شواهد “بیگ بنگ” چیست؟

بیگ بنگ: طبق دانسته هایمان تولد کیهان در یک انفجار کیهانی، همه ی فضا، ماده و زمان را به وجود آورد. بر طبق پیش بینی ریاضیات نسبیت عام، شواهدی برای بیگ بنگ وجود دارد، نظیر حرکت دور شونده کهکشان از کهکشان ما، مقادیر عناصر سبک در جهان و ریز موج هایی که تابیده و آسمان را پر کرده اند.

این گرافیک زمان بندی شکل گیری کیهان را طبق نظریه بیگ بنگ نشان می دهد

به گزارش بیگ بنگ، با نگاه به اطرافمان، نشانه هایی می بینیم که حاکی از آن است که جهان در انبساط است و باید در گذشته کوچکتر و داغ تر بوده باشد. اگر از این موضوع، یک نتیجه گیری منطقی صورت دهیم به معنای آن است که تمام گیتی ممکن است از یک تک نقطه آغاز شده باشد. در یک احتراق لحظه ای، زمان، فضا و ماده همگی با هم در یک گوی آتشین کیهانی به وجود آمده اند. خیلی تدریجی در طول ۱۳٫۸۲ میلیارد سال، این ابر چگال داغ، متورم شده و سرد گردیده است. در نهایت متلاشی شده و کهکشان هایی که بر آسمان امروز ما نقطه گذاری شده اند را به وجود آورده است.

این شوخی نیست!

عبارت بیگ بنگ (انفجار بزرگ) در حقیقت به تمسخر ابداع شده بود. فرد هویل، منجم برجسته انگلیسی، شکل گیری و رشد کل جهان از یک هسته اتم ریز تر را نامعقول می پنداشت. در یک سلسله سخنرانی که در سال ۱۹۴۹ انجام داد، پیشنهاد قدیمی ریاضیدان بلژیکی “جرج لومتر” را که چنین راه حلی را برای معادلات نسبیت عام اینشتین و معادلات فریدمان پیدا کرده بود به استهزا گرفت. در عوض، هویل تصویر قابل تحمل تری از گیتی را پیشنهاد کرد. در جهان «ایستا» و همیشگی او، ماده و فضا پیوسته در حال خلق و نابودی بودند و بنابراین می توانستند تا زمان نامحدودی وجود داشته باشند. البته سرنخ ها و شواهدی که از قبل انباشه شده بودند، به نفع نظریه ی بیگ بنگ وضعیت را تغییر دادند.

جهان در حال انبساط

در سال ۱۹۱۲ وستو اسلیفر نخستین اثر دوپلر را در یک کهکشان مارپیچی مشاهده کرد و به زودی کشف کرد که تمام این کهکشانها در حال دور شدن از زمین هستند. او جنبه‌های کیهان شناختی این کشف را درک نکرده بود، ۱۰ سال بعد یک کیهان شناس و ریاضیدان روسی به نام الکساندر فریدمان بر پایه معادلات میدان نسبیت عام اینشتین معادلات فریدمان را ارائه داد که نشان می‌داد بر خلاف مدل جهان ایستا که اینشتین از آن حمایت می‌کرد، جهان ممکن است در حال انبساط باشد. در سال ۱۹۲۹ اندازه گیری فاصله بزرگ ما تا نزدیکترین کهکشان مارپیچی توسط ادوین هابل نشان داد که این اجرام، کهکشان هستند و مشاهدات هابل نشان داد اکثر کهکشان ها در حال دور شدن از ما هستند.

انبساط و تورم ناگهانی کیهان را می توان به یک بادکنک عظیم کیهانی تشبیه کرد. در این مثال دور شدن کهکشان ها از همدیگر نه بخاطر حرکت آنها روی این بادکنک، بلکه به واسطه انبساط خود بادکنک صورت می گیرد. به همین دلیل هر چه فاصله کهکشان ها روی این بادکنک بیشتر باشد، با سرعت بیشتری هم از همدیگر دور می شوند.

اگر از دور بتوان دید، تمام کهکشان ها مایل اند از هم دور شوند، گویی که چارچوب فضا- زمان با تبعیت از قانون هابل منبسط می شود و کش می آید. یک نتیجه از این کش آمدگی این است که وقتی نور، یک جهان منبسط را طی می کند نسبت به حالتی که مسافت ها ثابت اند، زمان بیشتری طول می کشد که به ما برسد. این اثر بصورت یک جابجایی در بسامد نور با عنوان اثر داپلر با عنوان انتقال به سرخ ثبت می شود. زیرا نور دریافت شده قرمز تر از حالتی است که یک ستاره یا کهکشان دور دست را ترک می کند. انتقال به سرخ برای محاسبه فواصل نجومی هم استفاده می شود.

عناصر سبک

 اگر در زمان به عقب برگردیم، در ساعات اولیه جهان تازه متولد شده، درست بعد از بیگ بنگ، همه چیز با هم در یک دیگ فوق العاده داغ در حال جوشیدن بود. در اولین ثانیه، جهان آنقدر داغ و چگال بود که هیچ اتمی پایدار نبود. وقتی رشد یافت و سرد شد، یک سوپ ذرات، مخلوطی از کوارک ها، گلوئون ها و دیگر ذرات بنیادی به وجود آمد. بعد از یک دقیقه کوارک ها با یکدیگر ترکیب شدند تا پروتون ها و نوترون ها را شکل دهند. سپس در سه دقیقه اول، شیمی کیهانی، پروتون ها و نوترون ها را طبق تعداد نسبی آنها ترکیب و تبدیل به هسته اتم کرد.

big bangاین زمانی بود که عناصر(به غیر از هیدروژن) برای اولین بار توسط گداخت هسته ای شکل گرفتند. وقتی جهان تا زیر حد گداخت سرد شد، هیچ عنصری سنگین تر از بریلیم نمی توانست ساخته شود. بنابراین جهان ذاتا لبریز بود از هسته های هیدروژن، هلیوم و آثاری از دوتریوم(هیدروژن سنگین) ، لیتیوم و بریلیوم که خودشان در بیگ بنگ خلق شده بودند. در دهه ۱۹۴۰ ، رالف آلفر و جرج گاموف نسبت عناصر سنگین که در بیگ بنگ تولید شده بودند را پیش بینی کردند و این تصویر پایه ای با اندازه گیری اخیر ستارگان آرام سوز و ابرهای گازی اولیه در کهکشان راه شیری اثبات شد.

تابش پس زمینه کیهانی

موضوع دیگری که نظریه بیگ بنگ را تایید می کند کشف یک پژواک ضعیف از خود بیگ بنگ بود. آرنو پنزیاس و روبرت ویلسون بر یک گیرنده رادیویی آزمایشگاه بل در نیوجرسی مشغول کار بودند و با یک سیگنال اعوجاج یافته ضعیف روبرو شدند که نمی توانستند از شر آن خلاص شوند. آنها اختلالات احتمالی ناشی از مناطق شهری، آزمایش های هسته ای و حتی احتمال زندگی یک کبوتر روی آنتن را حذف کردند اما اختلال پس زمینه هنوز هم وجود داشت. به نظر می رسید که یک منبع قوی فوق العاده از ریز موج وجود داشت که از تمام آسمان می رسید و معادل چیزی با دمای چند درجه بود.

تصویری از “رابرت ویلسون و آرنو پنزیاس” که با تلسکوپ رادیویی اولین بار تابش پس زمینه میکروموج کیهانی بیگ بنگ را کشف کردند.

ویلسون و پنزیاس با توجه به نظریه رابرت دیک که می گفت تشعشعات باقیمانده از بیگ بنگ می تواند اکنون به عنوان تابش پس زمینه کیهانی وجود داشته باشند، توانستند به طور اتفاقی نظریه ی دیک را تعبیر کنند و با این کشف موفق به دریافت جایزه نوبل شدند. با آنکه هسته ها در سه دقیقه اول ایجاد شده بودند، اتمها تا ۴۰۰ هزار سال شکل نگرفته بودن. احتمالا الکترون های با بار منفی با هسته های مثبت جفت شده تا اتم های هیدروژن و عناصر سبک را بسازند. جابجایی ذرات باردار، که پراکنده بودند و راه نور را مسدود می کردند، فضای مه آلود را پاک کره و جهان را شفاف ساختند. از آن به بعد نور آزادانه در جهان سیر کرد و به ما این امکان را داد که از دور آن را ببینیم.

این تصویر تابش پس زمینه کیهانی است که بر پایه ی داده های ماهواره WMAP بدست آمده و نوسانات دمایی کهن ترین نور کیهان را، درست ۳۸۰ هزار سال پس از بیگ بنگ نشان می دهد.

با آنکه مه جهان جوان ذاتا داغ بود (حدود ۳۰۰۰ کلوین)، انبساط کیهان، تابش را انتقال به سرخ داد که امروزه در دمای حدود ۳ کلوین می بینیم. (سه درجه بالای صفر مطلق). این همان مطلبی است که پنزیاس و ویلسون کشف کردند. بنایراین با این سه پدیده عظیم و بی عیب و نقص، نظریه بیگ بنگ بطور گسترده ای توسط ستاره شناسان مورد پذیرش قرار گرفته است.

نویسنده: سمیر الله وردی/ سایت علمی بیگ بنگ

منابع: NASA , Big Bang

 Joanne Baker – of 50 Physics Ideas You Really Need to Know

image_pdfimage_print
(15 نفر , میانگین : 4٫87 از 5)
لینک کوتاه مقاله : http://bigbangpage.com/?p=24453

سمیر الله وردی

کارشناس عمران، علاقمند به نجوم، کیهان شناسی، فیزیک و تکنولوژی های جدید می باشد و بعنوان نویسنده علمی- نجومی در وب سایت بیگ بنگ فعالیت می کند.

شما ممکن است این را هم بپسندید

۸ پاسخ‌ها

  1. mostafa1369 گفت:

    به شدت با این تصور ذهنی که همه چیز در ابتدا با انفجاری مهیب درست شده مخالفم….این نظریه در حد شدیدی تخیلیست….به نوعی جمع بندی زود هنگام فیزیک برای دستیابی سریع و تند به پاسخ است….این انفجار در حد داستانی تخیلی بیش نیست……چند نکته هست که بیگ بنگ را اشتباه میدانم…با توجه به منطقی بودن دلایلم دلایلی منطقی بر طرد حرفهایم میپذیرم که تا کنون کسی پاسخ نداده..

    عالم قبل از انفجار باید وجود میداشته باشد تا شرایط انفجار محیا شود..یعنی قبل از بیگ بنگ هم عالمی بوده و محیط معنا داشته است.
    انفجارچه چیزی با چه چیز دیگر و با چه نیروی پیشبرنده یا بازنگهدارنده ای(قابل توجه است که ماده(هر جسم و شی فیزیکی)به طور کلی پس از بیگ بنگ بوجود امده اند….پس بیگ بنگ باید انفجار خلا با پوچی بوده باشد؟.

    • سمیر الله وردی گفت:

      با درود و احترام، شما بدون مطرح کردن دلیلی علمی و قانع کننده و تنها با مطرح کردن چند سوال ذهنی که تنها ناشی از ضعف مطالعاتی در این خصوص میباشد، آن را چندین بار تخیلی و داستانی می نامید، یک نظریه ی علمی، سلیقه ای شخصی نیست که بخواهیم آن را قبول کنیم یا نکنیم! شما باید بدانید برای رد یک نظریه همچون بیگ بنگ که حاصل تلاشی ۱۰۰ ساله ی دانشمندان است و شکل گیری نظریه ای کامل تر از بیگ بنگ باید شواهد، محاسبات و مدل برتری از نظریه ی پیشین ارائه کنید. طبق مدل کیهان شناسی بیگ بنگ؛ شواهد موجود و محاسبات دانشمندان می توانیم تا نقطه ی چگال تکینگی بیگ بنگ پیش رویم، اما به دلیل ضعف مشاهداتی نمی توانیم به پیش از آن دست پیدا کنیم و این دلیل نمی شود که از این موضوع سوء استفاده کنیم و داستان سرایی کنیم، باید آن را مورد آزمایش قرار دهیم، شبیه سازی بیگ بنگ در سرن چندین بار انجام شده است و حتی شواهد زیادی این نظریه را تایید می کند. بنا بر نظریه ی جهانی از عدم و مدل کوانتومی که لاورنس کراوس در کتابی با همین عنوان به آن پرداخته،یک جهان بدون هیچ ماده، ذره، فضا و هیچ عنصر دیگری می تواند در ابعادی بالاتر و بر اثر خلاء کوانتومی شکل بگیرد. به گفته ی هاوکینگ و میچیو کاکو قوانین این جهان ها که بر اثر تورم کیهانی شکل می گیرند می توانند متفاوت باشند، برخی از این جهان ها شکل نگرفته از بین می روند، برخی عمر کوتاهی دارند و بعضی همچون جهان ما شانس بقا دارند، و حتی قوانین طبیعت در این جهان ها می تواند کاملا متفاوت باشد. اگر امواج گرانشی ناشی از بیگ بنگ در لحظه ی تولد مشاهده شوند که البته در نسبیت اینشتین هم پیش بینی می شوند، ثابت می شود که بیگ بنگ درست است و کیهان های دیگر در ابعاد بالاتر نیز وجود دارند و بر اثر تورم شکل گرفته اند. این نشان می دهد، جهان ما در میان میلیاردها جهان حبابی شناور است. بزودی نیز دانشمندان با انجام آزمایش های گران قیمت فضایی و زمینی این راز را رمزگشایی می کنند و برای همیشه به آن خاتمه می دهند که آیا بیگ بنگ درست است یا خیر.

  2. Sir Mojtaba گفت:

    با درود واحترام
    با نظر آقا مصطفی موافق هستم . اگه دلیل هم میخوایید طبق نظریه خود فیزیک که انرژی نه بوجود می آید نه از بین می رود بلکه از یک انرژی به انرژی دیگر تغییر می کند . چه انرژی هایی باعث انفجار شده ؟و چه اجسامی با هم بر خورد کرده اند ؟ و آن اجسام قبل از انفجار چه طور به وجود آمده اند ؟ اگه قبل از انفجار انرژی و اجسامی برای انفجار وجود داشته پس عالمی هم وجود داشته

  3. mostafa1369 گفت:

    با سلام دوباره به دوستان (حال اینده گذشته)

    ببینید اقای سمیر عزیز….من یه نظریه خیلی قاطع دارم که لطمه ای به فیزیک نمیزنه فقط ترسناکه درکش
    اون اینه که اگر انفجاری باعث تشکیل منظومه شمسی شده یا عالم ما رو شکل داده…..مطمئن باشید که دوباره ابن اتفاق خواهد افتاد بدلیل اینکه ما الان در فضای دور شاهد بلعیده شدن کهکشانها توسط همدیگریم….خوب این باید مارو به این نتیجه برسونه که عالم داره مثل یه ماشین عمل میکنه(نابودی=افرینش=نابودی و دوباره افرینش)ببینید این نظر منه ولی به شدت معتقدم نه زمانی وجود داره و نه مکانی اینها همه ساخته ی ذهن پرشور بشره……ما دوباره تکرار میشیم میلیاردها سال بعد با یک نمدن جدید و انسانهایی دیگر البته بعد از نابودی منظومه شمسی یا کهکشان راه شیری…..این دایره وار بودن نماد عالمه یعنی این یه چرخه است…باز تولید است…ببینید نمی خوام ناامیدتون کنم ولی سن عالم اگر از زمان الان که ما وجود داریم حساب کنیم به اولین نسل بشر میرسیم…..دردناکه که بفهمیم ما دوباره تکرار میشیم…..اینو همیشه بیاد داشته یاشید که عالم یه ماشین بینهایت بزرگه…و کارش تولید و نابودیه….این یعنی این که بیگ بنگ همیشه گی و بینهایته بدون پایان و بدون در نظر گرفتن اصطلاح زمان برای ما….

  4. elham گفت:

    سلام میشه بگید این نقطه ی چگال و داغ تکینگی در اثر چی بوجود اومده؟

  5. محمد محمد گفت:

    وقتی ماده (انرژی) در یک نقطه ی بینهایت کوچک که خود اون ماده هم دارای جرمی زیاد باشه متمرکز میشه به علت نیروی گرانش ناحیه ای به وجود میآید که فضا و زمان رو به کلی تغییر میده..به این نقطه ی داغ اصطلاحا تکینگی گفته میشه…که چگالی هم بی نهایت میشه

  6. ali گفت:

    سلام با احترام به همه ی نظرات میخواستم بگم اقا مصطفی لطفا تحقیقات خود را کامل کنید و بدونید کنار گذاشتن نظریه بیگ بنگ کار شما
    نیست چون سال ها روی اون تحقیق شده و بزرگ ترین دانشمندای روز مثل استیون هاوگینگ و انیشتن به اون معتقد هستند و در ضمن هر چیزی که توی وبلاگ ها است درست نیست
    همین الانشم انجمن زمین تخت گرایان وجود داره که بسیار احمقانست پیشنهاد میکنم به کتاب نجوم به زبان ساده مراجعه کنید

پاسخ دهید

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