احتمالاً خواهیم گفت: “از آنجاکه هیچ چیز در فضا نمیتواند از سرعت نور سریعتر برود، پس منطقیست که مرز جهان، ۴۶ میلیارد سال نوری از ما فاصله داشته باشد”. کیهانشناس خواهد گفت: “درست است که هیچ چیز نمیتواند در فضا از سرعت نور سریعتر برود؛ اما خودِ فضا میتواند! نظریه نسبیت خاص ِ اینشتین مانع از این شده که چیزی سریعتر از نور حرکت کند. اما نظریه نسبیت عام، فقط یک چیز را مجاز به این کار میکند: چیزی که نور در آن حرکت میکند؛ یعنی فضا. به عبارت دیگر، کشمشها نمیتوانند از نور جلو بزنند، اما خمیر کیک میتواند. پس اگر کهکشانی فاصلهاش بیشتر از ۴۶ میلیارد سال نوری از ما باشد، نورش هرگز به ما نخواهد رسید. در واقع آنچه که تلسکوپهای آینده از این کهکشان به ما نشان خواهند داد، تصویری از لحظه تولدش است. از آن به بعدش او با سرعتی بیش از سرعت نور از ما دور شده و دیگر هیچ نوری مربوط به لحظات بعدیاش به ما نخواهد رسید. ما کیهانشناسان، هر وقت از کلمه «جهان» استفاده میکنیم؛ در واقع منظورمان حبابی به شعاع ۴۶ میلیارد سال نوری است که نام کاملش «جهان رؤیتپذیر» (Observable Universe) است. وقتی ستارهشناسان میگویند جهان در گذشتههای دور به اندازه یک بادکنک بوده، در واقع به همین جهانِ رؤیتپذیر اشاره میکنند. اگر بگوییم کل جهان به اندازه یک بادکنک بوده، اشتباه کردهایم. چون در هر نقطهای از جهان که بایستید، جهان رؤیتپذیرتان هم مثل سایه به همراهتان خواهد آمد. پس اگر این بادکنکها را کنار هم بگذاریم، دوباره به جهانی بیکران میرسیم. به عبارت دیگر، جهان بیکران است؛ حتی در لحظه انفجار بزرگ!”.
پس نظریه انفجار بزرگ نمیگوید جهان از یک «نقطه»ی داغ و متراکم متولد شد؛ بلکه میگوید از یک «وضعیت» داغ و متراکم متولد شد. با این حساب اگر جهان روزگاری داغ بوده، پس امروزه هم بایستی بتوان این گرما را حس کرد، حتی هم اگر ۱۳،۷ میلیارد سال از آن روزگار گذشته باشد. طبق نظریه انفجار بزرگ، جهان در سنین نوباوگیاش به قدری گرم بوده که تمام اتمهای اولیه، باردار بودهاند و در چنین محیطی (که پلاسما نام دارد) نور حبس میشود و گویی اطرافتان را یک مه سنگین فراگرافته است. پس حدود ٣٨٠ هزار سال بایستی میگذشت تا با کاهش تراکم فضا و خنثی شدن اتمها در پی افت دما، جهان از زیر این مه سنگین درآید و شفاف بشود. اگر موفق به تماشای لحظه آزادی این نور بشویم، در واقع به برههای از جهان نگریستهایم، که بیش از ٣٨٠ هزار سال از عمرش نگذشته است.
در سال ١٩۶۵، اخترشناسان موفق به کشف آثار این گرمای اولیه شدند. البته امروزه دیگر نمیشود آن را گرما نامید، چراکه دمایش به حدود ٢٧٠- درجه سانتیگراد رسیده است! یعنی دمای خلأ مطلق فضا تقریباً ٢٧٠- درجه سانتیگراد است. اگر دوربینهای دید در شب، برای تشخیص گرمای محیط، از طول موج مادون قرمز استفاده میکنند؛ برای تشخیص گرمای بازمانده از سنین نوباوگی جهان، بایستی به یک حسگر میکروویوِ دقیق متوسل شد. از دید این حسگر، آسمان تماشاییست: جهان هستی از همهسو یکسان دیده میشود! این نور، در واقع ترسیمگر چهره جهان در حدود ٣٨٠ هزار سال بعد از انفجار بزرگ است. بنابراین هرچند که در مقیاسهای کوچک، هر طرف از جهان را که بنگریم، چیز متفاوتی خواهیم دید؛ اما جهان در مقیاسهای بزرگش کاملاً همگن و همسانگرد است. از اینرو باید اصل کیهانشناختی را در آن برهه پذیرفت.
اما تعبیر کیهانشناختی نظریه کوانتوم، هنوز قصد کوتاه آمدن ندارد و می گوید “جهان، در تمام مقیاسها؛ و در تمام طول عمرش همگن و همسانگرد بوده و هست”. به همینواسطه دیوید لیزر، عنوان «اصل قوی کیهانشناختی» (Strong Cosmological Principle) را برای این بخش از تعبیر خود انتخاب میکند و آن را از «اصل کیهانشناختی» تمیز میدهد. با این حساب، این تعبیر چگونه ناهمگنیها و ناهمسانگردیهای جهان در مقیاسهای کوچکش (از جمله همینکه من و شما با هم اختلاف داریم) را توجیه میکند؟
1- انبساط جهان یعنی چه؟ تمام پنج کهکشانی که در طرح بالا مشاهده میکنید، در محل خودشان ساکناند؛ اما کهکشانهای همسایه را در حال عقبنشینی میبینند، حالآنکه کهکشانهای همسایه نیز همینگونه قضاوت میکنند. سرعت عقبنشینی ِ هر کهکشان، بستگی به وسعت فضای مابین ناظر و آن کهکشان دارد. پس فرآیند انبساط جهان، از حرکت ذاتی ِ کهکشانها برکنار است و صرفاً مربوط به کش آمدنِ فضای مابینشان میشود / منبع: دانشگاه اورگون
2- نمودار پایین: نقشه ۲۳۲ هزار و ۱۵۵ کهکشان، که در دو مخروطِ مختلفالجهت از آسمان تا فاصله حداکثر ۲ میلیارد سال نوری از ما واقع شدهاند. همانگونه که میبینید، میتوان گفت که توزیع کهکشانها در جهانِ بزرگمقیاس، تقریباً همگن و همسانگرد است (کاهش تعداد کهکشانها در نواحی دورتر، بهواسطه ضعف حساسیت تلسکوپ به نور ضعیف کهکشانهای دوردست است). بزرگترین ساختار یکپارچه کیهانی در همسایگی ما که تاکنون بشر موفق به کشفاش شده، خوشهای عظیم از کهکشانها موسوم به «دیوار کبیر» (The Great Wall) است، که با درازای ۱،۳۷ میلیارد سال نوری، یکشصتم قطر جهان بزرگمقیاس را در برمیگیرد. در ابعاد بزرگتر از دیوار کبیر، تقریباً جهان از همهسو ساختار یکنواختی دارد. این نقشهبرداری، در حدفاصل سالهای ۱۹۹۷ تا ۲۰۰۲ میلادی توسط رصدخانه ۳،۹ متریِ آنجلو در استرالیا انجام شد و اخترشناسان به مدت یک سال مشغول پردازش دادههای حاصل از آن بودند. از آنجاییکه در هر بار تصویربرداری، تلسکوپ محدودهای به قطر ۲ درجه از آسمان را پوشش میداد، این نقشهبرداری به ۲dF (مخفف «میدان دیدِ دودرجهای») معروف شد. نواحی اصلی ِ تحت پوشش تلسکوپ نیز دو مخروط از آسمان بهشکل عمود بر صفحه کهکشان راه شیری بود تا غبار میانستارهایِ پراکنده در کهکشان، مزاحم رصد کهکشانهای دوردست نشود.
نمودار بالا: ماحصل نقشهبرداری تیم ۲dF از جایگاه تقریباً ۱۰ هزار «کوازار» (Quasar)، از فاصله ۲ میلیارد سال نوری تا مرزهای جهان رؤیتپذیر. کوازارها، هستههای فعال و فوقالعاده درخشان متعلق به کهکشانهای جوان هستند. از آنجاکه تقریباً امروزه تمام کهکشانهای فعالِ جهان بالغ شدهاند؛ کوازارها را تنها در فواصل دوردست (بیش از ۲ میلیارد سال نوری) میتوان مشاهده کرد، بهطوریکه طبق نمودار بالا، بیشترین جمعیتشان مربوط به ۱۳ تا ۱۰ میلیارد سال پیش بوده است و از آن پس، رفتهرفته رو به خاموشی گذاشتهاند. این نقشه، مدرک مستقیمیست که نشان از همگن و همسانگرد بودن جهانِ بزرگمقیاس میدهد. نمودار پایین، تنها بخشی کوچک از نمودار بالا را (که با رنگ سبز متمایز شده) پوشش میدهد. بنابراین هرچه مقیاسهایمان را بزرگتر فرض بگیریم؛ جهان نیز همگنتر و همسانگردتر خواهد شد / منبع: M. Colless (ANU) and the 2dF Galaxy Redshift Survey