نظریه كیهانشناختی بیگ بنگ و چالشهای آن

میلیارد سال پیش در یك لحظه معین درون نقطه ای 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 می گشت و دما نیز به تبع آن رفته رفته كاهش می یافت

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.

---