What is the universe expanding into? - Sajan Saini

Translator: sadegh zabihi Reviewer: Mary Jane

The universe began its cosmic life in a big bang

کائنات حیات کیهانی خود را با یک انفجار بزرگ شروع کرد

nearly fourteen billion years ago,

نزدیک به چهارده میلیارد سال پیش،

and has been expanding ever since.

و از آن زمان در حال بزرگ شدن بوده است.

But what is it expanding into?

اما در چه منبسط می‌شود؟

That's a complicated question.

این سوالی پیچیده است.

Here's why:

دلیل این است که:

Einstein's equations of general relativity

معادله نسبیت عام انیشتین

describe space and time as a kind of inter-connected

فضا و زمان را به گونه‌ای در هم تنیده توصیف می‌کند

fabric for the universe.

که تار و پود کائنات هستند.

This means that what we know of as space and time

این یعنی آنچه به عنوان فضا و زمان می‌شناسیم

exist only as part of the universe and not beyond it.

تنها به عنوان بخشی از کائنات وجود دارد و نه ورای آن.

Now, when everyday objects expand, they move out

خوب، وقتی اشیای هر روزه منبسط می‌شوند،

into more space.

فضای بیشتری اشغال می‌کنند.

But if there is no such thing as space to expand into,

اما اگر چیزی به عنوان فضای بیشتر برای اشغال وجود نداشته باشد چه،

what does expanding even mean?

انبساط اصلا چه معنایی پیدا می‌کند؟

In 1929 Edwin Hubble's astronomy observations

در سال ۱۹۲۹ مشاهدات ستاره‌شناسی ادوین هابل

gave us a definitive answer.

پاسخی قطعی به ما داد.

His survey of the night sky found all faraway galaxies

تحقیق او بر آسمان شب نشان داد که تمام کهکشان‌های دوردست

recede, or move away, from the Earth.

پس می‌روند، یا از زمین دور می‌شوند.

Moreover, the further the galaxy, the faster it recedes.

علاوه بر این، هرچه کهکشان دورتر باشد سرعت پس‌روی آن بیشتر است.

How can we interpret this?

چطور می‌توانیم این را درک کنیم؟

Consider a loaf of raisin bread rising in the oven.

یک قرص نان کشمشی را در نظر بگیرید که در فر پف می‌کند.

The batter rises by the same amount in between each

خمیر بین تمام کشمش‌ها

and every raisin.

به یک اندازه پف می‌کند.

If we think of raisins as a stand-in for galaxies,

اگر کشمش‌ها را به عنوان کهکشان‌ها در نظر بگیریم،

and batter as the space between them,

و خمیر را به عنوان فضای بین آنها،

we can imagine that the stretching or expansion

می‌توانیم تصور کنیم که کش آمدن یا منبسط شدن

of intergalactic space will make the galaxies recede from each other,

فضای بین کهکشانی باعث دور شدن کهکشان‌ها از هم می‌شود،

and for any galaxy, its faraway neighbors will recede a larger

و برای هر کهکشان، همسایه‌های دوردستش فاصله بیشتری

distance than the nearby ones

نسبت به همسایه‌های نزدیک می‌گیرند

in the same amount of time.

در یک بازه زمانی مساوی.

Sure enough, the equations of general relativity predict a cosmic

قطع یقین، معادله نسبیت عام یک مسابقه

tug-of-war between gravity and expansion.

طناب‌کشی کیهانی را پیش‌بینی می‌کند میان گرانش و انبساط.

It's only in the dark void between galaxies where expansion wins out,

تنها در فضای تاریک بین کهکشان‌هاست که انبساط برنده می‌شود،

and space stretches.

و فضا کش می‌آید.

So there's our answer.

پس جواب ما همین است.

The universe is expanding unto itself.

کائنات در خودش منبسط می‌شود.

That said, cosmologists are pushing the limits of mathematical models

به همین دلیل، کیهان‌شناسان در حال گسترش دادن مرزهای مدل‌های ریاضی هستند

to speculate on what, if anything, exists beyond our spacetime.

تا ببینند چه چیزی، در صورت وجود، ورای فضا-زمان وجود دارد.

These aren't wild guesses, but hypotheses that tackle

این‌ها حدس و گمان‌های بی اساس نیستند، بلکه فرضیاتی هستند

kinks in the scientific theory of the Big Bang.

که پیچ و تاب علمی نظریه انفجار بزرگ را برطرف می‌کنند.

The Big Bang predicts matter to be distributed evenly across the universe,

انفجار بزرگ پیش‌بینی می‌کند که ماده به صورت یکنواخت در تمام کائنات پراکنده شده است،

as a sparse gas --but then, how did galaxies and stars come to be?

به عنوان گاز فضایی -- اما بعد، چطور کهکشان‌ها و ستاره‌ها به وجود آمدند؟

The inflationary model describes a brief era

مدل تورمی دوره‌ای کوتاه را وصف می‌کند

of incredibly rapid expansion

که انبساط با سرعتی باورنکردنی رخ می‌داده است

that relates quantum fluctuations in the energy of the early universe,

و نوسانات کوانتومی انرژی جهان جوان را

to the formation of clumps of gas that eventually led to galaxies.

به شکل‌گیری توده‌های گاز که در نهایت تبدیل به کهکشان شدند مرتبط می‌سازد.

If we accept this paradigm, it may also imply our universe represents

اگر این فرض را بپذیریم، ممکن است همچنین القا کند که جهان ما

one region in a greater cosmic reality that undergoes endless, eternal inflation.

بخشی از یک واقعیت کیهانی بزرگتر است که دچار تورمی بی‌پایان و ابدی است.

We know nothing of this speculative inflating reality,

ما هیچ چیز از این واقعیت نظری متورم نمی‌دانیم،

save for the mathematical prediction that its endless expansion

غیر از این پیش‌بینی ریاضی که می‌گوید انبساط بی‌انتهای آن

may be driven by an unstable quantum energy state.

ممکن است ناشی از یک شرایط انرژی کوانتومی ناپایدار باشد.

In many local regions, however, the energy may settle by random

اما در بسیاری از منطقه‌های محلی، انرژی ممکن است به صورت تصادفی نشست کند

chance into a stable state, stopping inflation and forming bubble universes.

و به شرایط پایدار برسد، تورم متوقف شود و جهان‌های حبابی پدید بیایند.

Each bubble universe —ours being one of them

هر جهان حبابی -- که مال ما هم یکی از آنهاست

—would be described by its own Big Bang and laws of physics.

-- می‌تواند با انفجار بزرگ و قوانین فیزیک خود توصیف شود.

Our universe would be part of a greater multiverse,

جهان ما ممکن است بخشی از یک چندجهانی بزرگتر باشد،

in which the fantastic rate of eternal inflation makes it impossible

که در آن نرخ بی‌نظیر انبساط ابدی

for us to encounter a neighbor universe.

دیدار با یک جهان همسایه را برای ما ناممکن می‌کند.

The Big Bang also predicts that in the early, hot universe, our fundamental forces

انفجار بزرگ همچنین پیش‌بینی می‌کند که در کائنات جوان و داغ، نیروهای بنیادین ما

may unify into one super-force.

ممکن است در یک ابرنیرو متمرکز شده باشند.

Mathematical string theories suggest descriptions of this unification,

نظریه‌های ریاضی ریسمان توصیفی برای این اتحاد پیشنهاد می‌دهد،

in addition to a fundamental structure for sub-atomic quarks and electrons.

علاوه بر ساختاری اساسی برای کوارک‌ها و الکترون‌های زیراتمی.

In these proposed models, vibrating strings are the building blocks of the universe.

در این مدل‌های پیشنهادی، ریسمان‌های مرتعش واحدهای سازنده جهان هستند.

Competing models for strings have now been consolidated into a unified description,

مدل‌های رقیب ریسمان، حال در توصیفی واحد اتفاق نظر دارند،

and suggest these structures may interact with massive, higher dimensional surfaces called branes.

و می‌گویند ممکن است این ساختارها با ابعاد عظیم بالاتر تعامل داشته باشند که غشا نام دارند.

Our universe may be contained within one such brane,

جهان ما ممکن است در چنین غشائی محدود شده باشد،

floating in an unknown higher dimensional place, playfully named “the bulk,” or hyperspace.

و در جایی ناشناخته با ابعاد بالاتر شناور باشد، که "توده" یا ابرفضا نامیده می‌شود.

Other branes—containing other types of universes—may co-exist in hyperspace,

غشاهای دیگر -- حاوی گونه‌های دیگر جهان -- ممکن است در ابرفضا توامان وجود داشته باشند،

and neighboring branes may even share certain fundamental forces like gravity.

و غشاهای همسایه ممکن است نیروهای اساسی خاص مثل گرانش را به اشتراک بگذارند.

Both eternal inflation and branes describe a multiverse,

هم تورم ابدی و هم غشاها یک چندجهانی را توصیف می‌کنند،

but while universes in eternal inflation are isolated, brane universes could bump into each other.

اما در حالی که جهان‌ها در تورم ابدی از هم جدا هستند، جهان‌های غشایی می‌توانند با هم برخورد کنند.

An echo of such a collision may appear in the cosmic microwave background

پژواک چنین برخوردی می‌تواند در تابش زمینه کیهانی نمود پیدا کند

—a soup of radiation throughout our universe, that’s a relic from an early Big Bang era.

-- آشی از تابش در تمام کائنات، بازمانده از دوران انفجار بزرگ در ابتدا.

So far, though, we’ve found no such cosmic echo.

اما تا کنون چنین پژواک کیهانی را پیدا نکرده‌ایم.

Some suspect these differing multiverse hypotheses may eventually coalesce into a common description,

بعضی فکر می‌کنند این نظریه‌های چندجهانی متفاوت درنهایت در یک نظریه عام ادغام می‌شوند

or be replaced by something else.

یا با چیزی دیگر جایگزین می‌شوند.

As it stands now, they’re speculative explorations of mathematical models.

اما فعلا، این‌ها توضیحات نظری مدل‌های ریاضی هستند.

While these models are inspired and guided by many scientific experiments,

از آنجا که این مدل‌ها از آزمایش‌های علمی بسیاری الهام گرفته و توسط آنها هدایت می‌شوند،

there are very few objective experiments to directly test them, yet.

هنوز، آزمایش‌های عینی اندکی برای آزمایش مستقیم آنها در دست است.

Until the next Edwin Hubble comes along,

تا وقتی که ادوین هابل بعدی از راه برسد،

scientists will likely be left to argue about the elegance of their competing models…

دانشمندان احتمالا به دعوا بر سر زیبایی مدل‌هایشان ادامه خواهند داد ...

and continue to dream about what, if anything, lies beyond our universe.

و رویا پردازی می‌کنند که چه چیزی، اگر باشد، ورای جهان ما نهفته است.