اولین تئوری آغاز جهان ؛ بیگ بنگ

پیدایش جهان چگونه رقم خورده است؟ آغاز جهان چه بوده است؟ این متن را با مثالی خیلی ساده شروع میکنم و خیلی زود میرویم سر اصل مطلب. هر وقت از کسی در مورد آغاز مسئله ای سوال بپرسید به پروسه منطقی علت و معلولی اشاره میکند. احتمالا در ادامه می گوید که هر چیزی که اتفاق می افتد علتی دارد. پس اتفاقات اطرافمان معلول علت هایشان هستند که پیش از این واقع شده اند. بیشتر ما همین هستیم. یعنی برای پیدا کردن علت معلول های اطرافمان زنجیره علت و معلولی را دنبال می کنیم و آنقدر به عقب بر میگردیم تا بالاخره به آغاز برسیم. اما گاهی دنبال کردن این چرخه مثل بازی موش و گربه کش دار می شود. مثلا اگر بخواهید علت و آغاز جهان را بفهمید چه؟ کدام علت اولی، آغاز تمام اتفاقات و علت تمام معلول های اطرافمان است؟

خب به این جای کار که می رسیم خیلی ها خیلی راحت جواب میدهند: «بیگ بنگ»! البته تا مدت ها همین طور بود و خیلی ها آغاز جهان و سرآغاز هستی را از توده ای واحد و بسیار فشرده می دانستند و از همان جا بود که فضا و زمان برای اولین بار زاده شد. اما اندکی بعد مشخص شد که بیگ بنگ سرآغاز جهان هست، اما فضا و زمان از بیگ بنگ شروع نشده است. پس حتما برای بیگ بنگ هم علتی بوده! اگر به علت بیگ بنگ فکر کنیم به این سوال اساسی می رسیم که آیا اصلا آغازی برای پیدایش جهان وجود دارد؟ اگر در این مورد کنجکاو هستید و می خواهد بدانید چه علت هایی در چنته دارم تا انتهای متن با من و مجله وارونه همراه باشید.

همچنین بخوانید: پایان جهان ؛ جهان چگونه نابود خواهد شد؟ 

بیگ بنگ چیست؟

اول از همه از خود بیگ ینگ شروع میکنم. بیگ بنگ ایده ای بود که برای توضیح دو اتفاق مطرح شد. اول اینکه تئوری های حال حاضر گرانش و نسبیت با وجود بیگ بنگ قابل تفسیر بود و دوم اینکه هر چه قدر کهکشانی از ما دورتر باشد نوری که به چشم ما میرسد قرمز تر خواهد بود.

درست پس از بیگ بنگ نسبیت اتفاق افتاد. با وجود نسبیت یک سری چیزها خواه ناخواه اتفاق می افتادند مثلا اینکه امکان ندارد جهانی تنها از یک ماده تشکیل شده باشد، درغیر این صورت حتما تبدیل به سیاه چاله خواهد شد. جدایی از این در دنیایی که نسبیت نباشد تمام مدل های انرژی یا هرز میرفتند یا کلا از بین می رفتند، در این صورت خود آن هستی هم از بین میرفت. یعنی یا هرز میرفت یا در درون خودش از بین میرفت.

با توجه به اینکه هر چه چیزی از ما دورتر باشد زمان بیشتری طول می کشد تا نورش به چشم ما برسد، پس اگر تمام تکه های این پازل را در کنار هم بگذاریم به این نتیجه میرسیم که اگر هستی در حال گسترش باشد درست به سرعت همان نوری که از آن عبور میکند، زمان بیشتری طول خواهد کشید تا نورش به چشم ما برسد. علاوه بر این هر چه هستی بزرگ تر باشد، طول موج بیشتری از نور را دریافت میکنیم. این را هم در نظر داشته باشید که هر چقدر به دورتر نگاه کنیم یعنی به گذشته های دورتر نگاه میکنیم. پس اگر با تمام توان به فاصله های خیلی دور نگاه کنیم یعنی داریم آغاز را می بینیم! همان آغازی که ابتدای زمان است. همان آغازی که بسیار فشرده تر و کوچکتر بوده و با سرعت بیشتری در حال گسترش است. همان آغازی که موجودیتی واحدتر داشت نه چندگانه! در واقع اینگونه به آغاز جهان می نگریم!

عقب ترین و دورترین نقطه ممکن بیگ بنگ است؟

اولین کسی که به این نتیجه رسید جورج لامایتره بود. او در سال 1972 تمام اطلاعات به دست آمده از تحقیقات و مشاهدات ادوین هابل و وستو اسلیفر را کنار هم گذاشت و به این نتیجه رسید که نور قرمز رنگ کهکشان های دور نشان دهنده این است که کهکشان ما همین امروز هم در حال گسترش است. در ادامه این طور نتیجه گیری شد که اگر امروز کهکشانمان سردتر، بزرگتر و رقیق تر است، در گذشته حتما داغ تر، کوچک تر و بسیار فشرده تر بوده است. لامایتره خیلی زود نتیجه گرفت که باید به عقب ترین نقطه برگردد تا نهایت داغی و فشردگی و کوچکی هستی را حدس بزند. او نام این حالت از هستی را اتم باستانی گذاشت و به این نتیجه نهایی رسید که احتمالا زمان و فضا از نقطه ای نامعلوم و ناموجود و در یک لحظه آغاز به وجود آمده اند. البته فرق زیادی بین پیدا کردن یک نقطه ممکن برای شروع و پیدا کردن شواهد منطقی برای شروع وجود دارد. داستان به همین منوال پیش رفت تا اینکه جورج گاموو نکات کلیدی سناریو بیگ ینگ را کشف کرد. بر اساس یافته های او:

  • در ابتدا تنها تارهای کیهانی بودند که هر لحظه گسترش پیدا میکردند. در این کیهان تاریک هیچ ستاره و کهکشانی وجود نداشت.
  • در کیهان تاریک داستان ما دما آنقدر بالا بود که هیچ اتمی توانایی شکل گیری نداشت. پس از گسترش کیهان و کمی خنک تر شدنش بود که اتم ها در طیفی مشخص تشکیل شدند.
  • طیف مشخص اتم ها یعنی ترکیبی از هیدروژن، هلیوم و سایر مواد سبک و ایزوتوپ ها که در علم فیزیک در دسته اتم ها حساب می شوند.

نقاط ضعف بیگ بنگ

تمام این تئوری ها تا سال 1960 کاملا مورد قبول بود تا اینکه آرنو پنزیاس و باب ویلسون نظریه تابش زمینه کیهانی را مطرح کرد. نباید فراموش کرد که در تمام این دوران بیگ بنگ از تمام فرضیه های دیگر مورد قبول تر بود. اما در عین حال سوال ها و نقطه ضعف های زیادی هم داشت که کم کم مطرح شد. در علم پازل هایی وجود دارند که تاثیرشان را می بینید اما خود علت که یافت نشود تمام حساب و کتاب ها اشتباه از آب در میاید. نقطه ضعف های پازل بیگ بنگ هم شامل موراد زیر می شود:

مشکل تک قطبی

اگر همان طور که در بیگ بنگ مطرح شده جهان ما از ابتدای هستی داغ بوده پس باید میزانی از این انرژی در جهان امروز ما باشد. این در حالی است که تا به حال چیزی از این انرژی مشاهده نشده.

مشکل افق

اگر جهان همان طور که میگویند بسیار داغ و فشرده آغاز شده باشد باید حد و مرزی برای گسترشش باشد. این در حالی است که هستی بیش از آنچه تصور می کردیم گستره شده و محدودیتی هم ندارد.

مشکل بالانس

اینطور فرض میکنیم که این جهان با فشردگی واحد و گسترشی واحد به وجود آمده باشد.  پس حتما باید بالانس بی نظیری وجود داشته باشد که از به هم ریختگی و نابودی هستی جلوگیری کند. ما این بالانس را می بینیم اما توضیحی برایش نیست.

مرتبط: در مورد جهان هستی چه می دانیم؟ رازها و افسانه ها 

بهترین راه برای حل این پازل

راه حل بسیار ساده است. وقتی با پازل های علمی این چنین رو به رو می شویم تنها دو راه داریم. یا باید به شرایط اول بسنده کنیم، مثلا اینکه هستی با ویژگی های گفته شده خلق شده و هیچ توضیح اضافه ای در کار نیست. این تئوری گاهی در مورد منظومه خودمان هم بکار می رود. درست مانند باقی منظومه های شمسی که در دنیای قابل رویت وجود دارند، منظومه ما هم با مرکزیت ستاره ای بزرگ و دیسکی دورش به وجود آمد. تعداد زیادی ستاره و جسم یخ زده و شهاب سنگ هم در این دنیا بودند و هستند و خواهند بود. در این صورت امکان اتفاق افتادن و فرضیه پردازی برای خیلی چیزها غیر ممکن می شود. مثلا وجود موجودات باهوشی مثل خودمان در سیاره های دیگر!

اما اگر به شرایط دوم نگاهی بیندازیم میبینیم که در این تئوری توضیحات زیادی وجود دارد و البته امکان اتفاق افتادن خیلی از فرضیه هایمان وجود دارد! پس تئوری دوم خیلی مفید تر خواهد بود تا اولی! به هستی فکر کنید که آغاز شده و هم چنان در حال گسترش است. در این هستی مکانیسم هایی وجود دارند که امکان اتفاق افتادن ناممکن ها هم وجود خواهد داشت! البته این را هم باید در نظر داشت که این تئوری فوق العاده و دینامیک باید از پس سوالاتمان بر بیاید و مشکلات سر راهش را با دادن جواب های مشخص و منطقی برطرف کند. مثلا باید از پس سه مشکل اساسی که پیشتر توضیح دادم بر بیاید.

تورم کیهانی پیش از بیگ بنگ رخ داد

آغاز جهان تورم کیهانی

تئوری تورم کیهانی 40 سال قبل توسط آلن گوث و همکارانش مطرح شد. بر اساس گفته های این کیهان شناسان پیش از بیگ بنگ فاز دیگری هم در کار بوده. در این فاز که با نام تورم کیهانی شناخته می شود هستی جور دیگری گسترش پیدا میکرده است. منطقی هم هست. هستی امروز با کلی چیزهای مختلف پر شده و مانند لحظات آغازینش خالی و یکدست نیست. پس حتما با آن میزان انرژی نوع متفاوتی از گسترش در کار بوده است. دنیای امروز ما با لیستی که در این قسمت برایتان می نویسم پر شده است.

1. ماده؛ هر چه ماده در دنیای امروزمان بیشتر باشد، میزان گسترش کمتر خواهد بود. طبیعی هم هست. چون میزان انرژی تقسیم بر فشردگی و حجم موادی می شود که وجود دارد.

2. پرتو افشانی؛ هر چه میزان پرتوافشانی بیشتر باشد، گسترش به میزان دو برابر کمتر خواهد بود. چرا که میزان انرژِی یکبار به علت فشردگی مواد و یک بار به علت طول موجشان تقسیم خواهد شد.

3. یادتان باشد که هستی از این جای کار به بعد خالی تر نخواهد شد. یعنی نمی توان تصور کرد که روزی خواهد رسید که میزان مواد و پرتو افشانی کمتر شود. پس سرعت گسترش روز به روز کمتر خواهد بود.

مطلب مرتبط: کشف کهکشان باستانی عجیب ؛کمکی به یافتن راز های تشکیل جهان! 

تطابق بیگ بنگ و تورم کیهانی

تئوری تورم کیهانی هم با در نظر گرفتن این سه عامل به وجود آمد. یعنی انرژی مرموزی در فضا وجود داشت. این انرژی موجب شد کوانتوم های موجود در فضا متورم شوند. پس از مدتی همین کوانتوم ها تبدیل به ماده شدند و تورم کیهانی به پایان رسید. درست همین جای کار است که کیهان دوباره داغ می شود و داستان بیگ بنگ آغاز می شود. این تئوری پردازی در نوع خودش فوق العاده بود. اما آیا می توانست ایده پردازی های بیگ بنگ را به شکلی منطقی در خودش جای دهد؟ آیا می شد تکه های این دو پازل بدون هیچ نقصی در کنار هم قرار بگیرند و توضیحی منطقی ارائه دهند؟

تئوری تورم کیهانی خیلی راحت دو مشکل را از سر راه برداشت. مشکل افق و مشکل بالانس! آنهم به این دلیل که کیهان در دوران تورمش به نقطه اوج دما رسیده و به این صورت مشکل تک قطبی برطرف شد! از سوی دیگر کیهان خیلی بزرگ تر و متوازن تر از آن چیزی است که تصور میکردیم. چون در دوران تورم کیهانی به جهات مختلفی از فضا کشیده شده و به همین دلیل هم از لحاظ انرژی و هم از لحاظ فشردگی در بالانس کامل به سر می برد. علاوه بر برطرف شدن این مشکلات توضیحات جدیدی هم ارائه شد! این چهار تئوری جدید در طول سالهای 1900 و 2000 تست شدند و همگی درست و منطقی از آب درآمدند.

  • کیهان در تورم کیهانی به نقطه اوج دمایش رسید.
  • کیهان در ابتدا نوساناتی داشته و دارد. این نوسانات در در مواد حجیم تر بیشتر و در مواد ریزتر کمتر است.
  • جهان ما از ابتدا بدون مشکل و کامل به وجود نیامده و همواره نوساناتی در چگالی بوده و هست.
  • این نوسانات تا جایی که نور گسترش پیدا میکنند ادامه خواهد داشت.

حالا این سوال پیش می آید که اصلا تورم کیهانی از کجا آغاز شد؟

آیا این تورم از ازل بوده یا تنها چند دقیقه ای دوام داشته؟ در جدیدترین برداشتی که از تئوری تورم کیهانی صورت گرفته، تورم نمی تواند آغاز مناسبی برای کهکشان باشد. اما خب! جالب این جاست که نبود تورم کیهانی به این معنا نیست که کیهان با تورم شروع نشده باشد. منظورم این است که حتما تورمی بوده، اما به احتمال خیلی زیاد فاز پیشینی قبل از این تورم وجود داشته که خود تورم را رقم زده. پس برای تورم کیهانی هم علتی هست. پس تمام داستان کوانتوم ها را فراموش کنید چون کیهان ما با داستانی کاملا متفاوت و احتمالا غیر تورمی به وجود آمده.

در عین حال هنوز هیچ اطلاعاتی از تورم کیهانی در دستمان نیست که ثابت کند اصلا تورمی هم بوده! کیهان شناسان معتقدند خود بیگ بنگ نشانه ها را از بین برده. اما چیزی که حالا در دستمان هست و کاملا به آن معتقدیم این است که نه بیگ بنگ و نه تورم کیهانی هیچ کدام آغازی برای کیهان نیستند. و حالا باز هم در انتهای متن به سوال ابتدایی بر میگردیم! آیا می توانیم نقطه آغاز جهان را کشف کنیم؟ اصلا آیا برای کیهان آغازی وجود دارد؟

در ادامه بخوانید: دانشمندان شواهدی از جهان موازی کشف کرده اند که در آن زمان به عقب می رود!