نظریه کیهانشناختی بیگ بنگ و چالشهای آن

مقدمه:

تئوری بیگ بنگ بیان می‌دارد كه دنیا در زمانهای بسیار دور درحدود ۶/۱۳ میلیارد سال پیش در یك لحظه معین درون نقطه‌ای جای داشت كه در آن انرژی و چگالی ذرات بی نهایت بود. براساس این مدل كیهانشناسی، هستی در یك انفجار شروع به خلاصی یافتن از تراكم و دمای بیش از حد نمود، بدین صورت عالم لحظه به لحظه وسیعتر می‌گشت و دما نیز به تبع آن رفته رفته كاهش می‌یافت.بر طبق مدل بیگ بنگ در نخستین لحظات آفرینش، گرانی (گرانش كوانتومی) تنها نیروی حاكم برجهان بود كه چگونگی آن به طور كامل توسط تئوری گرانی‌اینشتین بدست می‌آمد، تئوری بیگ بنگ اگر چه به خوبی نحوه تكامل هستی را نشان می‌دهد اما مشاهدات نجومی جدید بالاخص در دهه هفتاد میلادی تناقض عمده‌ای، با نظریه بیگ بنگ داری و اساس این نظریه را زیر سؤال می برد كه در این مبحث به آن می‌پردازیم.
مدل كیهانشناسی بیگ بنگ (مهبانگ)
تكیه بر چهار حقیقت قابل مشاهده
۱- حركت رو به بیرون كهكشانها.
اولین بار در سال ۱۹۲۹ ادوین هابل ] (۱۸۸۹-۱۹۵۳) ایالات متحده[ پی به حركت كهكشانها برد، ادوین هابل این حركت رو به بیرون كهكشانها را همانند تركش‌های یك گلوله توپ می‌دانست كه به سرعت به اطراف پخش شده و از یكدیگر دور می‌ شدند.
ادوین هابل (۱۸۸۹-۱۹۵۳)
او بر پایه همین استدلال لحظه پیدایش هستی را انفجار گونه پنداشت كه اجزاء آن كه همانا كهكشانها می‌باشند روز به روز از یكدیگر بیشتر دور ‌شده و هستی نیز بدنبال آن انبساط روز افزون می‌یافت. هابل با اندازه گیری سرعت و مسافت كهكشان های همجاور به این نتیجه رسید كه كهكشانهای نزدیك به زمین از آن دور می‌شوند. او این نتیجه را براساس انتقال دو پلر‌ی بدست آورد (انتقال دو پلر‌ی بیان می‌دارد كه هر گاه یك چشمه صوت در حال حركت به طرف ما بیاید رفته رفته طول موج صوت كاهش یافته و فرکانس صوت بیشتر می‌گردد به نحوی كه فركانس در لحظه رسیدن چشمه صوت به ما به بیشترین حد خود می‌رسد و با دور شدن آن طول موج افزایش و فركانس آن كاهش می‌یابد بهمین خاطر با نزدیك شدن یك آمبولانس آژیرزن صدای آژیر رفته رفته تیز تر می‌شود و با دور شدن آن صدا رفته رفته بم وبم تر می‌شود ) انتقال دوپلری در كهكشانها و ستارگان دور دست نیز روی می‌دهد و درنتیجه باعث می‌شود كه در خطوط جذبی طیف آنها یك جابجائی به سمت قرمز طیف صورت بگیرد بدین معنا كه خطوط جذبی به سمت طول موجهای بلندتر طیف مرئی متمایل می‌شود.
۲- انتقال به سرخ امواج
وقتی كه یك منبع نور دارای حركت باشد همانند منبع صدا بر اثر حركت یك زیر و بمی در آن ایجاد می‌شود بدین معنا كه اگر صدا با سرعت به طرف مانزدیك شود طول موجهای گسیل شده از آن منبع كوتاهتر و درنتیجه صدا زیر تر به گوش ما می‌رسد و در صورتیكه منبع صدا با سرعت از ما فاصله بگیرد طول موجهای گسیل شده از آن منبع بلندتر و درنتیجه صدا به سمت بم شدن گرایش می‌یابد. منبع نور نیز همانند منبع صدا یك جابه جا در رنگهای آن درنتیجه نزدیك شدن یاد و شدن از ناظر بوجود می‌آید. اگر یك منبع نور به سرعت به طرف ما حركت كند فركانس آن ا فزایش می یابد (طول موج كاهش می‌یابد)و در خطوط طیف مرئی آن یك انتقال به سمت رنگ آبی در آن آشكار می گردد و در صورت دور شدن منبع نور از ما در خطوط طیفی آن انتقال به رنگهای پائین طیف ایجاد خواهدشد یعنی رنگ نور گسیل شده از منبع آن به سمت رنگ قرمز گرایش می یابد بنابراین می توان با توجه به مقدار انتقال به سرخ طیف جذبی منبع نور سرعت حركت آن منبع را بدست آورد.
۳-دورشدن كهكشانها
هابل كشف كرد كه رنگ بیشتر سحابیها گرایش به قرمز دارد او از این موضوع توانست نتیجه بگیرد كه آنها باسرعت فوق العاده زیادی از ما دور می‌شوند. این تغییر در رنگ نور گسیل شده از اجرام آسمانی (ستارگان وكهكشانها) انتقال به سرخ گفته می‌شود.اگر كهكشانها از یكدیگر دور می‌شوند بنابراین آنها می‌بایست در گذشته بهم نزدیكتر می‌بودنند بر همین اساس در زمانهای بسیار دور دنیا چگا لتر و متراكم تر از امروز بوده است. اگر این حركت به عقب كهكشانها ادامه ‌دار باشد در یك لحظه مشخص تمام ماده تشكیل دهنده جهان در یك نقطه با تراكم بی‌نهایت باید فشرده شده باشد. از سرعت انبساط عالم می‌توان لحظه آغاز آفرینش و پیدایش ماده سازنده هستی را در حدود ۱۰ تا ۱۵ میلیارد سال پیش تخمین زد( باید توجه داشت عمر منظومه شمسی كه زمین ما نیز جزئی از آن است در حدود ۵/۴ میلیارد سال می‌باشد) براساس مدل بیگ بنگ (مهبانگ) می‌توان به خوبی چگونگی لحظات آغازین جهان را بررسی كرد طبق این مدل شروع جهان بر اثر یك انفجار بود كه در آن لحظات آغازین دما و چگالی ذرات بی‌نهایت بالا بود، رفته رفته عالم نازك و منبسط می شد و دما نیزبه شدت كاهش می یافت ، معادلات مربوط به تئوری گرانش انیشین به خوبی انبساط عالم را كه از مدل كیهانشناختی مهبانگ (بیگ بنگ) استنتاج می‌شود توصیف می‌كند. گرچه این معادلات در سال ۱۹۱۷ میلادی در نظریه نسبت عام پایه گذاری شد ولی اینشتین انبساط عالم را كه یكی ازدست آوردهای حل این معادلات بود به طور آگاهانه كنار گذاشت( اینشتین بعدا"از آن به عنوان بزرگترین اشتباه خودیاد كرد) چند دهه بعد دانشمندان جهان در حال گسترش را به عنوان زیر بنای بحث‌های كیهانشناختی پذیرفتند. در مدل بیگ بنگ (مهبانگ) سخن از انفجار به میان می‌‌آید اما ما هرگز نباید توجه مان به مدلها انفجاری معمولی كه گاهی شاهد آن هستیم معطوف شود كه در آن قطعاتی از شی منفجر شده به فضای اطراف پرتاب می‌شود ، در لحظه آغاز هستی آنچنان كه از مدل بیگ بنگ (مهبانگ) می‌توان نتیجه گرفت این است كه فضا با حركت و گسترش خود موجب انبساط و گسترش عالم گردید همانند لكه‌های كه روی یك بادكنك قرار گرفته است در این صورت هر چه بادكنك بیشتر باد شود لكه‌ها از هم فاصله بیشتری پیدا می‌كند.هرچه سرعت باد شدن بادكنك یا بالون بیشتر افزایش یابد سرعت دور شدن این لكه ها نیز افزایش دو چندان می‌یابد.
زمان
تعیین عمر زمین بوسیله رادیواكتیو
یك روش كاملاً مستقل برای تعیین سن زمین تعیین سن پرتوزایی سنگ معدن اورانیوم است برهمین اساس تحقیقات بعمل آمده در این زمینه نشان می‌دهد كه سن زمین در حدود ۴ میلیارد سال است. (با خطای یك میلیون سال در هر ۱۰ میلیارد سال ) بنابراین انتخاب سن ۱۰ تا ۱۵ میلیارد سال برای عالم برطبق پیشگوئی مدل بیگ بنگ متحمل و قابل قبول می‌باشد. چرا كه اگر زمان لازم برای متراكم شدن كهكشان ها و اولین نسل ستارگان را ۱ تا ۲ میلیارد سال در نظر بگیریم و چگال شدن منظومه شمسی را نیز از پس مانده ستارگان اولیه درحدود ۶/۴ میلیارد سال بدا نیم ، می‌توان عمر جهان رابا دانستن زمان لازم برای تشكیل هسته‌ها در ستارگان وابر نواخترها كه منجر به تشكیل عناصر شیمیایی امروزی شده است بدست آورد این زمان در حدود همان زمانی است كه مدل بیگ بنگ «‌مهبانگ» تخمین زده است.
تركیب شیمیائی جهان
به كمك مدل بیگ بنگ (مهبانگ) می توان علت انبساط عالم و سن آن را به خوبی روشن ساخت و به سؤالاتی كه دراین زمینه مطرح می‌شود به خوبی پاسخ داد سؤالی كه اینك مطرح می‌ِشوداینست كه چرا تركیب شیمیائی جهان تقریباً از ۲۵ درصد هلیوم و ۷۵ درصد هیدروژن است. اگر ماده تشكیل دهنده ستارگان یا سحابیها را مورد تجزیه و تحلیل قرار دهیم دقیقا" به همین نتیجه خواهیم رسید جواب به این سؤال متضمن تشریح ساختار اتمی جهان در لحظات اولیه شكل گیری آن است در این راستا مدل بیگ بنگ توضیح قانع كننده و روشنی ارائه می‌دهد. طبق این مدل، دمای جهان زمانی چنان بالا بود كه برای هیچ عنصر شیمیائی مجال ظهور و پیدایش فراهم نگردید و در این میان تنها عناصری توانستند خلق شوند كه تنها ازهسته‌ای ابتدای و ساختمانی ساده برخوردار بودنند این عناصر سبك و نو ظهور هیدروژن و هلیوم می‌باشند كه قادر بودنند در چنان حرارتی بوجود آیند.سایر عناصر كه از هسته های سنگین‌تری نسبت به هیدروژن و هلیوم برخوردار بودنند نمی‌توانستند در آن گرمای شدید ( میلیاردها میلیارد درجه سانتیگراد) لحظات اولیه تولد هستی ایجاد شوند و در صورت ساخته شدن در همان لحظه بر اثردمای فوق‌العاده شدید فنا و نابود می‌شدنند. محاسبات انجام شده توسط هویل (Hoyle) و دیگران درسال ۱۹۶۴ كه توسط پی بلز(Peebles) در سال ۱۹۶۶ اصلاح گردید و همچنین سایر تلاشهای بعمل آمده در سال ۱۹۶۷ كه با همكاری فولر (Fowler) و هویل(Hoyle) صورت گرفت نشان می‌دهد تشكیل هسته بر اثر همجوشی هسته‌ها سبك هیدروژن در حدود چنددقیقه پس از بیگ بنگ صورت گرفته است و همین امر موجب تبدیل ۲۵ درصد جرم عالم به عنصر هلیوم شده است عنصری كه بعد از هیدروژن سبك ‌ترین عنصر در طبیعت است. سایر عناصر سنگین‌تر كه اكنون در عالم وجود دارد نظیر كربن – اكسیژن –آهن –كلسیم – روی ... هم طی واكنش‌های هسته ای صورت گرفته در قلب ستارگان ساخته شده‌اند و بر اثر انفجار و متلاشی شدن این ستارگان بعد از پایان یافتن سوختشان در فضای بین ستاره‌ای به بیرون ریخته شده‌اند.
۴- تابش زمینه میكرو موج كیهانی
مهمترین آزمایشی كه تحقق آن منجر به تأئید و تصدیق تجربی و علمی نظریه بیگ بنگ (مهبانگ) گردید اثبات وجود « تابش زمینه كیهانی»‌بوده است كه سراسر پهنه عالم را میلیاردها سال تحت سیطره وجود خود قرار داده است. این تابش كهن بقایای همان عالم جوانی است كه روزگاری دمای بی‌نهایت آن جایگاه خلقت ماده از انرژی بود گرچه وجود این تابش زمینه ی كیهانی توسط فیزیكدانان در دهه چهل میلادی پیش بینی شده بود اما تأئید تجربی وآزمایشی آن تا ۲۵ سال بطول انجامید. تابش زمینه‌ای كیهانی اولین بار توسط گاموف و همزمان بطور مستقل توسط پی بلز (Peebls) در سال ۱۹۴۸ میلادی پیش بینی شد هر دو دانشمند دیدگاه خود را در مورد این تابش زمینه‌ای اینگونه بیان كردنند كه هنگامیكه هنوز چند ثانیه بیشتر از عمر عالم نگذشته بود نوع خاصی از تابش ناشی از فعل وانفعالات اولیه پیدایش در اولین لحظات آن تولید گردید و سراسر فضا را به تسخیر خود در آورد. براساس این نظریه وقتی كه دمای جهان سیصدهزارسال بعد از بیگ بنگ ( مهبانگ) به مرز رسید الكترونها با قرار گرفتن در گرداگرد هسته‌های تشكیل شده از پروتونها و نوترونها ، اولین اتم های هیدروژن و هلیوم را خلق كردنند.در نخستین لحظات تولد هستی تابش (نور ) راه خود را از ماده جدا كرد واكنون بعد از ۱۵ میلیارد سال كه از عمر عالم در حال انبساط و سرد شدن می‌گذرد تابش اولیه از دمائی معادل برخوردار شده است (دمایی نزدیك به صفر مطلق یعنی در حدود ۲۷۱ درجه سانتی‌گراد زیر صفر) در یكی از روزهای سال ۱۹۶۵ میلادی هنگامی كه دو دانشمند لابراتوار بل ، پنزیاس و ویلسون مشغول نصب آنتن گیرنده _ فرستده‌ بودنند ( كار آن ایجاد و دریافت پیام بین پایگاه زمینی و ماهواره بود) با تعجب با یك تابش كهموج (میكرو موج) زمینه‌ایی روبرو شدنند، وجود این تابش نیز در سال ۱۹۸۹ با پرتاب ماهواره COBE نیز تأیید شد
،‌طیفی كه این تابش از آن برخوردار بود به طرز شگفت انگیزی با طیف تابش پیش بینی شده از مدل بیگ بنگ مطابقت داشت. تابش زمینه‌ای كیهانی كه در حقیقت پژواكی از یك رویداد كهن می‌باشد به طور كاملاً یك دست و یكنواختی در تمام جهان عالم پخش شده است ماهواره COBE كه با حساسیت یك در صدهزار یافته‌های خودرا به زمین مخابره می‌نمود دمای این تابش كیهانی را محاسبه كرد (به انطباق عجیب این عددباعدد پیش بینی شده توسط دانشمندان توجه نمایید) اینجاست كه پیشگوئی علم بعد از دو دهه تحقق می‌یابد، گرچه از مدل بیگ بنگ (مهبانگ) به خوبی می‌توان چگونگی بوجود آمدن هستی را به صورت كاملاً دقیق و علمی مورد بررسی قرار دارد و همچنین از علت دور شدن كهكشانها از یكدیگر پی‌برد و برخی از موارد دیگر، همگی موجبات بسط و گسترش این نظریه را به صورت یك نظریه جامع فراهم آورده است، ولی این نظریه با تمام ویژگیهای منحصر به خود در پاسخ گوئی به برخی از سؤالات عاجز و ناتوان مانده است.
اینكه چگونه ستارگان و كهكشانها شكل گرفته‌اند و تنوع شكلی در كهكشانها چگونه ایجاد شده است و چگونه ستارگان كهنسال و پیر می‌شوند.
مدل كیهانشناختی بیگ بنگ ( مهبانگ) در اوایل دهه نود در سطح جهانی به صورت چشم گیری توسعه وگسترش یافت و به خوبی مورد پذیرش افكار عمومی قرار گرفت.آشفتگی در جزیره بزرگ
مدل كیهانشناختی مهبانگ نحوه خلقت هستی و روند تكاملی جهان اولیه را به صورت قانع كننده ای توضیح می‌دهد. اما این مدل نمی‌تواند توضیح مستدلی برای توجیه مشاهدات نجومی سالهای ۱۹۷۰ تا ۱۹۸۰ ارائه دهد و تأیید بیش از پیش یافته های این دهه توسط دانشمندان دیگر موجبات متزلزل شدن این نظریه را فراهم آوردنند.
۱- مجذوب كننده تاریك( Dark Attractors )
در طول سالهای دهه هفتاد میلادی برخی از اخترشناسان اقدام به تهیه نقشه‌ای از سرعت دوران كهكشانها نمودنند زیرا آنان در هنگام رصد برخی از كهكشانها به چرخش غیر متعارف آنها مظنون شدند زیرا آنان بر این عقیده بودنند كه قوانین فیزیك كلاسیك به اجرام آسمانی دورتر از مركز كهكشان (بالاخص ستارگانی كه در بازوی كهكشان قرار دارند)اجازه نمی‌دهند كه از سرعتهای فوق العاده زیادی برخوردار باشند( زیرا براساس قانون عكس مجذور فاصله(‌قانون گرانش) هر چه فاصله بین دو جسمی كه نیروی جاذبه بر هم وارد می آوردند بیشتر باشد بزرگی نیروی وارده آنها بر یكدیگر كمتر خواهد بود بنابراین جسمی كه دورتر است برای غلبه بر جاذبه جسم دیگر به نیروی گریز از مركز كمتری نیاز دارد. برهمین اساس كم شدن سرعت دوران سیارات دورتر از زمین در حول خورشید بخاطر اینست كه از جاذبه گرانشی كم خورشید خارج نشوند)چون در این صورت ستارگان دور دست در یك كهكشاان از حیطه جاذبه مركز كهكشان خارج می‌شوند.
طبق عقیده دانشمندان كهكشان ها نیز باید از قوانینی پیروی كنند كه منظومه خورشیدی پیروی می‌كند مثلاً در این منظومه عطارد كه سیاره‌ای نزدیك به مركز جرم منظومه خورشیدی است از سرعتی بسیار بیشتر از پلوتو كه سیاره‌ای دورتر از مركز جرم قراردارد می‌چرخد زیرا نیروی گرانشی وارد بر عطارد خیلی بیشتر از نیروی گرانشی است كه خورشید برپلوتو وارد می‌كند، حال اگر پلوتو از سرعت دورانی مساوی با سرعت چرخش عطارد حول خورشید برخوردار می‌بودآنگاه سیاره موردنظر از جاذبه وارد از طرف خورشید محروم می‌شد و مسیری مستقیم در پیش می‌گرفت و از منظومه خورشید خارج می‌گشت.هنگامیكه اخترشناسان انتقال به قرمز ستاره‌های خارجی‌تر كهكشان ها را ملاحظه كردنند دیدنند كه این ستاره‌ها سریعتر از ستارگان داخلی‌تر كهكشان كه خیلی نزدیك‌تر به جرم مركزی هستند می‌چرخند این اتفاق آنان را بسیار حیرت زده كرد زیرا این موضوع در صورتی قابل درك می‌باشد كه نوعی ماده نادیدنی كه دارای جرم می‌باشد در كهكشان وجود داشته باشد تا مجموع جرم این ماده دیدنی با جرم قابل مشاهده كهكشان كه شامل ستارگان می‌باشند عدم گریز ستاره‌های بیرونی كهكشان را بخاطر سرعت زیاد چرخید نشان توجیه كند.
دومین گواه این ادعا مسیر چرخش اجتماع، گروهی كهكشان هاست این گروه های كهكشانی با سرعت‌های تقریباً یكنواخت به دور یكدیگر دوران می نمایند. این نكته نیز براساس واقعیت‌های قابل مشاهده غیر قابل درك است زیرا قانون گرانش نیوتن این اجازه را به كهكشان های بیرونی‌تر نمی دهد كه با سرعتی مساوی یا بیشتر از سرعت چرخش كهكشان های درونی‌تر حول مركز جرم، چرخش نمایند مگر اینكه ماده عظیمی در بین كهكشانها وجود داشته باشد كه جاذبه گرانشی آن باعث كنار هم نگه داشتن این اجتماع كهكشانی و همچنین توجیه كننده سرعت دوران غیر عادی كهكشان های بیرونی تر باشد را بین و فورد در بین سالهای ۱۹۷۰ تا ۱۹۸۰ میلادی جرم ماده نامرئی را در حدود ۱۰ برابر جرم مرئی و قابل مشاهده جهان تخمین زدنند آنان این واقعیت را از طریق مطالعه برروی سرعت دوران بیش از دویست كهكشان به دست آوردنند. این بدان معناست كه ما قادر به درك آن قسمت از جهان نیستم كه از نظر جرم ۹۰ برابر جرم ستارگان و ذرات گرد وغبارتشكیل دهنده ی عالم می‌باشد. به عبارت دیگر در حدود %۹۰ از جرم ماده تشكیل دهنده عالم به حساب نیامده است در حقیقت ما هر آنچه راكه می‌بینیم تنها ده درصد عالم است و در حدود نود درصد آن از دیده ها پنهان می‌باشد براساس این واقعیت انكار ناپذیر فیزیكدانان پیشنهاد كردنند كه باید هاله‌ای سیاه‌گرداگرد تمامی كهكشان های عالم را فراگرفته باشد كه در حدود ده برابر جرم جهان را تشكیل می‌دهد آنان این ماده مرموز را «‌ماده تاریك» dark matter)) نامیدند كه وجود دارد ولی هیچگونه تابشی از خود ساطع نمی‌كند تا از طریق آن بتوان آن را دید یا حتی به وجودش پی برد ، تصور اینكه ما قادرنیستیم %۹۰ دنیا را بینیم و آنرا حس كنیم حول انگیزه و شگفت‌آور به نظر می آید این كه دراین دنیای نامرئی چه می‌گذرد و از چه نوع ماده‌ای ساخته شده است جزء مجهولات عالم به حساب می‌آید.
۲-مشكل افق( The Horizon Problem)
در سال ۱۹۶۹ تنها ۴ سال بعد از كشف تابش میكرو موج زمینه اخترشناسان به تحقیق درباره این موضوع عجیب كه چرا تابش زمینه در همه جهات كاملاً یكنواخت است پرداختنند مشكل بود كه تابش زمینه در تمامی فاصله‌ها هموار باشد همین طور عالم خیلی بزرگتر از آنست كه نور بتواند در سراسر عمر بیگ بنگ آنرا طی كند و از یك نقطه در یك طرف جهان به نقطه‌ای در طرف دیگر برود متخصصین فیزیك نجومی موفق به نظاره حاشیه عالم شدنند آنان به این محدوده قابل مشاهده افق می‌گویند اگر در یك جهت خاص به افق نظر بیاندازیم و آنگاه نگاه را به سوئی دیگر از عالم معطوف نمائیم آنوقت خواهیم دید كه در تمام جهات تابش زمینه به طور یكنواخت از دمای ۷۳۵/۲ درجه كلوین، برخوردار است.تفاوت رنگ ها تنها بعلت چندین میلیونیوم درجه كلوین تفاوت دمااست(نقشه DMRاز جهان)
این موضوع را چگونه می‌توان توضیح داد كه میلیاردها سال پیش تمام نقاط هستی بدون این كه با هم تماس داشته باشند اكنون در تمام جهات به طور یكسان از یكنواختی دما برخوردارند. افق كه اكنون ۱۵ میلیارد سال نوری از هر سوئی امتداد یافته موجب شده است تابش زمینه نیز كه از حاشیه عالم به طرف ما می‌آید از هر سوئی نیز با ما درحدود ۱۵ میلیارد سال نوری فاصله داشته باشد.تابشی كه عالم را فرا گرفته است دو سوی آن باید از هم ۳۰ میلیارد سال نوری فاصله داشته باشد . اگر جهان نزدیك به ۱۵میلیاردسال عمر دارد این سؤال پیش می آید كه این مناطق كه در این مدت طولانی كاملاً جدا از هم بوده‌اند و هرگز در این مدت با هم تماس نداشته‌اند چگونه از دمای یكنواختی برخوردارند. چرا كه افق‌های عالم با اختلاف مسافتی حدود سی‌میلیارد سال نوری كه با هم دارند امكان تبادل هیچگونه سیگنالی را با هم نداشته‌اند چراكه در غیر این صورت این سیگنال باید سرعتی فراتر از سرعت نور داشته باشد و این امر خلاف قانون نسبیت خاص اینیشین می‌باشد كه در آن بیان شده است هیچ جسمی نمی‌تواند از سرعتی معادل سرعت نور برخوردار باشد.
۳-معمای صاف بودن(The Flatness Problem )
وقایع آغازین جهان بخصوص در چند ثانیه اولیه به بخوبی توسط نظریه بیگ بنگ توصیف می شود ولی یك مشكل بزرگ دیگر در مسیر این نظریه قرار دارد و آن، مشكل صاف بودن است. عموماً از نتایج معادلات اینیشین سرنوشت جهان را می‌توان در دو حالت پیش بینی كرد اول اینكه جهان همراه با تمام كائناتش برای همیشه و تا ابد دهر بسط می‌یابدو هستی در یك سرمای بی نهایت خاموش خواهد شد( Cold Death( ) (مدل باز) و دیگر اینكه انبساط عالم متوقف می‌شود و ماده تشكیل دهنده هستی با بازگشت به نقطه آغازین در خود خرد خواهد شد( Big Crunch ) (مدل بسته) در آن هنگام ماده به اندازه كافی باید وجود داشته باشد تا نیروی گرانش بتواند ایفای نقش كرده و از انبساط عالم جلوگیری نماید.چقدر ماده نیاز است تا این رویداد به وقوع بپیوندد؟ محاسبات انجام شده با دقت بسیار بالا مقدار ماده مورد نیاز جهت متوقف شدن انبساط عالم را در حدود سه اتم هیدروژن در هر یارد مكعب می‌دانند یا ماده در هر متر مكعب است.به این مقدار ماده در واحد حجم كه نیاز داشت. تا نیروی گرانش موجب توقف حركت كهكشان ها شود جرم بحرانی یا چگالی بحرانی می‌گویند(critical density )اگر جهان به این جرم بحرانی رسید كائنات با حركت در جهت عكس حركت كنونی خود گسترش یافته و در خود خرد و نابود می‌شود در آن لحظه چگالی به بی‌نهایت و گرمای آتشین به دمای باور نكردنی خواهد رسید (Hot Death ).اماشق سوی هم وجود دارد كه د رآن نه جهان تا ابدیت منبسط می‌شود كه كائنات در سرمای سوزناك به خواب ابدی فرو رودو نه با برگشت برق‌آسای خود به عقب در یك نقطه با گرمای باور نكردنی خرد و متلاشی شود این حالت نسبتاً متعادل بین سرنوشت فشردگی ابدی و انبساط ابدی است. اختر فیزیكدانان حرف یونانی امگا را برای تعیین تراكم جرم كیهانی در نظر گرفته بنابراین تصمیم‌گیری آنها در مورد سرنوشت جهان براساس مشاهدات و چگالی بحرانی صورت می‌گیرد . اگر مقدار امگا كمتر از یك شود در آن حالت مقدارتراكم جرم برای توقف انبساط كهكشان ها كم خواهد بود و حركت آنها همچنان درجهت دور شدن از یكدیگر ادامه می‌یابد اگر امگا بزرگتر از یك شود آن هنگام مقدار ماده برای بسته شدن عالم فراهم شده و جهان از انبساط باز می‌ماند. در آن صورت حركت رو به عقب كهكشانها آغاز می‌گردد.
مشاهدات اخترشناسان نمی‌توانست به درستی حكم كند كه در صورت منحنی بودند فضا آیا این منحنی باز خواهد بود یا بسته دلیل ظاهری كه امروز جهان در حالت توازن وجود دارد آنست كه امگای آن برابر یك است حامیان نظریه مهبانگ بخوبی توضیح می‌دهند كه چگونه جهان به موقعیت امروزی خود رسیده است و چگونه دوره های متعددش را پشت سرگذارنده و كهكشانها به مانند امروزه پراكنده و پخش شده‌اند آنها حتی می‌توانند خلقت دنیا را در دقیقه اول یا حتی در ثانیه و كمتر از آن بخوبی تشریح كنند.براساس مدل كیهانشناختی مهبانگ در زمان ثانیه بعد از انفجار بزرگ جهان بی‌نهایت خرد و كوچك بود چنانچه عالم براحتی در درون یك پرتون جای می‌گرفت مواد ایجاد شده به سرعت منبسط شدند واین انبساط چنان نیرو مندبود كه نیروی گرانش قادر به متوقف كردن آن نبود. و تنها بخش كوچكی از بیشتر ماده توسط نیروی قوی گرانشی از منبسط شدن مداوم باز ایستاد كه از این مقدار ماده همه ستارگان و كهكشانها بوجود ‌آمدنند.امروزه با توجه به تمامی ماده قابل رؤیت و كشف شده كیهانی ۱/۰ ماده مورد نیاز جهت بسته شدن عالم در آن وجود دارد یعنی برای اینكه حركت كهكشان ها و دور شدن آنها از هم متوقف شودو بدنبال آن حركت رو به عقب آنها آغاز گردد تا سرانجام همه عالم در یك نقطه متمركز و متلاشی گردد باید مقدار امگا به بیشتراز یك برسد كه هم اكنون این مقدار بسیار كمتر از این است (حدود ۱/۰) هرچند كه مقدار زیادی از ماده هنوز به حساب نیامده یعنی تقریباً نود درصدجهان هنوز ماهیت و چیستی آن ناشناخته و كشف نشده است.