فهرست مندرجاتپیدایش جهان
(نظریۀ انفجار بزرگ)
- جهان در آغاز کوچک‌تر از هسته یک اتم بود
- شواهدی در اثبات انفجار بزرگ
- كهكشان‌ها چگونه و چه زمانى شكل گرفتند؟
- این انفجار چقدر طول كشید؟
- عالم در ابتدا چگونه به‌نظر می‌آمد؟
- مرحله اول: صفر تا ١٠-۴٣ ثانیه
- مرحله دوم: ١٠-۴٣ تا ٣٢-١٠ ثانیه
- مرحله سوم: ٣٢-١٠ تا ٦-١٠ ثانیه
- مرحله چهارم: ٦-١٠ تا ٣-١٠ ثانیه
- مرحله پنجم: ٣-١٠ تا ۱٠٠ ثانیه
- مرحله ششم: از ۱٠٠ ثانیه تا ٣٠ دقیقه
- مرحله هفتم: از ٣٠ دقیقه تا ۱ میلیون سال پس از خلقت
- مرحله هشتم: از یك میلیون سال پس از خلقت تا امروز
- عناصر اصلی حیات زمینی چه زمانی پدیدار شد؟
- آیا عالم همواره در حال انبساط خواهد بود؟
- آیا می‌دانستید...؟
- سرانجام جهان
- يادداشت‌ها
- پی‌نوشت‌ها
- جُستارهای وابسته
- سرچشمه‌ها
نظریه انفجار بزرگ در حال حاضر تنها توضیح ارائه شده درباره منشأ جهان می‌باشد که به‌طور 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 به‌صورت امواج ضعبف مایکروویو در آسمان وجود داشته، از زمین قابل ردیابی هستند. به این امواج تشعشع مایکروویو زمینه کیهان گفته می‌شود.
در اواخر دهه ١٩٢٠، ادوین هابل[۱] (١٨٨٩-١٩۵٣ م)، ستاره‌شناس آمریکایی به بررسی نور دریافتی از ستارگان کهکشان‌های دور دست پرداخت. او متوجه شد که طول موج‌های این نور بلندتر از میزان مورد انتظار است. این پدیده که قرمزگرایی نام دارد، نشان داد که کهکشان‌ها با سرعت زیادی در حال دور شدن از زمین هستند.
هر چه ما بیشتر به عمق کیهان نظاره می‌کنیم در واقع بیشتر به عمق زمان گذشته می‌نگریم. یک ستاره را که در فاصله ١٠ سال نوری قرار دارد به‌همان صورتی می‌بینیم که ١٠ سال نوری قبل بوده است. دورترین اجرامی را که انسان می‌تواند با تلسکوپ‌های بزرگ نجومی نظاره کند کوازارها هستند. (Quasar مخفف عبارت نجومی Quasistallar object و عبارت است از عضوی از گروه‌های گوناگون ستاره مانند که دارای پرتوهای قرمز استثنایی می‌باشند و غالباً از خود فرکانس‌های رادیویی و نیز امواج نوری قابل دیدن منتشر می‌کنند.)
آن‌ها در واقع کهکشان‌های کاملاً جوانی هستند که در مراحل اولیه شکل‌گیری به‌سر می‌برند. حال اگر انسان نگاهش را در سمت دلخواهی به دورتر و بازهم دورتر متوجه کند باید به مرزی برسد که در آن‌جا آغاز خلقت را مشاهده کند و به‌عبارت دیگر آن گاز داغ اولیه را ببیند که تمام کهکشان‌ها، ستارگان، سیارات و موجودات از آن ایجاد شده‌اند. بنابراین می‌بایست پیرامون ما را پیوسته پوسته کاملاً درخشانی در دور دست احاطه می‌کرد و آسمان هم می‌بایست شب‌ها همچون روز روشن می‌شد اما این دیوار آتشین با سرعت زیادی از ما دور می‌شود زیرا عالم لحظه به لحظه انبساط می‌یابد.
سرعت دورشدن به‌قدری زیاد است که نور این پوسته دارای طول موج بلندتری می‌شود که ما آن را فقط به‌صورت تشعشعات و امواج رادیویی دریافت می‌کنیم. وجود این پرتوها را می‌توان با رادیو تلسکوپ‌ها به سادگی اثبات کرد این تشعشعات تکیه گاهی مهم برای اثبات فرضیه انفجار اولیه می‌باشد[٢].
اگر جسمی با سرعت زیاد در حال دور شدن از ما باشد طول موج‌های نور دریافتی از آن به‌سمت قسمت قرمز رنگ طیف و اگر جسم در حال نزدیک شدن باشد به‌سمت آبی رنگ طیف متمایل می‌شوند.
[↑] جهان در آغاز کوچک‌تر از هسته یک اتم بود
چنان‌كه گفته شد، پیدایش كائنات براى انسان یك نادانسته بود و بشر می‌خواست بداند كه این پیدایش از كجا شروع شد. آیا به‌صورت یكنواخت بوده و همین‌گونه نیز ادامه دارد یا نه؟ چنان‌كه برخى اعتقاد داشته‌اند كه كائنات همین ساختار را داشته و بدون تغییر باقى می‌ماند. خب نتیجه این‌كه نظریه‌هاى مختلفى در این رابطه وجود داشت و نظریه پردازی‌هاى زیادى می‌شد. یكى از این نظریه‌ها كه حدود سى و هفت یا سى و هشت سال قبل ارائه شد «بیگ بنگ» یا همان «انفجار بزرگ» نام داشت كه توانست به خیلى از ابهامات پاسخ بدهد. این نظریه، آغاز كائنات را از یك هسته اتم در فضا و زمان صفر می‌داند زیرا آن هنگام هنوز فضا و زمان آغاز نشده بود. تصور بكنید كه تمام كائنات در یك هسته اتم یا حتى كوچك‌تر از آن جاى داشت و در یك لحظه این فضا و زمان آغاز می‌شود یعنى این‌كه یك انفجار بزرگ كه حاصل گرانش شدید ناشى از فشردگى بوده، شروع شد.
این واقعه بین سیزده تا پانزده میلیارد سال پیش رخ داده است، در حقیقت این حادثه از آن نقطه صفر شروع می‌شود. قابل ذكر است كه با وجودچنین فشردگى‌اى طبیعتاً دماى بسیار زیادى در لحظه كمى قبل از انفجار بزرگ حاكم بوده است. هنگامى كه فضا و زمان شروع به بزرگ و باز شدن كرد، دما مدام رو به كاهش بوده به طورى‌كه تخمین زده می‌شود وقتى فقط یك ثانیه از تشكیل كائنات می‌گذشته است ده میلیارد كلوین نزول دما داشته‌ایم.
انبساط جهان به‌قدرى شدید رخ داده است كه از اندازه كوچك‌تر از یك هسته اتم در یك لحظه به‌اندازه كره زمین بزرگ می‌شده، یعنى انبساط و تورم بعد از بیگ بنگ شروع شده بود اما هنوز كهكشان‌ها به‌وجودنیامده بودند. نور آغاز كائنات بود سپس بعد از نور، ماده ایجاد شد و شاید بعد از دو میلیارد سال از انفجار بزرگ كهكشان‌ها شكل گرفتند و خورشید ما یكى از ذرات كوچك آن‌هاست[٣].
[↑] شواهدی در اثبات انفجار بزرگ
تشعشع مایکروویو زمینه کیهانی، بهترین دلیل اثبات نظریه انفجار بزرگ می‌باشد. این تشعشع بسیار ضعیف بوده و طول موج بسیار بلندی دارد. این مشخصات، کشف ادوین هابل را که گفته بود جهان در حال انبساط است، و همچنین نظریه جورج گاموف (١٩٠۴-١٩٦٨ م)، فیزیکدان آمریکایی اوکراینی‌تبار را تأیید می‌کند.
گاموف، پیش‌بینی 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 به‌شدت مستعد قرمزگرایی (میزان گرایش نور اجسام دور شونده به‌سمت قسمت قرمز رنگ طیف الکترومغناطیسی) بوده و بنابراین انتظار می‌رود که دارای طول موج‌های بلند باشند.
فروپاشی بزرگ نیروهای جاذبه باعث خواهند شد تا جهان، سرانجام منقبض شود و به یک نقطه واحد مبدل گردد.
با مطالعه کهکشان‌های دور شواهد بیشتری در اثبات نظریه انفجار بزرگ به‌دست آمده است. بعضی از این کهکشان‌ها ١٣ میلیلاردسال نوری با ما فاصله دارند، یعنی ١٣ میلیارد سال طول می‌کشد تا ما نور آن‌ها را ببینیم. حال ما این کهکشان‌ها را به‌همان شکلی که ٢ میلیارد سال بعد از انفجار بزرگ بوده‌اند، مشاهده می‌کنیم. این واقعیت که آن‌ها فشرده‌تر از کهکشان‌های نزدیک‌تر به‌نظر 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، بازسازی کنند. برای اینکار ، آن‌ها دو اشعه از ذرات بنیادی را در جهات متضاد، حول دستگاهی به‌نام شتاب‌دهنده (دستگاهی برای آشکار ساختن ذرات) می‌فرستند؛ این دو اشعه وقتی به‌سرعت نور می‌رسند، به‌هم برخورد می‌کنند که از انرژی حاصل از این برخورد، ذرات جدیدی به‌وجود می‌آیند. این ذرات ردی از برخورد، ذرات جدیدی به‌وجود 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 داشنمندان می‌توانند آن‌ها 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[۴].
[↑] كهكشان‌ها چگونه و چه زمانى شكل گرفتند؟
كهكشانى كه ما در آن هستیم (كهكشان راه شیرى) حدود ده میلیارد سال پیش به‌وجود آمده است البته اگر قبول كنیم كه بیك بنگ سیزده میلیاردسال پیش رخ داده است.
اما كهكشان‌ها انواع مختلفى دارند كه عبارت است از: نامنظم، بیضوى و مارپیچى. از مواد اطراف كهكشان‌ها كه باقى مانده بودند بازوهاى كهكشانى شكل گرفتند اما چون فشردگى مواد را در آن قسمت فضا داشتیم و نیز كهكشان‌هاى شكل گرفته بسیار نزدیك به هم بودند طبیعتاً برخوردها هم زیاد بوده است یعنى دو كهكشان با هم ادغام شده و یك كهكشان بزرگ‌تر تشكیل می‌دادند یا سبب ساز بازوهاى كهكشانى بزرگ‌تر می‌شدند. این اثرات در بحث انتقال به سمت قرمز یا رد شیفت می‌گنجند.
[↑] این انفجار چقدر طول كشید؟
براى لحظه انفجار بزرگ عدد ده به توان منفى چهل و سه را در نظر می‌گیرند و بعد از آن لحظه، حادثه شروع می‌شود كه حتى هنوز به هزارم ثانیه نرسیده، تغییرات در حال رخ دادن بوده است[۵].
[↑] عالم در ابتدا چگونه به‌نظر می‌آمد؟
آشكار است برای آگاهی از چگونگی اولین ثانیه‌ها و یا بهتر بگوییم اولین اجزای ثانیه‌های پس از انفجار اولیه نباید از ستاره‌شناسان پرسید بلكه در این مورد باید به فیزیكدان‌های متخصص در امر فیزیك ذره‌ای مراجعه كرد كه در مورد تشعشعات و ماده در شرایط كاملاً سخت و غیرعادی تحقیق می‌كنند و تجربه می‌كنند. تاریخ كیهان معمولاً به ٨ مقطع كاملاً متفاوت و غیرمساوی تقسیم می‌شود:
[↑] مرحله اول: صفر تا ١٠-۴٣ ثانیه
این مساله هنوز برایمان كاملاً روشن نیست كه در این اولین اجزای ثانیه‌ها چه چیزی تبدیل به گلوله آتشینی شد كه كیهان باید بعداً از آن ایجاد گردد . هیچ معادله و یا فرمول‌های اندازه‌گیری برای درجه حرارت بسیار بالا و غیر قابل تصوری كه در این زمان حاكم بود در دست نمی‌باشد.
[↑] مرحله دوم: ١٠-۴٣ تا ٣٢-١٠ ثانیه
اولین سنگ‌بناهای ماده مثلاً كوارك‌ها و الكترون‌ها و پاد ذره‌های آن‌ها از برخورد پرتوها با یكدیگر به‌وجود می‌آیند. قسمتی از این سنگ‌بناها دوباره با یكدیگر برخورد می‌كنند و به‌صورت تشعشع فرو می‌پاشند. در لحظه‌های بسیار بسیار اولیه ذرات فوق سنگین - نیز می‌توانسته‌اند به‌وجود آمده باشند. این ذرات دارای این ویژگی هستند كه هنگام فروپاشی ماده بیشتری نسبت به ضد ماده و مثلاً كوارك‌های بیشتری نسبت به آنتی كوارك‌ها ایجاد می‌كنند. ذرات كه فقط در همان اولین اجزای بسیار كوچك ثانیه‌ها وجود داشتند برای ما میراث مهمی به‌جا گذاردند كه عبارت بود از: افزونی ماده در برابر ضد ماده.
[↑] .مرحله سوم: ٣٢-١٠ تا ٦-١٠ ثانیه
كیهان از مخلوطی از كوارك‌ها - لپتون‌ها - فوتون‌ها و سایر ذرات دیگر تشكیل شده كه متقابلاً به ایجاد و انهدام یكدیگر مشغول بوده و ضمناً خیلی سریع در حال از دست دادن حرارت هستند.
[↑] مرحله چهارم: ٦-١٠ تا ٣-١٠ ثانیه
تقریباً تمام كوارك‌ها و ضد كوارك‌ها به‌صورت پرتو ذره‌ها به انرژی تبدیل می‌شوند. كوارك‌های جدید دیگر نمی‌توانند در درجه حرارت‌های رو به كاهش به وجود آیند ولی از آن‌جایی كه كوارك‌های بیشتری نسبت به ضد كوارك‌ها وجود دارند برخی از كوارك‌ها برای خود جفتی پیدا نكرده و به‌صورت اضافه باقی می‌مانند. هر ٣ كوارك با یكدیگر یك پروتون با یك نوترون می‌سازند. سنگ بناهای هسته اتم‌های آینده اكنون ایجاد شده‌اند.
[↑] مرحله پنجم: ٣-١٠ تا ۱٠٠ ثانیه
الكترون‌ها و ضد الكترون‌ها در برخورد با یكدیگر به اشعه تبدیل می‌شوند. تعدادی الكترون باقی می‌ماند زیرا كه ماده بیشتری نسبت به ضد ماده وجود دارد. این الكترون‌ها بعداً مدارهای اتمی را می‌سازند.
[↑] مرحله ششم: از ۱٠٠ ثانیه تا ٣٠ دقیقه
در درجه حرارت‌هایی كه امروزه می‌توان در مركز ستارگان یافت اولین هسته‌های اتم‌های سبك و به‌ویژه هسته‌های بسیار پایدار هلیم در اثر همجوشی هسته‌ای ساخته می‌شوند. هسته اتم‌های سنگین از قبیل اتم آهن یا كربن در این مرحله هنوز ایجاد نمی‌شوند. در آغاز خلقت عملاً فقط دو عنصر بنیادی كه از همه سبك‌تر بودند وجود داشتند: هلیم و هیدروژن.
[↑] مرحله هفتم: از ٣٠ دقیقه تا ۱ میلیون سال پس از خلقت
پس از گذشت حدود ٣٠٠٠٠٠ سال گوی آتشین آن‌قدر حرارت از دست داده كه هسته اتم‌ها و الكترون‌ها می‌توانند در درجه حرارتی در حدود ٣٠٠٠ درجه سانتی‌گراد به یكدیگر بپیوندند و بدون این‌كه دوباره فوراً از هم بپاشند اتم‌ها را تشكیل دهند . در نتیجه آن مخلوط ذره‌ای كه قبلا نامرئی بود اكنون قابل دیدن می‌شود.
[↑] مرحله هشتم: از یك میلیون سال پس از خلقت تا امروز
از ابرهای هیدروژنی دستگاه‌های راه شیری ستارگان و سیارات به وجود می‌ایند. در داخل ستارگان هسته اتم‌های سنگین از قبیل اكسیژن و آهن تولید می‌شوند. كه بعد‌ها در انفجارات ستاره‌ای آزاد می‌گردند و برای ساخت ستارگان و سیارات و حیات جدید به‌كار می‌آیند[٦].
[↑] عناصر اصلی حیات زمینی چه زمانی پدیدار شد؟
برای زمین با توجه به گوناگونی حیات كه در آن وجود دارد ٣ چیز از اهمیت خاصی برخوردار بوده است:
از همان ابتدای خلقت همیشه ماده بیشتری نسبت به ضد ماده وجود داشته و بنابراین همواره ماده برای ما باقی می‌ماند.
در مرحله ششم هیدروژن به‌وجود آمد این ماده كه سبك‌ترین عنصر شیمیایی می‌باشد سنگ‌بنای اصلی كهكشان‌ها و سیارات می‌باشد. هیدروژن همچنین سنگ‌بنای اصلی موجودات زنده‌ای است كه بعداً روی زمین به‌وجود آمدند و احتمالاً روی میلیاردها سیاره دیگر نیز وجود دارند. در مركز ستارگان اولیه هسته اتم‌های سنگین از قبیل اكسیژن و یا كربن یعنی سنگ‌بناهای اصلی لازم و ضروری برای زندگی و حیات به‌وجود آمدند.
[↑] آیا عالم همواره در حال انبساط خواهد بود؟
جنبش انبساطی یا به‌عبارت دیگر از همدیگر دور شدن كهكشان‌ها به‌هر حال رو به كند شدن است. زیرا جزایر جهانی متعدد در واقع به‌سمت یكدیگر جذب می‌شوند و در نتیجه حركت انبساطی آن‌ها كندتر می‌شود. اكنون پرسش فقط این است كه آیا زمانی تمام این حركت‌ها متوقف خواهد گردید و این عالم در هم فرو خواهد پاشید؟ این مساله بستگی به تراكم ماده در جهان هستی دارد. هر چه این تراكم بیشتر باشد نیروهای جاذبه بین كهكشان‌ها و سایر اجزای گیتی بیشتر بوده و به‌همان نسبت حركت آن‌ها با شدت بیشتری متوقف خواهد شد. در حال حاضر چنین به‌نظر می‌رسد كه تراكم جرم بسیار كمتر از آن است كه زمانی عالم در حال انبساط را به توقف در آورد. به هر حال این امكان وجود دارد كه هنوز جرم‌های بسیار بزرگ ناشناخته‌ای از قبیل (سیاهچاله‌های اسرار آمیز) یا ( ابرهای گازی شكل تاریك) وجود داشته باشند و نوترینو‌ها كه بدون جرم محسوب می‌شوند جرمی هرچند كوچك داشته باشند. اگر این طور باشد در این صورت حركت كیهانی زمانی شاید ٣٠ میلیارد سال دیگر متوقف خواهد شد. در آن زمان كهكشان‌ها با شتابی زیاد حركت به‌سوی یكدیگر را اغاز خواهند كرد تا در نهایت به‌شكل یك گوی آتشین عظیم با یكدیگر متحد شوند. آن زمان شاید می‌باید روی یك انفجار اولیه جدید دیگر و تولد یك عالم جدید حساب كنیم. با توجه به‌سطح كنونی دانش بشر و میزان پژوهش‌های انجام شده باید این‌طور فرض كرد كه عالم تا ابدیت انبساط خواهد یافت.
با توجه به‌بزرگى و عظمت كائنات، پیدایش حیات غیرزمینى چقدر احتمال دارد؟ با یك حساب سرانگشتى متوجه می‌شویم كه باوجود این تعداد ستاره احتمال حیات بسیار زیاد است. حتى بعضى از ستاره‌ها داراى سیاره نیستند و یا این سیاره بسیار دور از ستاره یا بسیار نزدیك به آن هستند و برخى هم گازى می‌باشند اگر تمام این موارد را از كل ستاره‌ها كم كنیم تقریباً بیست‌وپنج درصد آن‌ها امكان وجود حیات را دارند.
[↑] آیا می‌دانستید...؟
فقط حدود ۴ درصد عالم از ماده، به شكلی كه ما می‌شناسیم تشكیل شده است، یعنی ماده معمولی كه ما می‌شناسیم و در آزمایشگاه وجود دارد، فقط ۴ درصد كل عالم را می‌سازد. ٢٣ درصد عالم را ماده تاریك سرد تشكیل داده كه دانشمندان اطلاعات خیلی كمی درباره‌اش دارند و ٧٣ درصد باقی مانده را انرژی تاریك عجیب تشكیل می‌دهد كه تقریباً تنها چیزی كه در موردش می‌دانیم، این است كه وجود دارد![٧]
[↑] سرانجام جهان
ستاره‌شناسان سه نظریه در مورد نحوه پایان جهان ارائه کرده‌اند:
- ۱- جهان برای همیشه گسترش خواهد یافت؛
٢- هنگامی که جهان به اندازه معینی رسید، انبساط آن متوقف شده و در همان حال ثابت می‌ماند؛
٣- جهان سرانجام از انبساط باز می‌ایستد و انقباض (فروپاشی درونی) آن آغاز می‌گردد. بعضی‌ها این پدیده را فروپاشی (تلاشی) بزرگ (big chrunch) نامیده‌اند.[٨]
[↑] يادداشت‌ها
يادداشت ۱: اين مقاله برای دانشنامهی آريانا توسط مهدیزاده کابلی گردآوری شده است.
[↑] پی‌نوشت‌ها
[۱]-
[٢]- نظریه انفجار بزرگ، دانشنامۀ رشد
[٣]- بيگ بنگ (انفجار بزرگ)، شبکۀ فیزیک هوپا (انجمن فيزيكدانان جوان ايران)
[۴]- نظریه انفجار بزرگ، دانشنامۀ رشد
[۵]- بيگ بنگ (انفجار بزرگ)، شبکۀ فیزیک هوپا (انجمن فيزيكدانان جوان ايران)
[٦]- نظریه انفجار بزرگ، دانشنامۀ رشد
[٧]- بيگ بنگ (انفجار بزرگ)، شبکۀ فیزیک هوپا (انجمن فيزيكدانان جوان ايران)
[٨]- نظریه انفجار بزرگ، دانشنامۀ رشد
[↑] جُستارهای وابسته
□
□
□
[↑] سرچشمه‌ها
□ دانشنامۀ رشد
□ شبکۀ فیزیک هوپا (انجمن فيزيكدانان جوان ايران)
