کیهان‌شناسی

کیهان‌شناسی شاخه‌ای از دانش فیزیک است که به مطالعه تکوین و تکامل کیهان می‌پردازد. در این علم سعی بر این است تا با اعمال قوانین فیزیکی بر کیهان که به صورت یک منظومه بسته فیزیکی …

کیهان‌شناسی شاخه‌ای از دانش فیزیک است که به مطالعه تکوین و تکامل کیهان می‌پردازد. در این علم سعی بر این است تا با اعمال قوانین فیزیکی بر کیهان که به صورت یک منظومه بسته فیزیکی در نظر گرفته می‌شود، تحول آن به صورت روابط ریاضی استخراج شود. کیهان شناسی دانش بررسی ساختار کلان و تاریخ کیهان است. این دانش بویژه به جستارهای مربوط به خاستگاه جهان می‌پردازد. اخترشناسی، فلسفه و دین شاخه‌هایی هستند که به امر کیهان‌شناسی می‌پردازند. برای بررسی کیهان اصولی را به نام اصول کیهان‌شناسی فرض می‌کنند:

۱-جهان همگن است.

۲-جهان همسانگرد است.

۳-هیچ نقطه‌ای در جهان بر نقاط دیگر ارجح نیست.

بنا به شرایط اولیه و جزئیاتی که در نظر گرفته می‌شود الگوهای متفاوتی برای سرآغاز و سرانجام کیهان پیشنهاد شده است. آن الگوی کیهان شناختی که امروزه مورد پذیرش اکثریت جامعه علمی است به الگوی مِهبانگ گرم مشهور است.

عمر کیهان:

گروهی از اختر فیزیکدانان با مدل سازی نحوه عملکرد و تحول انرژی تاریک (انرژی نامرئی‌ای که موجب انبساط عالم پس از مهبانگ (انفجار بزرگ) می‌شود) به این نتیجه رسیده‌اند که نیروی این انرژی باعث خواهد شد جهان ما دست‌کم ۲۴ میلیارد سال پس از این نیز پایدار باقی بماند. این در حالی است که بررسی‌های پیشین نشان از آن داشت که جهان ما تنها تا حدود ۱۱ میلیارد سال دیگر پایدار خواهد ماند. به این ترتیب شبیه سازی جهان، سن کیهان را تا چندین میلیارد سال افزایش داده است. شایان یادآوری است برپایه واپسین پژوهش‌ها، جهان هم‌اکنون در حدود ۱۴ میلیارد سال دارد ؛ اگرچه کیهان شناسان بر سر این عدد توافق قطعی ندارند.

دانش کیهان‌زائی:

دانش کیهان‌زائی، شاخه‌ای از اختر فیزیک است که به بررسی خاستگاه و ساختار کیهان در مقیاس گسترده می‌پردازد.

سرانجام کیهان:

بیشتر اخترشناسان امروزه برآنند که کیهان حدود ۱۵ میلیارد سال پیش در فرایند مهبانگ (انفجار بزرگ) زاده شده است. از آن زمان کیهان خود بسط یافته و فضا و زمان را نیز گسترش داده است. اما آیا کیهان هم مرگی دارد؟ و چگونه؟

سه نمایشنامه متفاوت برای سرانجام کیهان متصور است:

اگر انبساط به همین روند ادامه یابد سرانجام کیهان چیزی جز مِه‌زَمهَریر (Big Freeze) نخواهد بود: کیهانی گسترده پر از ستارگان خاموش و سیاهچاله‌ها. اگر انبساط عالم بازایستاده و برعکس شود، تمام کیهان بروی خود جمع می‌شود و با فروریزی تمام کهکشان‌ها در فرایند مِهکُروژ (Big Crunch)، پایان عالم اَبَرسیاهچاله اَبَرعظیمی خواهد بود. البته عاقبت مسالمت آمیزتری هم برای کیهان ممکن است! نمایشنامه آخری به توقف انبساط کیهان و بازایستادن آن ختم می‌شود. اگر متغیرهای کیهانشناختی دقیقا متوازن باشند، از فاجعه کیهانی می‌توان حذر کرد و کیهان پابرجا می ماند؛ دستکم برای مدت مدیدی. و در پایان کیهان تسلیم مِه‌زَمهَریر خواهد شد، البته در زمانی مدیدتر از کیهان نمایشنامه اوّل. سرانجام کیهان بسته به نتیجه کشمکش دو نیرو است: نیروی کششی رو به درون گرانشی و نیروی گسلی ناشی از انبساط کیهان. به همین علت تلاش کیهانشناسان بر محاسبه قوت این دو نیرو متمرکز است. قوت نیروی گرانشی که باید با اثر انبساطی کیهان مقابله کند بسته به فراوانی اجرام درون کیهان دارد. هر چیزِ جرمداری گرانش خودش را دارد. مثلا خود شما به علت جرمی که دارید تمام اجرام دیگر، مثلا مردم دیگر، را جذب می‌کنید؛ هر چه جرم شما بیشتر باشد گرانش شما قوی‌تر است. گرانش زمین که پرجرم‌ترین جرم حول و حوش ماست بر تمام نیروهای جزیی گرانشی ناشی از اجرام خرد اطراف ما دیگر تفوق دارد. بنابراین برای تعیین سرانجام کیهان لازم است که جرم_والبته دقیق تر چگالی آن را _محاسبه کنیم. در کیهان‌شناسی از نماد ۹۳۷; برای نمایش چگالی نسبی استفاده می‌کنند{ اُمِگا، آخرین حرف الفبای یونانی، استعاره‌ای از انتها}.مقدار ماده‌ای که برای کند کردن و توقف نهایی انبساط کیهان لازم است (دارای چگالیِ نسبیِ بحرانی) ۹۳۷;=۱ دارد. اگر چگالی نسبی عالم دقیقا این مقدار باشد در پایان کیهان به تدریج و آرام متوقف می‌شود. با ۹۳۷;ای کوچکتر از یک نهایت کیهان به مِه‌زمهریر می انجامد و کیهان با ۹۳۷;یِ بزرگتر از یک نیز به مهکروژ ختم می‌شود. پس سرانجام عالم ما به مقدار چگالی آن وابسته است. شواهد موجود نشان می‌دهد که ۹۳۷; از ۳/۰کمتر نیست. اما باید اثرات گرانشی ماده تاریک را که در خفا در عالم بسر می برد و دیده نمی‌شود را هم در نظر گرفت. اندازه‌گیری میزان انبساط کیهان بسیار مشکل بوده است. اخیرا معلوم شده است که این میزان انبساط تحت اثر نیرویی قبلا ناشناخته موسوم به انرژی تاریک، که به گسلش کیهان کمک می‌کند،افزایش میابد. تا این دو "تاریک" بخوبی شناخته نشوند، سرانجام قطعی کیهان نیزبرای ما نامعلوم خواهد بود. گرچه سرانجام کیهان حقیقتا خوشایند ما نخواهد بود، سرانجام زمین که به‌ ما نزدیکتر است! حدود ۴ میلیارد سال دیگر خورشید ما منبسط خواهد شد و زمین ما را در بر خواهد گرفت. در همان حدود نزدیکترین کهکشان بزرگ همسایه ما _ امراهٔ المسلسله_ در حال گذر از درون کهکشان ما_ راه کاهکشان_ خواهد بود (یعنی دو کهکشان در حال تصادف هستند). بدیهی است اگر زیست بخواهد بقا یابد باید به جای دیگری در فضا اسباب‌کشی کند.