روزی بدون دیروز

در زمستان سال ۱۹۹۸ دو تیم اخترشناس در بركلی كالیفرنیا به طور جداگانه به كشفی شگفت‌آور و یكسان دست یافتند. هر دوی این تیم‌ها مشغول رصد ابرنواختر (super novae) بودند ـ ستاره‌های در حال انفجاری كه از فاصله‌ی بسیار دور قابل مشاهده هستند ـ تا دریابند سرعت انبساط عالم چقدر است. اخترشناسان بنابر معلومات خود انتظار داشتند كه آهنگ انبساط را در حال كاهش بیابند، اما در عوض دریافتند كه این نرخ در حال افزایش است ـ كشفی كه علم اخترشناسی را از بنیاد لرزانده است ـ . این كشف برای جورجس لماتری (Georges Lemaitre) (۱۹۶۶ ـ ۱۸۹۴)، ریاضی‌دان و كشیش كاتولیك بلژیكی و صاحب نظریه‌ی انفجار بزرگ جای هیچ شگفتی نمی‌داشت. لماتری آغاز عالم را به صورت انفجاری از مواد آتش‌بازی توصیف كرده بود و كهكشان‌ها را به بقایای آتش‌ها تشبیه كرده بود كه به صورت یك كره‌ی در حال رشد از مركز این انفجار به سمت خارج گسترش می‌یابند. به عقیده‌ی او این انفجار سرآغاز زمان بود كه در «روزی بدون دیروز» رخ داده است. پس از ده‌ها سال كشمكش، سایر دانشمندان به تدریج نظریه انفجار بزرگ را به عنوان یك حقیقت و امر مسلم پذیرفتند. اما در حالی كه اكثر دانشمندان ـ شامل استیون هاوكینگ ـ پیش‌بینی می‌كردند كه نهایتاً نیروی جاذبه سرعت انبساط عالم را كاهش می‌دهد و باعث می‌شود كه جهان دوباره به سمت مركزش بازگردد (منقبض شود)، لماتری بر این باور بود كه جهان به روند گسترش خود ادامه خواهد داد. او می‌گفت كه انفجار بزرگ رخدادی یگانه است، در صورتی كه سایر دانشمندان معتقد بودند كه جهان منقبض می‌شود تا جایی كه به نقطه‌ی آغاز یك انفجار بزرگ دیگر می‌رسد. رصدی كه در بركلی انجام شد استدلال لماتری را كه انفجار بزرگ در حقیقت «روزی است بدون دیروز» تأیید می‌كرد. هنگامی كه جورجس لماتری در بلژیك به دنیا آمد، اكثر دانشمندان گمان می‌كردند كه جهان از نظر سن بی‌نهایت است و ظاهرش هم ثابت و بدون تغییر است. نتیجه‌ی كارها و تحقیقات نیوتن و ماكسول جهانی ابدی و جاودان را پیشنهاد می‌كرد. هنگامی كه انیشتین برای نخستین بار در سال ۱۹۱۶ تئوری نسبیت خود را منتشر كرد، به نظر می‌رسید كه این تئوری هم بی‌انتها و ابدی بودن عالم را تأیید می‌كرد، دنیایی پایدار و بدون تغییر. لماتری فعالیت علمی خود را در سال ۱۹۱۳در كالج مهندسی لووین آغاز كرد. اما پس از یك سال مجبور به ترك آنجا شد تا در توپخانه‌ی ارتش بلژیك در جنگ جهانی اول خدمت كند. پس از پایان جنگ وارد حوزه‌ی علمیه‌ی تحت كنترل پاپ (میسون سنت رامبوت) شد، در آنجا در اوقات فراغتش به مطالعه‌ی ریاضیات و علوم پرداخت. پس از مراسم اعطای رتبه مقدس در كلیسا در سال ۱۹۲۳ وارد دانشگاه كمبریج شد و در رشته‌ی ریاضیات و علوم به تحصیل پرداخت. دكتر آرتور ادینگتون، یكی از اساتید لماتری در كمبریج مسوول رصدخانه بود. لماتری مجبور بود برای تحقیق‌اش تئوری نسبت عام را مرور كند. طبق محاسبات انیشتین كه ده سال پیش‌تر انجام شده بود، لماتری نتیجه گرفته بود كه عالم باید یا در حال انقباض یا انبساط باشد. اما انیشتین نیرویی ناشناخته را متصور بود ـ یك ثابت كیهانی ـ كه دنیا را پایدار نگه می‌داشت، در حالی كه لماتری به این نتیجه رسیده بود كه عالم در حال انبساط است. او پس از رصد هاله‌ی سرخ مایل به قرمز كه اطراف اجرام خارج از كهكشان را احاطه كرده است به این نتیجه رسیده بود. اثر دوپلر این تغییر رنگ را به این معنا می‌داند كه كهكشان‌ها در حال دور شدن از ما هستند. لماتری استدلال‌ها و محاسباتش را در سال ۱۹۲۷ كه در یك مجله به چاپ رساند، تنها عده‌ی اندكی به این نظریه توجه كردند. در همان سال لماتری با انیشتین در این باره گفت‌وگو كرد اما انیشتین در حالی كه اصلاً تحت تأثیر قرار نگرفته بود گفت: «محاسبات‌ات درست هستند اما تسلط‌ات بر فیزیك افتضاح است». هر چند تسلط خود انیشتین بر فیزیك بود كه خیلی زود مورد انتقاد قرار گرفت. در سال ۱۹۲۹ رصدهای منظم ادوین‌ هابل از سایر كهكشان‌ها تغییر هاله‌ی قرمز رنگ را تأیید كرد. انجمن سلطنتی نجوم لندن همایشی ترتیب داد تا مسأله‌ی تضاد ظاهری میان مشاهدات و نظریه‌ی نسبیت را مورد بررسی قرار دهد. سرآرتور ادینگتون پذیرفت تا راه حل ارائه دهد. وقتی لماتری از این جریانات مطلع شد نسخه‌ای از مقاله‌ی سال ۱۹۲۷ خود را برای ادینگتون ارسال كرد. به این ترتیب اخترشناسان دریافتند كه نظریه‌ی لماتری فاصله‌ی میان مشاهدات و نظریه را پر می‌كند. به پیشنهاد ادینگتون انجمن سلطنتی نجوم نسخه‌ی انگلیسی مقاله‌ی لماتری را در شماره‌ی ماه مارس «خبرهای ماهانه» در سال ۱۹۳۱ منتشر كرد. اكثر دانشمندانی كه مقاله‌ی لماتری را خواندند، پذیرفتند كه عالم در حال اتساع، حداقل در عصر حاضر است. اما همگی در مقابل این نظر كه آغازی برای عالم وجود دارد موضع گرفتند. آنها به این نظر كه زمان نه آغاز دارد نه پایان عادت كرده بودند. به نظر غیرمنطقی می‌رسید كه پیش از آن كه عالم آغاز شده باشد میلیون‌ها سال بی‌كران بر او گذشته باشد. خود ادینگتون در مجله‌ی انگلیسی طبیعت نوشته بود كه تصور آغازی برای جهان «نفرت‌انگیز» است. لماتری در پاسخ به ادینگتون نامه‌ای نوشت كه در ۹ می ۱۹۳۱ در همان نشریه به چاپ رسید. وی در این نامه نوشته بود كه جهان آغازی معین و مشخص دارد كه همه‌ی ماده و انرژی‌اش در یك نقطه متمركز شده‌اند. اگر دنیا با یك كوانتوم تنها آغاز شده است، تصور فضا و زمان در ابتدا بی‌معنی خواهند بود؛ این دو تنها در صورتی معنادار هستند كه كوانتوم اولیه به تعداد مشخصی از كوانتا تقسیم شده باشد. اگر این نظر صحیح است، آغاز دنیا اندكی پیش از آغاز زمان و فضا اتفاق افتاده است. در ژانویه‌ی ۱۹۳۳ انیشتین و لماتری به كالیفرنیا سفر كردند تا در یك سری سمینار شركت كنند. هنگامی كه این كشیش بلژیكی تئوری خود را مطرح نمود، انیشتین به پا ایستاد و برای او كف زد و گفت: «این زیباترین و مناسب‌ترین توضیحی است كه من تاكنون به آن گوش داده‌ام». در فوریه‌ی ۱۹۳۳ مقاله‌ای درباره‌ی لماتری در مجله‌ی نیویورك تایمز منتشر شد كه در كنار آن عكسی از انیشتین و لماتری در حالی كه آن دو را ایستاده در كنار یكدیگر نشان می‌داد چاپ شده بود. عنوان مقاله این بود: «این دو، احترام فوق‌العاده‌ای برای یكدیگر قائل‌اند». علی‌‌رغم آن همه تحسین، تئوری لماتری چند اشكال داشت. سرعتی كه لماتری برای اتساع جهان محاسبه كرده بود، در عمل چنین نبود. اگر دنیا با نرخی ثابت در حال انبساط بود، زمانی كه طی كرده بود تا شعاع‌اش را طی كند كوتاه‌تر از آن بود كه به تشكیل ستارگان و سیارات بیانجامد. لماتری این مشكل را با به كار گرفتن ثابت فضایی (كیهانی) انیشتین حل كرد. در حالی كه انیشتین از این ثابت استفاده كرده بود تا عالم را در اندازه‌ای ثابت نگاه دارد، لماتری آن را به كار گرفته بود تا سرعت اتساع را در زمان افزایش دهد. انیشتین از این كار لماتری خوشش نیامد. او این ثابت را بدترین خطای حرفه‌ای‌اش می‌دانست و از این رو كه لماتری از نیروی فراكیهانی‌اش آن گونه استفاده كرده بود ناخرسند بود. پس از مرگ آرتور ادینگتون در سال ۱۹۴۴ دانشگاه كمبریج به مركز مخالفت با تئوری لماتری، یعنی همان انفجار بزرگ (Big Bang) تبدیل شد. این فرد هویل (Fred Hoyle) یك اخترشناس همین دانشگاه بود كه واژه‌ی بیگ بنگ را برای تئوری لماتری و برای تمسخر او استفاده می‌كرد. هویل و دیگران با آن عقیده درباره‌ی تاریخ عالم موافق بودند كه «حالت پایدار» نام داشت. طبق این نظر اتم‌های هیدروژن به طور مداوم پدید می‌آیند و به تدریج با یكدیگر ادغام شده و ابرهای گاز هیدروژن را می‌سازند. این ابرها ستارگان را به وجود می‌آورند. در سال ۱۹۶۴ پیشرفت مهمی حاصل شد كه بخش‌هایی از تئوری لماتری را تأیید می‌كرد. كارگران آزمایشگاه های بل در نیوجرسی مشغول دست‌كاری یك رادیو تلسكوپ بودند كه با اختلال میكرو ویو مواجه شدند. آنها تلسكوپ را به سمت مركز كهكشان قرار دادند ولی باز هم این اختلال وجود داشت. تلسكوپ را به سمت مخالف مركز كهكشان چرخاندند و با كمال تعجب مشاهده كردند كه این اختلال به همان شدت وجود دارد. از این مهم‌تر آن كه طول موج‌های دریافت شده و دما هم یكسان بود. این كشف اتفاقی نیاز به چند ماه زمانی داشت یا اهمیت‌اش كاملاً درك شود. در نهایت باعث شد آرنو پنزیاس جایزه‌ی نوبل فیزیك را از آن خود كند. این اختلال میكروویو را به عنوان تشعشعات پس‌زمینه‌ی فضا شناختند، باقی‌مانده‌ی همان انفجار بزرگ! این خبر مسرت‌بخش در حالی به لماتری رسید كه او سلامت خود را پس از یك سكته‌ی قلبی بازمی‌یافت و نهایتاً در سال ۱۹۶۶ در سن ۷۱ سالگی درگذشت. پس از مرگ لماتری، اتفاق نظری دربارة تئوری او پدید آمد، اما ابهامات همچنان وجود داشت: آیا واقعاً این رویداد در روزی بدون دیروز اتفاق افتاده است؟ شاید نیروی جاذبه می‌توانست توضیحی جایگزین داشته باشد. برخی این طور استدلال كردند كه نیروی جاذبه باعث كندشدن سرعت اتساع عالم و بازگشت آن به سمت مركزش شده و دوباره برخوردی بزرگ و انفجار بزرگ دیگری روی داده باشد. به این ترتیب انفجار بزرگ رویدادی یگانه نبوده كه آغاز زمان را مشخص كند بلكه بخشی از سكانس بی‌نهایت انفجارهای بزرگ و برخوردهای بزرگ است. هنگامی كه استیون هاوكینگ خبر كشف ۱۹۹۸ دانشگاه بركلی را شنید كه دریافته بودند جهان در حال انبساط، سرعتی فزاینده است، گفت این واقعه خیلی پیش‌ پا افتاده‌تر از آن است كه جدی گرفته شود. بعداً نظرش را تغییر داد و در گفت‌وگو با مجله‌ی ستاره‌شناسی در اكتبر در سال ۱۹۹۹ گفت كه: «وقت بیشتری داشته‌ام كه به رصدها فكر كنم و آنها را در نظر بگیرم و فهمیدم كه این مشاهدات ارزشمند بوده‌اند. این باعث شد كه من تعصب نظری‌ام را بازبینی كنم». در واقع هاوكینگ خیلی متواضع بود. در ناآرامی‌هایی كه نتایج ابرنواختر ایجاد كرده بود، او خیلی زود خود را با شرایط موجود تطبیق داد. اما شاید «تعصب نظری» باعث شود كه به طرز تفكرهایی بیاندیشیم كه سال‌ها پیش برای دانشمندان مشكل‌ساز بودند. این تعصب باعث شد كه یك ریاضی‌دان كه اتفاقاً یك كشیش كاتولیك هم بود با ذهنی باز به شواهد مراجعه كند و مدلی ارایه دهد كه كارساز بود. آیا در این شرایط تضادی وجود دارد؟ به نظر لماتری وجود نداشت. دانكن ایمكن كه در سال ۱۹۳۳ دیدگاه لماتری را در نیویورك تایمز منعكس می‌كرد نوشته بود «هیچ تقابلی میان دین و علم وجود ندارد. لماتری نظریات‌اش را بارها و بارها برای مردم این سرزمین [طی سمینار] عنوان كرده است. دیدگاهش جالب و مهم است. نه به این دلیل كه او یك كشیش كاتولیك است، نه به این دلیل كه او یكی از دانشمندان فیزیك زمان ماست، بلكه به این دلیل كه او هر دوی آنها است».

نویسنده: مارك میدبون
مترجم: مهدیار حمیدی
منبع: باشگاه اندیشه

منبع : شبکه فن آوری اطلاعات ایران