مقدمه
 به قلم «آندرئی لینده»

شیوۀ نگرش ما به جهان دستخوش تغییرات اساسی است. در ابتدای قرن گذشته، ما حتی نمی‌دانستیم که کهکشان‌های دیگری هم وجود دارد؛ برخی ستاره‌شناسان نامدار بر این عقیده بودند که تمام جهان، کهکشان راه شیری است. البته عظمت کهکشان ما باورنکردنی است؛ کهکشانی متشکل از حدود صد میلیارد ستاره که بسیاری دارای منظومه‌های سیاره‌ای هستند. آیا می‌توانیم چیزی بزرگ‌تر از آن را تصور کنیم؟ خوب، حالا می‌دانیم که حدود صد میلیارد کهکشان در بخش قابل‌مشاهدۀ جهان وجود دارد.

مدت‌های مدید تصور می‌کردند جهان ایستا است؛ اما مگر غیرازآن، تصور دیگری هم ممکن بود؟ زمانی که در مدرسه فیزیک می‌خوانیم، معلم یک چارچوب سه‌بعدی را با محورهای x، y و z به ما نشان می‌دهد و می‌گوید چگونه می‌توان حرکت ذرات را نسبت به آن تشریح کرد. این شیوه، فضا و زمان را به‌صورت مجموعه‌ای از مختصاتِ ایستا پیشنهاد می‌کند. آلبرت اینشتین در نظریۀ نسبیت عام خود، این تصویر را به چالش کشید، اما عواقب این تغییر نگرش آن‌چنان مبنایی و اساسی بود که حتی خود اینشتین نیز نتوانست تمام آن را درک کند. هنگامی‌که ریاضیدانی بنام الکساندر فریدمن، معادلات اینشتین را حل کرد و دریافت که آن‌ها جهانی در حال انبساط را توصیف می‌کنند، اینشتین در ابتدا تصور کرد که این برداشت اشتباه است، و سپس تلاش نمود نظریۀ خود را به‌گونه‌ای اصلاح کند که جهانی ایستا را نشان دهد.

بعدها، به لطفِ رصدهای ادوین هابل، ما دریافتیم که کهکشان‌ها از یکدیگر دور می‌شوند و همگان نظریۀ جهانِ در حال انبساط را پذیرفتند. به‌تدریج این نظریه به نظریۀ مهبانگ داغ متحول گردید؛ نظریه‌ای که به توصیف خلقت جهان از یک انفجارِ ناشی از تکینگی کیهان‌شناختی می‌پردازد. تصور این بود که جهان مانند یک گلولۀ بزرگ آتشین، در حال انبساط از تمام جهات و خنک شدن است. بازتاب این انفجار آغازین در سال 1965 به چنگ آمد و تابش زمینه کیهانی (CMB) نام گرفت. اما یک سؤال؛ جهان از کجا در حال انبساط بود؟ نظریۀ مهبانگ داغ اظهار می‌کرد که تعداد کلی ذرات بنیادی (که تمام مادۀ جهان را تشکیل می‌دهند) دچار چندان تغییری از زمان پیدایش آن‌ها نشده است. اما چگونه ممکن بود که در آغاز، هیچ جهانی وجود نداشت، سپس ناگهان تمام ذراتِ لازم برای خلق میلیاردها کهکشان از هیچ پدید آمد؟ نه‌تنها همین، بلکه این خلقت به صورتی منظم صورت پذیرفت: چگالیِ ماده در مناطقی کاملاً دور از هم در جهان، عملاً یکسان است، گویا اینکه پیش از انفجار مهبانگ، جهانِ نُوپا با یک دقت باورنکردنی تنظیم شده بود.

در دهۀ 1980، نظریۀ مهبانگ داغ جای خود را به نظریۀ تورم داد. در ابتدا این نظریه مانند یک داستان علمی تخیلی به نظر می‌رسید. بر اساس این نظریه، جهان نوپا در یک حالت خلأ‌مانند و پرانرژی قرار داشت. بیشتر انرژی در یک نوع ویژه از ماده بنام «میدان نرده‌ای» جا خوش کرده بود. پس از یک انبساط انفجاریِ فضا با سرعت فوق‌العاده زیاد (سرعتی با افزایش نمایی) موسوم به تورم، کمتر از یک میلی‌گرم از چنین ماده‌ای برای خلق تمام مادۀ موجود در جهان ما کافی است. این انبساط سریع، تمام ناهمگنی‌های گذشته را برطرف کرد و جهانی عظیم را، که با دقتی زیاد یکنواخت بود، پدید آورد.

بدیهی است که این ادعا غلط می‌نمود: چطور ممکن بود همه‌چیز را عملاً (یا به معنی واقعی کلمه) از هیچ خلق کرد؟ پایستاری انرژی چه می‌شود؟ آیا ممکن است انبساط جهان آن‌چنان سریع باشد که بخش‌های دور آن با سرعتی بیش از سرعت نور از هم بگریزند؟ اوضاع زمانی وخیم‌تر شد که کیهان‌شناسان پیشنهاد کردند کهکشان‌ها از تقویتِ افت‌وخیزهای ریزِ کوانتومی که در مدت تورم به وجود آمده بودند، خلق شده‌اند. افراد زیادی به مخالفت برخاستند، با این ادعا که هیچ‌چیز کلاسیک نمی‌تواند از کوانتوم خلق شود. باوجوداین در 30 سال گذشته، نظریۀ تورم تعداد زیادی آزمایش را که به بررسی سازگاری آن می‌پرداخت به‌سلامت پشت سر گذاشته است؛ و بسیاری از پیش‌بینی‌های آن به‌وسیلۀ مشاهدات کیهان‌شناختی مورد تأیید واقع شده است. این نظریه به‌تدریج به الگوی پیشرو کیهان‌شناختی برای تشریح خلقت جهان و تشکیل ساختار بزرگ‌مقیاسِ آن تبدیل شده است.

یکی از غیرمنتظره‌ترین پیامدهای نظریۀ تورمی آن است که افت‌وخیزهای کوانتومیِ مسئول برای تشکیل کهکشان، گاهی ممکن است آن‌قدر قدرتمند باشند که بتوانند بخش‌های تازه‌ای از جهان تورمی را خلق کنند؛ بدین ترتیب جهان به یک بَرخال[1] تبدیل می‌شود که تا ابد رشد کرده، امثال خود را بازتولید می‌نماید. جهان تورمی «چندجهان»[2] خواهد شد، متشکل از بسیاری بخش‌ها که به‌صورت نمایی بزرگ هستند و ویژگی‌های متفاوتی دارند. هر یک از این بخش‌ها اسرار بسیار دارند و ما تازه شروع به کشف آن‌ها کرده‌ایم. پیش‌تر تصور می‌کردیم اصل حاکم بر جهان این است «هر چه در عالم وجود دارد، همان است که می‌بینی». اما مشاهدات کیهان‌شناختی نشان داده‌اند که تنها حدود 5% از تمام مادۀ موجود در بخش خودمان از جهان را می‌بینیم. حدود 27% از تمام ماده به یک شکل نامرئی موسوم به ماده تاریک است، و 68% نیز در حالتی دیگر، که آن‌هم نامرئی است، بنام انرژی تاریک.

پیشرفت‌های اخیر در این زمینه آن‌چنان برجسته و سریع است که نسبتاً به‌سختی می‌توان آن‌ها را دنبال نمود. بیشتر اطلاعات جدید در میان هزاران مقالۀ علمی پخش شده است. چکیده‌ای از این اطلاعات در چند کتاب تخصصی جمع‌آوری شده و در اختیار کیهان‌شناسانی که فعالانه در این رشته کار می‌کنند قرار گرفته است. دو کتاب از این نمونه عبارت‌اند از «تورم کیهان‌شناختی و ساختار بزرگ‌مقیاس» و «اختلالِ چگالی آغازین: کیهان‌شناسی، تورم و پیدایش ساختار»[3]، نوشتۀ دیوید لایث و اَندرو لیدل. این دو کتاب توانسته‌اند به‌زیبایی به اهداف خود دست یابند و در آموزش نسل جدید فیزیکدانان در تمام موضوعات مرتبط با کیهان‌شناسی مفید واقع شوند. موفقیت این دو کتاب غافلگیر‌کننده نبود؛ چراکه هر دو نویسندۀ آن‌ها از دانشمندان برجسته و به‌نام هستند. دیوید لایث یکی از پیشگامانِ خُبره در کیهان‌شناسیِ تورمی و نظریۀ «اختلالات تورمیِ مسئول برای خلقت کهکشان‌ها» است. کارهای وی به ایجاد زبانی جدید منجر شد که اغلب به‌عنوان پلی بین نظریه‌پردازان و رصدگران مورداستفاده قرار می‌گیرد.

هدف این کتابِ دیوید لایث با عنوان «تاریخ کیهان» تشریح نگاه نو به جهان، به روشی ساده، قابل‌فهم و درعین‌حال قابل‌اعتماد است. این کار ساده‌ای نیست؛ و بدون ساده‌سازی‌های فراوان، که به‌آسانی ممکن است به تصویری خوشایند اما تار و غیردقیق بینجامد، محقق نمی‌شود. به همین دلیل بسیار مهم است که این کار به‌وسیلۀ یک متخصص واقعی صورت پذیرد. همان‌طور که نویسنده می‌گوید «منظور از این کتاب آن است که برای همه قابل‌فهم باشد». اما دانش عمیق و فهمِ مطلب، علاوه بر تجربۀ ارائۀ این موضوع در کتاب پیشین خود، دیوید لایث را یاری کرده است تا ساده‌سازی را دقیقاً به‌اندازۀ موردنیاز انجام دهد و کتاب «تاریخ کیهان» را برای همگان خواندنی و قابل‌فهم سازد. باوجوداین، کتاب بسیار دقیق، متقن و آموزنده است؛ چشم‌اندازی یکتا را در پیش روی خواننده قرار می‌دهد، به‌گونه‌ای که اطمینان دارم خواندن آن حتی برای آن‌هایی که با کیهان‌شناسی آشنایی دارند مفید خواهد بود.

                                                                              آندرئی لینده (Andrei Linde)