نظریه جهش بزرگ

نظریه جهش بزرگ می‌تواند تئوری بیگ بنگ را به چالش بکشد

دانشمندان برزیلی نظریه‌ی جدیدی در مورد گسترش کیهان و تکامل جهان مطرح کرده‌اند که نظریه‌‌ی بیگ بنگ را به چالش می‌کشد؛ نظریه جهش بزرگ آغازگر کیهان امروزی است.

نظریه جهش
علم فیزیک – نظریه جهش بزرگ

نظریه بیگ بنگ یا انفجار بزرگ، چگونگی تکامل جهان را به‌خوبی توضیح می‌دهد. براساس آن نظریه؛ فضا، زمان، انرژی، ماده و… همگی از بیگ بنگ منشأ گرفته‌اند. امروزه نظریه‌‌ی انفجار بزرگ به‌عنوان یکی از قابل قبول‌ترین توضیحات برای آغاز دنیا شناخته می‌شود. اما چطور ممکن است یک‌باره توضیحی ارائه شود که مسئله را پیچیده کند؟ هنوز هیچ توافق کلی در مورد این نظریه وجود ندارد و فیزیک‌دانان بر سر این مسئله اختلاف نظر دارند. حدود ۱۳.۸ میلیارد سال قبل، جهان هستی بعد از انفجار بزرگ به‌ وجود آمد. اما محققان برزیلی بر این باورند که جهان امروزی‌ بقایای جهان دیگری است و کیهان امروزی که در حال انبساط است از انقباض جهان دیگری متولد شده است؛ در واقع این انقباض تمام اجرام را به‌ هم نزدیک کرده بود.

در نتیجه سؤالی که پیش می‌آید این است که پیش از بیگ بنگ چه چیزی وجود داشت؟ جولیانو سزار سیلوا نوس، ستاره‌شناس برزیلی و پژوهشگر مؤسسه‌ی ریاضیات و محاسبات علمی دانشگاه کمپیناس برزیل، معتقد است که بیگ بنگ آغازگر جهان امروزی نبوده و هرگز انفجار بزرگ روی نداده است و اصلا برای گسترش کیهان، نیازی به تکینگی گرانشی نیست. نظریه‌ی انفجار بزرگ بیان می‌کند که هستی با یک تکینگی گرانشی به وجود آمده و طی میلیاردها سال انبساط، به شکل امروزی درآمده است. جولیان سزار به نظریه‌ی جهش بزرگ (Big Bounce) معتقد است. تصور کنید که انفجار آن نقطه‌ی بسیار متراکم و چگال، آغاز پیدایش هستی نبوده و کیهان در یک چرخه‌ی همیشگی، دائما در حال شکل‌گیری است.

این نظریه نشان می‌دهد که جهان هستی به‌طور منظم، چرخه‌ای از دوران‌های انبساط و انقباض را طی کرده و در این سیکل دائمی در حال زندگی است. نوس معتقد است که انفجار بزرگ جهان حال‌ حاضر،  تنها یک فروپاشی از جهان قبل از خود بوده است و در این چرخه‌ی تولد و مرگ، نقطه‌ی شروعی به‌ نام بیگ بنگ وجود ندارد. ایده‌ی جهش بزرگ از سال ۱۹۹۲ مطرح شد؛ اما توضیح چگونگی گذار جهان بین دوره‌های انقباض و انبساط همواره مشکل بوده است. به‌گفته‌ی پژوهشگران کالج سلطنتی لندن و مؤسسه‌‌ی فیزیک نظری کانادا، ممکن است پاسخ همان مکانیک کوانتومی باشد که اتم‌ها را از نابودی محافظت می‌کند. در جهان ما به شکل امروزی خود، تقارنی میان قوانین دنیای زیراتمی و دنیایی با ماده‌های بزرگ‌تر وجود دارد.

نظریه جهش بزرگ
علم فیزیک – نظریه جهش بزرگ

اکنون فیزیک مقیاس بزرگ و مکانیک کوانتومی در کنار هم قرار دارند؛ اما این به معنای برقرار بودن همیشگی این اصل نیست. در گذشته زمانی که جهان، جوان و تمام اجسام درون آن کوچک بود، شاید فقط قوانین مکانیک کوانتوم برقرار بوده است؛ این ایده با عنوان تقارن همدیس شناخته می‌شود. شاید همان فرآیندهایی که الکترون‌ها را از دور کردن انرژی حین حرکت حول هسته‌ها و تخریب اتم حفظ می‌کند، می‌توانند جهان را نیز از متلاشی شدن نجات دهند. نوس می‌گوید:

در خارج از افق رویداد یک سیاهچاله‌ی معمولی، تغییرات عمده‌ای وجود ندارد، اما در داخل آن، تغییرات زیاد است؛ یک فضا-زمان متفاوتی که مانع شکل‌گیری تکینگی می‌شود.

افق رویداد در نسبیت عام، منطقه‌ای از فضازمان است که در آنجا تمام مرزهای فضا به‌ شدت تحت تأثیر سیاه‌چاله است و اگر جسمی وارد این ناحیه شود، سرانجام در تکینگی سیاهچاله سقوط می‌کند. افق رویداد قسمتی از تقسیم‌بندی مناطق خارجی سیاهچاله‌ است. جهان هستی بی‌انتها و دانسته‌های ما کاملا محدود است؛ با اینکه نظریه‌های پیدایش کیهان بر مبنای علم شکل گرفته؛ اما همچنان نقطه‌ی آغازین آن در هاله‌ای از ابهام است. جهش بزرگ، نظریه‌ی انفجار بزرگ را زیر سؤال نمی‌برد؛ بلکه معتقد است انفجار بزرگ فقط آغاز یک دوره‌ی انبساط جدید بوده که طی یک دوره انقباض، رخ داده است. 

با چنین ایده‌ای، محققان یک مدل ریاضی برای چگونگی تکامل جهان هستی بر اساس نظریه‌های تقارن همدیس و دیگر تئوری‌های جهان اولیه از قبیل تابش تشعشات روی ماده‌ی معمولی تعریف کرده‌اند و ظاهرا همه‌چیز با هم جور درمی‌آید. هرچند ما ایده‌ای از روند حرکت جهان هستی از آغاز تا اکنون داریم، اما کیهان‌شناسان هنوز قادر به توضیح سطوح اولیه‌ی بیگ بنگ نشده‌اند. طبق نظریه‌ی نسبیت انیشتین، چگالی انرژی و انحنای فضا-زمان در چنین انفجاری به سمت بی‌نهایت میل می‌کند. نوس و همکارانش در تلاش هستند تا آثار به‌‌جا‌مانده از جهان قبلی را با جستجو در سیاهچاله‌‌ها، اثبات کنند. 

نظریه جهش بزرگ ، اخبارفیزیک ، مقالات فیزیک ، مطالب فیزیک ، فیزیک مدرن ، علم فیزیک

منبع : زومیت

فیزیک انفجار بزرگ و ابدیت

فیزیک انفجار بزرگ و ابدیت

چرا ستارگان می درخشند؟

با چشم غیر مسلح در یک شب تاریک و بدون ماه و در هوای صاف می توان حدود ۲۵۰۰ ستاره را در آسمان شناسایی کرد. با دوربین یا تلسکوپ می شود میلیون ها ستاره را تشخیص داد. از سیاره های منظومه شمسی خودمان نظیر (زهره) و (زحل) که چشم پوشی کنیم تمامی این ستارگان دوردست خورشیدها یا به عبارت دیگر گلوله های گازی پر حرارتی هستند که در سطح خود می توانند تا هزاران درجه و در درون خود تا میلیون ها درجه حرارت داشته باشند. در حقیقت بعضی از آنها با شدتی ده هزار برابر خورشید ما می درخشند و برخی از آن ها هم خیلی کم نورتراز ستاره مرکزی منظومه ما هستند. ولی تمام ستارگان در یک مورد مشترکند: آن ها در ژرفای درون خود از طریق تبدیل هیدروژن به هلیم انرژی هسته ای تولید می کنند این چشمه جوشان و پایان ناپذیر انرژی- به ستارگان کمک می کند که عمری بسیار طولانی داشته باشند. مثلا خورشید با مواد سوختنی که دارد ۱۰ میلیارد سال عمر خواهد کرد. انرژی ایجاد شده در مرکز ستاره به خارج منتقل می شود و از سطح ستاره به شکل پرتوهای ماورای بنفش – رونتگن – ذره ای – نوری – گرمایی و امواج رادیویی انتشار می یابد. برخی از ستارگان در پایان عمر خود از طریق انفجارهای بسیار عظیم از بین می روند. آنگاه از آن ها فقط گوی های مادی کوچک و کاملا در هم فشرده ای باقی می ماند که در علم ستاره شناسی ( کوتوله های سفید ) ( ستاره نوترونی) و یا (سیاهچاله) نامیده می شوند. خورشید هم روزی تبدیل به یک کوتوله سفید خواهد شد.

کهکشانه ها چیستند؟

ستارگان بطور یکنواخت در کیهان پراکنده نیسند. آن ها خانواده های عظیمی را در فضا تشکیل می دهند که ( کهکشانه) نامیده می شوند. مثلا خورشید ما تنها یکی از ۲۰۰ میلیارد ستاره کهکشانه ما یعنی (کهکشان راه شیری) است. کهکشان راه شیری به وجود این که ابعاد عظیمی دارد یک کهکشان متوسط و عادی محسوب می شود. ما کهکشانه هایی را می شناسیم که چندین هزار میلیارد خورشید دارند. برخی کهکشانه های دیگر نیز فقط چند میلیارد ستاره دارند. کهکشانه ها در شکل های گوناگونی دیده می شوند که مهمترین اشکال آنها مدل های مارپیچی – مارپیچی میله ای و بیضوی هستند. کهکشانه ها گروههای بزرگ و کوچکی را می سازند که ( مجموعه کهکشانی ) نامیده می شود. مثلا کهکشان راه شیری به گروه محلی خود تعلق دارد که دارای ۳۰ عضو است و بزرگترین دستگاه آن کهکشان سحابی آندرومدا (Andero Medanebulo) یا امراه المسلسله که حدود ۲ میلیون سال نوری با ما فاصله دارد. با حدود ۴۰۰ میلیارد ستاره است. تا آنجا که تلسکوپ های بزرگ می توانند ژرفای عالم را رصد کنند کهکشانه ها دیده می شوند. بسیاری از آن ها میلیاردها سال نوری با ما فاصله دارند.

آیا ( انفجار بزرگ) یا ( انفجار اولیه) واقعا وجود داشته است؟

فیزیک انفجار بزرگ و ابدیت

دانشمندان در این زمینه هر چه بیشتر درباره گذشته و آینده پژوهش می کنند نظریاتشان نامطمئن تر و ناپایدارتر می شود. مثلا در حالیکه فاصله ماه از زمین و یا تاریخ اولیه کره زمین را به خوبی می شناسیم به توجه به این که فقط ۴۰۰ سال از عمر تاریخ پژوهش های جدید گذشته است بسیار مشکل می توان به تاریخ میلیاردها ساله آغاز خلقت نظر انداخت. فرضیه انبساط عالم به خودی خود کافی نیست که ما با اطمینان نتیجه بگیریم که انفجار اولیه وجود داشته است. ولی در اینجا یک نکته جالب توجه دیگر نیز به آن افزوده می شود: هرچه ما بیشتر به عمق کیهان نظاره می کنیم در واقع بیشتر به عمق زمان گذشته می نگریم. یک ستاره را که در فاصله ۱۰ سال نوری قرار دارد به همان صورتی می بینیم که ۱۰ سال قبل بوده است. دورترین اجرامی را که انسان می تواند با تلسکوپ های بزرگ نجومی نظاره کند کوازارها هستند. ( Quasar مخفف عبارت نجومی Quasistallar object و عبارت است از عضوی از گروههای گوناگون ستاره مانند که دارای پرتوهای قرمز استثنایی می باشند و غالبا از خود فرکانسهای رادیویی و نیز امواج نوری قابل دیدن منتشر می کنند.) آنها در واقع کهکشانه های کاملا جوانی هستند که در مراحل اولیه شکل گیری به سر می برند. حال اگر انسان نگاهش را در سمت دلخواهی به دورتر و بازهم دورتر متوجه کند باید به مرزی برسد که در آنجا آغاز خلقت را مشاهده کند و به عبارت دیگر آن گاز داغ اولیه را ببیند که تمام کهکشانه ها – ستارگان – سیارات و موجودات از آن ایجاد شده اند. بنابراین می بایست پیرامون ما را پیوسته پوسته کاملا درخشانی در دوردست احاطه می کرد و آسمان هم می بایست شب ها همچون روز روشن می شد اما این دیوار آتشین با سرعت زیادی از ما دور می شود زیرا که عالم لحظه به لحظه انبساط می یابد سرعت دورشدن به قدری زیاد است که نور این پوسته دارای طول موج بلندتری می شود که ما آن را فقط به صورت تشعشعات و امواج رادیویی دریافت می کنیم.دقیقا همین امواج هستند که اکنون کشف شده. امواج مفروضی که از همه جهات به طور یکنواخت بر ما می تابند و به نام تشعشعات پیشینه – ۳ k نامگذاری شده اند. وجود این پرتو ها را می توان با رادیو تلسکوپ ها به سادگی اثبات کرد این تشعشعات تکیه گاهی مهم برای اثبات فرضیه انفجار اولیه می باشد.

عالم در ابتدا چگونه به نظر می آمد؟

آشکار است برای آگاهی از چگونگی اولین ثانیه ها و یا بهتر بگوییم اولین اجزای ثانیه های پس از انفجار اولیه نباید از ستاره شناسان پرسید بلکه در این مورد باید به فیزیکدان های متخصص در امر فیزیک ذره ای مراجعه کرد که در مورد تشعشعات و ماده در شرایط کاملا سخت و غیر عادی تحقیق می کنند و تجربه می کنند. تاریخ کیهان معمولا به ۸ مقطع کاملا متفاوت و غیر مساوی تقسیم می شود:

مرحله اول : ( صفر تا ۴۳- ۱۰ ثانیه ) : این مساله هنوز برایمان کاملا روشن نیست که در این اولین اجزای ثانیه ها چه چیزی تبدیل به گلوله آتشینی شد که بعدا کیهان باید بعدا از آن ایجاد گردد . هیچ معادله و یا فرمول های اندازه گیری برای درجه حرارت بسیار بالا و غیر قابل تصوری که در این زمان حاکم بود در دست نمی باشد.

مرحله دوم : ( ۴۳- ۱۰ تا ۳۲- ۱۰ ثانیه) : اولین سنگ بناهاب ماده مثلا کوارک ها و الکترون ها و پاد ذره های آنها از برخورد پرتوها با یکدیگر به وجود می آیند. قسمتی از این سنگ بناها دوباره با یکدیگر برخورد می کنند و به صورت تشعشع فرو می پاشند. در لحظه های بسیار بسیار اولیه ذرات فوق سنگین – x نیز می توانسته اند به وجود آمده باشند. این ذرات دارای این ویژگی هستند که هنگام فروپاشی ماده بیشتری نسبت به ضد ماده و مثلا کوارک های بیشتری نسبت به آنتی کوارک ها ایجاد می کنند. ذرات x که فقط در همان اولین اجزای بسیار کوچک ثانیه ها وجود داشتند برای ما میراث مهمی به جا گذاردند که عبارت بود از : ( افزونی ماده در برابر ضد ماده )

مرحله سوم : ( از ۳۲- ۱۰ ثانیه تا ۶- ۱۰ ثانیه ) : کیهان از مخلوطی از کوارک ها – لپتون ها – فوتون ها و سایر ذرات دیگر تشکیل شده که متقابلا به ایجاد و انهدام یکدیگر مشغول بوده و ضمنا خیلی سریع در حال از دست دادن حرارت هستند.

مرحله چهارم : ( از ۶- ۱۰ ثانیه تا ۳- ۱۰ثانیه ) : تقریبا تمام کوارک ها و ضد کوارک ها به صورت پرتو ذره ها به انرژی تبدیل می شوند. کوارک های جدید دیگر نمی توانند در درجه حرارت های رو به کاهش به وجود آیند ولی از آن جایی که کوارک های بیشتری نسبت به ضد کوارک ها وجود دارند برخی از کوارک ها برای خود جفتی پیدا نکرده و به صورت اضافه باقی می مانند. هر ۳ کوارک با یکدیگر یک پروتون با یک نوترون می سازند. سنگ بناهای هسته اتم های آینده اکنون ایجاد شده اند.

مرحله پنجم : ( از ۳- ۱۰ ثانیه تا ۱۰۰ ثانیه ) : الکترون ها و ضد الکترون ها در برخورد با یکدیگر به اشعه تبدیل می شوند. تعدادی الکترون باقی می ماند زیرا که ماده بیشتری نسبت به ضد ماده وجود دارد. این الکترون ها بعدا مدارهای اتمی را می سازند.

مرحله ششم : ( از ۱۰۰ ثانیه تا ۳۰ دقیقه ) : در درجه حرارت هایی که امروزه می توان در مرکز ستارگان یافت اولین هسته های اتم های سبک و به ویژه هسته های بسیار پایدار هلیم در اثر همجوشی هسته ای ساخته می شوند. هسته اتم های سنگین از قبیل اتم آهن یا کربن در این مرحله هنوز ایجاد نمی شوند. در آغاز خلقت عملا فقط دو عنصر بنیادی که از همه سبکتر بودند وجود داشتند : هلیم و هیدروژن

مرحله هفتم : ( از ۳۰ دقیقه تا ۱ میلیون سال پس از خلقت ) : پس از گذشت حدود ۳۰۰۰۰۰ سال گوی آتشین آنقدر حرارت از دست داده که هسته اتم ها و الکترون ها می توانند در درجه حرارتی در حدود ۳۰۰۰ درجه سانتی گراد به یکدیگر بپیوندند و بدون اینکه دوباره فورا از هم بپاشند اتم ها را تشکیل دهند . در نتیجه آن مخلوط ذره ای که قبلا نامرئی بود اکنون قابل دیدن می شود.

مرحله هشتم : ( از یک میلیون سال پس از خلقت تا امروز ) : از ابرهای هیدروژنی دستگاههای راه شیری ستارگان و سیارات به وجود می ایند. در داخل ستارگان هسته اتم های سنگین از قبیل اکسیژن و آهن تولید می شوند. که بعد ها در انفجارات ستاره ای آزاد می گردند و برای ساخت ستارگان و سیارات و حیات جدید به کار می ایند.

>
عناصر اصلی حیات زمینی چه زمانی پدیدار شد؟

برای زمین با توجه به گوناگونی حیات که در آن وجود دارد ۳ چیز از اهمیت خاصی برخوردار بوده است:

۱ – از همان ابتدای خلقت همیشه ماده بیشتری نسبت به ضد ماده وجود داشته و بنابراین همواره ماده برای ما باقی می ماند.

۲ – در مرحله ششم هیدروژن به وجود آمد این ماده که سبک ترین عنصر شیمیایی می باشد سنگ بنای اصلی کهکشانه ها و سیارات می باشد. هیدروژن همچنین سنگ بنای اصلی موجودات زنده ای است که بعدا روی زمین به وجود آمدند و احتمالا روی میلیاردها سیاره دیگر نیز وجود دارند.

۳ – در مرکز ستارگان اولیه هسته اتم های سنگین از قبیل اکسیژن و یا کربن یعنی سنگ بناهای اصلی لازم و ضروری برای زندگی و حیات بوجود آمدند.

آیا عالم همواره در حال انبساط خواهد بود؟

جنبش انبساطی یا به عبارت دیگر از همدیگر دور شدن کهکشانه ها به هر حال رو به کند شدن است. زیرا جزایر جهانی متعدد در واقع به سمت یکدیگر جذب می شوند و در نتیجه حرکت انبساطی آن ها کند تر می شود. اکنون پرسش فقط این است که آیا زمانی تمام این حرکت ها متوقف خواهد گردید و این عالم در هم فرو خواهد پاشید؟ این مساله بستگی به تراکم ماده در جهان هستی دارد. هر چه این تراکم بیشتر باشد نیرو های جاذبه بین کهکشانه ها و سایر اجزای گیتی بیشتر بوده و به همان نسبت حرکت آن ها با شدت بیشتری متوقف خواهد شد. در حال حاضر چنین به نظر می رسد که تراکم جرم بسیار کمتر از آن است که زمانی عالم در حال انبساط را به توقف در آورد. به هر حال این امکان وجود دارد که هنوز جرم های بسیار بزرگ ناشناخته ای از قبیل ( سیاهچاله های اسرار آمیز) یا ( ابرهای گازی شکل تاریک) وجود داشته باشند و نوترینو ها که بدون جرم محسوب می شوند جرمی هرچند کوچک داشته باشند. اگر این طور باشد در این صورت حرکت کیهانی زمانی شاید ۳۰ میلیارد سال دیگر متوقف خواهد شد. در آن زمان کهکشان ها با شتابی زیاد حرکت به سوی یکدیگر را اغاز خواهند کرد تا در نهایت به شکل یک گوی آتشین عظیم با یکدیگر متحد شوند. آن زمان شاید می باید روی یک انفجار اولیه جدید دیگر و تولد یک عالم جدید حساب کنیم. با توجه به سطح کنونی دانش بشر و میزان پژوهش های انجام شده باید اینطور فرض کرد که عالم تا ابدیت انبساط خواهد یافت.

فیزیک انفجار بزرگ و ابدیت ، اخبارفیزیک ، مقالات فیزیک ، مطالب فیزیک ، فیزیک مدرن ، علم فیزیک

منبع :هوپا فیزیک انفجار بزرگ و ابدیت