مبدأ آفرینش

[رزیتا]

پیدایش جهان

دید کلی

طبق نظریه انفجار بزرگ ، جهان حدود 15 میلیارد سال پیش بر اثر انفجاری عظیم بوجود آمد. جهان در آغاز بسیار کوچک ، درخشان ، داغ و متراکم بود، اما از آن زمان تا کنون ، در حال انبساط بوده است (شعاع کنونی جهان حدود 15 میلیارد سال نوری است ). طی این انبساط ، مقادیری از جرم آن متراکم شده و میلیاردها میلیارد ستاره را بوجود آورده است. این ستارگان در کهکشانهایی متمرکز شده‌اند که حدود 10 میلیارد از آنها در جهان شناخته شده ، وجود دارد. این کهکشانها را که بوسیله گستره‌های پهناوری از فضای خالی از یکدیگر جدا گشته‌اند، در قالب خوشه‌ها و ابرخوشه‌ها گروه بندی می‌کنند.

جهان در آغاز به صورت نقطه‌ای واحد
و بدون اندازه و جرم بود.

جهان اولیه

اسطوره سرایان برای جهان آفرینشهای خیالی بسیار اختراع کرده‌اند که بیشتر آنها درباره آفرینش خود زمین است و بقیه جهان به سرعت به صورت آسمان یا سماوات از آن جدا شده‌اند. بطور کلی ، آفرینش در گذشته بسیار دور صورت گرفته است. هر چند باید بخاطر داشته باشیم که از نظر انسانهای ما قبل تاریخ ، حتی مدت زمانی برابر هزار سال ، مؤثرتر از یک میلیارد سال نوری بوده است. البته داستان آفرینش ، که بیشتر با آن آشنا هستیم و در بخشهای اولیه تکوین آمده است و بعضی از مردم به آن معتقد هستند ، جرح و تعدیلی از اسطوره‌های بابلی است که با بیانی شاعرانه و با مضمونی اخلاقی ارائه شده است.



مبدأ جهان در انجیل

بسیار کوشش شده است تا بر مبنای اطلاعاتی که در انجیل آمده است، تاریخ آفرینش را بدست آورند. طلاب یهودی قرون وسطی تاریخ آفرینش را 3760 سال پیش از میلاد می‌دانستند و تقویم یهودیها مبدا تاریخ را از آن زمان به حساب می‌آورد. جیمز اوشر (James Ussher) ، سراسقف کلیسای انگلیکان (Angelican) در سال 1656 میلادی تاریخ آفرینش را محاسبه کرد و بر طبق نظر او آفرینش درست در ساعت 8 بعد از ظهر روز 22 اکتبر 4004 قبل از میلاد صورت گرفته است. بعضی از روحانیان کلیسای ارتدوکس (Orthadox) یونانی ، آفرینش را پیش از 5508 قبل از میلاد می‌دانستند.


نخستین ضربه بر عقاید روحانیون مسیحی

نخستین ضربتی که به این عقیده وارد شد کتاب «تئوری زمین» بود که جیمز هاتون (James Hatton) فیزیکدان اسکاتلندی در سال 1785 میلادی منتشر کرد. او کتاب خود را با این موضوع آغاز کرده بود که فرآیندهای طبیعی که بر سطح زمین روی می‌دهند (مانند پیدایش و فرسایش کوهها ، تغییر مسیر رودخانه‌ها و غیره) تقریبا با همین سرعت در تمام عمر روی زمین روی داده‌اند. از این اصل چنین بر می‌آید که برای پدید آمدن پدیده‌هایی که بر روی زمین مشاهده می‌شود، فرآیندها باید مدتی طولانی روی داده باشند. بنابراین عمر زمین نمی‌تواند هزارها سال باشد بلکه میلیونها سال است.



روش دیگر برای تخمین عمر زمین

راه دیگر برای اندازه ‌گیری عمر زمین تخمین سرعت انباشته شدن نمک در اقیانوسها بود. این پیشنهاد نخستین بار ، پیش از سال 1715 ، بوسیله ادموند هالی (Edmond Halley) اختر شناس انگلیسی مطرح شد. رودها بطور پیوسته نمکها را می‌شویند و به دریا می‌برند. چون در اثر تبخیر فقط آب خالص از آب دریا جدا می‌شود، غلظت نمک به تدریج زیاد می‌شود. به فرض آنکه اقیانوسها از اول دارای آب خالص بوده‌اند، زمان لازم برای آنکه رودخانه با نمک خود غلظت نمک دریا را به 3 درصد برساند، به یک میلیادر سال می‌رسد.

شکست فیزیکدانها

تا سالهای 1890 به نظر می‌رسید که میان دو ارتش شکست ناپذیر صف آرایی می‌شود. به نظر فیزیکدانان مسلم بود که از انجماد زمین بیشتر از چند میلیون سال نمی‌گذرد و حال آنکه بر طبق اثبات زمین‌شناسان و زیست ‌شناسان مسلم بود که از انجماد زمین کمتر از یک میلیارد سال نمی‌گذرد. سپس بر اثر رویدادی کاملا جدید و غیر منتظره ، فیزیکدانان دریافتند که در این جنگ شکست خورده‌اند.


خاصیت رادیواکتیویتیه به فریاد رسید

در واقع رادیواکتیوتیه ، قاطعترین دلیل را برای عمر زمین بدست داد. چون به زمین شناسان و شیمیدانان این توانایی را داد تا عمر سنگها را مستقیما از روی مقدار اورانیوم و سرب آنها محاسبه کنند. با استفاده از ساعت رادیواکتیوتیه عمر بعضی از سنگها تا تقریبا 4 میلیارد سال تخمین زده شده است. بدیهی است که عمر زمین باید بیشتر از این مقدار باشد. اکنون به نظر می‌رسد که عمر برابر 4.7 میلیارد سال برای زمین در حالت جامد کنونی قابل باشد. در واقع ، ثابت شده است که عمر بعضی از سنگهایی که از همسایگی ، یعنی از کره ما آورده شده است، درست در همین حدود است.



آیا انبساط جهان قابل قبول است

رفتار کهکشانها چنان است که جهان مانند یک بالون در حال انبساط است. اختر شناسان ، اکنون بطور کلی واقعیت این انبساط را پذیرفته‌اند و معادلات میدان انییشتن ، در تئوری نسبت عام می‌تواند برای انطباق با یک جهان در حال انبساط تفسیر شود.



منشأ ماده اولیه نقطه کیهانی

به نظر بعضی از اخترشناسان ، جهان از صورت یک گاز فوق العاده رقیق آغاز شده است و ناگهان بر اثر نیروی جاذبه ، به صورت جرم فوق العاده متراکمی در آمده است و سپس منفجر شده است. به عبارت دیگر جهان از یک ابدیت قبلی که به صورت خلا تقریبا کاملی بوده است، به حالت متراکم نقطه کیهانی در آمده است و پس از انفجار به حالت انبساط خود آن قدر ادامه خواهد داد تا دوباره به ابدیتی به صورت خلا تقریبا کامل برسد. در واقع ما در یک دوره بسیار موقتی (لحظهای از ابدیت) از ملاء جهان زندگی می‌کنیم.

[رزیتا]

تکامل جهان



شواهد بسیاری در جهان وجود دارد که نشان می‌دهد که جهان از آغاز تا کنون در حال گسترش و انبساط بوده است. این انبساط تا کی ادامه خواهد داشت معلوم نیست، ولی در طی آن جهان رو به تکامل گذاشته و اجرام مختلف آسمانی شکل گرفته‌اند.


نگاه اجمالی

جهان پیرامون ما چنان پهناور است که ابعاد آن در اندیشه بشر نمی‌گنجد. به هر سو که تلسکوپها را متوجه می‌کنیم، دسته دسته کهکشان می‌بینیم و علائم رادیویی دور دست‌ترین کویزارها را می‌شنویم. شکوه کیهان ما را در شگفت فرو می‌برد و از خود می‌پرسیم که اینها چگونه ، کی و کجا پدید آمده‌اند؟


اولین مرحله پیدایش جهان

نخستین مرحله پیدایش جهان انفجاری بزرگ بوده که کهکشانها را همچون ترکشهایی پرتاب کرده است. در این حالت ، دما و چگالی به طرز باورنکردنی زیاد بوده است، بطوری که هنوز هم اثرات آن در جهان باقی است، اخترشناسان رادیویی دریافته‌اند که امواج رادیویی ضعیفی در سرتاسر جهان پراکنده است. اینها در واقع پژواک میرای امواج رادیویی انفجار بزرگ هستند. به این طریق معلوم شده است که فضا کاملا سرد نیست، بلکه در اثر گرمای حاصل از انفجار بزرگ دمای کنونی جهان حدود 3 کلوین بیشتر از صفر مطلق ، پائین‌ترین دمای ممکن است.

نظریه انفجار بزرگ

بنا به این نظریه همه ماده و انرژی که در حال حاضر در جهان وجود دارد، زمانی در گوی کوچک ، بینهایت سوزان ولی بی‌اندازه چگال متمرکز بوده است. این آتش‌گوی کوچک بیشتر متشکل از هیدروژن و اندکی هلیوم بود. در حدود 10 الی 15 میلیارد سال پیش این آتش‌گوی منفجر شد (انفجار بزرگ) و طوفانهایی از گاز عمدتا متشکل از پروتونها ، نوترونها ، الکترونها و مقداری ذره آلفا که در اقیانوس وسیعی از آتش غوطه‌ور بودند، به فضا فرستاد. با مشاهده تغییر مکان سرخ ، انبساط آن هنور هم ادامه دارد (انبساط جهان). با گذشت زمان تراکم ماده در بسیاری از نقاط این توده گاز پدید آمد (که سحابی نامیده می‌شود).


پیش ستارگان

بسیاری از پیش ستارگان در حالی که تحت تأثیر نیروهای گرانش و گریز از مرکز خود کوچک و پهن می‌شوند، ناپایدار شده، موجب می‌شوند که توده‌های کوچکتری از گاز از آنها جدا شوند و سپس ستارگان را تشکیل دهند و پیش ستاره‌ها نیز به نوبه خود پیش قمرها را بوجود آورند و سرانجام پیش ستاره‌ها ، ستاره شوند.


پیش سیاره و پیش قمرها

پیش سیاره و پیش قمرها نیز پس از آنکه سرد ، متراکم و منقبض شدند، به صورت سیارات و اقمار در آمدند تا جائی‌که مرحله تبدیل پیش ستاره‌ای به ستاره در مورد خورشید 5 میلیارد سال پیش صورت گرفت. سیارات و اقمار منظومه شمسی نیز اندک زمانی بعد تشکیل شدند.




نظریه جهان نوسان کننده

مطابق این نظریه انبساطی که با انفجار بزرگ آغاز شد، بر اثر نیروی گرانش سرانجام متوقف خواهد شد و انقباض را شروع خواهد کرد و مجددا همه ماده جهان را به آتش‌گوی اولیه باز خواهد گرداند. سپس انفجار بزرگ دوم روی خواهد داد و روند تکامل بار دیگر آغاز خواهد شد. مطابق این نظریه چنانچه جهان سیکلی باشد، فاز انبساطی آینده از فاز مربوط به سیکل امروزی دوبار بیشتر طویل خواهد بود.

نظریه جهان پایدار

تصویری که طرفداران این نظریه ترسیم می‌کنند را می‌توان به صورت زیر خلاصه کرد:

• جهان آغاز و انجام ندارد.
• جهان همیشه به صورتی بوده و خواهد بود که اکنون به چشم می‌آید.
• گازها ، غبارها و انرژی که ستارگان در پیری از خود دفع می‌کنند، مواد خاصی است که ستارگان جدید از آن بوجود می‌آیند.

تسخیر جهان

شاید در ده هزار سال بعد ، انسان بتواند در مجاورت ستارگان دیگر به حیات خود ادامه دهد، ولی آیا خواهد توانست که جهان را فتح کند؟ کویزارهای کشف شده ده هزار میلیون سال نوری دورند و هزاران میلیون کهکشان در فاصله هزاران میلیون سال نوری قرار دارند. اندازه کهکشان سدی است که مسافرت و ارتباط ما را محدود می‌کند. با مطالعه کهکشانهای شناور در فضا و کویزارهای شعله‌ور تنها چیزی که یاد می‌گیریم، به فاصله‌های دوردست و تاریخ پیشین جهان مربوط می‌شود. این بخش از زیبایی مسحور کننده اخترشناسی است که به عنوان کهنترین یادگار گذشته کائنات ، اکنون یکی از هیجان‌انگیزترین دوران تاریخ خود را می‌گذراند.

[رزیتا]

تعداد آسمانها

از قرنهای چهارم تا ششم پیش از میلاد مسیح ، اخترشناسان یونانی پی بردند که باید بیشتر از یک سایبان (آسمان) وجود داشته باشد. چون اوضاع نسبی ستارگان ثابت ، که حول زمین حرکت می‌کنند، ظاهرا تغییری نمی‌کند، اما اوضاع نسبی خورشید ، ماه و پنج جسم درخشان ستاره مانند که امروزه سیارات عطارد ، زهره ، مریخ ، مشتری و زحل می‌گویند) تغییر می‌کنند. در قرآن مجید نیز ، جایی که صحبت از حقیقت آسمان می‌کند، لفظ آسمان های هفتگانه بکار برده می‌شود.


روشهای مختلف اندازه گیری فواصل کیهانی

در حدود صد و پنجاه سال پیش از میلاد ، هیپارکوس (Hyparchus) ، فاصله زمین تا ماه را بر حسب قطر زمین بدست آورد. وی روشی را بکار برد که یک قرن پیش از او ، بوسیله جسورترین اخترشناس یونانی آریستارکوس (Aristarchus) ، پیشنهاد شده بود. آریستاکوس متوجه شده بود که انحنای سایه زمین ، وقتی که از ماه می‌گذرد، باید ابعاد نسبی زمین تا ماه را نشان دهد. با پذیرش این نظر و به کمک روشهای هندسی می‌توان فاصله زمین تا ماه را بر حسب قطر زمین محاسبه کرد.

برای تعیین فاصله خورشید نیز ، آریستاکوس ، یک روش هندسی را بکار برد که از نظر تئوری درست بود. اما نیاز به اندازه گیری زاویه‌هایی چنان کوچک داشت که جز با استفاده از وسایل امروزی ممکن نبود. هر چند که ارقام وی درست نبود، اما او نتیجه گرفت که خورشید حداقل باید هفت برابر بزرگتر از زمین باشد و لذا گردش خورشید به دور زمین که در آن زمان رایج بود، غیر منطقی دانست.

اختر شناسان بعدی حرکات اجرام آسمانی را بر مبنای این نظریه مورد مطالعه قرار دادند که زمین ساکن است و در مرکز عالم قرار دارد. نفوذ و سلطه این نظریه تا سال 1543 ، یعنی تا زمانی که کوپرنیک (Nicilaus Copernicus) کتاب خود را منتشر کرد و با پذیرش عقیده آریستاکوس ، زمین را برای همیشه از مرکز جهان بودن بیرون راند، حاکم بود.

• یکی دیگر از روشهایی که با آن می‌توان فاصله‌های کیهانی را محاسبه کرد، استفاده از روش پارالاکس (Paralax) است.
• روش دیگر استفاده از مثلثات است. بطلیموس با استفاده از مثلثات توانست فاصله راه را از روی پارالاکس آن تعیین کند و نتیجه‌اش با رقم پیشین ، که بوسیله هیپارکوس بدست آمده بود، تطبیق می‌کرد.
  
  البته امروزه روشهای مختلف دیگری که خیلی دقیقتر از روشهای فوق است، فاصله خورشید از زمین بطور متوسط تقریبا ، برابر 5‚149 میلیون کیلومتر است. این فاصله متوسط را واحد نجومی (با علامت اختصاری A.U) می‌نامند و فاصله‌های دیگر منظومه شمسی را با این واحد می‌سنجند.

سیر تحولی و رشد

با گسترش روز افزون علم و ساخت تلسکوپهای دقیق ، دانشمندان ، در اندازه گیری ابعاد جهان روز به روز به نتایج جدیدتری نائل می‌شدند. با ساخته شدن و گسترش این وسایل اندازه گیری ، دید بشر نسبت به جهان نیز تغییر یافت. به عنوان مثال با چشم غیر مسلح تقریبا می‌توانیم در حدود 6 هزار ستاره را ببینیم، اما اختراع تلسکوپ ناگهان آشکار کرد که این فقط جزیی از جهان است.

هر چند با بوجود آمدن وسایل دقیق اندازه گیری ، دانش نیز نسبت به جهان هستی ، گسترش پیدا می‌کرد، اما نظریه‌های مختلفی توسط دانشمندان ارائه می‌گردد. از جمله دانشمندانی که نسبت به ارایه این نظریه‌ها اقدام کردند می‌توان به ویلیام هرشل (Wiliam Herschel) ، اختر شناس آلمانی الاصل انگلیسی یا کوبوس کورنلیس کاپیتن (Jacobus cornelis kapteyn) ، اخترشناس هلندی ، شارل مسیر (Charles Messier) و هابل و … اشاره کرد.


پایان جهان کجاست؟

سرانجام بعد از تحقیقات گسترده توسط پیچیده‌ترین تلسکوپها ، دانشمندان دریافتند که:

• غیر از کهکشان ما ، کهکشانهای دیگری نیز وجود دارد.
• کهکشانهایی وجود دارند که جرم آنها بیشتر از کهکشان ماست.
• بر اساس مقیاس جدید فاصله‌ها ، سن زمین حد اقل 5 میلیارد سال است و این حد با حدسیات زمین شناسان در مورد سن زمین مطابقت دارد.
  
  همچنین تلسکوپهای جدید وجود خوشه‌های کهکشانی را نشان می‌دهد. کهکشان ما نیز ظاهرا جزیی از یک خوشه محلی است که شامل ابرهای ماژلان ، کهکشان امرأة المسلسله و سه‌ها ، کهکشان کوچک نزدیک آن و چند کهکشان کوچک دیگر هست که روی هم رفته نوزده عضو را تشکیل می‌دهند.
  
  اگر کهکشانها خوشه ها را و خوشه‌ها نیز خوشه‌های بزرگتری را تشکیل می‌دهند، آیا می‌توان گفت که جهان و به تبع آن فضا ، تا بینهایت گسترده شده است؟ یا اینکه چرا برای جهان و چه برای فضا انتهایی وجود ندارد؟ در هر حال ، دانشمندان با وجود اینکه با تخمین می‌توانند تا فاصله 9 میلیارد سال نوری ، چیزهایی را تشخیص دهند، ولی هنوز هم نشانه‌ای از پایان جهان پیدا نکرده‌اند.

[رزیتا]

ساختار جهان

دید کلی

جهان از کهکشانهای ابرخوشه‌ای بزرگی که توسط حجم وسیعی از فضای خالی احاطه شده‌اند، تشکیل شده است. هر کهکشان شامل میلیاردها ستاره است که این ستاره‌ها نیز از ماده درست شده‌اند. ماده نیز از ذرات بسیار ریز و نامرئی تشکیل شده است. عمده‌ترین این ذرات عبارتند از: پروتون ، نوترون و الکترون. این ذرات معمولا باهم جمع شده و اتمها را بوجود می‌آورند. پروتون و نوترون از ذرات ریزتری به نام کوارک تشکیل شده‌اند. با قبول نظریه انفجار بزرگ ، به میلیاردها سال قبل (زمان وقوع انفجار) بر می‌گردیم. دانشمندان تصویر زیر را از آن زمان ارائه داده‌اند.



اولین ذرات

در اولین ثانیه انفجار بزرگ ، احتمالا کوراکها نقش مهمی داشته‌اند. در نخستین میلیونم یک ثانیه ، آنها سه به سه ترکیب شده و نوکلئونها را بوجود آورده‌اند. جهان در ثانیه اول ، محتوای پنج ذره (پروتونها ، نوترونها ، الکترونها ، فوتونها و نوتروینوها می‌باشد. این ذرات بطور تصادفی حرکت می‌کنند و در این حرکت برخوردهای زیادی باهم می‌کنند و گاهی هم عمل جذب اتفاق می‌افتد. یک پروتون با یک نوترون ، ترکیب شده ، ساده‌ترین سیستم هسته‌ای یعنی دوترون (هسته هیدروژن سنگین) را تشکیل می‌دهند. ولی بزودی با برخورد یک نوترون ، آنها از هم جدا می‌شوند.

اولین هسته‌ها

در ثانیه اول دما کاهش می‌یابد و به حدود یک میلیارد درجه می‌رسد. در این دما فوتونها کمترین انرژی لازم برای شکستن دوترون را دارند. پس تعداد و عمر دوترونها افزایش می‌یابد و دوترونها شروع به جذب نوترون و پروتون می‌کنند و انواع هسته‌های هیدروژن و هلیوم را تشکیل می‌دهند. اثرات ویرانگر حرارت اجازه فعالیت زیادی به نیروهای هسته‌ای را نمی‌دهد. مجددا با کاهش حرارت ، تکامل سیستم هسته‌ای ادامه پیدا می‌کند. این تکامل چند دقیقه طول می‌کشد.



اولین اتمها و مولکولها

حدود یک میلیون سال بعد ، وقتی دما به چند هزار درجه کاهش یافت، پیوندهای الکترومغناطیسی ایجاد می‌شود و اتمها متولد می‌شوند. (هیدروژن) تقریبا همزمان با اتمها مولکولها هم از ترکیب آنها بوجود می‌آیند. (هیدروژن و هلیوم)



آزادی نور

تا این زمان ، فضا پر از الکترونهای آزاد بود که مانع عبور نور می‌شوند، با تولد اتمها و مولکولها در اولین میلیون سال پیدایش کائنات ، دیگر الکترون آزادی وجود ندارد. بدین ترتیب نور می‌تواند حرکت کند و عالم را شفاف نماید. تا این مرحله کائنات در تیرگی بود و نور که ما از آن اطلاعات می‌گیریم، بلافاصله بعد از ساطع شدن ، جذب می‌شد. آنچه در بالا عنوان شد یک فرضیه احتمالی بیش نیست. نور حاصل از تابش فسیلی در این مرحله ساطع شد، لذا قدیمی‌ترین فوتونهایی را دارد که می‌توانیم اطلاعات اولیه را از آنها بدست آوریم.

سلسله مراتب جهان

حال جهان روند تکاملی خود را در پیش می‌گیرد و تا کنون که حدود 15 میلیارد سال از آن می‌گذرد بصورت ستاره‌ها ، کهکشانها ، خوشه‌ها و ابرخوشه‌ها گسترش آن ادامه دارد. از کوارکها ، هسته‌ها ، از اتمها به مولکولها ، از ستارگان به کهکشانها ، از خوشه‌ها به ابرخوشه‌ها ، جهان بر اساس سلسله مراتب حکیمانه خداوند سازمان یافته است. موجودیتهای مشابهی در این سلسله مراتب به هم می‌پیوندند و موجودیتهایی تازه با مراتب بالاتر را پدید می‌آورند. این سلسله مراتب از ذرات بسیار کوچک تا بی‌نهایت بزرگ را شامل می‌شود.



تکامل کیهانی

مراحل عمده سازماندهی کاینات را به ترتیب زیر می‌توان تقسیم بندی کرد:

1. تکامل هسته‌ای: از کواکها به نوکلئونها ، از نوکلئونها به هسته‌ها ، از هسته‌ها به اتمها. این تکامل در کوره آغازین بوده و در دل ستارگان نیز ادامه دارد.
2. تکامل شیمیایی: از اتمها به مولکولهای ساده ، از مولکولهای ساده به مولکول‌های عالی. در سطوح ستاره‌ای ، فضای میان ستاره‌ای و در اقیانوس زمینی اولیه این تکامل دیده می‌شود.
3. تکامل زیست شناختی: از مولکولهای عالی به سلولها ، از سلولها به گیاهان و حیوانـات. در اقیانوس زمین و قاره‌ها وجود دارد.
4. تکامل انسان شناختی

[رزیتا]

جهان اولیه

دید کلی

عالم در ابتدا ، چگونه به نظر می‌آمد؟ برای آگاهی از چگونگی اولین ثانیه‌ها و یا بهتر بگوییم اولین اجزا اثر ثانیه‌ها ، پس از انفجار اولیه باید به فیزیکدانهای متخصص در امر فیزیک که در مورد تشعشعات و ماده در شرایط کاملا سخت و غیر عادی ، تحقیق و تجربه می‌کنند مراجعه کرد. این دانشمندان در محاسبات خود با اعداد بسیار بزرگ و نیز اعداد بسیار کوچک که می‌توان آنها را با توانها مبنای 10 نشان داد سر و کار دارند. همانطور که می‌دانیم، از پرتوها ذره‌هایی که به اندازه کافی انرژی دارند (به عبارت دیگر فوتونها)، می‌توان "ماده" و از ماده پرتو ایجاد کرد. با این یاد آوری ، اکنون در نظر داریم با زبانی کاملا ساده نظریات و تصوراتی را که در حال حاضر در مورد اولین ثانیه‌ها و سالهای جوانی عالم و کائنات وجود دارند، بیان کنیم.

لحظه انفجار بزرگ
تاریخ کیهان

تاریخ کیهان ، معمولا به 8 مقطع کاملا متفاوت و غیر مساوی تقسیم می‌شود.

• مرحله اول (صفر تا 24-10 ثانیه): این مسأله هنوز برای ما کاملا مشخص نیست که در اولین ثانیه‌ها چه چیزی تبدیل به گلوله آتشین شده ، که کیهان باید از مبدأ آن ایجاد می‌گردید. هیچ معادله و یا فرمولهای اندازه‌گیری ، برای درجه حرارات بسیار بالا و غیر قابل تصوری که در این زمان حاکم بوده در دست نمی‌باشد.
• مرحله دوم (43-10 تا 23-10 ثانیه): اولین سنگ بنای ماده ـ مثلا کوارکها و الکترونها و پادذره‌های ـ از برخورد با یکدیگر بوجود می‌آیند. تعدادی از این سنگ بناها دوباره با یکدیگر بوجود می‌آیند و به صورت تشعشع فرد می‌باشند. در لحظه‌های بسیار بسیار اولیه ، ذرات فوق سنگین "X" نیز می‌توانسته‌اند، بوجود آمده باشند. این ذرات دارای این ویژگی هستند که هنگام فروپاشی ، ماده بیشتری نسبت به ضد ماده ، مثلا کوارکهای بیشتری نسبت به آنتی کوارکها ، ایجاد کنند. ذرات X که فقط در همان اولین اجزاء بسیار کوچک ثانیه‌ها وجود داشته‌اند برای ما میراث مهمی به جا گذارده‌اند. که عبارتند از:

افززنی ماده در برابر ضد ماده

• مرحله سوم (42-10 تا 6-10 ثانیه): کیهان از مخلوط کوارکها ، لپتونها ، فوتونها و سایر ذرات دیگر تشکیل شده که متقابلا به ایجاد و انهدام یکدیگر مشغول بوده و ضمنا خیلی سریع در حال از دست داده حرارت هستند.
• مرحله چهارم (6-10 تا 3-10 ثانیه): تقریبا تمام کوارکها به صورت پرتو ذرات به انرژی تبدیل می‌شوند. کوارکهای بیشتری نسبت به ضد کوارکها وجود دارند. برخی از کوارکها برای خود جفتی پیدا نکرده‌اند و به صورت اضافی می‌مانند. هر 3 کوارک با یکدیگر یک پروتون یا نوترون می‌سازند. سنگ بناهای هسته اتمهای آینده اکنون ایجاد شده‌اند.
• مرحله پنجم (3-10 تا 100 ثانیه ): الکترونها و ضد الکترونها (یوزیترونها) در برخورد با یکدیگر به اشعه تبدیل می‌شوند، تعدادی الکترون باقی می‌ماند. زیرا که ماده بیشتری نسبت به ضد ماده وجود دارد. این الکترونها مبدأ مدارهای اتمی را می‌سازند.
• مرحله ششم (100 ثانیه تا 30 ثانیه): در درجه حرارتهایی که امروزه می‌توان در مرکز ستارگان یافت، اولین هسته‌های اتمهای سبک و به ویژه هسته‌های بسیار پایدار هلیوم در اثر همجوشی هسته‌ای (فوزیون) ساخته می‌شوند. هسته اتمهای سنگین از قبیل اتم آهن یا کربن ، در این مرحله هنوز ایحاد نمی‌شوند. در اغاز عملا فقط در عنصر بنیادی که از همه سبکترند وجود دارند: تعدادی هیدروژن و هلیوم.
• مرحله هفتم (از 30 دقیقه تا 1 میلیون سال پس از خلقت): پس از گذشت حدود 300000 سال ، گوی آتشین آن قدر حرارت از دست داده که هسته اتمها و الکترونها می‌توانند در درجه حرارتی حدود 3000 درجه سانتیگراد به یکدیگر بپیوندند و بدون اینکه دوباره فورا از هم بپاشند، اتمها را تشکیل می‌دهند. در نتیجه آن مخلوط ذره‌ای که قبلا نامرئی بود، اکنون قابل مشاهده می‌شود. ابتدا در این مرحله است که امکانات و توانایی ستارشناسان به کار می‌آید.
  
  آنها وقتی که با تلسکوپهای عظیم و پیشرفته خود به فاصله دور و در نتیجه به تاریخ اولیه کیهان می‌نگرند. دیوار آتشین مشاهده می‌کنند، که با 3000 درجه سانتیگراد حرارت ، دور تا دور کیهان را فرا گرفته است. البته دیوار با چنان سرعتی در حال دور شدن از ماست که پرتوهای منتشره از آن برای ما نامرئی نیستند، بلکه فقط موج رادیویی با طول موج یکسان به سمت ما ارسال می‌شود.
• مرحله هشتم (از یک میلیون سال پس از خلقت تا امروز): از ابرهای هیدروژنی ، کهکشان راه شیری ، ستارگان و سیارات به وجود می‌آیند. در داخل ستارگان ، هسته اتمهای سنگین از تبدیل اکسیژن و آهن تولید می‌شوند که بعدها در انفجارات ستاره‌ای آزاد می‌گردند و برای ساخت ستارگان ، سیارات و حیات جدید به کار می‌آیند.

عاقبت کره زمین چه خواهد شد؟

سیاره آبی رنگ ما ، تا 5 میلیارد سال دیگر به دور خورشید می‌چرخد. آنگاه خورشید در آخرین روزهای عمر خود مانند یک بادکنک کاملا باد کرده شده به صورت یک ستاره عظیم و غول پیکر سرخ فام در می‌آید. و دو سیاره داخلی منظومه خود ، عطارد (یا تیر کوچکترین سیاره منظومه شمسی که قطر آن 4840 کیلومتر و 1.5 برابر ماه است و هر 88 روز یک بار دور خورشید می چرخد) و زهره (ناهید به اندازه زمین و نزدیکترین سیاره به زمین و هر 225 روز یکبار به دور خورشید می‌چرخد) را فرو می‌بلعد.

زمین تا 1000 درجه سانتیگراد گرم می‌شود. تمام آثار زندگی و حیات در ما قبل از بین رفته و تمام آب اقیانوسها بخار شده است. اینکه آیا سیاره ما نیز در مبارزه با مرگ خورشید کاملا منهدم می‌شود یا نه ، هنوز معلوم نیست، ولی قطعا هیچ موجود زنده‌ای شاهد مرگ خورشید نخواهد شد. با وجود این مهلتی که به ما داده شده بسیار بسیار طولانی است. اگر بشریت تا 5 میلیون سال بر روی این سیاره دوام بیاورد، خورشید هزار برابر این زمان به زندگی خود ادامه خواهد داد.

[رزیتا]

چگالی جهان



مقدمه

جهان در حال انبساط است، اما نیروهای جاذبه بین مواد، باعث کند شدن این انبساط می‌شوند. هر چه جرم جهان متراکم‌تر باشد، به همان اندازه چگالی آن زیادتر شده و انبساط آن کندتر می‌شود. جهانی که چگالی بالایی دارد ممکن است بالاخره بخاطر قدرت نیروهای جاذبه بین قسمتهای تشکیل دهنده‌اش ، منقبض شود. اگر جهان به اندازه کافی چگالی نداشته باشد، برای همیشه در حال انبساط خواهد بود.

سرنوشت نهایی جهان احتمالا به مقدار ماده سیاهی که در آن وجود دارد بستگی خواهد داشت. ماده سیاه ، (ماده‌ای است نامرئی که فقط توسط تأثیرات جاذبه‌اش قابل مشاهده می‌باشد.) ماهیت دقیق و پراکندگی ماده سیاه هنوز شناخته نشده است. اما ستاره شناسان پیش بینی می‌کنند که حدود 90 درصد جرم جهان احتمالا از این ماده تشکیل شده باشد، تصور می‌شود که مقداری از آن در حفره‌های سیاه ، مقداری بصورت ستاره‌های تاریک و مقداری در هاله‌های تیره‌ای که در اطراف کهکشانها هستند، وجود داشته باشد.


کشفهای تازه انرژی تاریک

تلسکوپ فضایی و ارزشمند هابل در کشفی جدید به شواهدی دست یافته است که ضمن تأیید نظریه‌های اولیه آلبرت اینشتین نشان می‌دهد نوعی انرژی مرموز و ناشناخته موسوم به انرژی تاریک حتی ‪ ۹‬میلیارد سال قبل وجود داشته و سبب گسترش ابعاد جهان شده است. آدام ریس محقق دانشگاه جانز هاپکینز و نیز موسسه تلسکوپهای فضایی سازمان ناسا اعلام کرد کشف جدید به حل معمای انرژی تاریک که یکی از اساسی‌ترین سوالات علم فیزیک محسوب می‌شود، کمک بزرگی می‌کند.

آلبرت اینشتین در نظریه‌های اولیه خود مطرح کرده بود که نیروی جاذبه بین مواد سبب می‌شود تعادل کیهان بر هم خورده و جهان منقبض شود و به همین جهت برای ایجاد تعادل نیروی ناشناخته دیگری باید در جهان وجود داشته باشد که وی آن را ثابت کیهانی (‪ (Cosmological Constant‬نامید. اینشتین بعدها این نظریه خود را پس گرفته و از آن به عنوان بزرگترین اشتباه عمر خود یاد کرد، اما دانشمندان سرانجام در سال ‪۱۹۹۸‬ موفق به مشاهده عملی شواهد این انرژی ناشناخته و پنهان شده و نظریات اولیه `اینشتین` را مجددا مطرح کردند.

به گفته ریس ، ویژگی ضد جاذبه انرژی تاریک همچنان در جهان هستی وجود داشته و سبب گسترش ابعاد جهان می‌شود و شواهد تازه بدست آمده تلسکوپ هابل نشان می‌دهد حتی ‪ ۹‬میلیارد سال قبل نیز جهان در اثر وجود همین انرژی در حال گسترش یافتن بوده است. عمر جهان در حدود ‪ ۱۳/۷‬میلیارد سال تخمین زده می‌شود. دانشمندان در این مطالعه ، ‪ ۲۴‬ستاره قدیمی را که همگی حدود ‪ ۹‬میلیارد سال قبل در انفجارهایی بسیار نورانی موسوم به `ابرنواختر`منفجر شده‌اند مورد بررسی قرار دادند.

به گفته محققان، این ستاره‌ها که هر کدام حدود ‪ ۱/۴‬برابر خورشید جرم داشته‌اند همگی در زمانی تقریبا مشابه منفجر شده و تمام جرم خود را به نور تبدیل کرده‌اند. دانشمندان با اندازه‌گیری نور شدید حاصل از این انفجارها که ‪۹‬ میلیارد سال قبل رخ داده و هم‌اکنون پس از طی کردن مسافت ‪ ۹‬میلیارد سال نوری به زمین رسیده، موفق شدند تاثیر `انرژی تاریک` بر گسترش جهان را در تمامی این مدت بسنجند.

نتایج این بررسی با تایید نظریه‌های مطرح شده در سال ‪ ۱۹۹۸‬مجددا بر وجود `انرژی تاریک` در جهان از میلیاردها سال قبل تاکنون تأیید کرد. به رغم شناسایی شواهد جدید از وجود `انرژی تاریک`، ماهیت این انرژی همچنان برای فیزیکدانان به شکل معما باقی مانده ‌است. اینشتین در زمان معرفی ثابت کیهانی و یا به عبارتی انرژی تاریک ، آن را یک ویژگی مربوط به فضای بیکران نامید. برخی دیگر از نظریه‌پردازان آن را حاصل یک میدان الکترومغناطیسی بسیار عظیم می‌دانند و برخی دیگر نیز آن را به نکات ناشناخته قانون جاذبه ارتباط می‌دهند.

انبساط جهان

با وجود خلا فضای بین ستاره‌ای بنظر می‌رسد جرم جهان ما کمتر از آن باشد که بتواند در آینده منقبض شود. آینده ما چگونه است؟ یک حریق بزرگ تازه یا شاید پیشروی به سمت سرمای بیشتر و فضای خالی بیشتر؟ برای پاسخگویی به این سؤال ، باید نیروی گرانشی کائنات یا معادل آن چگالی ماده موجود در کائنات را حساب کنیم. جهان در حال انبساط است و نیروهای جاذبه بین مواد باعث کند شدن این انبساط می‌شوند. هر چه جرم جهان متراکم تر باشد، به همان اندازه چگالی زیاد شده و انبساط آن کندتر می‌شود. جهانی که چگالی بالایی دارد، ممکن است بالاخره به خاطر قدرت نیروهای جاذبه بین قسمتهای تشکیل دهنده‌اش ، منقبض شود و جهان بسته بماند (کائنات بسته).


اگر جهان به اندازه کافی چگالی نداشته باشد، برای همیشه در حال انبساط و بصورت جهان باز خواهد بود. (کائنات باز)

چگالی بحرانی

اندازه کافی که برای چگالی گفته می‌شود، چقدر است؟ این اندازه برابر 5 x 10-27Kg/m3 است که چگالی بحرانی می‌باشد. چگالی بحرانی معیاری است برای تعیین باز یا بسته بودن جهان. اگر چگالی جهان از چگالی بحرانی بیشتر باشد، جهان ، جهان بسته خواهد بود. اگر چگالی جهان از چگالی بحرانی کمتر باشد، جهان ، جهان باز خواهد بود.


اندازه گیری چگالی جهان

حال ببینیم چگالی جهان را چگونه اندازه بگیریم؟ چگالی کمیت یک ماده در واحد حجم معین است. حجم مورد نظر در مورد کائنات باید بسیار بزرگ باشد. حجمی شاید به اندازه یک ابرخوشه. برای محاسبه ماده موجود در این حجم ، جرم کهکشانها را باهم جمع می‌کنیم. این کار در مورد مواد مرئی که به سمت ما نور می‌فرستند، میسر است ولی در مورد ماده‌ای که نمی‌بینیم، نمی‌توانیم جرم آن را حدس بزنیم. موادی مثل ستارگان و سیاره‌های مرده ، سیاره‌هایی که دور از هر منشأ نوری قرار دارند، صورتهای احتمالی ماده که هنوز نمی‌شناسیم، ماده تاریک و ... .

اسحاق نیوتن می‌گوید: ماده ، چه نورانی چه تاریک ، شناخته شده یا ناشناخته ، از طریق نیروی گرانشی خود را به ما نشان می‌دهد. فرض کنیم خورشید نور افشانی نمی‌کرد در این صورت نمی‌توانستیم آن را ببینیم ولی حرکت سیاره‌ها به دور خورشید همچنان ادامه داشت و اخترشناسان می‌توانستند بدون آنکه قادر به دیدن خورشید باشند، بوجود آن پی ببرند و با دنبال کردن حرکات زمین نسبت به ستارگان ، جرم آن را اندازه بگیرند.

اخترشناسان با بهره گیری از روشهای مشابه می‌توانند چگالی کل کائنات را اندازه بگیرند. نتیجه اندازه گیری آنها در کل فضای قابل مشاهده بطور میانگین حدود یک سوم اتم در حجم یک متر مکعب فضا است. به لحاظ نظری برای اینکه حرکت کهکشانها در آینده متوقف یا معکوس شود، این چگالی باید بیش از ده اتم در هر متر مکعب باشد. با توجه به واقعیات مشهود چنین امری بعید به نظر می‌رسد، ولی چون ابزار دقیق اندازه گیری نداریم، نمی‌توانیم این امکان را کاملا منتفی بشماریم، ولی اگر چنین باشد، کائنات باز خواهد بود. نسبت فراوانی هیدروژن سنگین (دوتریوم) به هیدروژن سبک از فرضیه کائنات باز حمایت می‌کند. پس سبک بودن کائنات و فراوانی دوتریوم نشان می‌دهد که کائنات تا ابد منبسط خواهد شد

[رزیتا]

آینده جهان






دید کلی

زمین ، سیاره آبی رنگ ما ، هنوز حدود پنج میلیارد سال دیگر به دور خورشید خواهد چرخید. آنگاه خورشید در آخرین روزهای عمر خودش همانند یک بادکنک کاملا باد کرده خواهد شد و به صورت یک ستاره عظیم و غول پیکر سرخ فام در خواهد آمد و دو سیاره داخلی منظومه خود ، یعنی عطارد و زهره را فرو می‌بلعد. زمین تا یک هزار درجه سانتیگراد حرارت خواهد یافت. تمام آثار حیات و زندگی ، مدتها قبل از آن از بین رفته تمامی آب اقیانوسها بخار شده است.

آینده زمین

اینکه آیا سیاره ما نیز در مبارزه مرگ خورشید کاملا منهدم می‌شود یا نه؟ هنوز مشخص نیست. اما قطعا هیچ موجود زنده‌ای روی کره زمین شاهد مرگ خورشید نخواهد بود. با وجود این ، مهلتی که به ما داده شده است، بسیار بسیار طولانی است و اگر بشریت تا پنج میلیون سال دیگر ، روی این سیاره دوام بیاورد، خورشید هزار برابر این زمان به زندگی خود ادامه خواهد داد.


عاقبت سایر نقاط جهان

اما تکلیف سایر نقاط دنیا ، نظیر سیارات و ستاره‌های دیگری که در کهکشان راه شیری وجود دارند و حتی کهکشانهای دیگر چه خواهد بود؟! امروزه باید اینطور فرض کنیم، که عالم ، تا ابد همچنان انبساط خواهد یافت. آنگاه در زمانی بسیار دور تمام ستارگان خاموش خواهند شد. دستگاههای منظومه‌ای و سیاره‌ای فرو خواهند پاشید و کهکشانها به صورت سیاهچاله‌های عظیمی در هم پیچیده خواهند شد. در فرضیه‌های جدیدتری ادعا شده است که پس از حدود 3X106 سال پروتونها (که ما آنها را به عنوان سنگ بناهای پایدار هسته می‌شناسیم) فرو خواهند پاشید.

از این طریق نوترونها هم که قادر نیستند به تنهایی به زندگی ادامه دهند و همچنین تمام هسته اتمها ، ستارگان و باقیمانده سیارات ناپدید می‌شوند. 3X106 سال البته زمانی بسیار طولانی و غیر قابل تصور است. برای نمونه جالب است بدانید که اگر افسانه‌ای را چنین تصور کنیم که هر 1000 سال یک بار ، پرنده‌ای کوچک بیاید تا با منقار خود سنگریزه‌ای به وزن یک گرم را جدا کرده و با خود ببرد، در زمان 3X106 سال این پرنده خواهد توانست همه کره زمین را با خود ببرد.

پس از دورانهای بسیار طولانی‌تر سیاهچاله‌ها نیز باید فرو بپاشند. چیزی که اگر به ظاهر غیر قابل تصور است، اما با تحقیقات دانشمندان امکان پذیر می‌نماید. بنابراین در آینده‌ای بسیار دور ، عملا دیگر هیچ ماده‌ای وجود نخواهد داشت. در آن زمان عالم رنگارنگ ما ، کهکشانها ، ستارگان ، سیاره‌ها و تمامی موجودات زنده خود ، صحرایی از بین رفته و انباشته از تشعشعات خواهد بود.