورنکردنی متفاوت شده باشد؟

آیا دوست داشتید بجای کاری که در خارج از کشور انتخاب کردید، کاری را انتخاب کنید که شما را در کشور خود نگه می‌داشت؟

آیا می‌خواستید بجای اینکه ظلم کنید، بازگردید و انسان مفیدی باشید؟

آیا می‌خواستید دست مادر خود را که قبلاً او را بدون تشکر تنها گذاشته‌اید، در انتهای یک روز سخت ببوسید؟

و اگر ببینید که مرگ و زندگی شما را از دوستی جدا کرده است، به گونه‌ای متفاوت عمل می‌کردید؟

بیگ بنگ

شاید. مطمئناً هر کسی آرزو دارد که چنین چیزی را باور کند. اما برای اینکه این واقعیت رخ دهد، ناشناخته‌های مربوط به جهان ما باید پاسخ‌های مشخصی داشته باشند که شاید خیلی محتمل نیز نباشند.

اول از همه، وضعیت تورمی که پیش از بیگ بنگ رخ داده است باید نه تنها به مدت طولانی بلکه درواقع به مدت نامحدود ادامه یابد. بیایید فرض کنیم که جهان به مدت ۱۳.۸ بیلیون سال تورم یافته یعنی به صورت نمایی گسترش یافته است. این باعث می‌شود فضای کافی برای ایجاد (۱۰۵۰) ^ ۱۰ جهان درست مانند جهان ما یا ۱۰۱۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰ جهان فراهم شود. این یک عدد غول‌پیکر است. اما اگر از تعداد نتایج احتمالی بزرگ‌تر نباشد، بازهم به اندازه کافی بزرگ نیست که امکاناتی را فراهم کند که مفهوم جهان‌های موازی در آن ضرورت یابد.

بیگ بنگ

تعداد ذرات جهان ما

در جهان ما ۱۰۹۰ ذره وجود دارد و لازم است که همه آنها همان تاریخ برهمکنش را از زمان بیگ بنگ داشته باشند که برای دو برابر کردن جهان ما تجربه کرده‌اند. ما می‌توانیم با در نظر گرفتن ۱۰۹۰ ذره و دادن ۸/۱۳ میلیارد سال برای برهمکنش، شانس‌ها را اندازه بگیریم. پس باید بپرسیم که قوانین فیزیک کوانتوم و نرخ برهمکنش ذرات، چه تعداد از احتمالات ممکن را می‌دهد.

عددی به بزرگی یک عدد نمایی دو برابر، مانند (۱۰۵۰) ^ ۱۰، از حدس ما برای تعداد نتایج کوانتومی ممکن برای ۱۰۹۰ ذره کوچک‌تر است. جالب است بدانید که این عدد کمی بزرگ‌تر از (۱۰۹۰)! است. علامت! مخفف فاکتوریل است، که در آن ۵! برابر است با ۵ * ۴ * ۳ * ۲ * ۱ = ۱۲۰، اما ۱۰۰۰! یعنی ۱۰۰۰ * ۹۹۹ * ۹۹۸ * … * ۳ * ۲ * ۱ و پاسخ یک عدد ۲۴۷۷ رقمی است. اگر سعی کردید (۱۰۹۰) را محاسبه کنید، می‌فهمید که این تعداد خیلی بزرگ‌تر از عدد نسبتاً قابل درکی مانند (۱۰۵۰) ^ ۱۰ است.

بیگ بنگ

تعداد جهان‌های موازی بی نهایت هستند؟

می‌توان گفت صحیح است که هر دو عدد به بی نهایت می‌روند. تعداد جهان‌های موازی احتمالاً تمایل به بی نهایت دارند، اما این روند را با یک سرعت خاص (نمایی) طی می‌کنند، تعداد نتایج کوانتومی ممکن برای یک جهان مانند جهان ما نیز به بی نهایت گرایش پیدا می‌کند و خیلی سریع‌تر عمل می‌کند. همان‌طور که هم ریاضیدانان و هم طرفداران جان گرین می‌دانند، برخی از بینهایت‌ها بزرگ‌تر از بقیه است.

این بدان معنی است که اگر تورم برای مدت‌زمان نامحدودی اتفاق نیفتد، هیچ جهان موازی وجود ندارد که عیناً مانند جهان ما باشد. تعداد پیامدهای احتمالی ذرات در برهمکنش با یکدیگر، حتی سریع‌تر از تعداد جهان‌های احتمالی ناشی از تورم افزایش می‌یابد. حتی چند کیهانی تورمی به اندازه کافی بزرگ نیست که بتواند جهان‌های موازی را که برای تفسیر فیزیک کوانتومی از چند جهانی لازم است، تأمین کند.

بیگ بنگ

تورم تا چه زمانی ادامه داشته است؟

اگرچه ما نمی‌توانیم اثبات کنیم که آیا تورم برای مدت زمان نامحدود ادامه یافته است یا خیر، یک قضیه وجود دارد که نشان می‌دهد فاصله‌های زمانی تورم را نمی‌توان برای مقادیر دلخواه از زمان استفاده کرد. اگر چنین باشد، آنها هیچ آغازی ندارند و به اصطلاح شبه زمان‌های ناقص خوانده می‌شوند. تورم ممکن است تعداد بسیار زیادی جهان را در اختیار ما قرار دهد که در یک چند کیهانی بزرگ زندگی می‌کنند، اما تعداد کافی از آنها برای ایجاد یک جایگزین موازی با جهان شما وجود ندارد. تعداد نتایج ممکن حتی برای یک جهان تورمی که همه آنها را شامل شود، خیلی سریع افزایش می‌یابد.

با وجود تمام چند کیهانی‌ها، احتمالاً فقط یکی از شما وجود دارد. شما باید خودتان را دریابید، زیرا هیچ نسخه دیگری از شما وجود ندارد. کار رؤیایی‌تان را انجام دهید. از حق خودتان دفاع کنید. بدون هیچ گونه پشیمانی از مشکلات عبور کنید و هر روز از زندگی خود را تجربه کنید. هیچ کائنات دیگری وجود ندارد که این نسخه از شما در آن وجود داشته باشد و هیچ آینده‌ای منتظر شما نخواهد بود جز نسخه‌ای که شما در آن زندگی می‌کنید. آن را دریابید.