في محاولة لفهم طبيعة الكون ، يقترح بعض المنظرين أن الكون يتمدد ويتقلص في دورات لا نهاية لها.

نظرًا لأنه من المفترض أن يكون هذا السلوك دائمًا ، فإن كون يجب ألا تكون هناك بداية ولا نهاية – فقط الدورات الأبدية للنمو والانكماش تستمر في المستقبل وإلى الأبد في الماضي.

هذا مفهوم جذاب لأنه يلغي الحاجة إلى حالة تسمى التفرد ، والتي تتوافق مع “بداية الوقت” في النماذج الأخرى.

لكن دراسة جديدة أجراها عالم الفيزياء ويل كيني ونينا شتاين بجامعة بافالو تسلط الضوء على إحدى الطرق التي يسقط فيها علم الكونيات في الدوران أو “الارتداد”.

أظهرت الأبحاث أن الإصدار الأخير من هذه النظرية – نموذج الدورة – يعالج المخاوف القائمة منذ فترة طويلة بشأنها إنتروبيا– يقدم مشكلة جديدة (أو يعود إلى مشكلة قديمة). استنتج كيني وستاين أن الأكوان الدورية الموصوفة في هذا النموذج يجب أن يكون لها بداية.

قال كيني ، دكتوراه ، أستاذ جامعي للفيزياء في جامعة كاليفورنيا: “اقترح الناس التنقل بين الأكوان لجعل الكون لا نهائيًا ، لكننا أظهرنا أن أحد هذه الأنواع الجديدة من النماذج لا يعمل”. الآداب والعلوم. “في هذا النوع الجديد من النماذج ، على الرغم من أن الكون له دورات ، فلا بد أن يكون له بداية.”

“هناك الكثير من الأسباب للاهتمام بها الكون المبكرلكن ما يعجبني هو ميل الإنسان الطبيعي إلى معرفة ما حدث من قبل “، كما يقول شتاين ، طالب الدكتوراه في جامعة UP في الفيزياء ، حول أهمية البحث.” عبر الثقافات والتاريخ ، أخبر البشر قصصًا عن هذا. الخلق ، عن “في البداية” “نريد دائمًا أن نعرف من أين أتينا.”

نُشرت الدراسة ، التي مولتها مؤسسة العلوم الوطنية ، في يونيو / حزيران مجلة علم الكونيات والفيزياء الفلكية. عنوان البحث “الكوسمولوجيا الدائرية والمطلقات الجغرافية المكانية”.

إذا كان للكون بداية ، فكيف بدأ؟

كيني هو مؤلف كتاب عام 2022 بعنوان “إنفينيتي من العوالم” ، والذي يحكي القصة الملحمية للتضخم الكوني ، وهي نظرية منافسة لأصول الكون. في ظل هذا النموذج ، تميز الكون المبكر بفترة من التوسع السريع من التفرد ، تلاها الانفجار العظيم الفائق ، الذي أنتج العناصر البدائية التي شكلت المجرات والنجوم والكواكب ، وكذلك أجسامنا وجميع الذرات. كائنات أخرى.

التضخم الكوني نظرية رائدة. لكنه يركز على ما يحدث أثناء وبعد التوسع السريع. إنه لا يفسر ما جاء قبله ، ولا يصف شروط التفرد الأولي.

إن الكون الدوري حقًا سيتجنب هذه المشاكل: إذا انخرط الكون في دورات لا نهاية لها من التوسع والانكماش ، فلن يكون له بالضرورة بداية. ولكن كما يشير كيني ، فإن هذه النماذج القفزة تثير تساؤلاتها الخاصة التي لا يمكن الدفاع عنها.

“لسوء الحظ ، كان معروفًا منذ ما يقرب من 100 عام أن نماذج الدورة هذه لا تعمل لأن الفوضى ، أو الإنتروبيا ، تتراكم في الكون بمرور الوقت ، لذلك دراجة يختلف عن السابق. يقول كيني إنه ليس دوريًا حقًا. “أحدث نموذج دوري يتغلب على مشكلة تراكم الانتروبيا ، قائلاً إن الكون يوسع مجموعة كاملة مع كل دورة ، مما يؤدي إلى إضعاف الانتروبيا. لقد بسطت كل شيء للتخلص من مثل هذه الأنظمة الكونية الثقوب السوداءإنه يعيد الكون إلى حالته الأصلية المتجانسة قبل أن تبدأ قفزة أخرى “.

ويضيف: “لكننا أظهرنا أنه في حل مشكلة الانتروبيا ، فإنك تخلق موقفًا يجب أن يكون للكون فيه بداية. يُظهر دليلنا عمومًا أن أي نموذج دوري يزيل الإنتروبيا من خلال التوسع يجب أن يكون له بداية.”

يقول شتاين: “الفكرة القائلة بأنه كانت هناك نقطة قبلها لم يكن هناك شيء ، ولا وقت ، تزعجنا ، ونريد أن نعرف ما كان هناك من قبل – بما في ذلك العلماء”. “ولكن بقدر ما نستطيع أن نقول ، لا بد أنه كانت هناك” بداية “. هناك نقطة حيث لا إجابة على سؤال ما حدث من قبل.”

وبالطبع ، هناك المزيد من الأسئلة البحثية ، كما يقول كيني: “لا ينطبق دليلنا على دورة واحدة نموذج اقترح روجر بنروز أن الكون يتمدد بلا حدود مع كل دورة. واضاف “نحن نقوم بالعمل من اجل ذلك”.