تکینگی اولیه کیهانی

بندانگشتی|مدل مهبانگ کلاسیک در چارچوب نسبیت عام، بدون در نظر گرفتن اثرات کوانتومی. اگر یک بخش از جهان را به عقب در زمان دنبال کنیم، تا جایی می‌رسیم که طبق قوانین فیزیک کلاسیک، جهان به حالت تکینگی فرو می‌ریزد.
**تکینگی کیهانی** (به ) در کیهان‌شناسی کلاسیک (نسبیت عام) به وضعیتی اشاره دارد که در معادلات، چگالی و انحنای فضا–زمان به بی‌نهایت میل می‌کند. این مفهوم به معنای وجود یک نقطه فیزیکیِ واقعی پیش از مهبانگ نیست، بلکه نشان‌دهندهٔ ناتوانی نظریه‌های کنونی در توصیف شرایط در لحظهٔ آغازین است. **تکینگی کیهانی** یک تکینگی است که بر پایهٔ برخی مدل‌های نظریهٔ مه‌بانگ تصور می‌شود پیش از مه‌بانگ وجود داشته است و تمام انرژی و فضازمانِ کیهان را شامل بوده است. دوره پلانک (تقریباً ۴۳-۱۰ ثانیه پس از مهبانگ) قدیمی‌ترین بازهٔ زمانی است که می‌توان دربارهٔ آن بحث کرد.

## مدل‌های سنتی کیهان

استفاده از تنها نسبیت عام برای پیش‌بینی آنچه در آغاز جهان رخ داده به شدت مورد انتقاد بوده است زیرا مکانیک کوانتومی عامل مهمی در محیط پرانرژی اولیهٔ کیهان است و نسبیت عام به تنهایی نمی‌تواند پیش‌بینی‌های دقیق مورد نیاز را برآورده کند. به دلیل ناکارآمدی نسبیت عام در مقیاس‌های پلانک، مدل‌های نظری جایگزینی برای آغاز جهان پیشنهاد شده‌اند. یکی از آن‌ها در چارچوب نظریه ریسمان است که در آن جهان ما یک بران (غشای چهاربعدی) در فضای با ابعاد بالاتر فرض می‌شود. در این دیدگاه، برخورد دو بران می‌تواند منجر به آزاد شدن انرژی و پیدایش ماده و تابش گردد و به‌صورت مؤثر همانند یک مهبانگ عمل کند.

اگرچه هیچ مدرک مستقیمی برای تکینگی چگالی بی‌نهایت وجود ندارد، پس زمینه مایکروویو کیهانی شاهدی بر این است که جهان از یک حالت بسیار داغ و متراکم منبسط شده است.

## جایگزین‌هایی برای تکینگی
در مدل کلاسیک بیگ‌بنگ (بر پایهٔ نسبیت عام)، اگر زمان را به عقب برگردانیم، همه‌چیز به یک «تکینگی» می‌رسد: حجم صفر، چگالی بی‌نهایت. اما وقتی قوانین مکانیک کوانتومی هم در نظر گرفته می‌شوند، این تصویر فرو می‌ریزد. به عبارت دیگر نسبیت عام می‌گوید فضا–زمان به صفر می‌رسد در حالی‌که مکانیک کوانتومی می‌گوید در مقیاس‌های بسیار ریز (نزدیک زمان پلانک) نوسان‌های کوانتومی اجازهٔ چنین فروپاشی نامتناهی را نمی‌دهند. به همین خاطر، فیزیک‌دانان مدل‌های جدیدی ساخته‌اند که توضیح دهند پیش از مهبانگ چه بوده و مهبانگ چگونه رخ داده است.

یکی از مدل‌های جایگزین، بر پایهٔ گرانش کوانتومی حلقه‌ای (Loop Quantum Gravity)، آغاز جهان را نه به‌صورت یک مهبانگ منفرد، بلکه به‌صورت رشته‌ای از «مه‌بنگ‌های جهشی» (*Big Bounces*) توصیف می‌کند. در این تصویر، نوسان‌های کوانتومی مانع از فروریزش کامل جهان می‌شوند و هر بار جهشی تازه، انبساطی جدید آغاز می‌کند. این نظریه حتی یک چرخه کیهانی پیشنهاد می‌دهد: هر جهان پس از پایان جهان پیشین به‌وجود می‌آید و می‌تواند ثابت‌های فیزیکی متفاوتی داشته باشد.

با این حال، چنین سناریوهایی مورد انتقاد قرار گرفته‌اند، زیرا با قضیهٔ Borde–Guth–Vilenkin ناسازگار دانسته می‌شوند. ولی نسخه‌های اصلاح‌شده‌ای که فقط یک جهش منفرد (به‌جای چرخهٔ پیوستهٔ جهش‌ها) را در نظر می‌گیرند، می‌توانند از این اشکال عبور کنند ــ به‌ویژه اگر فاز انقباضی تهی باشد (مدل فشرده میلن) و جهان در قالبی (۲+۱)-بعدی فرض شود، چرا که در این حالت خلأ ویژگی پایداری خاصی دارد.

زاد و ولد دیگری بر اساس نظریه M و مشاهدات پس‌زمینه مایکروویو کیهانی (CMB)، بیان می‌کند که جهان یکی از بسیاری از جهان‌های چندگانه است و در نتیجهٔ نوسانات کوانتومی، از جهان دیگری بیرون آمده است. این توضیح برخلاف ایدهٔ وجود یک جهان واحد است.

در عین حال، موفقیت بزرگ کیهان‌شناسی مبتنی بر **[[تورم کیهانی]]** (Inflationary Cosmology) باعث شده است که مسألهٔ تکینگی یا جایگزین‌های آن از نظر عملی چندان حیاتی نباشد، چراکه مدل تورمی شرایط آغازینی فراهم می‌کند که هم با سناریوی مهبانگ و هم با مشاهدات اخترفیزیکی سازگار است. این چارچوب چه فرض کنیم جهان از یک تکینگی آغاز شده باشد، چه از یک جهش، و چه از رخدادی کوانتومی، در هر صورت نتایج مشابهی به دست می‌دهد.

## منابع

* 

رده:کیهان‌شناسی
رده:مه‌بانگ