چه می‌شود اگر بیگ بنگ آغاز جهان نبوده باشد؟
پژوهشگرها در مقاله جدید نشان می‌دهند، فروپاشی گرانشی الزاماً نباید به یک تکینگی منجر شود. آن‌ها در این مسیر به یک راه‌حل تحلیلی دقیق رسیدند؛ یعنی نتیجه‌ای ریاضیاتی بدون تقریب یا ساده‌سازی. ریاضیات آن‌ها نشان می‌دهد که با نزدیک شدن به نقطه‌ی تکینگی احتمالی، اندازه‌ی جهان به‌عنوان تابعی (هیپربولیک) از زمان کیهانی تغییر می‌کند. این راه‌حل ساده ریاضی توصیف می‌کند که چگونه یک ابر متراکم از ماده می‌تواند به حالتی با چگالی بسیار بالا برسد و سپس با یک جهش بازگشتی، به‌سوی فازی جدید از انبساط حرکت کند.
اما چگونه است که قضایای پنروز چنین نتیجه‌ای را رد می‌کنند؟ همه‌چیز به قانونی به نام اصل طرد کوانتومی (Pauli Exclusion Principle) برمی‌گردد که می‌گوید دو ذره‌ی یکسان (فرمیون‌ها) نمی‌توانند همزمان در یک حالت کوانتومی (مثلاً اسپین یا تکانه زاویه‌ای) قرار بگیرند.
پژوهشگرها نشان دادند همین قانون، از فشرده شدن نامحدود ذرات در حال فروپاشی جلوگیری می‌کند. در نتیجه، فروپاشی متوقف شده و معکوس می‌شود. این جهش نه‌تنها ممکن است، بلکه در شرایط مناسب، اجتناب‌ناپذیر است. نکته مهم اینجاست که این «جهش» به‌طور کامل در چارچوب نسبیت عام (قانون حاکم بر مقیاس‌های بزرگ مثل ستاره‌ها و کهکشان‌ها) و در کنار اصول پایه‌ی مکانیک کوانتومی رخ می‌دهد. نیازی به میادین عجیب‌وغریب، ابعاد اضافی یا فیزیک فرضی نیست.
آنچه پس از جهش پدید می‌آید، جهانی بسیار شبیه به جهان خود ماست. شگفت‌انگیزتر از آن، این جهش به‌طور طبیعی دو فاز شتاب‌دار انبساط یعنی تورم کیهانی و انرژی تاریک را بدون نیاز به میدان‌های فرضی و صرفا با استفاده از فیزیک همین جهش تولید می‌کند.
پیش‌بینی‌های آزمایش‌پذیر
یکی از نقاط قوت مدل یادشده این است که پیش‌بینی‌هایی قابل اندازه‌گیری دارد. این مدل پیش‌بینی می‌کند که جهان دارای انحنای فضایی مثبتِ بسیار کم اما غیرصفر است؛ یا به عبارتی، جهان کاملاً تخت نیست، بلکه مثل سطح کره زمین کمی انحنا دارد.
این مدل صرفاً میراثی است از آن چگالی بیش‌ازحد اولیه‌ای که فروپاشی را آغاز کرده بود. اگر رصدهای آینده – مانند پروژه‌ی فضایی اقلیدس، انحنای مثبتِ کوچک را تأیید کنند، مدرکی قوی خواهیم داشت مبنی بر اینکه جهان ما واقعا از چنین جهشی زاده شده است. همچنین این مدل، نرخ انبساط کنونی جهان را هم پیش‌بینی می‌کند؛ چیزی که پیش‌تر نیز تأیید شده است.
در مدل جهان سیاه‌چاله‌ای، کل جهان قابل مشاهده در یک سیاهچاله قرار دارد
این مدل فقط مشکلات فنی کیهان‌شناسی استاندارد را حل نمی‌کند، بلکه می‌تواند به حل دیگر معماهای عمیق کیهان مثل منشأ سیاه‌چاله‌های کلان‌جرم، ماهیت ماده تاریک یا شکل‌گیری و تکامل سلسله‌مراتبی کهکشان‌ها کمک کند.
این پرسش‌ها قرار است توسط مأموریت‌های فضایی آینده مانند Arrakihs بررسی شوند، که شاخصه‌های پخشی مانند هاله‌های ستاره‌ای (ساختار کروی از ستارگان و خوشه‌های کروی که کهکشان‌ها را احاطه می‌کند) و کهکشان‌های ماهواره‌ای (کهکشان‌های کوچک‌تری که به دور کهکشان‌های بزرگ‌تر می‌چرخند) را بررسی خواهند کرد. شناسایی این شاخصه‌ها با تلسکوپ‌های زمینی دشوار است و بررسی‌شان به ما در درک ماده تاریک و فرایند تکامل کهکشان‌ها کمک می‌کند. ممکن است این پدیده‌ها با اجسام فشرده‌ی باستانی، مانند سیاه‌چاله‌ها که در فاز فروپاشی شکل گرفته‌اند و از جهش (Bounce) جان سالم به در برده‌اند نیز مرتبط باشند.
مدل «جهان سیاه‌چاله‌ای» همچنین دیدگاهی تازه نسبت به جایگاه ما در کیهان ارائه می‌دهد. در این چارچوب، کل جهان قابل مشاهده‌ی ما درون داخلیِ یک سیاهچاله قرار دارد که در یک «جهان مادر» بزرگ‌تر شکل گرفته است.
ما خاص نیستیم، همان‌طور که زمین در دیدگاه جهان‌مرکزی قرار نداشت؛ دیدگاهی که باعث شد گالیله (ستاره‌شناسی که در قرون ۱۶ و ۱۷ پیشنهاد داد زمین به دور خورشید می‌چرخد) به حبس خانگی محکوم شود. ما شاهد تولد همه‌چیز از هیچ نیستیم، بلکه شاهد ادامه‌ی چرخه‌ای کیهانی هستیم؛ چرخه‌ای شکل‌گرفته از گرانش، مکانیک کوانتومی، و پیوندهای ژرف میان این دو.
مطالعه در نشریه Physical Review D منتشر شده است.
