بیگ بنگ: زمین تنها خانه‌­ای است که می‌شناسیم، اما این منزلگاه حیات در مقایسه با کیهان بسیار کوچک است. حال پرسش بزرگ این است که آیا ما موجودات  کوچک در این گوشۀ دوردست از فضا می‌توانیم به شکل واقعی کیهان پی ببریم؟

whatshapeist

به گزارش بیگ بنگ، آیا گستاخانه نیست که درباره جهانمان چیز زیادی نمی‌دانیم؟ برای مثال، اگر می‌­توانستیم کیهان را از بیرون نظاره کنیم، چه می­‌دیدیم؟ سیاهی گسترده؟ دریایی از حباب؟ کرۀ برفی؟ هزارتوی موش؟ تیله‌­ای در دستان فرازمینیان در ابعاد بالاتر یا سایر فانتزی­‌های علمی- تخیلی؟

آن­طور که معلوم است، پاسخ ساده‌­تر و عجیب‌­تر از همۀ این گزینه‌­هاست. شکل کیهان پرسشی است که ما دوست داریم به عنوان یک گونه آن را حدس بزنیم و بیشتر در مورد آن بدانیم.

در متون هندو، کیهان شبیه یک تخم مرغ توصیف شده و جین­گرایان (براهما بوداییان) اعتقاد داشتند که جهان شبیه انسان است. رواقیون یونانی جهان را همچون جزیره‌­ای مجزا شناور بر خلاء بی‌نهایت می­‌دیدند، در حالی­که ارسطو معتقد بود جهان از یک سری دوایر هم مرکز تشکیل شده و شاید جهان لاک­پشتی است روی لاک­پشت دیگر و الی آخر. به لطف نبوغ ریاضی اینشتین، کیهان‌­شناسان می­‌توانند عملاً صحت مدل­‌های مختلف را بیازمایند و شکل کیهان را توصیف ­کنند؛ مدل‌هایی نظیر لاک­پشت‌­ها، هزارتوها یا مدل­‌هایی برخلاف آن­­ها.

سه مدل اصلی وجود دارند که دانشمندان آن­ها را در نظر می‌­گیرند: کیهان با انحنای مثبت، کیهان با انحنای منفی و کیهان تخت. می‌دانیم که جهان حداقل در چهار بُعد وجود دارد، بنابراین هر شکلی که قرار است برای جهان توصیف کنیم، در مرز هندسه جنون­‌آمیز قرار می‌­گیرد.

کیهان با انحنای مثبت تا اندازه‌­ای شبیه یک کرۀ چهار بُعدی است. این نوع کیهان در گسترۀ فضا متناهی خواهد بود، اما هیچ مرز مشخص و مشهودی ندارد. در حقیقت، در این مدل دو ذرۀ مستقل از هم که در دو خط مستقیم حرکت می­‌کنند قبل از اینکه به نقطۀ شروع خود بازگردند با هم تلاقی خواهند کرد.

می‌­توانید در خانه این مدل را بیازمایید. یک بادکنک بردارید و با ماژیک خط مستقیمی روی آن رسم کنید. خطی که رسم کرده‌­اید در نهایت به نقطۀ شروع باز می‌­گردد. خط مستقیم دیگری در طرف دیگر بادکنک رسم کنید. خواهید دید که خط دوم قبل از اینکه به نقطه شروع باز گردد خط اول را قطع می­‌کند. (برخلاف اصول هندسه اقلیدوسی که در آن دو خط موازی هرگز یکدیگر را قطع نمی‌­کند، در کیهان با انحنای مثبت که از هندسه غیراقلیدوسی پیروی می­‌کند دو خط موازی می‌­توانند یکدیگر را قطع کنند – م.)

این نوع گیتی که به آسانی در سه بُعد قابل تجسم است، هنگامی پدیدار می­‌شود که کیهان حاوی مقادیر عظیم و معینی از انرژی باشد. کیهان با انحنای مثبت یا بسته ابتدا باید انبساط را متوقف کند – تنها در صورتی چنین رویدادی رخ می­‌دهد که کیهان حاوی مقدار کافی انرژی باشد تا اجازه دهد گرانش بر همه­ نیروها غلبه کند. مشاهدات کیهان­ شناختی امروزی پیشنهاد می‌­کند که کیهان باید تا ابد منبسط شود. بنابراین، فعلاً این سناریو که تجسمش آسان است را دور بریزید.

R Flat closed and open universes tn bfbd

این پرسش که کیهان چه شکلی است سؤالی منطقی محسوب می‌­شود. آیا کیهان کروی است؟ شبیه چنبره است؟ کیهان باز است یا بسته یا تخت؟ و همۀ این پرسش­‌ها چه معنایی دارد؟

کیهان با انحنای منفی شبیه زین چهار بُعدی خواهد بود. یک کیهان باز بدون هیچ مرزی در فضا – زمان. محتوای انرژی این کیهان آنقدر نیست که بتواند انبساط را متوقف کند. در این کیهان دو ذرۀ مستقل که روی خط مستقیم حرکت می­‌کنند هرگز به هم نمی‌­رسند. در واقع، این دو ذره پیوسته منحرف شده و در گذر بی‌نهایت زمان، از یکدیگر دورتر و دورتر می­‌شوند. (در کیهان با انحنای منفی هندسه هایپربولیک لباچوفسکی صادق است – م.)

اگر کیهان حاوی مقدار خاص و بحرانی (نه کم و نه زیاد) انرژی  بود، که به­ طرز خطرناکی بین کمینه و بیشینه آن نوسان می‌­کرد، آنگاه انبساط کیهان پس از بی­‌نهایت زمان متوقف می­‌شد. چنین جهانی یک کیهان تخت را تشکیل می­‌داد. ذرات در کیهان تخت در مسیرهای مستقیم و موازی به سفر خود ادامه می­‌دادند و نه هرگز به هم می­‌رسیدند و نه از یکدیگر دور می­‌شدند.

تجسم این مدل­‌ها آسان است. اما گزینه‌­های دیگری هم وجود دارد – مثل توپ فوتبال، دونات یا شیپور. جهان به شکل توپ فوتبال بیشتر شبیه کیهان کروی است، با این تفاوت که مشخصۀ ویژه‌ای دارد – در این کیهان نوعی تالار آینه‌­ای در پس زمینه کیهانی نقش می‌­بندد.

x

جهان دوناتی شکل از لحاظ فنی یک کیهان تخت است، اما نقاط اتصال چندگانه دارد. برخی دانشمندان معتقدند که نقاط وسیع داغ و خنکی که در تصویر پس زمینه کیهانی مشاهده می‌­شوند در واقع می‌­توانند شاهدی بر این توپولوژی باشند.

سرانجام نوبت به جهان شیپوری می‌­رسد. روش دیگری برای تجسم کیهان با انحنای منفی وجود دارد: مانند زینی که به شکل یک لوله بلند پیچیده شود، به­ طوری که یک انتهای آن بسیار باریک و انتهای دیگر آن بسیار فراخ باشد. کسانی که در انتهای باریک این کیهان قرار دارند کیهان خود را درهم پیچیده می­‌بینند که تنها دو بُعد دارد. در عین حال، افرادی که در انتهای فراخ این کیهان قرار دارند قبل از آنکه بتوانند مسافت زیادی دور شوند متوجه می‌­شوند که با هدایت نیروی ناشناخته‌­ای دور زده‌­اند و در مسیر دیگری قرار دارند.

بنابراین، کدام مدل درست است؟ آیا کیهان ما شبیه پرتقال یا پیراشکی است؟ یا شبیه چیپس؟ یا تکه پنیر؟ سازهای برنجی یا بادی چطور؟ دانشمندان هنوز پیشنهاد مدل­‌های عجیب و غریب با انحنای منفی نظیر زین یا شیپور را منتفی نمی­‌دانند.

whatshapeist
داده­­‌های زمینه ریزموج کیهانی ماهواره WMAP

برخی چنین استدلال می­‌کنند که ما هرگز نمی­‌توانیم شکل واقعی کیهان خود را درک کنیم. این افراد حس شوخ­ طبعی ندارند و فقط کارشکنی می­‌کنند. بی­شوخی، اجازه دهید به شما کمک کنیم تا دوستان بهتری پیدا کنید.

بر اساس داده‌­های ماهواره پلانک که در فوریه 2015 منتشر شد، کیهان به احتمال زیاد تخت است. یک کیهان بی‌نهایت متناهی که حتی ذره­‌ای انحناء ندارد و به لطف ماده تاریک و انرژی تاریک حاوی مقدار دقیق و بحرانی انرژی است. این موضوع شاید کمی گیج­ کننده به نظر برسد، اما امیدواریم از این مقاله بهرۀ لازم را برده باشید.

جالب است که نه تنها می‌­توانیم شکل کیهان را حدس بزنیم، بلکه افراد باهوش بی­‌وقفه کمک می‌­کنند تا این موضوع را بهتر درک کنیم. این یکی از موارد شادی ­بخشی است که باعث می­‌شود هر هفته در مورد فضا و نجوم صحبت کنم و بی­صبرانه منتظر موضوع بعدی باشم. خب، نظر شما چیست؟ آیا کیهان تخت خیلی کسل­ کننده است؟ با توجه به طیف گستردۀ گزینه­‌ها، فکر می‌کنید کیهان چه شکلی باشد؟

ترجمه: محمد نوده فراهانی / سایت علمی بیگ بنگ

منبع: phys.org

دیدگاهتان را بنویسید

این سایت از اکیسمت برای کاهش هرزنامه استفاده می کند. بیاموزید که چگونه اطلاعات دیدگاه های شما پردازش می‌شوند.

17 دیدگاه

  1. اگر دانشمندان در مورد شکل کیهان تا کنون به جواب علمی دست نیافته اند پس چگونه نظریات علمی خود را در سایر موضوعات نجومی ارایه می دهند مثلا این نظریه که میگوید اگر فضا را خم نماییم همچون خم کردن یک صفحه کاغذ و نزدیک کردن دو نقطه برای کوتاه کردن فواصل کیهانی با توجه به اینکه شکل کیهان را نمی دانیم بیهوده است اگر کیهان تخت بود این نظریه قابل تأمل بود اما هنوز که چیزی از شکل آن نمی دانیم چرا چنین نظریاتی ارایه می شود ؟

  2. دلیل اینکه کیهان باید پایان پذیر باشه این هس که ما شب رو داریم . اگر کیهان پایان ناپذیر بود نور تمام ستاره ها باید اسمان شب رو کاملا روشن میکرد وابرهای غباری هم با وجود پایان ناپذیر بودن کیهان نمیتونن جلوی نور بی نهایت ستاره رو بگیرن پس کیهان باید نامحدود اما پایان پذیر باشه مثل کره زمین اگر ما از یه نقطه تا بی نهایت یه خط صاف ادامه بدیم میتونیم به مرزی برسیم؟

  3. ببینید رضا جان اینی که گفتید شکل جهان نیست. همه میدونن که انفجار بزرگ در یک نقطه و گسترش کیهان در تمامی جهات بوده. وقتی میگن مثلا گیتی تخته منظور این نیست که در یک صفحه سه بعدی انفجار صورت گرفته. شما قبل از صحبت در مورد شکل گیتی باید یادتون باشه که تمام اشکال مدنظر باید حداقل در چهار بعد باشن و قابل تصور نیست. حتی کره ی چهار بعدی برای انسان قابل تصور نیست. بنابراین شکل هایی که در مقاله میبینید فقط یک تصویر برای کمک به درک شماست.
    برای اینکه بهتر بفهمید، فرض کنید جهان یک کره ی چهار بعدی باشه، شما از کره زمین در هر جهتی در سه بعد در مسیر مستقیم حرکت کنید در نهایت نقطه اول بر میگردید. مثل یه کره ی سه بعدی که سطح روش دوبعدی هستش. به عبارت دیگه این جهان سه بعدی که میبینید رویه ی این کره ی چهار بعدی هستش.

  4. به نظر من کیهان شبیه کهشان هست. یک ابر کهکشان که کهکشان ها رو در خودش جا داده و به همین جهت مطالعات نشون می ده که تخت هست.

  5. سلام دوستان .من فکر میکنم اگر عمیق تر در خصوص کیهان ونهوه شکل گیری آن فکر کنیم !اگر فکر کنیم در زمان بیگ بنگ انفجار از یک نقطه در فضای بیکران چگونه اتفاق افتاد واینکه شکل بیرونی هر اتم بانگاه از بیرون چه شکلیست .و همینطور. شکل بیرونی مولوکول وسلول وبلاخره خود سیاره ما زمین که همه میدانیم بعلت خاصی و بدلیل ساختار خاص سیارات و ستارگان همه وهمه شکل کروی دارند وچون در زمان بیگ بنگ از یک نقطه ودر دل فضای بیکران انفجار آغاز شد قطعا میتوان تصور کرد که انفجار از همه جهات فیزیکی انجام پذیرفته یعنی مثل یکدانه ذرتی که پس از پخت در کسر ثانیه واز همه جهات یعنی ۳۶۰درجه کامل باز شده ذرت وقتی منفجر شد در فضای آزاد بیکران یکسان از نقطه مرکز بطرف بیرون پرتاب شد بنابر این من تصور میکنم از پس از انفجار گستردگی جهان بشکل کروی وتقریبا شبیه به بادکنک در حال گسترش در فضا و زمان است ،ومهم اینکه سرانجام این گستردگی بادکنکی چه خواهد شد ؟!!!و همچنین دیگر جهان‌های پیرامون ،؛بامید گسترش انسانیت و زندگی وامیدواری وصلح .

    1. این که فرمودید یک دیدگاه منطقی از جهان است و من هم همیشه همینگونه به جهان در حال گسترش ( از هر طرف این فضای کروی…) می‌اندیشم و واقعا نمیدانم چرا کسی از این جهت به موضوع نگاه نمیکنه و به تحقیق نمی‌پردازد.

  6. بسیار عالی لطفا در باره طول موجهای که ما درک نمی‌کنیم یا نمی‌بینیم جهانهایی با قوانین فیزیک متفاوت نیز مطلب بزارید با تشکر

  7. سلام بسیار جالب بود خسته نباشین…ای کاش راجع به نسل های هوش مصنوعی و آینده آن هم مطلب بذارین.
    سپاس

  8. تصور بیشتر از سه بعد سر درد میاره من هرچی کره چهار بعدی رو نگاه کردم نشد تشخیص بدم چه شکلیه دقیقان بعد یه چیز دیگه اگه یه کیهان تخت باشه اینجوری که میشه دوبعد اگه سه بعدی بخواهد باشه که میشه یه مکعب هایپبولیک

  9. اگه بیگ بنگ شروع جهان هستی است .
    پس کیهان از هر سمتی تشکیل شده . و در حال رشد کردن است .
    دقیقا مثل توپ فکتبالی است که در حال بزرگ شدن است .
    و هیچ تردیدی در این موضوع نیست .
    احتمال زیاد خود کیهان مرکز یک کیهان دیگر است . و در آینده دور کیهان به توپی بزرگ تبدیل می‌شود ستاره ها خاموش و کره ای عظیم توسط سیاه چاله ها تشکیل می‌شود.

  10. من سواد آنچنانی ندارم ولی چرا تو ایران در مورد برنامه کیهان ما چه طور کار میکند زیاد بحث نمیشه تو تی وی و گزیده پخش میشه مخصوصا در مورد جیمز وب عزیز هاهاهاها چرا 😏😏😏😏😏🤔🤔

  11. سلام.من بانظر ماهواره ی پلانک موافقم.نه خودش بلکه دانشمنداش.تصور من از جهان یک دیسک بسیاربسیاربزرگ شبیه دیسک دستگاه پخش موسیقی گرامافون میباشد.

  12. مطلبتونو خوندم ورفتم سراغ مطالب مرطبت آخرش به جواب تيتر نرسيدم و ديوانه شدم ول كردم

  13. مقاله بسیار جالب و خواندنی بود.به نظر من کیهان بیشتر شبیه به زینه.انحنای منفی.