بیگ بنگ

جهان گونه و از کجا آغاز شده  است؟

عمر آن چقدر است؟

وسعت آن چه اندازه است؟

ماهیت ماه و خورشید و ستارگان که بر صحنه آسمان ظاهر و ناپدید میشوند چیست؟

اینها همه و همه از جمله سوالاتی هستند که انسان همواره در پی پاسخ دادن به ان بوده است. عقاید خرافه ای اسطورهای یونان و ایران و هند از پاسخ های داده شده به این سوال سرچشمه می گیرند.حتی همین تلاش بود که نزدیک بود گالیله را به کشتن دهد.و تا امروز که یکی از اهداف وشاید هدف اصلی بزرگترین نظریات علمی جهان و بزرگترین آزمایشات علمی پاسخ به چگونگی خلقت جهان است. 

  

اگر از پاسخ های عجیب و غریب و خیالی دوران باستان به این سوال دیرینه ی بشر بگذریم می توان گفت که اولین تلاش ها برای یافتن پاسخی علمی و منطقی به این سوال از یونان باستان آغاز شد ؛ مدلی که بطلمیوس ارائه داد از اولین مدلهایی بود که بر خلاف تصورات اسطوره ای پیشینیان او بر پایه ی ریاضیات بنا شده بود. وی کائنات را به صورت هفت فلک به صورت کره های هم مرکز فرض کرد که زمین در مرکز همه ی آن ها قرار دارد ، این هفت فلک هر کدام تعدادی از اجرام آسمانی را در بر داشتند مثلا همه ی ستارگان که وضعیت ثابتی در آسمان داشتند (یعنی در طول شب و در طول سال فاصله ی آن ها از هم تغییری نمی کرد)در یک فلک بودن و همه ی سیارات در یک فلک دیگر، ماه در یک فلک و خورشید در یک فلک دیگر بودند. مدل بطلمیوس توانست بسیاری از مشاهدات آن زمان مثل خورشید گرفتگی و ماه گرفتگی را به خوبی توجیه کند اما در توجیه برخی از حرکت های ستارگان و سیارگان مثل زهره ناکام ماند و برای رفع این ناکامی ناگزیر به فرض فلک های دیگری در روی هر فلک شد به طوری که هر جرم آسمانی حرکت های بسیار پیچیده ای را پیدا می کرد. با این حال نزدیک به دو هزار سال حرف اول را در محافل علمی میزد و تقدس آن به جایی رسید که نقدکردن آن سر چند دانشمند را به باد داد و داستان مشهور گالیله را که همگان می دانند.

بعدها که جامعه ی علمی توانست زمین را به عنوان جزیی از کائنات و نه به عنوان مزکز و مبدا آن بپذیرد افراد دیگری مثل نیوتون توانستند نظریات جدیدی را مطرح کنند از دیدگاه نیوتون جهان در همه ی جهت ها یکسان است یعنی هیچ نقاطه ای از جهان نسبت به نقاط دیگر دارای هیچ ارجحیتی نیست به عبارت دیگر جهان دارای هیچ مرکزی نیست و در همه ی جهات کاملا یکنواخت است به همین دلیل باید وسعت ان بینهایت باشد و لازمه این وسعت هم این است که جهان از ازل بوده باشد و تا ابد هم باشد.

در سال های بعد کم کم با مشاهدات نجومی درستی این نکته که جهان دارای مرکز نیست( دست کم زمین در مرکز آن نیست و خود زمین هم به دور خورشید در حال گردش است) بر مهگان ثابت شد و با کشف کهکشانها انسان به این حقیقت پی برد که نه تنها در مرکز عالم نیست بلکه در سیاره ای کوچک به دور ستاره ای نه چندان بزرگ و در گوشه ای از یک کهکشان غول پیکر در جایی نامعلوم از فضای بیکران قرار دارد. اما همین انسان که روزی تلاش می کرد به هر قیمتی که باشد خود را در مرکز عالم فرض کند( شاید چون گمان می کرد اگر در مرکز عالم نباشد موجودی غریب و فراموش شده خواهد بود) در صدد بر امد تا کل گیتی را به تصویر بکشد و سر از راز تمام جهان در آورد.

در اوایل قرن بیستم دانشمندی به نام الکساندر فریدمان دو فرض ساده در مورد عالم مطرح نمود:

به هر سوی جهان که نگاه کنیم، [در مقیاس بزرگ] با دیگر بخشهای آن تفاوتی ندارد و دیگر آن که از هر نقطهٔ دیگر نیز که جهان را مورد بررسی قرار دهیم فرض اول همچنان صادق است.

در واقع در مقیاس بسیار بزرگ فرض نیوتون را صحیح نظر گرفت اما در مقیاس کوچکتر وجود کهکشان ها این فرض را بر هم می زد

اما فرض دوم نیوتون یعنی بدون مرکز بودن عالم را همچنان صحیح در نظر گرفت.

استیون هاوکینگ که دانشمند نام آشنایی است نشان داد که این فرضیه ی فریدمان (با توجه به نسبیت عام انیشتین) ایجاب می کند که اغاز جهان یک تکینگی در فضا زمان باشد و جهان باید با یک انفجار بزرگ که بیگ بنگ(مهبانگ) نام گرفت خلق شده باشد.

تاریخ کیهان پس از بیگ بنگ معمولاً به ۸ مقطع کاملا متفاوت و نا مساوی بخش می‌شود:

مرحله نخست — (صفر تا۱۰ به توان ۴۳- ثانیه): این مساله هنوز برایمان کاملا روشن نیست که در این نخستین اجزای ثانیه‌ها چه چیزی تبدیل به گلوله آتشینی شد که کیهان باید بعداً از آن ایجاد گردد. هیچ معادله اندازه گیری برای دمای بسیار بالا و تصورناپذیری که در این زمان حاکم بود در دست نیست.

مرحله دوم — (از۱۰ به توان ۴۳- تا ۱۰ به توان ۳۲- ثانیه): نخستین سنگ بناهای ماده مثلا کوارک‌ها و الکترون‌ها و پاد ذره‌های آنها از برخورد پرتوها با یکدیگر به وجود می‌آیند. بخشی از این سنگ بناها دوباره با یکدیگر برخورد می‌کنند و به صورت تشعشع فرو می‌پاشند. در لحظه‌های بسیار بسیار اولیه ذره‌های فرا سنگین - x نیز می‌توانسته‌اند به وجود آمده باشند. این ذره‌ها دارای این ویژگی هستند که هنگام فروپاشی ماده بیشتری نسبت به پاد ماده و مثلا کوارک‌های بیشتری نسبت به آنتی کوارک‌ها ایجاد می‌کنند. ذره‌های x که تنها در همان نخستین اجزای بسیار کوچک ثانیه‌ها وجود داشتند برای ما میراث مهمی به جا گذاردند که عبارت بود از: «افزونی ماده در برابر پاد ماده»

مرحله سوم — (از۱۰ به توان ۳۲- ثانیه تا ۱۰ به توان ۶- ثانیه): کیهان از مخلوطی از کوارک‌ها، لپتون‌ها، فوتون‌ها و ذره‌های دیگر تشکیل شده که متقابلا به ایجاد و نابودی یکدیگر مشغول بوده و همچنین خیلی سریع در حال از دست دادن دما هستند.

مرحله چهارم — (از ۱۰ به توان ۶- ثانیه تا ۱۰ به توان ۳- ثانیه): کمابیش همگی کوارک‌ها و پاد کوارک‌ها به صورت پرتو ذره‌ها به انرژی تبدیل می‌شوند. کوارک‌های جدید دیگر نمی‌توانند در دماهای رو به کاهش به وجود آیند ولی از آن جایی که کوارک‌های بیشتری نسبت به پاد کوارک‌ها وجود دارند برخی از کوارک‌ها برای خود جفتی پیدا نکرده و به صورت اضافه باقی می‌مانند. هر ۳ کوارک با یکدیگر یک پروتون با یک نوترون می‌سازند. سنگ بناهای هسته اتم‌های آینده اکنون ایجاد شده‌اند.

مرحله پنجم — (از ۱۰ به توان ۳- ثانیه تا ۱۰۰ ثانیه): الکترون‌ها و پاد الکترون‌ها در برخورد با یکدیگر به اشعه تبدیل می‌شوند. شماری از الکترون‌ها باقی می‌ماند زیرا که ماده بیشتری نسبت به پاد ماده وجود دارد. این الکترون‌ها بعداً مدارهای اتمی را می‌سازند.

مرحله ششم — (از ۱۰۰ ثانیه تا ۳۰ دقیقه): در دماهایی که امروزه می‌توان در مرکز ستارگان یافت نخستین هسته‌های اتم‌های سبک و به ویژه هسته‌های بسیار پایدار هلیم در اثر همجوشی هسته‌ای ساخته می‌شوند. هسته اتم‌های سنگین از قبیل اتم آهن یا کربن در این مرحله هنوز ایجاد نمی‌شوند. در آغاز آفرینش عملاً تنها دو عنصر بنیادی که از همه سبکتر بودند وجود داشتند: هلیم و هیدروژن

مرحله هفتم — (از ۳۰ دقیقه تا ۱ میلیون سال پس از آفرینش): پس از گذشت حدود ۳۰۰۰۰۰ سال گوی آتشین آنقدر دما از دست داده که هسته اتم‌ها و الکترون‌ها می‌توانند در دمایی در حدود ۳۰۰۰ درجه سانتی گراد به یکدیگر بپیوندند و بدون اینکه دوباره بی درنگ از هم بپاشند اتم‌ها را تشکیل دهند. در نتیجه آن مخلوط ذره‌ای که قبلا نا مرئی بود اکنون قابل دیدن می‌شود.

مرحله هشتم — (از یک میلیون سال پس از آفرینش تا امروز): از ابرهای هیدروژنی کهکشانها، ستارگان و سیاره‌ها به وجود می‌آیند. در درون ستارگان هسته اتم‌های سنگین از قبیل اکسیژن و آهن تولید می‌شوند. که بعدها در انفجارهای ستاره‌ای آزاد می‌گردند و برای ساخت ستارگان و سیاره‌ها و زندگی جدید به کار می‌آیند.

هاوکینگ توانست وجود تکینگی شبیه به تکینگی اولیه جهان را در نقاط دیگری از فضا زمان پیش بینی کند. این تکینگی ها همان سیاهچاله ها هستند که در مرکز کهکشان ها وجود دارند و بحث های زیادی در مورد آن ها در جریان است.

 گفتنی است که پدیده های دیگری چون تابش زمینه ی کیهانی وشتاب گسترش جهان نیز تا حدودی با نظریه ی بیگ بنگ قابل توجیه بودند اما مشکلات زیادی هم در این توجیهات پدیدار شد که در مطالب دیگر همین شماره به آنها پرداخته شده است