از بیگ بنگ (تولد کیهان ) تا تکامل جهان :

[Interstellar]

شاید شاعرانه ترین مساله در مورد فیزیک و هستی و  موجودیت ما این است که ما محصول گرد و غبار ستارگانیم  . یعنی اتمهای موجود در طبیعمان تا اتمهای بدنمان روزی در کارگاه ستارگان تولید و ساخته شدند .

کهکشان ها " اجر های ساختمان های اولیه" بودند که عالم ما را ساختند . با مطالعه نور کهکشانها میتوان به چگونگی حرکت انها پی برد . کهکشانها دارای شبکه منظم نیستند بلکه دارای گروه هایی هستند که اصطلاحا انها را خوشه مینامند .




امروز یا بهتره بگوییم از سال 1929 به لطف مشاهدات و تحقیقات ستاره شناس برجسته امریکایی یعنی ادوین هابل میدانیم کیهان در حال انبساط است . کلیه اجزای کیهان یعنی کهکشان ها در حال دور شدن از هم میباشند .

این یعنی روزی انها در کنار هم بودند . اگر فیلم کیهان را 13.72 میلیارد سال به عقب برگردانیم میفهمیم کیهان اغازی چگال و فوق العاده داغ و کوانتومی داشته است { بیگ بنگ }

هر چه به عمق کیهان خیره شویم در واقع در حال نگرش گذشته هستیم چراکه نور ستارگان و کهکشان های دور دست مدت زمانهای مختلفی را طی کردند تا به ما رسیدند .

با مطالعه نور کهکشان های دور دست میتوانیم تکامل کیهان را بیشتر بدانیم و درک کنیم . از انجا که عالم در مقیاس بزرگ یکنواخت و یک شکل است ..همه بخشهای ان دارای تاریخ های یکسان میباشد.

. پس باید این کهکشان ها به طور اماری به گونه ای باشند که (راه شیری و کهکشان همسایه مان یعنی اندرومدا  و کهکشانهای محلی دیگر ... } چند میلیارد سال قبل بودند .

فضای بین کهکشان ها کاملا سرد نیست  گرمایی هم که موجوده میتوان نوعی درخشندگی بعد از اغاز کیهان خواند . که خود را به صورت میکروموج اشکار میکند . از نوع همان تابش هایی که ماکروویو در خانه هایمان موجود است .  البته شدت تابش کیهانی بسیار کمتر است .

اولین اشکار سازی ریز موج کیهانی و یکی از دلایل بسیار مهم و محکم در مورد تایید نظریه بیگ بنگ شکار  و کشف همین ریز مو ج ها در سال 1965 توسط دو دانشمند امریکایی انهم به طور اتفاقی بود .

این کشف مهم ترین پیشرفت در کیهان شناسی بعد از کشف اتساع عالم به حساب میاید . دقیق ترین اندازه گیری ها ی این تابش در سالهای دهه 90 میلادی توسط ماهواره ناسا به نام "کوبه "  شکل گرفت .

اندازه گیری ها با دقت خیره کننده 1 در هزار صورت گرفت و اینها هیچ شکی را از نظر علمی و فیزیکی باقی نزاشت که بفهمیم کیهان ما روزی گازی داغ و فشرده بوده و اغاز کوانتومی داشته است .. بله این داستان پیداش بیگ بنگ است که قبلا در پستی دیگر نحوه شکل گیری ان را از زمان انیشتین به این سمت توضیح دادیم .

دمای کنونی کیهان 2.78 کلوین است . این دما فوق العاده سرد است یعنی منفی 270 درجه سانتیگراد  با این حال میتوان گفت فضای میان کهکشانی دارای مقادیر قابل توجه گرما میباشد .

در هر متر مکعب از فضا به طور میانگین 4 تا 12 میلیون کوانتوم تابش یا فوتون وجود دارد .چگالی متوسط اتهم در عالم در هر متر مکعب نیز 0.2 در هر متر مکعب است .

یعنی در برابر هر اتم در عالم 2 میلییارد تابش موجود است . در حین انبساط عالم هم چگالی اتمها کاهش یافته و هم چگالی فوتونها . اما این کاهش برای هر دو یکسان است پس نسبت تعداد فوتونها به تعداد اتمها در عالم ثابت است و این نسبت فوق العاده بزرگه گرما به ماده است که سبب شده عموما عالم در لحظات اولیه داغ و بسیار ریز بوده باشد .

اما این دمای بسیار زیاد فقط مختص چند دقیقه ابتدایی عالم و بیگ بنگ بوده است . که حدوداا به یک میلیارد درجه سانتی گراد میرسید . ولی زمانی که کیهان به 300-500 هزار سالگی خود رسید این دمت به 3000 درجه نزول یافت . این نشانه ای بزرگ برای اتساع عالم است . ان زمان انقدر عالم دارای دمای داغ بوده که الکترونها از هسته ها جدا میشده و اتم عادی موجود نبوده و کیهان مملو از گاز پلاسما بوده . بعد ها ارام ارام الکترونها به هسته ها چسبیده و اتمهای خنثی ابتدا شکل گرفتند .

در لحظات ابتدایی عالم فشار در همه جا یکسان بود لبه یا محدوده خالی در بیرون از فضا وججود نداشت . گاز اولیه در اثر انبساط سرد و رقیق شد در واقع گرانشِ مضاعف حاصل از فشار و انرژی گرمایی روند انبساط را کند میکند .
اما نام مهبانگ یا همان بیگ بنگ را دانشمند مشهور دانشگاه کمبریج یعنی " فرد هیل " نهاد انهم در دهه 50 میلادی انهم با لحنی تمسخر امیز .وی طرفدار عالم ثابت و مانا بود . وی هیچگاه با نظریه بیگ بنگ کنار نیامد و منتقد تند ان نیز بود .
مطابق نظریه بیگ بنگ { که البته نمیتوان گفت نظریه چرا که شواهد مشاهدات و محاسبات و فیزیک از واقعی بودن این واقعه کیهانی پیروی میکنند . بیگ بنگ واقعیت کیهان ما و چگونگی دلیل اتساع ان را نیز تو.ضیح میدهد اما چه چیز و عاملی باعث رخ دادنش بود هنوز مشخص نیست . بیگ بنگ نظریه نیست .حتی تعریف نظریه در علم فیزیک و نزد دانشمندان با انچه عموم پیش خود میپندارد متفاوت است .

یکی دیگر از علل رخ دادن بیگ بنگ "هلیوم " است . و یکی از صحت داشتن همین بیگ بنگ است .

حتی قدیمی ترین اجرام کیهانی 23-24 درصد دارای هلیوم هستند . تا حالا ستاره یا سحابی مشاهده نشده که درصد هلیوم ان از این مقدار کم باشد . ظاهرا تشکیل کهکشانها نه با هیدروژن خالص بلکه با مخلوطی از هیدروژن و هلیوم تشکیل شده است .

از نتایج محاسبه شده چنین بر میاید که هلیوم تنها عنصری است که به مقداری زیادی در مهبانگ ساخته شده است . این نتیجه رضایت بخشی است در مورد توضیح اینکه چرا هلیوم انقدر فراوان است .

پس این درصد و اندازه گیری هلیوم در لحظات ابتدایی بیگ بنگ برگ دیگری بر تایید این نظریه بود .

بدون وجود نظریه بیگ بنگ وجود دوتریوم یک معمای اسرار امیز میشد {دوتریوم همان هیدروژن سنگین گویند }

زیرا این عنصر نه تنها در ستارگان تولید نمیشود بلکه مصرف هم میشود . دوتریوم به عنوان سوخت هسته ای زودتر از بقیه مخصوصا هیدروژن میسوزد .
هلیوم و دوتریوم هنگامی در عالم فشرده ابتدایی ساخته شدند که دما حدودا سه میلیارد درجه بوده است .

چندین دهه از کشف نظریه بیگ بنگ میگذرد بدون اینکه نظریه محکمی ان را رد کرده باشد . نظریه بیگ بنگ توضیح شکل گیری و تکامل کیهان ماست انهم بر پایه ((مشاهدات –کشفیات –محاسبات – فیزیک و ....)) و محکم ترین مدرک ها را بر درستیش نداشت اما بیاییم بررسی کنیم در چه صورت ممکن بود نظریه بیگ بنگ رد شود یا بهتره بگوییم دلایل محکم تایدیه این نظریه از نظر علمی و منطقی چیست ؟ به چند مورد بسیار مهم ان اشاره خواهم کرد :

1)ممکن بود ستاره شناسان جسمی را کشف کنند که فراوانی نسبی هلیوم ان 0 یا بهر حال کمتر از 23 درصد باشد چنین کشفی برای نظریه بیگ بنگ مهلک میامد . زیرا همجوشی هیدروژن در ستاره ها براحتی میتواند فراوانی هیدروژن را از مقدار دوره پیش کهکشانی ان بالاتر برود اما هیچ راهی برای بازگرداندن هلیوم به هیدروژن نیست .

2)تابش زمینه کیهانی از ماهواره کوبه ( و سپس دبلیو مپ ) انقدر ظریف و دقیق همان تابش گرمایی بود که طبق پیش بینی نظریه بیگ بنگ درست از اب درامد .

3)ممکن بود فیزیک دانها چیزهایی در مورد نوترینو ها کشف کنند که با نظریه مهبانگ سازگاری نداشته باشد . در اذرگوی ابتدایی عالم تعداد نوترینو ها نیز مثل فوتون ها به مراتب 1 میلیارد برابر از تعداد اتمها بود . اگر هر نوترینو به اندازه یک میلیونیوم اتم هیدروژن جرم داشت انوقت سهمی که نوترینو ها داشتند مجموعا حتی از مقداری که در ماده تاریک نهفته باشد بیشتر میشد .

هیدروژن را از مقدار دوره پیش کهکشانی ان بالاتر برود اما هیچ راهی برای بازگرداندن هلیوم به هیدروژن نیست .

2)تابش زمینه کیهانی از ماهواره کوبه ( و سپس دبلیو مپ ) انقدر ظریف و دقیق همان تابش گرمایی بود که طبق پیش بینی نظریه بیگ بنگ درست از اب درامد .

3)ممکن بود فیزیک دانها چیزهایی در مورد نوترینو ها کشف کنند که با نظریه مهبانگ سازگاری نداشته باشد . در اذرگوی ابتدایی عالم تعداد نوترینو ها نیز مثل فوتون ها به مراتب 1 میلیارد برابر از تعداد اتمها بود . اگر هر نوترینو به اندازه یک میلیونیوم اتم هیدروژن جرم داشت انوقت سهمی که نوترینو ها داشتند مجموعا حتی از مقداری که در ماده تاریک نهفته باشد بیشتر میشد .

4)فراوانی دوتریوم میتوانست از مقداری که انتظار میرود از مهبانگ به جا مانده باشد متفاوت باشد
 

اما هیچ یک اینطور نبود و همگی سازگارا با نظریه و قانون بیگ بنگ بودند .

------------                  ----------                ----------

همچنین امواج گرانشی را هم اظافه کنم که توسط همین فیزیک و انیشتین کشف و پیش بینی شد . سال 2014 هم تیم ستاره شناسی امریکایی در قطب جنوب به نام بایسپ 2 ادعا کرد این امواج را کشف کرده که خود انقلابی بزرگ به شمار میرفت هر چند توسط همتایان اروپایی خود یعنی تیم دانشمندی پلانک نقض و رد شد .

امواج گرانشی در واقع موج هایی چین خورده در صفحه فضا زمان هستند که در بافتهای کیهانی ما از لحظه انفجار بزرگ باقی مانده است و انتظار میرود توسط تلسکوپهای فوق قوی و حساس ما انها کشف شود . البته برخورد سیاه چاله ها یا انفجار ابرنواختری چنین امواجی نیز در صفحه فضا زمان ایجاد میکنند . چرا که کیهان ما منعطف است  و هر موجی یا انحرافی ان را تحت تاثیر قرار میدهد چیزی که اولین بار توسط انیشتین بزرگ توضیح و پیش بینی شد .



برگرفته شده از کتاب {شش عدد –نوشته مارتین رییس }

تهیه و گرداوری آرش آریامنش – هوش فرازمینی