چگونگي پيدايش جهان

مه بانگ يا انفجار بزرگ
 

دانشمند روس ژرژ گاموف اين نظريه را بيان و استيفن ويليام هاوكينگ كيهان شناس معروف معاصر انگليسي آن را كالبدشكافي كرده است . بر اساس اين نظريه ، چون جهان در حال گسترش است و اين گستردگي ، تندي همراه با شتابي نيز دارد ، از آن رو مي توان نتيجه گرفت كه سرآغاز اين گستردگي شتابان ، انفجاري بسيار بزرگ بوده است ، انفجار يك توده بسيار بسيار فشرده و با حجم بسيار بسيار ناچيز . نيروي آغازين و نخستين اين انفجار را ، كه انرژي شتاب گيري اين گسترش را فراهم آورده است ، به انرژي تاريك نسبت مي دهند. انرژي تاريك هم هنوز به درستي شناخته شده نيست . نكته ديگر اين كه بر پايه اين نظريه ، جهان كنوني از ذره بسيار بسيار كوچكي كه از بنيادي ترين ذرات هم كوچك تر بوده است ، به وجود آمده است. از آن رو كه در لحظه آغازين ، هيچ چيز ، نه بعد ، نه ماده ، نه زمان و در نتيجه قوانين فيزيك وجود نداشته ، آن حالت را تكينگي نام داده اند. اين تكينگي بوده كه منفجر شده و پس از انفجار آن ، تمام ذرات بنيادي به وجود آمده اند و فرار و دور شدن از هم را آغازيده اند. و در ادامه ، سحابي ها ، ستارگان ، كهكشان ها و ديگر اجرام به وجود آمده اند . اين گسترش با نيروهايي كند هم مي شود از جمله گرانش و خميدگي هاي فضا ـ زمانِ نسبيتي . در اين صورت سه حالت شدني است :
نخست ، گسترش بي نهايت : گستردگي پيوسته كه در اين حالت جهان تا پايان از هم دور شده و پهناور مي شود. دوم ، پايدار پذيري : رسيدن به حالتي پايدار كه سرانجام گسترش به پايداري و ايستايي خودهد رسيد. و سوم ، فروريزي بزرگ : فشردگي پس از گسترش كه در اين حالت جهان پس از رسيدن به اين حد پاياني گسترش و از دست دادن سرعت گريز ، در اثر نيروهاي گرانش رو به درون فروريزي و رمبش آغاز مي كند و شايد روند واژگون انفجار و رسيدن به يك نقطه تكينگي ديگر را موجب شود.
در رياضيات اگر تابعي در يك نقه تعريف نشده باشد ، يعني در آن نقطه پيوسته نباشد ، مي گويند تابع در آن نقطه تكين است يا در آن نقطه تكينگي دارد . حال در دانش فيزيك ، به مركز يك سياه چاله كه تمام توده آن در مركز انباشته شده و چگالي آن بي نهايت باشد ، تكينگي گفته مي شود . يعني سياه چاله را ستاره اي مي پنداريم كه تمام جرم آن پس از رمبش در حجم صفر انباشته شده است ، يعني به سوي صفر ميل مي كند و موجب ايجاد چگالي بي نهايت خواهد شد و يك ناپيوستگي و به بياني ديگر يك تكينگي در آن نقطه از فضا به وجود آمده است .
اما هيجان انگيزترين بخش نظريه مه بانگ ، ثانيه نخست پس از انفجار است . ثانيه اي كه بسياري از فيزيكدانان عمر خود را صرف بررسي آن كرده اند. از ديدگاه دانشمندان فيزيك ذرات كه در مورد چوني و چرايي ذره و ماده در شرايط بسيار سخت و ناهنجار بررسي و تحليل مي كنند، ثانيه نخست پيدايش مهم ترين ثانيه در تمام اين پانزده ميليارد سال عمر جهان بوده و توجه داشته باشيد كه در بخش هايي ، كسرهاي بسيار بسيار كوچك تنها يك ثانيه ، مورد بررسي قرار دارد . همان طور كه جهان از ديدگاه " بزرگي" شگفت انگيز است ، از ديدگاه "خُرد" هم به همان اندازه شگفت آور است . شما براي خواندن عدد 1001 به يك ثانيه زمان نياز داريد . حال ببينيد در يك ثانيه ناقابل چه اتفاقاتي افتاده است ! جهان اين چنين به وجود آمده است:
* زمان از صفر تا كسر 10 به توان 43- يعني يك ميليون ميليارد ميليارد ميليارد ميليارديوم ثانيه : به درستي مشخص نيست كه در تكينگي چه روي داده و سرشت و خميره آن چه كه اين جهان را پايه نهاده ، آشكار نيست . دمايي بي نهايت بالا بوده ، بالاتر از هر آن چه كه بتوانيد بپنداريد.
* زمان از كسر 10 به توان 43- تا كسر 10 به توان 32- ثانيه : كوارك ها ، الكترون ها و پاد آنها يعني پادكوارك و پادالكترون از برخورد پرتوها با يكديگر به وجود مي آيند و به صورت تابش فرو مي پاشند تا ذرات بيشتري توليد شود. ذرات بسيار سنگين و نخستيني موسوم به ذرات ايكس هم شايد به وجود آمده باشند كه باز شايد ويژگي توليد بيشتر ذرات را از فروپاشي داشته باشند . ذرات ايكس تنها در همان كسرهاي آغازين ثانيه نخست وجود داشته اند و از مهم ترين اثرات آنها اين بوده كه اكنون اندازه ماده در جهان از پادماده بيشتر است .
* زمان از كسر 10 به توان 32- ثانيه تا كسر 10 به توان 6- ثانيه : كوارك ها ، فوتون ها ، لپتون ها و ذراتي ديگر در جنگي شگفت آور به نابودي هم مشغول بوده و در نتيجه باز توليد ذرات بيشتر را موجب شده و همچنين دما شتابان كاهش يافته است .
* زمان از كسر 10 به توان 6- ثانيه تا كسر 10 به توان 3- ثانيه : بيشتر كوارك ها و پادكوارك ها به صورت تابش ذره ها به انرژي تبديل مي شوند. كوراك هاي تازه ديگر توان توليد در دماي كاسته شده را ندارند و از آن رو كه كوارك هاي بيشتري نسبت به پادكوارك ها وجود دارند ، كوارك هايي كه در برخورد با پادكوارك نابود نشده اند ، باقي مي مانده و هر سه كوارك در پيوستگي با يكديگر يك پروتون و يك نوترون مي سازند ، يعني زيربناي هسته اتم. توجه داريد كه هنوز ثانيه نخستين پايان نيافته است! اين تقسيم بندي به بخش هاي بسيار كوچك تري هم امكان بخش پذيري دارد.
* زمان از كسر 10 به توان 3- ثانيه تا ثانيه 100: الكترون ها و پادالكترون ها در برخورد با يكديگر به پرتو دگرگون مي شوند . شماري از الكترون ها باقي مي ماند ، زيرا ماده بيتشري نسبت به پادماده وجود دارد . سپس اين الكترون ها مدار اتم را خواهند ساخت . ابعاد جهان يك ميليون ميليارد بار بزرگ تر مي شود ودر كمتر از سه دقيقه 98 درصد ماده جهان به وجود مي آيد .
* زمان از ثانيه 100 تا دقيقه 30: دما به اندازه دماي مركز ستارگارن امروزي يعني چندين ميليون درجه است . هسته اتم هاي سبك به ويژه هسته هاي بسيار پايدار اتم هليوم و همچنين هيدروژن در پي هم جوشي هسته اي ساخته مي شوند.
* زمان از دقيقه 30 تا 1 ميليون سال پس از انفجار : پس از گذشت حدود سيصد هزار سال ، آن قدر دما كاسته شده كه هسته اتم ها و الكترون ها مي توانند به هم جوش بخورند ، بدون آن كه بي درنگ از هم واپاشند. در نتيجه اتم ها تشكيل مي شوند. حالا جهان كمي ديده مي شود. دما به سه هزار درجه رسيده و روند كاهش همچنان ادامه داشته ، تا اكنون كه دما در فضاي ميان ستاره اي صفر مطلق ، يعني 273- سانتي گراد است .
* زمان از يك ميليون سال پس از انفجار تا امروز : سحابي هايي از هيدروژن در جهان پراكنده شده است. انبساط حاصل از انفجار، موجب دور شدن آنها از هم شده است . اندك اندك در زايشگاه ستارگان ، ستارگان نخستين زاده مي شوند. در مركز ستارگان و در اثر فشار و دماي زياد ، عناصر ساخته مي شوند و با انفجار ستارگان به درون فضا راه مي يابند و براي ساخت ستارگان و سياره ها و زندگي جديد به كار مي آيند . نكته ديگر اين كه در كسرهاي بسيار نخستين ، جهار نيروي گرانش ، الكترومغناطيسي ، هسته اي ضعيف و هسته اي قوي ، در پي به وجود آمدن مصالح لازم ، به وجود امده اند.
روند زايش ستاره اي همچنان ادامه دارد . از لحظه انفجار تا اكنون 13/6 ميليارد سال گذشته است . برخي دانشمندان عمر جهان را تا شانزده ميليارد سال هم در نظر مي گيرند. انبساط و گسترش جهان با توجه به رصدهاي فراوان ادوين هابل ، فراواني هليوم و يك ايزوتوپِ عنصر هيدروژن به نام دوتريوم ، همچنين تابش پس زمينه كيهاني ، سه دليل براي درستي نظريه مه بانگ است .

نظريه حالت پايدار
 

اين نظريه در سال 1940 توسط فرد هويل ، اخترفيزيكدان انگليسي ، پيشنهاد شد . بر اساس اين نظريه جهان آغاز و پايان ندارد و همواره به همين ريخت خواهد بود و خواهد ماند . با دور شدن كهكشان ها از هم و پير شدن آنها ، از گاز و غبار و انرژي وازده آنها مواد لازم براي زايش كهكشان هاي تازه در فضاهاي تهي حاصل مي شود. زايش پيوسته ماده از فضاي خالي ، دشواري هايي را براي اين نظريه پديد آورند و اين نظريه پس از كشف ناهم ساني عمر ستارگان ، رد شد .

نظريه جهان نوساني
 

اين نظريه بيان مي دارد كه جهان گسترش كننده با انفجار بزرگ بر اثر نيروي گرانش ، سرانجام از دايره سرعت گريز گرانش بيرون شده، به ايستايي خواهد رسيد. آن گاه ، درون روي آغاز كرده و منقبض مي شود و باز به همان نقطه آغازين باز مي گردد. سپس مه بانگ ديگري روي خواهد داد.
البته نظريه هاي ديگري هم بيان شده است . از آن جمله مي توان نظريه جهان هاي موازي در حوزه متافيزيك ، جهان پلاسما بر اساس مدل هانس آلفون دانشمند سوئدي و جهان انفجارهاي كوچك يا كه بانگ را اسم برد.
منبع:ماهنامه دانشمند شماره 565