فرضیه «انتخاب طبیعی کیهانی» می‌گوید شاید جهان‌ها مانند موجودات زنده تکامل پیدا کنند و سیاه‌چاله‌ها نقشی شبیه به زادآوری در این فرایند داشته باشند.

اگر سیاه‌چاله‌ها فقط پایان زندگی ستارگان نباشند، بلکه راهی برای تولد جهان‌های جدید فراهم کنند، چه اتفاقی می‌افتد؟ این ایده عجیب، یکی از فرضیه‌های بحث‌برانگیز کیهان‌شناسی است که می‌کوشد توضیح دهد چرا قوانین فیزیک در جهان ما به شکلی هستند که امکان شکل‌گیری ستاره‌ها، کهکشان‌ها و در نهایت حیات را فراهم می‌کنند.

این فرضیه که «انتخاب طبیعی کیهانی» (Cosmological Natural Selection) نام دارد، در دهه ۱۹۹۰ میلادی توسط لی اسمولین، فیزیک‌دان نظری آمریکایی، مطرح شد. بر اساس این ایده، ممکن است سیاه‌چاله‌ها در شرایطی خاص به تولد جهان‌های جدید منجر شوند؛ جهان‌هایی که قوانین فیزیکی آن‌ها اندکی با جهان مادر تفاوت دارد. بااین‌حال، هنوز هیچ مدرک تجربی مستقیمی وجود ندارد که نشان دهد چنین فرایندی واقعاً اتفاق می‌افتد.

انتخاب طبیعی کیهانی چیست؟

انتخاب طبیعی در زیست‌شناسی توضیح می‌دهد که چگونه تغییرات ارثی و تفاوت در موفقیت تولیدمثل می‌توانند طی نسل‌های متعدد، ویژگی‌های جمعیت‌های زنده را تغییر دهند. لی اسمولین پیشنهاد کرد که شاید بتوان سازوکاری مشابه را در مقیاسی بسیار بزرگ‌تر، یعنی در میان جهان‌ها، تصور کرد.

او این ایده را در سال ۱۹۹۲ مطرح کرد و سپس در کتاب The Life of the Cosmos که در سال ۱۹۹۷ منتشر شد، به‌تفصیل درباره آن نوشت.

در این چارچوب فرضی، جهان‌ها می‌توانند از طریق سیاه‌چاله‌ها جهان‌های دیگری ایجاد کنند. اگر جهان جدید برخی ویژگی‌های فیزیکی جهان مادر را به ارث ببرد، اما در مقادیر بعضی ثابت‌های بنیادی تفاوت‌های کوچکی داشته باشد، مجموعه‌ای از جهان‌ها با ویژگی‌های متفاوت شکل خواهد گرفت.

در طول نسل‌های فرضی متعدد، جهان‌هایی که شرایط فیزیکی آن‌ها به تولید سیاه‌چاله‌های بیشتری منجر می‌شود، ممکن است فرزندان کیهانی بیشتری داشته باشند. به این ترتیب، ویژگی‌های آن‌ها در مجموعه جهان‌ها فراوان‌تر می‌شود.

نکته مهم این است که این فرایند، در صورت واقعی بودن، به معنای زنده بودن جهان به مفهوم زیستی نیست؛ بلکه نوعی تشبیه به تکامل و انتخاب طبیعی است.

آیا سیاه‌چاله‌ها می‌توانند جهان‌های جدیدی بسازند؟

سیاه‌چاله‌ها نواحی‌ای از فضا‌زمان هستند که گرانش در آن‌ها به‌اندازه‌ای شدید است که پس از عبور از مرز مشخصی به نام افق رویداد، حتی نور نیز نمی‌تواند به بیرون بازگردد.

در توصیف کلاسیک نسبیت عام، فروپاشی گرانشی می‌تواند به ناحیه‌ای منجر شود که در آن کمیت‌های نظری مانند چگالی یا انحنای فضا‌زمان به مقادیر نامتناهی میل می‌کنند؛ ناحیه‌ای که از آن با عنوان تکینگی یاد می‌شود. بااین‌حال، انتظار می‌رود برای توصیف کامل چنین شرایطی به نظریه‌ای نیاز داشته باشیم که گرانش و مکانیک کوانتومی را با یکدیگر سازگار کند.

اسمولین پیشنهاد کرد که شاید درون سیاه‌چاله‌ها، به‌جای پایان یافتن فرایند در یک تکینگی، پدیده‌ای کوانتومی رخ دهد که به شکل‌گیری یک جهان در حال انبساط بینجامد.

در این سناریو، جهان تازه می‌تواند فضا‌زمان و مجموعه‌ای از ویژگی‌های فیزیکی مختص خود را داشته باشد و از جهان مادر قابل دسترسی مستقیم نباشد.

اما این بخش از فرضیه همچنان اثبات‌نشده است. دانشمندان تاکنون شواهد مستقیمی پیدا نکرده‌اند که نشان دهد سیاه‌چاله‌ها واقعاً جهان‌های نوزاد ایجاد می‌کنند.

قوانین فیزیک چگونه می‌توانند از جهانی به جهان دیگر منتقل شوند؟

یکی از بخش‌های اصلی این فرضیه به ثابت‌های بنیادی فیزیک مربوط می‌شود؛ کمیت‌هایی که در توصیف نیروها، ذرات و برهم‌کنش‌های طبیعت نقش دارند.

بر اساس مدل پیشنهادی، جهان تازه ممکن است مقادیر این ثابت‌ها را تقریباً از جهان مادر به ارث ببرد، اما تفاوت‌های کوچکی نیز در آن‌ها وجود داشته باشد. چنین تغییراتی، در صورت وقوع، می‌توانند بر نحوه شکل‌گیری ستاره‌ها، ساختارهای کیهانی و سیاه‌چاله‌ها اثر بگذارند.

اگر این جهان‌ها واقعاً از طریق سیاه‌چاله‌ها تکثیر شوند، جهان‌هایی که شرایط مناسب‌تری برای تولید سیاه‌چاله دارند، ممکن است در نسل‌های بعدی سهم بیشتری از مجموعه جهان‌ها داشته باشند.

این ایده تلاشی برای پاسخ دادن به یک پرسش بنیادین است: چرا ثابت‌های فیزیکی جهان ما مقادیری دارند که امکان شکل‌گیری ساختارهای پیچیده را فراهم می‌کند؟

بااین‌حال، فرضیه انتخاب طبیعی کیهانی هنوز توضیح پذیرفته‌شده‌ای برای این پرسش نیست و اعتبار آن به آزمون‌های علمی و شواهدی بستگی دارد که بتوانند آن را از نظریه‌های رقیب متمایز کنند.

آیا جهان ما برای تولید سیاه‌چاله‌ها بهینه شده است؟

یکی از پیش‌بینی‌های مهم مدل اسمولین این است که اگر انتخاب طبیعی کیهانی واقعیت داشته باشد، مقادیر ثابت‌های فیزیکی جهان ما باید در محدوده‌ای قرار داشته باشند که تولید سیاه‌چاله‌ها را به‌شدت تسهیل می‌کند.

این پیش‌بینی به‌طور بالقوه قابل بررسی است. برای مثال، پژوهشگران می‌توانند بررسی کنند که تغییر فرضی بعضی از ثابت‌های بنیادی چه اثری بر تحول ستاره‌ها و تعداد سیاه‌چاله‌های حاصل از فروپاشی آن‌ها می‌گذارد.

اگر تغییرات کوچک در این ثابت‌ها به افزایش چشمگیر تولید سیاه‌چاله‌ها منجر شوند، ممکن است با بخشی از پیش‌بینی‌های فرضیه سازگار باشند. در مقابل، اگر مشخص شود جهان ما به‌وضوح از نظر تولید سیاه‌چاله‌ها در نقطه‌ای نامناسب قرار دارد، این نتیجه می‌تواند چالشی جدی برای نسخه اصلی فرضیه ایجاد کند.

البته سازگاری یک مشاهده با پیش‌بینی‌های نظری، به‌تنهایی اثبات‌کننده آن نظریه نیست. برای پذیرش چنین مدلی باید شواهد مستقل و قابل تکرار وجود داشته باشد و توضیح‌های جایگزین نیز بررسی شوند.

تلسکوپ جیمز وب چه چیزی درباره سیاه‌چاله‌های نخستین جهان کشف کرده است؟

بحث درباره سیاه‌چاله‌ها و تکامل کیهانی با یافته‌های تازه درباره جهان اولیه جذاب‌تر شده است. تلسکوپ فضایی جیمز وب در سال‌های اخیر اجرام بسیار دوردستی را رصد کرده که نشان می‌دهند برخی ساختارهای کیهانی و سیاه‌چاله‌های پرجرم، زودتر از آنچه بسیاری از مدل‌های ساده‌تر پیش‌بینی می‌کردند، شکل گرفته‌اند.

یکی از یافته‌های مهم در این زمینه در ۲۷ مه ۲۰۲۶ منتشر شد. پژوهشگران با استفاده از داده‌های جیمز وب، جرمی به نام Abell2744-QSO1 را بررسی کردند؛ جرمی که نور آن مربوط به زمانی است که جهان حدود ۷۰۰ میلیون سال عمر داشته است.

بر اساس نتایج منتشرشده در مجله Nature، جرم سیاه‌چاله مرکزی این سامانه حدود ۵۰ میلیون برابر جرم خورشید برآورد شده است. اندازه‌گیری حرکت گاز پیرامون آن نشان می‌دهد که سیاه‌چاله بخش بسیار بزرگی از جرم این جرم کیهانی را تشکیل می‌دهد و جرم ستاره‌ای میزبان آن به‌مراتب کمتر از جرم سیاه‌چاله است.

این یافته از این احتمال پشتیبانی می‌کند که دست‌کم برخی سیاه‌چاله‌های پرجرم جهان اولیه، از بذرهای بسیار بزرگی شکل گرفته‌اند و ممکن است پیش از شکل‌گیری بخش عمده ستارگان میزبان خود رشد کرده باشند. یکی از سناریوهای مورد بررسی برای توضیح چنین اجرامی، رمبش مستقیم ابرهای عظیم گاز است؛ فرایندی که در آن یک ابر گازی می‌تواند بدون گذر از مراحل معمول تشکیل و مرگ یک ستاره، به تشکیل یک سیاه‌چاله اولیه منجر شود.

این کشف برای درک چگونگی پیدایش نخستین سیاه‌چاله‌های پرجرم اهمیت دارد، اما به‌خودی‌خود شواهدی برای تولد جهان‌های جدید درون سیاه‌چاله‌ها فراهم نمی‌کند.

آیا کشف سیاه‌چاله‌های اولیه فرضیه انتخاب طبیعی کیهانی را تأیید می‌کند؟

خیر. برای درک اهمیت این یافته‌ها باید میان دو پرسش متفاوت تمایز قائل شد: نخست اینکه سیاه‌چاله‌های پرجرم چگونه و در چه زمانی شکل گرفته‌اند؛ دوم اینکه آیا درون سیاه‌چاله‌ها جهان‌های جدیدی متولد می‌شوند یا خیر.

مشاهدات جیمز وب می‌توانند به پرسش نخست پاسخ دهند و برخی از مدل‌های شکل‌گیری سیاه‌چاله‌ها را به چالش بکشند. اما برای اثبات پرسش دوم، باید شواهدی وجود داشته باشد که به‌طور مشخص از فرایند زایش جهان‌ها پشتیبانی کند.

از سوی دیگر، وجود سیاه‌چاله‌های پرجرم در جهان اولیه لزوماً به این معنا نیست که جهان برای تولید آن‌ها تکامل یافته است. چنین اجرامی ممکن است با سازوکارهای شناخته‌شده یا مدل‌های جدیدتر اخترفیزیکی توضیح داده شوند، بدون آنکه به فرضیه چندجهانی نیاز باشد.

بنابراین، یافته‌های جیمز وب را بهتر است بخشی از تلاش گسترده‌تر دانشمندان برای فهم تاریخ نخستین سیاه‌چاله‌ها و کهکشان‌ها بدانیم، نه تأییدی بر انتخاب طبیعی کیهانی.

بزرگ‌ترین چالش این نظریه چیست؟

مهم‌ترین مشکل انتخاب طبیعی کیهانی، آزمودن مستقیم آن است. ما فقط به جهان قابل مشاهده خود دسترسی داریم و نمی‌توانیم به‌سادگی جهان‌های فرضی دیگری را که ممکن است درون سیاه‌چاله‌ها شکل گرفته باشند، مشاهده کنیم.

اسمولین برای قابل‌آزمون کردن ایده خود، پیش‌بینی‌هایی درباره رابطه میان ثابت‌های فیزیکی و تولید سیاه‌چاله‌ها مطرح کرده است. این پیش‌بینی‌ها امکان بررسی برخی جنبه‌های نظریه را فراهم می‌کنند، اما سازوکار اصلی زایش جهان‌ها همچنان ناشناخته باقی مانده است.

افزون بر این، هر نظریه‌ای که بخواهد جایگاه مهمی در کیهان‌شناسی پیدا کند، باید بتواند پیش‌بینی‌های مشخصی ارائه دهد که با مشاهده یا آزمایش قابل ارزیابی باشند. جذابیت فلسفی یک ایده، به‌تنهایی برای تبدیل شدن آن به یک نظریه علمی پذیرفته‌شده کافی نیست.

آیا تمدن‌های هوشمند می‌توانند در تولید جهان‌های جدید نقش داشته باشند؟

برخی گسترش‌های فلسفی این فرضیه، پرسشی حتی جسورانه‌تر مطرح می‌کنند: اگر تمدن‌های بسیار پیشرفته روزی بتوانند سیاه‌چاله‌های مصنوعی ایجاد کنند، آیا ممکن است در فرایند تولید جهان‌های جدید نقش داشته باشند؟

این ایده در برخی بحث‌های نظری درباره ارتباط میان هوش، فناوری و کیهان مطرح شده است، اما بخش تثبیت‌شده‌ای از سازوکار اصلی پیشنهادی اسمولین نیست.

در حال حاضر هیچ مدرکی وجود ندارد که تمدن‌ها بتوانند جهان‌های جدیدی ایجاد کنند یا حتی فرایند فیزیکی لازم برای چنین کاری را به‌درستی بشناسند. بنابراین، این موضوع بیشتر یک گمانه‌زنی نظری و فلسفی است تا پیش‌بینی‌ای عملی برای فناوری آینده.

جمع‌بندی؛ جهان زنده است یا فقط پیچیده‌تر می‌شود؟

فرضیه انتخاب طبیعی کیهانی تصویری متفاوت از جهان ارائه می‌دهد: شاید جهان ما یکی از نسل‌های متعدد جهان‌ها باشد و سیاه‌چاله‌ها، در شرایطی که هنوز نمی‌شناسیم، به شکل‌گیری جهان‌های دیگری منجر شوند.

در این چارچوب، قوانین فیزیک می‌توانند از جهانی به جهان دیگر منتقل شوند و تغییرات کوچک در آن‌ها، طی نسل‌های متعدد، به تفاوت‌های بزرگی در ویژگی‌های جهان‌ها بینجامند.

با وجود جذابیت این ایده، باید میان فرضیه و واقعیت مشاهده‌شده تفاوت گذاشت. تولد جهان‌ها درون سیاه‌چاله‌ها هنوز اثبات نشده و کشفیات جیمز وب نیز چنین فرایندی را تأیید نمی‌کنند.

بااین‌حال، مطالعه سیاه‌چاله‌های اولیه و بررسی دقیق‌تر قوانین بنیادی فیزیک ممکن است در آینده پاسخ‌های تازه‌ای درباره منشأ ساختارهای کیهانی به دست دهد. فعلاً پرسش اصلی همچنان باز است: آیا جهان ما صرفاً بر اساس قوانین فیزیک تحول پیدا کرده، یا بخشی از فرایندی بزرگ‌تر است که هنوز از ماهیت آن اطلاعی نداریم؟