بسم الله الرحمن الرحيم
خلقت از عدم(2)
بدو خلقت ولحظه به وجود آمدن عالم همواره از پرطرفدار ترين
ومرموزترين موضوعاتي بوده كه بشر به آن پرداخته است،موضوع اينكه اين جهان
حادث است ياقديم يعني اينكه از ازل بوده يا يك زماني به علت اتفاقي به وجود
آمده ،از دير باز انديشه بشر را در حوزه علوم طبيعي وفلسفي به خود مشغول
داشته است.
از زماني كه كيهانشناسي از اوايل قرن بيستم با الهام از
انديشه هاي سترگ ابر مرد فيزيك معاصر يعني آلبرت انيشتين از جنبه صرفا
فلسفي به روشي فيزيكي وقابل اندازه گيري تغيير فاز داد و تجربيات و رصدهاي
دقيق آراي جرج گاموف مبني بر آغاز خلقت در اثر يك انفجار بزرگ و نوساني
بودن مدل آن را به عنوان مدلي استاندارد كيهان شناسي قرار داد معماي لحظه
صفر فكر انديشمندان زيادي را معطوف خود داشت.
اين سوال كه جهان در لحظه صفر چه وضعيتي داشته و آيا در قبل
از اين لحظه فيزيكي قابل تطابق با فيزيك معاصر برآن حاكم بوده يا
خير،نظريه گاموف واذعان به اين امر كه جهان در حال انبساط هابلي است و ذكر
اين كه اين جهان از انفجاري نشات گرفته و تاييد اين ايده با رديابي تابش
زمينه كيهاني و اصلاح اين تئوري در طول زمان و ارائه نظريه تورمي كه آغاز
خلقت را نه در فاز هابلي بلكه در فاز تورمي جستجو مي كند كيهان شناسي را به
دوحوزه نسبيتي و كوانتمي تقسيم مي كند كه حوزه نسبيتي ،حوزه اي است كه بعد
از زمان پلانك و خروج عالم از شعاع پلانك را توضيح مي دهد.
كه در اين جنبه نظريه نسبيت عام انيشتين و آرا هابل و ساير
فيزيكدانان نسبيتي به مدد علم مي آيند وكيهان رااز آن زمان تا حال حاظرمورد
پژوهش قرار مي دهند ولي زمان قبل از زمان پلانك تا لحظه صفر خلقت ووضعيت
عالم قبل از انفجار در حوزه كيهانشناسي كوانتمي قرار مي گيرد.
چراكه در اين بازه با اندازه هايي در حد كوانتمي سروكار داريم و قوانين مكانيك كوانتمي بر جهان حاكم بوده است.
مساله اي كه در اين مختصر به آن مي پردازيم مرحله اي است كه در آن تورم كيهان اتفاق افتاده است .
سوال در اين جاست كه دليل به وجود ماده و ايجاد تورم و تشكيل كيهان از لحاظ فيزيكي چگونه توجيه مي شود؟
با فرض اينكه ماده از لحظه t=0به وجود آمده پس در قبل از آن
چه چيزي بوده و ماده از چه چيزي نشات گرفته است و چون اين حوزه در قلمرو
مكانيك كوانتمي است ، به كيهان شناسي كوانتمي شهره است.
لازم به ذكر است كه قبل از منحصر كردن خود به موضوع بدو خلقت به جاست به اطراف خود نگاهي بياندازيم ،
آيا در جايي در اين جهان اثراتي از ايجاد ماده جرم دار را مي بينيم؟
بله،در طي آزمايشهايي كه در فيزيك مدرن صورت پذيرفته ،آزمايشي
موسوم به تشكيل زوج وجود دارد كه در اين آزمايش مشاهده مي شود كه اشعه
گاما با انرژي خاص،حداقل برابر انرژي جرمي دو الكترون، در مجاورت هسته اي
سنگين به دو زوج الكترون وپاد الكترون تبديل مي شود
كه در كتابهاي فيزيك مدرن شرح مفصل اين آزمايش وجود دارد،يعني
اشعه گاما كه انرژي بالا و سرعتي برابر سرعت نور دارد در مجاورت يك جسم
سنگين كه ضامن بقاي اندازه حركت خطي در طول آزمايش است به دو ذره مادي جرم
دار تبديل شده و اگر چنانچه اين دو ذره دوباره به هم برخورد كنند اين دو
ذره به اشعه گاما تبديل مي شوند.اين يك نشانه از خلقت ماده جرم دار در
طبيعت است.
حال سوال اينجاست ، در اين آزمايش اشعه گاما و هسته سنگين وجود دارد ،آيا ديده شده كه از خلا هم ماده جرم دار ساخته شود؟
سوال را روشنتر بايد بيان كنيم؟منظور از خلا چيست؟مسلما،خلا منطقه اي از فضا را مي گويند كه در آن هيچ چيز مادي نباشد.
خلا را از منظر فيزيك كاووش مي كنيم ، از نظر فيزيك نيوتوني
يا كلاسيك منطقه اي ايزوله از ماده جرم دار را خلا مي گويند،از لحاظ نسبيتي
چطور؟آيا روي زمين مي توانيد منطقه اي را پيدا كنيد عاري از ماده وگرانش
باشد،عاري از ماده شايد ولي عاري از گرانش،نه،پس معلوم است كه گرانش با يد
خاصيتي از فضا باشد ،نه تنها گرانش بلكه سايرميادين نيز فارغ از اينكه ماده
اي در جايي باشد يا نباشد در خلا تاثير گذار هستند ودر خلا وجود دارند چه
ماده اي جرم دار در خلا باشد يا نباشد
پس خلا شايد مفهومش فضايي عاري از ماده جرم دار باشد ولي عاري از همه چيز نه،
اما ديدگاه كوانتم نسبت به خلا
مهمترين اصل از اصول مكانيك كوانتمي اصل عدم قطعيت مي باشد،
اين اصل اشاره بدان دارد كه امكان ندارد به طور هم زمان مكان دقيق يك ذره و
اندازه حركت آن را دقيقا اندازه گيري كنيم يعني اگر مكان يك ذره را دقيقا
بدانيم پس لاجرم اندازه حركت آن را اصلا نمي دانيم وبالعكس،و براي دانستن
هر دو قطعيت در هر كدام از آنها فدا شده واحتمال جايگزين آن مي شود در
مكانيك كوانتمي يك جرثومه به صورت موج –ذره تعريف مي شود اگر چانچه بخواهيم
طول موج وابسته به آن را دقيقا بدانيم لاجرم مكان آن را نمي دانيم
واگرمكان آن را دقيق بدانيم پس لاجرم طول موج را از دست داده ايمامكان
ندارد به طور همزمان هم مكان را بدانيم وهم طول موج را،در جنبه ديگر عدم
قطعيت ارتباط بين بازه زماني وتغييرات انرژي است در اين حالت در بازه هاي
زماني معيني كه مكانيك كوانتمي مشخص مي كند مي تواند اصل بقاي انرژي نقض
شودحالا به خلا با ديد اصل عدم قطعيت نگاه مي كنيم.خلائي رادر نظر ميگيريم
كه ماده جرم دار وجود ندارد يعني قطعا مي دانيم كه مقدار جرم در آن صفر است
پس لاجرم در اين صورت مقدار انرژي نمي تواند در آنجا قطعا صفر باشد ولي
در مقدار مينيمم خود قرار دارد كه اين تعريف خلا از نظر فيزك كوانتمي است
پس مقدار انرژي در آن نا معلوم است و وجود دارد .در غير اين صورت عدم قطعيت
نقض مي شود
،اما اين انرژي غير قابل اندازه گيري است اما قابل رد يابي هم نيست؟
نه اين گونه نيست بايد رديابي شود ،سوال ديگر به غير از خلا شما در جاي ديگري در فيزيك هم از اين استدلال استفاده مي كنيد ؟
بله، در انرژي دماي صفر مطلق ، صفر مطلق به دمايي اطلاق مي
شود كه جنبش اتمها در آن به صفر تنزل پيدا مي كند .خوب بنا به اصل عدم
قطعيت اگر يك ذره را دقيقا جايگاهش رابدانيم لاجرم دقيقا اندازه حركتش
رانمي دانيم يعني قطعا اندازه حركت آن مقداري است غير صفر يعني با وجود
جايگزيده بودن باز هم نوسان در ذات آن وجود دارد كه به اين انرژي نقطه صفر
درجه مي گويند لاجرم از ديدگاه كوانتمي رسيدن به دماي صفر مطلق ذاتا ميسور
نيست.
حالا بر ميگرديم به مساله خلا اين انرژي خلا را چگونه رديابي كنيم؟
اين كار در آزمايشي موسوم به كازيمير صورت پذيرفته است در اين
آزمايش در يك منطقه اي كه امكان خلاشدنش وجود دارد دو صفحه فلزي موازي هم
قرار مي دهيم ودر حالت غير خلا اين دو صفحه را به هم نزديك مي كنيم نيروهاي
واندوالسي كه ممكن است بين ملكول هاي دوصفحه ممكن است به وجود آيد اندازه
مي گيريم و مي دانيم. حالا در سيستم خلايي ايجاد مي كنيم مشاهده مي شود كه
ناگهان دو صفحه با نيروي فوق العاده قوي به سوي هم كشيده مي شوند و وقتي
دوباره محيط را از حالت خلا خارج مي كنيم دوباره اين نيرو حذف مي شود ،
انرژي كه در خلا به وجود مي آيد،توجيه آن است از انجا كه در خلا انرژي
هاي زياد در طول موج وفركانس هاي مختلف وجود دارد ،وقتي دو صفحه به هم
نزديك مي شود طبيعت به دان جهت ميرود كه بين دو صفحه طول موج هايي كه مضرب
صحيحي از فاصله را به وجود مي آورند حفظ وبقيه را حذف مي كند پس انرژي
دربين دو صفحه كم ودر بيرون دو صفحه زياد است واين اختلاف پتانسيل منجر به
فشار دو صفحه به سوي هم مي شود ووقتي دوبار از حالت خلا محيط خارج مي شود
اين انرژي ها با جذب دفع هاي مواد كمرنگ شده واز بين مي رود. اين آزمايش
دليلي بر رديابي انرژي خلا مي باشد.پس و افت وخيز هاي آن دراثر اصل عدم
قطعيت هايزنبرگ در بازه هاي زماني خاص كوانتمي ذرات وپاد ذراتي را در فضا
به وجود آورده وازبين مي برد ، پس لاجرم خلا در واقع دريايي از ظهور وافول
مواد وپاد مواد مي باشد.يعني در هرلحظه اي ماده در خلا به وجود مي آيد واز
بين مي رود .
بعد از اين مقدمات دوباره به مبدا خلقت باز مي گرديم ،آنچه از
تجربه بر مي آيد ومسلم است اين است كه جهان در حال انبساط است و به مرور
رو به سرد شدن نهاده است . پس اين انبساط و سرد شدن را نمي توان از واقعيت
جهان كنار گذاشت .
جورج گاموف در ايده مهبانگ اشاره به اين مي كند كه اين انبساط
به دليل همان انفجار بزرگي است كه در اول خلقت اتفاق افتاده و در اثر گذشت
زمان اين انبساط رو به كندي و جهان رو به سرد شدن خواهد رفت .اما نكته اي
ديگر در اينجا نهفته وآن اين است كه انبساط جهان در صورت درست بودن ايده
گاموف انبساطي با شتاب كاهنده خواهد بود ولي در رصدها نشان از آن است كه
اين انبساط با شتاب افزاينده اي در حال زياد شدن است .و اين نشان از انرژي
تاريك مرموزي در كيهان دارد وخاصيتي از خود فضا- زمان است .پس شايد بايد در
اين انفجار تجديد نظري صورت بگيرد واز تئوري ديگري استفاده شود. خوب اين
فرض را از گاموف مي پذيريم كه در زماني انفجاري از ماده در جهان اتفاق
افتاده اما نه انفجار از نوع هابلي كه گاموف مي گويد بلكه از نوع تورمي كه
با تابعي نمايي وبسيار سريع مقدار زيادي ماده به عرصه كيهان وارد مي شود
اين ماده از كجا پيدا شده است.براي تحقيق اين موضوع دليل اين تورم وانبساط
واين سرد شدن را منحصر به انفجار سنتي گاموف نمي كنيم بلكه آن را به قبل از
انفجار هم تعميم مي دهيم.
حداقل در مورد سرد شدن جهان همواره از دمايي بالا به سوي دماي
پايين در حال تغيير بوده و اين نشان از جهت تغيير آنتروپي ويك جهته بودن
تغيرات است . پس جهاني از انرژي خلا قبل از بيگ بنگ وجود داشته كه اين
انرژي به رو به كاهش آنتروژي به عبارتي وافزايش آنتروژي به عبارت درست تر
پيش رفته است- نظير سيستم يخچال كه درفرايندي دماي آب داخل يخچال را پايين
مي آورد ومنجر به يخ زدن وكاهش آنتروپي مي رود ولي در واقع كل كار سيستم
يخچال آنتروپي را افزايش مي دهد-پس اين جهان به مرور رو به سردي مي گرايد و
در مقطعي تغيير فازي در جهان صورت مي گيرد ودر اين تغيير فاز ماده از خلا
به وجود مي آيد در واقع اين تغيير فاز منجر بدان مي شود كه جهان از خلا
كاذب وارد خلا واقعي تر مي شود .
براي توضيح ايم مطلب به اثري در مكانيك كوانتمي اشاره مي كنيم
كه به اثر مايسنر موسوم است در اين پديده ماده اي نارسانا را تحت تاثير
يك ميدان مغناطيسي قرار ميدهيم كه اين ميدان از طرفي وارد واز طرفي خارج مي
شود . حال دماي محيط را روبه كاهش قرار مي دهيم مشاهده مي شود در مقطعي از
زمان كه دما به حدي مي رسد ناگهان سيستم تغيير فاز مي دهد وماده نارسانا
به يك ابر رساناي قوي تغيير وضعيت داده در اين فرايند به طور ناگهاني شار
مغناطيسي را از ماده ابر رسانا به بيرون هدايت مي كندنكته قابل اهميت در
اينجا نهفته كه كل شار مغناطيسي در فاصله معيني از ابر رستنا تمركز پيدا مي
كنند واين به علت به وجود آمدن ميداني موسوم به مايسنر دراين ابر رسانا
است . به عبارتي ديگر اين آزمايش نشان مي دهد كه فلوي مغناطيسي در اين ابر
رسانا شكلي كوانتمي به خود مي گيرد.يعني در هر جاي فضا نمي تواند به صورت
گسترده وجود داشته باشد پس لاجرم در مناطق خاصي از فضا فقط مي تواند
متمركز مي شود. گويي ميدان مايسنر به ذرات حامل ميدان مغناطيسي كه فوتونها
هستند جرمي داده پس ديگر بازه تاثير آنها بي نهايت نيست بلكه محدود به
منطقه اي خاص است يعني اين ميدان مايسنر با جرم دار كردن ذرات حامل ميدان
مغناطيسي حوزه عمل آن را از بي نهايت و دور برد بودن به منطقه محدود ازفضا
محدود كرده است.
اين آزمايش در فيزيك مدرن الهام بخش ريچارد هيگز بود ، هيگز
به دنبال طرح و اثبات اتحاد دو نيروي هسته اي ضعيف كه در تابشهاي بتا زاي
راديو اكتيو مطرح بود و حامل آن بزونهايي چون بوزون w-وw+و zپرجرم بود
وكوتاه برد با نيروي الكترومغناطيس كه حامل آن فتونهاي بي جرم را تشكيل مي
دادند وبلند برد بود در انرژي هاي بالا، اين ايده را از آزمايش مايسنر
گرفت كه همانطور كه ميدان مايسنر عاملي شد تا نيروي دوربرد مغناطيسي به
نيروي كوتاه برد تبديل شود بايد ميداني هم در بين باشد كه عامل جرم دار شدن
ذرات فوتون وتبديل آن ها از نيرويي دور برد به نيرويي كوتاه برد نقش داشته
باشد كه بعد ها به ميدان هيگز معروف شد ودر اين ايده ميدان هيگز عامل جرم
دار شدن ذرات با توجه به شدت واكنش آنها با اين ميدان ميشود مثلا شدت واكنش
فوتون با ذره هيگز كم پس لاجرم بدون جرم است ولي ذرات ديگري مثل الكترون
شدت تاثير بيشتري دارند
با توجه به اين مقدمات به بحث مبدا خلقت باز مي گرديم:
جهان در مرحله اي وجود داشته كه انرژي زيادي بر جهان حاكم
بوده ودر اين مرحله به علت انرژي بالا جرم هاي ذرات حامل نيروها قابل اقماض
نسبت به هم بودند واصلا به حساب نمي آمدند در نتيجه قدرت نيروها با يكديگر
برابر بوده و ارجحيتي نسبت به هم نداشتند. اتحاد بين نيروها وجود داشت پس
چهار نيروي الكترو مغناطيسي،گرانشي،هسته اي قوي، هسته اي ضعيف با هم برابر
بودند با كاهش دما تا دما به پايين تر از دماي ده به توان 17 مي رسد ناگهان
تغير فازي در عالم به وجود آمده و مانند ميدان مايسنر ميدان هيگز در اين
تغيير فاز به وجود مي آيد با به وجود آمدن ميدان هيگز وواكنشهاي مختلف ذرات
با آن ميدان جرمهاي مختلفي براي ذرات به وجود آمد ومنجر به اين امر شدكه
سرعت ذرات ازسرعتهاي در حد سرعت نور تنزل پيدا كند وذرات جرم دار آشكار
شوند وجرو در عالم خود را نشان دهد واز آنجا كه با ظهور ميدان هيگز انرژي
عالم به حد پايين تري نزول پيدا كرد گويا جهان از يك خلا كاذبي كه به
اصطلاح كمترين انرژي ممكن را دارا بود به حالتي با انرژي پايين تر حركت
مي كرد ودر چنين حالتي انرژي نهان فراواني آزاد شده است واين آزاد شدن
انرژي و تغيير فاز عالم وظهور ميدان هيگز منجر به وجود آمدن بهمن عظيمي از
ذرات جرمدار مي شود و اين توليد عظيم ذرات جرم دار به صورت تورم خود را
نشان مي دهد كه به صورت نمايي به انبساط مي پردازد و از گذشت زماني از فاز
تورمي وارد فاز هابلي مي شود در در اين تئوري مذكور فضا همزمان با تورم و
انفجار به وجود نيامده بلكه قبل از تورم هم موجود بوده وفقط تغيير فاز داده
است ودر اين تئوري به جاي سخن گفتن از انفجار ، سخن از تغيير فاز است كه
ممكن است بارها تكرار شود البته اين تغيير فاز خود منجر به انفجاري از
توليد مواد جرمدار و سرازير شدن آنها در جهان شد.
اما اينجا سوال پيش مي آيد كه در اثر اين تغيير فاز مواد جرمدار به صورت ماده وضد ماده ظاهر مي شوند،
پس چگونه است كه جهان فقط با ماده رد يابي شده واجرامي از ضد ماده را در كيهان نمي بينيم؟
ما در اقيانوسي از انرژي منفي قرار داريم مثلا زمين در كمند
جاذبه خورشيد اسير است و براي آنكه از اين حالت رهايي يابد بايد به زمين
انرژي بدهيم تا به انرژي صفر برسد واز كمند گرانشي خورشيد آزاد شود ، پس
مشخص است كه زمين وقتي در كمند گرانشي خورشيد بوده داراي انرژي منفي بوده
وهست همين طور ماه نسبت به زمين ساير سيارات نسبت به خورشيد و خورشيد نسبت
به مركز كهكشان وبه همين گونه ، پس ما دراقيانوسي از انرژي منفي غوطه ور
هستيم،اگر ذره اي هم سنخ با اين انرژي وارد اين اقيانوس شود به مثابه ورود
يك قطره آب به درون درياست كه قابل رديابي نيست ولي در نقطه مقابل اگر ذره
اي غير هم سنخ وارد محيط شود قابل رديابي است مانند اينكه سنگي وارد دريا
شود با اين مثال مي خواهيم ذكر كنيم چون ضد ماده هم سنخ انرژي منفي است
لاجرم قابل رديابي در عالم نيست به خلاف ماده كه غير هم سنخ با انرژي منفي
است و به خوبي رد يابي مي شود.
با پايين آمدن دماي عالم بعد از ظهور جرم رفته رفته ابر تقارن
بين مواد مي شكند ومنجر به تفكيك نيروهاي چهار گانه مي شود و اين چهار
نيرو جوهره عالم را به گونه فعلي به وجود مي آورند.
اين نگره را خلقت از هيچ مي گويند كه جهان از يك جهان غير
جرمدار وارد فاز جرم دار مي شود، البته سنن الهي حاكم بر عالم كه قوانيني
كوانتمي بوده در جهان پيش از مهبانگ جاري بوده و مسبب به وجو آمدن جهان
معرفي مي شود.
شهرري-23 تير1394
مهدی دانشیار09303897350-55951286