جهان و مسايل پيرامون آن


جهان و مسايل پيرامون آن



جهان و مسايل پيرامون آن
مهم ترين مشكل نظريه كيهان شناسي انفجار بزرگ ، نفس وجود انفجار بزرگ است. انسان مي تواند اين پرسشها را مطرح كند كه قبل از انفجار بزرگ چه چيزي وجود داشت ؟ جهان از كجا منشا گرفت ؟ اگر فضا/ زمان وجود نداشته است ، چگونه ممكن است كه همه چيز از هيچ به وجود آيد ؟ . آيا مي توان گفت قوانين فيزيك ، هنگامي نوشته شدند كه هيچ جهاني وجود نداشت ؟ اين شگفتي كيهان شناختي ، هنوز مشكل ساز ترين مسئله كيهان شناسي جديد است. با اين حال در حال حاضر مي توانيم به اين مسئله از منظري كاملا متفاوت بنگريم...

چند سال پيش ، طرح پرسشهايي از قبيل اينكه : چرا فضا – زمان ، چهار بعدي است ؟ چرا ثابت جاذبه ، اين قدر كوچك است ؟ چرا پروتون ، دو هزار بار سنگين تر از الكترون است ؟ و .. بي معنا به نظر مي رسيد. اما اينك اين پرسشها معنا يافته اند و نمي توان آنها را ناديده گرفت. نظريه جهان انبساط يافته به ما كمك مي كند تا به اين پرسشها پاسخ گوييم.



مزایا و معایب ساختمانهای فلزی

1:

جهان هاي موازي
آيا نسخه دومي از شما ، يك رونوشت از خود شما وجوددارد كه همين الان مشغول مطالعهاين مقاله باشد؟

آيا شخصي ديگر با اينكه شما نيست، رايشان سياره اي به نام زمين با كوه هاي مه گرفته ، مزارع حاصل خيز و شهرهاي بي در و پيكر در منظومه خورشيدي كه هشت سياره ديگر نيز دارد، زندگي مي كند؟

آيا زندگي اين شخص از هر لحاظ درست عين زندگي شما بوده هست؟

اگر جوابتان مثبت هست ، شايد در اين لحظه او تصميم بگيرد اين مقاله را تا همين جا رها كند در حالي كه شما به مطالعهمقاله تا انتها ادامه خواهيد داد.


پل ها و انواع آن


نظريه جهان هاي موازي

انديشه وجود يك خود ديگر نظير اونچه كه در بالا شرح اون رفت عجيب و غير معقول به نظر مي رسد، اما اونگونه كه از قرائن بر مي آيد انگار مجبوريم اون را بپذيريم.


بتن خود متراكم
زيرا مشاهدات نجومي از اين انديشه غير مادي پشتيباني مي كنند.


اشنايي با المانهاي ساندويچ پانل
بنابر اين پيش بيني ساده ترين و پر طرافدار ترين الگايشان كيهان شناسي كه امروزه وجود دارد، اين هست كه هر يك از ما يك جفت (همزاد) داريم كه در كهكشاني كه حدود 280 ^ 10 متر دورتر از زمين قراردارد، زندگي مي كنند .


پدیده ای که بشر از توضیح آنها ناتوان است


اين مسافت اونچنان زياد هست كه بطور كامل خارج از هر گونه امكان بررسي هاي نجومي هست اما اين امر واقعيت وجود نسخه دوم ما را كمرنگ نمي كند.


بررسي علل ريزش ديواره حوضچه
اين مسافت بر پايه نظريه احتمالات مقدماتي برآورده شده و حتي فرضيات خيالپردازانه فيزيك نايشانن را نيز در بر نگرفته هست .


معايب بلوکهای یونولیتی با عرض بيش از پنجاه سانتي متر


فضاي بيكران

اينكه فضا بيكران هست و تقريبا بطور يكنواخت از ماده انباشته شده هست، چيزي كه مشاهدات هم اون را تأييد مي كنند.


عوامل عريان شدن در روسازي آسفالتي
در فضاي بي كران حتي غير محتمل ترين رايشاندادها نيز بالاخره در جايي ، اتفاق خواهند افتاد.



در اين فضا ، بينهايت سياره مسكوني ديگر وجود دارد، كه نه تنها يكي بلكه تعداد بيشماري از اونها امتاني دارند كه شكل ظاهري ، نام و خاطرات اونها دقيقا همان هاست كه ما داريم.

به ساكناني كه تمامي حالت هاي ممكن ار گزينه هاي موجود در زندگي ما را تجربه مي كنند.

من و شما احتمالا هرگز "خود" هاي ديگران را نخواهيم ديد .



وسعت عالم

دورترين فاصله اي كه ما قادر به ديدن اون هستيم، مسافتي هست كه نور در مدت 14 ميليارد سال كه از انفجار بزرگ و آغاز انبساط عالم سپري شده هست، طي مي كند.

دورترين اجرام مرئي هم اكنون حدود 26^10×4 متر دور تر از زمين برنامه دارند.

اين فاصله كه عالم قابل مشاهده توسط ما را تعريف مي كند.



به طور مشابه ، عالم هاي خود هاي ديگر ما كراتي هستند به همين اندازه ، كه مركزشان رايشان سياره محل سكونت اونهاست.

چنين تركيبي ساده ترين و سر راست ترين نمونه از جهان هاي موازي هست.

هر جهان تنها بخشي كوچك از "جهان چند گانه" بزرگتر هست.



جدال فيزيك و متا فيزيك

با اين تعريف از جهان ممكن هست شما تصور كنيد كه مفهوم جهان چند گانه تا ابد در محدوده قلمرو متا فيزيك باقي خواهد ماند.

اما بايد توجه داشت كه مرز ميان فيزيك و متا فيزيك را اين مسأله كه يك نظريه از لحاظ تجربه قابل آزمون هست، يا خير تعيين مي كند نه اين موضوع كه فلان نظريه شامل انديشه هاي غريب و ماهيت هاي غير قابل مشاهده هست .



مرز هاي فيزيك به تدريج با گذر وقت فراتر رفته و اكنون مفاهيمي هست بسيار انتزاعي تر نظير زمين كرايشان ، ميدان الكترو مغناطيسي نامرئي ، كند شدن گذر وقت در شرعتهاي بالا ، برهم نهي كوانتومي ، فضاي خميده و سياهچاله ها را در بر گرفته هست.

طي چند سال گذشته مفهوم جهان چند گانه نيز به اين فهرست اضافه شده هست .



پايه اين انديشه بر نظرياتي هست كه امتحان خو را به خوبي پس داده اند.

نظرياتي همچون نسبيت و نظريه مكانيك كوانتومي ، افزون بر اون به دو قاعده پايه ي علوم تجربي نيز وفادار هست.

كه پيش بيني مي كنند و مي توانند اون را دستكاري نمايند .



انواع جهان هاي موازي

دانشمندان تاكنون چهار نوع جهان موازي متفاوت را تشريح كرده اند.

هم اكنون پرسش كليدي وجود يا عدم جهان چند گانه نيست ، بلكه سوال بر سر تعداد سطوحي هست كه چنين جهان مي توان داشته باشد .



يكي از نتايج متعدد مشاهدات كيهان شناسي اخير اين بوده هست كه جهان هاي موازي ديگر مفهومي خيالپردازانه و انتزاعي صرف نيست.

به نظر مي رسد كه اندازه فضا بينهايت هست.

اگر اين گونه باشد، بالاخره در جايي از اين فضا هر چيزي كه امكان پذير باشد واقعيت خواهد يافت.

اصلاً مهم نيست كه امكان پذيري اون تا چه حد نامتحمل هست

فراسايشان محدوده ديد تلسكوپ هاي ما ، نواحي ديگري از فضا كاملا شبيه اونچه كه پيرامون ماست وجود دارند اون نواحي يكي از انواع جهان هاي موازي هستند.

دانشمندان حتي مي توانند محاسبه كنند كه اين جهان ها بطور متوسط چقدر با ما فاصله دارند و مهم تر از همه اينكه تمامي اينها فيزيك حقيقي و واقعي هست .



وقتي كه كيهان شناسان با نظرياتي روبرو مي شوند كه از هستحكام لازم برخوردار نيستند، نتيجه مي گيرند كه جهان هاي ديگر مي توانند ايشانژگيها و قوانين فيزيكي كاملا متفاوتي داشته باشند.

وجود اين جهان ها بسياري از جنبه هاي پرسش بنيادي در خصوص ماهيت وقت و قابل درك بودن جهان فيزيكي را جواب داد.



منبع : bikaraneye-elm.blogsky.com
http://www.hupaa.com/

2:

هفت سوال درباره جهان هستي

جهان چيست؟

جهان ساوقتي كامل پايشانا هست .

اين جهان روزي آغاز شد - شايد با يك انبساط بزرگ ناگهاني ماده- و ممكن هست روزي پايان يابد - ما نمي دانيم ! در همين وقت (بين آغاز و پايان ) با انبساط بيشتر جهان كهكشان ها از يكديگر دورتر و دورتر مي شوند .

جهان با فعاليت و حركت در حال بزرگ شدن هست .

ستاره ها در تمام طول زندگيشان منقبض مي شوند ، منبسط مي شوند و منفجر مي شوند .

سيارات به دور ستاره ها در حال گردشند.

كهكشان ها مي چرخند و ستاره هاي دنباله دار و خرد سيارك ها در منظومه شمسي در حال حركت بر رايشان مدار خود هستند .عناصر ،اتمها ،مولكول ها و ذره ها پيوسته بر يكديگر اثر مي گذارند و تغيير مي كنند .

موجهاي الكترومغناطيس همه جا هستند (ما براي ديدن اونها بايد بيرون از محوطه وجوديشان باشيم) ممكن هست همه جهان از ماده سياه ساخته شده باشد كه ما در اين مورد مطمئن نيستيم .



علم كيهان شناسي چيست؟

علم كيهانشناسي در مورد چگونگي تكامل و ساختار جهان توضيح مي دهد.

اين علم شامل سوالات بزرگي مي شود .

مثل : آغاز جهان چگونه بوده هست ؟ آيا جهان به پايان خواهد رسيد ؟ پايان جهان چگونه خواهد بود ؟ اجزا تشكيل دهنده جهان چه تاثيري برهم ميگذارند ؟ آيا جهان مرز دارد؟ و ...



امروزه تئوريهاي مبني بر مشاهده دقيق ساختار جهان،مطالعه و بحث در مورد ان وجود دارد كه رياضيات و فيزيك پايه هاي پايه ي اونها هستند .



جهان چگونه آغاز شد؟

رايجترين تئوري در مورد ایجاد جهان تئوري انفجار بزرگ هست.

اين تئوري عقيده بسياري از دانشمندان بايشانژه ادايشانن هابل اخترشناس مشهور قرن بيستم هست .

انفجار بزرگ مي گايشاند كه جهان بوسيله يك موج سنگين انرژي و ماده 10 تا 20 ميليون سال پيش بو جود آمده هست .

انفجار بزرگ شكل گيري گازها و ذرات موجود در آسمان و هر چيز ديگري كه در اون يافت مي شود را نشان مي دهد .

اين تئوري همينطور انبساط جهان در آينده را بيان ميكند و نيز دور شدن همه اجزا آسمان ، كهكشانها ،ستاره ها و سيارات و هر چه در اون هست .



چه نوع ذراتي در انفجار بزرگ ایجاد شدند؟

در نتيجه انفجار اولينواكنش سريع آغاز شد و ذرات بسيار كوچك تشكيل شدند (دانشمندان مي گايشانند كه انفجار بزرگ يك انفجار نبود بلكه يك موج عظيم بود ) و بعد بلافاصله جز اتمي ذرات بو جود آمد (براي ایجاد پروتون و نوترون ) هيدروژن و هليوم اولين اتمها بودند .

از تاثير اين دو عنصر پايه ي بر يكديگر همه مواد ديگر - از جمله خود شما - بو جود آمدند.



جهان چگونه منبسط مي شود ؟

متاسفانه ما نمي توانيم بيرون از جهان برايشانم تا مشاهده كنيم كه جهان چگونه منبسط مي شود اما مي توانيم اون را تجسم كنيم اگر يك بادكنك را با گذاشتن نقطه هايي علامت گذاري مي كنيم و بعد اونرا باد كنيم نقطه ها از يكديگر دورتر مي شوند و اين درست مثل اتفاقي هست كه در جهان براي كهكشانها رخ مي دهد.



آيا انبساط جهان در آينده ادامه خواهد داشت ؟

يك نظريه رايج مي گايشاند اين امر به چگونگي پيدا شدن مواد فيزيكي در جهان مربوط هست - وما مطمئن نيستم كه چه مقدار ماده در جهان وجود دارد .

مقدار ماده اي كه براي ثابت نگه داشتن جهان لازم هست امگا نام دارد .امگا يك كميت مجهول فرضي از ماده هست .

اما دانشمندان مي خواهند كه اگر مقدار ماده از امگا كمتر يا بيشتر باشد چه اتفاقي مي افتد؟

اگر ماده كمتر از امگا جهان منبسط خواهد شد سرد تر و قسمت هاي اون از هم دورتر و دورتر مي شوند.

ستاره ها احتمالا خاموش خواهند شد .

زندگي همه مواد با سياه شدن و سرد شدن و دور شدن از يكديگر خواهد بود.اين مفهوم انبساط جهان را طبق نظريه باز بيان مي كند .

اگر ماده بيشتر از مقدار امگا باشد ، نيروهاي گرانشي (هر ذره ماده ذره هاي ديگر را به سايشان خود مي كشد .) خيلي زود يا به آهستگي و خيلي دير انبساط را متوقف مي كند و باعث مي شود ماده در هم فرو بريزد و جهان شروع به منقبض شدن كند .

در بعضي نقاط جهان رايشان خودش سقوط مي كند .

اين مفهوم به نظريه جهان بسته معروف هست .

به طور كلي به نام Big Crunch شهرت يافته هست.



در آخر جهان Big Crunch چگونه خواهد شد؟

ما مطمئنا نمي دانيم در آخر جهان چه پيش خواهد آمد اين تئوري به جاذبه اي كه باعث شده همه چيز در جهان منقبض شده ودر خودش فرو بريزد مربوط هست .

دو نتيجه را دانشمندان به طور كلي پيشنهاد مي كنند : يكي تمام جهان در خودش فرو مي ريزد و در يك لحظه جهان به سياه چاله تبديل خواهد شد و اين آخر جهان خواهد بود و ديگر اينكه Big Crunch منجر به انفجار بزرگ ديگري خواهد شد و در نتيجه جهان ديگري به وجود خواهد آمد (يا جهاني مشابه جهان ما )

3:

خيلي دور از ذهن نيست چرا كه همه ما مي داينم كه بنابر فرموده صريح قراون و ائمه ما هفت زمين داريم و هفت آسمان.
فكر كنم امام رضا بودند كه كاملا اين مسئله را تشريح كردند كع هفت زمين لايه به لايه بر رايشان هم برنامه گرفته اند كه زمين ما اولين طبقه هست.
پس اگر زمينهاي ديگري باشد آدمهاي ديگري هم درونش هستند چرا كه اگر اينطور نبود مي فرمودند مثلا سيارات ديگر منظومه هاي ديگر و نمي فرمودند زمين

4:

با اين مقاله نمي دوني چه قد سوال توذهنم ايجاد شده ...............................


5:

چقدر؟...


6:

در آدرس زير، مقاله اي وجود دارد كه اثبات مي كند، جهان مي تواند بدون علت آغاز شده باشد.

من اون را خواندم ولي نتوانستم به خوبي متوجه شوم.

اگر كسي از دوستان اون را شرح دهد سپاسگذار خواهم شد.

http://efsha.co.uk/farsi/atheism/arg...f_universe.htm

7:

اشکان خان...ما رفتیم...ولی آغازی نه تنها در جهان بلکه در باز شدن سایتم ندیدیم...

نمیدونم دیگه چرا این فیلتر شده....حتما مورد لطف قوانین آزادی بخش بیان

و عقیده برنامه گرفته...

بهتره یه فیلتر شکنم کناره آدرس سایت بذاری....

هر چند اونم فایده نداره...

چرا نمیری تو تالار تفریح و سرگرمی یا تالار خانومها.....اونجا بهت خیلی خوش میگذره...

به من و تو چه جهان چرا آغاز شده...حتما نباید بفهمیم دیگه...مگه نمیدونی خیر و صلاح ما رو میخوان...

نکنه شک کردی به این قضیه؟...

8:

چون ماهيت سايت ضد ديني هستش.

ولي من با اوناش كاري ندارم.

از اون جايي كه عقل من ميگه بايد يه جاي اين اثبات نادرست باشه(و جهان نميتونه بي علت باشه) ولي اول بايد بتونم خوب بفهمش تا بعد بتونم ايرادهاشو پيدا كنم.


9:

من اون مقاله رو اينجا هم مي ذارم، تا همه بتونن نظر بدن...


10:

آغاز بی علت جهان
ترجمه ی امیر غلامی
این مقاله نخست در ژورنال PHILOSOPHY OF SCIENCE منتشر شده هست (جلد 55، شماره ی 1، صص.39-57، 1988)
امروزه شواهد کافی برای توجیه اینکه جهان بدون علتی آغاز شده وجود دارد.

این شواهد شامل نظریه های تکینگی (singularity)هاوکینگ - پِنروز، که مبتنی بر نظریه ی نسبیت عام انشتین هستند، و نیز مدل ها ی کوانتومی کیهان شناختی از آغاز جهان هست که اخیرا ارائه شده اند.

این نظریه های تکینگی به تبیینی از آغاز جهان منجر می شوند که مستلزم انگاره ی تکینگی بیگ بنگ، و مدل های کوانتومی کیهان شناختی هست که آغاز جهان را به سان خلائی نوسان نماينده می نمایانند.

معلوم شده که نظریه هایی که جهان را بی نهایت قدیم یا معلول می شمارند با این نظریه ها و دیگر نظریه های کیهان شناختی فعلی در تضاد اند یا دست کم قابل حمایت نیستند.

مقصود من ازاین مقاله محاجه به نفع این مطلب هست که در حال حاضر به قدر کافی شواهد وجود دارد که بتوان نتیجه گرفت جهان بیش از ده میلیارد سال پیش، و بدون علتی به وجود آمده هست.

به همین خاطر معتقد ام موضع بسیاری از فیلسوفان معاصر در این مورد ناموجه هست، زیرا باورهای اونها نوعاً در یکی از سه مقوله ی دوبدو مانع زیر می گنجد، (1) شاید جهان بی نهایت قدیم باشد، (2) جهان آغازی دارد، و خدا علت این آغاز هست، و (3) به اندازه ی کافی شواهد در دست نداریم تا بتوانیم در مورد اینکه جهان آغازی داشته یا ازلی بوده تصمیم گیری کنیم.

1.

پیش بینی یک تکینگی فضا- وقتی در گذشته.

امروزه اغلب فیلسوفان آگاه اند که نظریه ی کیهان شناختی بیگ بنگ (=انفجار بزرگ)، نظریه ی حالت پایدار(Steady State theory) را از اعتبار انداخته هست، اما بسیاری از اونان به اشتباه معتقد اند که یا انبساط و انقباض های جهان چرخه (cycle)های بینهایتی دارد، یا اینکه شواهد کافی برای تصمیم گیری دراین مورد وجود ندارد که کدامیک از این مدل ها درست هستند: این مدل که چرخه ی انقباض و انبساط جهان تا ابد ادامه می یابد یا این مدل که تنها یک انبساط اولیه ی واحد وجود داشته، یا اینکه یک انبساط واحد بوده که تبیین اون نیازمند علیتی الاهی بوده هست.

به محض اینکه شواهد به نفع پیش بینی یک تکینگی در گذشته را که مدل کیهان شناختی بیگ بنگ ارائه می دهد به قدر کافی روشن کنیم، معلوم می شود که این باورها بی بنیاد اند.



مهم ترین مشاهده ای که نظریه ی بیگ بنگ را تأیید می کند سرخ گِرَوی (redshift) پرتوهای نوری هست که از خوشه های کهکشانی دوردست دریافت می شود.

البته این به هیچ وجه تنها شاهد موجود نیست.

پدیده ی سرخ گِرَوی، که نخستین بار توسط اسلیفر و هابل کشف شد، نشانگر اون هست که جهان در همه ی جهات به طور یکنواختی منبسط می شود [1].

این بدان معناست که در گذشته همه ی خوشه های کهکشانی، یا همه ی ماده ی این خوشه ها، کاملاً نزدیک به هم بوده اند، و این وقتی بوده که جهان آغاز شده هست.

این مطلب را در قالب مدل هایی از جهان که حل های فریدمن از معادلات میدان نظریه ی نسبیت عام انشیتن(GTR) ارائه می دهند دقیق تر می توان فهمید.

معادلات میدان نشان می دهند که متریک فضا-وقت، وابسته به مقدار ماده ی موجود در فضا-وقت هست [2].

اگر اَشکال نشانگر مقادیر مشاهده شده ی جهان را درمعادلات میدان برنامه دهیم می توان این معادلات را برای کل جهان حل کرد.

از اونجا که جهان ایزوتروپیک هست (در تمام جهات همسان هست) و همگن (homogeneous) هست (ماده به طور مساوی در جهان توزیع شده)، می توان اون را توسط متریک رابرتسون-واکر توصیف کرد [3]، که بر معادلات میدان اعمال می شود و می توان اون معادلات را به صورت زیر فروکاست ( با حذف ثابت کیهانی Ù):

-3d2a/dt2 = 4*pi*G (p + 3P/c2)a
3(da)2/dt = 8*pi*Gpa2 - 3kc2

a فاکتور مقیاس هست که نشانگر شعاع جهان در یک وقت معین هست.

da/dtنرخ تغییرات a در واحد وقت هست؛ که همان نرخ انبساط و انقباض جهان باشد.

d2a/dt2 نرخ تغییرات da/dtاست، یعنی شتاب انبساط یا انقباض هست.

G ثابت گرانش و c سرعت نور هست.

P فشار ماده و p چگالی اون هست.

k ثابتی هست که یکی از سه مقدار زیر را می پذیرد: 0 برای فضای اقلیدسی (که در این حالت جهان باز هست، یعنی تا ابد انبساط می یابد)، 1- برای فضای هذلولی (هایپربولیک) (در این نیز حالت جهان باز هست)، یا 1+ برای فضای کروی (که در این حالت جهان بسته هست، یعنی منقبض خواهد شد).

نکته ی مهم در معادلات فریدمن این هست که اگر p ، یعنیچگالی جهان، مثبت باشد، اونگاه سمت راست معادله ی اول مثبت هست، و این بدان معناست که شتاب انبساط یا انقباض نمی تواند صفر باشد.

پس d2a/dt2 باید منفی باشد، یعنی شتاب انبساط یا انقباض باید کاهش یابد.

به بیان لفظی، اگر ماده ای در جهان باشد، جهان باید با شتابی متغیر انقباض یا انبساط یابد.

از اونجا که اکنون جهان در حال انبساط هست، مسئله ی انبساط برای ما جالب تر هست.

اگر شتاب انبساط کاهش یابد، بدان معناست که هرچه بیشتر به گذشته برگردیم، این شتاب بیشتر و فاکتور مقیاس a که نشانگر شعاع جهان هست کمتر می شود، تا اینکه به وقت t0 برسیم که در اون a = 0 هست.

با افزایش d2a/dt2 و کاهش a ، چگالی ماده افزایش می یابد، تا اینکه در وقت t0 مقدار p بی نهایت می شود.

در این هنگام کل جهان به دست کم یک نقطه ی با چگالی بی نهایت، دمای بی نهایت، و انحنای بی نهایت فشرده می شود.

در اینجا به تکینگی فضا-وقت می رسیم.

در بخش بعد محاجه خواهم کرد که این ملاحظات حامی این ایده اند که جهان آغازی بی علت دارد.

در باقی این بخش به بحث در مورد این مسئله خواهم پرداخت که آیا تکینگی واقعیت دارد یا خیر.

ابتدا تصور می شد که تکینگی ای که معادلات فریدمن پیش بینی می نمايند تخیلی هست، زیرا پیش بینی این معادلات برپایه ی این فرض بود که جهان دقیقاً همگن و ایزوتروپیک هست، در حالی که جهان در واقع فقط به تقریب چنین هست.

جهان انقباض یابنده ای را تصور کنید: هنگامی که شعاع اون به صفر میل می کند، ذرات همگرا به خاطر ناهمگونی توزیع شان در یک نقطه متمرکز نخواهند شد، بلکه از هم می گذرند و "برگشتی" ایجاد می نمايند که منجربه مرحله ی جدیدی از انبساط می شود.

به بیان ای.

ام.

لیفشیتز و آی.ام.خالاتنیکوف، که یکی از جدید ترین سناریوهای این پدیده را ارائه داده اند، این نوسان "امکان وجود یک تکینگی در آینده ی انقباضی جهان را از میان می برد و حاکی از اون هست که انقباض جهان (اگر برنامه باشد چنین انقباضی رخ دهد) باید سرانجام به انبساط دیگری بیانجامد" (لیفشیتزو خالاتنیکوف، 1963، ص.207).

این مبنای ایده ی جهان نوسانی هست، که مطابق اون جهان دستخوش چرخه های پیاپی انبساط و انقباض می شود.

در نتیجه مرحله ی انبساطی فعلی را می توان ناشی از یک مرحله ی انقباضی قبلی دانست.

پیش از اینکه توضیح دهم که چگونه می توان نشان داد که هستدلال بالا اشتباه هست، و حتی اگر جهان به طورناقص متقارن باشد باز هم تکینگی باید رخ دهد، باید ابتدا نشان دهم که این فرض که تکینگی خیالی و جهان نوسانی هست، ثابت نمی کند که جهان بی نهایت قدیم (ازلی) هست.



معمولاً مدل های نوسانی جهان پیش بینی می نمايند که شعاع ، میزان پرتو موجود، و اِنتروپی جهان در هر چرخه ی جدید افزایش می یابد [4].

پرتوهای چرخه های قبلی در هر چرخه ی جدید انباشته می شود، و فشار ناشی از اون موجب می شود که چرخه ی جدید بیش از چرخه ی قبلی اش طول بکشد؛ در هر چرخه ی جدید، جهان با شعاع بزرگ تری انبساط می یابد و وقت بیشتری طول می کشد تا یک چرخه را طی کند.

این نکته، پس روی بی نهایت به گذشته را ناممکن می سازد، زیرا پس روی سرانجام به چرخه ای می رسد که بی نهایت کوتاه و شعاع اون بی نهایت کوچک هست؛ این چرخه، یا آغاز چرخه هایی که مقادیرشان به مقادیر این چرخه میل می نمايند، آغاز نوسانی جهان به شمار خواهد آمد.

از اندازه گیری میزان پرتو موجود در جهان نیز می توان محدود بودن قدمت اون را نتیجه گرفت؛ اگر بینهایت چرخه ی قبلی وجود می داشت، میزان پرتو درچرخه ی فعلی باید بینهایت می بود، اما مقدار پرتو اندازه گیری شده محدود هست.

طبق محاسبه ی جوزف سیلک از پرتوهای اندازه گیری شده ی فعلی، می توان "حدود صد انبساط و فروریزی قبلی" را انتظار داشت (سیلک 1980، ص.311).

از میزان انتروپی جهان نیز می توان نتیجه گرفت که جهان ازلی نیست.

زیرا اگر جهان قبلاً بینهایت بار فروریخته بود، چرخه ی فعلی حاوی انتروپی بینهایت می بود – اما در واقع انتروپی حالت فعلی جهان نسبتاً اندک هست.

جان ویلر می گوید که در پایان هر انقباضی تمام قوانین و ثابت های اون چرخه ناپدید می شود و جهان "به نحوی احتمالاتی بازفرآیند می کند " ومطابق ثوابت و قوانین جدیدی کار می کند، به این ترتیب او همه ی این ایرادها بر وجود جهانی بینهایت نوسان نماينده را انکار می کند (مینسِر، تِرون و ویلر 1973، ص.1214).

هیچ اطلاعاتی در مورد یک چرخه ی قبلی به چرخه ی بعد منتقل نمی شود.

به این ترتیب، برمبنای جهان فعلی نمی توان هیچ هستنباطی از قوانین و ثابت های بینهایت جهان قبلی داشت.

امروزه هیچ دلیل منطقی بر امکان ناپذیری منطقی چنین جهان هایی وجود ندارد، اما این به بحث ما ربطی ندارد.

بحث ما به اثبات باور احتمالاتی به محدود بودن یا بی نهایت بودن جهان ها مربوط می شود.

منطقاً ممکن هست که در نقطه ی آغاز هر چرخه ی جدید، تمام ثوابت و قوانین تغییر یابند، اما از اونجا که این تغییر را با هیچ قانون فیزیکی نمی توان پیش بینی کرد، هیچ دلیلی وجود ندارد که فکر کنیم که این تغییر ها انجام می گیرند.

در حقیقت (اگر برنامه باشد میان مدل های نوسانی یکی را انتخاب کنیم) یک دلیل نظری برای ترجیح مدل هایی که در اونها جهان تعداد محدودی مرتبه نوسان می کند بر مدل ویلر یافت می شود.

مدل های محدود، که برساخته ی قوانین و ثوابت شناخته شده اند، از اصلی تبعیت می نمايند که به اصل هستقرا مربوط هست؛ و اون اصل این هست که قوانین فیزیکی و ثابت هایی که در اصل به طور هستقرایی برای یک دسته رخدادهای فیزیکی ساخته شده اند، اگر هیچ شاهد مشاهدتی حاکی از وجود تفاوتی در یک حیطه ی مشاهدتی جدید نباشد، باید بر اون حیطه نیز قابل اعمال باشد.

در این مورد، حیطه ها همان چرخه ها هستند؛ از اونجا که هیچ شاهد مشاهدتی بر تفاوت میان چرخه ها وجود ندارد، نمی توانیم به طور موجهی فرض کنیم که قوانین و ثوابت هستقرایی چرخه ی ما بر چرخه های سابق قابل اعمال نیست.

در میانه ی دهه ی 1960 که نظریه ی های تکینگی هاوکینگ - پنروز ارائه شد (پنروز 1965؛ هاوکینگ 1965، 1966، 1970)، این مسئله که آیا تعداد نوسانات جهان بینهایت هست یا محدود، اهمیت خود را از دست داد.

زیرا نظریه ی هاوکینگ - پنروز پیش بینی می کند که جهانی با همگنی ناکامل و ایزوتروپیک نیز باید دارای یک تکینگی باشد.

یک فضا-وقت هنگامی تکینگی می یابد که (1) اون فضا-وقت معادلات نظریه ی نسبیت عام را ارضا کند، (2) سفر وقتی به گذشته غیرممکن باشد و اصل علیّت نقض نشود (هیچ منحنی وقتی بسته ای وجود نداشته باشد)، (3) چگالیِ جرم و فشار ماده هرگز منفی نشود [5]، (4) جهان بسته باشد و/یا ماده ی کافی برای ایجاد یک سطح محصور(trapped surface) موجود باشد، و (5) منیفولد فضا-وقت خیلی متقارن نباشد [6].

معقول هست فرض کنیم که همه ی این شرایط، احتمالاً به هستثنای (4) برای جهان ما صادق اند.

شرط (4) هنگامی سؤال برانگیز می شود که جهان بسته نباشد و شرط وجود یک سطح محصور برآورده نشود.

سطح محصور سطحی هست که به علت شدت نیروهای گرانشی، ماده و نور نمی توانند از اون بگریزند، به طوری که تحت تأثیر این نیروها، مسیرهای فضا-وقتی پرتو و ماده ی درون سطح محصور به یک تکینگی همگرا می شوند.

اگر در گذشته تکینگی ای بوده باشد، تمام ژئودزیک های پرتوها و ذرات از اون منشعب شده اند، و اگر این تکینگی در آینده باشد، این ژئودزیک ها به اون منتهی می شوند.

در مورد جهان ما، اگر به قدر کافی ماده در جهان موجود باشد که سطح محصور را ایجاد کند، این تکنگی در گذشته بوده هست (چه جهان باز باشد و چه بسته).

و ماده به قدر کافی موجود است:

مشاهدات اخیرِ پس زمینه ی میکروویو نشانگر اون هست که به قدر کافی ماده درجهان هست که سطح محصور بسته ی وقتی را ایجاد کند.

این حاکی از وجود تکینگی در گذشته هست.

[7]

2.

تعریف آغاز جهان.

برای اینکه نشان دهیم چگونه ملاحظات بالا درستی ایده ی آغاز یکباره ی جهان را امکان پذیر می سازند، باید ابتدا تعریف دقیقی از آغاز جهان ارائه داد.

مقصود از این بخش همین هست.

دست کم می توان سه تعریف ممکن را با ایده های بخش قبل همساز دانست.

جهان یا (1) هنگام تکینگی، یا (2) پس از تکینگی، یا (3) نه هنگام تکینگی و نه پس از اون ایجاد شده هست.

(1) اگر جهان بسته، کاملاً همگن و ایزوتروپیک بود، اونگاه تعریف آغاز جهان "هنگام تکینگی" نسبتاً آسان می بود.

در وقت نخستِ t0 ، که در اون a = 0 بوده، نقطه ی یگانه ای بوده که همه ی جهان در اون فشرده شده بوده هست، و وجود این نقطه آغاز جهان محسوب می شود.

این نقطه یک لحظه پیش از انفجار بزرگ وجود داشته اما از اونجا که جهان کاملاً همگن و ایزوتروپیک نیست، به تعریف پیچیده تری نیاز داریم.

اینکه جهان کاملا متقارن نیست نشان می دهد که جهان به نحوی غیرهموقت در یک رشته نقاط آغاز شده هست[8].

به علاوه، اگر جهان باز و فضا بینهایت باشد، لازم می آید که تعداد این نقاط بینهایت باشد، زیرا در یک نقطه تنها حجم محدودی از فضا می تواند فشرده شود.

با توجه به این عوامل، تعریف مناسب آغاز جهان این هست که جهان در نخستین تکینگی آغاز شده هست، این تکینگی شامل وجود نخستین نقطه (ها)ی انبساط یابنده در t0 هست که در بیگ بنگ منفجر شده اند.

آغاز جهان در این وقت به این معناست که این نخستین وقتی بوده که در اون بخش هایی از جهان وجود داشته اند [9].


(2) آغاز جهان در این تعریف، انفجار یک فضا-وقت 4-بُعدی ازدرون نخستین تکینگی هست، تکینگی ای که در t0 بوده هست.

به بیان دیگر، بیگ بنگ آغاز جهان هست.

بیگ بنگ نخستین حالت جهان هست.

بیگ بنگ در t > t0 رخ می دهد.

با این حال بیگ بنگ در هیچ لحظه ی مشخصی رخ نمی دهد.

زیرا (با فرض اینکه وقت چگال و پیوسته هست) پس از نخستین لحظه، یعنی لحظه ی t0 ، هیچ لحظه ی پیش تری نیست؛ زیرا اگر هر لحظه ای که در اون
ta > t0 باشد، لحظه ی دیگری هست که در اون tb < ta هست.

به این ترتیب، اگر برنامه باشد عبارت "بیگ بنگ" بدون ابهام به کار رود، باید به حالتی اطلاق شود که بیانگرحالتی در یک بازه ی وقتی باشد، یعنی بازه ای که قدری پس از سپری شدن t0 به طول انجامیده هست.

به رغم اینکه نمی توان به نحو پیشینی (a priori) هیچ مبنایی برای انتخاب ابتدای این بازه ی وقتی اختیار کرد، اما بنا به دلایل تجربی می توان ابتدی این بازه ی بیگ بنگِ پس از t0را در نخستین 10-43 ثانیه ی پس از t0 در نظر گرفت.

ابتدایی ترین حالت جهان را که کیهان شناسان به عنوان وقت پیش بینی نشده ی حالتی از قسمی دیگر و برسازنده ی دوره ی پلانک تعیین کرده اند در بازه ی 10-43 ثانیه ای پس از t0 رخ می دهد.

یک حالت کیهان شناختی از قسم K ، تنها حالتی هست که در اون همه ی انواع ذرات و نیروهای وجود دارند.

بسیاری از کیهان شناسان براونند که در خلال دوره ی پلانک، و فقط در خلال این دوره، تنها یک قسم نیرو ، به نام ابرنیرو (superforce) ، و یک نوع ذره ، به نام ابرذره (superparticle) وجود داشته هست؛ ابرنیرو نیرویی هست که از اون گرانش و نیروهای الکترومغناطیس قوی و ضعیف پی درپی در اثر شکست تقارن ایجاد شده اند؛ و به همین ترتیب، ابرذره نیز به انواع مختلفی از بوسون ها و فرمیون ها بدل شده هست.

در پی دوره ی پلانک، دوره ی GUT هست که از 10-43 تا 10-35 ثانیه به طول می انجامد (انبساط تورمی در 10-35 در پایان دوره ی GUT رخ می دهد)، دوره ی الکتروضعیف از 10-35 تا 10-10 ثانیه، و دوره ی کوارک آزاد از 10-10 تا 10-4 ثانیه هست و همینطور ادامه می یابد تا به وقت حاضر برسیم.

برای اینکه از بروز ابهام در مورد بیگ بنگ اجتناب کنیم، باید توجه داشت که انفجار مورد نظر، انفجار 4-بعدی نقطه (ها) در t0 هست؛ در وقت های پس از t0 نیز انفجارهایی وجود دارد.

بیگ بنگی که از تکینگی t0 آغاز شده، بیگ بنگ نخستین هست، و می توان اون را "بیگ بنگ1" خواند.

این بیگ بنگ1 هست که آغاز جهان هست.

اینکه بیگ بنگ1 نخستین حالت جهان هست، دو معنا دارد.

در معنای نخست، بیگ بنگ1 پیش از آغاز اقسام دیگر حالات آغاز می شود و پایان می یابد.؛ در معنای دیگر بیگ بنگ1 پیش از هر بیگ بنگ دیگری آغاز می شود؛ به این معنا، نخستین حالت جهان حالتی هست که به طور جزئی با حالات دیگر همپوشانی دارد، زیرا ممکن هست بیگ بنگ دیگری پیش از خاتمه ی بیگ بنگ1 آغاز شده باشد.

(3) یک تعریف ممکن دیگر این هست که جهان با بیگ بنگ1 در نخستین دوره ی 10-43 ثانیه ای آغاز شده باشد، اما هنگام یا پس از نخستین تکینگی آغاز نشده باشد.

این تعریف، آغاز جهان پیش از تکینگی را لازم نمی دارد، زیرا ممکن هست که جهان نه پیش از، و نه پس از تکینگی آغاز شده باشد؛ این امکان هنگامی حقیقت می یابد که هیچ وقتی نبوده باشد که در اون تکینگی وجود داشته باشد.

با این دیدگاه، مفهوم تکینگی مفهومی محدودنماينده هست که راجع به هیچ چیز موجودی نیست.

در این صورت پیش بینی معادلات فریدمن در مورد وقت t0 که در اون a = 0 هست، به عنوان پیش بینی حدی بر وقت و شعاع جهان تعبیر می شود.

" t0" راجع به وقت نیست بلکه بیانگر مفهومی از یک حد ایده آل هست که می توان به قدر دلخواه به اون نزدیک شد اما نمی توان به اون دست یافت؛ هر وقت حقیقی t چنان هست که t >t0 هست.

همین مطلب در مورد مفهوم a = 0 ، چگالی، وقت و انحنای بینهایت نیز مراد می شود.

ریچارد سوینبرن نظر دیگری در مورد آغاز جهان مطرح کرده که حاکی از "نه پیش از، و نه پس از تکینگی" بودن اون هست.

مطابق این نظر، هیچ وقتی نیست که در اون تکینگی موجود باشد، اما وقتی هست، وقتی خالی، که پیش از بیگ بنگ1 هست.

اگر t0 وقتی باشد که در اون نخستین تکینگی موجود وجود داشته هست، اونگاه مطابق معادلات فریدمن می توان پیش بینی کرد که "جهان پیش از t0 ایجاد شده هست" (سوینبرن 1981، ص.254).

پاول فیتزجرالد سخن سوینبرن را به گونه ای تعبیر می کند که به نظر او پوچ هست، یعنی "جهان پس از سپری شدن وقت خالی محدودی پا به عرصه ی حیات نهاد!" (فیتزجرالد 1976، ص.635).

اما این تعبیر صحیحی از نظر سوینبرن نیست، زیرا سوینبرن محاجه می کند که منطقاً لازم هست که وقت سپری شده بینهایت باشد (سوینبرن 1981، صص.

172-173)، و بنابراین اگر جهان در t > t0 آغاز شده باشد باید مقدار بینهایتی از وقت خالی پیش از بیگ بنگ1 یا t0 وجود داشته باشد.

من درجای دیگر نشان داده ام که اثبات های اقبال یافته ی سوینبرن و دیگران، بر ضرورت بی نهایت بودن وقت مغالطه آمیز هستند، لذا لازم نیست توصیف سوینبرن از آغاز جهان را بپذیریم (اسمیت 1985c ).

اما این بدان معنا نیست که رخ دادن بیگ بنگ1 پس از یک بازه ی بینهایت یا با نهایت وقتی منطقاً غیرممکن هست (این مطلب در بخش بعد ثابت خواهد شد).


اگر ما تبیین مبتنی بر"وقت خالی" را که تعریف سوم از آغاز جهان پیش می نهد رد کنیم، دو تعریف کاملاً مناسب باقی می مانند که همان تعاریف دوم و سومی هستند که در بالا توضیح داده شد .

من فرض خواهم کرد که تعریف دوم درست هست، زیرا این تعریف تکینگی را واقعی می شمارد و لذا با نظریه ی تکینگی هاوکنیگ-پنروز تطابق دارد.

از وقت ارائه ی نظریه ی تکینگی چند ایرادی که عمدتاً مبنایی فلسفی دارند بر اون وارد شده، و هیچ یک چندان قانع نماينده نمی نماید [11].

در هرحال، نشان خواهم داد که اگرتعریف سوم را بکار گیریم که مطابق اون جهان یکباره آغاز شده هست، باز هم با همان ایراد ها مواجه می شویم.


11:

ادامه....

3.

برهان هایی که مطابق اونها نخستین تکینگی و بیگ بنگ1 بی علت هستند. بسیاری از فیلسوفان در برابر این ایده که معادلات فرید من و نظریه ی تکینگی هاوکینگ- پنروز وجود آغاز بی علتی را برای جهان پیش بینی می کند مقاومت می نمايند.

دبلیو.

اچ.

نیوتون- اسمیت می نویسد:

...

با فرض اینکه بیگ بنگ از یک تکینگی ایجاد شده باشد، دشوار می توان تصور کرد که به چه دلیلی می توان فرمود خود تکینگی برساخته ی یک رخداد کیهانی پیش تر نباشد.

و از اونجا که دلایلی داریم که مطابق اونها رخداد های میکروسکوپی دارای منشاء علّی هستند، دلایلی داریم که مطابق اونها یک حالت پیش تر جهان به اون تکینگی خاص منجر شده باشد.

(1980، ص.111)

این هستدلال به چند دلیل فاقد قوّت هست.

نخست توجه کنید که:

(1) ما دلایلی داریم که مطابق اونها رخداد های میکروسکوپی دارای منشاء علّی هستند

تنها هنگامی مستلزم این هست که

(2) ما دلایلی داریم که مطابق اونها حالت پیش تر جهان به اون تکینگی خاص منجر شده باشد.

که مقدمه ی دیگری را نیز فرض کنیم

(3) تکینگی کیهان شناختی یک رخداد میکروسکوپی هست

که نادرست هست، زیرا تکینگی نه تنها رخدادی میکروسکوپی نیست، بلکه بینهایت کوچک تر از کوچک ترین رخداد میکروسکوپی هست که فیزیک دانان تاکنون کشف کرده اند.

به علاوه، تکینگی حتی یک رخداد نیز نیست، یعنی یک نقطه ی فضا-وقتی 4-بعدی نیست؛ تکینگی بخشی از پیوستار فضا-وقت-4-بعدی نیست، بلکه مرز لبه های اون هست.

به علاوه، معنای تحلیلی مفهوم تکینگی کیهان شناختی این هست که هیچ رخداد فیزیکی مقدم بر اون نیست.

تعریف تکنیگی که در نظریه های تکینگی هستعمال می شود مستلزم غیرممکن بودن امتداد منیفولد فضا-وقت فراسوی تکینگی هست.

تعریف محل بحث متبنی بر مفهوم منحنی های امتدادناپذیر هست، مفهومی که کامل ترین و دقیق ترین توصیف اون را بی.جی.اشمیت (1971) ارائه داده هست.

در یک منیفولد فضا-وقت ژئودزیک های وقتوار [timelike ] ( مسیرهای سقوط آزاد ذرات)، ژئودزیک های فضاوار [spacelike] (مسیرهای تاچاین ها) [تاچاین ها ذرات زیراتمی نظری که سرعت اونها همواره فراتر از سرعت نور هست]، ژئودزیک های تهی (مسیرهای فوتون ها)، و منحنی های وقتواری که شتاب محدود دارند (مسیرهایی که حرکت در امتداد اونها برای ناظر ممکن هست).

اگر یکی از منحنی ها پس از یک طول مناسب محدود پایان یابد (یا پس از یک پارامتر معین محدود در مورد ژئودزیک های تهی)، و امتداد منیفولد فضا-وقت فراسوی اون نقطه ناممکن باشد (مثلاً به خاطر انحنای بینهایت)، اونگاه اون نقطه، همراه با همه ی نقاط پایانی مجاور، یک تکینگی را تشکیل می دهد.

به این ترتیب، اگر نقطه ی p وجود داشته باشد که امتداد منیفولد فضا-وقت در فراسوی اون ممکن باشد، یعنی ژئودزیک ها یا منحنی های وقتوار فراسوی اون امتداد یابند، اونگاه بنا به تعریف p یک تکینگی نیست.

مطابق این تعریف، این ایده که تکینگی معلول یک فرآیند طبیعی پیش تر هست، نفی می شود.

یک پرسش دشوارتر این هست که آیا ممکن هست تکینگی یا بیگ بنگ معلول یک علت فراطبیعی، یا خدا، باشد یا خیر.

من ابتدا به این پرسش می پردازم که آیا ممکن هست بیگ بنگ1 علتی فراطبیعی داشته باشد یا خیر.

این مطلب با هستدلال دبلیو.ال.

کرایگ بر وجود علتی الاهی برای آغاز جهان مطابقت دارد، زیرا کرایگ تکنیگی را غیرواقعی می شمارد و رد می کند و بیگ بنگ را نخستین حالت فیزیکی محسوب می دارد.

(کرایگ میان چندین نوع بیگ بنگ تمایزی نمی نهد) (کرایگ 1979).

هستدلال کرایگ شامل این گام هاست

(4) ما دلایلی داریم که باور کنیم هر رخدادی علتی دارد
(5) بیگ بنگ یک رخداد هست (یا یک دسته رخدادهاست)
(6) بنابراین، دلایلی داریم که باور کنیم که بیگ بنگ علتی دارد.

برای نشان دادن اینکه علت بیگ بنگ محتملاً یک خالق مشخص بوده، طی گام های دیگری لازم هست.

برهانی از این قسم از اشکالات برهان نیوتون-اسمیت اجتناب می کند، زیرا بر مبنای رخدادهای میکروسکوپیک در مورد پدیده ای که نه میکروسکوپیک هست و نه رخداد قضاوت نمی کند، بلکه از رخدادهایی عام به رخداد یا دسته رخداد دیگری می رسد، که همان بیگ بنگ باشد.

به علاوه، با این فرض که منیفولد فضا-وقت فراسوی تکینگی امتداد می یابد، نظریه ی تکینگی را نقض نمی کند.

با این حال، این برهان فاقد هستحکام هست زیرا مقدمه ی اول اش (4) نادرست هست.

کرایگ در مورد (4) می نویسد:

گزاره ی علّی را، که پیوسته تأیید شده و هرگز ابطال نشده، می توان تعمیمی تجربی انگاشت که حامی اون قوی ترین شواهدی هست که تجربه پیش می نهد.

(1979، ص.145)

با این حال ملاحظات مکانیک کوانتومی نشان می دهند که کاربرد گزاره ی علّی نیز، اگر اصلاً به کار آید، محدود هست، و در نتیجه برهان احتمالاتی قاطعی به نفع علت داشتن بیگ بنگ وجود ندارد.

نشان دادن این واقعیت ربطی به این مطلب ندارد که آیا رابطه ی علّی را باید در قالب ضرورت فیزیکی تحلیل کرد یا در قالب تقارن مکرر اما غیرضروریِ میان اقسام معینی از رخدادها.

تنها کافی هست علیت را قانونی بدانیم که بتوان از اون پیش بینی های منفردی قیاس کرد، پیش بینی های دقیقی در مورد رخدادها یا حالات منفرد.

اینکه در این معنا رخدادهای بی علتی وجود دارند از اصل عدم قطعیت هایزنبرگ نتیجه می شود که مطابق اون برای مقادیر مربوط به هم مانند موقعیت q و اندازه حرکت [مومنتوم] p یک ذره، پايه اً غیرممکن هست که هردو مقدار را هموقت با دقت پیش بینی کرد.

اگر p در یک بازه ی معین به طول delta-p باشد و q در یک بازه ی معین به طول delta-q ، اونگاه اگر delta-p خیلی کوچک شود (با اندازه گیری دقیق)، delta-q نمی تواند همزان خیلی کوچک شود (با اندازه گیری دقیق).

به بیان دقیق، حاصل ضرب delta-p در delta-q نمی تواند کوچک تر از ثابت پلانک تقسیم بر 4*pi باشد، به این ترتیب

(7)
delta-pdelta-q >= h/(4*pi)

حال اگر شرایط اولیه مانند p و q ذره ی x در وقت t قابل تعیین نباشد، اونگاه شرایط آتی x در وقت t2 را نمی توان به دقت پیش بینی کرد.

پیش بینی شرایط مقادیر مربوط به هم [موقعیت و مومنتوم] x در وقت t2 باید آماری و نامعین باشد.

برای مثال موقعیت x در t2 در قالب موقعیت های محتمل متفاوتی که هر یک مقدار احتمالاتی متفاوتی دارند بازنمایی می شود، به گونه ای که هیچ یک از این مقادیر نمی تواند به 1 میل کند.

این پیش بینی ها متأثر از تابع موج شرودینگر یا psi هستند؛ چنان که مربع دامنه ی psi در هر نقطه ی psi تعیین نماينده ی احتمال توزیع شرایط q ی x در وقت t2 هست.

اگر توزیع احتمالاتی q در t2 را با d(q, t2 ) نشان دهیم، می توان این کمیت را چنین محاسبه کرد:

(8)
d(q,t2) = |(q,t2)|2

معادلات (7) و (8) غالباً برای نشان دادن این مطلب به کار گرفته می شوند که تغییر شرایط ذرات تابع قوانین غیرعلّیاست.

این قوانین در مورد علّی یا غیرعلّی بودن آغاز مطلق، آغاز مطلق ذرات، هیچ نمی گویند.

در نتیجه، با اضافه کردن مقدمه های مناسب دیگری به (7) و (8) می توانیم در مورد کل جهان هستباط هایی کنیم، تنها برهان مربوطی که می توانیم نشان دهیم ناموفق هست این هست که

(9) دلایلی داریم که برپایه ی اونها باور کنیم که همه ی تغییرات شرایط علّی هستند
(10) بنابراین، دلایلی داریم که برپایه ی اونها باورکنیم که همه ی تغییرات شرایط جهان به طور کلی معلول هستند.

ولی ضعف برهان فوق، شکست برهان ذیل را در پی ندارد


(11) دلیلی داریم که برپایه ی اون باور کنیم که آغاز همه ی موجودات علّی هست
(12) بنابراین، دلیلی داریم که برپایه ی اون باور کنیم که آغاز وجود جهان علتی داشته هست.

پس اگر برنامه باشد نادرستی برهان اخیر را نشان دهیم، لازم هست که مقدماتی بیابیم که بیش از (7) و (8) به آغازهای مطلق نزدیک باشد.



چنین مقدماتی را می توان برمبنای رابطه ی عدم قطعیت هایزنبرگ حاصل کرد

(13)
delta-Edelta-t >= h/(4*pi)

که در اون E [معادل] انرژی، t [معادل] وقت و h [معادل] ثابت پلانک هست.

این رابطه حاکی از اون هست که اگر انرژی یک ذره به دقت اندازه گیری شود، چنان که delta-Eبسیار کوچک شود، وقتی که در اون ذره دارای این انرژی می شود را فقط می توان بطور غیردقیق دانست، یعنی هنگامی که delta-tخیلی بزرگ شود.

حال اگر delta-t به قدر کافی کوچک باشد، delta-Eچنان بزرگ می شود که تعیین اینکه آیا قانون بقای انرژی نقض شده یا نه پايه اً غیرممکن می شود.

درخلال بازه ی وقتی
(14) متناسب هست با
delta-t (h/(4*pi)*delta-E

این قانون غیرقابل اعمال هست و در نتیجه میزان انرژی delta-Eمی تواند ناگهان به وجود آید و اونگاه (پیش از سپری شدن بازه) ار بین برود.

شواهدی تجربی، که البته به طور غیر مستقیم حاصل شده، وجود دارد که مطابق اونها این این پدید آمدن بی علت انرژی یا ذرات (به ویژه ذرات مجازی) کراراً رخ می دهد.

پس چنین می نماید که برهان (11) – (12) ناموفق هست و گام اصلی برهان به سوی اثبات وجود یک علت فراطبیعی برای بیگ بنگ، یا به بیان دقیق تر، برای بیگ بنگ1 ، غلط هست.

می توان ایراد گرفت که بی علّتی کوانتومی تنها در سطح میکروسکوپیک صادق هست و نه برای حالات یا آغازهای ماکروسکوپیک کیهان شناختی.

این مطلب را می توان بدون اینکه گزندی به برهان من برسد پذیرفت ، زیرا فرآیندهای فیزیکی برسازنده ی بیگ بنگ 1 (که مطابق تعریف ام در خلال دوره ی پلانک رخ می دهند) یگانه اند و همگی میکروسکوپیک هستند و در ابعادی رخ می دهند که در اون اصول مکانیک کوانتومی بی چون و چرا قابل اعمال هستند.

پس می توان ایراد گرفت که بیگ بنگ1 آغاز وجود خود فضا-وقت چهاربعدی باشد، و اینکه رخدادهای غیرعلّی که مشخص کردم صرفاً شامل آغازهای درون فضا-وقت چهاربعدی باشد.

مسلماً "آغازهای بی علتی درون فضا-وقت هست" نامربوط هست و لذا نمی تواند ارزش احتمالاتی "آغاز وجود خود فضا-وقت بی علت هست" را افزایش دهد.

جواب من این هست که اگر چنین بود (و در بخش 4 در طی بحث از مدل های خلاء نوسانی از جهان، دلایلی را ارائه خواهم داد که چنین امری را مشکوک می سازند) اونگاه همین ایراد بر برهان متناظر به نفع وجود یک علت فراطبیعی برای فضا-وقت چهار بعدی نیز وارد هست؛ زیرا "برخی آغازِ وجودهای درون فضا-وقت عللی دارند" یا حتی "همه ی آغازهای وجودهای درون فضا-وقت عللی دارند" به دلیل مشابهی نامربوط محسوب می شوند و لذا نمی توانند این احتمال را افزایش دهند که "آغاز وجود خود فضا-وقت چهار بعدی علتی دارد".

نتیجه گیری من این هست که ملاحظات مکانیک کوانتومی نشان می دهند که هستدلال بر پایه ی (4) به نفع وجود علتی الاهی برای بیگ بنگ1 ناموفق هست.

اما این نتیجه بحث را خاتمه نمی دهد، زیرا مدافع برهان تئیستی هنوز هم می تواند ادعا کند که من حق ندارم پای بی علتی مکانیک کوانتومی را به بحث بگشایم، زیرا مدل کیهان شناختی بیگ بنگ مبتنی بر نظریه ی نسبیت عام (GTR) هست و GTR در حیطه ی اعمال خود وجود یک تعیّن علّی را پیش فرض می گیرد.

نمی توانم در مورد اعتبار این ایراد تصمیم گیری کنم، اما در عوض اصرار می کنم که حتی اگراین ایراد معتبر باشد، همچنان می توان ثابت کرد که ما هیچ دلیلی نداریم که فکر کنیم که بیگ بنگ1 علتی، چه فراطبیعی و چه غیر از اون، دارد.

این مطلب را تنها می توان بر مبنای خود مدل نسبیتی بیگ بنگ نشان داد.

اجازه دهید با اونچه که تاکنون درستی شان را مفروض داشته ام آغاز کنیم، اینکه تکینگی در t0 واقعیت دارد.

با این فرض، به این نتیجه می رسیم که همه ی انگاره های فضا و وقت و همه ی قوانین شناخته شده ی فیزیک در تکینگی فرو می ریزند (زیرا این قوانین برپایه ی انگاره ی کلاسیک فضا-وقت صورت بندی شده اند)، و درنتیجه پیش بینی اینکه تکینگی به چه می انجامد ناممکن هست.

این ناممکنی ناشی از جهل ما نسبت به نظریه ی درست نیست، بلکه خودِ حدِ معرفت ممکن مان هست که مشابه و افزون بر محدودیتی هست که لازمه ی اصل عدم قطعیت مکانیک کوانتومی هست.

محدودیت اول ناشی از ساختار علّی فضا-وقت هست که از GTR نتیجه می شود؛ ناحیه ی برهمکنشی که GTR فرض می کند نه تنها توسط سطح اولیه ای که بر اون داده ها معلوم می شوند و سطح نهایی که براون اندازه گیری انجام می گیرد محدود می شود، بلکه همچنین توسط یک سطح پنهان نیز محدود می شود.

سطح پنهان سطحی هست که هر ناظر ممکنی تنها می تواند اطلاعات محدودی از اون کسب کند، اطلاعاتی مانند جرم (در مورد سیاهچاله ها)، مومنتوم زاویه ای و بار[اکتریکی].

این سطح "همه مشخصات ذرات را با احتمال یکسان، مطابق معرفت محدود ناظران، گسیل می دارد" (هاوکینگ 1976، ص.2460).

سطحی نزدیک به تکینگی بیگ بنگ1 ، سطحی که در وقت پلانک 10-43 بوده، سطحی پنهان هست.

پس تکنیگی پنهان توسط این سطح "همه ی مشخصات ذرات را با احتمال برابر گسیل می دارد" (هاوکینگ 1976، ص.2463).

اگر موافق با کرایگ فرض کنیم که تکینگی واقعیت ندارد، و بیگ بنگ1 نخستین حالت فیزیکی بوده هست، اونگاه سطح پنهان را نمی توان پیامد تکینگی انگاشت؛ به جای اینکه تصور کنیم ذرات به طور کتره ای و لحظه ای از تکینگی گسیل می شوند، باید تصور کنیم که این ذرات به طور کتره ای و ناگهانی از هیچ مطلق گسیل شده اند.

به بیان دقیق، این بدان معناست که اگر بیگ بنگ1 نخستین حالت فیزیکی باشد، اونگاه هر تشکلّی از ذرات که برسازنده ی این حالت اولیه باشد، یا بتواند بوده باشد، بر مبنای پیشینی با دیگر تشکّل ها معادل هست.

در هر حال، پیش بینی ساختمان بیگ بنگ1 پايه اً غیر ممکن هست و لذا بیگ بنگ1 بی علت هست (زیرا "بی علت" در معنای حداقلی خود به معنای "پايه اً پیش بینی ناپذیر" هست).

خود تکینگی نیز در نظریه ی بیگ بنگ مبتنی بر نسبیت عام، بی علت محسوب می شود، که البته این امر دلایل مختلفی دارد.

تکینگی به عنوان نقطه ای تعریف شده هست که منحنی های فضا-وقت را نمی توان فراسوی اون امتداد داد، و لذا نمی توان برایش اسلافی علّی قائل شد.

پس در مجموع، می توانیم بگوییم که گرچه نظریه ی بیگ بنگِ مبتنی بر نسبیت عام فرض می گیرد که در حیطه ی کاربردش علیت بربرنامه هست، همچنین فرض می گیرد که این حیطه ی کاربرد محدودیتی نیز دارد؛ مطابق این نظریه علیت در حالات نخستین فیزیکی، یعنی تکینگی و بیگ بنگ، فرو می ریزد.

در نتیجه، نمی توان از این نظریه برای حمایت از این برنهاده هستفاده کرد که حالات اولیه ی فیزیکی معلول اند و اینکه اون علت خداست.

4.

گرانش کوانتومی و آغاز بی علت جهان.

در رویکرد ذکر شده به آغاز جهان خللی جدی هست؛ من فرض کرده ام که حیطه ی اعمال نظریه ی بیگ بنگِ مبتنی بر GTR نامحدود هست و لذا به شرایط حدّی مانند آغاز جهان در خلال بیگ بنگ1 نیز قابل تعمیم هست.

در حقیقت، هنگامی که برهمکنش های مکانیک کوانتومی غالب می شوند، GTR زایل می شود، و این شرایط هنگامی غالب می شود که دما بیش از 1032K ، چگالی بیش از 1094 gm cm-3 ، و هنگامی که شعاع انحنا در مرتبه ی 10-33 cm باشد.

از اونجا که در دوره ی پلانک، در 10-43 نخستینِ پس از تکینگی، با چنین شرایطی سروکار می یابیم، نظریه ی بیگ بنگ مبتنی بر GTR را نمی توان راهنمای معتبری برای بازسازی فرآیندهای فیزیکی واقع شده در خلال این وقت دانست و محققاً نمی توان از اون به عنوان شاهدی معتبر نتیجه گرفت که چگالی، دما و انحنای پیش از این وقت به مقادیر بینهایت میل می کرده اند.

به این ترتیب به نظر می رسد که برهان احتمالاتی فوق بر بی علتی آغاز جهان به مخمصه افتاده هست.

با این حال، به باور من، سه دلیل پشتیبان این ایده هست که جهان یکباره آغاز شده هست.

برای فهم این دلایل، باید نخست در نظر بگیریم که GTR به این دلیل در خلال دوره ی پلانک قابل اعمال نیست که نظریه ی گرانشِ GTR نمی تواند رفتار مکانیک کوانتومی گرانش را در خلال این دوره تبیین کند.

پس به یک نظریه ی کوانتومی گرانش جدید نیاز داریم.

اگر چه چنین نظریه ای هنوز تدوین نشده هست، برخی ازنشانه های عام اونچه که می تواند پیش بینی کند معلوم هستند.

برپایه ی این نشانه هاست که باید سه دلیل مان را دریابیم.

دلیل نخست اینکه، به نظر می رسد نظریه ی کوانتومی گرانش می تواند نشان دهد که گرانش در شرایط دوره ی پلانک باید به جای جاذبه، دافعه ایجاد کند.

در خلال این دوره، نواحی ای با چگالی منفی انرژی می توانند توسط نیروها و ذرات موجود ایجاد شده باشند، و این نواحی به دافعه ی گرانشی می انجامند.

در نتیجه ی این وضع مجموعه ی محدودی از ژئودزیک های وقتوار یا تهی در نقطه ی واحدی همگرا نمی شوند بلکه توسط نیروی گرانشی واگرا می شوند.

این احتمال با انگاره ی جهانی نوسانی سازگار هست، زیرا با پایان هر فاز انقباض، گرانش دافعه ایجاد می کند و از همگرایی ژئودزیک ها در یک نقطه جلوگیری می کند؛ گرانش چنان ژئودزیک ها را می راند که وارد یک فاز انبساطی جدید می شوند.

اما این طریق اجتناب از تکینگی که نظریه های هاوکینگ- پنروز پیش بینی می کند، جهانی بینهایت قدیم را نمی پذیرد.

زیرا – و این نخستین دلیلی هست که می خواهم ذکر کنم- این جهان گرانش کوانتومی نوسانی هنوز هم دچار همان مسائلی هست که در بخش 1 مورد بحث برنامه گرفت، یعنی، افزایش شعاع، طول دوره، پرتوها و انتروپی در هر چرخه.

در نتیجه، این نظریه وقوع تکینگی کیهان شناختی را عقب تر از وقتی که درست قبل از (یا هنگام) نخستین چرخه ای که در اون شعاع جهان صفر (یا نزدیک صفر) بوده، نمی داند.

دلیل دوم این هست که به طریقی می توان پیش بینی های نظریه های هاوکینگ- پنروز در مورد تکینگی در آغاز ایجاد انبساط را با نظریه ی کوانتومی گرانش دافع سازگار نمود.

این نظریه ها تکینگی را اینگونه تعریف نمی نمايند که در اون انحنا، چگالی و دما بی نهایت و شعاع صفر هست.

تکینگی در این نظریه ها یک نقطه یا یک رشته نقاط تعریف می شود که که منیفولد فضا-وقت را نمی توان فراسوی اونها امتداد داد.

در نتیجه، اگر اثرات گرانش کوانتومی مانع از رسیدن دما، چگالی و انحنا به مقادیر بینهایت، و کاهش شعاع به صفر شود، این ضرورتاً به معنای عدم وجود تکینگی نیست.

تکینگی می تواند در مقادیر محدود و غیرصفر رخ دهد.



دلیل سوم این که، پیشرفته ترین تلاش های نظری برای تبیین جهان بر مبنای اصول مکانیک کوانتومی، آغاز جهان را ابتدای انبساط کنونی محسوب می نمايند.

این نظریه ها را در مجموع "مدل های نوسانِ خلاء جهان" می خوانند.

مدل هایی که ترایون (1973)، بروت، اِنگلِرت و گونزیگ (1978)، گریشاک و زِلدوویچ (1982)، آتکاتز و پاگِلز (1982)، و گوت (1982) ارائه کرده اند، تصویری از جهان ارائه می دهند که ناگهان از یک فضای زمینه ی تهی برآمده هست، و مدل ویلِنکین (1982) اون را چنان تصویر می کند که از هیچ مطلق برآمده هست.

نخستین مدل نوسان خلاء در سال 1973 توسط ادوارد ترایون ارائه شد.

نوسان خلاء، ایجاد بی علت انرژی در فضای خالی هست که از رابطه ی عدم قطعیت delta-Edelta-t >= h/(4*pi) پیروی می کند، و لذا مقدار خالص کمیت های باقی [کمیت هایی که پیرو قوانین بقا هستند] در اون صفر هست.

ترایون محاجه می کند که جهان می تواند از در خلاء بزرگتر فضایی که جهان جزئی از اون هست نوسان کند زیرا مقدار خالص کمیت های باقی، صفر می ماند.

(ترایون مدعی هست) شواهد تجربی حامی یا سازگار با این واقعیت هست که ماده-انرژی مثبت جهان توسط انرژی پتانسیل گرانشی منفی اون خنثی می شود، و اینکه میزان ماده ی ایجاد شده مساوی میزان ضد ماده هست.

(اما این مطلب آخر با نظریه های یگانه ی کلان [Grand Unified Theories] فعلی ناسازگار هست.)

نقطه ضعف نظریه ی ترایون، و دیگر نظریه هایی که وجود فضای زمینه ای را فرض می گیرند که جهان در اون نوسان می کند، این هست که این نظریه ها وجود جهان را تنها به بهای طرح یک مبنای تبیین نشده ی دیگر، ، یعنی، فضای زمینه، تبیین می نمايند.

نظریه ی ویلنکین، که در اون جهان بدون علّتی "دقیقاً ازهیچ" ایجاد می شود (1982و ص.26) فاقد این ضعف هست.

در نظریه ی ویلنکین جهان در یک تونل کوانتومی از هیچ مطلق بر صحنه ی فضا ظاهر می شود.

گذر از تونل کوانتومی معمولا در قالب فرآیندهایی درون فضا-وقت فهمیده می شود؛ مثلا، اگر یک الکترون فاقد انرژی کافی برای گذر از مانع باشد گذر از تونل برایش مشکل خواهد بود، اما با این حال می تواند از اون بگذرد.

این گذر بدان خاطر ممکن هست که رابطه ی عدم قطعیت فوق الذکر امکان می دهد که الکترون ناگهان در یک برهه ی وقتی کوتاه، انرژی اضافه ای بدست آورد تا بتواند از مانع تونل گذر کند.

ویلنکین این مفهوم را بر خود فضا-وقت اعمال می کند، در این مورد سیستم پیش از تونل زدن (tunneling)هیچ حالتی ندارد، زیرا حالت تونل زدن نخستین حالت موجود هست.

پس حالت تونل زدن مشابه بیگ بنگ1 در سومین تعریف آغاز جهان در بخش 2 هست، زیرا اولین حالت جهان هست و پیش از این حالت هیچ وقتی نبوده هست.

معادله ای که این حالت را توصیف می کند یک معادله ی تونل زنی کوانتومی هست، بویژه حل شناور روایت اقلیدسی معادلی تکاملی جهان با یک متریک بسته ی روبرتسون- واکر [12].

جهان برآمده از یک تونل زنی با اندازه ی محدود (a = H-1) و نرخ انبساط یا انقباض صفر (da/dt = 0) هست.

جهان برآمده از یک حالت خلاء متقارن هست، که سپس زایل می شود و دوره ی تورمی آغاز می شود؛ پس از پایان این دوره، جهان مطابق مدل هستاندارد بیگ بنگ تکامل می یابد.

مدل های مکانیک کوانتومی از آغاز جهان از نظر تبیینی برتر از مدلهای بیگ بنگ هستاندارد مبتنی برنسبیت عام هستند؛ زیرا حالت اولیه ای را فرض نمی نمايند که در اون قوانین فیزیک فرو می ریزد بلکه آغاز جهان را مطابق قوانین فیزیک تبیین می نمايند.

نظریه ی مبتنی بر نسبیت عام آغازی را برای جهان پیش بینی می کند که در حالت اولیه ی اون قوانین مورد هستفاده برای پیش بینی فرومی ریزند.

تکینگی و انبساط فضا-وقت چهاربعدی از این تکینگی از هیچ یک از قوانین نسبیت عامِ بعدی جهان تبعیت نمی کند.

به جای یک تکینگی انبساط یابنده، یک نوسان کوانتومی یا تونل زنی هست که مشابه نوسان ها و تونل زنی های درون جهان هست و ازهمان قوانین غیرعلّی نوسانات و تونل زنی های بعدی پیروی می کند [13].

این مرورمان بر نقش مکانیک کوانتومی در تبیین آغاز جهان قویّاً مؤید برهان احتمالاتی بر آغاز بی علت جهان هست، که گرچه پیچیده تر از اون چیزی هست که در بخش های 1 تا 3 فرض کردیم، اما باز هم نافذ هست.

نتایج اون در این عبارت فصلی خلاصه شده هست: به نحو احتمالاتی درست هست که یا جهان بدون علتی (الف) در پی یک تکینگی با چگالی، دما و انحنای بینهایت و شعاع صفر، یا (ب) با یک تکینگی واجد مقادیر محدود و غیر صفر، یا (ج) در خلاءای نوسانی در یک فضای بزرگ تر یا تونل زنی از هیچ انبساط آغازکرده هست، یا جهان ناگهان در پی فاز انبساطی پیش تری تحت شرایط (الف)، (ب) یا (ج) هستی آغاز کرده هست.


12:

ادامه....

منبع به زبان اصلی +

13:

آغاز بی علت جهان
ترجمه ی امیر غلامی
این مقاله نخست در ژورنال PHILOSOPHY OF SCIENCE منتشر شده هست (جلد 55، شماره ی 1، صص.39-57، 1988)
امروزه شواهد کافی برای توجیه اینکه جهان بدون علتی آغاز شده وجود دارد.

این شواهد شامل نظریه های تکینگی (singularity)هاوکینگ - پِنروز، که مبتنی بر نظریه ی نسبیت عام انشتین هستند، و نیز مدل ها ی کوانتومی کیهان شناختی از آغاز جهان هست که اخیرا ارائه شده اند.

این نظریه های تکینگی به تبیینی از آغاز جهان منجر می شوند که مستلزم انگاره ی تکینگی بیگ بنگ، و مدل های کوانتومی کیهان شناختی هست که آغاز جهان را به سان خلائی نوسان نماينده می نمایانند.

معلوم شده که نظریه هایی که جهان را بی نهایت قدیم یا معلول می شمارند با این نظریه ها و دیگر نظریه های کیهان شناختی فعلی در تضاد اند یا دست کم قابل حمایت نیستند.

مقصود من ازاین مقاله محاجه به نفع این مطلب هست که در حال حاضر به قدر کافی شواهد وجود دارد که بتوان نتیجه گرفت جهان بیش از ده میلیارد سال پیش، و بدون علتی به وجود آمده هست.

به همین خاطر معتقد ام موضع بسیاری از فیلسوفان معاصر در این مورد ناموجه هست، زیرا باورهای اونها نوعاً در یکی از سه مقوله ی دوبدو مانع زیر می گنجد، (1) شاید جهان بی نهایت قدیم باشد، (2) جهان آغازی دارد، و خدا علت این آغاز هست، و (3) به اندازه ی کافی شواهد در دست نداریم تا بتوانیم در مورد اینکه جهان آغازی داشته یا ازلی بوده تصمیم گیری کنیم.

1.

پیش بینی یک تکینگی فضا- وقتی در گذشته.

امروزه اغلب فیلسوفان آگاه اند که نظریه ی کیهان شناختی بیگ بنگ (=انفجار بزرگ)، نظریه ی حالت پایدار(Steady State theory) را از اعتبار انداخته هست، اما بسیاری از اونان به اشتباه معتقد اند که یا انبساط و انقباض های جهان چرخه (cycle)های بینهایتی دارد، یا اینکه شواهد کافی برای تصمیم گیری دراین مورد وجود ندارد که کدامیک از این مدل ها درست هستند: این مدل که چرخه ی انقباض و انبساط جهان تا ابد ادامه می یابد یا این مدل که تنها یک انبساط اولیه ی واحد وجود داشته، یا اینکه یک انبساط واحد بوده که تبیین اون نیازمند علیتی الاهی بوده هست.

به محض اینکه شواهد به نفع پیش بینی یک تکینگی در گذشته را که مدل کیهان شناختی بیگ بنگ ارائه می دهد به قدر کافی روشن کنیم، معلوم می شود که این باورها بی بنیاد اند.



مهم ترین مشاهده ای که نظریه ی بیگ بنگ را تأیید می کند سرخ گِرَوی (redshift) پرتوهای نوری هست که از خوشه های کهکشانی دوردست دریافت می شود.

البته این به هیچ وجه تنها شاهد موجود نیست.

پدیده ی سرخ گِرَوی، که نخستین بار توسط اسلیفر و هابل کشف شد، نشانگر اون هست که جهان در همه ی جهات به طور یکنواختی منبسط می شود [1].

این بدان معناست که در گذشته همه ی خوشه های کهکشانی، یا همه ی ماده ی این خوشه ها، کاملاً نزدیک به هم بوده اند، و این وقتی بوده که جهان آغاز شده هست.

این مطلب را در قالب مدل هایی از جهان که حل های فریدمن از معادلات میدان نظریه ی نسبیت عام انشیتن(GTR) ارائه می دهند دقیق تر می توان فهمید.

معادلات میدان نشان می دهند که متریک فضا-وقت، وابسته به مقدار ماده ی موجود در فضا-وقت هست [2].

اگر اَشکال نشانگر مقادیر مشاهده شده ی جهان را درمعادلات میدان برنامه دهیم می توان این معادلات را برای کل جهان حل کرد.

از اونجا که جهان ایزوتروپیک هست (در تمام جهات همسان هست) و همگن (homogeneous) هست (ماده به طور مساوی در جهان توزیع شده)، می توان اون را توسط متریک رابرتسون-واکر توصیف کرد [3]، که بر معادلات میدان اعمال می شود و می توان اون معادلات را به صورت زیر فروکاست ( با حذف ثابت کیهانی Ù):

-3d2a/dt2 = 4*pi*G (p + 3P/c2)a
3(da)2/dt = 8*pi*Gpa2 - 3kc2


a فاکتور مقیاس هست که نشانگر شعاع جهان در یک وقت معین هست.

da/dtنرخ تغییرات a در واحد وقت هست؛ که همان نرخ انبساط و انقباض جهان باشد.

d2a/dt2 نرخ تغییرات da/dtاست، یعنی شتاب انبساط یا انقباض هست.

G ثابت گرانش و c سرعت نور هست.

P فشار ماده و p چگالی اون هست.

k ثابتی هست که یکی از سه مقدار زیر را می پذیرد: 0 برای فضای اقلیدسی (که در این حالت جهان باز هست، یعنی تا ابد انبساط می یابد)، 1- برای فضای هذلولی (هایپربولیک) (در این نیز حالت جهان باز هست)، یا 1+ برای فضای کروی (که در این حالت جهان بسته هست، یعنی منقبض خواهد شد).

نکته ی مهم در معادلات فریدمن این هست که اگر p ، یعنیچگالی جهان، مثبت باشد، اونگاه سمت راست معادله ی اول مثبت هست، و این بدان معناست که شتاب انبساط یا انقباض نمی تواند صفر باشد.

پس d2a/dt2 باید منفی باشد، یعنی شتاب انبساط یا انقباض باید کاهش یابد.

به بیان لفظی، اگر ماده ای در جهان باشد، جهان باید با شتابی متغیر انقباض یا انبساط یابد.

از اونجا که اکنون جهان در حال انبساط هست، مسئله ی انبساط برای ما جالب تر هست.

اگر شتاب انبساط کاهش یابد، بدان معناست که هرچه بیشتر به گذشته برگردیم، این شتاب بیشتر و فاکتور مقیاس a که نشانگر شعاع جهان هست کمتر می شود، تا اینکه به وقت t0 برسیم که در اون a = 0 هست.

با افزایش d2a/dt2 و کاهش a ، چگالی ماده افزایش می یابد، تا اینکه در وقت t0 مقدار p بی نهایت می شود.

در این هنگام کل جهان به دست کم یک نقطه ی با چگالی بی نهایت، دمای بی نهایت، و انحنای بی نهایت فشرده می شود.

در اینجا به تکینگی فضا-وقت می رسیم.

در بخش بعد محاجه خواهم کرد که این ملاحظات حامی این ایده اند که جهان آغازی بی علت دارد.

در باقی این بخش به بحث در مورد این مسئله خواهم پرداخت که آیا تکینگی واقعیت دارد یا خیر.

ابتدا تصور می شد که تکینگی ای که معادلات فریدمن پیش بینی می نمايند تخیلی هست، زیرا پیش بینی این معادلات برپایه ی این فرض بود که جهان دقیقاً همگن و ایزوتروپیک هست، در حالی که جهان در واقع فقط به تقریب چنین هست.

جهان انقباض یابنده ای را تصور کنید: هنگامی که شعاع اون به صفر میل می کند، ذرات همگرا به خاطر ناهمگونی توزیع شان در یک نقطه متمرکز نخواهند شد، بلکه از هم می گذرند و "برگشتی" ایجاد می نمايند که منجربه مرحله ی جدیدی از انبساط می شود.

به بیان ای.

ام.

لیفشیتز و آی.ام.خالاتنیکوف، که یکی از جدید ترین سناریوهای این پدیده را ارائه داده اند، این نوسان "امکان وجود یک تکینگی در آینده ی انقباضی جهان را از میان می برد و حاکی از اون هست که انقباض جهان (اگر برنامه باشد چنین انقباضی رخ دهد) باید سرانجام به انبساط دیگری بیانجامد" (لیفشیتزو خالاتنیکوف، 1963، ص.207).

این مبنای ایده ی جهان نوسانی هست، که مطابق اون جهان دستخوش چرخه های پیاپی انبساط و انقباض می شود.

در نتیجه مرحله ی انبساطی فعلی را می توان ناشی از یک مرحله ی انقباضی قبلی دانست.

پیش از اینکه توضیح دهم که چگونه می توان نشان داد که هستدلال بالا اشتباه هست، و حتی اگر جهان به طورناقص متقارن باشد باز هم تکینگی باید رخ دهد، باید ابتدا نشان دهم که این فرض که تکینگی خیالی و جهان نوسانی هست، ثابت نمی کند که جهان بی نهایت قدیم (ازلی) هست.



معمولاً مدل های نوسانی جهان پیش بینی می نمايند که شعاع ، میزان پرتو موجود، و اِنتروپی جهان در هر چرخه ی جدید افزایش می یابد [4].

پرتوهای چرخه های قبلی در هر چرخه ی جدید انباشته می شود، و فشار ناشی از اون موجب می شود که چرخه ی جدید بیش از چرخه ی قبلی اش طول بکشد؛ در هر چرخه ی جدید، جهان با شعاع بزرگ تری انبساط می یابد و وقت بیشتری طول می کشد تا یک چرخه را طی کند.

این نکته، پس روی بی نهایت به گذشته را ناممکن می سازد، زیرا پس روی سرانجام به چرخه ای می رسد که بی نهایت کوتاه و شعاع اون بی نهایت کوچک هست؛ این چرخه، یا آغاز چرخه هایی که مقادیرشان به مقادیر این چرخه میل می نمايند، آغاز نوسانی جهان به شمار خواهد آمد.

از اندازه گیری میزان پرتو موجود در جهان نیز می توان محدود بودن قدمت اون را نتیجه گرفت؛ اگر بینهایت چرخه ی قبلی وجود می داشت، میزان پرتو درچرخه ی فعلی باید بینهایت می بود، اما مقدار پرتو اندازه گیری شده محدود هست.

طبق محاسبه ی جوزف سیلک از پرتوهای اندازه گیری شده ی فعلی، می توان "حدود صد انبساط و فروریزی قبلی" را انتظار داشت (سیلک 1980، ص.311).

از میزان انتروپی جهان نیز می توان نتیجه گرفت که جهان ازلی نیست.

زیرا اگر جهان قبلاً بینهایت بار فروریخته بود، چرخه ی فعلی حاوی انتروپی بینهایت می بود – اما در واقع انتروپی حالت فعلی جهان نسبتاً اندک هست.

جان ویلر می گوید که در پایان هر انقباضی تمام قوانین و ثابت های اون چرخه ناپدید می شود و جهان "به نحوی احتمالاتی بازفرآیند می کند " ومطابق ثوابت و قوانین جدیدی کار می کند، به این ترتیب او همه ی این ایرادها بر وجود جهانی بینهایت نوسان نماينده را انکار می کند (مینسِر، تِرون و ویلر 1973، ص.1214).

هیچ اطلاعاتی در مورد یک چرخه ی قبلی به چرخه ی بعد منتقل نمی شود.

به این ترتیب، برمبنای جهان فعلی نمی توان هیچ هستنباطی از قوانین و ثابت های بینهایت جهان قبلی داشت.

امروزه هیچ دلیل منطقی بر امکان ناپذیری منطقی چنین جهان هایی وجود ندارد، اما این به بحث ما ربطی ندارد.

بحث ما به اثبات باور احتمالاتی به محدود بودن یا بی نهایت بودن جهان ها مربوط می شود.

منطقاً ممکن هست که در نقطه ی آغاز هر چرخه ی جدید، تمام ثوابت و قوانین تغییر یابند، اما از اونجا که این تغییر را با هیچ قانون فیزیکی نمی توان پیش بینی کرد، هیچ دلیلی وجود ندارد که فکر کنیم که این تغییر ها انجام می گیرند.

در حقیقت (اگر برنامه باشد میان مدل های نوسانی یکی را انتخاب کنیم) یک دلیل نظری برای ترجیح مدل هایی که در اونها جهان تعداد محدودی مرتبه نوسان می کند بر مدل ویلر یافت می شود.

مدل های محدود، که برساخته ی قوانین و ثوابت شناخته شده اند، از اصلی تبعیت می نمايند که به اصل هستقرا مربوط هست؛ و اون اصل این هست که قوانین فیزیکی و ثابت هایی که در اصل به طور هستقرایی برای یک دسته رخدادهای فیزیکی ساخته شده اند، اگر هیچ شاهد مشاهدتی حاکی از وجود تفاوتی در یک حیطه ی مشاهدتی جدید نباشد، باید بر اون حیطه نیز قابل اعمال باشد.

در این مورد، حیطه ها همان چرخه ها هستند؛ از اونجا که هیچ شاهد مشاهدتی بر تفاوت میان چرخه ها وجود ندارد، نمی توانیم به طور موجهی فرض کنیم که قوانین و ثوابت هستقرایی چرخه ی ما بر چرخه های سابق قابل اعمال نیست.

در میانه ی دهه ی 1960 که نظریه ی های تکینگی هاوکینگ - پنروز ارائه شد (پنروز 1965؛ هاوکینگ 1965، 1966، 1970)، این مسئله که آیا تعداد نوسانات جهان بینهایت هست یا محدود، اهمیت خود را از دست داد.

زیرا نظریه ی هاوکینگ - پنروز پیش بینی می کند که جهانی با همگنی ناکامل و ایزوتروپیک نیز باید دارای یک تکینگی باشد.

یک فضا-وقت هنگامی تکینگی می یابد که (1) اون فضا-وقت معادلات نظریه ی نسبیت عام را ارضا کند، (2) سفر وقتی به گذشته غیرممکن باشد و اصل علیّت نقض نشود (هیچ منحنی وقتی بسته ای وجود نداشته باشد)، (3) چگالیِ جرم و فشار ماده هرگز منفی نشود [5]، (4) جهان بسته باشد و/یا ماده ی کافی برای ایجاد یک سطح محصور(trapped surface) موجود باشد، و (5) منیفولد فضا-وقت خیلی متقارن نباشد [6].

معقول هست فرض کنیم که همه ی این شرایط، احتمالاً به هستثنای (4) برای جهان ما صادق اند.

شرط (4) هنگامی سؤال برانگیز می شود که جهان بسته نباشد و شرط وجود یک سطح محصور برآورده نشود.

سطح محصور سطحی هست که به علت شدت نیروهای گرانشی، ماده و نور نمی توانند از اون بگریزند، به طوری که تحت تأثیر این نیروها، مسیرهای فضا-وقتی پرتو و ماده ی درون سطح محصور به یک تکینگی همگرا می شوند.

اگر در گذشته تکینگی ای بوده باشد، تمام ژئودزیک های پرتوها و ذرات از اون منشعب شده اند، و اگر این تکینگی در آینده باشد، این ژئودزیک ها به اون منتهی می شوند.

در مورد جهان ما، اگر به قدر کافی ماده در جهان موجود باشد که سطح محصور را ایجاد کند، این تکنگی در گذشته بوده هست (چه جهان باز باشد و چه بسته).

و ماده به قدر کافی موجود است:

مشاهدات اخیرِ پس زمینه ی میکروویو نشانگر اون هست که به قدر کافی ماده درجهان هست که سطح محصور بسته ی وقتی را ایجاد کند.

این حاکی از وجود تکینگی در گذشته هست.

[7]

2.

تعریف آغاز جهان.

برای اینکه نشان دهیم چگونه ملاحظات بالا درستی ایده ی آغاز یکباره ی جهان را امکان پذیر می سازند، باید ابتدا تعریف دقیقی از آغاز جهان ارائه داد.

مقصود از این بخش همین هست.

دست کم می توان سه تعریف ممکن را با ایده های بخش قبل همساز دانست.

جهان یا (1) هنگام تکینگی، یا (2) پس از تکینگی، یا (3) نه هنگام تکینگی و نه پس از اون ایجاد شده هست.

(1) اگر جهان بسته، کاملاً همگن و ایزوتروپیک بود، اونگاه تعریف آغاز جهان "هنگام تکینگی" نسبتاً آسان می بود.

در وقت نخستِ t0 ، که در اون a = 0 بوده، نقطه ی یگانه ای بوده که همه ی جهان در اون فشرده شده بوده هست، و وجود این نقطه آغاز جهان محسوب می شود.

این نقطه یک لحظه پیش از انفجار بزرگ وجود داشته اما از اونجا که جهان کاملاً همگن و ایزوتروپیک نیست، به تعریف پیچیده تری نیاز داریم.

اینکه جهان کاملا متقارن نیست نشان می دهد که جهان به نحوی غیرهموقت در یک رشته نقاط آغاز شده هست[8].

به علاوه، اگر جهان باز و فضا بینهایت باشد، لازم می آید که تعداد این نقاط بینهایت باشد، زیرا در یک نقطه تنها حجم محدودی از فضا می تواند فشرده شود.

با توجه به این عوامل، تعریف مناسب آغاز جهان این هست که جهان در نخستین تکینگی آغاز شده هست، این تکینگی شامل وجود نخستین نقطه (ها)ی انبساط یابنده در t0 هست که در بیگ بنگ منفجر شده اند.

آغاز جهان در این وقت به این معناست که این نخستین وقتی بوده که در اون بخش هایی از جهان وجود داشته اند [9].


(2) آغاز جهان در این تعریف، انفجار یک فضا-وقت 4-بُعدی ازدرون نخستین تکینگی هست، تکینگی ای که در t0 بوده هست.

به بیان دیگر، بیگ بنگ آغاز جهان هست.

بیگ بنگ نخستین حالت جهان هست.

بیگ بنگ در t > t0 رخ می دهد.

با این حال بیگ بنگ در هیچ لحظه ی مشخصی رخ نمی دهد.

زیرا (با فرض اینکه وقت چگال و پیوسته هست) پس از نخستین لحظه، یعنی لحظه ی t0 ، هیچ لحظه ی پیش تری نیست؛ زیرا اگر هر لحظه ای که در اون
ta > t0 باشد، لحظه ی دیگری هست که در اون tb < ta هست.

به این ترتیب، اگر برنامه باشد عبارت "بیگ بنگ" بدون ابهام به کار رود، باید به حالتی اطلاق شود که بیانگرحالتی در یک بازه ی وقتی باشد، یعنی بازه ای که قدری پس از سپری شدن t0 به طول انجامیده هست.

به رغم اینکه نمی توان به نحو پیشینی (a priori) هیچ مبنایی برای انتخاب ابتدای این بازه ی وقتی اختیار کرد، اما بنا به دلایل تجربی می توان ابتدی این بازه ی بیگ بنگِ پس از t0را در نخستین 10-43 ثانیه ی پس از t0 در نظر گرفت.

ابتدایی ترین حالت جهان را که کیهان شناسان به عنوان وقت پیش بینی نشده ی حالتی از قسمی دیگر و برسازنده ی دوره ی پلانک تعیین کرده اند در بازه ی 10-43 ثانیه ای پس از t0 رخ می دهد.

یک حالت کیهان شناختی از قسم K ، تنها حالتی هست که در اون همه ی انواع ذرات و نیروهای وجود دارند.

بسیاری از کیهان شناسان براونند که در خلال دوره ی پلانک، و فقط در خلال این دوره، تنها یک قسم نیرو ، به نام ابرنیرو (superforce) ، و یک نوع ذره ، به نام ابرذره (superparticle) وجود داشته هست؛ ابرنیرو نیرویی هست که از اون گرانش و نیروهای الکترومغناطیس قوی و ضعیف پی درپی در اثر شکست تقارن ایجاد شده اند؛ و به همین ترتیب، ابرذره نیز به انواع مختلفی از بوسون ها و فرمیون ها بدل شده هست.

در پی دوره ی پلانک، دوره ی GUT هست که از 10-43 تا 10-35 ثانیه به طول می انجامد (انبساط تورمی در 10-35 در پایان دوره ی GUT رخ می دهد)، دوره ی الکتروضعیف از 10-35 تا 10-10 ثانیه، و دوره ی کوارک آزاد از 10-10 تا 10-4 ثانیه هست و همینطور ادامه می یابد تا به وقت حاضر برسیم.

برای اینکه از بروز ابهام در مورد بیگ بنگ اجتناب کنیم، باید توجه داشت که انفجار مورد نظر، انفجار 4-بعدی نقطه (ها) در t0 هست؛ در وقت های پس از t0 نیز انفجارهایی وجود دارد.

بیگ بنگی که از تکینگی t0 آغاز شده، بیگ بنگ نخستین هست، و می توان اون را "بیگ بنگ1" خواند.

این بیگ بنگ1 هست که آغاز جهان هست.

اینکه بیگ بنگ1 نخستین حالت جهان هست، دو معنا دارد.

در معنای نخست، بیگ بنگ1 پیش از آغاز اقسام دیگر حالات آغاز می شود و پایان می یابد.؛ در معنای دیگر بیگ بنگ1 پیش از هر بیگ بنگ دیگری آغاز می شود؛ به این معنا، نخستین حالت جهان حالتی هست که به طور جزئی با حالات دیگر همپوشانی دارد، زیرا ممکن هست بیگ بنگ دیگری پیش از خاتمه ی بیگ بنگ1 آغاز شده باشد.

(3) یک تعریف ممکن دیگر این هست که جهان با بیگ بنگ1 در نخستین دوره ی 10-43 ثانیه ای آغاز شده باشد، اما هنگام یا پس از نخستین تکینگی آغاز نشده باشد.

این تعریف، آغاز جهان پیش از تکینگی را لازم نمی دارد، زیرا ممکن هست که جهان نه پیش از، و نه پس از تکینگی آغاز شده باشد؛ این امکان هنگامی حقیقت می یابد که هیچ وقتی نبوده باشد که در اون تکینگی وجود داشته باشد.

با این دیدگاه، مفهوم تکینگی مفهومی محدودنماينده هست که راجع به هیچ چیز موجودی نیست.

در این صورت پیش بینی معادلات فریدمن در مورد وقت t0 که در اون a = 0 هست، به عنوان پیش بینی حدی بر وقت و شعاع جهان تعبیر می شود.

" t0" راجع به وقت نیست بلکه بیانگر مفهومی از یک حد ایده آل هست که می توان به قدر دلخواه به اون نزدیک شد اما نمی توان به اون دست یافت؛ هر وقت حقیقی t چنان هست که t >t0 هست.

همین مطلب در مورد مفهوم a = 0 ، چگالی، وقت و انحنای بینهایت نیز مراد می شود.

ریچارد سوینبرن نظر دیگری در مورد آغاز جهان مطرح کرده که حاکی از "نه پیش از، و نه پس از تکینگی" بودن اون هست.

مطابق این نظر، هیچ وقتی نیست که در اون تکینگی موجود باشد، اما وقتی هست، وقتی خالی، که پیش از بیگ بنگ1 هست.

اگر t0 وقتی باشد که در اون نخستین تکینگی موجود وجود داشته هست، اونگاه مطابق معادلات فریدمن می توان پیش بینی کرد که "جهان پیش از t0 ایجاد شده هست" (سوینبرن 1981، ص.254).

پاول فیتزجرالد سخن سوینبرن را به گونه ای تعبیر می کند که به نظر او پوچ هست، یعنی "جهان پس از سپری شدن وقت خالی محدودی پا به عرصه ی حیات نهاد!" (فیتزجرالد 1976، ص.635).

اما این تعبیر صحیحی از نظر سوینبرن نیست، زیرا سوینبرن محاجه می کند که منطقاً لازم هست که وقت سپری شده بینهایت باشد (سوینبرن 1981، صص.

172-173)، و بنابراین اگر جهان در t > t0 آغاز شده باشد باید مقدار بینهایتی از وقت خالی پیش از بیگ بنگ1 یا t0 وجود داشته باشد.

من درجای دیگر نشان داده ام که اثبات های اقبال یافته ی سوینبرن و دیگران، بر ضرورت بی نهایت بودن وقت مغالطه آمیز هستند، لذا لازم نیست توصیف سوینبرن از آغاز جهان را بپذیریم (اسمیت 1985c ).

اما این بدان معنا نیست که رخ دادن بیگ بنگ1 پس از یک بازه ی بینهایت یا با نهایت وقتی منطقاً غیرممکن هست (این مطلب در بخش بعد ثابت خواهد شد).


اگر ما تبیین مبتنی بر"وقت خالی" را که تعریف سوم از آغاز جهان پیش می نهد رد کنیم، دو تعریف کاملاً مناسب باقی می مانند که همان تعاریف دوم و سومی هستند که در بالا توضیح داده شد .

من فرض خواهم کرد که تعریف دوم درست هست، زیرا این تعریف تکینگی را واقعی می شمارد و لذا با نظریه ی تکینگی هاوکنیگ-پنروز تطابق دارد.

از وقت ارائه ی نظریه ی تکینگی چند ایرادی که عمدتاً مبنایی فلسفی دارند بر اون وارد شده، و هیچ یک چندان قانع نماينده نمی نماید [11].

در هرحال، نشان خواهم داد که اگرتعریف سوم را بکار گیریم که مطابق اون جهان یکباره آغاز شده هست، باز هم با همان ایراد ها مواجه می شویم.

3.

برهان هایی که مطابق اونها نخستین تکینگی و بیگ بنگ1 بی علت هستند. بسیاری از فیلسوفان در برابر این ایده که معادلات فرید من و نظریه ی تکینگی هاوکینگ- پنروز وجود آغاز بی علتی را برای جهان پیش بینی می کند مقاومت می نمايند.

دبلیو.

اچ.

نیوتون- اسمیت می نویسد:

...

با فرض اینکه بیگ بنگ از یک تکینگی ایجاد شده باشد، دشوار می توان تصور کرد که به چه دلیلی می توان فرمود خود تکینگی برساخته ی یک رخداد کیهانی پیش تر نباشد.

و از اونجا که دلایلی داریم که مطابق اونها رخداد های میکروسکوپی دارای منشاء علّی هستند، دلایلی داریم که مطابق اونها یک حالت پیش تر جهان به اون تکینگی خاص منجر شده باشد.

(1980، ص.111)

این هستدلال به چند دلیل فاقد قوّت هست.

نخست توجه کنید که:

(1) ما دلایلی داریم که مطابق اونها رخداد های میکروسکوپی دارای منشاء علّی هستند

تنها هنگامی مستلزم این هست که

(2) ما دلایلی داریم که مطابق اونها حالت پیش تر جهان به اون تکینگی خاص منجر شده باشد.

که مقدمه ی دیگری را نیز فرض کنیم

(3) تکینگی کیهان شناختی یک رخداد میکروسکوپی هست

که نادرست هست، زیرا تکینگی نه تنها رخدادی میکروسکوپی نیست، بلکه بینهایت کوچک تر از کوچک ترین رخداد میکروسکوپی هست که فیزیک دانان تاکنون کشف کرده اند.

به علاوه، تکینگی حتی یک رخداد نیز نیست، یعنی یک نقطه ی فضا-وقتی 4-بعدی نیست؛ تکینگی بخشی از پیوستار فضا-وقت-4-بعدی نیست، بلکه مرز لبه های اون هست.

به علاوه، معنای تحلیلی مفهوم تکینگی کیهان شناختی این هست که هیچ رخداد فیزیکی مقدم بر اون نیست.

تعریف تکنیگی که در نظریه های تکینگی هستعمال می شود مستلزم غیرممکن بودن امتداد منیفولد فضا-وقت فراسوی تکینگی هست.

تعریف محل بحث متبنی بر مفهوم منحنی های امتدادناپذیر هست، مفهومی که کامل ترین و دقیق ترین توصیف اون را بی.جی.اشمیت (1971) ارائه داده هست.

در یک منیفولد فضا-وقت ژئودزیک های وقتوار [timelike ] ( مسیرهای سقوط آزاد ذرات)، ژئودزیک های فضاوار [spacelike] (مسیرهای تاچاین ها) [تاچاین ها ذرات زیراتمی نظری که سرعت اونها همواره فراتر از سرعت نور هست]، ژئودزیک های تهی (مسیرهای فوتون ها)، و منحنی های وقتواری که شتاب محدود دارند (مسیرهایی که حرکت در امتداد اونها برای ناظر ممکن هست).

اگر یکی از منحنی ها پس از یک طول مناسب محدود پایان یابد (یا پس از یک پارامتر معین محدود در مورد ژئودزیک های تهی)، و امتداد منیفولد فضا-وقت فراسوی اون نقطه ناممکن باشد (مثلاً به خاطر انحنای بینهایت)، اونگاه اون نقطه، همراه با همه ی نقاط پایانی مجاور، یک تکینگی را تشکیل می دهد.

به این ترتیب، اگر نقطه ی p وجود داشته باشد که امتداد منیفولد فضا-وقت در فراسوی اون ممکن باشد، یعنی ژئودزیک ها یا منحنی های وقتوار فراسوی اون امتداد یابند، اونگاه بنا به تعریف p یک تکینگی نیست.

مطابق این تعریف، این ایده که تکینگی معلول یک فرآیند طبیعی پیش تر هست، نفی می شود.

یک پرسش دشوارتر این هست که آیا ممکن هست تکینگی یا بیگ بنگ معلول یک علت فراطبیعی، یا خدا، باشد یا خیر.

من ابتدا به این پرسش می پردازم که آیا ممکن هست بیگ بنگ1 علتی فراطبیعی داشته باشد یا خیر.

این مطلب با هستدلال دبلیو.ال.

کرایگ بر وجود علتی الاهی برای آغاز جهان مطابقت دارد، زیرا کرایگ تکنیگی را غیرواقعی می شمارد و رد می کند و بیگ بنگ را نخستین حالت فیزیکی محسوب می دارد.

(کرایگ میان چندین نوع بیگ بنگ تمایزی نمی نهد) (کرایگ 1979).

هستدلال کرایگ شامل این گام هاست

(4) ما دلایلی داریم که باور کنیم هر رخدادی علتی دارد
(5) بیگ بنگ یک رخداد هست (یا یک دسته رخدادهاست)
(6) بنابراین، دلایلی داریم که باور کنیم که بیگ بنگ علتی دارد.

برای نشان دادن اینکه علت بیگ بنگ محتملاً یک خالق مشخص بوده، طی گام های دیگری لازم هست.

برهانی از این قسم از اشکالات برهان نیوتون-اسمیت اجتناب می کند، زیرا بر مبنای رخدادهای میکروسکوپیک در مورد پدیده ای که نه میکروسکوپیک هست و نه رخداد قضاوت نمی کند، بلکه از رخدادهایی عام به رخداد یا دسته رخداد دیگری می رسد، که همان بیگ بنگ باشد.

به علاوه، با این فرض که منیفولد فضا-وقت فراسوی تکینگی امتداد می یابد، نظریه ی تکینگی را نقض نمی کند.

با این حال، این برهان فاقد هستحکام هست زیرا مقدمه ی اول اش (4) نادرست هست.

کرایگ در مورد (4) می نویسد:

گزاره ی علّی را، که پیوسته تأیید شده و هرگز ابطال نشده، می توان تعمیمی تجربی انگاشت که حامی اون قوی ترین شواهدی هست که تجربه پیش می نهد.

(1979، ص.145)

با این حال ملاحظات مکانیک کوانتومی نشان می دهند که کاربرد گزاره ی علّی نیز، اگر اصلاً به کار آید، محدود هست، و در نتیجه برهان احتمالاتی قاطعی به نفع علت داشتن بیگ بنگ وجود ندارد.

نشان دادن این واقعیت ربطی به این مطلب ندارد که آیا رابطه ی علّی را باید در قالب ضرورت فیزیکی تحلیل کرد یا در قالب تقارن مکرر اما غیرضروریِ میان اقسام معینی از رخدادها.

تنها کافی هست علیت را قانونی بدانیم که بتوان از اون پیش بینی های منفردی قیاس کرد، پیش بینی های دقیقی در مورد رخدادها یا حالات منفرد.

اینکه در این معنا رخدادهای بی علتی وجود دارند از اصل عدم قطعیت هایزنبرگ نتیجه می شود که مطابق اون برای مقادیر مربوط به هم مانند موقعیت q و اندازه حرکت [مومنتوم] p یک ذره، پايه اً غیرممکن هست که هردو مقدار را هموقت با دقت پیش بینی کرد.

اگر p در یک بازه ی معین به طول delta-p باشد و q در یک بازه ی معین به طول delta-q ، اونگاه اگر delta-p خیلی کوچک شود (با اندازه گیری دقیق)، delta-q نمی تواند همزان خیلی کوچک شود (با اندازه گیری دقیق).

به بیان دقیق، حاصل ضرب delta-p در delta-q نمی تواند کوچک تر از ثابت پلانک تقسیم بر 4*pi باشد، به این ترتیب

(7)
delta-pdelta-q >= h/(4*pi)

حال اگر شرایط اولیه مانند p و q ذره ی x در وقت t قابل تعیین نباشد، اونگاه شرایط آتی x در وقت t2 را نمی توان به دقت پیش بینی کرد.

پیش بینی شرایط مقادیر مربوط به هم [موقعیت و مومنتوم] x در وقت t2 باید آماری و نامعین باشد.

برای مثال موقعیت x در t2 در قالب موقعیت های محتمل متفاوتی که هر یک مقدار احتمالاتی متفاوتی دارند بازنمایی می شود، به گونه ای که هیچ یک از این مقادیر نمی تواند به 1 میل کند.

این پیش بینی ها متأثر از تابع موج شرودینگر یا psi هستند؛ چنان که مربع دامنه ی psi در هر نقطه ی psi تعیین نماينده ی احتمال توزیع شرایط q ی x در وقت t2 هست.

اگر توزیع احتمالاتی q در t2 را با d(q, t2 ) نشان دهیم، می توان این کمیت را چنین محاسبه کرد:

(8)
d(q,t2) = |(q,t2)|2

معادلات (7) و (8) غالباً برای نشان دادن این مطلب به کار گرفته می شوند که تغییر شرایط ذرات تابع قوانین غیرعلّیاست.

این قوانین در مورد علّی یا غیرعلّی بودن آغاز مطلق، آغاز مطلق ذرات، هیچ نمی گویند.

در نتیجه، با اضافه کردن مقدمه های مناسب دیگری به (7) و (8) می توانیم در مورد کل جهان هستباط هایی کنیم، تنها برهان مربوطی که می توانیم نشان دهیم ناموفق هست این هست که

(9) دلایلی داریم که برپایه ی اونها باور کنیم که همه ی تغییرات شرایط علّی هستند
(10) بنابراین، دلایلی داریم که برپایه ی اونها باورکنیم که همه ی تغییرات شرایط جهان به طور کلی معلول هستند.

ولی ضعف برهان فوق، شکست برهان ذیل را در پی ندارد


(11) دلیلی داریم که برپایه ی اون باور کنیم که آغاز همه ی موجودات علّی هست
(12) بنابراین، دلیلی داریم که برپایه ی اون باور کنیم که آغاز وجود جهان علتی داشته هست.

پس اگر برنامه باشد نادرستی برهان اخیر را نشان دهیم، لازم هست که مقدماتی بیابیم که بیش از (7) و (8) به آغازهای مطلق نزدیک باشد.



چنین مقدماتی را می توان برمبنای رابطه ی عدم قطعیت هایزنبرگ حاصل کرد

(13)
delta-Edelta-t >= h/(4*pi)

که در اون E [معادل] انرژی، t [معادل] وقت و h [معادل] ثابت پلانک هست.

این رابطه حاکی از اون هست که اگر انرژی یک ذره به دقت اندازه گیری شود، چنان که delta-Eبسیار کوچک شود، وقتی که در اون ذره دارای این انرژی می شود را فقط می توان بطور غیردقیق دانست، یعنی هنگامی که delta-tخیلی بزرگ شود.

حال اگر delta-t به قدر کافی کوچک باشد، delta-Eچنان بزرگ می شود که تعیین اینکه آیا قانون بقای انرژی نقض شده یا نه پايه اً غیرممکن می شود.

درخلال بازه ی وقتی
(14) متناسب هست با
delta-t (h/(4*pi)*delta-E

این قانون غیرقابل اعمال هست و در نتیجه میزان انرژی delta-Eمی تواند ناگهان به وجود آید و اونگاه (پیش از سپری شدن بازه) ار بین برود.

شواهدی تجربی، که البته به طور غیر مستقیم حاصل شده، وجود دارد که مطابق اونها این این پدید آمدن بی علت انرژی یا ذرات (به ویژه ذرات مجازی) کراراً رخ می دهد.

پس چنین می نماید که برهان (11) – (12) ناموفق هست و گام اصلی برهان به سوی اثبات وجود یک علت فراطبیعی برای بیگ بنگ، یا به بیان دقیق تر، برای بیگ بنگ1 ، غلط هست.

می توان ایراد گرفت که بی علّتی کوانتومی تنها در سطح میکروسکوپیک صادق هست و نه برای حالات یا آغازهای ماکروسکوپیک کیهان شناختی.

این مطلب را می توان بدون اینکه گزندی به برهان من برسد پذیرفت ، زیرا فرآیندهای فیزیکی برسازنده ی بیگ بنگ 1 (که مطابق تعریف ام در خلال دوره ی پلانک رخ می دهند) یگانه اند و همگی میکروسکوپیک هستند و در ابعادی رخ می دهند که در اون اصول مکانیک کوانتومی بی چون و چرا قابل اعمال هستند.

پس می توان ایراد گرفت که بیگ بنگ1 آغاز وجود خود فضا-وقت چهاربعدی باشد، و اینکه رخدادهای غیرعلّی که مشخص کردم صرفاً شامل آغازهای درون فضا-وقت چهاربعدی باشد.

مسلماً "آغازهای بی علتی درون فضا-وقت هست" نامربوط هست و لذا نمی تواند ارزش احتمالاتی "آغاز وجود خود فضا-وقت بی علت هست" را افزایش دهد.

جواب من این هست که اگر چنین بود (و در بخش 4 در طی بحث از مدل های خلاء نوسانی از جهان، دلایلی را ارائه خواهم داد که چنین امری را مشکوک می سازند) اونگاه همین ایراد بر برهان متناظر به نفع وجود یک علت فراطبیعی برای فضا-وقت چهار بعدی نیز وارد هست؛ زیرا "برخی آغازِ وجودهای درون فضا-وقت عللی دارند" یا حتی "همه ی آغازهای وجودهای درون فضا-وقت عللی دارند" به دلیل مشابهی نامربوط محسوب می شوند و لذا نمی توانند این احتمال را افزایش دهند که "آغاز وجود خود فضا-وقت چهار بعدی علتی دارد".

نتیجه گیری من این هست که ملاحظات مکانیک کوانتومی نشان می دهند که هستدلال بر پایه ی (4) به نفع وجود علتی الاهی برای بیگ بنگ1 ناموفق هست.

اما این نتیجه بحث را خاتمه نمی دهد، زیرا مدافع برهان تئیستی هنوز هم می تواند ادعا کند که من حق ندارم پای بی علتی مکانیک کوانتومی را به بحث بگشایم، زیرا مدل کیهان شناختی بیگ بنگ مبتنی بر نظریه ی نسبیت عام (GTR) هست و GTR در حیطه ی اعمال خود وجود یک تعیّن علّی را پیش فرض می گیرد.

نمی توانم در مورد اعتبار این ایراد تصمیم گیری کنم، اما در عوض اصرار می کنم که حتی اگراین ایراد معتبر باشد، همچنان می توان ثابت کرد که ما هیچ دلیلی نداریم که فکر کنیم که بیگ بنگ1 علتی، چه فراطبیعی و چه غیر از اون، دارد.

این مطلب را تنها می توان بر مبنای خود مدل نسبیتی بیگ بنگ نشان داد.

اجازه دهید با اونچه که تاکنون درستی شان را مفروض داشته ام آغاز کنیم، اینکه تکینگی در t0 واقعیت دارد.

با این فرض، به این نتیجه می رسیم که همه ی انگاره های فضا و وقت و همه ی قوانین شناخته شده ی فیزیک در تکینگی فرو می ریزند (زیرا این قوانین برپایه ی انگاره ی کلاسیک فضا-وقت صورت بندی شده اند)، و درنتیجه پیش بینی اینکه تکینگی به چه می انجامد ناممکن هست.

این ناممکنی ناشی از جهل ما نسبت به نظریه ی درست نیست، بلکه خودِ حدِ معرفت ممکن مان هست که مشابه و افزون بر محدودیتی هست که لازمه ی اصل عدم قطعیت مکانیک کوانتومی هست.

محدودیت اول ناشی از ساختار علّی فضا-وقت هست که از GTR نتیجه می شود؛ ناحیه ی برهمکنشی که GTR فرض می کند نه تنها توسط سطح اولیه ای که بر اون داده ها معلوم می شوند و سطح نهایی که براون اندازه گیری انجام می گیرد محدود می شود، بلکه همچنین توسط یک سطح پنهان نیز محدود می شود.

سطح پنهان سطحی هست که هر ناظر ممکنی تنها می تواند اطلاعات محدودی از اون کسب کند، اطلاعاتی مانند جرم (در مورد سیاهچاله ها)، مومنتوم زاویه ای و بار[اکتریکی].

این سطح "همه مشخصات ذرات را با احتمال یکسان، مطابق معرفت محدود ناظران، گسیل می دارد" (هاوکینگ 1976، ص.2460).

سطحی نزدیک به تکینگی بیگ بنگ1 ، سطحی که در وقت پلانک 10-43 بوده، سطحی پنهان هست.

پس تکنیگی پنهان توسط این سطح "همه ی مشخصات ذرات را با احتمال برابر گسیل می دارد" (هاوکینگ 1976، ص.2463).

اگر موافق با کرایگ فرض کنیم که تکینگی واقعیت ندارد، و بیگ بنگ1 نخستین حالت فیزیکی بوده هست، اونگاه سطح پنهان را نمی توان پیامد تکینگی انگاشت؛ به جای اینکه تصور کنیم ذرات به طور کتره ای و لحظه ای از تکینگی گسیل می شوند، باید تصور کنیم که این ذرات به طور کتره ای و ناگهانی از هیچ مطلق گسیل شده اند.

به بیان دقیق، این بدان معناست که اگر بیگ بنگ1 نخستین حالت فیزیکی باشد، اونگاه هر تشکلّی از ذرات که برسازنده ی این حالت اولیه باشد، یا بتواند بوده باشد، بر مبنای پیشینی با دیگر تشکّل ها معادل هست.

در هر حال، پیش بینی ساختمان بیگ بنگ1 پايه اً غیر ممکن هست و لذا بیگ بنگ1 بی علت هست (زیرا "بی علت" در معنای حداقلی خود به معنای "پايه اً پیش بینی ناپذیر" هست).

خود تکینگی نیز در نظریه ی بیگ بنگ مبتنی بر نسبیت عام، بی علت محسوب می شود، که البته این امر دلایل مختلفی دارد.

تکینگی به عنوان نقطه ای تعریف شده هست که منحنی های فضا-وقت را نمی توان فراسوی اون امتداد داد، و لذا نمی توان برایش اسلافی علّی قائل شد.

پس در مجموع، می توانیم بگوییم که گرچه نظریه ی بیگ بنگِ مبتنی بر نسبیت عام فرض می گیرد که در حیطه ی کاربردش علیت بربرنامه هست، همچنین فرض می گیرد که این حیطه ی کاربرد محدودیتی نیز دارد؛ مطابق این نظریه علیت در حالات نخستین فیزیکی، یعنی تکینگی و بیگ بنگ، فرو می ریزد.

در نتیجه، نمی توان از این نظریه برای حمایت از این برنهاده هستفاده کرد که حالات اولیه ی فیزیکی معلول اند و اینکه اون علت خداست.

4.

گرانش کوانتومی و آغاز بی علت جهان.

در رویکرد ذکر شده به آغاز جهان خللی جدی هست؛ من فرض کرده ام که حیطه ی اعمال نظریه ی بیگ بنگِ مبتنی بر GTR نامحدود هست و لذا به شرایط حدّی مانند آغاز جهان در خلال بیگ بنگ1 نیز قابل تعمیم هست.

در حقیقت، هنگامی که برهمکنش های مکانیک کوانتومی غالب می شوند، GTR زایل می شود، و این شرایط هنگامی غالب می شود که دما بیش از 1032K ، چگالی بیش از 1094 gm cm-3 ، و هنگامی که شعاع انحنا در مرتبه ی 10-33 cm باشد.

از اونجا که در دوره ی پلانک، در 10-43 نخستینِ پس از تکینگی، با چنین شرایطی سروکار می یابیم، نظریه ی بیگ بنگ مبتنی بر GTR را نمی توان راهنمای معتبری برای بازسازی فرآیندهای فیزیکی واقع شده در خلال این وقت دانست و محققاً نمی توان از اون به عنوان شاهدی معتبر نتیجه گرفت که چگالی، دما و انحنای پیش از این وقت به مقادیر بینهایت میل می کرده اند.

به این ترتیب به نظر می رسد که برهان احتمالاتی فوق بر بی علتی آغاز جهان به مخمصه افتاده هست.

با این حال، به باور من، سه دلیل پشتیبان این ایده هست که جهان یکباره آغاز شده هست.

برای فهم این دلایل، باید نخست در نظر بگیریم که GTR به این دلیل در خلال دوره ی پلانک قابل اعمال نیست که نظریه ی گرانشِ GTR نمی تواند رفتار مکانیک کوانتومی گرانش را در خلال این دوره تبیین کند.

پس به یک نظریه ی کوانتومی گرانش جدید نیاز داریم.

اگر چه چنین نظریه ای هنوز تدوین نشده هست، برخی ازنشانه های عام اونچه که می تواند پیش بینی کند معلوم هستند.

برپایه ی این نشانه هاست که باید سه دلیل مان را دریابیم.

دلیل نخست اینکه، به نظر می رسد نظریه ی کوانتومی گرانش می تواند نشان دهد که گرانش در شرایط دوره ی پلانک باید به جای جاذبه، دافعه ایجاد کند.

در خلال این دوره، نواحی ای با چگالی منفی انرژی می توانند توسط نیروها و ذرات موجود ایجاد شده باشند، و این نواحی به دافعه ی گرانشی می انجامند.

در نتیجه ی این وضع مجموعه ی محدودی از ژئودزیک های وقتوار یا تهی در نقطه ی واحدی همگرا نمی شوند بلکه توسط نیروی گرانشی واگرا می شوند.

این احتمال با انگاره ی جهانی نوسانی سازگار هست، زیرا با پایان هر فاز انقباض، گرانش دافعه ایجاد می کند و از همگرایی ژئودزیک ها در یک نقطه جلوگیری می کند؛ گرانش چنان ژئودزیک ها را می راند که وارد یک فاز انبساطی جدید می شوند.

اما این طریق اجتناب از تکینگی که نظریه های هاوکینگ- پنروز پیش بینی می کند، جهانی بینهایت قدیم را نمی پذیرد.

زیرا – و این نخستین دلیلی هست که می خواهم ذکر کنم- این جهان گرانش کوانتومی نوسانی هنوز هم دچار همان مسائلی هست که در بخش 1 مورد بحث برنامه گرفت، یعنی، افزایش شعاع، طول دوره، پرتوها و انتروپی در هر چرخه.

در نتیجه، این نظریه وقوع تکینگی کیهان شناختی را عقب تر از وقتی که درست قبل از (یا هنگام) نخستین چرخه ای که در اون شعاع جهان صفر (یا نزدیک صفر) بوده، نمی داند.

دلیل دوم این هست که به طریقی می توان پیش بینی های نظریه های هاوکینگ- پنروز در مورد تکینگی در آغاز ایجاد انبساط را با نظریه ی کوانتومی گرانش دافع سازگار نمود.

این نظریه ها تکینگی را اینگونه تعریف نمی نمايند که در اون انحنا، چگالی و دما بی نهایت و شعاع صفر هست.

تکینگی در این نظریه ها یک نقطه یا یک رشته نقاط تعریف می شود که که منیفولد فضا-وقت را نمی توان فراسوی اونها امتداد داد.

در نتیجه، اگر اثرات گرانش کوانتومی مانع از رسیدن دما، چگالی و انحنا به مقادیر بینهایت، و کاهش شعاع به صفر شود، این ضرورتاً به معنای عدم وجود تکینگی نیست.

تکینگی می تواند در مقادیر محدود و غیرصفر رخ دهد.



دلیل سوم این که، پیشرفته ترین تلاش های نظری برای تبیین جهان بر مبنای اصول مکانیک کوانتومی، آغاز جهان را ابتدای انبساط کنونی محسوب می نمايند.

این نظریه ها را در مجموع "مدل های نوسانِ خلاء جهان" می خوانند.

مدل هایی که ترایون (1973)، بروت، اِنگلِرت و گونزیگ (1978)، گریشاک و زِلدوویچ (1982)، آتکاتز و پاگِلز (1982)، و گوت (1982) ارائه کرده اند، تصویری از جهان ارائه می دهند که ناگهان از یک فضای زمینه ی تهی برآمده هست، و مدل ویلِنکین (1982) اون را چنان تصویر می کند که از هیچ مطلق برآمده هست.

نخستین مدل نوسان خلاء در سال 1973 توسط ادوارد ترایون ارائه شد.

نوسان خلاء، ایجاد بی علت انرژی در فضای خالی هست که از رابطه ی عدم قطعیت delta-Edelta-t >= h/(4*pi) پیروی می کند، و لذا مقدار خالص کمیت های باقی [کمیت هایی که پیرو قوانین بقا هستند] در اون صفر هست.

ترایون محاجه می کند که جهان می تواند از در خلاء بزرگتر فضایی که جهان جزئی از اون هست نوسان کند زیرا مقدار خالص کمیت های باقی، صفر می ماند.

(ترایون مدعی هست) شواهد تجربی حامی یا سازگار با این واقعیت هست که ماده-انرژی مثبت جهان توسط انرژی پتانسیل گرانشی منفی اون خنثی می شود، و اینکه میزان ماده ی ایجاد شده مساوی میزان ضد ماده هست.

(اما این مطلب آخر با نظریه های یگانه ی کلان [Grand Unified Theories] فعلی ناسازگار هست.)

نقطه ضعف نظریه ی ترایون، و دیگر نظریه هایی که وجود فضای زمینه ای را فرض می گیرند که جهان در اون نوسان می کند، این هست که این نظریه ها وجود جهان را تنها به بهای طرح یک مبنای تبیین نشده ی دیگر، ، یعنی، فضای زمینه، تبیین می نمايند.

نظریه ی ویلنکین، که در اون جهان بدون علّتی "دقیقاً ازهیچ" ایجاد می شود (1982و ص.26) فاقد این ضعف هست.

در نظریه ی ویلنکین جهان در یک تونل کوانتومی از هیچ مطلق بر صحنه ی فضا ظاهر می شود.

گذر از تونل کوانتومی معمولا در قالب فرآیندهایی درون فضا-وقت فهمیده می شود؛ مثلا، اگر یک الکترون فاقد انرژی کافی برای گذر از مانع باشد گذر از تونل برایش مشکل خواهد بود، اما با این حال می تواند از اون بگذرد.

این گذر بدان خاطر ممکن هست که رابطه ی عدم قطعیت فوق الذکر امکان می دهد که الکترون ناگهان در یک برهه ی وقتی کوتاه، انرژی اضافه ای بدست آورد تا بتواند از مانع تونل گذر کند.

ویلنکین این مفهوم را بر خود فضا-وقت اعمال می کند، در این مورد سیستم پیش از تونل زدن (tunneling)هیچ حالتی ندارد، زیرا حالت تونل زدن نخستین حالت موجود هست.

پس حالت تونل زدن مشابه بیگ بنگ1 در سومین تعریف آغاز جهان در بخش 2 هست، زیرا اولین حالت جهان هست و پیش از این حالت هیچ وقتی نبوده هست.

معادله ای که این حالت را توصیف می کند یک معادله ی تونل زنی کوانتومی هست، بویژه حل شناور روایت اقلیدسی معادلی تکاملی جهان با یک متریک بسته ی روبرتسون- واکر [12].

جهان برآمده از یک تونل زنی با اندازه ی محدود (a = H-1) و نرخ انبساط یا انقباض صفر (da/dt = 0) هست.

جهان برآمده از یک حالت خلاء متقارن هست، که سپس زایل می شود و دوره ی تورمی آغاز می شود؛ پس از پایان این دوره، جهان مطابق مدل هستاندارد بیگ بنگ تکامل می یابد.

مدل های مکانیک کوانتومی از آغاز جهان از نظر تبیینی برتر از مدلهای بیگ بنگ هستاندارد مبتنی برنسبیت عام هستند؛ زیرا حالت اولیه ای را فرض نمی نمايند که در اون قوانین فیزیک فرو می ریزد بلکه آغاز جهان را مطابق قوانین فیزیک تبیین می نمايند.

نظریه ی مبتنی بر نسبیت عام آغازی را برای جهان پیش بینی می کند که در حالت اولیه ی اون قوانین مورد هستفاده برای پیش بینی فرومی ریزند.

تکینگی و انبساط فضا-وقت چهاربعدی از این تکینگی از هیچ یک از قوانین نسبیت عامِ بعدی جهان تبعیت نمی کند.

به جای یک تکینگی انبساط یابنده، یک نوسان کوانتومی یا تونل زنی هست که مشابه نوسان ها و تونل زنی های درون جهان هست و ازهمان قوانین غیرعلّی نوسانات و تونل زنی های بعدی پیروی می کند [13].

این مرورمان بر نقش مکانیک کوانتومی در تبیین آغاز جهان قویّاً مؤید برهان احتمالاتی بر آغاز بی علت جهان هست، که گرچه پیچیده تر از اون چیزی هست که در بخش های 1 تا 3 فرض کردیم، اما باز هم نافذ هست.

نتایج اون در این عبارت فصلی خلاصه شده هست: به نحو احتمالاتی درست هست که یا جهان بدون علتی (الف) در پی یک تکینگی با چگالی، دما و انحنای بینهایت و شعاع صفر، یا (ب) با یک تکینگی واجد مقادیر محدود و غیر صفر، یا (ج) در خلاءای نوسانی در یک فضای بزرگ تر یا تونل زنی از هیچ انبساط آغازکرده هست، یا جهان ناگهان در پی فاز انبساطی پیش تری تحت شرایط (الف)، (ب) یا (ج) هستی آغاز کرده هست.

منابع
Atkatz, D., and Pagels, H.

(1982), "Origin of the Universe as a Quantum Tunneling Event", Physical Review D 25: 2065-2073.


Barrow, J., and Silk, J.

(1983), The Left of Creation.

New York: Basic Books.


Brout, R., Englert, F., and Gunzig, E.

(1978), "The Creation of the Universe as a Quantum Phenomenon", Annals of Physics (N.Y.) 115: 78-106.


Craig, W.

L.

(1979), The Kalam Cosmological Argument.

New York: Harper and Row.


Fitzgerald, P.

(1976), "Discussion Review: Swinburne's Space and Time", Philosophy of Science 43: 618-637.


Gott, J.

R.

(1982), "Creation of Open Universes from de Sitter Space", Nature 295: 304-307.


Grishchak, L.

P., and Zeldovich, Y.

B.

(1982), "Complete Cosmological Theories", in M.

J.

Duff and C.

J.

Isham (eds.), Quantum Structure of Space and Time.

Cambridge: Cambridge University Press, pp.

409-422.


Hawking, S.

W.

(1966), "Singularities in the Universe", Physical Review Letters 17: 444-445.


—.

(1976), "Breakdown of Predictability in Gravitational Collapse", Physical Review D 14: 2460.


Hawking, S.

W., and Ellis, G.

F.

R.

(1973), The Large Scale Structure of Space-Time.

Cambridge: Cambridge University Press.


Hawking, S.

W., and Penrose, R.

(1965), "Singularities in Homogenous World Models", Physical Letters 17: 246-247.


— .

(1970), "The Singularities of Gravitational Collapse and Cosmology", Proceedings of the Royal Society of London A 314: 529-548.


Hubble, E.

(1929), "A Relation Between Distance and Radial Velocity Among Extragalactic Nebulae", Proceedings of the National Academy of Sciences 15: 168-173.


Landsberg, P.

T., and Park, D.

(1975), "Entropy in an Oscillating Universe", Proceedings of the Royal Society of London A 346: 485-495.


Lifschitz, E.

M., and Khalatnikov, I.

M.

(1963), "Investigations in Relativist Cosmology", Advances in Physics 12: 185-249.


Misner, C.

W., Thorne, K.

S., and Wheeler, J.

A.

(1973), Gravitation.

San Francisco: W.

H.

Freeman and Co.


Newton-Smith, W.

H.

(1980), The Structure of Time.

London: Routledge and Kegan Paul.


Penrose, R.

(1965), "Gravitational Collapse and Space-Time Singularities", Physical Review Letters 14: 57-59.


—.

(1974), "Singularities in Cosmology", in M.

S.

Longair (ed.), Confrontation of Cosmological Theories with Observational Data, Boston: D.

Reidel, pp.

263-272.


Penzias, A., and Wilson, R.

(1965), "A Measure of Excess Antenna Temperature at 4080 Mc/s", Astrophysical Journal 142: 419-421.


Schmidt, B.

G.

(1971), "A New Definition of Singular Points in General Relativity", General Relativity and Gravity 1: 269-280.


Silk, Joseph (1980), The Big Bang.

San Francisco: W.

H.

Freeman and Co.


Smith, Q.

(1985a), "Kant and the Beginning of the World", The New Scholasticism 59: 339-346.


—.

(1985b), "The Anthropic Principle and Many-Worlds Cosmologies", The Australasian Journal of Philosophy 63: 336-348.


—.

(1985c), "On the Beginning of Time", Noûs 19: 579-584.


—.

(1986a), The Felt Meanings of the World: A Metaphysics of Feeling. West Lafayette, Indiana: Purdue University Press.


—.

(1986b), "World Ensemble Explanations", Pacific Philosophical Quarterly 67: 73-86.


—.

(1987), "Infinity and the Past", Philosophy of Science 54: 63-75.


Stromberg, G.

(1925), "Analysis of Radial Velocities of Globular Clusters and Non-Galactic Nebulae", Astrophysical Journal 61: 353-362.


Swinburne, R.

(1981), Space and Time, 2nd ed.

New York: St Martin's Press.


Tolman, R.

C.

(1934), Relativity, Thermodynamics and Cosmology.

Oxford: Clarendon Press.


Tryon, E.

P.

(1973), "Is the Universe a Vacuum Fluctuation?", Nature 246: 396-397.


Vilenkin, A.

(1982), "Creation of Universes from Nothing", Physical Letters 117B: 25-28.


Wheeler, J.

(1973), "From Relativity to Mutability", in J.

Mehra (ed.), The Physicist's Conception of Nature.

Boston: D.

Reidel, pp.

202-247.


Whitrow, J.

G.

( 1980), The Natural Philosophy of Time, 2nd ed.

Oxford: Clarendon Press.


پانوشت ها

1.

See G.

Stromberg's summary of V.

M.

Slipher's measurements in Stromberg 1925; also see Hubble 1929.

Other observational evidence that supports Big Bang cosmology includes the background microwave radiation of 2.7 K, which is a remnant of the intense heat generated at an early stage of the expanding universe.

This radiation was first discovered (and initially measured to be 3.5 K) by A.

Penzias and R.

Wilson in Penzias and Wilson 1965.


A third major set of data supporting the Big Bang cosmology is the abundance of helium 4, deuterium, helium 3, and lithium 7, the formation of which is predicted to occur in the first minutes of the Big Bang.


2.

According to John Wheeler (1973, p.

220), the simplest expression of the Einstein equations is

(curvature of space time) = 8*pi (density of the mass-energy present in that space-time).


More completely, it can be said that the field equations relate the metric tensor gµv and its derivatives, which describe the geometry of space-time, to the energy-momentum tensor Tµv, which is determined by the distribution of the mass and energy in that space-time.

These equations enable paths in space-time (specifically, geodesic paths) to be calculated.

The formula summarizing the ten field equations is

Rµv - (1/2)Rgµv + lamda*gµv = -(8*pi*G/c2)Tµv
The terms on the left-hand side are composed of gµv and its derivatives, and also of the constant lamda.

G is the constant of gravitation and c the velocity of light.


3.

The Robertson-Walker metric is determined by a, the radius of the universe at a certain time, and by the curvature of space-time.

The metric of a homogeneous and isotropic universe is

ds2 = dt2 - (1/c2)a2*(d-sigma)2
where ds is the space-time interval between two events, d-sigma [derivative of sigma] is the line element of a space of constant curvature.

and c the velocity of light.


4.

The most widely discussed models have been developed in Tolman (1934, pp.

440 ff) and in Landsberg and Park (1975).


5.

That is, the stress-energy tensor satisfies

( Talpha-beta - 1/2*galpha-beta*T )ualpha*ubeta >= 0
6.

That is, the space-time is such that

t(aRb)cd(etf)(t^c)*(t^d) [is not equal to] 0
holds at some point along each timelike or null geodesic.

ta is the tangent vector.


7.

Hawking and Ellis (1973, p.

3).

The proof that the trapped surface created by this matter implies a singularity in our past (rather than in our future) is given on pages 356-359.


8.

The less dense parts of the universe exploded from points first, followed by the more dense parts.

See Barrow and Silk (1983, p.

42).


It should also be noted that if the universe is not sufficiently isotropic and homogeneous, some past-directed timelike geodesics will not end in singularities.

Observational evidence, however, suggests that the universe is sufficiently symmetric so that all do end in singularities.

See Hawking and Ellis (1973, pp.

358-359).


9.

Although the space of the singularity is standardly defined as less than 3-d, Roger Penrose has proposed a definition of the cosmological singularity as a 3-d spacelike surface, in which case it could count as a part of the universe and thus as its beginning.

See Penrose (1974).


10.

I have shown that it is logically possible for there to be empty time before the Big Bang1 in Smith (1985a).


11.

A frequent objection is that singularities involve infinite values and that infinities cannot be real.

See for example Craig (1979, pp.

116-117).

I have rebutted Craig's and others' arguments against infinite realities in Smith (1987).


12.

The bounce solution is a(t) = H-1cos(Ht).

See Vilenkin (1982, p.

26).


13.

For further discussion of the vacuum fluctuation theories of the beginning of the universe, see Smith (1986b, esp.

pp.

81-84).

Other pertinent cosmological discussions can be found in Smith (1985b) and Smith (1986a, chapter Vl).


Quentine Smith هم اکنون از بزرگترین فلاسفه بیخدا می باشد.

تارنمای رسمی وی در اینجا برنامه دارد.

وی هم اکنون در دانشگاه میشیگان غربی فلسفه تدریس میکند.

دکتر کوئنتین اسمیت همچنین سردبیر نشریه بسیار مشهور فیلو هست که به فلسفه دین میپردازد.

از مهمترین کتابهای وی "بیگ بنگ، کیهان شناسی، خداباوری و خداناباوری" هست که بطور مشترک توسط او و ویلیام کریگ لین فیلسوف مشهور خداباور توسط انتشارات دانشگاه اکسفورد چاپ شده هست.


ترجمه:
امیر غلامی
منبع به زبان اصلی +


82 out of 100 based on 82 user ratings 1282 reviews

@