اگر انفجار بزرگ آغاز جهان است چگونه ماده تاریک می تواند قبل از آن پدید آمده باشد؟ اصطلاح “بیگ بنگ” دو معنی دارد، بر اساس بهترین درک دانشمندان از این موضوع، پیدایش جهان در یک حالت بسیار داغ و متراکم شروع شده است که جهان از آنجا در 14 میلیارد سال گذشته منبسط و سرد شده است. بنابراین اولین معنای “بیگ بنگ” به توسعه جهان از این حالت داغ و متراکم اولیه اشاره دارد بدون اینکه هیچ اظهارنظری در مورد چگونگی پیدایش جهان در این حالت داشته باشد. مدل انفجار بزرگ بهترین توضیح را در مورد چگونگی تبدیل آن حالت داغ و متراکم اولیه به جهان پر از کهکشان که اخترشناسان امروزی مشاهده می کنند ارائه می دهد.
دومین کاربرد این اصطلاح به این ایده اشاره دارد که وقتی زمان را در گذشته اجرا می کنیم، در نهایت با یک تَکینِگی یا مورد منحصر به فرد مواجه می شویم که در آن قوانین فیزیک شکسته و نقض می شوند. استیون هاوکینگ و راجر پنروز یک فرضیه قدرتمند را ارائه کردند که نشان می‌دهد اگر چند شرط (مانند نسبیت عام که جهان را توصیف می‌کند و رفتار خاص انرژی) در همه زمان‌ها برای جهان اِعمال شود، آن‌وقت تَکینگی واقعاً وجود دارد و نشان‌دهنده آغاز جهان است. هنگام مطالعه در مورد اینکه آیا انفجار بزرگ به این معنی است که جهان آغازی داشته است یا خیر باید این تمایز را در نظر داشت.
این دستاورد جدید بطور خاص از واژه “بیگ بنگ” با اولین معنی آن در ذهن استفاده می کند. محققان این فرضیه را مطرح کرده‌اند که ماده تاریک قبل از زمانی که درک ما از فیزیک تصویر نسبتاً واضحی از نحوه رفتار جهان به ما می‌دهد پدید آمده است.
تورم قبل از بیگ بنگ
بسیاری از کیهان شناسان و فیزیکدانان استدلال می کنند که شرایط لازم برای برقراری نظریه هاوکینگ-پنروز در واقع به دو دلیل متفاوت اِعمال نمی شود. دلیل اول به شرایطی مربوط می شود که نسبیت عام(GR) جهان را توصیف می کند. در حالی که GR تمام تست های مشاهده ای را با موفقیت پشت سر گذاشته است،باید توجه داشت که GR ذاتا یک نظریه کلاسیک است و نه کوانتومی. این بدان معنی است که نسبیت عام احتمالاً جای خود را به یک نظریه کوانتومی بنیادی در مورد گرانش خواهد داد که برای توصیف حالت داغ و متراکم اولیه ضروری است. طرفداران این ایده معتقدند که نظریه کوانتومی گرانش تَکینگی، تئوری نسبیت عام را نقض می کند اما در حال حاضر ما نمی دانیم که آیا این درست است یا خیر.
دلیل دوم به شرایط مربوط به چگونگی رفتار انرژی مربوط می شود. مشاهدات کیهانی مدل مهبانگ (big bang) را تایید کرده و در عین حال برخی از مسائل معروف به مشکل افق، مشکل کهنگی-صافی و مشکل تک قطبی مغناطیسیرا آشکار کرده است. دانشمندان همچنین متوجه شده اند که دوره ای از انبساط هندسی سریع به نام تورم می تواند این مشکلات را حل کند. با این حال این دوره از تورم قبل از مدل های انفجار بزرگ (با همان کاربرد اولیه) رخ می دهد. علاوه بر این، نحوه عملکرد تورم شرایط انرژی مورد نیاز برای برقراری قضیه هاوکینگ-پنروز را نقض می کند. به این ترتیب به نظر می رسد ترکیب تورم در مدل های بیگ بنگ باعث حذف تئوری بیگ بنگ (در کاربرد ثانویه آن) می شود.
در مورد ماده تاریک چطور؟
برای بیش از 80 سال، دانشمندان مشاهداتی انجام داده اند که نشان می دهد جهان ما دارای شکل غیرمعمولی از ماده است که ما فقط (در حال حاضر) از طریق فعل و انفعالات گرانشی آن را تشخیص می دهیم. از آنجایی که ماده مذکورهیچ نور قابل تشخیصی از خود ساطع نمی کند، دانشمندان این ماده را ماده تاریک نامیده اند. در حال حاضر دانشمندانتعاریف متعددی را برای توضیح ماهیت ماده تاریک پیشنهاد کرده‌اند اما هیچ مدرک معتبری برای اثبات درست بودن تعاریف خود ندارند. یک مقاله تحقیقاتی دیگر نیز پس از بررسی همه تعاریف مذکور توضیح جدیدی را برای ماده تاریک تولید شده در دوران تورم ارائه کرده که البته بدیهی است تایید درستی آن مستلزم مشاهدات و بررسیهای بیشتراست.
نتیجه گیری
ارائه مدلی که در آن، چیزها قبل از لحظه ای که فیزیک دانش ما را محدود می کند اتفاق می افتند شواهدی را که بهیک سرآغاز اشاره می کنند نقض نمی کنند. بررسی های ماده تاریک، تورم، گرانش کوانتومی و مواردی از این دست محدودیت و مرزهای تحقیقات علمی را نشان می دهند. در نتیجه، این موضوعات دشوارترین و سرگرم کننده ترین مشکلات علمی را ایجاد می کنند. من مشتاقانه منتظر حل این مشکلات هستم تا در انتها تصدیق شود که “در ابتدا خداوند آسمان ها و زمین را آفرید.”
