نظريه كيهانشناختى بیگ بنگ و چالشهای آن

تئوري بيگ بنگ بيان مي‌دارد كه دنيا در زمانهاي بسيار دور درحدود 6/13 ميليارد سال پيش در يك لحظه معين درون نقطه‌اي جاي داشت كه در آن انرژي و چگالي ذرات بي نهايت بود. براساس اين مدل كيهانشناسي، هستي در يك انفجار شروع به خلاصي يافتن از تراكم و دماي بيش از حد نمود، بدين صورت عالم لحظه به لحظه وسيعتر مي‌گشت و دما نيز به تبع آن رفته رفته كاهش مي‌يافت.بر طبق مدل بيگ بنگ در نخستين لحظات آفرينش، گراني (گرانش كوانتومي) تنها نيروي حاكم برجهان بود كه چگونگي آن به طور كامل توسط تئوري گراني‌اينشتين بدست مي‌آمد، تئوري بيگ بنگ اگر چه به خوبي نحوه تكامل هستي را نشان مي‌دهد اما مشاهدات نجومي جديد بالاخص در دهه هفتاد ميلادي تناقض عمده‌اي، با نظريه بيگ بنگ دارى و اساس اين نظريه را زير سؤال مى برد كه در اين مبحث به آن مي‌پردازيم.

اولين بار در سال 1929 ادوين هابل ] (1889-1953) ايالات متحده[ پي به حركت كهكشانها برد، ادوين هابل اين حركت رو به بيرون كهكشانها را همانند تركش‌هاي يك گلوله توپ مي‌دانست كه به سرعت به اطراف پخش شده و از يكديگر دور مي‌ شدند.

او بر پايه همين استدلال لحظه پيدايش هستي را انفجار گونه پنداشت كه اجزاء آن كه همانا كهكشانها مي‌باشند روز به روز از يكديگر بيشتر دور ‌شده و هستي نيز بدنبال آن انبساط روز افزون مي‌يافت. هابل با اندازه گيري سرعت و مسافت كهكشان هاي همجاور به اين نتيجه رسيد كه كهكشانهاي نزديك به زمين از آن دور مي‌شوند. او اين نتيجه را براساس انتقال دو پلر‌ي بدست آورد (انتقال دو پلر‌ي بيان مي‌دارد كه هر گاه يك چشمه صوت در حال حركت به طرف ما بيايد رفته رفته طول موج صوت كاهش يافته و فرکانس صوت بيشتر مي‌گردد به نحوي كه فركانس در لحظه رسيدن چشمه صوت به ما به بيشترين حد خود مي‌رسد و با دور شدن آن طول موج افزايش و فركانس آن كاهش مي‌يابد بهمين خاطر با نزديك شدن يك آمبولانس آژيرزن صداي آژير رفته رفته تيز تر مي‌شود و با دور شدن آن صدا رفته رفته بم وبم تر مي‌شود ) انتقال دوپلري در كهكشانها و ستارگان دور دست نيز روي مي‌دهد و درنتيجه باعث مي‌شود كه در خطوط جذبي طيف آنها يك جابجائي به سمت قرمز طيف صورت بگيرد بدين معنا كه خطوط جذبي به سمت طول موجهاي بلندتر طيف مرئي متمايل مي‌شود.

وقتي كه يك منبع نور داراي حركت باشد همانند منبع صدا بر اثر حركت يك زير و بمي در آن ايجاد مي‌شود بدين معنا كه اگر صدا با سرعت به طرف مانزديك شود طول موجهاي گسيل شده از آن منبع كوتاهتر و درنتيجه صدا زير تر به گوش ما مي‌رسد و در صورتيكه منبع صدا با سرعت از ما فاصله بگيرد طول موجهاي گسيل شده از آن منبع بلندتر و درنتيجه صدا به سمت بم شدن گرايش مي‌يابد. منبع نور نيز همانند منبع صدا يك جابه جا در رنگهاي آن درنتيجه نزديك شدن ياد و شدن از ناظر بوجود مي‌آيد. اگر يك منبع نور به سرعت به طرف ما حركت كند فركانس آن ا فزايش مي يابد (طول موج كاهش مي‌يابد)و در خطوط طيف مرئي آن يك انتقال به سمت رنگ آبي در آن آشكار مي گردد و در صورت دور شدن منبع نور از ما در خطوط طيفي آن انتقال به رنگهاي پائين طيف ايجاد خواهدشد يعني رنگ نور گسيل شده از منبع آن به سمت رنگ قرمز گرايش مي يابد بنابراين مي توان با توجه به مقدار انتقال به سرخ طيف جذبي منبع نور سرعت حركت آن منبع را بدست آورد.

هابل كشف كرد كه رنگ بيشتر سحابيها گرايش به قرمز دارد او از اين موضوع توانست نتيجه بگيرد كه آنها باسرعت فوق العاده زيادي از ما دور مي‌شوند.

اين تغيير در رنگ نور گسيل شده از اجرام آسماني (ستارگان وكهكشانها) انتقال به سرخ گفته مي‌شود.

اگر كهكشانها از يكديگر دور مي‌شوند بنابراين آنها مي‌بايست در گذشته بهم نزديكتر مي‌بودنند بر همين اساس در زمانهاي بسيار دور دنيا چگا لتر و متراكم تر از امروز بوده است. اگر اين حركت به عقب كهكشانها ادامه ‌دار باشد در يك لحظه مشخص تمام ماده تشكيل دهنده جهان در يك نقطه با تراكم بي‌نهايت بايد فشرده شده باشد. از سرعت انبساط عالم مي‌توان لحظه آغاز آفرينش و پيدايش ماده سازنده هستي را در حدود 10 تا 15 ميليارد سال پيش تخمين زد( بايد توجه داشت عمر منظومه شمسي كه زمين ما نيز جزئي از آن است در حدود 5/4 ميليارد سال مي‌باشد) براساس مدل بيگ بنگ (مهبانگ) مي‌توان به خوبي چگونگي لحظات آغازين جهان را بررسي كرد طبق اين مدل شروع جهان بر اثر يك انفجار بود كه در آن لحظات آغازين دما و چگالي ذرات بي‌نهايت بالا بود، رفته رفته عالم نازك و منبسط مي شد و دما نيزبه شدت كاهش مي يافت ، معادلات مربوط به تئوري گرانش انيشين به خوبي انبساط عالم را كه از مدل كيهانشناختي مهبانگ (بيگ بنگ) استنتاج مي‌شود توصيف مي‌كند.

گرچه اين معادلات در سال 1917 ميلادي در نظريه نسبت عام پايه گذاري شد ولي اينشتين انبساط عالم را كه يكي ازدست آوردهاي حل اين معادلات بود به طور آگاهانه كنار گذاشت( اينشتين بعدا"از آن به عنوان بزرگترين اشتباه خودياد كرد) چند دهه بعد دانشمندان جهان در حال گسترش را به عنوان زير بناي بحث‌هاي كيهانشناختي پذيرفتند. در مدل بيگ بنگ (مهبانگ) سخن از انفجار به ميان مي‌‌آيد اما ما هرگز نبايد توجه مان به مدلها انفجاري معمولي كه گاهي شاهد آن هستيم معطوف شود كه در آن قطعاتي از شي منفجر شده به فضاي اطراف پرتاب مي‌شود ، در لحظه آغاز هستي آنچنان كه از مدل بيگ بنگ (مهبانگ) مي‌توان نتيجه گرفت اين است كه فضا با حركت و گسترش خود موجب انبساط و گسترش عالم گرديد همانند لكه‌هاي كه روي يك بادكنك قرار گرفته است در اين صورت هر چه بادكنك بيشتر باد شود لكه‌ها از هم فاصله بيشتري پيدا مي‌كند.هرچه سرعت باد شدن بادكنك يا بالون بيشتر افزايش يابد سرعت دور شدن اين لكه ها نيز افزايش دو چندان مي‌يابد.

يك روش كاملاً مستقل براي تعيين سن زمين تعيين سن پرتوزايي سنگ معدن اورانيوم است برهمين اساس تحقيقات بعمل آمده در اين زمينه نشان مي‌دهد كه سن زمين در حدود 4 ميليارد سال است. (با خطاي يك ميليون سال در هر 10 ميليارد سال ) بنابراين انتخاب سن 10 تا 15 ميليارد سال براي عالم برطبق پيشگوئي مدل بيگ بنگ متحمل و قابل قبول مي‌باشد. چرا كه اگر زمان لازم براي متراكم شدن كهكشان ها و اولين نسل ستارگان را 1 تا 2 ميليارد سال در نظر بگيريم و چگال شدن منظومه شمسي را نيز از پس مانده ستارگان اوليه درحدود 6/4 ميليارد سال بدا نيم ، مي‌توان عمر جهان رابا دانستن زمان لازم براي تشكيل هسته‌ها در ستارگان وابر نواخترها كه منجر به تشكيل عناصر شيميايي امروزي شده است بدست آورد اين زمان در حدود همان زماني است كه مدل بيگ بنگ «‌مهبانگ» تخمين زده است.

به كمك مدل بيگ بنگ (مهبانگ) مي توان علت انبساط عالم و سن آن را به خوبي روشن ساخت و به سؤالاتي كه دراين زمينه مطرح مي‌شود به خوبي پاسخ داد سؤالي كه اينك مطرح مي‌ِشوداينست كه چرا تركيب شيميائي جهان تقريباً از 25 درصد هليوم و 75 درصد هيدروژن است. اگر ماده تشكيل دهنده ستارگان يا سحابيها را مورد تجزيه و تحليل قرار دهيم دقيقا" به همين نتيجه خواهيم رسيد جواب به اين سؤال متضمن تشريح ساختار اتمي جهان در لحظات اوليه شكل گيري آن است در اين راستا مدل بيگ بنگ توضيح قانع كننده و روشني ارائه مي‌دهد. طبق اين مدل، دماي جهان زماني چنان بالا بود كه براي هيچ عنصر شيميائي مجال ظهور و پيدايش فراهم نگرديد و در اين ميان تنها عناصري توانستند خلق شوند كه تنها ازهسته‌اي ابتداي و ساختماني ساده برخوردار بودنند اين عناصر سبك و نو ظهور هيدروژن و هليوم مي‌باشند كه قادر بودنند در چنان حرارتي بوجود آيند.

ساير عناصر كه از هسته هاي سنگين‌تري نسبت به هيدروژن و هليوم برخوردار بودنند نمي‌توانستند در آن گرماي شديد ( ميلياردها ميليارد درجه سانتيگراد) لحظات اوليه تولد هستي ايجاد شوند و در صورت ساخته شدن در همان لحظه بر اثردماي فوق‌العاده شديد فنا و نابود مي‌شدنند. محاسبات انجام شده توسط هويل (Hoyle) و ديگران درسال 1964 كه توسط پي بلز(Peebles) در سال 1966 اصلاح گرديد و همچنين ساير تلاشهاي بعمل آمده در سال 1967 كه با همكاري فولر (Fowler) و هويل(Hoyle) صورت گرفت نشان مي‌دهد تشكيل هسته بر اثر همجوشي هسته‌ها سبك هيدروژن در حدود چنددقيقه پس از بيگ بنگ صورت گرفته است و همين امر موجب تبديل 25 درصد جرم عالم به عنصر هليوم شده است عنصري كه بعد از هيدروژن سبك ‌ترين عنصر در طبيعت است. ساير عناصر سنگين‌تر كه اكنون در عالم وجود دارد نظير كربن – اكسيژن –آهن –كلسيم – روي ... هم طي واكنش‌هاي هسته اي صورت گرفته در قلب ستارگان ساخته شده‌اند و بر اثر انفجار و متلاشي شدن اين ستارگان بعد از پايان يافتن سوختشان در فضاي بين ستاره‌اي به بيرون ريخته شده‌اند.

مهمترين آزمايشي كه تحقق آن منجر به تأئيد و تصديق تجربي و علمي نظريه بيگ بنگ (مهبانگ) گرديد اثبات وجود « تابش زمينه كيهاني»‌بوده است كه سراسر پهنه عالم را ميلياردها سال تحت سيطره وجود خود قرار داده است. اين تابش كهن بقاياي همان عالم جواني است كه روزگاري دماي بي‌نهايت آن جايگاه خلقت ماده از انرژي بود گرچه وجود اين تابش زمينه ي كيهاني توسط فيزيكدانان در دهه چهل ميلادي پيش بيني شده بود اما تأئيد تجربي وآزمايشي آن تا 25 سال بطول انجاميد. تابش زمينه‌اي كيهاني اولين بار توسط گاموف و همزمان بطور مستقل توسط پي بلز (Peebls) در سال 1948 ميلادي پيش بيني شد هر دو دانشمند ديدگاه خود را در مورد اين تابش زمينه‌اي اينگونه بيان كردنند كه هنگاميكه هنوز چند ثانيه بيشتر از عمر عالم نگذشته بود نوع خاصي از تابش ناشي از فعل وانفعالات اوليه پيدايش در اولين لحظات آن توليد گرديد و سراسر فضا را به تسخير خود در آورد. براساس اين نظريه وقتي كه دماي جهان سيصدهزارسال بعد از بيگ بنگ ( مهبانگ) به مرز رسيد الكترونها با قرار گرفتن در گرداگرد هسته‌هاي تشكيل شده از پروتونها و نوترونها ، اولين اتم هاي هيدروژن و هليوم را خلق كردنند.در نخستين لحظات تولد هستي تابش (نور ) راه خود را از ماده جدا كرد واكنون بعد از 15 ميليارد سال كه از عمر عالم در حال انبساط و سرد شدن مي‌گذرد تابش اوليه از دمائي معادل برخوردار شده است (دمايي نزديك به صفر مطلق يعني در حدود 271 درجه سانتي‌گراد زير صفر) در يكي از روزهاي سال 1965 ميلادي هنگامي كه دو دانشمند لابراتوار بل ، پنزياس و ويلسون مشغول نصب آنتن گيرنده _ فرستده‌ بودنند ( كار آن ايجاد و دريافت پيام بين پايگاه زميني و ماهواره بود) با تعجب با يك تابش كهموج (ميكرو موج) زمينه‌ايي روبرو شدنند، وجود اين تابش نيز در سال 1989 با پرتاب ماهواره COBE نيز تأييد شد

،‌طيفي كه اين تابش از آن برخوردار بود به طرز شگفت انگيزي با طيف تابش پيش بيني شده از مدل بيگ بنگ مطابقت داشت. تابش زمينه‌اي كيهاني كه در حقيقت پژواكي از يك رويداد كهن مي‌باشد به طور كاملاً يك دست و يكنواختي در تمام جهان عالم پخش شده است ماهواره COBE كه با حساسيت يك در صدهزار يافته‌هاي خودرا به زمين مخابره مي‌نمود دماي اين تابش كيهاني را محاسبه كرد (به انطباق عجيب اين عددباعدد پيش بيني شده توسط دانشمندان توجه نماييد) اينجاست كه پيشگوئي علم بعد از دو دهه تحقق مي‌يابد، گرچه از مدل بيگ بنگ (مهبانگ) به خوبي مي‌توان چگونگي بوجود آمدن هستي را به صورت كاملاً دقيق و علمي مورد بررسي قرار دارد و همچنين از علت دور شدن كهكشانها از يكديگر پي‌برد و برخي از موارد ديگر، همگي موجبات بسط و گسترش اين نظريه را به صورت يك نظريه جامع فراهم آورده است، ولي اين نظريه با تمام ويژگيهاي منحصر به خود در پاسخ گوئي به برخي از سؤالات عاجز و ناتوان مانده است.

اينكه چگونه ستارگان و كهكشانها شكل گرفته‌اند و تنوع شكلي در كهكشانها چگونه ايجاد شده است و چگونه ستارگان كهنسال و پير مي‌شوند.

مدل كيهانشناختي بيگ بنگ ( مهبانگ) در اوايل دهه نود در سطح جهاني به صورت چشم گيري توسعه وگسترش يافت و به خوبي مورد پذيرش افكار عمومي قرار گرفت.

مدل كيهانشناختي مهبانگ نحوه خلقت هستي و روند تكاملي جهان اوليه را به صورت قانع كننده اي توضيح مي‌دهد. اما اين مدل نمي‌تواند توضيح مستدلي براي توجيه مشاهدات نجومي سالهاي 1970 تا 1980 ارائه دهد و تأييد بيش از پيش يافته هاي اين دهه توسط دانشمندان ديگر موجبات متزلزل شدن اين نظريه را فراهم آوردنند.

در طول سالهاي دهه هفتاد ميلادي برخي از اخترشناسان اقدام به تهيه نقشه‌اي از سرعت دوران كهكشانها نمودنند زيرا آنان در هنگام رصد برخي از كهكشانها به چرخش غير متعارف آنها مظنون شدند زيرا آنان بر اين عقيده بودنند كه قوانين فيزيك كلاسيك به اجرام آسماني دورتر از مركز كهكشان (بالاخص ستارگاني كه در بازوي كهكشان قرار دارند)اجازه نمي‌دهند كه از سرعتهاي فوق العاده زيادي برخوردار باشند( زيرا براساس قانون عكس مجذور فاصله(‌قانون گرانش) هر چه فاصله بين دو جسمي كه نيروي جاذبه بر هم وارد مي آوردند بيشتر باشد بزرگي نيروي وارده آنها بر يكديگر كمتر خواهد بود بنابراين جسمي كه دورتر است براي غلبه بر جاذبه جسم ديگر به نيروي گريز از مركز كمتري نياز دارد. برهمين اساس كم شدن سرعت دوران سيارات دورتر از زمين در حول خورشيد بخاطر اينست كه از جاذبه گرانشي كم خورشيد خارج نشوند)چون در اين صورت ستارگان دور دست در يك كهكشاان از حيطه جاذبه مركز كهكشان خارج مي‌شوند.

طبق عقيده دانشمندان كهكشان ها نيز بايد از قوانيني پيروي كنند كه منظومه خورشيدي پيروي مي‌كند مثلاً در اين منظومه عطارد كه سياره‌اي نزديك به مركز جرم منظومه خورشيدي است از سرعتي بسيار بيشتر از پلوتو كه سياره‌اي دورتر از مركز جرم قراردارد مي‌چرخد زيرا نيروي گرانشي وارد بر عطارد خيلي بيشتر از نيروي گرانشي است كه خورشيد برپلوتو وارد مي‌كند، حال اگر پلوتو از سرعت دوراني مساوي با سرعت چرخش عطارد حول خورشيد برخوردار مي‌بودآنگاه سياره موردنظر از جاذبه وارد از طرف خورشيد محروم مي‌شد و مسيري مستقيم در پيش مي‌گرفت و از منظومه خورشيد خارج مي‌گشت.هنگاميكه اخترشناسان انتقال به قرمز ستاره‌هاي خارجي‌تر كهكشان ها را ملاحظه كردنند ديدنند كه اين ستاره‌ها سريعتر از ستارگان داخلي‌تر كهكشان كه خيلي نزديك‌تر به جرم مركزي هستند مي‌چرخند اين اتفاق آنان را بسيار حيرت زده كرد زيرا اين موضوع در صورتي قابل درك مي‌باشد كه نوعي ماده ناديدني كه داراي جرم مي‌باشد در كهكشان وجود داشته باشد تا مجموع جرم اين ماده ديدني با جرم قابل مشاهده كهكشان كه شامل ستارگان مي‌باشند عدم گريز ستاره‌هاي بيروني كهكشان را بخاطر سرعت زياد چرخيد نشان توجيه كند.

دومين گواه اين ادعا مسير چرخش اجتماع، گروهي كهكشان هاست اين گروه هاي كهكشاني با سرعت‌هاي تقريباً يكنواخت به دور يكديگر دوران مي نمايند. اين نكته نيز براساس واقعيت‌هاي قابل مشاهده غير قابل درك است زيرا قانون گرانش نيوتن اين اجازه را به كهكشان هاي بيروني‌تر نمي دهد كه با سرعتي مساوي يا بيشتر از سرعت چرخش كهكشان هاي دروني‌تر حول مركز جرم، چرخش نمايند مگر اينكه ماده عظيمي در بين كهكشانها وجود داشته باشد كه جاذبه گرانشي آن باعث كنار هم نگه داشتن اين اجتماع كهكشاني و همچنين توجيه كننده سرعت دوران غير عادي كهكشان هاي بيروني تر باشد را بين و فورد در بين سالهاي 1970 تا 1980 ميلادي جرم ماده نامرئي را در حدود 10 برابر جرم مرئي و قابل مشاهده جهان تخمين زدنند آنان اين واقعيت را از طريق مطالعه برروي سرعت دوران بيش از دويست كهكشان به دست آوردنند. اين بدان معناست كه ما قادر به درك آن قسمت از جهان نيستم كه از نظر جرم 90 برابر جرم ستارگان و ذرات گرد وغبارتشكيل دهنده ي عالم مي‌باشد. به عبارت ديگر در حدود %90 از جرم ماده تشكيل دهنده عالم به حساب نيامده است در حقيقت ما هر آنچه راكه مي‌بينيم تنها ده درصد عالم است و در حدود نود درصد آن از ديده ها پنهان مي‌باشد براساس اين واقعيت انكار ناپذير فيزيكدانان پيشنهاد كردنند كه بايد هاله‌اي سياه‌گرداگرد تمامي كهكشان هاي عالم را فراگرفته باشد كه در حدود ده برابر جرم جهان را تشكيل مي‌دهد آنان اين ماده مرموز را «‌ماده تاريك» dark matter)) ناميدند كه وجود دارد ولي هيچگونه تابشي از خود ساطع نمي‌كند تا از طريق آن بتوان آن را ديد يا حتي به وجودش پي برد ، تصور اينكه ما قادرنيستيم %90 دنيا را بينيم و آنرا حس كنيم حول انگيزه و شگفت‌آور به نظر مي آيد اين كه دراين دنياي نامرئي چه مي‌گذرد و از چه نوع ماده‌اي ساخته شده است جزء مجهولات عالم به حساب مي‌آيد.

در سال 1969 تنها 4 سال بعد از كشف تابش ميكرو موج زمينه اخترشناسان به تحقيق درباره اين موضوع عجيب كه چرا تابش زمينه در همه جهات كاملاً يكنواخت است پرداختنند مشكل بود كه تابش زمينه در تمامي فاصله‌ها هموار باشد همين طور عالم خيلي بزرگتر از آنست كه نور بتواند در سراسر عمر بيگ بنگ آنرا طي كند و از يك نقطه در يك طرف جهان به نقطه‌اي در طرف ديگر برود متخصصين فيزيك نجومي موفق به نظاره حاشيه عالم شدنند آنان به اين محدوده قابل مشاهده افق مي‌گويند اگر در يك جهت خاص به افق نظر بياندازيم و آنگاه نگاه را به سوئي ديگر از عالم معطوف نمائيم آنوقت خواهيم ديد كه در تمام جهات تابش زمينه به طور يكنواخت از دماي 735/2 درجه كلوين، برخوردار است.

تفاوت رنگ ها تنها بعلت چندين ميليونيوم درجه كلوين تفاوت دمااست(نقشه DMRاز جهان)

اين موضوع را چگونه مي‌توان توضيح داد كه ميلياردها سال پيش تمام نقاط هستي بدون اين كه با هم تماس داشته باشند اكنون در تمام جهات به طور يكسان از يكنواختي دما برخوردارند. افق كه اكنون 15 ميليارد سال نوري از هر سوئي امتداد يافته موجب شده است تابش زمينه نيز كه از حاشيه عالم به طرف ما مي‌آيد از هر سوئي نيز با ما درحدود 15 ميليارد سال نوري فاصله داشته باشد.تابشي كه عالم را فرا گرفته است دو سوي آن بايد از هم 30 ميليارد سال نوري فاصله داشته باشد . اگر جهان نزديك به 15ميلياردسال عمر دارد اين سؤال پيش مي آيد كه اين مناطق كه در اين مدت طولاني كاملاً جدا از هم بوده‌اند و هرگز در اين مدت با هم تماس نداشته‌اند چگونه از دماي يكنواختي برخوردارند. چرا كه افق‌هاي عالم با اختلاف مسافتي حدود سي‌ميليارد سال نوري كه با هم دارند امكان تبادل هيچگونه سيگنالي را با هم نداشته‌اند چراكه در غير اين صورت اين سيگنال بايد سرعتي فراتر از سرعت نور داشته باشد و اين امر خلاف قانون نسبيت خاص اينيشين مي‌باشد كه در آن بيان شده است هيچ جسمي نمي‌تواند از سرعتي معادل سرعت نور برخوردار باشد.

وقايع آغازين جهان بخصوص در چند ثانيه اوليه به بخوبي توسط نظريه بيگ بنگ توصيف مي شود ولي يك مشكل بزرگ ديگر در مسير اين نظريه قرار دارد و آن، مشكل صاف بودن است. عموماً از نتايج معادلات اينيشين سرنوشت جهان را مي‌توان در دو حالت پيش بيني كرد اول اينكه جهان همراه با تمام كائناتش براي هميشه و تا ابد دهر بسط مي‌يابدو هستي در يك سرماي بي نهايت خاموش خواهد شد( Cold Death( ) (مدل باز) و ديگر اينكه انبساط عالم متوقف مي‌شود و ماده تشكيل دهنده هستي با بازگشت به نقطه آغازين در خود خرد خواهد شد( Big Crunch ) (مدل بسته) در آن هنگام ماده به اندازه كافي بايد وجود داشته باشد تا نيروي گرانش بتواند ايفاي نقش كرده و از انبساط عالم جلوگيري نمايد.

چقدر ماده نياز است تا اين رويداد به وقوع بپيوندد؟ محاسبات انجام شده با دقت بسيار بالا مقدار ماده مورد نياز جهت متوقف شدن انبساط عالم را در حدود سه اتم هيدروژن در هر يارد مكعب مي‌دانند يا ماده در هر متر مكعب است.به اين مقدار ماده در واحد حجم كه نياز داشت. تا نيروي گرانش موجب توقف حركت كهكشان ها شود جرم بحراني يا چگالي بحراني مي‌گويند(critical density )اگر جهان به اين جرم بحراني رسيد كائنات با حركت در جهت عكس حركت كنوني خود گسترش يافته و در خود خرد و نابود مي‌شود در آن لحظه چگالي به بي‌نهايت و گرماي آتشين به دماي باور نكردني خواهد رسيد (Hot Death ).

اماشق سوي هم وجود دارد كه د رآن نه جهان تا ابديت منبسط مي‌شود كه كائنات در سرماي سوزناك به خواب ابدي فرو رودو نه با برگشت برق‌آساي خود به عقب در يك نقطه با گرماي باور نكردني خرد و متلاشي شود اين حالت نسبتاً متعادل بين سرنوشت فشردگي ابدي و انبساط ابدي است. اختر فيزيكدانان حرف يوناني امگا را براي تعيين تراكم جرم كيهاني در نظر گرفته بنابراين تصميم‌گيري آنها در مورد سرنوشت جهان براساس مشاهدات و چگالي بحراني صورت مي‌گيرد .

اگر مقدار امگا كمتر از يك شود در آن حالت مقدارتراكم جرم براي توقف انبساط كهكشان ها كم خواهد بود و حركت آنها همچنان درجهت دور شدن از يكديگر ادامه مي‌يابد اگر امگا بزرگتر از يك شود آن هنگام مقدار ماده براي بسته شدن عالم فراهم شده و جهان از انبساط باز مي‌ماند. در آن صورت حركت رو به عقب كهكشانها آغاز مي‌گردد.

از بالا به پائين الف) جهان باز : امگا<1 انحناى جهان منفى است ب) جهان تخت : امگا = 1 پ)جهان بسته : امگا >1 انحناى جهان مثبت است


Geometry(شكل هندسى )	امگا	q₀	Fate of Universe(سرنوشت عالم )	Name (نام مدل )

Flat تخت ) )	=1	1/2	Open Universe (جهان باز )	Einstein-DeSitter Model
Hyperboliهذلولى مانند ) )	<1	<1/2	Open Universe (جهان باز )	Open Model
Spherical كروى) )	>1	>1/2	Closed Universe (جهان بسته )	Closed

مشاهدات اخترشناسان نمي‌توانست به درستي حكم كند كه در صورت منحني بودند فضا آيا اين منحني باز خواهد بود يا بسته دليل ظاهري كه امروز جهان در حالت توازن وجود دارد آنست كه امگاي آن برابر يك است حاميان نظريه مهبانگ بخوبي توضيح مي‌دهند كه چگونه جهان به موقعيت امروزي خود رسيده است و چگونه دوره هاي متعددش را پشت سرگذارنده و كهكشانها به مانند امروزه پراكنده و پخش شده‌اند آنها حتي مي‌توانند خلقت دنيا را در دقيقه اول يا حتي در ثانيه و كمتر از آن بخوبي تشريح كنند.براساس مدل كيهانشناختي مهبانگ در زمان ثانيه بعد از انفجار بزرگ جهان بي‌نهايت خرد و كوچك بود چنانچه عالم براحتي در درون يك پرتون جاي مي‌گرفت مواد ايجاد شده به سرعت منبسط شدند واين انبساط چنان نيرو مندبود كه نيروي گرانش قادر به متوقف كردن آن نبود. و تنها بخش كوچكي از بيشتر ماده توسط نيروي قوي گرانشي از منبسط شدن مداوم باز ايستاد كه از اين مقدار ماده همه ستارگان و كهكشانها بوجود ‌آمدنند.امروزه با توجه به تمامي ماده قابل رؤيت و كشف شده كيهاني 1/0 ماده مورد نياز جهت بسته شدن عالم در آن وجود دارد يعني براي اينكه حركت كهكشان ها و دور شدن آنها از هم متوقف شودو بدنبال آن حركت رو به عقب آنها آغاز گردد تا سرانجام همه عالم در يك نقطه متمركز و متلاشي گردد بايد مقدار امگا به بيشتراز يك برسد كه هم اكنون اين مقدار بسيار كمتر از اين است (حدود 1/0) هرچند كه مقدار زيادي از ماده هنوز به حساب نيامده يعني تقريباً نود درصدجهان هنوز ماهيت و چيستي آن ناشناخته و كشف نشده است.

(كوازارها: كهكشانهاي جواني هستند كه بسيار فعالند و سياهچاله مركزي آن هنوز خيلي چيزهاي برد بلعيدن دارد كه بدين خاطر انرژي بسيار فراواني از آن آزاد مي‌گردد)در سالهاي 1980 ميلادي يك سري از مشاهدات صورت گرفته توسط كيهان شناسان موجب شد تا حيرت و شگفتي جديدي در ميان اخترشناسان ايجاد شود و معماي ديگري بر معماهاي قديمي نظير صافي آسمان و مشكل افق ايجاد كند، آنها يك شي جديد آسماني را كشف كردنند كه در فاصله بسيار دوري از زمين قرار داشت و با سرعت بسيار زيادي از ما دور مي شد.آنها نام اين شي ناشناخته را كه شبيه به ستاره‌اي بسيار درخشان بود اختر نما ناميدنند يك اختر نما مي‌تواند صد برابر پرنورتر از يك كهكشاني مانند كهكشان راه شيري باشد. يعني صد بار درخشند تر از يكصد ميليارد ستاره اما اندازه اين اخترنماها تنها به بزرگي يك منظومه مانند منظومه خورشيدي خودمان مي‌رسد اين اختر نماها كه در دورترين شعاع از دنيا قرار دارند با سرعتي نزديك به نود درصد سرعت نور از ما دور مي‌شوند. در آغاز براين باور بودنند كه اگر طيف انتقال به قرمز اين اشياء نوراني درست باشد كوازارها بايد درحدود ده ميليارد سال پيش شكل گرفته باشند ولي كشف اخترنماي 4635+1158 PC در سال 1989 شوك بزرگي بر اختر فيزيكدانان وارد آوردو حيرت همگان را برانگيخت زيرا به خلاف يافته هاي گذشته اين اختر نما 14 ميليارد سال نوري از زمين دور بود براين اساس يك اختر نما در فاصله اي دورتر از جائي قرار داشت كه از نظر زماني نمي‌توانست وجودداشته باشد و نگران كننده‌تر از آن اين ست كه بدانيم در حول حوش اختر نماها با طيف انتقال به قرمز بزرگ كه در حاشيه ترين قسمت عالم قرار گرفته است كهكشان هايي ديده مي‌شود كه از انتقال به قرمز كمتري(از سرعت دور شدن كمتري) نسبت به اختر نماها برخوردار بودند .يعني دو شيء با سرعت‌هاي متفاوت نسبت بهم از نظر موقعيت مكاني در يك محل قرار گرفته‌اند.اين انتقال به قرمز ها يا شايد تمام طيف‌هاي انتقال به قرمز نتيجه يك اثر طبيعي ديگري باشد؟.

در اواخر دهه هفتاد و اوايل دهه هشتاد صافي شگفت‌آور دنيا و تعادل باور نكردني كيهان بين انبساط لجام گسيخته‌ وجاذبه قوي خرد كننده مشكلاتي غيرقابل حل شدن به نظر مي‌آمدنند در همان سالها گوث0Guth)) يك راه حل پيشنهاد كرد راه حل او بدين صورت بود كه جهان در بدو خلقت مي‌توانست وارد يك حالت ناپايدار شود. فيزيكدانان به اين حالت ناپايدار « خلأ كاذب » ( false vacuum ) مي‌گويند اين حالت گذار و آني مي‌توانست موجبات تغيير سريع در عالم را فراهم آورده باشد اين مرحله از عمر هستي را « فاز گذار» ( phase transition ) مي‌گويند بعد از آن است كه جهان به سمت سرد شدن سريع پيش مي‌رود( وقتي آب به سرعت سرد شود مي تواند در زير نقطه انجماد بدون اينكه يخ ببندد مايع بماند و بعد از آن به يكبار همه آب يخ مي بندد.)گوث( Guth) پيشنهاد كرد كه جهان بوسيله انبساط رونده و فراگير جهان به زير دماي انجماد خود رسيد و در يك لحظه خلاء كاذب بوجود آمد و جهان بسوي سرد شدن روز افزون پيش رفت دنيا اين مسير را به خودي خود طي كرد براساس محاسبات گوث( Guth) مي‌بايست تورم جهان دقيقا در ثانيه بعد از مهبانگ شروع شده باشد. وقتي كه چگالي فوق العاده بر جهان حاكم بود مي‌بايست كه در آن شرايط يك خلا كاذبي بوجود آمده باشد.مطابق معادلات ميدان نسبت عام يك نوع نيروي ضد گرانش برماده وارد شده و موجب خرد شدن آن به اجزاي كوچكتري شدو به آن طرح و شكل ديگري بخشيد.

در محدوده زماني بي نهايت كوچك ثانيه نيروي ضد گرنش موجب شد تا جهان تا برابر حجيم شود ( دنياي قبل از تورم را يك دانه ى ماسه در نظر بگيريد و دنياي متورم شده تا ده به توان پنجاه برابر را دنياي كنوني خودمان كه قطري حدود سي ميليارد سال نوري دارد تصور كنيد) و بعد از اين انبساط بسيار سريع جهان، سرعت انبساط به مدل كيهانشناختي مهبانگ استاندارد برگشت.تورم مي توانست مشكل افق را نيز حل كند، همه نقاط جهان كه امروز آنها را بسيار دور از هم مشاهده مي‌كنيم دقيقاً تا قبل از آغاز تورم بزرگ در ثانيه بعد از آفرينش كاملاً با هم در تماس بودنندبرهمين اساس همة‌انرژي عالم نيز بطور يكنواخت در آن فضاي محدود توزيع شده بود و دراين هنوز تورم بزرگ رخ نداده بود مهمتر اينكه سناريو تورم مي‌تواند معماي صاف بودن جهان را بوسيله استفاده از مفاهيم علم هندسه بصورت جالبي حل كند.شما جهان را قبل از تورم مانند سطح يك بادكنك در نظر بگيريد كه در اين صورت از انحناي زيادي برخوردار است حال اگر بادكنك را تا ميزان زيادي باد كنيم رفته رفته انحناي اوليه بادكنك ناپديد شده و سطح بادكنك مسطح به نظر خواهد آمد جهان نيز بعد از انبساط سريع كه برابر حجم تر شده است نيز ديگر جهاني منحني به نظر نخواهد آمد بلكه جهان به يك جهان تخت و صاف مبدل خواهد شد.

تورم پيشگويي مي‌كند از انبساط سريع جهان يكسري حبابهائي فضائي بوجود آمده است كه امروز بايد قابل مشاهده باشند. حباب ها مشكلي براي تورم بحساب مي‌آيند زيراتاكنون كسي قادر به ديدن آنها نشده است مشكل « ديوار حباب» the bubble wall)) كه زائيده انديشه جديد تورم بوده هنوز بصورت معمائي لاينحل گريبانگير دنياي كيهانشناختي شده است يك راه حل براي حل مشكل حباب اينست كه اين پيشگوئي كه بيان مي‌دارد دنياي قابل مشاهد توسط ده به توان 21حباب انفرادي اشغال شده عملي گردد و بتوان آنرا به اثبات رسانيد رفع مشكل ديوارهاي حباب عمده ترين نگراني براي اثبات تئوري تورم است چرا كه اين ديوارها فراسوي نقاطي است كه ما امروزه مي‌توانيم مشاهده كنيم ما تنها قادر به ديدن نقاطي هستيم كه در فاصله 15 ميليارد سال نوري از ما قرار دارند بنابراين هرگز امكان رويت آنها وجود ندارد.

اينكه نمي‌توان صحت و سقم نظريه تورم را معلوم كرد يك عيب اصلي براي آن به حساب مي آيد در تمام تاريخ علم بهترين نظريه ها همواره پيش بيني هاي قابل اثباتي مي نمودنند كه مي‌شد درستي اين پيش بيني‌ها را به كمك آزمايش يا مشاهده كردن سنجيد بعنوان مثال نسبيت عام اينشيتن برخي از پديده هاي طبيعي را پيش بيني كرد كه بعداً اين پيش بيني ها تحقق يافتند و مشاهده گرديدند ويا تئوري كوانتوم كه در گذشته آزمايش‌هاي زيادي به صورت ذهني در سطح زير هسته‌اي انجام مي‌داد كه با اختراع شتابدهندها صحت بيشتر آنها تأئيد گرديد .از اينرو كه تئوري تورم غير قابل آزمايش است يك ضعف اساسي براي أن به حساب مي أيد تئوري تورم گوث (Guth) تنها يك پيشگوئي آن قابل آزمايش است و مي‌توان درستي يا نادرستي آنرا تأئيد نمود و آن اينست كه اخترشناسان مي بايد قادر باشند ديوارهائي از حباب را در حوزه هاي ديدشان ببينند ولي تاكنون هيج اشاره‌اي مبني بر مشاهده قلمرو ديوارها گزارش نشده است.مشكل عمده ديگر تورم اين است كه مقدار امگا دقيقاً بايد برابر يك باشد از اينرو لازم مي آيد كه جرم جهان ده برابر مقداري باشد كه ما مي‌توانستيم با مشاهدات خود بدست آوريم و تخمين بزنيم متخصصان علوم نظري معتقدنند كه اگر تورم اعتقاد دارد كه امگاي جهان برابر با يك است بنابراين مسئله‌اي كه بيگ بنگ( مهبانگ) با آن رو به رو است و براساس آن بيان مي‌دارد كه نود درصد از جرم جهان مفقود شده و از ديده‌ها پنهانست مي‌تواند حل شود و درست از آب د ر آيد آنها اين جرم گمشده را كه حدود ده برابر دنياي قابل مشاهده است را « ماده تاريك سرد» cold dark matter)) مي‌نامند كه هرگز قابل ديدن نيست