مراحل تحول جهان

thebigbang

یافته های ماهواره WMAP ، به دانشمندان اطمینان داد که آنان به سمت یک «مدل استاندارد» کیهان شناسی ، پیش روند. اگر چه هنوز شکافهای زیادی وجود دارد ، با این حال اختر فیزیکدانان با استفاده از داده های دریافتی، در حال ترسیم نمای کلی یک نظریه استاندارد هستند. با استفاده از تصاویری که ما امروز در کنار هم قرار می دهیم، می بینیم که سیر تکاملی جهان، با خنک شدن آن مراحل متفاوت و مستقلی را پیموده است. گذار از این مراحل مختلف بیانگر به هم ریختن تقارن و تجزیه یک نیروی واحد طبیعت است. در ادامه، مراحلی که تا به امروز شناخته شده اند، از این قرارند :

۱ ) قبل از ۴۳- ^۱۰ ثانیه، عصر پلانک

تقریبا هیچ چیز در مورد عصر پلانک مشخص نیست. در انرژی پلانک ( ۱۹^۱۰ میلیارد الکترون ولت ) ، نیروی گرانش به اندازۀ نیروهای کوانتومی قوی بوده است. در نتیجه ، چهار نیروی جهان احتمالا در یک «ابر نیرو» متحد بوده اند. شاید جهان در فاز کاملی از «هیچ» یا فضای خالی با ابعاد بیشتر، وجود داشته است. تقارن مرموزی که تمام این چهار نیرو را با هم ترکیب می کند باعث تغییر ناپذیری معادلات می گردد، بیشتر «ابر تقارن» است. به دلایل ناشناخته، تقارن مرموزی که تمام چهار نیرو را متحد ساخته، شکسته شده و حباب کوچکی شکل گرفته است. این حباب کوچک همان جهان جنینی ما است که شاید در نتیجه یک افت و خیز کوانتومی تصادفی ایجاد شده باشد. اندازۀ این حباب برابر «طول پلانک» یعنی ۳۳- ^۱۰ سانتیمتر، بوده است.

۲ ) ۳۴- ^۱۰ ثانیه ، عصر گات

شکست تقارن حبابی به وجود آورد که به سرعت انبساط یافت. با متورم شدن حباب، چهار نیروی بنیادی به سرعت جدا شدند. گرانش، اولین نیرویی بود که از سه نیروی دیگر جدا شد و به این ترتیب موج ضربه ای را در سراسر جهان آزاد کرد. تقارن اصلی ابر نیرو به تقارن کوچکتری شکسته شد، شاید به تقارن گات. بر هم کنشهای قوی، ضعیف و الکترومغناطیسی باقی مانده، هنوز از طریق تقارن گات با هم متحد بودند. جهان در طی این مرحله، به دلایلی که هنوز مشخص نیست، با ضریب بسیار بزرگی، حدود ۵۰^۱۰ متورم و باعث شد فضا سریع تر از سرعت نور منبسط شود. دما در این حالت برابر ۳۲^۱۰ بوده است.

۳ ) ۲۴- ^۱۰ ثانیه ، پایان تورم

با جدا شدن نیروی قوی از دو نیروی دیگر، دما به ۲۷^۱۰ درجه کاهش یافت. دورۀ تورم پایان یافت، جهان آرام گرفت و از آن پس با انبساط استاندارد فریدمن به کار خود ادامه داد. در این حالت، جهان «سوپ» پلاسمای داغ شامل کوارک ها، گلئون ها و لپتون ها آزاد بود. کوارک های آزاد پس از تراکم به پروتون ها و نوترونهای امروزی تبدیل شدند. جهان ما در این مرحله هنوز بسیار کوچک بود و ابعاد آن تنها به ابعاد فعلی منظومۀ شمسی می رسید. ماده و پاد ماده یکدیگر را خنثی کردند، اما مقدار ماده نسبت به پاد ماده کمی بیشتر بود ( یک در میلیارد ) و باعث به وجود آمدن ماده ای شد که امروزه در اطراف خود می بینیم. ( با مشاهدۀ ذره بوزون هیگز و چگونگی جرم دار شدن ماده که توسط برخود دهندۀ بزرگ هادرون انجام شد دانشمندان توانستند این مرحله را بازسازی کنند. )

۴ ) سه دقیقه ، شکل گیری هسته ها

دما به اندازۀ کافی برای شکل گرفتن هسته ها کاهش پیدا کرده است. طی فرایند همجوشی، هیدروژن به هلیم تبدیل شد. ( که نسبت ۷۵ درصد هیدروؤن به ۲۵ درصد هلیم را در جهان ایجاد کرد. ) مقادیر ناچیزی لیتیم شکل گرفت، ولی فرایند همجوشی عناصر بالاتر ، به دلیل اینکه هسته های دارای ۵ ذره خیلی ناپایدار بودند، متوقف شد. جهان به دلیل تفرق نور به وسیلۀ الکترون های آزاد غیر شفاف بود. این مرحله ، پایان عمر گوی آتشین اولیه محسوب می شود.

۵ ) ۳۸۰۰۰۰ سال بعد ، اتم ها متولد می شوند

دما به ۳۰۰۰ درجه کلوین کاهش یافت. با جایگیری الکترون ها در اطراف هسته ها، اتم ها شکل گرفتند، بدون اینکه به دلیل گرما از هم پاشیده شوند. فوتون ها هم اکنون می توانستند بی آنکه جذب شوند، آزادانه حرکت کنند. این همان تابشی است که به وسیلۀ COBE و WMAP اندازه گیری شده است. جهانی که زمانی مات و مملو از پلاسما بود، حالا شفاف شد. آسمان بجای سفید، اکنون سیاه بود.

۶ ) یک میلیارد سال بعد ، ستارگان متراکم می شوند

دما به ۱۸ درجه کلوین کاهش یافت. اختروش ها ، کهکشان ها و خوشه های کهکشانی، عمدتا به عنوان نتایج فرعی افت و خیزهای کوچک کوانتومی در گوی آتشین اولیه، شروع به تراکم نمودند. عناصر سبک، مثل کربن ، اکسیژن و نیتروژن در ستارگان ساخته شدند. ستارگان در حال انفجار ، عناصر سنگین از جمله آهن را در آسمانها پراکندند. این دوره، دورترین دوره ای است که به وسیلۀ تلسکوپ هابل تصویربرداری شده و قابل تجسس و بررسی است.

۷ ) ۶/۵ میلیارد سال ، انبساط دِسیتر

انبساط فریدمن به تدریج پایان یافت و سرعت انبساط جهان رو به افزایش گذاشت. به این ترتیب، جهان وارد مرحله ای به نام انبساط دِسیتر شد. در این مرحله، نیروی مرموز ضد گرانشی که هنوز شناسایی نشده، جهان را به پیش می راند.

۸ ) ۱۳/۷ میلیار سال ، امروز

اکنون دما به ۲/۷ درجه کلوین کاهش یافته است. ما شاهد جهان امروزی، شامل کهکشانها، ستاره ها و سیارات هستیم. سرعت جهان، در یک حالت گریز، رو به افزایش است.

بر گرفته از کتاب “جهانهای موازی” میچیو کاکو

image_pdfimage_print
(21 نفر , میانگین : 4٫76 از 5)
لینک کوتاه مقاله : http://bigbangpage.com/?p=44

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

۴ پاسخ‌ها

  1. کاوه گفت:

    ممنونم از مطلبی که گذاشتید. مفید بود.

  2. عبدالرسول یزدی گفت:

    ۱ ) قبل از ۲۳- ^۱۰ ثانیه، عصر پلانک:… این حباب کوچک همان جهان جنینی ما است که شاید در نتیجه یک افت و خیز کوانتومی تصادفی ایجاد شده باشد.!!!!
    (اگه یه توضیح کوچولو داده بشه که خدا این وسط چیکاره بوده ممنون میشم)

  3. پوریا گفت:

    سلام , سوال اول : من درست فهمیدم که جهان در ابتدا حبابی کوچیک بوده که قطر آن حدوداً ۲۳ – ^ ۱۰ بوده خیلی حباب کوچیکیه ؟ ؟؟ آیا واقعاً این حباب بوده یا یک مدل محسوب می شه اگر بوده جنسش از چی بوده ؟؟
    سوال دوم : یعنی در مرحله گات قطر جهان متورم ۹ ^ ۱۰ سانتی متر شده ؟ یعنی ۶ ^ ۱۰ کیلومتر ….
    سوال سوم : بیشتر بودن سرعت انبساط فضا نسبت به جهان فقط به خاطر جدا شدن گرانش از بین اون ۴ نیروی متحد توی حبابه بوده یا نه ؟؟
    سوال چهارم : شتاب تورم دقیق استاندارد فریدمن چقدره ؟؟
    سوال پنجم : جهان غیر شفاف چی بوده ؟؟؟ یعنی الان جهان ما شفافه ؟؟
    فکر کنم توی خط آخر قسمت پنجم باید بنویسید آسمان به جای سیاه دیگر سفید بود خب شفاف شده دیگه ؟؟
    تفاوت انبساط فریدمن با دسیتر چیه ؟؟ لطفاً به سوالات من پاسخ بدید .

    • سمیر الله وردی گفت:

      درود بر شما دوست گرامی

      ۱- دانشمندان با توجه به انبساط فزاینده کیهان و دور شدن کهکشان ها از هم به این نتیجه رسیدند که در ابتدا کهکشان ها و تمام اجرام کیهان باید به هم نزدیک تر باشند و باید در نقطه ای جمع شده باشند. بنابراین مدلی را طبق مشاهدات کیهان شناسی تعریف کردند که به آن مدل تورمی کیهان می گویند، طبق نظریه تورمی کیهان در اولین یک تریلیون تریلیونیم ثانیه ، نیروی ضد گرانش مرموزی ، باعث گسترش و انبساط جهان شده است ، جهان در کسری از ثانیه با ضریب غیر قابل تصوری برابر ( ۱۰ به توان ۵۰) انبساط یافته است. دقیقاً پس از آغاز دوره‌‌ی تورم چهار نیروی اصلی طبیعت که با هم یکی بودند از هم جدا شده و هر کدام راه خود را در عالم رو به گسترش در پیش گرفتند.
      ۲- جهان در عصر گات به اندازه ضریب بسیار بزرگ ۵۰^۱۰ متورم و باعث شد فضا سریع تر از سرعت نور منبسط شود. 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.
      ۳- بیشتر شدن سرعت انبساط کیهان را به نیروی مرموز و عجیب “انرژی تاریک” نسبت می دهند که دانشمندان هنوز هم به دنبال علت این شتاب و نیروی ضد گرانشی که جهان ما رو به پیش می بره هستند.
      ۴- سرعت شتاب انبساط کیهان طبق محاسبات ماهواره پلانک برابر ثابت هابل شناخته می شود، برابر سرعت شگفت انگیز ۶۷.۱۵ مثبت/منفی ۱.۲ کیلومتر در ثانیه در مگا پارسک است. (پارسک یک واحد اخترشناسی است و تقریباً برابر ۳.۲۶ میلیون سال نوری است).
      ۵- در ابتدا جهان کدر و مات و آسمان سفید بود. اما در ۳۸۰۰۰۰ سال پس از بیگ بنگ، جهان به اندازه ای خنک شده بود که اتمها بتوانند بدون اینکه بدلیل شدت گرما در هم کوبیده شده و از هم بپاشند شکل بگیرند. در این عصر هیدروژن اولیه از طریق همجوشی به هلیم تبدیل شد که به این ترتیب ترکیب حاضر از سوخت ستاره ای که در سراسر جهان گسترش یافته است، مهیا گردید. اما در این دوره، گاز هیدروژن فشرده شده و ستارگان شعله ور آسمانه را روشن کردند. در این عصر، ما ستارگان غنی از هیدروژنی را می بینیم که برای میلیاردها سال می درخشند تا جایی که سوخت هسته ای خود را به اتمام برسانند. در این مرحله، شرایط برای پیدایش DNA و حیات مهیا شد.

      در سال ۱۹۱۷ ستاره شناسی به نام ویلم دسیتر با به کار گیری نسبیت در مورد جهان نشان داد که جهان قادر است منبسط شود، در ادامه در سال ۱۹۲۲ ، فیزیکدانی از شوروی به نام الکساندر فریدمن نیز ، شاید ساده ترین جواب معادلات اینشتین را که زیباترین توصیف جهان در حال انبساط را عرضه می داشت، پیدا کرد. اما مانند جوابهایی که اینشتین به آنها دست یافته بود ، هیچ کس اندیشه های او را جدی نگرفت ؛ چون آنها با عقل رایج زمانه ، سازگار نبودند. از حل معادله‌ه­ای فریدمن می توان به جوابهای جالبی در مورد انبساط شتاب دار کیهان رسید.

پاسخ دهید

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