بیگ بنگ - انفجار بزرگ

پیدایش كائنات برای انسان یك نادانسته بود و بشر می خواست بداند كه این پیدایش از كجا شروع شد.آیا به صورت یكنواخت بوده و همین گونه نیز ادامه دارد یا نه؟ چنان كه برخی اعتقاد داشته اند كه كائنات همین ساختار را داشته و بدون تغییر باقی می ماند. خب نتیجه اینكه نظریه های مختلفی در این رابطه وجود داشت و نظریه پردازیهای زیادی می شد. یكی از این نظریه ها كه حدود سی و هفت یا سی و هشت سال قبل ارائه شد بیگ بنگ یاهمان انفجار بزرگ نام داشت كه توانست به خیلی از ابهامات پاسخ بدهد. این نظریه، آغاز كائنات را از یك هسته اتم در فضا و زمان صفر می داند زیرا آن هنگام هنوز فضا وزمان آغاز نشده بود. تصور بكنید كه تمام كائنات در یك هسته اتم یاحتی كوچكتر از آن جای داشت و در یك لحظه این فضا و زمان آغاز می شود یعنی اینكه یك انفجار بزرگ كه حاصل گرانش شدید ناشی از فشردگی بوده، شروع شد. این واقعه بین سیزده تا پانزده میلیارد سال پیش رخ داده است، درحقیقت این حادثه از آن نقطه صفر شروع می شود. قابل ذكر است كه باوجودچنین فشردگی ای طبیعتاً دمای بسیار زیادی در لحظه كمی قبل از انفجار بزرگ حاكم بوده است. هنگامی كه فضا وزمان شروع به بزرگ و باز شدن كرد، دما مدام رو به كاهش بوده به طوری كه تخمین زده می شود وقتی فقط یك ثانیه ازتشكیل كائنات می گذشته است ده میلیارد كلوین نزول دما داشته ایم. انبساط جهان به قدری شدید رخ داده است كه از اندازه كوچكتر از یك هسته اتم در یك لحظه به اندازه كره زمین بزرگ می شده، یعنی انبساط و تورم بعد از بیگ بنگ شروع شده بود اما هنوز كهكشانها به وجودنیامده بودند. نور آغاز كائنات بود سپس بعداز نور، ماده ایجاد شد و شاید بعد از دو میلیارد سال از انفجار بزرگ كهكشانها شكل گرفتند و خورشید ما یكی از ذرات كوچك آنهاست.
كهكشانها چگونه و چه زمانی شكل گرفتند؟
كهكشانی كه ما در آن هستیم (كهكشان راه شیری) حدود ده میلیارد سال پیش به وجود آمده است البته اگر قبول كنیم كه بیك بنگ سیزده میلیاردسال پیش رخ داده است. اما كهكشانها انواع مختلفی دارند كه عبارت است از: نامنظم، بیضوی و مارپیچی. ازمواد اطراف كهكشانها كه باقی مانده بودند بازوهای كهكشانی شكل گرفتند اما چون فشردگی مواد را در آن قسمت فضا داشتیم ونیز كهكشانهای شكل گرفته بسیار نزدیك به هم بودند طبیعتاً برخوردها هم زیاد بوده است یعنی دوكهكشان با هم ادغام شده و یك كهكشان بزرگتر تشكیل می دادند یا سبب ساز بازوهای كهكشانی بزرگتر می شدند. این اثرات در بحث انتقال به سمت قرمز یا رد شیفت می گنجند.
این انفجار چقدر طول كشید؟
برای لحظه انفجار بزرگ عدد ده به توان منفی چهل و سه را در نظر می گیرند و بعد از آن لحظه، حادثه شروع می شود كه حتی هنوز به هزارم ثانیه نرسیده، تغییرات در حال رخ دادن بوده است.
عالم در ابتدا چگونه به نظر می آمد؟
آشكار است برای آگاهی از چگونگی اولین ثانیه ها و یا بهتر بگوییم اولین اجزای ثانیه های پس از انفجار اولیه نباید از ستاره شناسان پرسید بلكه در این مورد باید به فیزیكدان های متخصص در امر فیزیك ذره ای مراجعه كرد كه در مورد تشعشعات و ماده در شرایط كاملا سخت و غیر عادی تحقیق می كنند و تجربه می كنند. تاریخ كیهان معمولا به ۸ مقطع كاملا متفاوت و غیر مساوی تقسیم می شود :
مرحله اول - صفر تا ۴۳- ۱۰ ثانیه
این مساله هنوز برایمان كاملا روشن نیست كه در این اولین اجزای ثانیه ها چه چیزی تبدیل به گلوله آتشینی شد كه كیهان باید بعدا از آن ایجاد گردد . هیچ معادله و یا فرمول های اندازه گیری برای درجه حرارت بسیار بالا و غیر قابل تصوری كه در این زمان حاكم بود در دست نمی باشد.
مرحله دوم- ۴۳- ۱۰ تا ۳۲- ۱۰ ثانیه
اولین سنگ بناهای ماده مثلا كوارك ها و الكترون ها و پاد ذره های آنها از برخورد پرتوها با یكدیگر به وجود می آیند. قسمتی از این سنگ بناها دوباره با یكدیگر برخورد می كنند و به صورت تشعشع فرو می پاشند. در لحظه های بسیار بسیار اولیه ذرات فوق سنگین - نیز می توانسته اند به وجود آمده باشند. این ذرات دارای این ویژگی هستند كه هنگام فروپاشی ماده بیشتری نسبت به ضد ماده و مثلا كوارك های بیشتری نسبت به آنتی كوارك ها ایجاد می كنند. ذرات كه فقط در همان اولین اجزای بسیار كوچك ثانیه ها وجود داشتند برای ما میراث مهمی به جا گذاردند كه عبارت بود از : افزونی ماده در برابر ضد ماده
مرحله سوم- از ۳۲- ۱۰ ثانیه تا ۶- ۱۰ ثانیه
كیهان از مخلوطی از كوارك ها - لپتون ها - فوتون ها و سایر ذرات دیگر تشكیل شده كه متقابلا به ایجاد و انهدام یكدیگر مشغول بوده و ضمنا خیلی سریع در حال از دست دادن حرارت هستند
مرحله چهارم- از ۶- ۱۰ ثانیه تا ۳- ۱۰ثانیه
تقریبا تمام كوارك ها و ضد كوارك ها به صورت پرتو ذره ها به انرژی تبدیل می شوند. كوارك های جدید دیگر نمی توانند در درجه حرارت های رو به كاهش به وجود آیند ولی از آن جایی كه كوارك های بیشتری نسبت به ضد كوارك ها وجود دارند برخی از كوارك ها برای خود جفتی پیدا نكرده و به صورت اضافه باقی می مانند. هر ۳ كوارك با یكدیگر یك پروتون با یك نوترون می سازند. سنگ بناهای هسته اتم های آینده اكنون ایجاد شده اند.
مرحله پنجم - از ۳- ۱۰ ثانیه تا ۱۰۰ ثانیه
الكترون ها و ضد الكترون ها در برخورد با یكدیگر به اشعه تبدیل می شوند. تعدادی الكترون باقی می ماند زیرا كه ماده بیشتری نسبت به ضد ماده وجود دارد. این الكترون ها بعدا مدارهای اتمی را می سازند
مرحله ششم - از ۱۰۰ ثانیه تا ۳۰ دقیقه
در درجه حرارت هایی كه امروزه می توان در مركز ستارگان یافت اولین هسته های اتم های سبك و به ویژه هسته های بسیار پایدار هلیم در اثر همجوشی هسته ای ساخته می شوند. هسته اتم های سنگین از قبیل اتم آهن یا كربن در این مرحله هنوز ایجاد نمی شوند. در آغاز خلقت عملا فقط دو عنصر بنیادی كه از همه سبكتر بودند وجود داشتند : هلیم و هیدروژن
مرحله هفتم - از ۳۰ دقیقه تا ۱ میلیون سال پس از خلقت
پس از گذشت حدود ۳۰۰۰۰۰ سال گوی آتشین آنقدر حرارت از دست داده كه هسته اتم ها و الكترون ها می توانند در درجه حرارتی در حدود ۳۰۰۰ درجه سانتی گراد به یكدیگر بپیوندند و بدون اینكه دوباره فورا از هم بپاشند اتم ها را تشكیل دهند . در نتیجه آن مخلوط ذره ای كه قبلا نامرئی بود اكنون قابل دیدن می شود.
مرحله هشتم - از یك میلیون سال پس از خلقت تا امروز
از ابرهای هیدروژنی دستگاههای راه شیری ستارگان و سیارات به وجود می ایند. در داخل ستارگان هسته اتم های سنگین از قبیل اكسیژن و آهن تولید می شوند. كه بعد ها در انفجارات ستاره ای آزاد می گردند و برای ساخت ستارگان و سیارات و حیات جدید به كار می ایند.
عناصر اصلی حیات زمینی چه زمانی پدیدار شد؟
برای زمین با توجه به گوناگونی حیات كه در آن وجود دارد ۳ چیز از اهمیت خاصی برخوردار بوده است: از همان ابتدای خلقت همیشه ماده بیشتری نسبت به ضد ماده وجود داشته و بنابراین همواره ماده برای ما باقی می ماند. در مرحله ششم هیدروژن به وجود آمد این ماده كه سبك ترین عنصر شیمیایی می باشد سنگ بنای اصلی كهكشانه ها و سیارات می باشد. هیدروژن همچنین سنگ بنای اصلی موجودات زنده ای است كه بعدا روی زمین به وجود آمدند و احتمالا روی میلیاردها سیاره دیگر نیز وجود دارند. در مركز ستارگان اولیه هسته اتم های سنگین از قبیل اكسیژن و یا كربن یعنی سنگ بناهای اصلی لازم و ضروری برای زندگی و حیات بوجود آمدند.
آیا عالم همواره در حال انبساط خواهد بود؟
جنبش انبساطی یا به عبارت دیگر از همدیگر دور شدن كهكشانه ها به هر حال رو به كند شدن است. زیرا جزایر جهانی متعدد در واقع به سمت یكدیگر جذب می شوند و در نتیجه حركت انبساطی آن ها كند تر می شود. اكنون پرسش فقط این است كه آیا زمانی تمام این حركت ها متوقف خواهد گردید و این عالم در هم فرو خواهد پاشید؟ این مساله بستگی به تراكم ماده در جهان هستی دارد. هر چه این تراكم بیشتر باشد نیرو های جاذبه بین كهكشانه ها و سایر اجزای گیتی بیشتر بوده و به همان نسبت حركت آن ها با شدت بیشتری متوقف خواهد شد. در حال حاضر چنین به نظر می رسد كه تراكم جرم بسیار كمتر از آن است كه زمانی عالم در حال انبساط را به توقف در آورد. به هر حال این امكان وجود دارد كه هنوز جرم های بسیار بزرگ ناشناخته ای از قبیل ( سیاهچاله های اسرار آمیز) یا ( ابرهای گازی شكل تاریك) وجود داشته باشند و نوترینو ها كه بدون جرم محسوب می شوند جرمی هرچند كوچك داشته باشند. اگر این طور باشد در این صورت حركت كیهانی زمانی شاید ۳۰ میلیارد سال دیگر متوقف خواهد شد. در آن زمان كهكشان ها با شتابی زیاد حركت به سوی یكدیگر را اغاز خواهند كرد تا در نهایت به شكل یك گوی آتشین عظیم با یكدیگر متحد شوند. آن زمان شاید می باید روی یك انفجار اولیه جدید دیگر و تولد یك عالم جدید حساب كنیم. با توجه به سطح كنونی دانش بشر و میزان پژوهش های انجام شده باید اینطور فرض كرد كه عالم تا ابدیت انبساط خواهد یافت. با توجه به بزرگی وعظمت كائنات، پیدایش حیات غیرزمینی چقدر احتمال دارد؟ با یك حساب سرانگشتی متوجه می شویم كه باوجود این تعداد ستاره احتمال حیات بسیار زیاد است. حتی بعضی از ستاره ها دارای سیاره نیستند و یا این سیاره بسیار دور از ستاره یا بسیار نزدیك به آن هستند و برخی هم گازی می باشند اگر تمام این موارد را از كل ستاره ها كم كنیم تقریباً بیست وپنج درصد آنها امكان وجود حیات را دارند.
آیا میدانستید …؟
- فقط حدود ۴درصد عالم از ماده ، به شكلی كه ما می شناسیم تشكیل شده است ، یعنی ماده معمولی كه ما می شناسیم و در آزمایشگاه وجود دارد، فقط ۴درصد كل عالم را می سازد. ۲۳درصد عالم را ماده تاریك سرد تشكیل داده كه دانشمندان اطلاعات خیلی كمی درباره اش دارند و ۷۳درصد باقی مانده را انرژی تاریك عجیب تشكیل می دهد كه تقریبا تنها چیزی كه در موردش می دانیم ، این است كه وجود دارد!
منبع :mollasadra & roshd.ir