تبلیغات
خبرهایی از گوشه و كنار جهان

قالب وبلاگ


خبرهایی از گوشه و كنار جهان
نویسندگان
نظر سنجی
به نظر شما آیا خوب است كه در وبلاگ تحولاتی رخ بدهد؟






یکی از فرضیه ها، یا به عبارت بهتر نظریه ها، در مورد پیدایش جهان که پیروان و طرفداران فراوان دارد نظریه مهبانگ است. بنابراین نظریه جهان بر اساس مدل فریدمن قابل تفسیر است . در مدل فریدمن فرض بر این است که هر چه عالم سردتر می شود گسترش بیشتری می یابد. از یک طرف، هر چه عالم گسترش پیدا می کند سردتر می شود به طوری که وقتی وسعت عالم دو برابر شود دمای آن نصف خواهد شد. از طرف دیگر، چون دما نماینده میانگین انرژی هر ذره مادی است، این سرد شدن جهان اثر مستقیم بر روی ذرات مادی جهان دارد در دمای خیلی زیاد ذرات مادی با چنان سرعتی حرکت می کنند که نیروی جاذبه بین آنها نمی تواند آنها را به سمت یکدیگر جذب کند. یعنی نیروی حاصل از حرکت بیشتر از نیروی جاذبه است. اما به تدریج که ذرات مادی سردتر می شوند از سرعت آنها کاسته می شود و این امکان پیش می آید که نیروی جاذبه غالب گردد و ذرات جذب یکدیگر و حتی با هم ترکیب شوند. از طرف دیگر، نوع ذرات مادی موجود در عالم به دمای عالم بستگی دارد. در دماهای زیاد وقتی دو ذره به هم برخورد می کنند، به علت انرژی زیادی که دارند، قادر به تولید تعداد زیادی زوج ذره – پاد ذره هستند. اگرچه، امکان دارد این زوج ها نابود شوند، اما در دمای زیاد، سرعت تولید آنها خیلی بیشتر از سرعت نابودی آنها خواهد بود. از طرف دیگر، وقتی دما کم می شود، سرعت ایجاد زوج های ذره – پاد ذره خیلی کمتر از سرعت نابودی این زوج ها خواهد شد ( توجه داشته باشید که ذره و پاد ذره وقتی کنار هم قرار گیرند خود به خود یکدیگر را از میان می برند ). دمای زیاد میزان سرعت حرکت را بالا می برد. همچنین، سرعت زیاد اجازه نمی دهد که زوج های ذره – پاد ذره کنار هم قرار گیرند تا یکدیگر را از بین ببرند.
در نقطه مهبانگ جرم عالم نزدیک به بی نهایت، اندازه آن نزدیک به صفر و دمای آن نیز در حد بی نهایت بوده است. اما، بر اثر مهبانگ، در یک لحظه بسیار کوتاه عالم گسترش یافته و دمای آن به سرعت کم شده است. به طوری که می توان گفت در زمانی معادل یک ثانیه بعد از مهبانگ دمای جهان از مقدار بی نهایت به حدی معادل 10 بیلیون درجه سانتیگراد کاهش پیدا کرده است. گرچه این دما بیش از هزار برابر دما در مرکز خورشید است، اما، رسیدن به این دما چیزی غیر ممکن نیست ( در حال حاضر می توان با انفجار بمب هیدروژنی بسیار قوی در یک محیط بسته و کوچک به این دما رسید ). در لحظات اولیه بعد از مهبانگ جهان از ذرات فوتون، الکترون، نوترینو، پاد نوترینو، نوترون ( به مقدار کم ) و پاد نوترون تشکیل شده بود. ذرات فوتون، الکترون، نوترینو، و پاد نوترینو ذرات سبکی هستند که تنها نیروی الکترومغناطیسی یا هسته ای ضعیف بر آنها مؤثر است. علاوه بر این ذرات، تعداد کمی نوترون، پاد نوترون، و پروتون نیز وجود داشته که مجموع جرم جهان بعد از انفجار بزرگ را تشکیل می داده اند. تولید الکترون – پاد الکترون، بر اثر برخورد ذرات با یکدیگر، کمتر از مقدار نابودی آنها بوده است. در نتیجه، تقریباً تمام الکترون ها و پاد الکترون ها یکدیگر را خنثی کرده و به فوتون تبدیل شده اند. تنها تعداد کمی از الکترون ها که از دست پاد الکترون ها جان سالم به در برده اند، باقی مانده اند. از طرف دیگر، نوترینوها و پاد نوترینوها که دارای نیروی کنش و واکنش بسیار ضعیفی بوده اند، یکدیگر را با سرعت خیلی کمتری خنثی کرده اند. از طرف دیگر، الکترون ها و پاد الکترون ها، به دلیل این که دارای بار الکتریکی هستند، با سرعت خیلی زیادی یکدیگر را از بین برده و به فوتون تبدیل شده اند. به خاطر اختلاف سرعت نابودی الکترون ها و نوترینوها، پس از گذشت زمان، الکترون ها به سرعت کم شده و مقدار عظیمی از آنها به فوتون تبدیل شدند و در عوض تعداد بسیار زیادی از نوترینوها و پاد نوترینوها عالم را پر کردند. حتی، بعضی اعتقاد دارند که امروزه هم این نوترینوها وجود دارند، ولی، چون دمای آنها بسیار کم و جرم آنها ناچیز است برای ما قابل تشخیص نیستند. بعضی عقیده دارند که چون نوترینوها دارای جرم بسیار کمی هستند اگر مقدار زیادی از آنها در یک نقطه جمع گردند، شاید بتوان از طریق نیروی جاذبه آنها به وجودشان پی برد. وجود این ذرات، به هر شکل که ثابت شود، کمک بزرگی به نظریه مهبانگ خواهد کرد.
زمانی کمتر از یـک صد ثانیه بعد از مـهبانگ دمـای جــهان بایستی به یک میلیون درجه سقوط کرده باشد. در چنین دمایی دیگر پروتون ها و نوترون ها انرژی کافی برای فرار از میدان نیروی هسته ای قوی را ندارند و شروع به ترکیب شدن با یکدیگر می کنند و هسته اتم دوتریم که همان هیدروژن سنگین است به وجود می آید. بعد از آن هسته های دوتریم به نوبه خود با هم ترکیب می شوند و هسته هلیم را می سازند که دارای 2 نوترون و 2 پروتون است.عده ای از دانشمندان عقیده دارند که در این زمان مقدار کمی از مواد سنگین تر مانند لیتیم و بریلیم نیز ساخته شده است. با محاسبه های دقیق می توان نتیجه گرفت که در این مدل مخصوص از عالم، یعنی مدل مهبانگ، با گرمای زیاد به اندازه یک چهارم تمام پروتون ها و نوترون ها به هسته هلیم و هیدروژن سنگین تبدیل شدند و بقیه در حالی که تحت تغییر و تحول درونی قرار گرفتند، در نهایت، هسته هیدروژن معمولی را تشکیل دادند.
نظریه پیدایش جهان بر اثر مهبانگ با دمای بسیار زیاد را جرج گاموف در مقاله ای که در سال 1947 میلادی منتشر شد مطرح کرد. عنوان این مقاله " شروع عالم " نام داشت و دو نفر دیگر از شاگردان گاموف به نام های هانس بته و رالف آلفر نیز سهم به سزایی در انتشار این نظریه داشتند. در این مقاله گاموف و همکارانش ادعا می کنند که هنوز تابش هایی که به صورت فوتون ها از لحظات اول پیدایش عالم، بر اثر دمای زیاد، به وجود آمده اند، وجود دارند. اما دمای این فوتون ها بسیار کم شده و شاید به صفر مطلق، یعنی 270 – درجۀ سانتیگراد، رسیده است. دمای پایین، انرژی فوتون ها را تا آنجا کم کرده که ما از وجود آنها بی خبر هستیم، لیکن آنها هنوز در فضا پراکنده هستند. همین فوتونها بودند که در سال 1965 میلادی با دستگاهی که پنزیاس و ویلسون برای گرفتن امواج رادیویی نصب کرده بودند کشف شدند.
زمانی که گاموف نظریه خود را در مورد شروع عالم انتشار داد، هنوز وسایل لازم برای محاسبه های دقیق که صحت این نظریه را تأیید کند وجود نداشت. دانش ما در مورد کنش و واکنش هسته ای نوترون ها و پروتون ها نیز خیلی کمتر از امروز بود. اخیراً، با داشتن علم کافی راجع به طرز کار نوترون ها و پروتون ها در میدان های هسته ای و در دست بودن کامپیوترهای بسیار سریع، دانشمندان توانسته اند محاسبات دقیق که برای نشان دادن صحت نظریه گاموف لازم است انجام دهند. نه یک نفر، بلکه چندین گروه مختلف در نقاط مختلف دنیا و به طور مستقل از یکدیگر این کار را انجام داده اند و همه به نتایجی بسیار مثبت رسیده اند. با تکیه بر نتیجه این محاسبه ها می توان گفت که فرض گاموف تقریباً صحیح ترین تصویری است که ما از پیدایش جهان می توانیم داشته باشیم. با توجه به محاسبه های دقیق ریاضی می توان نتیجه گرفت که تنها چند ساعت پس از مهبانگ تولید هلیم به کلی قطع شده است. از این لحظه تا مدتی قریب به یک میلیون سال جهان به سرعت گسترش یافته بدون آن که چیز تازه ای به وجود آید. وجود این گسترش سریع برای پایین آمدن دمای عالم لازم بوده است. زمانی که دمای جهان به جایی می رسد که دیگر الکترون ها و هسته های اتمی، به دلیل نداشتن انرژی کافی، نمی توانند از میدان الکترومغناطیسی، که بر اثر بار منفی الکترون ها و بار مثبت پروتون ها به وجود آمده بود، فرار کنند، شرایط مناسب برای تولید اتم های دیگر به وجود می آید. از این زمان به بعد، اتم های مختلف با ترتیبی منظم به وجود می آیند. هر چه دمای جهان کم می شود از گسترش جهان کاسته می شود تا آنجا که بعضی از مناطق جهان بر اثر نیروی جاذبه از گسترش باز می ایستد.
در مناطقی که سرد می شوند چون گسترش یا کاملاً متوقف شده است و یا با سرعتی خیلی کم ( چیزی معادل یک صدم در هر یک میلیون سال ) ادامه دارد، اتم ها که دیگر نمی توانند از میدان جاذبه فرار کنند به درون هم سقوط می کنند. از طرف دیگر، نیروی جاذبه وارد بر منطقه ای که از گسترش باز مانده است باعث می شود که این منطقه را به دوران دور خودش وادارد. هرچه اتم ها متراکم می شوند سرعت این دوران بیشتر می شود، تا آنجا که سرعت چرخش منطقه به جایی می رسد که نیروی گریز از مرکز جاذبه را خنثی می کند و به این شکل اولین کهکشان ها با مدار گردش دایره شکل به وجود آمده اند. مسیر این کهکشان ها گرچه دایره کامل نیست، ولی ، همواره یک مسیر بسته و در اکثر موارد بسیار نزدیک به دایره است. مناطقی از جهان که در مجاورت نیروهای جاذبه قوی نبوده اند به دوران در نیامده اند و این مناطق موسوم به کهکشان های سهمی شکل یا غیر دوار هستند. درون این کهکشان ها، ستارگان و مناطق دورانی فراوان وجود دارد، لیکن، خود کهکشان دارای حرکت دورانی نیست. در کهکشان های دوار عمل انقباض، به خاطر تعادلی که بین نیروی جاذبه و نیروی گریز از مرکز به وجود آمده است، دیگر انجام نمی گیرد و یک حالت تعادل همه جانبه به وجود می آید.
همان طور که گفتیم کهکشان های غیر دوّار که خود دارای حرکت دورانی نیستند قسمت های درونی آنها تحت جاذبه خود کهکشان، دارای حرکت دورانی شده اند و به دور مرکز کهکشان می گردند. نیروی حاصل از دوران قسمت های مختلف کهکشان های غیر دوّار خود باعث می شود که درون کهکشان حالت تعادل به وجود آید و عمل انقباض و سقوط اتم ها کم کم به پایان برسد.
به مرور زمان، گازهای هیدروژن و هلیم درون کهکشان ها به صورت ابرهای عظیمی از هم جدا می شوند. این ابرها به دلیل این که تعادل نیروی جاذبه آنها به هم خورده است، دوباره در خود سقوط می کنند و از برخورد اتم ها با یکدیگر دوباره دما بالا می رود تا آنجا که می تواند هیدروژن را به هلیم تبدیل کند. گرمای حاصل از این عمل فشار گاز را زیاد می کند و از سقوط ابرهای عظیم در خودشان جلوگیری می کند. این فرآیند همان مسیر پیدایش ستارگان است. تا زمانی که در این ابرهای پراکنده مقدار کافی هیدروژن برای ایجاد هلیم و سوخت سوخت کافی برای بالا نگاه داشتن دما وجود دارد، آنها در حال تعادل با جاذبه خود باقی می مانند. خورشید یکی از ستارگانی است که در حدود پنج بیلیون سال قبل به این شکل به وجود آمده است و میلیون ها سال است که در حالت تعادل وجود دارد.
تعادل پایدار توده های گاز رابطه مستقیم با فشار گاز دارد. به این معنا که هر چه ستاره ای سنگین تر باشد نیاز به دمای بیشتر و در نتیجه باقی ماندن در حال تعادل خواهد داشت. برای ایجاد دمای بیشتر بایستی با سرعت بیشتری ذخیره سوخت ستاره مصرف شود. در نتیجه، به نظر می رسد که هر چه یک ستاره سنگین تر باشد سوخت خودش را سریع تر مصرف می کند و در نتیجه عمرش کمتر خواهد بود. بد نیست بدانیم، کم عمرترین و جوان ترین ستارگانی که می شناسیم بیش از یک صد میلیون سال عمر دارند.
وقتی در ستارگان سنگین حرارت از حد معینی تجاوز کند این ستارگان علاوه بر گاز هلیم می توانند گازهای سنگین مانند کربن و اکسیژن ایجاد کنند. اما این گازها مقدار زیادی انرژی تولید نخواهند کرد و در نتیجه یک حالت بحرانی به وجود می آید. این مسئله که بین این حالت بحرانی تا زمان نابودی یا خاموشی ستاره چه پیش می آید به درستی معلوم نیست. یک حدس علمی که با معادله های ریاضی ناسازگار نیست این است که قسمت درونی ستاره به مرور به ستاره خاموشی، از یکی از انواع ستارگان خاموش ( سیاهچاله ها ). در می آید و قسمت خارجی ستاره بر اثر انفجار عظیمی به فضا پرتاپ می شود و انرژی این انفجار آنچنان است که تمام ستارگان دیگر کهکشان را روشن تر جلوه خواهد داد. این ستارگان در اواخر عمرشان عناصر سنگین تری در سطح خارجی خود تولید می کنند و این عناصر در موفع انفجار جدار خارجی ستاره، در فضای کهکشان پخش شده و خود هسته مرکزی ستارگان تازه ای می گردند که اینها را ستارگان نسل دوم، سوم، و غیره می نامند.
در حدود پنج بیلیون سال قبل بر اثر انفجار ستاره ای در کهکشان سحابی مقداری از اجسام سنگین این ستاره به درون ابرهایی از گازهای هلیم و هیدروژن پرتاب شد و خود هسته ای برای ایجاد خورشید ما و سیارات آن گردید. مقدار زیادی از این گازها در اطراف یکی از این اجسام سنگین جمع شدند و خورشید ما را به وجود آوردند. بقیه گازها از میدان جاذبه خورشید فرار کردند و اجسام سنگین تری که درون این گاز ها بود موفق به فرار از جاذبه خورشید نشدند و امروز آنها را سیارات منظومه شمسی می نامیم که زمین ما، با تمام عظمتش، خود یکی از این ذرات است.
خلاصه نظریه گاموف این است که جهان پس از یک انفجار بسیار عظیم با دمای بسیار زیاد شروع شد و از آن لحظه به بعد در حال گسترش و سرد شدن است. این نظریه مورد قبول همه اهل علم و حتی اخیراً کلیسا نیز آن را قبول کرده و اعلان نموده است که با تعلیمات کلیسا ناسازگار نیست.
با تمام این اوصاف چند سؤال بسیار مهم باقی می ماند که این نظریه قادر به پاسخگویی به آنها نیست. چهار سؤال از این سؤال ها عبارتند از :
1 – چرا عالم اولیه آنقدر گرم بوده، آیا این گرمای سرسام آور قبل از مهبانگ ایجاد شده، و مهبانگ را به وجود آورده است، یا اول مهبانگ بوده و بر اثر مهبانگ بوده که این گرما به وجود آمده است؟ نه نظریۀ گاموف و نه نظریه های دیگر که معتقد به مهبانگ هستند هیچ گونه اطلاعی در مورد قبل از مهبانگ، حتی یک بیلیونیم ثانیه قبل از مهبانگ، به دست نمی دهند. پس، نه می توان اظهار کرد که مهبانگ به چه دلیل به وجود آمده و نه می توان گفت دمای بسیار زیاد جهان اولیه از چه چیز به وجود آمده است. بنابر نظریه گاموف، پس از انفجار و بر اساس دمای فوق العاده زیاد بود که گاز هلیم تولید شد. پس نمی توان اظهار نمود که دمای اولیه جهان بر اثر سوختن هیدروژن به وجود آمده است.
2 – چرا عالم این چنین یکنواخت و یک شکل است و از هر سو که بدان بنگریم یکسان جلوه می کند؟ منظور از نگریستن در اینجا مشاهده نورها و امواج رادیویی است که از سراسر عالم به ما می رسند. به عنوان مثال، می دانیم که دمای امواج الکترومغناطیسی از هر کجای عالم که گسیل شده باشد یکی است. در اینجا بایستی تذکر داد که واژه " یکنواخت " و یا " هم شکل " در مقیاس نظریه نسبیت عام به کار برده می شود. مقیاس های نظریه نسبیت عام همگی مقیاس های بی نهایت بزرگ هستند و محاسبه های نظریه نسبیت عام بر اساس سرعت نور انجام می شود. در چنین مقیاسی است که می گوییم از هر کجای عالم که جهان را مشاهده کنیم به یک شکل دیده خواهد شد.
3 – چگونه عالم پس از مهبانگ با سرعتی آن چنان دقیق شروع به گسترش کرد که دیگر مجال برگشت به حالت اولیه پیش نیامد. نکته بسیار جالب توجه این است که امروزه با کمک فرمول های ریاضی و کامپیوترهای بسیار سریع ثابت شده است که اگر سرعت گسترش جهان پس از مهبانگ به اندازه یک تریلیونیم کمتر از آنچه که بود، می بود، عالم قبل از این که به صورت امروزی خود درآید دوباره منقبض می شد وشاید به حالت اولیه خود در می آمد. فرض کنید، سرعت گسترش جهان بلافاصله پس از مهبانگ را با c نشان دهیم، حال اگر به جای c، این سرعت معادل 00000000000000001/0 – c می بود جهان در مدتی کمتر از 5 بیلیون سال دوباره به حالت اولیه خود برمی گشت . حال، این سؤال پیش می آید که این سرعت دقیق c چگونه به وجود می آمد؟ آیا بر حسب تصادف بود؟ آیا نیروهایی که به قبل از مهبانگ مربوط می شوند با چنین دقتی سرعت c را محاسبه کردند؟ آنچه مسلم است هیچ یک از نظریه هایی که امروزه می شناسیم نمی توانند به این سؤال ها پاسخ دهند. حتی هیچ یک از نظریه های شناخته شده این سؤال ها را پیش بینی نکرده اند.
4 – همان طور که گفتیم کهکشان های مختلف عالم و مناطق متفاوت جهان تحت اثر اختلاف بسیار کمی که در چگالی گازهای اولیه، پس از مهبانگ، وجود داشته است به وجود آمده اند. دلیل پیدایش این اختلاف در گازهای اولیه چه بوده است؟ باز هم هیچ یک از نظریه های فعلی جوابی قانع کننده برای این سؤال ارائه نداده است.
همان طور که می بینیم هر چه بیشتر بدانیم، در حقیقت، به نادانسته های خود اضافه می کنیم. نویسندگان، دانشمندان، و فیلسوفان بزرگ سعی کردند به این سؤال ها و سؤالاتی از این قبیل در مورد پیدایش عالم و گسترش آن جوابی بدهند. اما، هیچ یک نتوانسته اند با توضیحات خود، حتی خودشان را قانع کنند. بسیاری سعی کرده اند که نظریه نسبیت عام را طوری تعمیم دهند که این نظریه به سؤال های بالا پاسخی منطقی بدهد. بر اساس این نظریه، جهان باید دارای ابتدایی باشد که همان نقطه مهبانگ است. اگر این مسئله را قبول کنیم، آن وقت بر اساس نظریه ها و معادله های ریاضی بایستی بتوانیم آینده عالم را، در مقیاس همان نسبیت عام، به دقت پیش بینی کنیم. زیرا، فرض بر این است که عالم از چند لحظه بعد از مهبانگ تابع این قوانین ریاضی بوده و برای همیشه خواهد بود. بنابراین ، دیده می شود که نظریه نسبیت عام، که تقریباً تنها امید دانشمندان قرن بیستم بود، به کلی عاجز می ماند و نمی تواند جوابی برای سوال های ما ارائه دهد. آنچه که مسلم است باید بگوییم که وقایع عالم به صورت تصادفی و بر اساس حساب احتمالات نمی توانند به وجود آمده باشند. زیرا، وقتی احتمال هر واقعه ای را که بعد از مهبانگ صورت گرفته حساب کنیم به رقمی بسیار نزدیک به صفر مطلق می رسیم . این محاسبه بدون استثناء در مورد تمام وقایع جهان صدق می کند. به خصوص که اکثر وقایع جهان وقایعی پیوسته و زنجیره ای هستند و احتمالات آنها باید به صورت زنجیره ای حساب شود.
هر پدیده ای را در عالم در نظر بگیریم، چه این پدیده یک باکتری از میلیون ها باکتری باشد که در کاسه ماست سر سفره شماست و چه مقدار جرم بیلیون ها ستاره کهکشان سحابی، احتمال تصادفی بودن این پدیده بیلیون ها برابر کمتر از احتمال این است که مثلاً گربه ای بر روی پیانو راه برود و تمام شاهکارهای یک موسیقیدان مشهور را بنوازد و یا میمونی پشت ماشین کامپیوتر قرار بگیرد و شاهنامه فردوسی را تصنیف کند.
تعداد زیادی از دانشمندان معتقدند تا زمانی که یک قانون و یا نظریه پیدا نشود که اتحادی ناگسستنی بین قوانین مکانیک کونتومی و قوانین نسبیت عام ایجاد کند، پاسخ به سؤالاتی که در مورد پیدایش عالم مطرح گردید غیر ممکن است. به خصوص سؤالاتی که در مورد شرایط اولیه پیدایش جهان پیش آمده است بدون استثناء همگی بدون جواب خواهند ماند. اگر هم جواب هایی مطرح شده است یا دچار ناسازگاری و یا با نظریه ها و اصول ثابت شده ناسازگارند. یکی از دانشمندان که سخت می کوشد تا شاید نظریه همبستگی میان نسبیت عام و مکانیک کوانتومی را سر و سامان بدهد استیفن هاوکینگ استاد فیزیک و ریاضی دانشگاه کمبریج است.
بعضی معتقدند، شاید عالم های متفاوت با شرایط مختلف و حتی زمان و قوانین فیزیکی مختلف وجود دارد. بعضی نیز می گویند، شاید یک عالم وجود دارد که دارای مناطق مختلف است و این مناطق دارای شرایط مختلف و قوانین گوناگون هستند. اینها عقیده دارند که تنها در بعضی از این مناطق و یا عالم های مختلف شرایط برای تکامل، به شکل که ما تکامل را می شناسیم، وجود داشته است. وقتی از این دسته بپرسیم که چرا جهان ما و یا منطقه ای از جهان که ما بدان تعلق داریم بدین گونه که دیده و احساس می شود است، به سفسطه روی می آورند و می گویند اگر این چنین نبود، در اینجا نبودیم و در منطقه دیگر و یا شاید در عالم دیگری می بودیم.



طبقه بندی: مقالات نجوم،
[ سه شنبه 27 بهمن 1388 ] [ 02:20 ق.ظ ] [ امیر محمد ]
.: Weblog Themes By Iran Skin :.

درباره وبلاگ

آمار سایت
بازدیدهای امروز : نفر
بازدیدهای دیروز : نفر
كل بازدیدها : نفر
بازدید این ماه : نفر
بازدید ماه قبل : نفر
تعداد نویسندگان : عدد
كل مطالب : عدد
آخرین بروز رسانی :

قالب وبلاگ تبلیغات