مشهورترین پارادوکس‌های تاریخ – قسمت دوم

پارادوکس اولبِرس

starsparadodxSMALL

در مورد هر جهان نامتناهی، علاوه بر پارادوکس بِنتلی، پارادوکس مهم‌تری نیز وجود دارد.

پارادوکس اولبرس این سوال را نیز مطرح می‌کند که چرا آسمان شب سیاه است؟

bibiax9f900h56a796eho65

ستاره‌شناسان قدیمی از جمله یوهان کپلر، دریافتند که اگر جهان یکنواخت و نامتناهی باشد، آنگاه به هر طرف که نگاه کنید، نور ناشی از بی‌نهایت ستاره به چشم شما می‌رسد. با خیره شدن به هر نقطه از آسمان شب، خط دید ما حتماً با تعداد غیر قابل شمارشی ستاره تقاطع پیدا کرده و بنابراین مقدار نامحدودی نور ستاره دریافت می‌کند. بنابراین آسمان شب باید مملو از نور باشد!

این حقیقت که آسمان شب سیاه است و نه سفید، پارادوکس کیهانی پیچیده و مهمی را ایجاد می‌کند.

پارادوکس‌ اولبرس ظاهراً ساده است، با این حال همانند پارادوکس بنتلی، نسل‌های متعددی از فیلسوفان و ستاره‌شناسان را درگیر خود کرده است. هر دو پارادوکس بر اساس مشاهده استوار شده‌اند که در جهان نامتناهی، نیروهای گرانشی و پرتوهای نوری می‌توانند هم‌افزایی کنند، تا حدی که به نتایج نامحدود و بی‌معنی منجر شوند. در طول قرن‌ها، پاسخ‌های نادرست بی‌شماری ارائه شدند.

کپلر پس از تلاش‌های زیاد نتیجه گرفت که چاره‌ای نیست جز اینکه جهان نامتناهی بوده و درون پوسته‌ای محدود شده باشد. به این ترتیب، تنها مقدار محدودی از نور ستارگان می‌توانست به چشم ما برسد.

تلاش‌ها برای حل این پارادوکس چنان گیج‌کننده بود که طبق مطالعه‌ای در سال ۱۹۸۷، هفتاد درصد کتب درسی رشته‌ ستاره‌شناسیف پاسخ نادرستی به آن داده‌اند.

می‌توان تصور کرد، نور ستارگان در بین راه، به وسیله‌ی ابرهایی از غبار، جذب می‌شوند. این، راه‌ حلی بود که خود هاینریش ویلهم اولبرس، در سال ۱۸۲۳ در زمان طرح پارادوکس بیان کرد. اولبرس اینگونه نوشت:

««جای خوشبختی است که زمین نور ستارگان را از تمام نقاط گنبد آسمان دریافت نمی‌کند! اگرچه حتی در آن صورت،‌با چنان گرما و نور غیر قابل تصوری، یعنی ۹۰۰۰۰ بار بیشتر از آنچه ما هم‌اکنون تجربه می‌کنیم، قادر متعال به راحتی می‌توانست ارگانیسم‌هایی را طراحی کند که قادر باشند با چنان شرایط سختی سازگار شوند».

49722641_Wilhelm_Olbers

برای اینکه کره‌ی زمین در مقابل پس‌زمینه‌ای به درخشندگی خورشید، به حمام داغی تبدیل نشود، اولبرس پیشنهاد کرد که احتمالاً باید ابرهای از غبار، این گرمای شدید را جذب کنند تا حیات را بر روی کره‌ی زمین ممکن سازند. به عنوان مثال مرکز آتشین کهکشان راه شیری خود ما، که باید کاملاً بر آسمان شب حکمفرما باشد، در حقیقت در پس ابرهایی از غبار پنهان است.

با نگاهی به صورت فلکی قوس، جایی‌که مرکز کهکشان راه شیری قرار دارد، نه تنها توپ آتشینی نمی‌بینیم، بلکه در میان روشنایی خفیف مرکز کهکشان، شاهد وجود بخش‌های کاملاً تاریکی هستیم.

ولی ابرهای غبار نمی‌توانند به درستی پارادوکس اولبرس را توضیح دهند. در طول مدت زمان نامتناهی، این ابرهای غبار، نور تعداد نامحدودی ستاره را جذب کرده و در نهایت همانند سطح یک ستاره خواهند درخشید. بنابراین حتی ابرهای غبار نیز باید در آسمان شب بدرخشند.

همچنین می‌توان ادعا کرد که هرچه ستاره‌ای دورتر باشد، کم نورتر است. این درست است، ولی نمی‌تواند پاسخ صحیح باشد. اگر به بخشی از آسمان شب بنگریم، ستارگان بسیار دور، واقعاً کم‌ نور دیده می‌شوند، ولی هرچه دقیق‌تر و عمیق‌تر به آسمان نگاه کنیم باز ستارگان بیشتری خواهیم دید. اگر شدت نور ستارگان با مجذور فاصله کاهش می‌یابد، در عوض تعداد ستارگان با مجذور فاصله افزایش پیدا می‌کند. در یک جهان یکنواخت، این دو اثر دقیقاً یکدیگر را خنثی می‌کنند و آسمان شب باید هم‌چنان روشن دیده شود.

اما باعث شگفتی است که نویسنده‌ی آمریکایی داستان‌های معمایی، ادگار آلن پو، نخستین کسی بود که این پارادوکس را حل کرد.

edgar-allan-poe-4

او که علاقه‌ی وافری به ستاره‌شناسی داشت، قبل از مرگ، بسیاری از مشاهداتش را در شعر فیلسوفانه‌ی خو با نام “اورکا: نثر موزون” منتشر کرد. در فرازی از آن می‌نویسد:

«« ستارگان بی‌پایان،‌یعنی فروغ یکنواخت زمینه آسمان، مانند روشنی کهکشان: نیست نقطه‌ای که نباشد ستاره‌ای در آن. پس چرا در آسمان، می‌بینیم فضای تهی در جهات فراوان، دهد این پاسخ را ژرفای جهان، نرسیده است هنوز نوری به ما از آن»».

او خاطر نشان کرد که:  «« زیبایی فوق‌العاده این ایده، نه به سبب درستی، که به دلیل ضرورت وجودی آن است»».

این، کلید پاسخ صحیح است. عمر عالم نامحدود نیست. جهان آغازی دارد. برای نوری که به چشم ما می‌رسد، مرزی وجود دارد. نور دورترین ستارگان، هنوز وقت کافی برای رسیدن به چشمان ما نیافته است.

کیهان‌شناسی با نام ادوارد هریسون، کسی که برای اولین بار دریافت که آلن‌پو پارادوکس اولبرس را حل کرده است،‌می‌نویسد:

«« زمانی‌که من اولین بار شعر پو را خواندم، متحیر شدم. چگونه یک شاعر که در بهترین حالت می‌تواند یک دانشمند آماتور باشد،‌ توانسته بود ۱۴۰ سال پیش، به توضیح صحیح این پارادوکس دست یابد، درست زمانی‌که در دانشگاه‌های ما، توضیحات نادرست … هنوز تدریس می‌شود»».

در سال ۱۹۰۱، فیزیک‌دان استکاتلندی لُرد کلوین، نیز موفق به یافتن پاسخ صحیح گردید. او دریافت که زمانی‌که شما به آسمان شب می‌نگرید، شاهد چیزی هستید که در گذشته اتفاق افتاده است و نه آنچه هم‌اکنون هست. زیرا سرعت نور، اگرچه در مقیاس زمینی بسیار زیاد است، اما به هر حال محدود است و برای رسیدن نور از ستارگان دوردست به زمین، زمان لازم است.

Lord Kelvin

کلوین محاسبه کرد که برای اینکه آسمان شب درخشان باشد، جهان باید صدها تریلیون سال نوری گستردگی داشته باشد. ولی از آنجا که جهان تریلیون‌ها سال عمر ندارد، بنابراین آسمان ضرورتاً سیاه خواهد بود.

(دلیل دیگری نیز برای سیاه بودن آسمان شب وجود دارد و آن مدت عمر محدود ستارگان است که در مقیاس چند میلیارد سال است).

امروزه با استفاده از ماهواره‌هایی همچون تلسکوپ فضایی هابل، تعیین صحت پاسخ پو، از طریق تجربی امکان‌پذیر شده است. این تلسکوپ‌های قدرتمند به ما امکان می‌دهند به سؤالاتی پاسخ دهیم که حتی گاهی کودکان نیز می‌پرسند: دورترین ستاره‌ها کجا هستند؟ و چه چیزی فراتر از دورترین ستاره قرار دارد؟

برای پاسخ به این سؤالات، ستاره‌شناسان تلسکوپ فضایی هابل را به‌گونه‌ای برنامه‌ریزی کرده‌اند تا وظیفه‌ای تاریخی را به انجام رساند: تهیه‌ی عکسی از دورترین نقاط جهان. این تلسکوپ، برای جمع‌آوری تابش فوق‌العاده ضعیف از دورترین گوشه‌ی جهان، باید عملیاتی بی سابقه را انجام می‌داد:

نشانه‌گیری دقیق یک نقطه در صورت فلکی جبار، به مدت مجموعاً صدها ساعت، که لازمه‌ی آن حفظ تنظیم تلسکوپ در طول چهارصد بار گردش به دور زمین بود. این پروژه به قدری پیچیده بود که انجام آن چهار ماه به طول انجامید.

در سال ۲۰۰۴، انتشار عکس حیرت‌آوری که هابل تهیه کرده‌ بود، سرخط اخبار روز دنیا را به خود اختصاص داد. این عکس، مجموعه‌ای از ده هزار کهکشان نوزاد را نشان می‌دهد که هنگام فروکش‌کردن آشفتگی پس از انفجار بزرگ، شکل گرفته‌اند.

600px-hubble_ultra_deep_field_high_rez_edit1

آنتوان کوکمور از انستیتوی علمی تلسکوپ فضایی، اظهار کرد:

«« ما احتمالاً پایان آغاز را دیده‌ایم.»»

این عکس توده درهمی از کهکشان‌های نوزاد را نشان می‌دهد که بیش از ۱۳ میلیارد سال نوری از زمین فاصله دارند، یعنی ۱۳ میلیارد سال طول کشیده تا نورشان به زمین برسد. از آنجایی که عمر جهان نزدیک به ۱۳/۸ میلیارد سال است، این بدان معنا است که آن‌ها تنها در حدود نیم‌ میلیارد سال پس از خلقت شکل گرفته‌اند. زمانی‌که اولین ستاره‌ها و کهکشان‌ها با شروع تراکم در مخلوطی از گازهای باقی مانده از انفجار بزرگ ایجاد شدند.

ماسیمو استیو اوِلی، ستاره‌شناس انستیتوی تلسکوپ فضایی گفته است:

«« هابل ما را به نزدیکی خود انفجار بزرگ برده است.»»

حال سوالی مطرح می‌گردد:

چه چیزی در ورای دورترین کهکشان‌ها وجود دارد؟ با دقت در عکس گرفته شده توسط هابل، آن چیزی که به وضوح دیده می‌شود این است که بین کهکشان‌ها را تنها تاریکی پر کرده است. این سیاهی، همان چیزی است که باعث می‌شود آسمان شب سیاه به نظر برسد. به عبارت دیگر، همان نقطه‌ی نهایی، برای رسیدن نور ستارگان دوردست به ماست.

به هر حال این سیاهی، به نوبه‌ی خود در حقیقت تابش ریزموج زمینه‌ است.

بنابراین پاسخ نهایی به این سؤال که چرا آسمان شب سیاه است، این می‌باشد که آسمان شب در واقع اصلاً سیاه نیست.

اگر چشمان ما به گونه‌ای می‌توانست تابش ریزموج زمینه را مشاهده کند و نه فقط نور مرئی را، ما تابش ناشی از خود انفجار بزرگ را که تمام آسمان شب را پر کرده است، می‌دیدیم. تابشی که فضاپیمای WMAP، آن را به زیبایی به تصویر کشیده است.

globes_wmap_big wmap-cobe

تابش ناشی از انفجار بزرگ،‌ هر شب در آسمان، بالای سر ما قرار دارد.

اگر ما چشمانی داشتیم که قادر به دیدن ریزموج‌ها بود، می‌توانستیم فراتر از دورترین ستاره‌ها، شاهد لحظه‌ی پیدایش جهان باشیم.

 اگر در وب سایت یوتیوب جستجو کنید، ویدئوهای بسیاری از پارادوکس اولبرس خواهید یافت اما می‌توانید برای راحتی به این دو ویدئو مراجعه کنید:

http://www.youtube.com/watch?v=TFwtJC9_dXs

http://www.youtube.com/watch?v=0USMjYfkRxs

همچنین برای اطلاعات بیشتر در زمینه تابش کیهانی، می‌توانید به این مقاله سری بزنید:

سن جدید کیهان: ۱۳٫۸۲ میلیارد سال!

ادامه دارد …

منبع: کتاب جهان‌های موازی، نوشته‌ی میچیو کاکو

لینک قسمت اول

image_pdfimage_print
(23 نفر , میانگین : 3٫83 از 5)
لینک کوتاه مقاله : http://bigbangpage.com/?p=1493
اسماعیل جوکار

اسماعیل جوکار

نویسنده این مطلب: اسماعیل جوکار، دانشجوی مقطع کارشناسی فیزیک، علاقمند به فیزیک، نجوم و کیهان شناسی می باشد و به عنوان نویسنده در وب سایت بیگ بنگ فعالیت می کند.

شما ممکن است این را هم بپسندید

۵ پاسخ‌ها

  1. زهرا گفت:

    فوق العاده بود!

  2. erfan گفت:

    <>

    واقعا درک کردن این جمله سخته واقعا پیچیده اس چطوری مایی که اینجاییم شروع جهانمون رو میتونیم ببینیم زمان چقدر پیچیدس واقعا کاش زنده بودیم جواب این سوالارو پیدا میکردیم مقوله فوق العاده پیچیده ای هست

    واقعا خوشحال ب حال کسایی دیگه که تو جای جای این کره زمین متولد میشند و اصلا فکر نمیکنند به این مسائل و خیلی راحت زندگی میکنن و میمیرن واسه کسی که علاقه واقعا سخته بدون جواب بخواد بمیره خیلی سخته

    • DRAGOOO گفت:

      شاید وقتی مردیم به جواب همه سوالات رسیدیم منظورم دینی مذهبی نیست یه جورایی کاملا علمی به شخصه دوست دارم وقتی دنیارو ترک کردم به ذرات و انرژی جهان تجزیه بشم.

  3. مصطفی گفت:

    شاید سهراب می دونسته که نمیشه به حقیقت رسید که گفته:

    کار ما نیست شناسایی “راز” گل سرخ ، کار ما شاید این است
    که میان گل نیلوفر و قرن
    پی آواز حقیقت بدویم.

پاسخ دهید

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