کیهان

کیهان و جهان هستی

جهاني كه ما در آن زندگي ميكنيم از كهكشانها ،آسمانها، ستارگان ، سياره ها ، خورشيد ، ماه ، زمين ، كوهها ، خشكيها ، اقيانوس ها و هزاران هزار پديده ي ديگر تشكيل شده است .

کهکشان ما (کهکشان راه شیری) نیز فقط یکی از هزاران کهکشان ها در ابر خوشه سنبله است. هر کهکشان میلیاردها ستاره را در خود جای داده است . با همه این احوال ، کل ابر خوشه سنبله هم فقط بخش کوچکی از عالم ما را تشکیل می دهد .

 

جهاني كه ما در آن زندگي ميكنيم

جهاني كه ما در آن زندگي ميكنيم از كهكشانها ،آسمانها، ستارگان ، سياره ها ، خورشيد ، ماه ، زمين ، كوهها ، خشكيها ، اقيانوس ها و هزاران هزار پديده ي ديگر تشكيل شده است .

با وجود اينكه بشر از ساليان دور در جستجوي درك چگونگي پيدايش جهان بوده است اما طي ۵۰ تا ۱۰۰ سال گذشته موفق گرديده به پاسخ برخي از سوالات در خصوص چگونگي پيدايش جهان دست يابد.

بر اساس پژوهشهاي دانشمندان زمان شروع و آغاز جهان به حدود چهارده تا پانزده ميليارد سال پيش برمي گردد و در خصوص منشاء و چگونگي بوجود آمدن جهان ، در حال حاضر تئوري يا نظريه انفجار بزرگ (بيگ بنگ :Big bang )،برجسته ترين تئوري ارائه شده اي است كه در سال ۱۹۲۰ ميلادي توسط كشيش و كيهان شناس بلژيكي مطرح و بطور گسترده مورد پذيرش قرار گرفت.

 

چگونگی پیدایش جهان:

چگونگی پیدایش جهان از سوال‌هایی بوده که همیشه فکر انسان را مشغول کرده است. در علم نجوم تئوری‌های مختلفی در مورد پیدایش جهان وجود دارد که بیگ بنگ یا مهبانگ مورد قبول‌ترین آن می‌باشد. این تئوری از زمانی شروع می‌شود که ما به علت دمای فوق‌العاده زیاد آن زمان، نمی‌توانستیم وجود داشته باشیم. تئوری بیگ بنگ پذیرفته شده‌ترین نظریه‌ی درباره‌ی شروع و تکامل جهان می‌باشد. در این تئوری گفته می‌شود که در حدود ۱۴ میلیارد سال پیش، جهان از یک ماده‌ی بسیار چگال که تنها حدود چند ملیمتر بوده است تشکیل شده بود. در حدود ۱۰۰ سال پیش در سال‌های آغازین قرن بیستم، دانشمندان بسیاری در پی یافتن جوابی برای راز پیدایش جهان بودند. و یا اینکه جهان هیچ‌گاه متولد نشده است و همیشه جهان وجود داشته است. اولین پاسخ‌ها به این سوال در سال‌هایی حدود ۱۹۱۹ میلادی داده شد. زمانی که آلبرت انیشتین نظریه‌ی نسبیت عام خود را شرح داد. صدها سال بود که دانشمندان فکر می‌کردند که جهان ثابت و بدون تغییر است. اما انیشتین این معادلات را با معرفی ثابت کیهان شناختی اصلاح کرد. ثابت کیهان شناختی چیزی که است که جهان را منظم کرد و آن را به حالت تعادل در آورد. یکی از کسانی که به تئوری نسبیت عام انیشتین توجه کرد و آن را در مطالعات کیهان‌شناسی خود به کار برد کیهان‌شناس بلژیکی Georges Lemaître بود. او بر روی این معادله کار کرد و برای زمان نقطه‌ی آغازی قائل شد و آن را بیگ بنگ نام نهاد. او فرض کرد که جهان از چیزی به وجود آمده است که او آن را اتم اولیه‌ی نامید. این اتم اولیه‌ی منفجر می‌شود و به قطعات دیگر تبدیل می‌شود. و آن ذرات یک بار دیگر به ذرات دیگر تفکیک می‌شوند تا اینکه اتم‌های تشکیل دهنده‌ی این جهان به وجود می‌آیند. تئوری Lemaître بلافاصله همه‌گیر نشد. این تئوری هنوز ابهامات بسیاری داشت. تا زمانی که ادوین هابل کهشان‌هایی که به سرعت در حال دور شدن از زمین بودند را مشاهده کرد، و با این مشاهدات خود تأییدی بر نظریه‌ی Lemaître بود. به هر حال فرضیه‌ی Lemaître درباره‌ی آغاز جهان با آن چیزی که امروز درباره‌ی آغاز جهان می‌دانیم متفاوت است. Lemaître معتقد بود که نقطه‌ی آغازین جهان دارای ساختار مرکب بوده که بعداً به اجزای سازنده‌ی جهان تفکیک شود، اما امروزه دانشمندان معتقدند که جهان در ابتدا بسیار ساده بوده و بعداً رشد پیدا کرده و پیچیده شده و توسعه یافته است. ایده‌ی بیگ بنگ ابتدا به وسیله‌ی دانشمندی روسی که در آمریکا متولد شده بود به نام George Gamow داده شده بود. در سال ۱۹۴۰ میلادی این دانشمند به همراه شاگرد خود Ralph Alpher فرض کردند که جهان از یک انفجار بزرگ و به طور فوق‌العاده گرمی به نام بیگ بنگ آغاز شده است. سپس جهان از این ماده‌ی سوپ مانند که بعد از انفجار به جای مانده بود و مخلوطی از پروتون، نوترون، الکترون و اشعه‌های مختلف بود رشد پیدا کرد و رفته رفته سرد شد. عنصری که در ابتدا به وجود آمد هیدروژن و هلیوم بود و طبق گفته‌ی این دانشمند در نیم ساعت پس از انفجار بزرگ تمام عناصر موجود در عالم به دنبال هیدروژن و هلیوم خلق شدند. تئوری بیگ بنگ خوشایند بعضی از دانشمندان نبود. آنها می‌گفتند که جهان را خالقی آفریده است و خلقت او بی‌عیب و نقص بوده. بعضی دیگر از دانشمندان عقیده داشتند که جهان همیشه بوده و برای آن نمی‌توان آغازی متصور بود. این نظرات باعث شده بود که بعضی از دانشمندان دنبال کشف تاریخ جهان بگردند و تئوری ارائه دهند که در آن بیگ بنگ را نفی کنند. البته ذکر این نکته ضروری است که خلقت جهان توسط یک خالق با نظریه‌ی بیگ بنگ تناقضی ندارد، همان طور که خدا انسان را به وسیله‌ی جنین آفرید، خدا جهان را آفریده اما طبق یک قانون و روش که این روش و قانون می‌تواند تئوری بیگ بنگ باشد. دانشمندانی استرالیایی به نام Thomas Gold و Hermann Bondi و دانشمندی انگلیسی به نام Fred Hoyle در رقابت با این نظریه در سال ۱۹۴۸ نظریه‌ای ارائه دادند که در آن گفته می‌شد که جهان همیشه بوده است، و همیشه به این حالت که اکنون هست وجود داشته. و نظریه‌ی خود را تئوری حالت پایدار نامیدند. مشاهدات دانشمندان، نشان می‌داد که جهان در حال توسعه یافتن و منبسط شدن است.آنها دیدند که کهکشان‌ها در حال دور شدن از یکدیگر می‌باشند و چگالی جهان در حال کم شدن است و برعکس حجم آن در حال افزایش می‌باشد. با گذشت زمان و دو برابر شدن فاصله‌ی بین کهکشان‌ها و جمع شدن مواد لازم، کهکشان جدیدی به وجود می‌آمد. برای به وجود آمدن کهکشانی جدید اگر در هر مایل مکعب دو اتم به یکدیگر وصل شوند در هر سال، یک هزارم اونس (مقیاس‌ وزنی‌ برابر ۳۱/۱۰۳۵ گرم‌) ماده تشکیل می‌شود. که برای به وجود آمدن یک کهکشان باید زمان بسیار بسیار طولانی طی شود. دانشمندان بر سر این موضوع بحث می‌کردند که دلیل این اتفاقات (انبساط جهان) چیست؟نظریه‌ی بیگ بنگ در مورد مواد تشکیل دهنده‌ی ستاره‌ها خیلی خوب توضیح می‌داد. این نظریه پیش بینی می‌کرد که انرژی مورد نیاز ستارگان از انفجار هیدروژن به دست می‌آید. و انرژی تولید شده از حاصل این انفجار به صورت نور به بیرون منتشر می‌شود. درنتیجه ستاره‌ها به‌وسیله‌ی سوختی از هیدروژن انرژی مورد نیاز خود را تأمین می‌کنند. و این فعل و انفعالات در ستاره‌ها باعث به وجود آمدن اکسیژن، کربن و دیگر عناصر مورد نیاز برای زندگی می‌شود. نظر و ایده‌ی دانشمندان امروزی نیز همین هست که بسیاری از عناصر می‌توانند در ستاره‌ها به وجود بیایند. کشمکش میان عقل و دل کیهان شناسان تا دهه‌ی ۱۹۶۰ ادامه داشت، اما در این دهه نیز مشاهدات دانشمندان نظریه‌ی بیگ بنگ را تأیید می‌کرد. و سرانجام پروفسور استفان هاوکینگ نظریه‌ی بیگ بنگ را گسترش بخشید. او شرح داد که جهان از یک جسم بسیار بسیار چگال آغاز شده و شروع به گسترش و انبساط کرده است، البته پروفسور هاوکینگ برای گفته‌های خود از تئوری نسبیت عمومی استفاده کرد. این نکته فراموش نشود که پروفسور هاوکینگ نه پایه‌گذار این تئوری است نه پایان دهنده‌ی آن، بلکه ایشان فقط تغییراتی در این تئوری به وجود آوردند. برای آشنایی بیشتر با نظریات پروفسور هاوکینگ در این باره می‌توانید به کتاب تاریخچه زمان ایشان که به فارسی هم ترجمه شده است مراجعه کنید. با تمام این صحبت‌ها بنیان گذار تئوری بیگ بنگ را باید George Gamow دانست.حال بعد از پرداختن به تاریخچه‌ای مختصر از این تئوری خوب است که درباره‌ی خود نظریه‌ی بیگ بنگ هم صحبتی به میان بیاوریم.    

اگر شما فیلم پیدایش جهان از ابتدا تا کنون را به صورت برعکس ببینید، خواهد دید که جهان در حال کوچک شدن و به هم نزدیک شدن است، تا جایی که اجرام آسمانی با یکدیگر برخورد می‌کنند و یک کره‌ی کوچک با چگالی زیاد را می‌سازند. در ثانیه‌ی صفرم، قبل از انفجار بزرگ، کیهان خیلی داغ و غلیظ است. قوانین فیزیک هنوز قابل کاربرد نیستند. در لحظه‌ی انفجار حداقل ۱۰ بعد برای شکل دادن به کیهان به وجود می‌آیند. از این ابعاد تنها ۴ بعد به وجود خود ادامه می‌دهند که ما آنها را می‌شناسیم. ۳ تا از ابعاد فضا و یک بعد زمان. در ثانیه‌های ابتدایی تشکیل جهان، زمانی که فوتون‌ها با یکدیگر برخورد کردند و انرژی آنها به جرم تبدیل شد، پروتون، نوترون و الکترون تشکیل شدند. و چهار نیرو هویت مستقل یافتند، که آن نیروها نیروی گرانشی، الکتریکی و هسته‌ای قوی و هسته‌ای ضعیف می‌باشند. که به این نیروها، نیروهای بنیادی می‌گویند. در این زمان جهان همچنان مشغول سرد شدن بود. از ۱۰۲۳ درجه به ۱۰ میلیارد درجه. تقریباً ۳ دقیقه بعد از بیگ بنگ يا انفجار بزرگ، زمانی که دمای جهان به حدود ۱ میلیارد درجه رسیده بود، پروتون و نوترون با یکدیگر ترکیب شدند و هسته‌ی هلیوم و لیتیوم را که سبک‌ترین عناصر هستند را به وجود آوردند. مرحله‌ی عمده‌ی بعدی که رخ داده است، تقریباً ۳۰۰۰۰۰ سال بعد از بیگ بنگ بوده است، زمانی که دمای جهان چیزی در حدود ۳۰۰۰ درجه بوده است، که هنوز این دما هم دمای مطلوب برای حیات نبوده است. در این دما الکترون قادر به ماندن در مدار هسته‌ی اتم می‌شود و اتم‌های خنثی را به وجود مي اورد. (اتم‌ها قبل از ترکیب با الکترون به دلیل وجود بار مثبت درون هسته‌ی اتم دارای بار مثبت بودند و بعد از ترکیب شدن با الکترون با بار منفی این بار مثبت خنثی شده و اتمی خنثی تشکیل شده است.) اتم‌های هیدروژن و هلیوم، سر انجام سوخت ستارگان را به وجود می‌آورند. تا حالا کیهان کدر و مات بوده است و قابل رویت نبوده است و این به دلیل فزونی الکترون‌های رها شده است. هنگامی که بیشتر الکترون‌ها در مدار هسته قرار می‌گیرند کیهان شفاف‌تر شده و دیدن آن سوی کیهان ممکن می‌شود. ۱ میلیارد سال بعد از بیگ بنگ، ستاره‌ها و کهکشان‌ها متولد می‌شوند، و از آن زمان تا به امروز جهان شروع به بزرگ شدن و منبسط شدن و همچنین سرد شدن کرده است، و شرایط برای زندگی ما در این جهان مهیا شده است.دو دلیل عالی برای اعتقاد ما به نظریه‌ی بیگ بنگ وجود دارد. اولین و واضح‌ترین آنها این است که جهان در حال منبسط شدن و توسعه یافتن است. دوم اینکه این تئوری پیش‌گویی می‌کند که ۲۵ درصد از جرم این جهان باید از هلیوم باشد، (هلیوم در همان دقایق اول بیگ بنگ به وجود آمد.) و این فرض با مشاهدات ما از جهان تا کنون همخوانی داشته است.

بر اساس تئوري بيگ بنگ (انفجار بزرگ ) و با توجه به مطالب گفته شده ، تاريخ کيهان معمولا به ۸ مقطع کاملا متفاوت و غير مساوي تقسيم مي‌شود:

مرحله اول (از صفر تا ثانيه)

اين مسأله هنوز برايمان کاملا روشن نيست که در اين اولين اجزاي ثانيه‌ها چه چيزي تبديل به گلوله آتشيني شد که کيهان بايد بعدا از آن ايجاد گردد. هيچ معادله و يا فرمولهاي اندازه گيري براي درجه حرارت بسيار بالا و غير قابل تصوري که در اين زمان حاکم بود در دست نمي‌باشد.

مرحله دوم(از ثانيه تا ثانيه )

اولين سنگ بناهاي ماده مثلا کوارکها و الکترونها و پاد ذره‌هاي آنها از برخورد پرتوها با يکديگر بوجود مي‌آيند. قسمتي از اين سنگ بناها دوباره با يکديگر برخورد مي‌کنند و به صورت تشعشع فرو مي‌پاشند. در لحظه‌هاي بسيار بسيار اوليه ذرات فوق سنگين – x نيز مي‌توانسته‌اند بوجود آمده باشند. اين ذرات داراي اين ويژگي هستند که هنگام فروپاشي ماده بيشتري نسبت به ضد ماده و مثلا کوارکهاي بيشتري نسبت به آنتي کوارکها ايجاد مي‌کنند. ذرات x که فقط در همان اولين اجزاي بسيار کوچک ثانيه‌ها وجود داشتند براي ما ميراث مهمي به جا گذاردند که عبارت بود از: (افزوني ماده در برابر ضد ماده).

مرحله سوم (از ثانيه تا ثانيه)

کيهان از مخلوطي از کوارکها ، لپتونها – فوتونها و ساير ذرات ديگر تشکيل شده که متقابلا به ايجاد و انهدام يکديگر مشغول بوده و ضمنا خيلي سريع در حال از دست دادن حرارت هستند.

مرحله چهارم (از ثانيه تا ثانيه)

تقريبا تمام کوارکها و ضد کوارکها بصورت پرتو ذره‌ها به انرژي تبديل مي‌شوند. کوارکهاي جديد ديگر نمي‌توانند در درجه حرارتهاي رو به کاهش بوجود آيند ولي از آن جايي که کوارکهاي بيشتري نسبت به ضد کوارکها وجود دارند. برخي از کوارکها براي خود جفتي پيدا نکرده و بصورت اضافه باقي مي‌مانند. هر ۳ کوارک با يکديگر يک پروتون با يک نوترون مي‌سازند. سنگ بناهاي هسته اتمهاي آينده اکنون ايجاد شده‌اند.

مرحله پنجم(از ثانيه تا ۱۰۰ ثانيه)

الکترونها و ضد الکترونها در برخورد با يکديگر به اشعه تبديل مي‌شوند. تعدادي الکترون باقي مي‌ماند، زيرا که ماده بيشتري نسبت به ضد ماده وجود دارد. اين الکترونها بعدا مدارهاي اتمي را مي‌سازند.

مرحله ششم (از ۱۰۰ ثانيه تا ۳۰ دقيقه)

در درجه حرارتهايي که امروزه مي‌توان در مرکز ستارگان يافت اولين هسته‌هاي اتمهاي سبک و بويژه هسته‌هاي بسيار پايدار هليوم در اثر همجوشي هسته‌اي ساخته مي‌شوند. هسته اتمهاي سنگين از قبيل اتم آهن يا کربن در اين مرحله هنوز ايجاد نمي‌شوند. در آغاز خلقت عملا فقط دو عنصر بنيادي که از همه سبکتر بودند وجود داشتند: هليوم و هيدروژن.

مرحله هفتم (از ۳۰ دقيقه تا يک ميليون سال پس از خلقت)

پس از گذشت حدود ۳۰۰،۰۰۰ سال گوي آتشين آنقدر حرارت از دست داده که هسته اتمها و الکترونها مي‌توانند در درجه حرارتي در حدود ۳۰۰۰ درجه سانتيگراد به يکديگر بپيوندند و بدون اينکه دوباره فورا از هم بپاشند اتمها را تشکيل دهند. در نتيجه آن مخلوط ذره‌اي که قبلا نامرئي بود اکنون قابل ديدن مي‌شود.

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

از ابرهاي هيدروژني دستگاههاي راه شيري ستارگان و سيارات بوجود مي‌آيند. در داخل ستارگان هسته اتمهاي سنگين از قبيل اکسيژن و آهن توليد مي‌شوند. که بعدها در انفجارات ستاره‌اي آزاد مي‌گردند و براي ساخت ستارگان و سيارات و حيات جديد بکار مي‌آيند.

فردوسی نیز در شعری آفرینش جهان را به نظم در آورده است.

ز آغاز باید که دانی درست

سر مایه گوهران از نخست

 

که یزدان ز ناچیز چیز آفرید    

بدان تا توانایی آمد پدید

 

وزو مایه‌ی گوهر آمد چهار    

بر آورد بی‌رنج و بی‌روزگار

 

یکی آتشی بر شده تابناک        

میان باد و آب از بر تیره خاک

 

نخستین که آتش به جنبش دمید  

ز گرمیش پس خشکی آمد پدید

 

وزان پس ز آرام سردی نمود  

زسردی همان باز تری فزود

 

چو این چار گوهر بجای آمدند    

ز بهر سپنجی سرای آمدند

 

پدید آمد این گنبد تیز رو          

شگفتی نماینده‌ی نو به نو

 

ابر ده دو هفت شد کدخدای      

گرفتند هریک سزاوار جای

 

فلک‌ها یک اندر دگر بسته شد  

بجنبید چون کار پیوسته شد

 

چو دریا و چون کوه و چون دشت و راغ

زمین شد بکردار روشن چراغ

 

ببالید کوه آب‌‌ها بر دمید          

سر رستنی سوی بالا کشید

 

زمین را بلندی نبد جایگاه      

یکی مرکزی تیره بود و سیاه

 

همی بر شد آتش فرودآمد آب    

همی گشت گرد زمین آفتاب

 

گیا رست با چند گونه درخت    

بزیر اندر آمد سرانشان زبخت

 

ببالد ندارد جز این نیرویی    

نپوید چو پویندگان هر سویی

 

وزان پس چو جنبنده آمد پدید  

همه رستنی زیر خویش آورید

 

خور و خواب و آرام جويد همي  

وزان زندگي كام جويد همي

 

نه گويا زبان و نه جويا خرد  

زخاك و زخاشاك تن پرورد

 

نداند بد و نيك فرجام كار      

نخواهد ازو بندگي كردگار

 

چو دانا توانا بد و دادگر        

از ايرا نكرد ايچ پنهان هنر

 

چنينست فرجام كار جهان        

نداند كسي آشكار و نهان

با اندكي دقت در شعر فردوسي درمي يابيم كه فردوسي ، قرنها پيش در خصوص چگونگي پيدايش جهان سخن گفته و در اين خصوص موضوعاتي را به زبان شعر بيان نموده:( كه يزدان ز ناچيز چيز آفريد …   ) و از طرفي در رابطه با سرانجام كار جهان پاسخش ندانستن بوده است:

(چنينست فرجام كار جهان          نداند كسي آشكار و نهان)

 

در پایان شایان ذکر اينكه دانشمندان نيز تاكنون نظريه واحد و يكساني در خصوص سرانجام كار جهان ارائه نداده اند و در حال حاضر سه نظريه متفاوت در مورد فرجام كار جهان مطرح است:

  • موضوع انبساط جهان پاياني نداشته و جهان براي هميشه گسترش خواهد يافت .
  • هنگامي كه جهان به اندازه ي معيني رسيد ، انبساط آن متوقف شده و در همان حال ثابت خواهد ماند.
  • جهان سرانجام از انبساط باز مي ايستد و انقباض ( فروپاشي دروني) آن آغاز مي شود كه برخي اين پديده را فروپاشي بزرگ (Big chrunch )ناميده اند.

 

   منابع :

كتاب تاريخچه زمان تاليف استيون هاوكينگ

سايت تبيان

سايت دانشجويان رياضي دانشگاه زابل

 

 

نظرات

پاسخی بگذارید

Time limit is exhausted. Please reload the CAPTCHA.