سایت وزین پارس اسکای مقاله ای منتشر کرد تحت عنوان ۲۰ سئوال در زمینه اختر فیزیک و کیهان شناختی. در این نوشته تلاش می شود این سئوالات با استفاده از نظریه سی. پی. اچ. پاسخ داده شود.
قضاوت توانایی نظریه سی. پی. اچ. در پاسخگویی به مشکلات موجود فیزیک نظری و اختر فیزیک را به خوانندگان و صاحب نظران محترم واگذار می کنم. اما ذکر این نکته را لازم می دانم که هر نظریه ی جدید برای پاسخ دادن به مشکلات موجود ارائه می گردد. تجارب قرون اخیر نشان داده که یک نظریه در دو جهت زمینه بحث و تلاش بیشتر را فراهم می آورد. یکی اینکه چگونه به مشکلات موجود پاسخ می دهد و دیگر اینکه خود نظریه جدید دارای ابهاماتی است که زمینه ی یکسری سئوالات جدید را فراهم می آورد. تلاش در این دو زمینه روند تکامل علم است که در نهایت زمینه ی یک نظریه کاملتر را فراهم می آورد. این روند تاریخ علم است. نظریه سی. پی. اچ. نیز از این قاعده مستثنا نیست
همچنین توجه شود که پاسخ هرکدام از این سئوالات نیاز به یک تجزیه تحلیل و متن طولانی دارد که از حد یک مقاله ی اینترنتی خارج است. بنابراین الزاما به اشاراتی کوتاه بسنده می کنم و امیدوارم لینک های مورد اشاره بتواند پاسخگوی کنجکاوی خوانندگان عزیز باشد
۱-بیگ بنگ: آیا واقعاً بیگ بنگ نخستین تکینگى بوده است؟
۲-قبل از بیگ بنگ چه رخ داده است:اگر تا ابد با زمان به عقب برگردیم آیا همچنان شاهد وقایع و رخدادهایى خواهیم بود که درطول عمرعالم اتفاق افتاده است. یا نه ، جهان داراى یک عمرمتناهى با آغازى مشخص است. و بیگ بنگ در حقیقت نقطه شروع زمان به حساب مى آید و قبل از آن هیچ چیز نبوده است؟
پاسخ
هر دوی این سئوالات پاسخ مشترکی دارند. بحث تکینگی یا آغاز جهان قابل مشاهده، با سئوال مشابهی که در زمان نیوتن هنگام ارائه ی قانون گرانش عمومی مطرح شد، شباهت و جواب یگانه ای دارند.
نیوتن دریافت که بر اثر قانون جاذبه او، ستارگان باید یکدیگر را جذب کنند و بنابراین اصلاً به نظر نمی رسد که ساکن باشند. نیوتن در سال ۱۶۹۲ طی نامه ای به ریچارد بنتلی نوشت “که اکر تعداد ستارگان جهان بینهایت نباشد، و این ستارگان در ناحیه ای از فضا پراکنده باشند، همگی به یکدیگر برخورد خواهند کرد. اما اکر تعداد نامحدودی ستاره در فضای بیکران به طور کمابش یکسان پراکنده باشند، نقطه مرکزی در کار نخواهد بود تا همه بسوی آن کشیده شوند و بنابراین جهان در هم نخواهد ریخت
این برداشت نیز با یک اشکال اساسی مواجه شد. بنظر سیلیجر طبق نظریه نیوتن تعداد خطوط نیرو که از بینهایت آمده و به یک جسم می رسد با جرم آن جسم متناسب است. حال اگر جهان نامتناهی باشد و همه ی اجسام با جسم مزبور در کنش متقابل باشند، شدت جاذبه وارد بر آن بینهایت خواهد شد
مشکل بعدی قانون جاذبه نیوتن این است که طبق این قانون یک جسم به طور نامحدود می تواند سایر اجسام را جذب کرده و رشد کند، یعنی جرم یک جسم می تواند تا بینهایت افزایش یابد. این نیز با تجربه تطبیق نمی کند، زیرا وجود جسمی با جرم بینهایت مشاهده نشده است
مشکل گرانش نیوتنی در نسبیت عام نیز همچنان باقی ماند. در نسبیت فضا-زمان دارای انحناست. هرچه ماده بیشتر و چگالتر باشد، انحنای فضا بیشتر است. سئوال این است که این انحنای فضا تا کجا می انجامد؟ در نسبیت فضا می تواند چنان تابیده شود که حجم به صفر برسد. برای آنکه ماده بتواند چنان بر فضا اثر بگذارد که حجم به صفر برسد، باید جرم به سمت بی نهایت میل کند. یعنی نسبیت نتوانست مشکل قانون گرانش را در مورد تراکم ماده در فضا حل کند. علاوه بر آن بر مشکل نیز افزود. زیرا قانون نیوتن می پذیرد که ماده تا بی نهایت می تواند متمرکز شود، اما حجم صفر با آن سازگار نیست. اما نسبیت علاوه بر آن که می پذیرد ماده می تواند تا بی نهایت متراکم شود، پیشگویی می کند که حجم آن نیز به صفر می رسد
این مشکل در نظریه سی. پی. اچ. به سادگی و با توجه به اسپین سی. پی. اچ. قابل حل است. در نظریه سی. پی. اچ. همه ذرات موجود در جهان از ذره ی واحدی تشکیل شده که سی. پی. اچ. نامیده می شود. سی. پی. اچ. با مقدار سرعت ثابت نسبت به دستگاه لخت حرکت می کند و تحت تاثیر نیروهای خارجی سرعت انتقالی آن به اسپین و بالعکس تبدیل می شود. هنگامیکه جرم در یک محدوده ی فضایی به اندازهی لازم افزایش یافت، جسم تبدیل به سیاه چاله می شود. با افزایش جرم سیاه چاله، اسپین سی. پی. اچ. نیز افزایش می یابد و سیاه چاله بتدریج به سمت یک سیاه چاله ی مطلق میل کرده و سرانجام در سیاه چاله ی مطلق، اسپین به حداکثر ممکن می رسد و در این شرایط سی. پی. اچ. از نیروی خارجی تبعیت نمی کند و سیاه چاله ی مطلق منفجر می شود. لذا بیگ بنگ ناشی ار انفجار یک سیاه چاله ی مطلق است
۳-فضا – زمان: آیا آن گونه که ادعا مى شود ، جهان از ۴ بعد ساخته شده است؟، سه بعد فضا و یک بعد زمان؟ اگر چنین است چرا باید جهان در ۴ بعد ظاهر شود ؟
پاسخ
در نظریه سی. پی. اچ. تعداد ابعاد جهان ثابت نیست و تابع محیط و شرایط آزمایش و ناظر است. در محدوده ی اجسام چگال حداقل پنج بعدی است و اسپین بعد پنجم است. در چنین شرایطی هرچه بیشتر از محدوده ی اجسام بزرگ وارد دنیای ذرات شویم، بر تعداد ابعاد افزوده می شود. بنابراین می توان گفت تعداد ابعاد با منطق فازی قابل توجیه است. علاوه بر آن در نظریه سی. پی. اچ. زمان یک کمیت مستقل نیست و ناشی از اسپین است. از طرف دیگر چون مقدار سرعت سی. پی. اچ. همواره ثابت است و همه ی اجسام از سی. پی. اچ. ساخته شده اند، زمان بر آنها جاری است و گذشت زمان شامل سی. پی. اچ. نمی شود. با این دیدگاه هر ذره/جسمی در جهان یک ساعت است. اما خود جهان ساعت نیست و هیچ لحظه ای از عمر جهان نمی گذرد. آنچه که در فیزیک و کیهان شناختی راجع به عمر جهان می گویند، مربوط به جهان قابل مشاهده است که قسمتی از کل جهان محسوب می شود. تعداد جهان ها (نظیر جهانی که کهکشان راه شیری در آن است) بیشمار است. هر جهانی بر اثر انفجار یک سیاه چاله ی مطلق به وجود آمده است
۴-جهان از نظر وسعت و اندازه: آیا وسعت فضاى جهان بى نهایت است؟ توپولوژى یا وضعیت جغرافیاى فضاى عالم چگونه است؟
پاسخ
در نظریه سی. پی. اچ. جهان بیکران است و یک قسمت آن، جهانی است که ما مشاهده می کنیم. بنابراین در جهان هستی یک بیگ بنگ وجود ندارد، بلکه بنگ های (انفجارات) زیادی وجود دارد که دائماً تکرار می شوند. همچنین هندسه ی جهان و خواص توپولوژیک آن از یک مکان به مکان دیگر تغییر می کند و تابع محیط، یعنی جرم موجود در آن محدوده ی فضایی است که بر اسپین تاثیر دارد. لذا هندسه هر محدوده ای از فضا، تابع اسپین آنجا است. اما در کل جهان، فضا را می توان تخت در نظر گرفت که از هندسه ی اقلیدسی تبعیت می کند. یعنی انحنای کل جهان هستی، صفر است و هیچگونه انحنایی وجود ندارد
۵ -نظریۀ کوانتومى گرانش:چقدر مى توان نظریۀ مکانیک کوانتومى را با نسبیت عام ادغام کرد که منجر به پیدایش نظریۀ کوانتومى گرانش شود؟ آیا مى توان این نظریه را آزمود؟ در صورت تدوین تئورى کوانتومى گرانش چقدر این تئورى مى تواند در توضیح و تشریح منشاء و مبداء خلقت کائنات ما را یارى دهد؟
پاسخ
مشکل این دیدگاه در این است که گرانش و نیروی الکترومغناطیس را دو پدیده ی مجزا در نظر می گیرند و تلاش می کنند تا این دو نیرو را در یک نظریه ی وحدت بخش یکی کنند. در واقع گرانش و نیروی الکترومغناطیس از یکدیگر جدا نیستند و می توان نشان داد که گرانش نیز آثار الکتریکی و مغناطیسی از خود نشان می دهد. این کاری است که تحت عنوان بار-رنگ و مغناطیس رنگ و با توجه به نظریه سی. پی. اچ. توضیح داده شده است.
۶-توانایى علم فیزیک: چگونه فیزیک مى تواند ناهمخوانى بزرگ بین مقیاس بسیار عظیم گرانشى و مقیاس جرمى فوق العاده ناچیز ذرات بنیادى را تشریح کند؟
پاسخ
اگر ما بپذیریم که همه ی اجسام موجود در جهان، در نهایت از ذرات تشکیل شده اند و ذرات در هر کجا که باشند از قوانین ثابتی تبعیت می کنند، آنگاه می توانیم این نا همخوانی را برطرف کنیم. ناسازگاری نسبیت عام با مکانیک کوانتوم ناشی از برخورد دوگانه به پدیده های فیزیکی است. در مکانیک کوانتوم با کمیت های گسسته سروکار داریم و در نسبیت عام با کمیت پیوسته فضا – زمان روبرو هستیم. چنین برخوردی موجب بروز مشکلات موجود شده است. در نظریه سی. پی. اچ. این ناسازگاری برطرف شده و مکانیک کوانتوم و نسبیت را می توان به عنوان حالت خاصی از آن استنتاج کرد
به گزارش «تابناک»؛ پادشاهی در یک شب سرد زمستان از قصر خارج شد. هنگام بازگشت، سرباز پیری را دید که با لباسی اندک در سرما نگهبانی میداد. از او پرسید: آیا سردت نیست؟ نگهبان پیر گفت: چرا ای پادشاه؛ اما لباس گرم ندارم و مجبورم تحمل کنم. پادشاه گفت: من الان داخل قصر میروم و میگویم یکی از لباسهای گرم مرا را برایت بیاورند. 
شاید زمان بسیاری از این که کشورها مستقیم و غیرمستقیم تحت استعمار قدرتهای بزرگ قرار میگرفتند، میگذرد؛ زمانی که اقتصاد و ظرفیتهای یک کشور، ناعادلانه و یکسویه مورد استفاده منافع تجاری، نظامی، سیاسی و حتی فرهنگی قرار میگرفت. امروزه شاید استعمار به معنای گذشته آن نباشد، ولی گاه شرایطی پیش میآید که یک کشور بدون آن که خود بداند، استعمار شده و دستمایه بازی منافع کشورهای دیگر ـ و بیشتر دوست ـ میشود.
