جهان در ابعاد مکان و زمان

                  بخش اول

پیش گفتار:

انسان کهن چندی پیش تصوری کاملا متفاوت از عالم داشت که اکنون احمقانه به نظر می رسد .

او می اندیشید زمین در مرکز عالم جای دارد وبه دور آن حباب ثوابت قرار دارد و ورای آن قلمروی خدایان است.

500 سال پیش پی برد زمین در مرکز جهان قرار ندارد بعد به وجود هزاران هزار کهکشان دیگر پی برد .

امروزه می دانیم که زمین مهم ما نه تنها در مرکز عالم قرار ندارد بلکه در گوشه ای از یک کهکشان معمولی و در ناکجا آبادی از عالم به حال خود رها شده است.

ما می دانیم چرا ستارگان می درخشند، روزی به وجود می آیند، دورانشان سپری می شود و روزی هم می میرند. شاید عالم روزی حدود 15 میلیارد سال پیش متولد شده باشد و شاید در آن لحظه زمان و مکان معنا یافته باشد.

شاید مطالبی که عرض می شود علمی به نظر آید ولی شاید همین کامل ترین دانش کنونی ما کمی بعد به نظر آیندگان نه تنها غلط و ابتدایی بیاید بلکه آنها مارا برای این ساده اندیشی ملامت نیز بکنند باید صبر کرد و دید.

کیهان ما:

علم ستاره شناسی کهن ترین علم تاریخ است ولی از سده هفتم میلادی (زمان زندگی گالیله) به صورت علمی درآمد. و تا سال 1932 انسان فقط به بررسی نور ستارگان می پرداخت پس از آن به کمک رادیو تلسکوپها به بررسی امواج کیهانی پرداخت .پس از سفر های فضایی توانست از ورای پنجره کثیف جوی عالم را بهتر بنگرد و در اوج خود در سال 1969 پای به ماه گذارد.تلسکوپ فضایی هابل که از سال 1990 به دور زمین می چرخد دید ما را از عالم دگرگون کرده است.

رصد خانه هایی نیز در اعماق زمین وجود دارند که در مورد ذرات ریزکیهانی مانند نوترینو ها تحقیق می کنند. عده ای روی شتاب دهنده ها کار می کنند و ذراتی را می سازند که به صورت عادی در جهان یافت نمی شوند.

ستارگان چراغ های آسمانی:

با چشم غیر مسلح می توانیم بیش از 2500 ستاره را تشخیص دهیم که با سرعتهایی باور نکردنی در حرکتند ولی فاصله زیاد و عمر کوتاه بشر کفاف درک آن را نمی دهد  معدودی کوچک تر و بسیاری خیلی بزرگتر از خورشید هستند.

انرژی ستاره در دمای ده ها میلیون درجه ای آن از فیوژن(همجوشی هسته ای) هیدروژنی نشٲت می گیرد. هسته تشکیل شده از پیوستن چهار اتم هیدروژن هلیوم است که جرمی کمتر دارد این جرم طبق فرمول E=mc2 به انرژی عظیمی تبدیل می شود برای درک این عظمت بگذارید بگویم تبدیل تنها یک گرم ماده به انرژی منجر به فاجعه هیروشیما و ناکازاکی شد در حالی که خورشید کوچک ما در هر ثانیه چهار تن ماده را به طور کامل به انرژی تبدیل می کند.

علت آن که این حرارت مارا تبدیل به خاکستر نمی کند فاصله 150 میلیون کیلومتری آن از ما است.

مسافت در نجوم نه با کیلومتر بلکه با سال نوری که مسافتی است که نور با سرعت 300000 کیلومتر در ثانیه ظرف یک سال می پیماید یعنی

365×24×60×60×300000 که این عدد سرسام آور در نجوم فاصله ای اندک است بسیاری از آنچه با تلسکوپ های مان میبینیم میلیون ها سال نوری با ما فاصله دارند این درحالی است که سریع ترین سفینه ساخت بشر تنها به سرعت کمی بیش از 40000 کیلومتر در ساعت حرکت می کنند .

با این سرعت برای رسیدن به نزدیک ترین ستاره هم 70000 سال زمان نیاز است پس ما درابتدای راه خویش هستیم.

پایانی برای یک ستاره:

ستاره هم روزی می میرد مثلا خورشید 11 میلیارد سال توان زندگی دارد که اکنون 5 میلیارد سال آن را سپری کرده ولی پایان کار یک ستاره چگونه است؟

ستارگان از تراکم ابر های گازی ایجاد می شوند آنها در اثر گرانش دچار دوران می شوند و مرتب فشرده تر و چگال تر می شوند در نتیجه مرتب گرم تر هم می شوند روزی این دما به 100 میلیون درجه می رسد که دمایی مناسب برای فیوژن است و ستاره متولد می شود.

ولی زمانی هم می رسد که دیگر سوختی ندارد و مرگش فرا می رسد  وقتی ستاره ای همسان خورشید به پایان کار خود می رسد تمام هیدروژنش را به هلیوم تبدیل کرده هسته اش فرو می پاشد و گرم تر می شود سپس هلیوم باقی مانده به کربن تبدیل می شود سپس مانند یک بادکنک بادمی کند مثلا خورشید چنان متورم می شود که عطارد، زهره و احتمالا زمین را می بلعد و خاکستر می کند و تا نزدیکی مدار مریخ هم پیش می رود. سپس سرد و کم نور شده و به کوتوله سفیدی تبدیل می شود که بسیار چگال است.

البته این اتفاق تنها برای ستارگانی می افتد که کمتر از 4/1 جرم خورشید را دارا می باشند کوتوله سفید تقریبا هم اندازه زمین است ولی حاوی تمام جرم خورشیدش می باشد به طوری که نیم سانتیمتر مکعب آن شاید تا ده تن وزن داشته باشد اما اگر ستاره بیش از 4/1 تا3 برابر خورشید جرم داشته باشد به صورت کره هایی 20 کیلومتری که تمام جرم خورشید خود را دارا هستند به صورتی که شاید همان یک سانتیمتر آن 100 میلیون تن وزن دارد این سازواره ها با سرعتی باور نکردنی به دور خود می چرخند و نوری قابل توجه از خود باز می تابانند و به صورت چشمک زن دیده می شوند به همین دلیل آن را تپ اختر هم می نامند ولی ستارگانی را که بیش از3 برابر خورشید جرم داشته با شند هرگز دیده نمی شوند اینان را سیاه چاله می نامند که جرم عظیم آنها آن چنان گرانشی ایجاد می کند که حتی نور نیز توان گریز از آن را ندارد و به طور کامل جذب آن می شود. هر آنچه جذب این قول ابر گرانشی شود به طور کامل نابود می شود در این زمان جسم بی چاره از خود پرتو هایی می تاباند که آوای مرگ ماده نامیده می شود.

دیگر اجزای کیهان:

یکی دیگر ازاجزای جهان خوشه های ستاره ای هستند که از اجتماع ستارگان پدید می آیند و معروف ترین آنها خوشه پروین است که از اجتماع حدود 200 ستاره تشکیل شده خوشه ها به دو صورت باز مانند خوشه پروین یا کروی می باشند که از تعداد بیشتری در حدود 100000 یا حتی بیشترستاره تشکیل می شوند.

در شبی که آسمان صاف باشد می توانیم به راحتی نوار نورانی راه شیری را تشخیص دهیم که از حدود 200 میلیارد ستاره تشکیل شده و ما بقی گاز و غبار است قطر آن حدود 120000 سال نوری است و قطر آن در مرکز 18000 و در لبه ها 3000 سال نوری می باشد . زمین بیچاره ما نیز در 30000 سال نوری از مرکزش به حال خود رها شده و به همراه تمام منظومه شمسی هر 240 میلیون سال به دور مرکز آن می چرخد. احتمالا گرانشی که این 200 میلیارد ستاره را در این راستا باقی نگاه می دارد از وجود یک سیاه چاله نشٲت می گیرد .

اختلاف جالبی که میان کهکشانها و منظومه شمسی وجود دارد این است که در منظومه شمسی سرعت چرخش سیاره به دور خورشید بستگی به فاصله آن از خورشیدش دارد (که هرچه دورتر آهسته تربه دور آن می چرخد) که این رابطه را می توان با معادله کپلر که ذکر معادله را در اینجا لازم نمی بینم به دست آورد مثلا زمین با سرعت متوسط 8/29 کیلومتر بر ثانیه و پلوتو که به صورت محسوسی دورتر است با سرعت 7/4 کیلومتر بر ساعت به دور خورشید می چرخد.اختر شناسان انتظار داشتند که در کهکشانها هم همین رابطه بر قرار باشد ولی با کمال تعجب مشاهده کردند که این گونه نیست و تمام شعاع کهکشانی هم زمان و با یک سرعت به دور مرکز می چرخند این معما را تنها این گونه می توان پاسخ گفت که جرم موجود بسیار بیشتر از آن است که دیده می شود این بود که فرضیه وجود ماده تاریک بیان شد که و جود آن فقط از طریق گرانشش می توان اثبات کرد این که ماده تاریک از چه تشکیل شده هنوز ناشناخته است ولی گمان می رود از یکی از ذرات بنیادی یا نوترینوها یا شاید هم از کوتوله های قهوه ای تشکیل شده با شد که ذکر تعاریف اینها به درازا می کشد و بسیار تکنیکی است که من از آن صرفه نظر می کنم.

کهکشانها و ساختار حبابی عالم:

تا سده حاضرفقط از کهکشان خودمان راه شیری آگاهی داشتیم ولی اکنون می دانیم تا آنجاکه تلسکوپ های ناقص ما می نگرند بیش از صدها میلیارد کهکشان وجود دارد که بسیاری بارها بزرگتر از کهکشان 200 میلیارد ستاره ای ما هستند.

کهکشانها اشکال گوناگونی دارند که می توانیم آنهارا به سه شکل کلی مارپیچی بیضوی و نا منظم طبقه بندی کنیم.

مرکز برخی کهکشانها بسیار پرتو افکن است می پنداریم که آنها در مرکز سیاهچاله ای دارند که مواد را میمکد و این پرتوها همان آوای مرگ ماده است که گفتیم. در اختر نماها که کهکشانهایی جوانند این سیاهچاله بسیار فعال است وموادی بیحد برای بلعیدن دارد و بسیار نورانی هستند.

زمین فسقلی ما نقطه ای در منظومه شمسی است که خود ذره ای کوچک از کهکشان راه شیری است هزاران کهکشان مانند راه شیری توده کهکشانی تشکیل می دهند این توده ها هم باهم تشکیل گروهی بسیار بزرگ را می دهند که ابر توده نام دارد که در عالم بسیار زیادند این ابرتوده ها ساختاری حبابی شکل می سازند که آن هم در نهایت دید بشر کنونی ساختاری اسفنجی برای عالم می سازند که ما از دیدن فرای آن عاجریم.

اگر از برخی استثنا ها چشم پوشی کنیم همه کهکشانها درحال دورشدن ازما هستند و هرچه هم دورتر باشند سریع تر می گریزند در حقیقت عالم ما در حال انبساط است و تمام جهان در حال دورشدن از هم است بدون آنکه هر تکه به طور فعال حرکتی داشته باشد.

براساس قانون هابل در انبساط رابطه   فاصله دوبرابر= سرعت گریز دوبرابر برقرار است.

برای اندازه گیری سرعت حرکت اجسام در نجوم از اثردوپلری استفاده می شود این رابطه ای است که با طول موج نور اندازه گیری می شود در حقیقت جسم نزدیک شونده طول موجی کوتاه تر از جسم دور شونده دارد که بر سرعت حرکت   

آنها منطبق است.این امربدانسان قابل اندازه گیری است که بیشتر نور دریافتی ما از عالم از فیوژن هیدروژنی است که در سکون طیفی (طول موجی) مشخص دارد.

پس اگر تمام عالم در حال انبساط است روزی فشرده و درهم منقبض بوده است که انشاا... در مقاله بعدی بدان می پردازم...

                     با آرزوی موفقیت برای همه جویندگان دانش

                                                                               ک.ناصری

با کمک از مطالب مفید کتاب :

                                           کیهان نوشته:دکتر اریک اوبلاکر