|
هشت راز بزرگ(قسمت دوم)
2:جهان چگونه پديد آمد ؟
کيهان شناسان همگي بر اين مسئله توافق دارند که جهان ، در رويدادي منحصر به فرد ما بين 13 تا 14 ميليارد سال پيش بوجود آمد. در طول يک ميکرو ثانيه اول پس از پيدايش ، جهان ، مخلوطي از کوارک ها و ساير ذرات عجيب با دمايي فراتر از حد تصور بود. با پايين تر آمدن اين دما ، کوارک ها گرد هم آمده و ذراتي نظير پروتون ، نوترون و ساير ذرات ديگر را تشکيل دادند. وقتي فقط يک ثانيه از پيدايش جهان گذشته بود ، تنها ذرات بجا مانده در جهان ، نوترون ها ، پروتون ها ، فوتون ها و نوترينو ها بودند. در مدت 200 ثانيه بعدي ، وقوع يک سري از واکنش هاي هسته اي منجر به ايجاد سبکترين سه عنصر موجود در جهان شد.
امواج صوتي حاصل از پژواک مهبانگ ، همانند امواج سطح يک درياچه در ميان ماده فوق العاده گرم و چگال جهان اوليه منتشر شد. انبوهي از الکترون ها که توسط پروتون هاي با بار مثبت جذب مي شدند ، در اين ارتعاشات کيهاني سهيم شده و نقش ايفا کردند. بدين ترتيب ، 380 هزار سال از عمر جهان گذشت. در اين زمان ، دما آنقدر پايين آمده بود که اتم ها بتوانند شکل بگيرند. بنابر اين جهان ، ناگهان شفاف شد و فوتون ها آزاد شدند. فوتون هاي آزاد شده ،آثار افت و خيزهاي دما وچگالي جهان اوليه را به شکل الگويي از تغيير شدت ، با خود حمل کردند. اخترشناسان اين تابش را که براي نخستين بار توسط پنزياس و ويلسون مشاهده شد ، « تابش زمينه ميکرو موج کيهاني » مي نامند. هنگامي که اخترشناسان ، تلسکوپهاي ميکروموجي خود را به هر سو از آسمان نشانه مي روند با تابشي با شدت تقريبا ً يکسان مواجه مي شوند. اما چگونه ممکن است انفجار اوليه پيدايش جهان ، چنين آثار يکنواختي بوجود آورده باشد ؟ گويي تمامي بخش هاي جهان اوليه با همديگر در ارتباط بوده اند. اما اين چگونه ممکن است ؟ آلن ات که سرگرم انديشيدن به اين مسئله بود به پاسخي شگفت انگيز دست يافت ؛ آيا ممکن است تمامي جهان از حبابي بسيار گرم و فوق العاده همگن ايجاد شده و با چنان سرعتي منبسط شده باشد که فرصتي براي تغيير نداشته باشد ؟ اين نظريه که به « نظريه تورمي » شهرت يافت ، نه تنها يکنواختي بسيار بالاي تابش زمينه کيهاني را توضيح مي دهد بلکه علت همان عدم يکنواختي بسيار اندک را نيز تبيين مي کند. بنابر نظريه تورمي گات ، اين عدم يکنواختي ها ناشي از افت و خيزهاي کوانتومي در حين تورم جهان بوده است.
اينک کيهان شناسان در کليت اين مسئله توافق دارند که افت و خيزهاي کوچک در جهان اوليه ، توسط نيروي گرانش تقويت شده و نهايتا ً منجر به پيدايش ساختارهاي بزرگ مقياس جهان که امروزه مي بينيم ( نظير کهکشانها و خوشه هاي کهکشاني ) شده است. اما جزئيات مسئله ، هنوز روشن نيست. نظريه تورمي گات حتي يک پيش بيني قابل آزمودن نيز دارد. مطابق اين نظريه ، يک جهان حبابي که دچار تورم شده ، بايد در مقياس هاي کيهان شناختي ، تخت به نظر برسد. تخت بودن جهان به اين معني است که دو خط موازي حتي اگر در تمامي جهان امتداد داشته باشند ، هيچگاه همديگر را قطع نخواهند کرد.
در سالهاي اخير ، اخترشناسان ، بارها با اندازه گيري ابعاد زاويه اي افت و خيزهاي تابش ميکروموج کيهاني ، نظريه آلن گات را در معرض آزمون گذاشته اند و هر بار به اين نتيجه رسيده اند که جهان تخت است.
اما با اين حال هنوز هيچ کس نمي داند چه عاملي منجر به تورم جهان شد. فيزيکدانان مدل هاي تورمي پيشنهاد کرده اند اما اغلب راه حل هاي پيشنهادي ، تنها راه حل هايي رياضي بوده که هيچ مبناي فيزيکي ندارد. ادوارد کلب ، اخترفيزيکداني از آزمايشگاه ملي شتابدهنده فرمي در اين باره مي گويد : «در واقع ، تمامي نظريات تورمي موجود ، به نوعي اثبات مي کنند که ما هنوز نظريه مناسبي در اين زمينه نداريم. »
3:چرا جهان از ماده ساخته شده است ؟
اگر جهان کاملا ً متقارن بود ، نه سياره اي در آن بوجود مي آمد و نه انساني ؛ چرا که در آن صورت در لحظات آغازين آفرينش ، تعدادي مساوي از ذرات و پادذرات بوجود مي آمد و اين ذرات و پادذرات ، به سرعت با همديگر برخورد کرده و تبديل به فوتون هاي نور مي شدند. چنين جهاني ، مملو از تابش بود اما هيچ اتمي در آن وجود نداشت. اما نکته عجيب در آن است که جهان ما عملا ً هيچ پادذره اي وجود ندارد. توضيح چرايي اين امر براي نظريه پردازان ، کاري دشوار است. بنابر نظريه آلن گات ، فرآيند تورم جهان بايد منجر به ايجاد مقاديري مساوي از ماده و پادماده در جهان شده باشد. بنابراين سوال اين است که ذرات پادماده کجا غيب شده اند؟
يک احتمال آن است که پادماده از بين نرفته باشد و هنوز هم در بخش بسيار دوري از جهان که قابل مشاهده نيست ، وجود داشته باشد. در اين صورت ممکن است در بخش هاي دوردست جهان ، پاد کهکشانهايي وجود داشته باشند و پاد انسانهايي در اين پاد کهکشانها زندگي کنند. اما اين مسئله ، خود منجر به نتايج عجيب و غريب ديگري مي شود که هيچ کدام تا کنون مشاهده نشده است.
احتمال ديگر آن است که قوانين فيزيک به گونه اي به نفع ماده باشد که در آغاز ، ذرات بيشتري نسبت به پاد ذرات در جهان ايجاد شده باشد. در اين صورت ، آنچه امروزه در جهان مي بينيم ، چيزي نيست جز همان ذرات اضافي (مابقي ذرات و پادذرات ، همديگر را نابود کرده اند.)
در اواسط دهه 1960 ، دو فيزيکدان به نام هاي جيمز کرونين و وال فيچ ، توسط آزمايشي نشان دادند که حدود 2/0% از واپاشي نوعي از ذرات بنيادي ، تقارن را نقض مي کند. همه از نتايج اين آزمايش شگفت زده شدند. کيهان شناسان در همان زمان اعلام کردند نتايج مزبور ممکن است علت باقي ماندن ماده در جهان را توضيح دهند. اما هنوز سوالات بسياري در مورد اين مسئله ، بي پاسخ مانده است.
4:کهکشانها چگونه شکل گرفتند؟
پروتون ها و نوترون ها در جهان اوليه ، تحت تاثير گرانش خود به شکل گروه گروه گرد هم آمدند و همين امر ، منجر به افزايش دماي آنها شد. در اينحال ، باريونهاي پر انرژي ديگري که در زمينه آنها در حال حرکت بودند ، با برخورد به اين توده ها ، انرژي از دست داده و گرفتار نيروي جاذبه آنها شدند. بدين ترتيب خوشه هاي کهکشاني به آرامي و به شکل تارهاي عنکبوتي در سرتاسر کيهان شکل گرفته و بافته شدند.
هر چند نقشه هاي سه بعدي تهيه شده از کهکشانها ، مدل مزبور را تاييد مي کنند اما درک جزئيات اين مدل ، فوق العاده دشوار است. آيا فرآيند برخورد کهکشانهاي مارپيچي با همديگر منجر به شکل گيري کهکشانهاي بيضوي مي شود ؟ اگر چنين است پس چرا زنجيره کهکشانهاي مارپيچي و بيضوي هر يک از الگوي متفاوتي در ساختار حبابي جهان تبعيت مي کنند ؟ پاسخ به اين پرسشها نيازمند زماني طولاني است چرا که اندازه گيري فاصله کهکشانها کاري بسيار زمانبر است. اکنون گروهي از اخترشناسان مشغول ترسيم نقشه اي سه بعدي از چگونگي توزيع يک ميليون کهکشان در جهان هستند. نتايج اين تحقيق ، ما را در گشودن راز چگونگي شکل گيري کهکشانها ياري خواهد بخشيد.
| 
