چرا این جهان؟ شاید خاص نباشد – فقط محتمل است

کیهان شناسان هزینه کرده اند دهه‌ها تلاش برای درک اینکه چرا جهان ما اینقدر و،لی است. نه تنها تا آنجایی که می بینیم صاف و مسطح است، بلکه با سرعتی بسیار آهسته در حال گسترش است، زم، که مح،ات ساده لوحانه نشان می دهد که – با بیرون آمدن از بیگ بنگ – فضا باید توسط گرانش مچاله شده باشد و توسط انرژی تاریک ،عه منفجر شده است.

برای توضیح مسطح بودن کیهان، فیزیکدانان یک فصل آغازین دراماتیک به تاریخ کیهان اضافه کرده‌اند: آنها پیشنهاد می‌کنند که فضا به سرعت مانند یک بالون در شروع انفجار بزرگ باد می‌کند و هر گونه انحنا را از بین می‌برد. و برای توضیح رشد ملایم فضا به دنبال آن طلسم اولیه تورم، برخی استدلال کرده اند که جهان ما تنها یکی از بسیاری از جهان های کمتر مهمان نواز در یک چندجه، غول پیکر است.

اما اکنون دو فیزیکدان تفکر مرسوم در مورد جهان و،لی ما را بر سر خود تغییر داده اند. به دنبال خط تحقیقاتی که توسط استیون هاوکینگ و گری گیبونز در سال 1977 آغاز شد، این دو نفر مح،ه جدیدی را منتشر ،د که نشان می‌دهد به جای نادر بودن، ساده بودن کیهان مورد انتظار است. جهان ما به این شکل است که هست نیل توروک از دانشگاه ادینبورگ و لاتام بویل از موسسه Perimeter برای فیزیک نظری در واترلو، کانادا، به همان دلیلی که هوا به طور یکنواخت در یک اتاق پخش می شود: گزینه های عجیب تر قابل تصور هستند اما بسیار غیرمحتمل.

جهان «ممکن است به نظر بسیار دقیق، بسیار بعید به نظر برسد، اما [they’re] گفت: “یک دقیقه صبر کنید، این مورد مورد علاقه است.” توماس هرتوگ، کیهان شناس در دانشگاه کاتولیک لوون در بلژیک.

گفت: «این یک مشارکت جدید است که از روش‌های متفاوتی در مقایسه با آنچه بیشتر مردم انجام می‌دادند، استفاده می‌کند استفن جیلن، کیهان شناس دانشگاه شفیلد در بریت،ا.

نتیجه تحریک آمیز مبتنی بر یک ترفند ریاضی است که شامل تغییر ساعتی است که با اعداد خیالی تیک می زند. با استفاده از ساعت خیالی، همانطور که هاوکینگ در دهه 70 انجام داد، توروک و بویل توانستند کمیتی به نام آنتروپی را مح،ه کنند که به نظر می رسد با جهان ما مطابقت دارد. اما ترفند زمان خیالی یک روش دوربرگردان برای مح،ه آنتروپی است، و بدون روش دقیق تر، م،ای کمیت به شدت مورد بحث است. در حالی که فیزیکدانان در مورد تفسیر صحیح مح،ه آنتروپی معما دارند، بسیاری آن را به ،وان یک راهنمای جدید در مسیر رسیدن به ماهیت بنیادی و کوانتومی فضا و زمان می دانند.

Gielen گفت: “به نحوی، این به ما دریچه ای برای دیدن ریزساختار فضا-زمان می دهد.”

مسیرهای خیالی

توروک و بویل، همکاران مکرر، به ابداع ایده‌های خلاقانه و غیرمتعارف درباره کیهان‌شناسی مشهور هستند. سال گذشته، برای مطالعه میزان احتمالی جهان ما، آنها به تکنیکی روی آوردند که در دهه 40 توسط فیزیکدان ریچارد فاینمن توسعه یافت.

با هدف گرفتن رفتار احتمالی ذرات، فاینمن تصور کرد که یک ذره تمام مسیرهای ممکن را که شروع به پایان را به هم مرتبط می‌کند، کاوش می‌کند: یک خط مستقیم، یک منحنی، یک حلقه، تا بی نهایت. او راهی ابداع کرد که به هر مسیر یک عدد مربوط به احتمال آن بدهد و همه اعداد را با هم جمع کند. این تکنیک «انتگرال مسیر» به چارچوبی قدرتمند برای پیش‌بینی نحوه رفتار هر سیستم کوانتومی تبدیل شد.

به محض اینکه فاینمن شروع به انتشار انتگرال مسیر کرد، فیزیکدانان ارتباط عجیبی با ترمودینامیک، علم ارجمند دما و انرژی پیدا ،د. این پل بین نظریه کوانتومی و ترمودینامیک بود که مح،ات توروک و بویل را ممکن کرد.

نیل توروک، فیزیکدان و کیهان شناس آفریقای ج،ی، استاد دانشگاه ادینبورگ است.ع،: موسسه گابریلا سکارا/Perimeter