پیش از آغاز همه چیز چه بوده است؟ برای دههها، این پرسش بیشتر فلسفی بود تا علمی. اما اکنون، تیمی از دانشمندان معتقدند که ممکن است سرانجام ابزاری برای یافتن پاسخی واقعی در اختیار داشته باشیم: یک روش محاسباتی به نام «نسبیت عددی».
در مقالهای جدید در نشریه Living Reviews in Relativity، کیهانشناس یوجین لیم و اخترفیزیکدانان کتی کلاف و خوسو اورکوتکسا، پیشنهاد میکنند که از این تکنیک قدرتمند برای شبیهسازی لحظات منتهی به بیگ بنگ استفاده شود. در هسته خود، نسبیت عددی علم استفاده از ابررایانهها برای حل معادلات پیچیده نسبیت عام اینشتین است، به ویژه در محیطهایی با گرانش شدید که ریاضیات روی کاغذ از حل آنها عاجز است.
این رویکرد ضروری است زیرا مدل استاندارد کیهانشناسی ما یک نقطه کور بزرگ دارد. این مدل با فرض اینکه جهان عمدتاً هموار و در همه جهات یکسان است (همگن و همسانگرد)، به طرز شگفتانگیزی خوب کار میکند. با این حال، این فرض در مبدأ جهان—یعنی تکینگی—فرو میپاشد. این نقطه نظری با چگالی و دمای بینهایت، حالتی آشفته است که قوانین فیزیک فعلی ما در آن از هم میپاشد و مدل استاندارد را برای درک تولد کیهانی ما بیفایده میسازد.
پس چرا باید به نسبیت عددی اعتماد کنیم؟ زیرا سابقه اثباتشدهای دارد. سالها قبل از اینکه ما آنها را شناسایی کنیم، شبیهسازیها با استفاده از نسبیت عددی پیشبینی کردند که وقتی دو سیاهچاله با هم ادغام میشوند، الگوی قدرتمند و مشخصی از امواج گرانشی آزاد میکنند. در سال ۲۰۱۵، رصدخانه LIGO دقیقاً همان سیگنال را شناسایی کرد که کاملاً با مدلهای کامپیوتری مطابقت داشت. این پیروزی هم نظریه صدساله اینشتین را تأیید کرد و هم نشان داد که نسبیت عددی میتواند دقیقترین رویدادهای گرانشی شدید در کیهان را مدلسازی کند.
این پژوهشگران بر این باورند که اگر این ابزار بتواند با واقعیت پیچیده و درهمتنیده ادغام سیاهچالهها کنار بیاید، میتواند معمای نهایی منشأ جهان را نیز حل کند. همانطور که یوجین لیم توضیح میدهد، روشهای سنتی مانند جستجوی چیزی زیر نور چراغ خیابان است، زیرا تنها آنجا روشن است. «نسبیت عددی به شما امکان میدهد مناطقی دورتر از چراغ را کاوش کنید»، جایی که معادلات قبلاً غیرقابل حل بودند.
این پیشنهاد نشاندهنده یک تغییر بالقوه در نحوه مطالعه ریشههای ماست. با به کارگیری قدرت اثباتشده نسبیت عددی، پرسشهایی که زمانی به نظریههای speculative محدود بودند، به زودی میتوانند به فرضیههای قابل آزمایش تبدیل شوند که در آزمایشگاههای دیجیتال قدرتمندترین ابررایانههای ما شبیهسازی و تحلیل میشوند.
منبع: astronomy.com