Böyük Partlayışdan əvvəl: Kainat heçlikdən yaranıb?
Modern kosmologiya elminin ən böyük nəzəriyyələrindən biri kainatın "Böyük Partlayış" ilə başlanmasıdır. Bəs bu partlayışa nə səbəb oldu? Öncəsində nə var idi?
Böyük Partlayış (Böyük genişlənmə) nəzəriyyəsinin belə mühüm olmasının səbəbi, saysız hesabsız sübutlarla pərçimlənmiş bir elmi kəşf olmasıdır. Ən əsas sübutlardan biri Kosmik mikrodalğa arxa plan şüalanmasıdır. Bunu Böyük Partlayışın bir növ tərənnümü kimi düşünmək olar. Həmçinin kainatda "partlayış qalığı" deyə adlandırılan aşağı tezlikli radiodalğalar və Helium 3, Helium 4 və Deyterium elementləri mövcuddur. Bunların hər biri Böyük Partlayış nəzəriyyəsinin düsturları ilə hesablana bilər.
Sıx-sıx verilən suallardan biri də Böyük Partlayışa nəyin səbəb olduğudur, daha doğrusu, burada tələb olunan bunun riyazi sübutudur. İllərdir fiziklər Böyük Partlayışdan əvvəl (nisbi mənada), kainatı yoxdan var edecək bir kvant dalğalanması olduğunu bilsələr də bunu riyazi olaraq tam sübut edə bilmirdilər. 2014-cü ildə Çinin Vuhan Fizika və Riyaziyyat institutunda Dongshan və həmkarlarının araşdırmaları sayəsində nəticələr əldə edildi. Beləliklə, bu məsələ Wheeler-DeWitt düsturunun xüsusi həll üsuluna əsaslanır.
XX əsrin ilk yarısında bütün kosmoloqlar müasir fizikanın 2 əsas dirəyini - Kvant fizikası və Nisbilik nəzəriyyəsi - birləşdirməkdə çətinlik çəkirdilər. Hətta bəzən bu iki nəzəriyyənin bir-birinə tərs olduğu belə deyilirdi. Böyük kəşf 1960-cı illərdə əvvəllər bir-biriylə uyğunlaşmadığını dedikləri 2 böyük nəzəriyyəni John Wheeler və Bruce DeWitt riyazi çərçivədə birləşdirməsi ilə Wheeler-DeWitt düsturu ərsəyə gəldi. Dongshan isə bu düstur üçün yeni həll metodunu araşdırdı.
Burada etalon rolunda Heizenbergin qeyri-müəyyənlik prinsipi durur. Bu təlim yarı-sabit vakuumda (metastable false vacuum) kvant dalğalanmasının nəticəsində kiçik bir boş fəzanın yoxdan var olmasına yüksək ehtimal faiziylə icazə verirdi. Bu zaman iki ehtimal vardı: Əgər kiçik fəza balonu sürətlə böyümərsə o zaman öz içinə çökər, əgər sürətlə böyüyərsə geridönülməz şəkildə kainatın yaranması və sonsuza doğru genişlənməsi prosesi başlayar. Sual bu idi ki, Wheeler-DeWitt tənliyi buna icazə verirdimi?
Bir dəfə kiçik mütləq vakuum (true vacuum) baloncuğu yaranan zaman onun üstlü böyüməsinin mümkünlüyü sübut etdik.
Dongshan He
Üsul belə idi: Tamamilə bəlli radiusla təsvir edilən bir fəza baloncuğunun radiusunun genişlənmə dərəcəsini təyin edən bir riyazi düstur əldə edildi. Daha sonra baloncuğun geometriyası üçün 3 fundamental ssenari nəzərə alındı: Qapalı, açıq və düz. Bu ssenarilərin hamısında baloncuğun mütləq vakuumda üstlü genişləndikləri və dolayısıyla, kainatı əmələ gətirəcək böyüklüyə çatdıqları riyazi olaraq sübut edildi. Bu üsulda kosmoloji sabit də nəzərə alınmışdı.
Kosmoloji sabit nədir bəs? Bu fəza vakuumunun enerji sıxlığını təyin edən bir kəmiyyətdir. 1990-cu illərə qədər kosmoloji sabit "sıfır" qəbul edilirdi. Daha sonra kainatın genişlənməsinin təcilinə səbəb olan bir sübut əldə edildi. Dongshan və həmkarları kvant potensialının kosmoloji sabitlə eyniliyini və onun burada rol oynadığının fərqinə vardılar. Bu potensial XX əsrdə David Bohmun "Təkmilləşdirilmiş pilot dalğa qaydası" fikrinə əsaslanır. Bu qayda ənənəvi kvant mexanikası qanunlarına əlavə olaraq "kvant potensialı" adlı bir terminin də daxil edilməsidir. Kvant potensialı zərrəciyin həqiqi mövqeyini tapmağa çalışmaq kimi məqsədlər üçün istifadə edilərsə, bu zaman bu qayda kvant mexanikasını deterministik bir çərçivəsəyə salmaq iqtidarındadır. Öncələr Bohmun bu fikirləri qəbul edilməsə də son riyazi kəşfdən sonra kainatın mənşəyinin anlaşılması yolunda çox önəmli bir addım kimi qiymətləndirilməyə başladı.