اکتشافات غير منتظره قرن گذشته ؛ اسرار بسياري را در مورد مبدا کيهان آشکار کرده است ، اما هنوز هم رازهاي بزرگي ناگشوده مانده که گشودن آنها براي اخترشناسان ، سالها طول خواهد کشيد.

شايد گاهي فراموش کنيم که تنها همين يک قرن پيش بود که اخترشناسان ، کهکشان راه شيري را تمامي جهان مي پنداشتند. اما اينک در آغاز قرن بيست و يکم ، تصوير ما از جهان بسيار پيچيده تر شده است.
نظريه نسيت عام اينشتين که چگونگي انحناي فضا ـ زمان را تعيين مي کند ، توضيح مي دهد که همانگونه که يک توپ سنگين باعث فرو رفتگي سطح تشک مي شود ، هر جرمي نيز سبب فرو رفتگي اندکي در تار و پود فضا ـ زمان مي گردد. اما اينشتين بر اين باور بود که کل جهان در وضعيتي ايستا است. بدين منظور ، او ساختاري رياضي را به نام ثابت کيهان شناختي به معادلات خود افزود تا با ايجاد يک نيروي دافعه کيهاني ، از فروپاشي جهان به واسطه نيروي گرانشي خود ، جلوگيري کند.
در آن زمان ، يک رياضيدان نا شناس روسي به نام الکساندر فريدمن به اين نکته پي برد که ايده اينشتين در مورد گرانش مي تواند منجر به ديدگاه کاملا ً جديدي نسبت به جهان شود که در آن جهان بجاي ايستا بودن ، در حال انبساط است. اين فرضيه ، يعني جهان در حال انبساط ، توسط يک کيهان شناس و راهب کاتوليک بلژيکي به نام جورج لومتر مورد تاييد واقع شد. او در سال 1927 ، وجود پديده جابجايي دوپلري مشاهده شده در نور کهکشانها را که حاکي از دور شدن آنها از زمين بود ، بعنوان نشانه اي از انبساط جهان معرفي کرد. بر طبق نظريه لومتر ، انبساط جهان از ابعاد کوچک آغاز شده تا به ابعاد بسيار عظيم کنوني رسيده است.
در دهه 1920 بود که ادوين هابل ، اختر شناس مشهور آمريکايي از روشنايي ستارگان متغير براي ايجاد مقياسي جهت اندازه گيري فاصله کهکشانها از زمين استفاده نمود. هابل در تحقيقات خود در يافت که هر چه فاصله کهکشاني از زمين دورتر باشد ، با سرعت بيشتري از ما دور مي شود. اينک مي دانيم که دور شدن کهکشانها از زمين نه به واسطه حرکت خود کهکشانها ، بلکه بر اثر انبساط کل جهان صورت مي گيرد.
در سال 1948 ، دو فيزيکدان به نامهاي رالف الفر و جورج گاموف بر مبناي مشاهدات هابل و ايده لومتر ، نظريه مشهور « مهبانگ » را ارائه کردند. بنابر نظريه آنها ، انفجار کيهاني تولد جهان در لحظات آغازين خود و در دمايي بسيار بالا ، منجر به ايجاد ذرات ماده شده است. اين ايده عجيب و غريب ، يک پيش بيني قابل آزمودن نيز به همراه داشت اما اين پيش بيني ، به مدت چندين سال ناديده گرفته شد. بنابر پيش بيني مزبور ، يادگار به جا مانده از مهبانگ ، به شکل تابش ميکروموج از زمين قابل آشکار سازي است.
بالاخره در سالهاي 1964 و 1965 ، دو دانشمند از آزمايشگاه هاي بل ، به نامهاي آرنو پنزياس و رابرت ويلسون هنگام استفاده از راديوتلسکوپي که به منظور برقراري ارتباط با اولين ماهواره مخابراتي جهان طراحي شده بود ، متوجه وجود امواج ميکروموجي شدند که گويي در تمامي جهان پراکنده شده اند. شدت اين امواج ، مستقل از جهتي بود که راديو تلسکوپ به سوي آن نشانه مي رفت. آنها در ابتدا تصور کردند اين مسئله مربوط به وجود مشکل در گيرنده راديوتلسکوپ است و بنابر اين آنرا از ابتدا تنظيم کرده و اجزا مختلف آنرا تميز کردند اما با اين حال ، سيگنال مربوطه هنوز هم دريافت مي شد. اين دو دانشمند ، راديوتلسکوپ را هم به سوي خورشيد و هم به سوي صفحه کهکشان راه شيري نشانه گرفتند اما در هر حال در شدت امواج دريافتي ، هيچ تغييري ايجاد نمي شد و اين حاکي از آن بود که اين تابش نه از خورشيد گسيل مي شود و نه از منبعي در داخل کهکشان.
پنزياس و ويلسون خيلي زود متوجه شدند که اين امواج ، همان تابش ميکروموجي است که وجود آن جند سال پيش توسط آلفر و گاموف پيش بيني شده بود. بنابراين ، ديگر نظريه مهبانگ ، نظريه اي غير قابل باور نبود چرا که نشانه هاي فيزيکي آن پيدا شده بود. اما اين نظريه نيز مانند تمامي نظريات بزرگ قرون گذشته و احتمالا ً همانند تمامي نظريات بزرگي که بعد از اين مطرح خواهند شد ، بيش از آنکه سئوالات ما را در مورد جهان پاسخ گويد ، سئوالات جديدي در پيش روي ما قرار داد!
حدود 7 سال پيش يعني در سال 1998 ، دو تيم مستقل از اخترشناسان ، يکي از رصدخانه هاي سايدينگ اسپرينگ در استراليا به رهبري برايان اشميت و ديگري از آزمايشگاه ملي لاورنس برکلي در کاليفرنيا به رهبري سائول پرلماتر مشغول ثبت ميزان درخشندگي ابرنواخترهاي دور دست بودند تا به کمک آن ، نرخ کند شدن انبساط جهان را اندازه گيري کنند. اما هر دو تيم به نتايجي شگفت انگيز رسيدند. داستان اين بود که سرعت دور شدن کهکشانهاي دور دست با گذشت زمان ، بجاي کاهش ، افزايش يافته است. بعبارتي ، نرخ انبساط جهان نه تنها در حال کاهش نيست ، بلکه رو به افزايش است !
اين کشف همانند ساير اکتشافات بزرگ گذشته ، سوالاتي را مطرح کرد. اينک مي خواهيم ببينيم مهمترين اسرار ناگشوده کيهان که پيش روي انسان امروز قرار دارند ، کدامند رازهايي که حاصل يک قرن چالش فکري بشر بوده و هنوز راهي طولاني براي گشودن آنها در پيش است ...

1: جهان ؛ چند بعدي است ؟
شايد تصور کنيد که بيرون آوردن يک خرگوش از داخل يک کلاه خالي ؛ فقط کار شعبده بازان است ، اما شايد چنين نباشد. به عنوان مثال ، تصور ما بر اين است که در جهاني سه بعدي زندگي مي کنيم ولي شايد اين پنداري نادرست باشد.فيزيکدانان تا کنون رفتار جهان را با کمک چهار بعد تبيين مي کردند : سه بعد مکاني و يک بعد زماني. اين مدل ، آنها را در نبيين بسياري از پديده هاي جهان از انحناي نور درنزديکي خورشيد گرفته تا چگونگي پيدايش سياهچاله ها ، ياري مي بخشيد. اما اينک فيزيکدانان بر اين باورند که ابعاد مکاني جهان بيش از سه بعد است.
اين ايده براي اولين بار از شدت نسبي نيروهاي بنيادين جهان سرچشمه گرفت. مسئله اين بود که هيچ کس نمي دانست که چرا نيروي گرانش تا اين حد از سه نيروي ديگر طبيعت يعني نيروهاي الکترومغناطيسي ، قوي و هسته اي ضعيف ؛ ضعيف تر است. اما اخيرا ً دو فيزيکدان به نام هاي ليزا راندل از موسسه فناوري ماساچوست و رامان ساندروم از دانشگاه جانز هاپکينز در مريلند آمريکا توضيحي را براي اين مسئله ارائه کرده اند. بر اساس اين توضيح ، ما در يک جهان چهار بعدي زندگي مي کنيم اما ذرات گراويتون که حامل نيروي گرانشي هستند در جهان چهار بعدي ديگري متفاوت از جهان ما بسر مي برند. اين دو جهان د رفاصله اندکي نسبت به همديگر در بعد پنجم هستي واقع اند و وجود همين فاصله است که سبب آفت شدت نيروي گرانشي مي شود.
متخصصان نظريه ريسمان ها از اين هم فراتر مي روند. آنها تمامي نيروهاي بنيادين فيزيک را در قالب يک مدل يازده بعدي از جهان وحدت مي بخشند. در اين مدل ، ذرات بنيادين در واقع ريسمانهايي بسيار کوچک هستند که نوسان مي کنند. اما حتي خوشبينانه ترين متخصصان نظريه ريسمان هم کشف اين ريسمانها را در آينده اي نزديک ، تقريبا ً غير ممکن مي دانند. بنابر نظريه مزبور ، اين ريسمانها يکصد ميليون ميليارد مرتبه کوچکتر از کوچکترين ذرات زير اتمي ايجاد شده توسط قدرتمندترين شتابدهنده هاي موجود هستند.
اما احتمالا ً آزمايشاتي که در آينده اي نزديک صورت خواهد گرفت ، از نشانه هاي بعد پنجم ، پرده برداري خواهد کرد. بنابر پيش بيني راندال و ساندروم ، با راه اندازي شتابدهنده عظيمي که اينک در سويس ساخته شده و راه اندازي خواهد شد ، انرژي لازم براي نفوذ گراويتون به جهان ما فراهم خواهد گرديد.