جهان چیست؟ در مقالات قبلی به این نکته اشاره کردیم که کلمات فضا و جهان گاهی به جای هم به کار برده می‌شوند حال آنکه فضا در معنای محدود به فضای خالی بین اجرام آسمانی اشاره دارد در حالی که جهان، هر دوی اجرام آسمانی و فضای خالی را شامل می‌شود. با رسانه راه شیری همراه باشید تا ببینیم جهان چیست.
توضیه می‌کنیم قبل از خواندن این مطلب، سری به مطلب “فضا چیست؟” بزنید تا درک عمیق تری از موضوع پیدا کنید.
فراتر از تاریکی
ستاره ها
13.8 میلیارد سال پیش، زمانی که هستی در بیگ بنگ شکل گرفت؛ جهان ما برای مدتی کاملاً تاریک بود، زیرا هنوز هیچ جرم مولد نوری تشکیل نشده بود. پس از چند صد میلیون سال، توده‌های ماده شروع به ادغام و گرم شدن کردند و پس از مدتی جهان در نور اولین ستاره‌ها غرق شد. امروزه، ستارگان همچنان پرشمارترین اجرام قابل مشاهده در آسمان شب هستند.
ما آنها را به صورت نقطه های نورانی می بینیم که به نظر می رسد فقط در روشنایی با هم تفاوت دارند. با این حال، ستاره ها در واقع بسیار متنوع هستند و در طیف وسیعی از اندازه ها و مجموعه ای از رنگ ها قرار دارند. برخی از آنها در نهایت منفجر می شوند و پدیده های عجیبی مانند تپ اخترها و سیاهچاله ها را به وجود می آورند.
شکل گیری کهکشان ها
ما اکنون می‌دانیم که دور بسیاری از ستارگان، مانند خورشید ما، سیاراتی در حال چرخش هستند که برخی از آنها ممکن است دارای حیات باشند. در حوالی زمانی که اولین ستاره ها شکل گرفتند، اولین کهکشان ها نیز در حال شکل گیری بودند. خوشه های ستاره ای به کهکشان های کوچک ادغام شدند و این کهکشانهای کوچک نیز به نوبه خود با هم ادغام شدند تا کهکشانهای بزرگتری ایجاد کنند.
تمام ستارگانی که با چشم غیر مسلح قابل مشاهده هستند، بخشی از کهکشان خانه ما، کهکشان راه شیری هستند، ساختاری به قدری وسیع که نور صد هزار سال طول می کشد تا از آن عبور کند. اما این کهکشان تنها یکی از میلیاردها کهکشانی است که در کیهان وجود دارد.
اخترشناسان به تدریج با استفاده از تلسکوپ‌های قوی‌تر و سایر ابزارهای سنجش، اسرار کهکشان‌ها را کشف می‌کنند و به درک ماهیت پدیده‌های اسرارآمیز مانند ماده تاریک می‌پردازند که به نظر می‌رسد کهکشان‌ها در آن جاسازی شده‌اند.
تصویر زیر که توسط تلسکوپ فضایی هابل گرفته شده است، آرایشی آتشین از ستاره های یک خوشه ستاره ای جوان فشرده در فاصله 20000 سال نوری از ما را نشان می‌دهد. این خوشه ستاره ای که Westerlund 2 نامیده می‌شود، حاوی برخی از داغ‌ترین و درخشان‌ترین ستاره‌های شناخته شده است که دمای سطح هر کدام بالاتر از 66600 درجه فارنهایت (37000 درجه سانتی‌گراد) است. این خوشه درون یک سحابی بزرگ ستاره‌ساز (ابر گاز و غبار) به نام Gum 29 قرار دارد.
جهان چیست؟
جهان، یا کیهان، هر چیزی است که وجود دارد – همه ماده، انرژی، زمان و مکان – و مقیاس آن کاملاً گیج کننده است به طوری که هر چیزی در آن بخشی از چیزی بزرگتر است.
کیهان دارای سلسله مراتبی از ساختارها است. سیاره ما، زمین، در منظومه شمسی است، که در کهکشان راه شیری قرار دارد، که خود تنها یکی از اعضای خوشه ای از کهکشان ها به نام گروه محلی است. گروه محلی به نوبه خود تنها بخشی از یک ساختار بزرگتر، ابرخوشه سنبله است. اخترشناسان اخیراً منطقه وسیعی از فضا را شناسایی کرده‌اند که آنها را لانیاکا (به معنی بهشت غیرقابل اندازه‌گیری) نامیده‌اند که شامل ابرخوشه سنبله و ابرخوشه‌های دیگر است. به طور جالبی، به نظر می رسد که تمام کهکشان های موجود در آن به سمت منطقه ای در مرکز آن به نام جاذبه بزرگ جریان دارند.
در تصویر زیر از لانیاکا (زرد)، خطوط سفید نشان دهنده جریان کهکشان ها به سمت نقطه ای نزدیک به مرکز آن است. موقعیت تقریبی کهکشان راه شیری با رنگ قرمز نشان داده شده است. لانیاکا حدود 500 میلیون سال نوری عرض دارد. تصور می شود که توسط سایر مناطق مشابه (آبی) احاطه شده است.
نور به عنوان یک معیار
ستاره شناسان از نور به عنوان معیاری برای اندازه گیری فواصل استفاده می کنند زیرا هیچ چیز نمی تواند سریعتر از نور در فضا عبور کند. با این حال، حتی یک سال نوری، مسافتی که نور در یک سال طی می کند، یا حدود 6 تریلیون مایل (9.5 تریلیون کیلومتر)، توسط بزرگترین ساختارهای شناخته شده در کیهان کوتاه می‌نماید. فقط کسری از کل کیهان برای ما قابل مشاهده است: بخشی که نور از زمان انفجار بزرگ از آن زمان به زمین رسیده است. گستره واقعی کیهان هنوز ناشناخته است و حتی ممکن است بی نهایت باشد.
بیگ بنگ
حدود 13.8 میلیارد سال پیش، یک رویداد فوق‌العاده دراماتیک، شروع فضا و زمان را رقم زد. از هیچ، جهان به طور ناگهانی به عنوان یک نقطه کوچک از انرژی خالص ظاهر شد.
در یک لحظه، در آنچه به عنوان انفجار بزرگ شناخته می شود، جهان تریلیون ها تریلیون بار منبسط شد و سپس به بزرگتر شدن ادامه داد و در همان زمان از تولد فوق العاده داغ خود خنک شد. در اولین کسری از ثانیه، یک “سوپ” وسیع از ذرات ریز و متقابل از انرژی شدید تشکیل شد. برخی از اینها به هم پیوستند تا هسته (مراکز) اتم ها را بسازند – بلوک های سازنده همه چیزهایی که امروزه در کیهان می بینیم. ده ها هزار سال بعد، اتم های واقعی شکل گرفتند و سپس، پس از صدها میلیون سال، اولین ستاره ها و کهکشان ها.
دانشمندان مرکز تحقیقات هسته ای اروپا (سرن) با استفاده از این ماشین پیچیده، برخورد دهنده بزرگ هادرون، تلاش می کنند تا شرایطی را که پس از انفجار بزرگ رخ داد، دوباره ایجاد کنند. در برخورد دهنده، پرتوهای ذرات پرانرژی به هم کوبیده شده و محصولات جانبی مورد مطالعه قرار می گیرند.
نگاه کردن به اعماق فضا همچنین به معنای نگاه کردن به زمان دور به سمت انفجار بزرگ است. این تصویر تلسکوپ فضایی هابل کهکشان هایی را نشان می دهد که در فواصل بسیار متفاوتی قرار دارند و بنابراین متعلق به زمان های مختلف در تکامل کیهان هستند. کهکشان های دورتر، از برخی از زمان های اولیه، به صورت حباب های مبهم ظاهر می شوند.
ماهیت کیهان
کیهان شناسی رشته ای از نجوم است که به دنبال پاسخ دادن به سوالات اساسی در مورد کیهان مثل اندازه، سن و ساختار جهان است. فیلسوفان و منجمان هزاران سال است که با اینگونه سوالات دست و پنجه نرم می‌کنند. سوالات اساسی دیگر در مورد ماهیت کیهان که اکنون پاسخ آها مشخص است عبارتند از اینکه کیهان چگونه و چه زمانی آغاز شد، آیا مرکز یا لبه هایی دارد و آیا فراتر از کهکشان ما را در بر می‌گیرد یا خیر. در ادامه می‌خوانید که در طول زمان هریک از این فیلسوفان و دانشمندان در مورد ماهید کیهان چگونه می‌اندیشیدند و چگونه درک ما مرحله به مرحله از جهان ارتقا یافت.
1200-1500 قبل از میلاد
تخم کیهانی
در متون هندوها به این اشاره شده است که جهان از یک تخم طلایی کیهانی بنام Hiranyagarbha ایجاد شده است. این تخم در تاریکی شناور بود تا اینکه شکسته شد و از درون آن زمین و آسمان و بهشت و جهنم پدید آمد.
قرن چهارم قبل از میلاد
نظریه زمین مرکزی ارسطو
فیلسوف یونانی، ارسطو، جهانی را پیشنهاد کرد که از نظر وسعت محدود بود اما از نظر زمان بی نهایتو در مرکز خود یک زمین ساکن داشت. ارسطو یک سیستم پیچیده شامل 55 کره را ترسیم کرد که آخرین آنها “لبه” جهان را مشخص می‌کرد.
قرن سوم قبل از میلاد
جهان خورشید مرکز
ستاره شناس یونانی، آریستارخوس ساموسی، ایده خود را به این صورت مطرح کرد که این خورشید است که در مرکز کیهان قرار دارد و زمین به دور آن می‌چرخد. آریستارخوس همچنین مشکوک بود که ستارگان، اجسامی شبیه به خورشید هستند اما بسیار دورتر.
1543 میلادی
یک مدل ریاضی متقاعد کننده
کتاب ناراتیو پریما اثر نیکلاس کوپرنیک، ستاره شناس لهستانی، منتشر شد. این کتاب شامل یک مدل ریاضی دقیق و متقاعد کننده از کیهان است که بر اساس آن خورشید مرکز جهان در نظر گرفته شده و دیگر کره ها و سیارات از جمله زمین با سرعت های ثابتی به دور آن می‌چرخند.
1584 میلادی
ستارگان بی نهایت
جوردانو برونو، فیلسوف و ریاضیدان ایتالیایی، پیشنهاد کرد که خورشید یک ستاره نسبتا بی اهمیت در میان انبوهی از ستارگان دیگر است. او همچنین استدلال می‌کرد که چون جهان نامتناهی است، هیچ مرکز یا جسم خاصی در مرکز خود ندارد.
1610 میلادی
برهان علیه جهان بی نهایت
یوهانس کپلر، ستاره شناس آلمانی، استدلال کرد که هر نظریه ای درباره جهان ایستا، نامتنهای و ابدی ناقص است زیرا در چنین جهانی یک ستاره در هر جهت وجود دارد و آسمان شب روشن بنظر می‌رسد. این استدلال بعدا به عنوان پارادوکس اولبرس شناخته شد.
1755 میلادی
اجرامی خارج از کهکشان ما وجود دارند
امانوئل کانت، فیلسوف آلمانی، پیشنهاد کرد که برخی از اجرام مبهم در آسمان شب کهکشانهایی خارج از کهکشان راه شیری هستند. که به این معنی است که جهان از چیزی بنام کهکشان راه شیری بسیار بزرگتر است.
1905 میلادی
پیوستار فضا-زمان
نظریه نسبیت خاص انیشتین پیشنهاد کرد که فضا و زمان یک زنجیره ترکیبی بنام فضا-زمان را تشکیل می‌دهند. یکی از فرضیه های نظریه او این است که جهان مرکز و لبه ای ندارد.
1915 میلادی
نظریه نسبیت عام
انیشتین نظریه نسبیت عام خود را منتشر کرد که امروزه به عنوان بهترین گزارش از نحوه عملکرد گرانش در مقیاس های کیهانی تلقی می‌شود. او پیشنهاد کرد که جرم زیاد، فضا-زمان را خم می‌کند. او همچنین معادلاتی را ابداع کرد که جهان های ممکن مختلف را تعریف می‌کند.
1920 میلادی
جهان در حال گسترش
ستاره شناس آمریکایی، ادوین هابل، ثابت کرد که کهکشان هایی خارج از کهکشان ما وجود دارند و مشاهده کرد که کهکشان های دور دست با سرعتی متناسب با قاصله خود از ما دور می‌شوند. ستاره شناسان دیگر از این موضوع نتیجه گرفتند که کل جهان باید در حال انبساط باشد.
1931 میلادی
اتم اولیه
ستاره شناس و کشیش بلژیکی، ژرز لومتر، فرضیه اتم اولیه خود را مطرح کرد. او نشان داد که جهان از یک حالت بسیار داغ و متراکم اولیه منبسط شده است. مدل او همچنین راه حلی برای پارادوکس اولبرس ارائه داد.
1948 میلادی
اولین عناصر
جورج گاموف، فیزیکدان روسی-آمریکایی و دیگر اندیشمندان به این نتیجه رسیدند که چگونه ذرات زیر اتمی هسته های عناصر نوری مختلف می‌توانند بلافاصله پس از شروع یک جهان بسیار داغ و متراکم، اما به سرعت در حال انبساط شکل گرفته باشند.
1949 میلادی
اصطلاح بیگ بنگ
اخترشناس بریتانیایی، فرد هویل، اصطلاح بیگ بنگ را برای نظریه هایی که پیشنهاد می‌کردند جهان از یک حالت بسیار داغ و متراکم در یک لحظه خاص منبسط شده است، ابداع کرد.
1965 میلادی
تابش زمینه کیهانی
آرنو پنزیاس و رابرت ویلسون، اخترشناسان آزمایشگاه بل در نیوجرسی، تابش زمینه کیهانی (CMBR)
را کشف کردند – درخشش ضعیفی از تشعشات که از همه جای آسمان می‌آید. آنها متوجه شدند که این تابش یادگاری از انفجار بزرگ است.
1980 میلادی
نظریه بیگ بنگ تورمی
فیزیکدان آمریکایی، آلن گوث، و همکارانش پیشنهاد کردند که جهان با سرعت فوق العاده سریعی در مرحله اولیه وجودش پس از انفجار بزرگ منبسط شد. این نظریه به توضیح ساختار بزرگ کیهان کمک می‌کند.
1992 میلادی
تغییرات در CMBR
اندازه گیری های ماهواره COBE (کاوشکر پس زمینه کیهانی) تغییرات کوچکی را در CMBR نشان داد و تصویری از دانه های ساختاری در قیاس بزرگ ارائه داد، زمانی که کیهان کسر کوچکی از اندازه کنونی خود و فقط 380 هزار سال قدمت داشت.
1999 تا 2001 میلادی
وجود انرژی تاریک
اندازه گیری های با دقت بالای CMBR و سرعت های رکودی کهکشان ها در فواصل مختلف، شواهدی را برای انرژی تاریک ارائه کردند – پدیده ای مرموز که به نظر می‌رسد در حال تسریع انبساط کیهان است.
2016 میلادی
امواج گرانشی شناسایی شد
فیزیکدانان در ایلات متحده اعلام کردند که امواج گرانشی را شناسایی کردند. وجود این امواج از نظریه بیگ بنگ تورمی پشتیبانی می‌کند و تایید بیشتری بر نظریه نسبیت عام انیشتین می‌دهد.
در این مطلب آموختیم که جهان چیست. به طور ساده هر آن چیزی که وجود داشته باشد!