منشأ هستی

انفجار بزرگ

در سال 1959 میلادی تحقیقی درباره‌ی شناخت دانشمندان از علوم فیزیکی در آمریکا انجام گرفت. سؤالی که در جریان این تحقیق از دانشمندان پرسیده شد این بود: "برداشت شما از سن هستی چیست؟" بیش از دو سوم دانشمندان مورد بررسی پاسخ دادند که هستی فاقد منشأ است. آنها معتقد بودند که هستی ابدی است.
پنج سال بعد در سال 1964، اختر شناسان رادیویی آرنو پنزیاس و رابرت ویلسون یک سیگنال مایکرو ویو در میان داده‌های خود کشف نمودند. آنها تلاش نمودند تا آن سیگنال را فیلتر نمایند با این تصور که سیگنال مذکور صرفاً یک سیگنال ناخواسته است. با این حال، آنها خیلی زود متوجه شدند که سیگنال در واقع چه چیزی بود و فهمیدند که به طور اتفاقی زمینه‌ی مایکروویو کیهانی (CMB) را کشف نموده‌اند. وجود CMB بر اساس یک تئوری به نام تئوری انفجار بزرگ پیش بینی گردیده بود. در زمان ارائه‌ی تئوری انفجار بزرگ تعداد کمی به آن اعتقاد داشتند. کشف CMB اولین نشانه و مدرک مبنی بر وجود منشأ هستی بود.

انفجار بزرگ

هنگامی که مشخص گردید هستی دارای منشأ بوده است، دانشمندان این سؤال را مطرح نمودند: "هستی چگونه به وجود آمده و قبل از آن چه چیزی وجود داشته است؟"
به باور اکثر دانشمندان، پاسخ قسمت اول این سؤال این است که هستی از تکینگی (singularity) نشأت گرفته است - تکینگی اصطلاحی است که فیزیکدان‌ها برای توصیف بخش‌هایی از هستی که در تناقض با قوانین فیزیک هستند استفاده می‌کنند. ما در باره تکینگی‌ها اطلاعات ناچیزی در اختیار داریم، اما بر این باوریم که دیگر تکینگی‌ها نیز در هسته‌ی‌ سیاه چاله‌ها وجود دارند.
قسمت دوم سؤال فوق درباره آن چه قبل از انفجار بزرگ وجود داشته است باعث سر در گمی دانشمندان شده است. از لحاظ تعریفی قبل از آغاز هیچ چیزی وجود نداشته است، اما این حقیقت باعث طرح سؤالات بیش‌تری می‌شود. برای مثال، اگر قبل از انفجار بزرگ چیزی وجود نداشته است پس چه چیزی باعث گردید پدیده تکینگی شکل گیرد؟
پس از شکل گیری تکینگی (به هر شکل که ایجاد گردیده است)، این پدیده در قالب فرآیندی که تورم کیهانی نامیده می‌شود گسترش یافت. هستی از یک جرم بسیار کوچک، فشرده و بسیار سوزان به گستره‌ی سرد و خنکی تبدیل شده که امروزه مشاهده می‌کنیم. این تئوری امروزه تئوری انفجار بزرگ نامیده می‌شود. عبارت تئوری انفجار بزرگ اولین بار توسط سر فرد هایل در جریان پخش برنامه رادیویی از بنگاه خبر پراکنی بریتانیا (BBC) در سال 1950 استفاده شد.
نکته‌ی جالب توجه این که بر خلاف نام این تئوری هیچ گونه انفجاری در کار نبوده است، بلکه بیشتر انبساط سریع فضا و زمان رخ داده است. این فرآیند شبیه باد کردن بالن است که هر چه بیش‌تر به درون آن دمیده شود بالن به سمت بیرون بسط می‌یابد.

لحظات پس از انفجار بزرگ

هستی در دوران اولیه از قوانین فیزیکی تبعیت نمی‌کرد. در نتیجه، نمی‌توان با دقت زیادی گفت که هستی در دقایق اولیه‌ی شکل گیری چه شکلی بوده است. علیرغم این امر، دانشندان توانسته‌اند حالت تقریبی چگونگی تکامل هستی را به نمایش گذارند.
دانشمندان معتقدند که هستی در ابتدا به قدری داغ و فشرده بوده است که حتی ذرات اولیه هم چون پروتون‌ها و نوترون‌ها هم نمی‌توانسته‌اند وجود داشته باشند. در عوض، انواع مختلف ماده (که ماده و ضد ماده نامیده می‌شوند) با هم تصادم نمودند و انرژی خالص تولید نمودند. اما هنگامی که زمین در همان دقایق اولیه فرآیند خنک شدن را آغاز نمود پروتون‌ها و نوترون‌ها نیز شکل گرفتند. این پروتون‌ها، نوترون‌ها و الکترون‌ها با گذشت زمان به آهستگی با هم ترکیب شدند و هیدروژن و مقدار کمی هلیوم تولید نمودند. در طول میلیاردها سال بعد از آن، ستاره‌ها، سیاره‌ها و کهکشان‌ها به وجود آمدند و هستی را آن گونه که امروزه می‌بینم شکل دادند.

شواهد و مدارک مربوط به انفجار بزرگ

سیگنال CMB که توسط پنزیاس و ویلسون کشف شد و پنزیاس و ویلسون به خاطر کشف آن جایزه‌ی نوبل را دریافت نمودند اغلب به عنوان "بازتاب" انفجار بزرگ توصیف می‌شود. اگر هستی دارای منشأ بوده است همان گونه که باز تاب صدا در دره علامت صدای اصلی است منشأ هستی هم بایستی دارای یک علامت باشد. تفاوت عمده در این جا این است که انفجار بزرگ به جای این که یک باز تاب قابل شنیدن به جا گذارد یک علامت گرمایی در سر تا سر فضا از خود به جای گذاشته است. یکی از پیش بینی‌های دیگر در ارتباط با تئوری انفجار بزرگ این است که هستی در حال دور شدن از ما است. به طور مشخص، از هر سمت که به فضا بنگریم اشیاء بایستی با سرعتی متناسب با فاصله‌ای که با ما دارند از ما دور شوند. این پدیده با عنوان انتقال به قرمز (red shift) شناخته می‌شود.
ادوین هابل در سال 1929 موفق شد فاصله‌ی ما با اشیاء موجود در کیهان را با سرعت حرکت این اشیاء قرینه نماید که این رابطه قانون هابل نام گرفته است. نظریه پردازان انفجار بزرگ بعدها از این اطلاعات استفاده نموده و سن تقریبی زمین را حدوداً 15 میلیارد سال تخمین زدند که این سن با دیگر محاسبات درباره‌ی سن زمین هم خوانی دارد.

جای گزین تئوری انفجار بزرگ

با این که تئوری انفجار بزرگ مقبول‌ترین تئوری در زمینه‌ی منشأ هستی است و همه مشاهدات موجود نیز این تئوری را تایید می‌نمایند، اما مدل‌های دیگری نیز موجود هستند که شواهد و مدارک موجود در زمینه‌ی منشأ هستی را به خوبی توجیه می‌نمایند.
استدلال برخی دیگر از تئوری‌ها این است که تئوری انفجار بزرگ بر پایه‌ی یک فرضیه‌ی غلط استوار است - یعنی این فرضیه که هستی به دنبال انبساط دائمی فضا - زمان شکل گرفته است. برخی نیز تئوری‌های خود را بر مبنای تئوری جهان ایستا شکل داده‌اند که در ابتدا توسط تئوری نسبیت اینشتن پیش بینی شده بود. تئوری اینشتین بعدها تعدیل یافت تا با ایده‌ی بسط کیهان سازگار گردد.