آیا کیهان لبه دارد؟

بیگ بنگ: می دانیم که کیهان در حال انبساط است، اما سوال اینجاست این انبساط درون چه چیزی رخ می دهد؟ به عبارت دیگر، بیرون از کیهان ما چیست که جهان ما دائما درون آن رشد می کند. نکته ظریف دیگر این است که وقتی از عبارت «بیرون از کیهان» استفاده می کنیم، به طور غیر مستقیم داریم می گوییم که کیهان در جایی دارای لبه است. (یعنی مرزی بین درون و بیرون جهان) اما این موضوع همه چیز را پیچیده می کند، چون دانشمندان صراحتا مطمئن هستند که هیچ خروجی ای به بیرون از کیهان وجود ندارد.

تصویر هابل از خوشه ی کروی (NGC 6397) که در فاصله ی 7200 سال نوری از ما قرار گرفته است. تخمین زده می شود این خوشه ی کروی 13.5 میلیارد سال عمر داشته باشد، یعنی کمی پس از بیگ بنگ تشکیل شده است.

تصویر هابل از خوشه ی کروی (NGC 6397) که در فاصله ی ۷۲۰۰ سال نوری از ما قرار گرفته است. تخمین زده می شود این خوشه ی کروی ۱۳٫۵ میلیارد سال عمر داشته باشد، یعنی کمی پس از بیگ بنگ تشکیل شده است.

به گزارش بیگ بنگ، فرض کنید از شما بپرسند: «جایی را سراغ دارید که از آنجا بتوانید جهان را از نمای بیرونی ببینید؟» مثل این که از پنجره ی اتاقتان، نمای خارجی یک ساختمان را به نظاره بنشینید. جواب این سوال «احتمالا خیر» است. رابرت مک نیس، استادیار فیزیک دانشگاه لویولا شیکاگو، می گوید یکی از دلایل پاسخ منفی سوال مورد نظر «اصل کیهان شناختی» است. این اصل به ما می گوید توزیع مواد در کیهان به گونه ای است، که ما از هر زاویه و جهتی به جهان نگاه کنیم، میزان توزیع مواد تقریبا یکنواخت است. در واقع از نظر علمی، کیهان ایزوتروپیک(Isotropic) یا همسانگرد است.

اصل کیهان شناختی از این ایده که می گوید قوانین فیزیکی در همه جای کیهان یکسانند نشات می گیرد. مک نیس گفت: « در کیهان ناهمسانی های بسیار زیادی وجود دارد. مثلا وجود توده های بزرگی از مواد، مانند ستارگان، کهکشان ها، خوشه های کهکشانی و غیره. اینها نمونه هایی برای عدم یکنواختی ماده در جهان هستند. اما وقتی در مقیاس های عظیم، کیهان را مورد بررسی قرار می دهیم موضوع کمی تغییر می کند، در واقع در مقیاس های کلان بخشی از جهان را نمیتوانیم پیدا کنیم که از نظر توزیع ماده با بخش های کلان دیگر تفاوت ِ قابل توجهی داشته باشد.» این یعنی اینکه کیهان ما هیچ لبه ای ندارد. و جایی نیست که بتوان به آنجا پایان جهان گفت، جایی که بتوانیم از آن عبور کرده و از بیرون جهانمان را به نظاره بنشینیم.

این موضوع را معمولا به کمک یک مثال توضیح می دهند. فرض کنید جهان هستی به شکل یک بادکنک کروی شکل است که مورچه ای روی آن قرار گرفته، مورچه مورد نظر در هر جهت و سمتی که بخواهد می تواند حرکت کند ولی هرگز به لبه ی انتهایی بادکنک نمی رسد، او پس از مدتی حرکت کردن بالاخره به جای اول خود می برمیگردد. نکته جالب اینجاست که سطح دو بعدی بادکنک هیچ مرکزی هم ندارد یعنی هیچ نقطه ای نیست که مورچه با دور شدن از آنجا به انتهای پوست بادکنک برسد، سطح بادکنک اصلا انتهایی ندارد و مورچه ی داستان ما هرگز به چنین جایی نخواهد رسید. جهان ما یک نسخه سه بعدی از پوست بادکنک است.

تصویری هنری از لحظه ی تورم کیهان که رشد و گسترش دائم آن را به مرور نشان می دهد.

جهان بادکنکی

اما جهان چطور میتواند منبسط شود وقتی لبه یا پایانی ندارد؟ دوباره برمیگردیم به مثال بادکنک، اگر مقداری درون بادکنک بدمیم، بادکنک بزرگتر می شود و مورچه احساس می کند که چیزهایی که روی سطح بادکنک می بیند دارند از او دور می شوند. هرچه این فاصله بیشتر باشد، سرعت دور شدن آن شئ هم بیشتر می شود. اما نکته جالب اینجاست که هیچ فرقی نمی کند مورچه کجای پوست بادکنک باشد، آهنگ دور شدن اشیاء روی بادکنک ثابت است. اگر بتوانیم معادله ی آهنگ دور شدن اشیاء روی بادکنک را محاسبه کنیم، مورچه در هر نقطه ای از سطح بادکنک قرار بگیرد، این معادله برای دور شدن اشیاء اطرافش جواب می دهد.

با این حال، بادکنک ها در درون یک فضای سه بعدی بزرگ می شوند. مشکل اینجاست که این مثال به طور کامل تمام سوالات را جواب نمی دهد. در واقع این تعریف فقط به ما می گوید که محتویات درون جهان چگونه هستند، و از محتویات خارج از جهان چیزی به ما نمی گوید. فیزیکدان استیون هاوکینگ، در این باره می گوید، این سوال از اساس بی معناست، مثل این می ماند که بپرسیم شمالِ قطب شمال کجاست؟ دلیل اینکه کهکشان ها بدون اینکه حرکت کنند از یکدیگر دور می شوند این است که خود فضا در حال بزرگ شدن است. بنابراین موجودات فرازمینی هم اگر مانند انسان ها به کهکشان های دیگر بنگرند، احساس می کنند که همه کهکشان ها در همه جهات در حال دور شدن از آنها هستند و فقط کهکشان خودشان است که ثابت است.

از آنجا که فضا در حال گسترش است، به نظر می رسد بدون اینکه قوانین نسبیت نقض شود(که می گوید هیچ چیز نمی تواند با سرعتی بالاتر از سرعت نور در خلاء حرکت کند) بعضی از کهکشان ها ممکن است با سرعتی بالاتر از سرعت نور از ما در حال دور شدن هستند. مک نیس در این باره میگوید، با اینکه کیهان ما فقط ۱۳٫۸ میلیارد سال پیش آغاز شده اما، اندازه ی جهان قابل مشاهده شعاعی حدود ۴۶ میلیارد سال نوری و قطری به میزان ۹۳ میلیارد سال نوری دارد. در واقع جهان قابل مشاهده با توجه به مجموعه محدودیت هایی تعریف می شود که برای اندازه ای که انسان ها از کیهان موجود می توانند ببینید وجود دارد. هر چیزی خارج از شعاع ۴۶ میلیارد سال نوری، برای زمینی ها هرگز قابل رؤیت نخواهد بود. به این دلیل که فاصله بین اشیاء موجود در جهان آنقدر زیاد می شود که سرعت دور شدن اشیاء از سرعت رسیدن پرتوهای نوری به زمین بیشتر می شود.

نمایی هنری از شعاع جهان قابل مشاهده

نمایی هنری از شعاع جهان قابل مشاهده

موضوعی که این بحث را داغ تر می کند، این است که نرخ انبساط در جهان در ابتدا یکنواخت نبوده است. برای کسری از ثانیه پس از بیگ بنگ، دوره ای از انبساط بسیار سریع وجود داشته که به آن دوره ی تورم کیهانی می گویند، طی این مرحله کیهان ما بسیار سریع تر آنچه که الان وجود دارد منبسط شده است. دلیل اینکه مناطقی از فضا قابل مشاهده نیستند همین است. در واقع با پذیرفتن نظریه تورم، برآورد می شود که کل جهان ۱۰ به توان ۲۳ برابر بزرگتر از ۴۶ میلیارد سال نوری ای است که انسان می تواند مشاهده کند. بنابراین ما بخش بسیار بزرگی از کیهان را هرگز نخواهیم دید.

آیا فضا بی نهایت است؟

مک گفت این موضوع که جهان در فضای بی نهایت به وجود آمده است یا نه، هنوز به عنوان یک سوال بی جواب باقی مانده است. از طرفی ممکن است کیهان ما در درون جهانی با یک بعد اضافه تر قرار گرفته باشد، همانطور که یک کره با سطح دو بعدی (چیزی شبیه به بادکنک) در جهان سه بعدی قرار می گیرد. توضیح دیگری که در این زمینه وجود دارد فرضیه پیدایش جهان از هیچ (به کمک نوسانات کوانتومی) است، در این باره همانطور که هاوکینگ و جیمز هارتل توضیح داده اند، گفته می شود که در آغاز جهان، زمان و فضا قابلیت تبدیل به یکدیگر را داشتند. با پذیرفتن این فرضیه هم، هنوز این سوال که جهان از کجا آمده و خارج از جهان چه چیزی وجود دارد، بی معنی است.

تصویری هنری از کل جهان قابل مشاهده با مرکزیت سامانه خورشیدی براساس نقشه‌های لگاریتمی جهان

تصویری هنری از کل جهان قابل مشاهده با مرکزیت سامانه خورشیدی براساس نقشه‌های لگاریتمی جهان

مک گفت دانشمندان در حال تلاشند که بفهمند آیا کیهان واقعا شبیه یک کره است و اگر ما در یک جهت از جهان به اندازه کافی حرکت کنیم در نهایت می توانیم به محل اول خود برگردیم؟! او ادامه داد: «ما دائما بخش های مختلف کیهان را تحت نظر قرار می دهیم تا بتوانیم مدارک و شواهدی پیدا کنیم که قرار گرفتن جهان سه بعدی مان درون فضایی چهار بعدی را تایید کند.»(جهان به طور کلی دارای چهار بعد است، که انسان ها با سه بعد فضا و یک بعد زمان در تعامل هستند، اما مفهومی که ما درباره اش حرف می زنیم در واقع دارد از بعد چهارم فضایی صحبت می کند.)

اگر ستاره شناسان موفق شوند، دو مکان در دو طرف مقابل آسمان پیدا کنند که کاملا شبیه به هم باشند، نشانه ای قوی بر این فرضیه خواهد بود که جهان منحنی و کروی شکل است. اگرچه با وجود چنین کشفی باز هم هیچ تضمینی بر درستی فرضیه وجود ندارد. هرچند برخی نظریه های کیهان شناختی همچون نظریه ریسمان ها، وجود ابعاد بیشتر را پیش بینی کرده اند، اما در همه آنها ابعاد اضافی بسیار کوچک هستند، در حالی که ما برای فرضیه کروی بودن جهان، نیاز به یک بعد بسیار بزرگ داریم. در انتها می توان گفت که اگر پایانی برای کیهان وجود داشته باشد، ممکن است انسان هرگز قادر نباشد که آن را ببینید و این امکان نیز وجود دارد تا شکل جهان به صورتی باشد (اشاره به کروی بودن جهان) که مرزی بین پایان و آغاز جهان نتوان یافت.

ترجمه: امین میرزایی/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: Livescience.com

image_pdfimage_print
(40 نفر , میانگین : 4٫58 از 5)
لینک کوتاه مقاله : http://bigbangpage.com/?p=60918
امین میرزایی

امین میرزایی

دانشجوی کارشناسی روانشناسی-علاقه‌مند به نجوم، کیهان شناسی، روانشناسی، جامعه شناسی میباشد و در زمینه انتشار مقاله با وب سایت بیگ بنگ همکاری می کند.

شما ممکن است این را هم بپسندید

۲۱ پاسخ‌ها

  1. اميدشه بور گفت:

    خسته نباشید و سپاس خدمت اقای میرزای . بسیار عالی و جالب بود

  2. SNA گفت:

    عالی بود. خیلی ممنون واسه ترجمه ی عالیتون.
    اگه به اتاقتون نگاه کنید و جهان ما محدود به این اتاق باشه پس ممکن نیست جهان در حال بزرگ شدن باشه در صورتی که در حال بزرگ شدن است . پس جهان ما احتمالا در یک جهان بزرگ تر وجود داره یا در یک فضای بی کران دیگر .

  3. پژمان گفت:

    سلام ممنون از زحماتتون مطلب خیلی جالبی بود, فقط یه نکته رو متوجه نشدم اگه تمام مواد کیهان از ۱۳.۸ میلیارد سال پیش شروع به انبساط کردن قاعدتا ما دورترین چیزی که میتونیم ببینیم باید ۱۳.۸ میلیارد سال نوری با ما فاصله داشته باشه پس دانشمندان چطوری فهمیدن تا ۴۶ میلیارد سال نوری رو میتونن مشاهده کنن؟

    • تحریریه‌ی بیگ بنگ تحریریه‌ی بیگ بنگ گفت:

      درود، برای اطلاعات بیشتر مقاله ی زیر را مطالعه کنید:
      چگونه اندازۀ کیهان می تواند از سنش بیشتر باشد؟

      • علی گفت:

        با سلام
        سوال اقا پژمان سوال منم هست.این تحریریه محترم لینکی برای جواب دادهاند مربوط به انبساط کیهان و امکان اینکه این انبساط میتواند بدون اینکه قانون نسبیت نقض کند میتواند بیش از سرعت نور مبسط شود .خود این انبساط کیهانی برای کیهان قابل مشاهده افق رویداد بوجود می اورد یعنی ما نمیتوانیم فواصل دورتر از ۱۳٫۸ میلیلرد سال نوری را ببینیم واین شعاع ۴۶ میلیارد سال نوری حداکثر کیهان باید باشد چون این فاصله از انتقال به سرخ تابش زمینه کیهانی است وقاعدتا اگر این شعاع کیهانی اگر بیشتر ۴۶ م.س نوری باشد باید انتقال به سرخ تابش زمینه از ۱۰۰۰ فعلی بیشتر باسد

  4. amje گفت:

    جهان ؟ هستی ؟ دنیا ؟
    فقط یه خیاله واهیه ، فکرشو بکنید اگه سن شما همین حالا ۳۰ سال است و وجود دارید پس بگید ۳۱ سال پیش کجا بودید و اگر فردا بمیربم کجا خواهیم بود ؟
    این یک موجودیت بسیار سادست که از زمان پیدایش تک سلولی ها این آمدن و رفتن ها به این محیط چند بعدی وجود داشته که به احتمال زیاد اگر در این برهوت نامحدود ناظری هم داشته باشیم برایش تکراری شده .

  5. امیر گفت:

    داخل مقاله گفته شده ” هنوز این سوال که جهان از کجا آمده و خارج از جهان چه چیزی وجود دارد، بی معنی است. ” من نفهمیدم چرا بی معنیست ؟
    اگه ما حتی فرض کنیم داخل یک بادکنکیم ، بادکنک داخل یک فضای ۳ بعدی داره رشد میکنه پس یک فضایی هست پس ما داخل یک فضایی قرار داریم دیگه این که واضحه پس میتونیم سوال کنیم خارج از این بادکنک چه چیزی وجود داره ! میشه منم روشن کنید منظورشون چی بوده ؟ ممنون

    • مانیبود گفت:

      نگفته ما داخل بادکنک هستیم.
      فرض کن ما موجوداتی دو بعدی هستیم در سطح بادکنک که فقط همون دو بعد رو میتونیم درک کنیم. حالا فرض کن این جهان دو بعدی ما در فضایی سه بعدی داره گسترش پیدا میکنه.
      این فرضیه اصلا در مورد این که جهان از کجا اومده حرفی نمیزنه . در مورد این که خارج از جهان چه چیزی هست هم هیچ چیزی نمیتونیم بگیم، خارج از جهان یعنی خارج از سطح بادکنک (سطح بادکنک را یک بعد در نظربگیرید؛ با این حساب سطح داخلی و خارجی یکی هستند) برای ما تصور کردنی نیست، چه برسه به این که بگیم چی اونجا هست!

  6. John Locke گفت:

    این جواب ها برای کسانی قانع کننده هستند که جواب واقعی رو پیدا نمیکنند یا از پیدا کردن اون ناامید شدند یا شاید توانشون در همین حدود بوده!
    حتی با وجود کروی و بدون مرز بودن جهان این مسئله نمیتواند منکر وجود مرز جهان باشد مرز لزوما لبه نیست و میتواند یک سطح یا حتی یک فضا باشد!

  7. opel گفت:

    ما برای درک ابعاد و سطوح بالاتر نیازمند ابزاری هستیم که بتونه اونو درک کنه ، فکر نکنم مغز ما بتونه سه بعد بیشتر رو ساپورت کنه

  8. Ahmadi گفت:

    سلام
    ببخشید که سوالات بی مورد می پرسم . دو تا سوال دارم . اگر هم جواب نمی دید بگید چطور می تونم جواب بگیرم . خیلی فکرم رو مشغول کرده .
    سوال اول ) در صورتی که همه ی کارهایی که ما انجام می دهیم از قبل قابل پیش بینی هست ، چطور ما باید مسئولیت پذیری داشته باشیم یا اینکه چطور باید به اقدامات گذشته مان افتخار کنیم ؟
    دوم ) بعضی متخصصان علوم اعصاب می گویند که تصمیم گیری های ما قبل از اینکه خودمان متوجه شان باشیم انجام می شود و بخش خودآگاه انسان هیچ کاری انجام نمی دهد و در تصمیم گیری ها دخالتی ندارد . البته غیر مفید و هیچ چاره بودن بخش خودآگاه
    انسان که همان بخشی است که وجود ما را می سازد به نظر من غلط است . علاوه بر اینکه این موضوع خودآگاهی یعنی وجود ما را
    بی مصرف می داند ، مگر می شود تکامل ویژگی را پدید آورد که هیچ سودمندی ندارد

  9. علی آقا گفت:

    خسته نباشید خدمت عوامل،…حتما باید یه فضای دیگری وجود داشته باشه تا کیهانه ما بتونه انبساط پیدا کنه،فرض کنید همون بادکنک چون اطرافش فضای کافی واسه انبساط داره قادر به انبساط هستش،اگه همین بادکنک داخل یه جای تنگ قرار بدین هرچقدرم ک بادش کنین نمیتونه انبساط پیدا کنه !

  10. مهسا گفت:

    خیلی ممنون از مقاله های زیباتون
    ببینید اگه کیهان لبه داشته باشه و درون و بیرون داشته باشه مثال همون بادکنک
    حالا فرض کنید کیهان ما مثل همون بادکنک هست و داخلش ما هستیم و بیرونش فرض کنیم یه فضای خارجی . حالا اون فضای خارجی خود درون چه چیزی قرار گرفته چون بینهایت که در طبیعت وجود ماهیت ندارد یعنی مثل علت و معلول باز یه تسلسل بی جواب هست

  11. sinemat گفت:

    خیلی جالب بود….حیف که این موارد فقط حدس و گمان هست…با علمی که امروز داریم نمی تونیم به صورت قطعیت جوابی به این سوالات بدیم….شاید هنوز ساده ترین سوالات غیر از این هم جواب داده نشده باشه…مثل اینکه آیا ما تنها هستیم در جهان یا دیگران هم هستند..اوایل کار یعنی حدود ۱۵ سال پیش دانشمند ها ثابت می کردند از هر ۱۰ هزار سیاره یکی مثل زمین هست..امروز فکر می کنند شاید از هر یک میلیون سیاره یکی مثل زمین بشه…شاید فردا به این نتیجه برسن فقط ما هستیم…حیف این سوالات به راحتی قابل جواب دادن نیست…ای کاش زودتر دانش و علم بشر پیشرفت کنه و با اکتشاف بتونه جواب خیلی سوال ها رو پیدا کنه

  12. سیاوش گفت:

    اگر جهانهای موازی را قبول داشته باشیم باید قبول کنیم که این کیها ن لبه دارد که در واقع یک بعد اضافی هست که ما قادر به درک ان نیستیم .چون یکی از دلایل بیگ بنگ نیز می تونه برخورد همین جهانها با یکدیگر باشه

  13. مهسا گفت:

    منظور من این بود که اگرکیهان لبه داشته باشد پس کل کیهان داخل یک فضای بزرگ قرار گرفته مثل یک بادکنک در یه اتاق بزرگ حالا سوال این هست خود اون اتاق لبه دارد ؟! یعنی اون خود اتاق در درون چی قرار گرفته ؟!! و همینجوری ادامه داره …… مثل بحث علت و معلول که هر چیزی خالقی دارد و خود خالق هم خالقی بزرگتر و الی آخر

  14. ashil گفت:

    همین الان به آسمان نگاه کنید آیا بجز چند ستاره و سیاره نزدیک چیز دیگری با چشمانمان میبینیم ؟ در صورتیکه بی نهایت سیاره و ستاره خورشید مانند و زمین مانند وجود دارند ! ایا چون چشمان ناچیزمان آنها را نمیبیند باید بگوییم که وجود ندارند ؟
    چه بسا که همانند میلیاردها کهکشان این جهان ، میلیاردها جهان دیگر هم وجود داشته باشند .

  15. پیمان گفت:

    به نظر من اینها همه نظریه هستند. والبته کاملا خوب وموشکافانه. خب همیشه این بادکنک داره به داد این دانشمندان میرسه. بیایم اصلا این مورچه رو فراموش کنیم از دریچه یه پروانه یا حشره ای که پرواز میگیره ومیره به سمت بالا با تمام سرعت حتی مافوق نور میلیارد برابر سرعت نور میره ومیره . آیا به نقطه اول میرسه. ؟! هرگز.! ما با دو بعد که سرو کار نداریم که با سه بعد روبرو هستیم. حالا فرض کنیم. من یک باکتری ریز ریز ریز میکروسکوپی هست د داخل بدن انسان مثل زمین در فضا. حالا من باکتری تلاش میکنم که خودم تو این بینهایت وجود انسان حرکتت بدم که بیام وبیام به دهن برسم آیا هر چه سعی کنم به دور خودم میچرخم. هرگز من که رو یه صفحه نمیگردم من تو فضا معلق هستم. حالا این باکتری بعد چندین سال به دهن میرسه و از دهان خارج میشه ومیره تو یه بعد دیگه. اینا رو گفتم که به این برسم که همیشه به ثابت شده ترین چیزها حتی روز بودن یا شب بودن. حتی قوانین نیوتن شک کنید ممکنه درست نباشن. واین باعث پیشرفت علم میشه. ختم کلام این نظریه بادکنک رو که هر جا کم میارن بهش استناد میکنن رو من قبول ندارم

  16. پیمان گفت:

    مثال باکتری رو زدم در وجود انسان که پدیده گسترش فضا رو بگم یک باکتری در یک انسان یک ماه تا اوجش باکتری خیلی ریز واسه همین فاصلش با دهان اگه در مقیاس خودش با دهان انسان در ابتدا مثلا یک میلیارد بود در ۳۰ سالگی انسان به چندین میلیارد میرسه. چرا نمیگیم فضا داره رشد میکنه فقط میگیم انبساط. به نظر من خروج ازفضا با سیاه چاله هاست. واگه می خوایم به خروج برسیم از سیاه چاله ها بایستی کمک بگیریم.

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *