زمان پیدایش عالم - مهبانگ

امروز می خواهم به بخش دیگری از کتاب ارزشمند « پاسخ های کوتاه به پرسش های بزرگ» اشاره کنم:

 

تاریک بودن آسمان در شب نکته مهمی است نشان می دهد که در گذشته اتفاقی افتاده که ستارگان را در زمان معینی روشن کرده است. در این حالت نور ستاره های خیلی دور هنوز فرصت نداشته است که به ما برسد. در غیر اینصورت حتی در شب نیز باید آسمان کاملا روشن می بود.

با تحلیل نور کهکشان های دیگر مشخص گردید که کهکشان ها از ما دور می شوند و هرچه دورتر باشند با سرعت بیشتری در حال دور شدن هستند. یعنی عالم در حال انبساط است. کشف انبساط عالم یکی از انقلاب های بزرگ قرن بیستم بود. اگر کهکشان ها در حال دور شدن باشند پس در زمانی، بسیار به یکدیگر نزدیک بوده اند. با توجه به سرعت فعلی انبساط می توان تخمین زد که حدود 10 تا 15 میلیارد سال پیش ( شاید دقیق تر 13.8 میلیارد سال پیش) بسیار نزدیک بوده اند. به نظر می رسد عالم در آن زمان از یک نقطه( با چگالی بی نهایت) در فضا ایجاد شده است. در چنین نقطه ای نظریه نسبیت عام انیشتین کارایی ندارد چرا که نسبیت عام نظریه ای کلاسیک است و می پذیرد که سرعت و مکان هر ذره کاملا مشخص است. اما در اوایل قرم بیستم دانشمندانی همانند هایزنبرگ متوجه شدند که نمی توان اتفاقات در فواصل بسیار کوچک را به دقت محاسبه کرد. همان اصل عدم قطعیت هایزنبرگ که نشان داد که نمی توان هم سرعت و هم مکان یک ذره را پیش بینی کرد و هرچه یکی را دقیق تر محاسبه کنیم آنگاه محاسبه دیگری دارای دقت کمتری خواهد شد. انیشتین با این نظر که شانس بر عالم حاکم است به شدت مخالف بود و این جمله از وی معروف است که خدا تاس نمی اندازد ولی مشخص شد که اصل عدم قطعیت قابل انکار نمی باشد.

وقتی عالم بسیار بزرگ است تعداد دفعات تاس ریختن بسیار زیاد است و نتایج به شکلی است که می توان آن را پیش بینی کرد اما وقتی عالم خیلی کوچک است مانند لحظه مهبانگ تعداد دفعات تاس ریختن بسیار محدود است و اصل عدم قطعیت بسیار مهم می شود.

مطابق نظر لاپلاس- دانشمند فرانسوی- معروف به نظریه جبریت علمی اگر در یک لحظه مکان و سرعت تمامی ذرات عالم را بدانیم آنگاه می توانیم رفتار آنها را در آینده یا گذشته پیش بینی کنیم. به عبارتی آینده تحت شرایطی قابل پیش بینی است. جبریت علمی در سراسر قرن نوزدهم عقیده جزمی دانشمندان بود. اما مطابق اصل عدم قطعیت هایزنبرگ هرگاه بخواهیم مکان ذره ای را با دقت زیاد اندازه گیری کنیم دقت ما در اندازه گیری سرعت ذره کاهش می یابد و بالعکس و نشان داد که عدم قطعیت مکان ذره ضرب در عدم قطعیت سرعت ذره تقسیم بر دو برابر جرم ذره همواره بزرگتر از ثابتی به نام ثابت پلانک می باشد.

زمان آغاز مهبانگ حدود 13.8 میلیارد سال پیش بوده است. حدود 9 میلیارد سال بعد از مهبانگ یعنی 4.5 میلیارد سال قبل منظومه شمسی تشکیل شد. سنگواره هایی در شمال غربی استرالیا نشان می دهد که حدود 3.5 میلیارد سال قبل شکلی از حیات روی زمین وجود داشته است.

می توان برای عالم چندین تاریخچه ممکن در نظر گرفت هر کدام با احتمال خاص خود. این کار حاصل فعالیت های ریچارد فاینمن فیزیکدان آمریکایی بود. دانشمندان در تلاش اند تا نظریه نسبیت عام و نظر فاینمن در مورد تواریخ متعدد را با هم ترکیب کنند تا به نظریه ای واحد و کامل برسند تا هر آنچه در عالم اتفاق می افتد را توضیح دهد.

مطابق نظریه M جهان شامل 10 بعد به علاوه یک بعد زمانی است. هفت بعد از این ده بعد به شکلی بسیار کوچک جمع شده اند و سه بعد بزرگ باقی مانده اند. شاید عالم های دیگری هم وجود داشته باشند. نظریه M پیش بینی می کند تعداد بسیار زیادی عالم از هیچ خلق شده اند. ممکن است عالم های دیگری هم وجود داشته باشد ولی ما قادر به اکتشاف آنها نخواهیم بود.

رفتار آینده محتمل ترین تاریخچه های عالم چگونه خواهد بود؟

آن وابسته به مقدار ماده موجود در عالم دارد:

 اگر بیش از مقدار بحرانی خاصی باشد کشش گرانشی بین کهکشان ها سرعت انبساط را کم می کند. در نهایت کم کم  بسوی هم فرو خواهند ریخت و در فشردگی بزرگی همه به هم می رسند. این پایان تاریخ عالم خواهد بود. و اگر چگالی عالم کمتر از مقدار بحرانی باشد، گرانش آنقدر نیرو نخواهد داشت جلو دور شدن همیشگی کهکشان ها را بگبرد. تمامی ستارگان خاموش می شوند و عالم خالی تر و خالی تر می شود و سردتر وسردتر. باز هم همه چیز به پایان می رسد ولی به شکلی آرام تر. اما هنوز چند میلیارد سال فرصت داریم.

 

پاسخ های کوتاه به پرسش های بزرگ

چند روزی است که خواندن کتابی از دانشمند بزرگ استیون هاکینگ را شروع کردم. کتابی جذاب و با ترجمه ای زیبا از آقای مزدا موحد از انتشارات نشر نو.

قبل تر نیز کتاب جهان در پوست گردو از این دانشمند بزرگ را معرفی کرده بودم.

غالب ترین نظریه در مورد آغاز کیهانِ ، مهبانگ است. این نظریات در یک مسئله مهم با هم اختلاف دارند و می توان بر این اساس آنها را به دو دسته تقسیم کرد. اختلاف اساسی این دو دسته زمان است. آیا قبل از مهبانگ زمان وجود داشته است یا نه؟ یک دسته از نظریات زمان را مقوله ای بنیادین و ازلی می دانند. در دسته دیگر نظریات که استیون هاکینگ به آن باور دارد زمان همراه با مهبانگ آغاز شده است و هیچ چیز پیش از مهبانگ ممکن نبوده است. از میان کسانی که مهبانگ را آغاز زمان نمی دانند می توان به Renato Renner مدرس فیزیک نظری در دانشگاه زوریخ و David Sloan مدرس کیهان شناسی در دانشگاه آکسفورد اشاره کرد.

تنها دو نوع موج است که می تواند در کیهان سفر کرده و برای ما اطلاعاتی در مورد پیزهای دوردست بیاورد: امواج الکترومغناطیسی و امواج گرانشی.

بررسی کیهان با تلسکوپ های الکترومغناطیسی با گالیله آغاز شد.

در سپتامبر سال 2015 آشکارسازهای رصدخانه موج گرانشی با تداخل سنج لیزری (LIGO) برای اولین بار امواج گرانشی را آشکار کردند. بررسی های بیشتر نشان دادند که امواج آشکار شده وقتی ایجاد شده بودند که دو سیاه چاله در فاصله 1/3 میلیارد سال نوری از زمین با هم تصادم کرده بودند. این سرآغاز اخترشناسی امواج گرانشی بود.

در تاریخ علم هرگاه نظریه علمی مطلق پنداشته شده، پیشرفت علمی متوقف شده است. شاید بهترین مثال اروپای قرون وسطا باشد که اقبال تمام عیار نظریات علمی ارسطو پیشرفت علم را متوقف کرد.

دانشمندان، شخصیت های مهم تجارت، رهبران سیاسی و عامه اغلب از استیون هاکینگ جویای نظرش در مورد پرسش های بزرگ بودند. هاکینگ آرشیو خصوصی عظیمی از پاسخ های خود نگاه داشته بود. این کتاب برگرفته از این آرشیو خصوصی است.

هاکینگ  بطور خلاصه اشاره ای به گذشته اش می کند:

در دبیرستان از شاگردان متوسط کلاس بودم ولی همکلاسی هایم مرا انیشتین صدا می کردند. شاید چیزی در من دیده بودند.

امتحان نهایی را زیاد خوب ندادم. باید از من مصاحبه گرفته می شد اگر درجه یک می گرفتم اکسفورد می رفتم و اگر درجه دو می گرفتم کمبریج می رفتم. مدرک درجه یک دادند.

سال سوم در اکسفورد متوجه شدم که کم کم دارم دست و پا چلفتی می شم. تشخیص پزشکان ALS بود نوعی بیماری نورون حرکتی که در آن سلول های عصبی مغز و ستون فقرات تحلیل می روند و بیماران به تدریج توانایی بیان خوردن و در نهایت تنفس را از دست می دهند. در ابتدا افسرده شدم ولی وقتی رشد بیماری بعد از مدتی اندکی کند تر شد امیدوارتر شدم. پس از اینکه انتظاراتم به صفر رسید، هر روز جدید مثل جایزه بود. تا وقتی زندگی هست امید هم هست.

در سال 1985 ذات الریه گرفتم. به سرعت من را به بیمارستان رساندند. پزشکان به همسرم جین اشاره کردند که بیماری به مرحله ای رسیده است که دیگر کاری نمی توان کرد و پیشنهاد دادند که دستگاه تنفس را خاموش کنند. اما جین حاضر نشد و من را با آمبولانس هوایی به بیمارستانی در کمبریج برد.

امروزه راه ارتباطم با اطرافیان برنامه ای به نام اکات است که شرکت اینتل نوشته و حرکات لپم از طریق حسگری کوچک روی عینکم آن را کنترل می کند. یک گوش همراه هم دارد که به من امکان دسترسی به اینترنت را می دهد.

می توانم ادعا کنم که مرتبط ترین انسان دنیا هستم!