کیهان شناسی [مقاله]

[Mohammad Hosseyn]

انفجار بزرگ

آيا انفجار بزرگ واقعا وجود داشته است؟

دانشمندان در اين زمينه هر چه بيشتر درباره گذشته و آينده پژوهش مي كنند نظرياتشان نامطمئن تر و ناپايدارتر مي شود. مثلا در حاليكه فاصله ماه از زمين و يا تاريخ اوليه كره زمين را به خوبي مي شناسيم به توجه به اين كه فقط 400 سال از عمر تاريخ پژوهش هاي جديد گذشته است بسيار مشكل مي توان به تاريخ ميلياردها ساله آغاز خلقت نظر انداخت. فرضيه انبساط عالم به خودي خود كافي نيست كه ما با اطمينان نتيجه بگيريم كه انفجار اوليه وجود داشته است. ولي در اينجا يك نكته جالب توجه ديگر نيز به آن افزوده مي شود: هرچه ما بيشتر به عمق كيهان نظاره مي كنيم در واقع بيشتر به عمق زمان گذشته مي نگريم. يك ستاره را كه در فاصله 10 سال نوري قرار دارد به همان صورتي مي بينيم كه 10 سال قبل بوده است. دورترين اجرامي را كه انسان مي تواند با تلسكوپ هاي بزرگ نجومي نظاره كند كوازارها هستند. ( Quasar مخفف عبارت نجومي Quasistallar object و عبارت است از عضوي از گروههاي گوناگون ستاره مانند كه داراي پرتوهاي قرمز استثنايي مي باشند و غالبا از خود فركانسهاي راديويي و نيز امواج نوري قابل ديدن منتشر مي كنند.) آنها در واقع كهكشانه هاي كاملا جواني هستند كه در مراحل اوليه شكل گيري به سر مي برند. حال اگر انسان نگاهش را در سمت دلخواهي به دورتر و بازهم دورتر متوجه كند بايد به مرزي برسد كه در آنجا آغاز خلقت را مشاهده كند و به عبارت ديگر آن گاز داغ اوليه را ببيند كه تمام كهكشانه ها - ستارگان - سيارات و موجودات از آن ايجاد شده اند. بنابراين مي بايست پيرامون ما را پيوسته پوسته كاملا درخشاني در دوردست احاطه مي كرد و آسمان هم مي بايست شب ها همچون روز روشن مي شد اما اين ديوار آتشين با سرعت زيادي از ما دور مي شود زيرا كه عالم لحظه به لحظه انبساط مي يابد سرعت دورشدن به قدري زياد است كه نور اين پوسته داراي طول موج بلندتري مي شود كه ما آن را فقط به صورت تشعشعات و امواج راديويي دريافت مي كنيم.دقيقا همين امواج هستند كه اكنون كشف شده. امواج مفروضي كه از همه جهات به طور يكنواخت بر ما مي تابند و به نام تشعشعات پيشينه - 3k نامگذاري شده اند. وجود اين پرتو ها را مي توان با راديو تلسكوپ ها به سادگي اثبات كرد اين تشعشعات تكيه گاهي مهم براي اثبات فرضيه انفجار اوليه مي باشد.

نظريه انفجار بزرگ

عالم در ابتدا چگونه به نظر مي آمد؟

آشكار است براي آگاهي از چگونگي اولين ثانيه ها و يا بهتر بگوييم اولين اجزاي ثانيه هاي پس از انفجار اوليه نبايد از ستاره شناسان پرسيد بلكه در اين مورد بايد به فيزيكدان هاي متخصص در امر فيزيك ذره اي مراجعه كرد كه در مورد تشعشعات و ماده در شرايط كاملا سخت و غير عادي تحقيق مي كنند و تجربه مي كنند. تاريخ كيهان معمولا به 8 مقطع كاملا متفاوت و غير مساوي تقسيم مي شود:

مرحله اول ( صفر تا 43- 10 ثانيه )

اين مساله هنوز برايمان كاملا روشن نيست كه در اين اولين اجزاي ثانيه ها چه چيزي تبديل به گلوله آتشيني شد كه كيهان بايد بعدا از آن ايجاد گردد . هيچ معادله و يا فرمول هاي اندازه گيري براي درجه حرارت بسيار بالا و غير قابل تصوري كه در اين زمان حاكم بود در دست نمي باشد.

مرحله دوم ( 43- 10 تا 32- 10 ثانيه)

اولين سنگ بناهاي ماده مثلا كوارك ها و الكترون ها و پاد ذره هاي آنها از برخورد پرتوها با يكديگر به وجود مي آيند. قسمتي از اين سنگ بناها دوباره با يكديگر برخورد مي كنند و به صورت تشعشع فرو مي پاشند. در لحظه هاي بسيار بسيار اوليه ذرات فوق سنگين - x نيز مي توانسته اند به وجود آمده باشند. اين ذرات داراي اين ويژگي هستند كه هنگام فروپاشي ماده بيشتري نسبت به ضد ماده و مثلا كوارك هاي بيشتري نسبت به آنتي كوارك ها ايجاد مي كنند. ذرات x كه فقط در همان اولين اجزاي بسيار كوچك ثانيه ها وجود داشتند براي ما ميراث مهمي به جا گذاردند كه عبارت بود از : ( افزوني ماده در برابر ضد ماده )

مرحله سوم ( از 32- 10 ثانيه تا 6- 10 ثانيه )

كيهان از مخلوطي از كوارك ها - لپتون ها - فوتون ها و ساير ذرات ديگر تشكيل شده كه متقابلا به ايجاد و انهدام يكديگر مشغول بوده و ضمنا خيلي سريع در حال از دست دادن حرارت هستند.

مرحله چهارم ( از 6- 10 ثانيه تا 3- 10ثانيه )

تقريبا تمام كوارك ها و ضد كوارك ها به صورت پرتو ذره ها به انرژي تبديل مي شوند. كوارك هاي جديد ديگر نمي توانند در درجه حرارت هاي رو به كاهش به وجود آيند ولي از آن جايي كه كوارك هاي بيشتري نسبت به ضد كوارك ها وجود دارند برخي از كوارك ها براي خود جفتي پيدا نكرده و به صورت اضافه باقي مي مانند. هر 3 كوارك با يكديگر يك پروتون با يك نوترون مي سازند. سنگ بناهاي هسته اتم هاي آينده اكنون ايجاد شده اند.

مرحله پنجم ( از 3- 10 ثانيه تا 100 ثانيه )

الكترون ها و ضد الكترون ها در برخورد با يكديگر به اشعه تبديل مي شوند. تعدادي الكترون باقي مي ماند زيرا كه ماده بيشتري نسبت به ضد ماده وجود دارد. اين الكترون ها بعدا مدارهاي اتمي را مي سازند.

مرحله ششم ( از 100 ثانيه تا 30 دقيقه )

در درجه حرارت هايي كه امروزه مي توان در مركز ستارگان يافت اولين هسته هاي اتم هاي سبك و به ويژه هسته هاي بسيار پايدار هليم در اثر همجوشي هسته اي ساخته مي شوند. هسته اتم هاي سنگين از قبيل اتم آهن يا كربن در اين مرحله هنوز ايجاد نمي شوند. در آغاز خلقت عملا فقط دو عنصر بنيادي كه از همه سبكتر بودند وجود داشتند : هليم و هيدروژن

مرحله هفتم ( از 30 دقيقه تا 1 ميليون سال پس از خلقت )

پس از گذشت حدود 300000 سال گوي آتشين آنقدر حرارت از دست داده كه هسته اتم ها و الكترون ها مي توانند در درجه حرارتي در حدود 3000 درجه سانتي گراد به يكديگر بپيوندند و بدون اينكه دوباره فورا از هم بپاشند اتم ها را تشكيل دهند . در نتيجه آن مخلوط ذره اي كه قبلا نامرئي بود اكنون قابل ديدن مي شود.

مرحله هشتم ( از يك ميليون سال پس از خلقت تا امروز )

از ابرهاي هيدروژني دستگاههاي راه شيري ستارگان و سيارات به وجود مي ايند. در داخل ستارگان هسته اتم هاي سنگين از قبيل اكسيژن و آهن توليد مي شوند. كه بعد ها در انفجارات ستاره اي آزاد مي گردند و براي ساخت ستارگان و سيارات و حيات جديد به كار مي ايند.

عناصر اصلي حيات زميني چه زماني پديدار شد؟

براي زمين با توجه به گوناگوني حيات كه در آن وجود دارد 3 چيز از اهميت خاصي برخوردار بوده است:

1. از همان ابتداي خلقت هميشه ماده بيشتري نسبت به ضد ماده وجود داشته و بنابراين همواره ماده براي ما باقي مي ماند.

2. در مرحله ششم هيدروژن به وجود آمد اين ماده كه سبك ترين عنصر شيميايي مي باشد سنگ بناي اصلي كهكشانه ها و سيارات مي باشد. هيدروژن همچنين سنگ بناي اصلي موجودات زنده اي است كه بعدا روي زمين به وجود آمدند و احتمالا روي ميلياردها سياره ديگر نيز وجود دارند.

3. در مركز ستارگان اوليه هسته اتم هاي سنگين از قبيل اكسيژن و يا كربن يعني سنگ بناهاي اصلي لازم و ضروري براي زندگي و حيات بوجود آمدند. آيا عالم همواره در حال انبساط خواهد بود؟

جنبش انبساطي يا به عبارت ديگر از همديگر دور شدن كهكشانه ها به هر حال رو به كند شدن است. زيرا جزاير جهاني متعدد در واقع به سمت يكديگر جذب مي شوند و در نتيجه حركت انبساطي آن ها كند تر مي شود. اكنون پرسش فقط اين است كه آيا زماني تمام اين حركت ها متوقف خواهد گرديد و اين عالم در هم فرو خواهد پاشيد؟ اين مساله بستگي به تراكم ماده در جهان هستي دارد. هر چه اين تراكم بيشتر باشد نيرو هاي جاذبه بين كهكشانه ها و ساير اجزاي گيتي بيشتر بوده و به همان نسبت حركت آن ها با شدت بيشتري متوقف خواهد شد. در حال حاضر چنين به نظر مي رسد كه تراكم جرم بسيار كمتر از آن است كه زماني عالم در حال انبساط را به توقف در آورد. به هر حال اين امكان وجود دارد كه هنوز جرم هاي بسيار بزرگ ناشناخته اي از قبيل ( سياهچاله هاي اسرار آميز) يا ( ابرهاي گازي شكل تاريك) وجود داشته باشند و نوترينو ها كه بدون جرم محسوب مي شوند جرمي هرچند كوچك داشته باشند. اگر اين طور باشد در اين صورت حركت كيهاني زماني شايد 30 ميليارد سال ديگر متوقف خواهد شد. در آن زمان كهكشان ها با شتابي زياد حركت به سوي يكديگر را اغاز خواهند كرد تا در نهايت به شكل يك گوي آتشين عظيم با يكديگر متحد شوند. آن زمان شايد مي بايد روي يك انفجار اوليه جديد ديگر و تولد يك عالم جديد حساب كنيم. با توجه به سطح كنوني دانش بشر و ميزان پژوهش هاي انجام شده بايد اينطور فرض كرد كه عالم تا ابديت انبساط خواهد يافت.

برگرفته از فيزيك نوين اريك اوبلاكر


منبع : [ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]

[Master]

نخستين اتم ها

حال كه در تلاش هاي بسيار دانشمندان توانسته چگونگي ساخته شدن جهان را مورد بررسي قرار دهند سؤال منطقي ديگر اينجا است كه پس از آن چه رخ داد ؟ در كسر بسيار كوچكي از نخستين ثانيه آفرينش بود كه خلاء كامل آغاز شد جايي كه امروزه مي دانيم كه جهان در آن رشد كرده است . در اين لحظه بسيار كوتاه جهان آشامه اي از پلاسما بود . ما از اين لحظه ي كوتاه چه مي دانيم ؟ علم تدابيري براي اين لحظات دارد كه پايه اي بر آنچه است كه امروز مي دانيم .

بي درنگ پس از بيگ بنگ ، چنانكه هر كس مي تواند تصور كند جهات به طور عجيبي گرم بود چنانكه به به سرعت ماده و ضد ماده در جهات مختلف انتشار يافتند . همچنين آن سرما در زماني در حدود 43- ^ 10 ثانيه بعد از آفرينش به مقداري ماده و ضد ماده تبديل شد كه هنوز كيهان شناسي با اين مقدار نامتقارن است . همچنين اين دو نوع با يكديگر آفريده شدند ؛ آنها با يكديگر برخورد مي كردند و نابود مي شدند و در عوض انرژي خالص پديد مي آمد . خوشبختانه براي ما يك عدم تقارن ، توجه ماده وجود داشت . همچنين نتيجه صحيح از فزوني كه حدودا" يك قسمت در ميليون است . جهان مي تواند در راهي مساعد براي ايستادگي ماده رشد كند . از اين گذشته جهان از آغاز با منبسط شدن همراه بود ، اين تفاوت باعث رشد وسيع آن شد . ذراتي كه در جهان به وجود آمده بودند به ترتيب آفريده مي شدند و دوباره به همراه ضد ذرات نابود مي شدند .

براي ذراتي كه در جهان به وجود آمدند نامگذاري خاصي داريم اين ذره ها هر كدام به تنهايي نامي دارند از جمله نوترينو ها ، باريون ها ، الكترون ها و كوارك ها كه هر كدام از اينها سازنده ي كالبد ماده ي زندگي است كه امروزه ما آنها را مي شناسيم . هنگام آغاز دوره ي باريون ها ذرات سنگين قابل شناخت وجود نداشت زيرا هنوز بسيار داغ بود . در اين لحظه فقط آشامه ي كوارك وجود داشت چون جهان به سردي آغاز شد و انبساط يافت ، ما فهم اين مطلب را دقيقا" واضح آغاز مي كنيم .

بهد دماي جهان در خدود 300ميليارد درجه كلوين رو به نزول گذاشت . اگر بخواهيم تشبيه نسبتا" خوبي به كار ببريم مي توانيم بگوئيم همانند آبي كه تبديل به يخ شده باشد . حال جهان تركيبي از نوترون ها و فوتون ها است كه آنها را هادرون مي خوانيم . هنوز ماده ي پيچيده اي در اين دما وجو ندارد . اگر چه ذرات بار دار يا همان لپتون ها نيز وجود داشتند ولي از واكنش دادن با هادرون ها منع مي شدند كه البته ماده ي پيچيده تري نيز هستند . به زودي لپتون ها كه شامل الكترون ها نيز هستند مي توانند به هادرون ها متصل شوند و اتصال و اتحادي را بين خود به وجود آورند كه در واقع همان ماده ي مشترك است .

در حدود يك تا سه دقيقه پس از آفرينش جهان نوترون ها و پروتون ها با هم واكنش نشان دادند و هسته ي دوتريوم كه ايزوتوپي از هيدروژن است را مي افريند به زودي دوترويوم نوترون ديگري را نيز جذب مي كند و هسته ي تريتيوم را نيز مي سازد تريتيوم نيز يكي ديگر از ايزوتوپ ها هيدروژن است . به سرعت به پيروي از اين واكنش پروتون ها و نوترون هاي ديگري نيز افزوده مي شود كه پس از تريتيوم با اضافه شدن پروتون هسته ي هليوم ساخته مي شود . دانشمندان بر اين عقيده اند كه در نخستين سه دقيقه آفرينش براي هر هسته ي هليوم ده پروتون وجود داشت . بعد از افزايش سرما اين پروتون ها مي توانستند الكترون ها براي آفريده شدن هيدروژن معمولي اسير كنند . نتيجه آن جهان امروز كه به اعضاي هر هليوم يازده اتم هيدروژن موجود مي باشد .

مي دانيم كه بيشتر اين اطلاعات صحيح از حدس انسان سرچشمه مي گيرند . با تحقيقاتي كه امروزه در جهان صورت گرفته است مي توانيم درباره گذشته آن توضيحي دهيم . تلاش هاي بسياري فهم شكل گيري باريون ها و تعداد آنها صورت گرفته است . از ميان پاسخ به سوالات مدرن امروزي نقش هاي بيگ بنگ و گذشته آن قابل قبول است . متعاقب مطالعات در زمينه ي چگونگي شكل كردن اتمهاي ساده در آزمايشگاه مي توانيم چند حدس جالب ديگر بزنيم همانند چگونه اين منشأ جهان شكل داده شد . هرچند كه تلاش هاي بسياري براي چگونگي شكل كردن نخستين اتم ها و همچنين آفريده جهان صورت گرفته است با اين حال ما هنوز از اينها كاملا" مطمئن نيستيم .

سن جهان

حالا ما دو پاسخ مهم براي دو تا از سؤالات خود داريم كه در رابطه با جهان هستند . هرچند كه هنوز يك سؤال عمده باقي مانده است ؛ اگر جهان به راستي متناهي است چند سال وجود دارد ؟ دوباره علم از روي شواهد و قرائن موجود مي تواند سن جهان را از بيگ بنگ تا كنون حدس بزند . با به كار بستن معادله هاي مشترك و معمولي فيزيك از فاصله و سرعت برابر با زمان كه دوباره از مشاهدات هابل استفاده مي شود ، نسبيتا" مي توان سن آن را به طور صحيح تخمين زد .

دو اندازه گيري به فاصله حركت كهكشان ها از ما و انتقال به قرمز كهكشان نيازمند بودند . شكست نخستين كوشش ها باعث جستجوي مسافت از ميان مثلثات شد . دانشمندان اين امكان را داشتند تا ضخامت مدار زمين را به دور خورشيد محاسبه كنند كه حركات خورشيد را در كهكشان خودمان تقويت مي كرد . متأسفانه اين محاسبات به تنهايي قادر نبودند تا فاصله هنگفت بين كهكشان ما و آن جسم را تعيين كنند تا سن جهان تخمين زده شود و اين هم خطايي معني دار و مهم بود .

گام بعد فهم ارتعاش ستاره ها بود . آن مشاهدات در زمينه ي ستارگاني بوده است كه داراي درخشش يكسان هستند و سوسو زدن آنها نيز يكسان بوده است . دانشمندان فرض مي كنند كه ستاره هايي كه در كهكشان خودمان هستند و چشمك زدن يكساني نيز دارند همچون اجرامي هستند در مقدار فاصله يكساني در فاصله هاي كهكشاني بايد باشند كه شدت يكساني دارند . استفاده از روش مثلثات محاسبه ي فاصله ي ستاره از كهكشان ما را امكان پذير مي سازد . از اين رو فاصله ي كهكشان هاي دور با مطالعات مختلفي قابل محاسبه است البته سختي اين كارها همانند تعيين فاصله ي دو اتومبيل در شب ظلماني است . فرض كنيد چراغ جلوي دو اتومبيل شدت تابش يكساني دارد . از ديد ناظر نور اتومبيلي واضح تر به نظر مي رسد كه از او فاصله ي كمتري داشته باشد و آن اتومبيلي كه از او دورتر است كم فروغ تر به نظر مي رسد . باز هم اين راه حل نمي تواند مسافت هاي بسيار زياد كهكشان ها را به تنهايي مورد محاسبه قرار دهد . در فاصله ها خاص غير ممكن است كه فاصله ي كهكشان را از يك ستاره مشخص سازيم . زيرا انتقال به قرمز زياد اين كهشكان ها بايد يك روش داشته باشد تا فاصله تمام خوشه ها كهكشاني از يك ستاره به تنهايي اندازه گيري كند .

با مطالعه ي خوشه هاي كهكشاني كه به ما نزديك هستند مي توانند از عقيده جود اندازه ي ديگر خوشه ها بهره مند شوند . نتيجه ي آن مي تواند پيشگويي فاصله راه شيري از آنها باشد . بنابراين محاسبات براي بدست آوردن فاصله ي خوشه و انتقال به قرمز آن ، نظري پاياني است كه تعيين مي كند كهكشان چند سال از ما در حال حركت بوده است . تك تك اين اعداد مي توانند به صورت تك تك محاسبه شوند و زماني كه اين دو كهكشان در يك مكان و يك زمان بودند را بازگرداند كه در واقع همان لحظه ي بيگ بنگ است . معادله ي عمومي كه براي محاسبه سن جهان استفاده مي شود به صورت زير است :


(distance of a particular galaxy) / (that galaxys velocity) = (time)

يا

4.6 x 10^26 cm / 1 x 10^9 cm/sec = 4.6 x 10^17 sec

حاصل اين معادله برابر 17 ^ 10 × 6.4 ثانيه است كه با اندكي محاسبات بسيار ساده رياضي مي توانيم آن را به عددي كه تقريبا" برابر پانزده ميليارد سال است تبديل نمود . اين محاسبه تقريبا" براي هر كهكشاني كه قابل مطالعه است صدق مي كند . هرچند كه اندازه گيري اين مقدارها كه در معادلات به دست آمده اند كه تخميني از سن جهان مي باشند مي توانند صحيح باشند . در صورتيكه برآورد سن جهان فرايندي پيچيده است . اين دستاورد در اين علم گامي بحراني است .

و حالا چه ؟

خلاصه ما نخستين موضوعات را كه دانشمندان در زمينه ي جهان كشف كرده اند را شرح داديم . درك ما از بيگ بنگ و چگونگي آن ، نخستين اتمها و سن جهان به طور معيوب آشكار است ؛ در واقع در اين زمينه مباحث زيادي براي بحث وجود دارد . در زمينه زمان نيز سؤالات بي انتهايي وجود دارد كه هنوز براي پاسخ به آنها بايد كمي صبوري كنيم . هنوز بسيار از مفاهيم پايه اي جهان پيچيده هستند و جاي تفكر در آنها باقي است .
بعد از درك اين موضوع تئوري بيگ بنگ به پايداري افراد را به مبارزه و رقابت مي طلبد . اين تئوري رقيب هاي خود را به سويي راهنمايي مي كند كه جستجوي بيشتر باعث مي شود كه ثابت شود اين تئوري صحيح است در واقع به آن ها مداركي قابل ارائه مي كند . در سر فصل هايي از اين مقاله مداركي را مورد بررسي قرار داديم كه آزموده شده بودند و از جهات مختلفي جستجو شده بودند ، در هر صورت باعث مي شوند كه تصوير نسبتا" كاملي از جهان در ذهن داشته باشيم .

اخيرا" ناسا موضوعاتي را كشف نموده است كه انسان را متحير و انگشت به دهان مي كند . در واقع دلايلي بر وجود بيگ بنگ هستند . بيشتر ستاره شناسان و فيزيكدانان از رصدخانه ي استرو 2 استفاده مي كردند اين رصدخانه مي توانست يكي از نيازمندي هاي پايه اي جهان را در بيگ بنگ تأييد كند . در ژوئن 1995 دانشمندان تونستند نخستين هليم را كشف كنند ، همچون دتريوم در فاصله هاي دور جهان . اين كشف با يكي از نمود هاي مهم بيگ بنگ هماهنگ است كه در آغاز خلقت هليوم و هيدروژن با يكديگر تركيب شدند .

بعد در مشاهدات تلسكوپ فضايي هابل اين سرنخي معين براي عناصر باقيمانده اي است كه ما امروزه مي شناسيم . دانشمندان با استفاده از تلسكوپ فضايي هابل دريافته كه در ستاره هاي كهن عنصر بور زيادي موجود بوده است . آنها فرض كردند كه وجودش مي تواند عامل هركدام از اين دوتا باشد . مي تواند باقيمانده رويداد نيرومند تولد كهكشان يا اينكه نشان دهنده ي اين است كه حتي بور تاريخ آن به قبل از بيگ بنگ برمي گردد . اگر دومي صحيح باشد ، دانشمنداني بايد دوباره سعي كنند تا تئوري جديدي براي تولد جهان ارائه كنند همچنين براي رويداد هاي پس از آن . بر طبق تئوري هاي كنوني در آن زمان امكان وجود اتم هاي سنگين و پيچيده وجود نداشته است .

در اين روش آنچه را كه مي بينيم هرگز درست نيست . اشتياق ما براي دريافتن اين علم هرگز فرونشانده نمي شود . با اين حال پاسخ سؤال حالا چه ؟ در حال حاضر غير ممكن است . در اين دوره ما نمي توانيم پاسخ اين سؤالات را به كار ببنديم .

افكار عميق

اين گمان بسيار مشكل است كه اين موضوع را از افكار روزانه جدا كنيم . هر كس در هر نقطه از زمان به سختي مي تواند با اين موضوع ستيز كند كه چرا ما اينجا هستيم ؟ برخي در فلسفه ي طبيعي محض به دنبال پناهگاهي براي اين سؤال هستند ، در صورتيكه اكثريت براي پاسخ اين سؤال به دلايل علمي نزديك مي شوند . اين افراد خاص در سطح هاي بالاتر به دنبال پاسخ اين سؤال هستند و فقط در وجود انساني تمركز نمي كنند بلكه هر چيز را كه واقعي مي دانند مد نظر قرار مي دهند .

اگر شما در مكاني بنشينيد و سعي كنيد تمام جهان را تصور كنيد متحير خواهيد شد . هرچند كه حالا علم مي تواند در رابطه با جهان به بحث بپردازد ؛ درباره ي چگونگي آغاز آن و آينده ي صحبت كند و … . اين موضوع آسان به نظر مي رسد تا در مقياس هاي بزرگ در رابطه با سالها ( ميليارد ) بحث كنيم . ما از ميان زندگي خود به اينجا سفر مي كنيم و دوباره از همان ميان به آسمان ها بازميگرديم .

در اين مقاله سعي كرديم كه تا حدودي كمي جهان را به تقد و بررسي بگذاريم . اين موضوع نيز جالب است كه ما هنوز به طور كامل نمي دانيم كه چه طور به وجود آمده ايم و تمام اين حرفهايي را كه گفتيم در حد يك نظريه است كه امكان دارد درست باشد و يا اينكه غلط نمايان گر شود . خداوند اين توانايي را در هر انسان سالمي قرار داده است كه تفكر كند و بهترين حدس را بزند . از ميان اين گمان ها ما مي توانيم درست ترين آنها را مشخص كنيم و مبنا قرار دهيم.

نقل از سي پي اچ تئوري

منبع : mrh.ir

[Mohammad Hosseyn]

مجمع مطالعات اسلامي استراسبورك

امام جعفر صادق راجع به بعضي از مسائل فيزيكي چيزهائي گفته كه از لحاظ تئوري كوچكترين تفاوت با نظريه بوجود آمدن جهان در اين عصر ندارد ويك دانشمند فيزيكي اين دوره وقتي تئوري جعفر صادق را در مورد ايجاد دنيا ميخواند تصديق ميكند كه نظريه ايست مطابق با تئوري فيزيكي ايجاد دنيا در اين عصر.

هنوز نظريه مربوط به پيرايش جهان در كادر قانون علمي قرار نگرفته و هرچه گفته اند تئوري است و ممكن است صحيح باشد يا نادرست جلوه كند.

تئوري جعفرصادق هم راجع به پيدايش دنيا همين طور است و در كادر قانون علمي قرار نگرفته تا اين كه بتوان آن را حقيقت غير قابل ترديد علمي دانست.

اما اين مزيت را دارد كه با اين كه در دوازده قرن قبل از اين ابراز شده يا تئوري جديد فيزيكي راجع به پيدايش دنيا مطابقه ميكند.

امام جعفر صادق راجع به دنيا چنين گفته است:

جهان از يك جرثومه بوجود آمد و آن جرثومه داراي دو قطب متضاد سبب پيدايش ذره گرديد و آنگاه ماده بوجود آمد و ماده تنوع پيدا كرد و تنوع ماده ناشي از كمي يا زيادي ذرات آنها ميباشد.

اين تئوري با تئوري اتمي امروزي راجع بوجود آمدن جهان هيچ تفاوت ندارد و دو قطب متضاد دو شارژ مثبت و منفي درون اتم است و آن دو شارژ سبب تكوين اتم گرديده و اتم هم ماده را بوجود آورده و تفاوتي كه بين مواد(يعني عناصر )ديده ميشود ناشي از كمي يا زيادي چيزهائي است كه درون اتم عناصر موجود ميباشد.

چند نفراز فيلسوفان يونان قديم كه در قرن ششم و پنجم قبل از ميلاد بسر مي‌بردند راجع به پيدايش دنيا نظرهائي ابراز كردند و (ذيمقراطيس )نظريه (اتم )را راجع به پيدايش دنيا ابراز كرد و بعيد نميدانيم كه امام جعفر صادق از تئوري فيلسوف يوناني راجع به پيدايش جهان اطلاع داشته و تئوري خود را با وقوف بر آن نظريه ها ابراز كرده است.

به احتمال قوي اگر امام جعفر صادق از نظريه فيلسوفان قديم يونان اطلاع داشته آن تئوريها از همان راه كه جغرافيا و هندسه وارد مدينه گرديد به آن شهر رسيده بود يعني از راه دانشمندان مصري از فرقه قطبي.

ميتوانيم فكر كنيم كه چون امام جعفر صادق از تئوري هاي دانشمندان قديم يوناني كه سيزده قرن يا دوازده قرن قبل از او ميزيسته اند راجع به پيدايش جهان اطلاع داشته توانسته آن تئوري ها را تكميل كند و راجع بوجود آمدن دنيا نظريه اي ابراز نمايد كه امروز علماي فيزيك آن را ميپذيرند و هنوز نتوانسته اند نظريه اي جالب توجه تر از نظريه آن مرد راجع به پيدايش دنيا بگويند.

در اين نظريه بر جسته ترين قسمت موضوع دو قطب متضاد است قبل از جعفر صادق فيلسوفان يونان و دانشمندان اسكندريه پي برده بودند كه در هستي اضداد وجود دارد و بعضي از آنها گفتند كه هر چيز را بايستي از ضد آن شنا خت.

اما در تئوري جعفر صادق تئوري مربوط با ضداد صريح بيان شده و اين صراحت نه در نظريه فيلسوفان قديم يونان وجود دارد و نه در نظريه دانشمندان مكتب علمي اسكندريه.

دانشمندان يونان و اسكندريه نظريه هاي خود را در مورد اضداد طوري بيان كرده اند كه گوئي ميخواسته اند راهي براي فرار داشته باشند و اگر دريافتندكه اشتباه كرده اند بتوانند گفته خود را پس بگيرند.

واضح است كه از اين جهت نظريه آنها به آن شكل ابراز شده كه اطمينان نداشتند كه اشتباه نميكنند.

ولي جعفر صادق نظريه خود را صريح و بدون قيد و شرط بيان كرده و در تئوري او (اگر )و (اما )وجود ندارد و صراحت نظريه اش ثابت ميكند كه ميدانسته اشتباه نمينمايد و نميخواسته راه باز گشت را براي خود حفظ كند.

شيعيان ميگويند تمام چيز هائي كه امام جعفر صادق در مورد بوجود آمدن جهان و نجوم و فيزيك و عناصر و شيمي و رياضيات و چيزهاي ديگر گفت از علم امامت يعني علم لدني او بوده است.

اما مورخ نمي تواند علم جعفر صادق را لدني بداند و ديگر اين كه ترديد نداريم كه جعفر صادق قبل از اين كه خود شروع به تدريس كند مدتي تحصيل ميكرده و در جلسه درس پدرش حضور بهم ميرسانيده است و مورخ نميتواند مردي را كه مدتي تحصيل ميكرده داراي علم لدني بداند.

تصور ميكنيم كه حتي شيعيان هم انكار كنند كه جعفر صادق الفبا را از ديگران فرا گرفته بود و مردي كه الفبا و مقدمات ديگر را از سايرين فرا گرفته چگونه از نظر يك مورخ ميتوانيد داراي علم لدني باشد.

(مجمع مطالعات اسلامي در استراسبورك بزرگان اسلام را فقط از لحاظ تاريخي مورد تحقيق قرار ميدهد.) يك مورخ او را يك دانشمند بر جسته ميبيند و ميفهمد كه نيروي تفكر علمي او خيلي قوي تر از معاصرين بوده و آنچه در علوم مختلف گفته و كشف كرده از آن نيروي تفكر علمي سر چشمه ميگرفته نه از يك علم لدني و ملكوتي و يكي از چيز هائي كه جعفر صادق در مورد پيدايش جهان گفته دو قطب متضاد است. اهميت آنچه آن مرد گفت بعد از قرن هفدهم ميلادي كه وجود دو قطب متضاد در فيزيك به ثبوت رسيد آشكار شد. معاصرين او و كساني كه بعد از وي آمدند دو قطب متضاد را در شمار آنچه قدما گفتند معشر بر اين كه هر چيز بضد خود شناخته ميشود محسوب كردند و اهميت گفته جعفر صادق پس از اين كه وجود دو قطب متضاد در فيزيك به ثبوت رسيد آشكار گرديد و امروز هم در اتم شناسي و الكترونيك وجود دو قطب متضاد غير قابل ترديد است. ما علوم جعفر صادق را از جغرافيا و نجوم و فيزيك در مبحث پيدايش دنيا و عناصر شروع كرده ايم و لذا مبحث فيزيك جعفر صادق را ادامه خواهيم داد و بعد از آن به مباحث ديگر خواهيم رسيد و ميگوئيم در فيزيك جعفر صادق چيزهائي گفته كه قبل از او كسي نگفت و بعد از وي تا نيمه دوم قرن هجدهم و قرن نوزدهم و بيستم بعقل كسي نرسيده كه آنها را بگويد.

منبع : گروه نابغه [ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]

[Mahdi Hero]

انفجار بزرگ



احتمالا شما هم بارها شنیده اید که می گویند زمین از به وقوع پیوستن انفجار بزرگ شکل گرفته است... شاید بارها از خود پرسیده اید انفجار بزرگ چگونه بوده است یا... با خواندن این مطلب شاید اطلاعات کلی در مورد این واقعه دستگیرتان شود... امیدوارم لذت ببرید...!
نظریه انفجار بزرگ در حال حاضر تنها توضیح ارائه شده درباره منشأ جهان می‌باشد که بطور گسترده پذیرفته شده است. انفجار بزرگ ، بسیار پر انرژی و پر حرارات بود و در ثانیه‌های اولیه پس از انفجار فقط تشعشع و ذرات زیر اتمی گوناگون در جهان وجود داشتند. تشعشعات باقیمانده از این انفجار هنوز به صورت امواج ضعبف مایکروویو در آسمان وجود داشته ، از زمین قابل ردیابی هستند. به این امواج تشعشع مایکروویو زمینه کیهان گفته می‌شود.
در اواخر دهه 1920،ادوين هابل؛ ستاره شناس آمریکایی به بررسی نور دریافتی از ستارگان كهكشانهاي دور دست پرداخت. او متوجه شد که طول موجهای این نور بلندتر از میزان مورد انتظار است. این پدیده که قرمز گرایی نام دارد، نشان داد که کهکشانها با سرعت زیادی در حال دور شدن از زمین هستند.

سرانجام جهان
ستاره شناسان سه نظریه در مورد نحوه پایان جهان ارائه کرده‌اند
جهان برای همیشه گسترش خواهد یافت؛
هنگامی که جهان به اندازه معینی رسید، انبساط آن متوقف شده و در همان حال ثابت می ماند
جهان سرانجام از انبساط باز می‌ایستد و انقباض (فروپاشی درونی) آن اغاز می‌گردد. بعضیها این پدیده را فروپاشی (تلاشی) بزرگ (big chrunch) نامیده‌اند.
شواهدی در اثبات انفجار بزرگ تشعشع مایکروویو زمینه کیهانی بهترین دلیل اثبات نظریه انفجار بزرگ می باشد. این تشعشع بسیار ضعیف بوده و طول موج بسیار بلندی دارد. این مشخصات، کشف هابل، ستاره شناس آمریکایی ، را که گفته بود جهان در حال انبساط است، تأیید می‌کند. این تشعشع همچنین نظریه جورج گاموف، فیزیکدان آمریکایی اوکراینی تبار را تأیید می‌کند.
او پیش بینی کرده بود که در صورت وجود آغازی برای جهان ، تشعشعاتی که به ما می‌رسند بایستی از دورترین نقاط آن که با سرعتی زیاد در حال دور شدن هستند، باشند. چنین تشعشعاتی به شدت مستعد قرمز گرایی بوده و بنابراین انتظار می‌رود که دارای طول موجهای بلند باشند.
با مطالعه کهکشانهای دور شواهد بیشتری در اثبات نظریه انفجار بزرگ بدست آمده است. بعضی از این کهکشانها 13 میلیلاردسال نوری با ما فاصله دارند، یعنی 13 میلیارد سال طول می‌کشد تا ما نور آنها را ببینیم. حال ما این کهکشانها را به همان شکلی که 2 میلیارد سال بعد از انفجار بزرگ بوده‌اند، مشاهده می‌کنیم. این واقعیت که آنها فشرده‌تر از کهکشانهای نزدیکتر به نظر می‌رسند نشان می‌دهد که حجم جهان زمانی کوچکتر و متراکمتر بوده و حال با گذشت زمان این حجم در حال افزایش است.
دانشمندان با امید به کشف منشأ جهان ، تلاش می‌کنند تا شرایطی را که بلافاصله بعد از انفجار بزرگ وجود داشت، باز سازی کنند. برای اینکار ، آنها دو اشعه از ذرات بنیادی را در جهات متضاد ، حول دستگاهی به نام شتاب دهنده(دستگاهی برای آشکار ساختن ذرات( می‌فرستند؛ این دو اشعه وقتی به سرعت نور می‌رسند، به هم برخورد می‌کنند که از انرژی حاصل از این برخورد، ذرات جدیدی بوجود می‌آیند. این ذرات ردی از برخورد ، ذرات جدیدی بوجود می‌آیند.
این ذرات ردی از خود در محفظه حباب (وسیله‌ای که در آن ذرات بنیادی از میان هیدروژن مایع عبور و باعث جوشیدن آن شده و ردی از حباب از خود بر جای می‌گذارند) باقی می‌گذارند و دانشمندان می‌توانند انها را ببینند. نتایج این آزمایش حقایق بسیاری راجع به آغاز جهان در اختیار ما می‌گذارد، زیرا انرژی آزاد شده از تصادم ذرات بنیادی شبیه به انرژی ذراتی است که در لحظات اولیه انفجار بزرگ حاصل شده است.
شما در این مورد چه فکر می کنید؟!

[Mahdi Hero]

مطالبي در مورد جهان

جهان در چه زمانی تشکیل شد؟
اگر آن طور که اخترشناسان عقیده دارند جهان مرتب در حال بزرگتر شدن باشد پس باید زمانی کوچکتر از این بوده باشد.
در گذشته ای خیلی دور تمام کهکشانها در فضای کوچکی متراکم بوده اند و سپس احتمالا انفجاری باعث شده که آن کهکشانها از هم جدا شوند و درفضای بزرگتری پراکنده شوند. این انفجار بزرگ که اغلب آن را بیگ بنگ مینامند حدودا 15000 میلیون سال قبل اتفاق افتاده است.

فضا چیست؟
در حقیقت فضا چیزی به جز فاصله بین زمین و ماه و بین سیاره های منظومه شمسی و ستاره ها نیست. فضا تقریبا خالی است و هوائی در آن وجود ندارد. حجمی از فضا مثلا به اندازه یک خانه شامل چند اتم گاز و ذرات غبار است. شهابها و ستاره های دنباله دار اینجا و آنجا در میان فضا حرکت میکنند.

فضا از کجا شروع میشود؟
فضا از بالاترین حد جو یا اتمسفر شروع میشود. هرچه بالاتر بروید هوا رقیق تر و سبک تر میشود. در ارتفاع حدود 161 کیلومتر هوا بقدری رقیق است که میتوان گفت اصلا هوائی وجود ندارد. از این ارتفاع به بعد است که فضا شروع میشود.

آیا زمین مرکز جهان است؟
جهان شامل تمام سیارات اقمار ستاره ها و کهکشانهاست جهان به هرطرف گسترده شده است. احتمال دارد قسمتهایی از جهان وجود داشته باشد که ما حتی توسط تلسکوپهای قوی هم قادر به دیدن آن نباشیم بنابراین نمیتوان گفت که ما در مرکز جهان قرار گرفته ایم.

چه نیرویی جهان را نگه میدارد؟
همان نیروئی که شمارا بر روی زمین نگه میدارد باعث نگهداری جهان نیز است. و این همان نیروی جاذبه است. نیروی جاذبه در تمام جهان بین سیاره ها ستاره ها و کهکشانها وجود دارد. این نیرو باعث نگهداری سیارات منظومه شمسی و ستاره ها در کهکشانهای عظیم است.

جهان تا چه اندازه ای بزرگ است؟
هیچ کس با اطمینان نمیتواند بگوید جهان چقدر بزرگ است. شاید بتوان تنها قسمتی از جهان را با کمک تلسکوپ دید. البته اخترشناسان مطمئن نیستند نوری که از دورترین اجسام سماوی به زمین میرسد در خط مستقیم حرکت کند. خطوط ممکن است منحنی باشند و اجسام و اجرام سماوی را نزدیکتر از آنچه که هستند نشان دهند. هر چند که آنها میتوانند به اندازه 15000 میلیون سال نوری از کره زمین دور باشند.

سال نوری چیست؟
فاصله بین ستاره ها آن قدر زیاد است که ستاره شناسان نمیتوانند از کیلومتر برای اندازه گیری استفاده کنند.. پس به ناچار از مقیاس سال نوری استفاده میکنند. یک سال نوری فاصله ای است که نور در یک سال طی میکند. سال نوری تقریبا برابر 9/5 تریلیون مایل است.

آیا جهان را انتهائی هست؟
هیچ کس جواب این سوال را نمیداند. اخترشناسان معتقدند که جهان مرتب در حال افزایش و بزرگ شدن است. شاید این رشد و افزایش جهان برای همیشه ادامه داشته باشد و جهان هرگز انتهائی نداشته باشد. البته ممکن است این رد آهسته تر شود و یا شاید متوقف هم گردد و بعد از آن جهان کوچک و کوچکتر شود و سر انجام کهکشانها به هم نزدیک شده و با هم برخورد کنند و یک دیگر را منهدم نمایند.

آیا جهان در حال بزرگتر شدن است؟
امروزه اختر شناسان میتوانند میزان سرعت یک ستاره و یا کهکشان در حال حرکت را اندازه بگیرند. به عقیده آنها اگر کهکشانها در حال دور شدن از ما هستند به نظر میرسد دورترین کهکشان با سرعت بیشتری از ما دور میشود. به همین دلیل است که اکثر اختر شناسان اعتقاد دارند جهان در حال بزرگتر شدن است.





منبع گروه مبين

[alfy]

دیدگاه چهار دانشمند بزرگ دنیا در مورد تاریخ کیهان


خبرگزاری مهر- گروه فناوری های نوین: ماهنامه علمی "نیوتن" در شماره ماه سپتامبر خود با طرح سوالی درخصوص قبل و سرآغاز انفجار بزرگ و تشکیل کیهان، دیدگاه های چهار دانشمند بزرگ دنیا را در این مورد پرسیده است.به گزارش خبرگزاری مهر، ماهنامه علمی نیوتن در مقاله ای که در شماره ماه سپتامبر خود منتشر کرده است با طرح سوالی مبنی بر اینکه پیش از "انفجار بزرگ" و شکل گیری جهان چه چیزی وجود داشته است؟، به طرح و بررسی این مسئله پرداخته است.
در این مقاله آمده است: نه تنها از دیدگاه مذهبی، بلکه از نگاه کیهان شناسی سنتی نیز تنها پاسخی که می توان به این سوال داد، این است که این سخنان "ارتداد" است.
درحقیقت، خداوند زمان و فضا را با انفجار بزرگ خلق کرده است و از آنجا که هیچ انسانی تاکنون نتوانسته به قلمروهای خارج از زمان و فضا راه یابد، بنابراین کسی نمی داند که پیش از انفجار بزرگ چه چیزی وجود داشته است.
امروزه دانشمندان می توانند تاریخ کیهان را از یک میلیونیوم میلیاردیوم ثانیه پس از آغاز انفجار بزرگ بازسازی کنند، اما در توضیح حوادثی که قبل و درست در لحظه وقوع انفجار بزرگ رخ داده است، ناتوان هستند.
به نظر بسیاری از دانشمندان درک این نکته مهم، کلید اصلی شناخت ماهیت بنیادی هستی است. به این ترتیب در سالهای اخیر، تئوری های بسیاری برای حل این معمای بزرگ مطرح شده اند. تئوری های که با شناخت بیشتر ساختارهای ریاضی و فیزیک بویژه فیزیک کوانتوم روز به روز بر توسعه آنها افزوده می شود.
فیزیک کوانتوم شاخه ای از علم فیزیک است که درخصوص پدیده هایی چون حمل و نقل کوانتومی از راه دور و جابجایی ذرات در امواج توضیح می دهد.
به گزارش مهر، به تازگی گروهی از دانشمندان آمریکایی مدل ریاضی جدیدی را توسعه داده اند که براساس آن جهان حاصل متلاشی شدن یک جهان دیگر است. چندی قبل فیزیکدانان موسسه فیزیک و هندسه جاذبه ایالت پن در آمریکا ، براساس این مدل جدید ریاضی نشان داده اند که منشاء هستی بیشتر از آنکه شبیه به یک انفجار بزرگ باشد، به پرش بزرگ شبیه است.
این دانشمندان با استفاده از مدل "حلقه گرانش کوانتوم" که یک ماشین زمان برپایه ریاضی است، به تئوری جدیدی دست یافتند که ترکیبی از جاذبه عمومی و فیزیک کوانتوم است وبه این ترتیب به جای تئوری "انفجار بزرگ"، تئوری "پرش بزرگ" را پیشنهاد کردند.
این درحالی است که "آلن گوث" فیزیکدان و تئوریسین بزرگ موسسه تکنولوژی ماساچوست، اظهار داشت:"من نمی دانم که چه چیزی و چرا منفجر شده و نمی دانم که چه چیزی علت این انفجار بوده است. هیچکس دقیقا نمی داند که شرایط بلافاصله پس از انفجار چگونه بوده است."
در یک فیلم فرضی که درباره تاریخ کیهان ساخته شده است، مشاهده می شود که جهان نخستین بسیار کوچک، متراکم و بسیار گرم بوده است. پیش از نزدیک شدن به زمان صفر یا لحظه وقوع انفجار بزرگ، دمای این جهان نخستین از آنچه که بوده است بسیار بیشتر می شود، تا اینکه از نظر تئوری سرانجام منفجر می شود.
باید پذیرفت که تئوری نسبیت های جاذبه انیشتن درمورد جهان خاستگاهی توضیحی نمی دهد، چراکه هیچ تئوری نمی تواند نشان دهد که وقتی کوانتوم های فیزیکی در حالت بی نهایت قرار می گیرند، چه اتفاقی رخ می دهد.
به گزارش مهر، نیک بوستروم، مدیر موسسه "آینده انسان" دانشگاه آکسفورد در پاسخ به این سوال که "درصورتی که کیهان در رایانه تمدن های بیگانه شبیه سازی شود، چه نتایجی بدست می آید؟" پاسخ داد:" شبیه سازی کیهان شاید بتواند نتایج شگفت انگیزی درمورد قوانین طبیعت را نشان دهد. درواقع احتمال زیادی وجود دارد که کیهان تاکنون روی رایانه های تمدن های بیگانه بسیار پیشرفته ای که در کهکشان های دیگر زندگی می کنند، برای اهداف ناشناخته شبیه سازی شده باشد.
این برنامه بی شک بسیار پیچیده تر از روش های شبیه سازی است که درحال حاضر در اختیار ما قرار دارد.
اما نباید فراموش کرد که فرضیه شبیه سازی کیهان به دست موجودات فرا زمینی زیر سایه احتمال وجود تمدن هایی که در دنیاهای دیگر زندگی می کنند، قرار دارد."
جان آرچیبالد ویلر، فیزیکدان نجوم و ایده پرداز مفهوم و اصطلاح "سیاه چاله ها" با نگاهی مذهبی به منشاء کیهان به مجله نیوتن پاسخ داده است:" برپایه فیزیک کوانتوم، تناسب میان ذرات درون اتم مثل موقعیت و انرژی آنها بطور همزمان قابل تعیین نیستند.
این ذرات در یک حالت پنهان قرار دارند و بنابراین امکان اندازه گیری آنها وجود ندارد. این دقیقا همان اتفاقی است که در جهان رخ می دهد. درحقیقت کیهان می تواند از تراکم چند میلیارد میلیارد واکنش کوانتومی بوجود آمده باشد؟ کسی نمی داند. اما این نکته کاملا روشن است که جهان متولد شده است و وجود دارد تنها به این دلیل که ما می توانیم آن را مشاهده کنیم و همین برای اثبات وجود آن کافی است. گذشته وجود ندارد و هیچ تئوری برای آن نیست. ما در سطوح میکروسکوپی همانطور که در ایجاد حال و آینده دخالت داریم، سعی می کنیم در خلق این گذشته نیز شرکت کنیم."
استفان هاوکینک، فیزیکدان نجوم برجسته انگلیسی از دانشگاه کمریج در خصوص انفجار بزرگ اظهار داشت:" این پرسش که قبل از انفجار بزرگ چه چیزی وجود داشته است، یک سوال بی معنی است. درست مثل این است که بپرسیم آیا جنوبی ترین نقطه زمین قطب جنوب است؟ تمام تاریخ هستی آنگونه که ما می شناسیم به مشاهدات فعلی ما بستگی دارد. قوانین فیزیک کوانتوم تنها می توانند اتفاقات پس از انفجار بزرگ را محاسبه کنند و برای این قوانین مشاهدات، تاریخ گذشته ای از این پدیده را تعیین می کنند که مشاهده شده است. بنابراین مشاهدات درباره زمان حال جهان گذشته آن را تعیین می کند."
به گزارش خبرگزاری مهر، در ادامه بررسی دیدگاه های دانشمندان برجسته دنیا در خصوص لحظه آغاز و پیش از انفجار بزرگ، مجله نیوتن به سراغ جفری ویک، ریاضیدان آمریکایی رفته است.
این دانشمند در این خصوص اظهار داشت:"جهان از آنچه که تصور می کنیم کوچکتر است و دیگر پایان یافته است. آنچه که اکنون می بینیم همانند سالنی از آینه است که نوری را که در فضا بصورت نامحدود گسترش می یابد به ما نشان می دهد. اما باید تاکید کرد که حتی اگر پایان یافته باشد، مرزی ندارد. همانند سالن پر از آینه نور یک کهکشان دو مسیر مختلف را برای رسیدن به زمین طی می کند، به این ترتیب یک کهکشان در دو نقطه مختلف آسمان دیده می شود. همانند یک سالن آینه که چند تصویر را از یک چشم نشان می دهد."

[MEMOL_M]

دریغ و افسوس که این سردرگمی همچنان ادامه دارد. فیزیکدان ها دقیقاً نمی دانند و مطمئن نیستند که جهان از چه چیزهایی ساخته شده است. در نجوم می گویند آنچه می بینید، دقیقاً آن چیزی نیست که وجود دارد. ستاره ها، سیاره ها و توده های غبار موجود در فضا از اتم های معمولی تشکیل شده اند اما در ازای هر گرم از اجرام معمولی در جهان هستی، چندین گرم اجرام نادیده و ناشناخته وجود دارد. ما این نکته را از نوع حرکت ستاره ها درمی یابیم.
کهکشان راه شیری بیش از حد تند می چرخد و نیروی جاذبه گرانشی به تنهایی نمی تواند همه اجسام و اجرام قابل مشاهده را در کنار هم نگاه دارد. ستاره ها نیز اگر مقدار زیاد اجرام آنها را نمی کشید، به اطراف پرتاب می شدند. وضعیت در کهکشان های دیگر نیز همین گونه است. مقدار زیادی از ماده نادیده و ناشناخته در بین کهکشان ها وجود دارد که آنها را به صورت خوشه های به هم پیوسته، متصل نگه می دارد. اگر جهان را به صورت کل در نظر بگیریم، چگونگی گسترش آن و تابش پس زمینه کیهانی (پرتوهای باقی مانده از انفجار بزرگ)، همه و همه به وجود جهان فراگیر پنهانی اشاره می کند.
نظریه های زیادی درباره ماهیت ماده یا «جرم تاریک» وجود دارد. از دسته های بزرگ سیاهچاله های فضایی گرفته تا ذرات ریز به وجود آمده از انفجار بزرگ. اساساً در این مورد، سه ایده اصلی وجود دارد. نخستین ایده، نظریه «انرژی تاریک» است که مانند اجرام محو و پنهان درون فضا به شکل یکسان و یکنواخت پراکنده شده اند، رفتار می کند. مشاهدات به ما نشان می دهد که این اجرام می توانند بیش از دو سوم کل مواد جهان هستی را تشکیل دهند. نظریه دوم، نظریه «اجرام پرجرم فشرده» معروف به MACHO است.
اشیایی مانند کوتوله های قهوه یی، اخترشناسان برخی از آنها را کشف کرده اند، اما مقدار آنها برای تشکیل دادن باقی مانده جهان، بسیار ناچیز است. در نهایت، اجزا و ذرات ریز زیراتمی مانند نوترینوها را داریم. این اجرام روان و سیال به سختی با دیگر اجرام و مواد بر هم کنش می کنند و بدون آنکه با زمین بر هم کنش کنند از زمین عبور می کنند. تعداد آنها بسیار زیاد است که شاید تعداد آنها یک میلیارد برابر تمام ذره های جهان باشد، اما احتمالاً این ذرات جرم بسیار کمی دارند و بخش کوچک و ناچیزی از مواد و اجرام موجود در جهان را تشکیل می دهند.
نظریه پردازها معتقد به وجود نوع دیگری از ماده های نفوذ کننده هستند که جرم قابل توجه و فراوانی دارند و به عنوان WIMP یا «ذرات پرجرم با برهم کنش کم» شناخته می شوند و آزمایش هایی برای آشکارسازی آنها در حال انجام است. ایده های عجیب و هیجان انگیز دیگری مانند مواد و اجرام پنهان شده در بعد چهارم یا وجود یک جهان دیگر در سایه کهکشان های شناخته شده نیز مطرح شده اند. شاید ماده تاریک از بسیاری چیزها تشکیل شده باشد که بسیاری از آنها هنوز هم برای ما قابل تصور نیست. جنس این ذرات هر چه باشد، آنچه که واضح و مبرهن است اینکه اتم های معمولی و رایجی که ما و کره زمین از آنها ساخته شده ایم، تنها بخش کوچکی از کل جرم و ماده موجود در جهان را شامل می شود که بخش عمده آن را ناشناخته ها تشکیل می دهند.

aftab

[MEMOL_M]

نگاهی به هشت راز بزرگ فیزیک

اکتشافات غیرمنتظره قرن گذشته، اسرار بسیاری را در مورد مبداء کیهان آشکار کرده است اما هنوز هم رازهای بزرگی ناگشوده باقی مانده که گشودن آنها برای اخترشناسان سال ها طول خواهد کشید.
اینک می خواهیم ببینیم مهمترین اسرار ناگشوده کیهان که پیش روی انسان امروز قرار دارند، کدامند. رازهایی که حاصل یک قرن چالش فکری بشر بوده و هنوز راهی طولانی برای گشودن آنها در پیش است...

۱) راز اول؛ جهان چند بعدی است
شاید تصور کنید که بیرون آوردن یک خرگوش از داخل یک کلاه خالی فقط کار شعبده بازان است، اما شاید چنین نباشد. به عنوان مثال، تصور ما بر این است که در جهانی سه بعدی زندگی می کنیم ولی شاید این پنداری نادرست باشد. فیزیکدان ها تاکنون رفتار جهان را با کمک چهار بعد تبیین می کردند؛ سه بعد مکانی و یک بعد زمانی. این مدل آنها را در تبیین بسیاری از پدیده های جهان از انحنای نور در نزدیکی خورشید گرفته تا چگونگی پیدایش سیاهچاله ها یاری می بخشید. اما اینک فیزیکدان ها بر این باورند که ابعاد مکانی جهان بیش از سه بعد است.
این ایده برای اولین بار از شدت نسبی نیروهای بنیادین جهان سرچشمه گرفت. مساله این بود که هیچ کس نمی دانست چرا نیروی گرانش تا این حد از سه نیروی دیگر طبیعت یعنی نیروهای الکترومغناطیسی، قوی و ضعیف هسته یی ضعیف تر است. اما اخیراً دو فیزیکدان به نام های «لیزا راندال» از موسسه فناوری ماساچوست و «رامان ساندروم» از دانشگاه جان هاپکینز در مریلند امریکا توضیحی برای این مساله ارائه کرده اند. بر اساس این توضیح، ما در یک جهان چهار بعدی زندگی می کنیم اما ذرات گراویتون که حامل نیروی گرانشی هستند در جهان چهار بعدی دیگری متفاوت از جهان ما به سر می برند. این دو جهان (جهان ما و جهان آنها) در فاصله اندکی نسبت به همدیگر در بعد پنجم هستی واقعند و وجود همین فاصله است که سبب افت شدت نیروی گرانشی می شود.
متخصصان نظریه ریسمان ها از این هم فراتر می روند. آنها تمامی نیروهای بنیادین فیزیک را در قالب یک مدل ۱۱ بعدی از جهان وحدت می بخشند. در این مدل، ذرات بنیادی در واقع، ریسمان هایی بسیار کوچک هستند که نوسان می کنند. اما حتی خوش بین ترین متخصصان نظریه ریسمان هم کشف این ریسمان ها را در آینده یی نزدیک تقریباً غیرممکن می دانند. بنابر نظریه مزبور، این ریسمان ها یکصد میلیون میلیارد مرتبه کوچک تر از کوچک ترین ذرات زیراتمی ایجاد شده توسط قدرتمند ترین شتاب دهنده های موجود هستند.
اما احتمالاً آزمایشاتی که در آینده یی نزدیک صورت خواهد گرفت، از نشانه های بعد پنجم پرده برداری خواهد کرد. بنابر پیش بینی راندال و ساندروم با راه اندازی شتاب دهنده عظیمی که اینک در سوئیس در حال ساخت بوده و در سال ۲۰۰۸ (سال آینده) راه اندازی خواهد شد، انرژی لازم برای نفوذ گراویتون به جهان ما فراهم خواهد شد.

۲) راز دوم؛ جهان چگونه پدید آمد
کیهان شناسان همگی براین مساله توافق دارند که جهان در رویدادی منحصر به فرد بین ۱۳ تا ۱۴ میلیارد سال پیش به وجود آمد. در طول یک میکروثانیه اول پس از پیدایش، جهان مخلوطی از کوارک ها و سایر ذرات عجیب با دمایی فراتر از حد تصور بود. با پایین تر آمدن دما، کوارک ها گردهم آمده و ذراتی نظیر پروتون ها، نوترون ها و سایر هادرون ها را تشکیل دادند. وقتی فقط یک ثانیه از پیدایش جهان گذشته بود، تنها ذرات به جا مانده در جهان نوترون ها، پروتون ها، فوتون ها و نوترینوها بودند. در مدت ۲۰۰ ثانیه بعدی، وقوع مجموعه یی از واکنش های هسته یی به ایجاد سه عنصر سبک موجود در جهان منجر شد.
امواج صوتی حاصل از پژواک مًهبانگ همانند امواج سطح یک دریاچه در میان ماده فوق العاده گرم و چگال جهان اولیه منتشر شد. انبوهی از الکترون ها که توسط پروتون های با بار مثبت جذب می شدند، در این ارتعاش های کیهانی سهیم شده و نقش ایفا کردند. بدین ترتیب ۳۸۰ هزار سال از عمر جهان گذشت. در این زمان دما آنقدر پایین آمده بود که اتم ها بتوانند شکل بگیرند. بنابراین جهان ناگهان شفاف شد و فوتون ها آزاد شدند. فوتون های آزاد شده، آثار افت و خیزهای دما و چگالی جهان اولیه را به شکل الگوهایی از تغییر شدت، با خود حمل کردند. اخترشناسان این تابش را که برای نخستین بار توسط پنزیاس و ویلسون مشاهده شد، «تابش زمینه میکروموج کیهانی» می نامند.
هنگامی که اخترشناسان، تلسکوپ های میکروموجی خود را به هر سو از آسمان نشانه می روند با تابشی با شدت تقریباً یکسان مواجه می شوند (بیشترین افت و خیزهای مشاهده شده در تابش زمینه میکروموج کیهانی فقط به اندازه یک در ۱۰۰ هزار است). اما چگونه ممکن است انفجار اولیه پیدایش جهان، چنین آثار یکنواختی به وجود آورده باشد؟ گویی تمامی بخش های جهان اولیه با همدیگر در ارتباط بوده اند. اما این چگونه ممکن است؟ «آلن گات» که سرگرم اندیشیدن به این مساله بود، به پاسخی شگفت انگیز دست یافت؛ آیا ممکن است تمامی جهان از حبابی بسیار گرم و فوق العاده همگن ایجاد شده و با چنان سرعتی منبسط شده باشد که فرصتی برای تغییر نداشته است؟ این نظریه که به «نظریه تورمی» شهرت یافت، نه تنها یکنواختی بسیار بالای تابش زمینه کیهانی را توضیح می دهد، بلکه علت همان عدم یکنواختی های بسیار اندک را نیز تبیین می کند. بنابر نظریه تورمی گات، این عدم یکنواختی ها ناشی از افت و خیزهای کوانتومی در حین تورم جهان بوده است.
اینک کیهان شناسان در کلیت این مساله توافق دارند که افت و خیزهای کوچک در جهان اولیه، توسط نیروی گرانش تقویت شده و نهایتاً به پیدایش ساختارهای بزرگ مقیاس جهان که امروزه می بینیم (نظیر کهکشان ها و خوشه های کهکشانی) منجر شده است. اما جزئیات مساله، هنوز روشن نیست. نظریه تورمی گات حتی یک پیش بینی قابل آزمودن نیز دارد. مطابق این نظریه، یک جهان حبابی که دچار تورم شده، باید در مقیاس های کیهان شناختی، تخت به نظر برسد. تخت بودن جهان به این معنی است که دو خط موازی حتی اگر در تمامی جهان امتداد داشته باشند، هیچ گاه همدیگر را قطع نخواهند کرد.
در سال های اخیر، اخترشناسان، بارها با اندازه گیری ابعاد زاویه یی افت و خیزهای تابش میکروموج کیهانی، نظریه آلن گات را در معرض آزمون گذاشته اند و هر بار به این نتیجه رسیده اند که جهان، تخت است.
اما با این حال هنوز هیچ کس نمی داند چه عاملی منجر به تورم جهان شد. فیزیکدان ها مدل های تورمی متعددی را برای توصیف جهان تورمی پیشنهاد کرده اند اما اغلب راه حل های پیشنهادی، تنها راه حل هایی ریاضی بوده که هیچ مبنای فیزیکی ندارند. «ادوارد کلب»، اخترفیزیکدانی از آزمایشگاه ملی شتاب دهنده فرمی در این باره می گوید؛ «در واقع تمامی نظریات تورمی موجود، به نوعی اثبات می کنند که ما هنوز نظریه مناسبی در این زمینه نداریم.»

۳) راز سوم؛ چرا جهان از ماده ساخته شده است
اگر جهان کاملاً متقارن بود، نه سیاره یی در آن به وجود می آمد و نه انسانی چرا که در آن صورت در لحظات آغازین آفرینش، تعدادی مساوی از ذرات و پادذرات به وجود می آمد و این ذرات و پادذرات، به سرعت با همدیگر برخورد کرده و به فوتون های نور تبدیل می شدند. چنین جهانی مملو از تابش بود اما هیچ اتمی در آن وجود نداشت. اما نکته عجیب در آن است که در جهان ما عملاً هیچ پاد ذره یی وجود ندارد. توضیح چرایی این امر برای نظریه پردازان، کاری دشوار است. بنابر نظریه آلن گات، فرآیند تورم جهان باید منجر به ایجاد مقادیری مساوی از ماده و پادماده در جهان شده باشد. بنابراین سوال این است که ذرات پادماده کجا غیب شده اند؟
یک احتمال آن است که پادماده از بین نرفته باشد و هنوز هم در بخش بسیار دوری از جهان که قابل مشاهده نیست، وجود داشته باشد. در این صورت ممکن است در بخش های دوردست جهان، پادکهکشان هایی وجود داشته باشند و پادانسان هایی در این پادکهکشان ها زندگی کنند. اما این مساله، خود منجر به نتایج عجیب و غریب دیگری می شود که هیچ کدام تاکنون مشاهده نشده است.
احتمال دیگر آن است که قوانین فیزیک به گونه یی به نفع ماده باشد که در آغاز، ذرات بیشتری نسبت به پادذرات در جهان ایجاد شده باشد. در این صورت، آنچه امروزه در جهان می بینیم، چیزی نیست جز همان ذرات اضافی (مابقی ذرات و پادذرات، همدیگر را نابود کرده اند).
در اواسط دهه ۱۹۶۰، دو فیزیکدان به نام های «جیمز کرونین» و «وال فیچ» توسط آزمایشی نشان دادند که در حدود ۲/۰ درصد از واپاشی نوعی از ذرات بنیادی، تقارن را نقض می کند. همه از نتایج این آزمایش شگفت زده شدند. کیهان شناسان در همان زمان اعلام کردند نتایج مزبور ممکن است علت باقی ماندن ماده در جهان را توضیح دهد. اما هنوز هم سوالات بسیاری در مورد این مساله، بی پاسخ مانده است.

۴) راز چهارم؛ کهکشان ها چگونه شکل گرفتند
پروتون ها و نوترون ها (که مجموعاً باریون نام دارند) در جهان اولیه تحت تاثیر گرانش خود به شکل گروه گروه گردهم آمدند و همین امر منجر به افزایش دمای آنها شد. در این حال باریون های پرانرژی دیگری که در زمینه آنها در حال حرکت بودند، با برخورد به این توده ها، انرژی از دست داده و گرفتار نیروی جاذبه آنها شدند. بدین ترتیب خوشه های کهکشانی به آرامی و به شکل تارهای عنکبوتی در سرتاسر کیهان شکل گرفته و بافته شد.
هرچند نقشه های سه بعدی تهیه شده از کهکشان ها مدل مزبور را تایید می کنند اما درک جزئیات این مدل، فوق العاده دشوار است. آیا فرآیند برخورد کهکشان های مارپیچی با همدیگر منجر به شکل گیری کهکشان های بیضوی می شود؟ اگر چنین است پس چرا زنجیره کهکشان های مارپیچی و بیضوی هریک از الگوی متفاوتی در ساختار حبابی جهان تبعیت می کند؟ پاسخ به این پرسش ها نیازمند زمانی طولانی است، چراکه اندازه گیری فاصله کهکشان ها کاری بسیار زمان بîر است. اکنون گروهی از اخترشناسان مشغول ترسیم نقشه یی سه بïعدی از چگونگی توزیع یک میلیون کهکشان در جهان هستند. نتایج این تحقیق، ما را در گشودن راز چگونگی شکل گیری کهکشان ها یاری خواهد بخشید.

۵) راز پنجم؛ ماده تاریک چیست
تمامی ستاره ها و کهکشان های جهان، مجموعاً تنها ۵/۰ درصد جرم کل جهان را تشکیل می دهند. حتی اگر جرم توده ابرهای نامرئی را که به شکل اتمی در بخش های دوردست جهان شناورند به این عدد اضافه کنیم، به چیزی در حدود ۴ درصد کل جرم جهان می رسیم. مابقی جرم جهان از ماده یی ناپیدا که اصطلاحاً «ماده تاریک» نامیده می شود و همین طور نوعی انرژی اسرارآمیز به نام «انرژی تاریک» تشکیل شده است. اگرچه ماده تاریک از دید مستقیم اخترشناسان پوشیده است، اما تاثیرات و نشانه های آن قابل آشکارسازی است. اینک اخترشناسان به کمک تاثیرات گرانشی این ماده ناپیدا بر روی نور ستارگان دوردست (خم کردن پرتوهای نوری) تخمین می زنند که ماده تاریک، چیزی در حدود ۲۳ درصد جرم کل جهان را تشکیل می دهد. این ماده به شکل رشته هایی کیهانی بر سطوح حباب هایی با ابعادی در حدود صدها میلیون سال نوری منجمد شده است. شکل توزیع ماده تاریک در جهان نشان دهنده سرد بودن آن است و به همین علت نیز اغلب «ماده تاریک سرد» نامیده می شود. ماده تاریک به شکل هاله یی کهکشان ما و سایر کهکشان ها را دربرگرفته است و همین امر نشان می دهد که ذرات تشکیل دهنده آن یا اصلاً برهم کنشی با ذرات ماده معمولی ندارند یا برهم کنش بسیار ضعیفی دارند (در غیر این صورت باید در صفحه کهکشان جمع می شدند و نه در اطراف آن). برای اغلب ذرات این ماده عجیب و غریب، زمانی بیش از عمر کل جهان طول می کشد تا با یکی از ذرات ماده معمولی برخورد کنند.
فیزیکدان ها برای آشکارسازی این ذرات پنهان از نظر دو راهکار عمده را در پیش گرفته اند. در سناریوی اول، فرض بر آن است که ذرات و پادذرات ماده تاریک در مرکز خورشید یا مرکز کهکشان با همدیگر (و نه با ذرات ماده معمولی) برخورد می کنند. چنین برخوردی منجر به ایجاد ذرات جالب دیگری به نام نوترینو خواهد شد. بنابراین آشکارسازی نوترینوهای پیش بینی شده، دلیلی مبنی بر وجود ذرات ماده تاریک خواهد بود (نوترینوها توسط منابع دیگری نیز در جهان تولید می شوند که باید توسط روش های تجربی، آنها را از همدیگر تفکیک کرد). بدین منظور فیزیکدان ها دستگاه های بسیار بزرگ آشکارسازی نوترینوها را در اعماق آب های دریای مدیترانه و آدریاتیک و همین طور در زیر یخ های ضخیم قطب جنوب نصب کرده اند. این آشکارسازها قادر خواهند بود نور ضعیف حاصل از بر هم کنش نوترینوها با مولکول های آب را ثبت کنند.
سناریوی دوم، مبتنی بر آشکارسازی مستقیم ذرات ماده تاریک توسط بلور ژرمانیم است. نمونه پیشرفته یی از این آزمایش در ۷۴۰ متری زیر زمین در یک معدن آهن در مینه سوتای امریکا در حال انجام است. هیچ کدام از این آزمایش ها تاکنون موفق به آشکارسازی مستقیم ماده تاریک نشده اند.

۶) راز ششم؛ آیا تمامی ماده شناخته شده جهان، در کهکشان ها جمع شده اند
تنها ۱۰ درصد از ماده معمولی جهان (که اصطلاحاً ماده باریونی نامیده می شود) در ستاره ها جمع شده اند. اینک اخترشناسان با استفاده از نور اختروش ها (که در فاصله هایی بسیار دور از زمین واقعند و از سیاهچاله ها نیرو می گیرند) درصدد یافتن ماده باریونی بیشتری در جهان هستند. چنانچه نور اختروش ها در مسیر طولانی خود تا رسیدن به زمین از میان ماده باریونی گازی شکل عبور کند، اتم های گاز تاثیر خود را به شکل خطوط جذبی روی طیف نوری اختروش، نقش می زنند. اما اخترفیزیکدان ها تاکنون از این طریق، ماده باریونی اندکی را نسبت به آنچه تصور می کردند، یافته اند. پس تمام باریون ها کجا رفته اند؟
اغلب اخترفیزیکدان ها بر این باورند که آنها جایی نرفته اند، بلکه هنوز هم در اعماق فضا شناورند. اما طی میلیاردها سالی که از تشکیل این ابرهای باریونی می گذرد، برخورد اتم های تشکیل دهنده آنها با همدیگر دمای گاز را تا حدود یک میلیون درجه سانتیگراد افزایش داده است. از آنجایی که گاز در چنین دمایی نور چندانی را نه جذب می کند و نه تابش، آشکاری آن به این روش برای اخترشناسان، بسیار دشوار خواهد بود.
«دیوید واینبرگ» و همکارانش با به کارگیری تلسکوپ فضایی تابش X چاندرا سعی در یافتن شواهدی مبنی بر وجود گاز باریونی در هاله ماده تاریک (که کهکشان ها را دربر گرفته است) کرده اند. او اینک تا ۹۰ درصد از یافتن نشانه های گاز باریونی در طیف جذبی تابش X مطمئن است اما حصول اطمینان بیشتر، نیازمند زمان رصد طولانی تری خواهد بود.

۷) راز هفتم؛ انرژی تاریک چیست
انرژی تاریک، پدیده اسرار آمیز و ناشناخته یی است که انبساط جهان را شتاب می بخشد. برای آنکه این انرژی، شتاب فعلی انبساط جهان را تامین کند، باید در حدود ۷۳ درصد کل چگالی جهان را تشکیل دهد. اساسی ترین مساله در این مورد آن است که هیچ کس از ماهیت این انرژی که چنین نقش شگفت انگیزی ایفا می کند، اطلاعی ندارد. «مایکل ترنر» از دانشگاه شیکاگو می گوید؛ «تنها کاری که تاکنون توانسته ایم در ارتباط با این پدیده انجام دهیم، صرفاً نام گذاری آن بوده است. این انرژی ممکن است از هیچ (خلأ) حاصل شده یا تاثیری از سایر ابعاد مکانی پنهان در هستی باشد.» هرچند انرژی تاریک، نقش یک نیروی دافعه کیهانی نظیر ضدگرانش را ایفا می کند اما نمی توان آن را صرفاً یک نیرو به حساب آورد، چراکه این نیروی دافعه تابع ویژگی های ذرات مادی نبوده و مستقیماً روی فضا عمل می کند،

۸) راز هشتم؛ چگالی جهان چقدر است
ماده موجود در جهان در برابر انبساط آن مقاومت می کند. بنابراین اگر انرژی تاریک وجود نداشت، انبساط جهان به تدریج متوقف شده و به انقباض تبدیل می شد و نهایتاً جهان درهم فرومی پاشید. اما انرژی تاریک با نیروی دافعه خود از این کار جلوگیری می کند. انرژی تاریک، مسبب شتاب گرفتن انبساط جهان است. بنابراین اگر چگالی انرژی تاریک، ثابت بوده یا حداقل مقدار مثبتی باقی بماند، در این صورت، انبساط جهان با سرعتی فزاینده ادامه خواهد یافت. اما این احتمال نیز وجود دارد که چگالی انرژی تاریک، ثابت نبوده و متغیر باشد و حتی ممکن است مقداری منفی پیدا کند که در آن صورت، جهان را به سوی فروپاشی خواهد برد. «مارتین ریس»، اخترفیزیکدان دانشگاه کمبریج می گوید؛ «اگر چگالی انرژی تاریک حتی به میزان اندکی منفی شود، می تواند منجر به فروپاشی تمامی جهان شود.» اکنون ماهیت انرژی تاریک بر ما پوشیده است و بنابراین از سرنوشت جهان هم بی خبریم چرا که سرنوشت جهان، وابسته به انرژی تاریک است...

مارک سینسل
ترجمه؛ شهاب شعری مقدم

aftab

[hlpmostafa]

نظريه جهان ازلي عليه بيگ بنگ

نظريه اي كه چند سال اخير ابراز شده بيان مي دارد كه احتمالا فضا و زمان پس از انفجار بزرگ Big Bang آغاز نشده است بلكه فضا و زمان هميشه وجود داشته است و يك چرخه بي پايان از انبساط و انقباض را انجام مي دهد.

پاول استينهارت ، فيزيكدان دانشگاه پرينستون و نيل توروك از دانشگاه كمبريج دو دانشمندي هستند كه اين نظريه را ابراز كرده اند. طبق اين نظريه در هر چرخه جهان از ماده داغ و چگال انباشته مي شود و پس از آن مرحله انبساط را آغاز مي كند كه در طي آن جهان سرد مي شود. تا اينجاي كار همه چيز شبيه تصوير ارائه شده از نظريه انفجار بزرگ است. بعد از گذشت 14 ميليارد سال انبساط جهان شتاب بيشتري به خود مي گيرد. البته مشاهدات تجربي مويد اين نظريه مي باشد. بعد از گذشت تريليون ها سال ماده به طور كامل منتشر شده و به حداكثر انبساط خود مي رسد. تابش نيز در سرتاسر جهان پراكنده مي شود و بدين ترتيب مرحله انبساط جهان متوقف مي شود. در مرحله بعد يك ميدان انرژي ، ماده و تابش هاي جديدي توليد مي كند و بنابراين اين چرخه مجددا شروع مي شود.

اين تئوري جديد پاسخ هاي محتملي را براي چندين مسئله كه مدت هاي مديدي در زمينه انفجار بزرگ در ذهن دانشمندان وجود داشت ؛ پاسخ مي گويد. نظريه انفجار بزرگ طي چند دهه گذشته نظريه غالب در زمينه كيهان شناسي به شمار مي فت. از جمله پرسش هايي كه در نظريه انفجار بزرگ بدون پاسخ مانده است مي توان به پرسش زير اشاره كرد :

"چه چيزي براي اولين بار منفجر شده و چگونه قبل از آغاز زمان آن چيز وجود داشته است؟"

استينهارت ، استاد فيزيك كه از جمله ارائه دهندگان اين نظريه مي باشد در اين زمينه مي گويد : " اين نظريه نيز تفسير هاي موفقيت آميزي در مورد جهان هستي ارائه مي دهد و همانند نظريه انفجار بزرگ ، قادر به توجيه شرايط موجود مي باشد ؛ اما نكته قابل ذكر آن است كه شواهد قاطعي در دست نيست كه بيان كند كداميك از اين نظريه ها صحيح است."

وي در ادامه مي افزايد " "در اين مرحله من نمي توانم هيچ كدام از اين نظريه ها را رد كنم. چيزي كه براي من جالب است اين است كه ما در حال حاضر دو نظريه داريم كه از جهات بسياري با يكديگر فرق اساسي دارند و ما احتمالا تا چند سال آينده مي توانيم به طور تجربي صحت و سقم اين دو نظريه را بررسي كنيم ." نظريه انفجار بزرگ حدودا 60 سال پيش ارائه شده است و در طي اين مدت براي آنكه بتواند مشاهدات تجربي را به نحو شايسته اي توجيه كند ؛ تغييراتي در آن صورت گرفته و تا حدودي توسعه يافته است. يك عنصر بسيار اساسي كه در دهه 1980 به اين نظريه افزوده شده است مفهوم "تورم" است .

مفهوم تورم بيانگر دوره انبساط بسيار سريع است كه در خلال اولين ثانيه هاي بعد از انفجار بزرگ روي داده است. دوره تورم براي تشريح وضعيت يكنواختي و همگوني جهان كه توسط ستاره شناسان مشاهده شده عنصري مهم است . اين مفهوم ضمنا مي تواند توجيه كننده نحوه تشكيل كهكشانها باشد. اين دانشمندان بعد ها مجبور شدند تا به نظريه انفجار بزرگ مفهوم "انرژي سياه" را نيز بيافزايند. به اين دليل مفهوم انرژي سياه به نظريه انفجار بزرگ اضافه شده است كه توجيه گر مشاهدات جديدي باشد كه بيان مي دارد انبساط جهان شتاب بيشتري به خود گرفته است .

در تئوري جديد صحبتي از تورم و انرژي سياه به ميان نمي آيد و اين دو مفهوم با ايده ميدان انرژي جايگزين شده است. بر طبق اين نظريه ميدان انرژي در حال نوساناست و بدين ترتيب زماني باعث انبساط جهان و زماني ديگر باعث ركود مي شود. در عين حال اين نظريه تمام پديده هايي كه اخيرا مشاهده شده اند را به همان خوبي نظريه انفجار بزرگ توجيه كند.

استينهارت كه يكي از پيشگامان ارائه تئوري تورم است در اين زمينه مي گويد : " از آنجايي كه نظريه جديد به مفروضات كمتري نياز دارد ، استفاده از آن آسانتر به نظر مي رسد." حسن ديگر اين نظريه اين است كه مي تواند بدون افزودن مفروضات بيشتري به آن آينده جهان را پيش بيني كند. اين نظريه مي گويد جهان چرخه هاي مشخصي را طي مي كند كه هر كدام از آنها ممكن است تريليون ها سال طول بكشد اما در مقابل نظريه انفجار بزرگ مفهوم تورم نمي تواند آينده دراز مدت جهان را پيش بيني كند . همانگونه كه مفاهيمي همانند انرژي سياه و تورم به طور غير مترقبه مطرح مي شوند ؛ مي توان مفهوم ديگري را نيز به آنها اضافه نمود تا نحوه انبساط را به گونه ديگري توجيه كند در عين حال مدل چرخه اي حاوي چندين مفهوم جديد است كه توروك و استينهارت در طي چند سال گذشته به همراه دنشجويان پرينستون و همكارانشان از دانشگاه پنسيلوانيا و موسسه مطالعات پيشرفته ارائه داده اند. جرميا استريكر استاد اختر فيزيك پرينستون و استاد پروازي اختر فيزيك و فلسفه عملي كمبريج در اين زمينه مي گويد : "اين تحقيقات كه به وسيله پاول استينهارت و نيل توروك انجام گرفته بسيار غير مترقبه و جالب است. اين ايده جديد و بزرگ طي دو دهه گذشته در زمينه هستي شناسي منحصر به فرد است. سر مارتين ريز از محققين انجمن سلطنتي كمبريج خاطر نشان مي سازد كه خواص كليدي و مهم مفاهيم فيزيكي مربوط به جهان در حال انبساط ، همچنان در حد حدس و گمان باقي مانده است و تاكنون مشاهد ه اي يا آزمايش تجربي كاملا آنها را تائيد نكرده است. ريز در ادامه مي افزايد : " در طي 20 سال گذشته نظريات بسيار زيادي ارائه شده است.استينهارت و توروك نيز حدسيات جديدي را كه مبتني بر تصورات است ارائه داده اند. كار آنها تاكيدي است بر اين مطلب كه ما بايد بعضي از مفاهيم روزمره فيزيكي كه براي ما عادي و معمولي است را كنار بگذاريم. به عبارت ديگر ما براي اينكه پيشرفت هاي جديدي را شاهد باشيم لازم است از مفاهيم روزمره فضا و زمان چشم پوشي كنيم.

نظريه چرخه اي جهان بيانگر تركيبي از مفاهيم استاندارد فيزيك و ساير مفاهيم پيشرفته فيزيكي است ، كه نشان دهنده تلاش هاي مجدانه فيزيكدانان براي توسعه يك تئوري فراگير است كه شامل تمام ذرات و نيرو هاي فيزيكي شناخته شده مي باشد. گرچه اين نظريات از رياضيات پيشرفته اي استفاده مي كنند ؛ اما در عين حال مي توانند تصويري از نظريه چرخه اي جهان رانيز ارائه كنند.

براساس اين تئوري ها جهان بايد شامل دو صفحه موازي بسيار بزرگ باشد. براي تجسم بهتر ، دو صفحه كاغذ را كه فاصله آنها بسيار بسيار كم است ؛ را در نظر بگيريد. اين فاصله به عنوان يك بعد ديگر يا بعد پنجم عمل مي كند كه البته تشخيص آن بطور عملي براي ما دشوار است. در مرحله اي از زمان كه ما در آن بسر مي بريم ، صفحات در تمام جهات منبسط مي شوند و تمام جرم و انرژي را كه دارند در جهات مختلف منتشر مي كنند. بعد از گذشت تريليون ها سال ، وقتي كه جهان از جرم و انرژي خالي شد ؛ وارد مرحله اي جديد مي شود . در اين مرحله كه "ركود" ناميده مي شود ؛ انبساط متوقف مي شود و در عوض صفحات شروع به حركت به سمت يكديگر مي كنند؛ و بدين ترتيب بعد پنجم دچار انقباض مي شود. هنگامي كه صفحات منقبض مي شوند كم كم به يكديگر نزديك مي شوند تا در نهايت با يكديگر برخورد كنند. اين برخورد باعث مي شود كه اين صفحات انباشته از ماده چگال شوند و دماي آنها به طور غير منتظره اي بالا رود. اين قسمت پيش بيني ها با مفاهيم ارائه شده توسط مفهوم انفجار بزرگ همخواني دارد. وقتي كه مجددا اين صفحات از يكديگر دور مي شوند بار ديگر انبساط آغاز مي شود . نكته قابل ذكر آن است كه اين صفحات كه در مورد آنها صحبت شد ؛ جهان هاي مختلف و موازي يكديگر نيستند ؛ بلكه در حقيقت قسمت هاي مختلفي از يك جهان هستند. يك قسمت از اين جهان يا يك صفحه شامل تمام ماده معمولي است كه ماهيت آن براي ما آشناست و صفحه ديگر شامل چيزي است كه براي ما ناشناخته است". استينهارت در ادامه مي گويد :

چيزي كه جرم سياه ناميده مي شود و عقيده بر آن است كه قسمت عمده جهان را تشكيل مي دهد در اين قسمت از جهان قرار دارد. بر هم كنش اين دو صفحه فقط براساس جاذبه گرانشي است ؛ يعني اجرام موجود در يك صفحه جاذبه شديدي به اجرام صفحه مقابل وارد مي كنند . استينهارت مي گويد : حركت و خواص اين صفحات از مفاهيم رياضي كه براي بيان آنها به كار گرفته شده است ؛ ناشي مي شود. اين امر برخلاف مفهوم انفجار بزرگ است كه مفهوم انرژي سياه بعدا به آن اضافه شده است تا بتواند مشاهدات تجربي را توجيه كند.

استينهارت و توروك مشغول تعديل و تكميل اين نظريه هستند و در جست و جوي مفاهيم نظري و تجربي مي باشند كه نشان دهنده برتري يكي از اين نظريات بر ديگري باشد. آنها مي گويند : ما مي دانيم كه با مشاهدات دقيق تري كه در دهه هاي آينده و يا حتي در سال هاي آينده انجام مي گيرد شما مي توانيد به صحت و سقم اين نظريات پي ببريد. اينها موقعيت هاي جالبي است كه ما را به سوي خود جذب مي كند . ممكن است به نظر شما يكي از اين نظريات از نظريه ديگر جالبتر باشد ؛ اما به نظر من طبيعت بهترين داور است و مي تواند بگويد كدام نظريه صحيح و كدام غلط است.

[hlpmostafa]

مواد تشكيل دهنده ماده تاريك

ماده معمول سيارات

ماده تاريك ممكن است از چيزهاي معمولي مثل جنس سيارات تشكيل شده باشد، ولي سياراتي مثل زمين به اندازه كافي جرم ندارند، پس ممكن است ژوپيترها تشكيل دهنده ماده تاريك باشند.

اما اين نظريه چندين مشكل دارد، اول اينكه ما فرض كرده ايم سيارات فقط در اطراف ستارگان شكل گرفته اند، بنا بر اين ستارگان به ميزان بسيار كمي جرم آن ها را بالا مي برند. با اين حساب امگا = 0.005 خواهد بود كه براي تشكيل دادن 88% جرم عالم كافي نيست.

دومين و مهمترين مشكل از تركيب هسته اي مهبانگ (big bang nacleosynthesis) ناشي مي شود. در لحظه تولد عالم وقتي مهبانگ رخ داد عالم ماده اي بسيار گرم تشكيل شده از انواع ذرات بود، در حالي كه عالم بزرگ و بزرگتر و به سردي مي گراييد ذرات ماده معمول مثل الكترون، نوترون و پروتون ها نيز سرد مي شدند و اتمهاي مواد موجود در عالم را تشكيل مي دادند. غالب اين اتمها مربوط به هليوم و هيدروژن هستند.

BBN يك تئوري موفق است كه نه تنها هيدروژن و هليوم را به عنوان بيشترين عناصر جهان معرفي مي كند بلكه نسبت آنها را نيز به درستي بيان مي كند.

اما مسئله اي وجود دارد. مقدار هر ماده اي كه تشكيل مي شود به ميزان ماده معمول تشكيل دهنده اتم (ماده بارنوييك) بستگي دارد و BBN مقدار اين ماده را براي عالم كنوني چيزي در حدود امگا = 0.1 پيش بيني مي كند.

بايد توجه كرد كه اين ميزان ماده بارنوييك براي مواد قابل مشاهده در عالم ما زياد است در نتيجه مقداري ماده معمول تاريك (از جمله سيارات و ستارگان سوخته) وجود دارد اما اين مواد نمي توانند توجيه كننده سرعت خوشه و منحني دوران آنها باشند.

ستارگان تاريك - ژوپيترها، كوتوبه هاي قهوه اي، كوتوله هاي سفيد

ماده معمول ديگري كه مي تواند تشكيل دهنده ماده تاريك باشد ستارگاني هستند كه جرم كافي براي سوختن و درخشان شدن ندارند- كوتوله هاي قهوه اي - يا ژوپيترها - ژوپيترها كوتوله هايي به مراتب (حدود 10 برابر) سنگين تر هستند و به صورت ستارگان بسيار كوچك و كم نور فعاليت دارند. اما اين احتمالات مثل سيارات در مقابل BBN با مشكل مواجه مي شوند و باز باريون كافي وجود ندارد. احتمال اين نيز مي رود كه نظريه BBN اشتباه باشد ولي چون اين نظريه تا كنون بسيار موفق بوده است به دنبال انتخاب هاي ديگري براي ماده تاريك هستيم.

ماده عجيب

اين ماده آنقدر ها هم عجيب نيست فقط ماده اي است كه الكترون، نوترون و پروتون ندارد. بسياري از چنين ذرات شناخته شده اند و چند مورد از آن ها در حد تئوري هستند تا بتوان مشكل ماده تاريك را حل كرد.

نوترينو ها

نوترينو ها ذرات بدون جرمي هستند كه وجودشان ثابت شده و لي دلايلي وجود دارد كه نشان داده گاهي اوقات جرم بسيار كوچكي دارند. در عالم مقدار بسيار زيادي از اين ذرات وجود دارد، با اين حال حتي يك جرم بسيار كوچك تر براي ماده تاريك پر اهميت است. جرمي به اندازه 1/5000 جرم الكترون، امگايي به اندازه 1 بدست مي دهد.

ويمپ ها (WIMPs)

بيشتر انتخاب هاي ماده عجيت در دسته ويمپ ها Weakly Interaching massive particles قرار مي گيرند. ويمپ ها دسته اي از ذرات سنگين هستند كه به سختي با ذرات ديگر واكنش مي دهند از اين ذرات مي توان در تراسنيو ها و آكسيون ها را نام برد.

اثبات وجود ماده تاريك

جاذبه دليل وجود ماده تاريك

وجود يك پديده را از دو روش مي توان اثبات كرد:مشاهده مستقيم پديده يا مشاهده تاثير آن بر پديده هايي كه راحت تر مشاهده مي شوند.

اين مطلب كه در آسمان شب چيزهايي هست كه به راحتي ديده نمي شود و هميشه مورد توجه بوده است. هنگام استفاده از تلسكوپ يا راديو تلسكوپ فقط اشيايي رصد مي شوند كه از خود نور يا امواج راديويي گسيل مي كنند. اما هر پديده اي اين خصوصيات را ندارد حتي سياره خودمان زمين نيز به علت تاريكي بيش از حد قابل مشاهده نيست.

خوشه هاي كهكشاني

مقدار قابل توجهي ماده در بررسي خوشه هاي كهكشاني وجود دارد كه ما نمي توانيم به آساني آنها را ببينيم. خوشه هاي كه از تجمع چند صد تا چند هزار كهكشان يا كهكشان هاي تك در فضا بوجود آمده اند. در دهه 1930، zwicky، Smith، دو خوشه تقريبا نزديك به هم Coma و Virgo را از لحاظ كهكشان هاي تشكيل دهنده و سرعت خوشه ها مورد بررسي قرار دادند، و سرعتي كه بدست آوردند چيزي بين 10 تا 100 برابر مقداري بود كه انتظار داشتند.

معني اين چيست؟ در يك گروه از كهكشان ها مثل خوشه تنها نيروي موثر بر كهكشان ها گرانش است و اين گرانش اثر كششي كهكشان ها بر يكديگر است كه باعث بالا رفتن سرعت آنها مي شود.

سرعت مي تواند مقدار ماده موجود در كهكشان را به دو طريق مشخص كند:

جرم خوشه ها

جرم بيشتر كهكشان باعث مي شود نيروي شتاب دهنده به كهكشان نيز بيشتر شود.

شتاب و سرعت خوشه ها

اگر شتاب يك كهكشان خيلي زياد باشد مي تواند از ميدان جاذبه خوشه خارج شود. اگر شتاب كهكشان بيش از سرعت فرار باشد، خوشه را ترك خواهد كرد.

به اين ترتيب همه كهكشان ها سرعتي پايين تر از سرعت فرار (گريز) خواهند داشت. و با اين نگرش مي توان جرم كل خوشه را حدس زد كه مقدار قابل توجهي از ميزان مشاهده شده است. با اين حال اين نظريه به علت اينكه مبني بر مشاهده بود و مشاهدات غالبا با اشتباه همراهند مدت طولاني مورد توجه قرار نگرفت.

هنگامي كه چيزي به وسعت يك خوشه كهكشاني نگاه مي كنيد با اينكه ممكن است سرعت ها زياد باشند در مقابل وسعت خوشه ها چيزي به حساب نمي آيند پس مشاهده مداوم يك خوشه در طي چندين سال تصوير يكساني از آن بدست مي دهد. ما نمي توانيم كهكشان هايي را كه بدون الگو حركت مي كنند با دقت ببينيم. پس يك كهكشان با سرعت زياد ممكن است از خوشه جدا شده باشد يا اصلا متعلق به خوشه نباشد. حتي ممكن است بعضي از كهكشان ها فقط مقابل كهكشان هاي ديگر در راستاي خط ديد آنها باشند. با اين حساب اين كهكشان گمراه كننده خواهد بود.

منحني حركت انتقالي كهكشان ها

دلايل قابل اعتماد تري در دهه 1970 در پي اندازه گيري منحني هاي دوران كهكشان ها ارايه شد. علت قابل اعتماد تر بودن آنها اين است كه اطلاعات موثق تري در مورد تعداد يشتري كهكشان دست مي دهند.

از گذشته مي دانستيم كه كهكشان ها حول مركز شان دوران دارند درست شبيه به چرخش سيارات به دور خورشيد و مانند سيارات از قوانين كپلر پيروي مي كنند. اين قوانين مي گويند سرعت چرخشي حول يك مركز فقط به فاصله از مركز و جرم موجود در مدار بستگي دارد.

پس با پيدا كردن سرعت چرخش يك كهكشان مي توانيم جرم موجود در كهكشان را محاسبه كنيم. همان طور كه در كناره هاي كهكشان ميزان نور به سرعت كم مي شود انتظار مي رود سرعت چرخش نيز پايين بيايد ولي اين اتفاق نمي افتد و سرعت در همان ميزاني كه محاسبه شده بود ثابت مي ماند و اين مطلب آشكارا نشان مي دهد در كناره هاي كهكشان جرمي وجود دارد كه ما نمي بينيم. اين آزمايش در مورد چندين كهكشان حلزوني - از جمله كهكشان راه شيري خودمان - انجام شده و هر بار به همين نتيجه رسيده است. و اين محكمترين و بهترين اثبات براي وجود ماده تاريك است

ميزان وجود ماده تاريك

چه ميزان ماده تاريك وجود دارد؟

كيهان شناسان ميزان موجود در عالم را با پارامتري به نام امگا مورد بحث قرار مي دهند. در يك عالم بسته يعني عالمي كه جرم آن در حدي است كه عاقبت در خود فرو مي ريزد امگا بيش از 1 تعريف مي شود. در يك عالم باز يعني عالمي كه تا ابد اجزاي آن در حال دور شدن از يكديگر هستند امگا كمتر از 1 است و يك عالم مسطح به طور ايده آل امگايي برابر 1 خواهد داشت.

ميزان ماده قابل مشاهده موجود در عالم در حدود 0.05 = امگا است و به هيچ وجه بيش از آن نمي باشند. نظريه پردازان مايلند امگاي عالم را چيزي 1 در حدود در نظر بگيرند به آن معني كه ماده تاريك 0.95 = امگا يا 95% عالم را تشكيل داده است.

اما در صورتي كه واقع بينانه تر نگاه كنيم مي بينيم كه دانشمندان دليلي براي بيشتر بودن اندازه امگا از 0.4 ندارند با اين حساب ميزان ماده تاريك 0.35 امگا خواهد بود كه 88% جرم عالم است.

مي بينيم كه 88% عالممان كاملا ناشناخته است.

به نقل از سي پي اچ تئوري