شگفتی‌های کیهان

چرا در این جهان هستیم؟ از کجا آمده‌ایم؟ سرنوشت ما در این جهان چیست؟ این جهان از کجا آماده است ؟ پایان جهان چگونه خواهد بود؟

اینها مهمترین سوالات ما هستند و تلاش برای یافتن پاسخی برای آنها بخشی جدایی ناپذیر از ماهیت انسان است. امروزه می‌توانیم رد اجدادمان را تا صدها هزار سال پیش و تا آغاز پیدایش انسان دنبال کنیم، اما داستان ما از آنجا شروع نمی‌شود و به زمانی بسیار عقب‌تر باز می‌گردد داستان ما با پیدایش جهان شروع می‌شود.

همه چیز سیزده میلیارد و هفتصد میلیون سال پیش آغاز شد و امروز در جهان بیش از صد میلیارد کهکشان وجود دارد که هر کدام صدها میلیارد ستاره دارند می‌خواهم داستان جهان را به شما بگوییم چراکه ما نیز بخشی از آن هستیم. برای همین داستان جهان، داستان ما است.

در مستند زیبا و تحسین شده شگفتی‌های کیهان (شگفتی‌های جهان) پرفسور برایان کاکس (Brian Cox)، مجری و فیزیک‌دان مشهور روایتگر داستان شگفت جهان است.

برایان کاکس در ابتدای این مستند ما را به «چانکیلو» در کشور پرو می‌برد تا با تمدنی فراموش شده متعلق به 2500 سال پیش و رصدخانه خورشیدی و یکی از اولین تقویم‌ها آشنا کند. این مردم 2500 سال پیش دیواری با سیزده ستون ساخته بودند با نام (The Thirteen Towers solar observatory) که فصل‌های سال را به آنها نشان می‌داد. هنوز پس از قرن‌ها هر روز در هنگام طلوع خورشید با نگاه به محل طلوع خورشید در میان شکاف یکی از ستون‌ها می‌توان فهمید که در چه روزی از سال هستیم.

هنوز هم می‌توان از «چانکیلو» به عنوان یک تقویم استفاده کرد چراکه امروزه خورشید همان‌جایی طلوع می‌کند که در 2500 سال پیش این ستون‌ها را ساختند. چقدر دیدن طلوع خورشید در میان این ستون‌ها باشکوه است. می‌توانید حضور گذشتگان را در اینجا حس کنید. منظورم این است که تصور کنید که در اینجا هزاران انسان می‌ایستادند تا طلوع خورشید را ببینند. برای دیدن خورشید! چیزی که برای آنها مقدس بوده و به احتمال بسیار قوی خدای‌ آنها بوده است. چه دستاورد شگفتی است، برای اینکه شاید ساختن این ستونها اولین تلاش انسان برای درک آسمان بوده است .

در گذر هزاران سال آرزوی انسان برای درک آنچه در آسمان می‌گذشت به‌تدریج باعث بوجود آمدن علم نجوم و پایه‌ریزی تمدن مدرن امروزی شده است.

سیزده ستونی که در بالای این بلندی قرار دارند گواهی هستند بر عشق بی‌پایان ما نسبت به آسمان و چرخش منظم آن و همچنین نشان‌دهندۀ رابطۀ مستقیم ما با کیهان می‌باشند. طلوع و غروب خورشید چنان منظم و دقیق روی می‌دهد که می‌توانیم با کمک آن گذر زمان را محاسبه کنیم.

هر روز در زمین 24 ساعت است مدت زمانی که طول می‌کشد تا زمین یک بار به دور خودش بچرخد. هر ماه برابر 29 روز و نیم است که مدت زمان بین دو قرص کامل ماه در آسمان شب است. و هر سال 365 روز و یک‌چهارم است که زمان یک دور کامل زمین به دور خورشید است.

این زمان بندی، نشان‌دهندۀ گذر عمر ما است اما برای محاسبه عمر جهان به مقیاس‌های بسیار بزرگتری نیاز است. وقتی به آسـمان شـب نگاه می‌کنید چیزی که می‌بینید ستارگان در آن لحظه نیستند. این نقاط ریز نورانی که در آسمان می‌بینیم میلیون‌ها ساعت اختلاف زمانی با ما دارند. چرخۀ زندگی و مرگ آنها، نشانگر گذر زمانی بالغ بر میلیاردها و یا حتی تریلیون‌ها سال است.

تمام منظومۀ شمسی بر روی مداری بسیار بزرگ به دور مرکز کهکشان راه شیری در حال حرکت است. در حدود 250 میلیون سال طول میکشد تا یکبار به دور مرکز کهکشان بچرخیم. در تمام تاریخ بشر ما کمتر از یک‌دهم درصد از این مدار را پیموده‌ایم. این مدار به‌نظر پایدار و ابدی می‌رسد اما درحالیکه صفحات زمان ورق می‌خورد واقعیتی بنیادین آشکار می‌شود. هیچ چیز برای همیشه باقی نمی‌ماند و این مهمترین ویژگی زمان است. با گذر زمان همه چیز پایان خواهد یافت.

تصویر بالا بخش کوچکی از آسمان است، قسمتی از صورت فلکی شیر Leo constellation ، در واقع دهان شیر، و بر خلاف ظاهرش یکی از جالب‌ترین تصاویر گرفته شده در نجوم و یکی از شگفتی‌های کیهان است. و نکته جالب آن، لکۀ قرمز در وسط تصویر است که شاید بسیار عادی به‌نظر برسد. اما این لکۀ قرمز، نور ناشی از انفجاری بسیار بزرگ در کیهان است و نشانۀ مرگ یک ستاره است. ستاره‌ای که در حدود 40 یا 50 برابر خورشید بوده است. نام علمی آن GRB090423 است و از نوع ستاره‌های "وولف-رایه" Wolf–Rayet star بوده (ستارگان بزرگتر از خورشید که بسیار درخشان و داغ هستند) با ابرهایی از گاز که آن را احاطه کرده‌اند. این ستاره‌ها با درخششی 10 هزار برابر بیشتر از خورشید می‌سوزد اما به‌خاطر اینکه بسیار درخشان و سریع می‌سوزند زندگی بسیار کوتاهی دارند با نزدیک شدن زمان مرگ، این ستارۀ غول پیکر به درون خودش فرو می‌ریزد این اتفاق باعث می‌شود تا فوران‌هایی عظیم از نور و مواد کیهانی از قطب‌های آن منتشر می‌شود، با انفجاری با روشنایی برابر با 10 میلیون میلیارد خورشید. اما این فوران مهیب نور از روی زمین تنها لکه‌ای قرمز در آسمان دیده می‌شود. اما این جالب‌ترین نکته دربارۀ GRB090423 نیست...

وقتی به آسمان و به کهکشان‌ها و ستارگان دوردست نگاه می‌کنیم در واقع به گذشته نگاه می‌کنیم چراکه سفر نور برای رسیدن از آنجا تا زمین، به زمان نیاز دارد و نور این نقطۀ قرمز، برای رسیدن به ما تقریباً به اندازۀ تاریخ جهان در سفر بوده است. باید بدانید که چیزی که در این تصویر می‌بینیم حادثه‌ای است که 13 میلیارد سال پیش روی داده که فقط 600 میلیون سال پس از انفجار بزرگ و پیدایش جهان است. پس این نقطه نشان دهنده رویدادی در آغاز جهان است در حقیقت، این قدیمی‌ترین جرم منفرد در آسمان است که تا به حال دیده شده پس چیزی که در این تصویر می‌بینیم مرگ و انفجار یکی از اولین ستارگان جهان است.

دوران پنچ‌گانه جهان از آغاز تا پایان - The Five Ages of the Universe

در حال حاظر دانشمندان بر این باورند که از شروع جهان با انفجار بزرگ یا بیگ بنگ تا پایان جهان را می‌توان به پنج دوره تقسیم کرد

1- دوران اولیه بعد از انفجار بزرگ The Primordial Era

2- دوران یا عصر ستارگان The Stelliferous Era

3- دوران انهدام و واپاشی جهان The Degenerate Era

4- دوران سیاه‌چاله‌ها The Black Hole Era

4- دوران تاریکی مطلق The Dark Era

سرنوشت خورشید و پایان عصر ستارگان

روزی ستاره‌ها دیگر نخواهند درخشید از جمله ستارۀ منظومه شمسی خودمان. خورشید در پایان حیاتش به راحتی خاموش نخواهد شد، درحالیکه سوختش به اتمام می‌رسد هسته آن متلاشی خواهد شد و گرمای شدیدی که در نتیجه آن منتشر می‌شود باعث منبسط شدن لایه بیرونی آن می‌شود. در مدت یک میلیارد سال این اتفاق تاثیرات ویران‌کننده‌ای بر دنیای ما خواهد داشت به‌تدریج زمین گرمتر و گرمتر می‌شود، بنابراین در زمین «آخرین روز خوب» وجود خواهد داشت و سرانجام حیات در این سیاره غیرممکن خواهد شد و بسیار پس از نابودی حیات در زمین، خورشید چنان بزرگ خواهد شد که تمام افق را خواهد پوشاند و در آخرین فاز از زندگیش به «غول سرخ» تبدیل خواهد شد. شاید سیاره ما تا آن زمان باقی نماند اما اگر بماند، تنها سنگی سوزان خواهد بود تا شاهد مرگ خورشیدمان باشد.

شش میلیارد سال دیگر خورشید منفجر خواهد شد و با انفجارش میزان فراوانی گاز و غبار در فضا منتشر خواهد کرد تا سحابی غول‌آسایی تشکیل گردد و در مرکز این سحابی جسمی کم‌نور باقی خواهد ماند و تنها چیزی که از خورشید خیره کنندۀ ما باقی می‌ماند جرمی است که از زمین هم کوچکتر خواهد بود. کمتر از یک‌میلیونیم حجم امروزش با کمی درخشندگی. خورشید ما به یک «کوتولۀ سفید» تبدیل خواهد شد

بدون سوخت برای روشن ماندن درخشندگی ضعیف «کوتوله سفید» درنتیجه آخرین گرمایی است که از کوره خاموش آن برمی‌خیزد حالا دیگر خورشید مرده است و باقیماندۀ آن به آرامی در دمای منجمد‌کنندۀ اعماق فضا به‌تدریج سرد می‌شود. در آن روز با نگاه به آن از جایی که زمین اکنون قرار دارد احتمالاً همان مقدار روشن خواهد بود که ماه در یک شب صاف روشنایی دارد.

سرنوشت خورشید، سرنوشت همۀ ستارگان است سرانجام روزی خواهد رسید که در آن روز همۀ آنها مرده‌اند و جهان در تاریکی ابدی فرو خواهد رفت و این مهمترین نتیجۀ «جهت زمان» است چراکه این جهان با ساختار منحصربفردش که ما در آن ساکن هستیم و با همه شگفتی‌هایش، ستارگان، سیارات و کهکشان‌هایش برای همیشه باقی نخواهد ماند. سرانجام جهان خاموش می‌شود و می‌میرد روزی به پایان عصر ستارگان «استیلی‌فروس» خواهیم رسید پایان دوران درخشش ستاره‌ها و پایان حیات در جهان.

این تصویری از نزدیک‌ترین ستاره به منظومه شمسی ما است. پروکسیما قنطورس (پروکسیما سـِنتوری) فقط 4/2 سال نوری با ما فاصله دارد. اما به این دلیل در این تصویر خیلی مشخص‌تر از سایر ستاره‌های بسیار دورتر نیست که «پروکسیما قنطورس» بسیار کوچک است، نوعی از ستاره که به «کوتوله قرمز» معروف است و جرم آن تقریبا 11 تا 12 درصد جرم خورشید است و از نگاه ما درخشش آن 18 هزار بار کمتر از خورشید است.

«کوتوله‌های قرمز» یک برتری مهم نسبت به سایر ستاره‌های درخشان و باشکوه دارند. به دلیل اینکه بسیار کوچک هستند سوخت هسته‌ای آنها بسیار آرام مصرف می‌شود، بنابراین چرخۀ زندگی آنها تریلیون‌ها سال طول خواهد کشید. برای همین و در نتیجه، ستاره‌هایی مثل «پروکسیما قنطورس» آخرین ستاره‌هایی هستند که در جهان خواهند ماند.

اگر نژاد انسان تا آنزمان زنده بماند می‌توان تصور کرد که نوادگان دور ما تمدن‌هایشان را در مدار‌هایی به گرد چنین ستارگانی بسازند تا انرژی را از آخرین بازماندگان ستارگان در حال خاموشی بگیرند درست همانطوری که اجداد ما به دور آتش جمع می‌شدند تا در شب‌های سرد زمستان گرم بمانند.

دلیل اینکه «پروکسیما قنطورس» به آرامی می‌سوزد جرم کم و گرانش پایین آن است که سبب می‌شود هستۀ آن تحت فشار کمتری نسبت به ستارگان بزرگتر باشد. این امر همچنین باعث می‌شود تا درون ستاره متلاطم باشد و در سطح ستاره، فوران‌هایی آتشین ایجاد شود با وجود اینکه ستاره درخشندگی کمی دارد شراره‌های سهمگین آتش همیشه در حال فوران هستند.

اما «پروکسیما قنطورس» سرانجام خواهد مرد و درست مثل خورشید ما تبدیل به یک "کوتولۀ سفید" خواهد شد درحالیکه عصر درخشان ستارگان به پایان می‌رسد هیچ چیز در جهان باقی نمی‌ماند مگر درخشش‌هایی کم سو. روزگاری خواهد رسید که نور ضعیف «کوتوله‌های سفید» تنها نقاط درخشان در فضای تاریک و تهی خواهد بود. جهانی که در آن تنها ستارگان مرده و سیاه چاله‌ها باقی مانده‌اند در این زمان جهان 100 تریلیون سال عمر خواهد داشت و با این حال، هنوز قسمت طولانی عمر جهان در پیش رو خواهد بود.تا جهان وارد دوران‌های بعدی شود.

کوتوله سفید و کوتوله سیاه - White Dwarf & Black dwarf

سرنوشتی که در انتظار «کوتوله‌های سفید» است تبدیل شدن به «کوتوله سیاه» است. این «کوتوله‌های سیاه» چنان سرد شده‌اند که تقریباً هیچ نور یا گرمایی منتشر نمی‌کنند. «کوتوله‌های سیاه» متراکم و تاریک هستند، توپ‌های رو به نابودی
از مادۀ «دژنره» یا تباهیده. باقیمانده‌ای از ستاره‌‌ها. اتم‌های آنها چنان متراکم و تحت فشارند که « کوتوله‌های سیاه» میلیون‌ها برابر فشرده‌تر از خورشید ما هستند.

زمان بسیاری لازم است تا یک ستاره به «کوتوله سیاه» تبدیل شود. هنوز پس از 14 میلیارد سال از عمر جهان هیچ «کوتوله سیاهی» در جهان وجود ندارد. اما باوجود اینکه هرگز دیده‌ نشده‌اند می‌توانیم پیش بینی کنیم که چگونه به انتهای عمرشان خواهند رسید. تصور ما این است که مادۀ داخل یک «کوتوله سیاه»یعنی آخرین ماده باقی مانده در جهان، به تدریج در زمانی بسیار بسیار طولانی متلاشی شده و به شکل پرتوهای کیهانی منتشر خواهد شد و دیگر هیچ چیز باقی نخواهد ماند. با واپاشی «کوتوله‌های سیاه» دیگر حتی یک اتم در جهان باقی نخواهد ماند. تنها چیزی که از جهان باشکوه امروز باقی خواهد ماند ذرات نور و سیاه‌چاله‌ها خواهد بود.

سرنوشت جهان

پس از زمانی غیرقابل تصور، حتی سیاه چاله‌ها نیز به‌تدریج ناپدید خواهند شد و در جهان چیزی به جای نخواهد ماند مگر اقیانوسی بی‌کران از ذرات نور که به‌ آرامی به دمای جهان نزدیک می‌شوند.و جهان در حال انبساط به دمای صفر مطلق می‌رسد و وقتی می‌گویم که مدت زمان غیر قابل تصور منظوربه واقع غیرقابل تصور است. یعنی 10 هزار تریلیون تریلیون تریلیون تریلیون تریلیون تریلیون تریلیون تریلیون سال. حالا این عدد چقدر بزرگ است . خـُـب، اگر می‌خواستم هر اتم را یکسال تصور کنم آنوقت اگر تمام اتم‌های جهان را می‌شمردم حتی به این عدد نزدیک هم نمی‌شدم وقتی که آخرین باقیمانده‌های آخرین ستاره‌ها سرانجام محو و نابود شدند و همه چیز به دمای صفر مطلق رسید داستان جهان به انتهای خود خواهد رسید.

جهان برای نخستین بار در زندگیش برای همیشه پایدار و بدون تغییر خواهد ماند. چراکه جهان بیش از این نمی‌تواند متلاشی شود هیچ چیز دیگری روی نخواهد داد و همینطور باقی خواهد ماند. برای همیشه وضعیتی که به آن می‌گویند«جهان بدون گرما». عصری که جهان برای همیشه وسیع، سرد و متروک خواهد ماند و دیگر هیچ تفاوتی بین گذشته، حال و آینده نخواهد بود. راهی برای درک گذشت زمان وجود نخواهد داشت چراکه هیچ چیز در جهان تغییر نمی‌کند «جهت زمان» دیگروجود نخواهد داشت این سرنوشت گریزناپذیر جهان خواهد بود که درون قوانین بنیادین فیزیک ثبت شده است.

روزی جهان خواهد مرد. تمامی 200 میلیارد ستاره کهکشان ما خواهند مرد و درست مانند مرگ خورشید که به معنی پایان زندگی در زمین است. مرگ هر ستاره‌ای باعث نابودی هر احتمال حیاتی در جهان خواهد شد

این حقیقت که خورشید خواهد مرد و قبل از مرگش زمین را خواهد سوزاند و زندگی بر روی آن را نابود خواهد کردشاید نااُمید کننده به‌نظر برسد، شاید بپرسید که قطعاً می‌شد جهان را به شکل دیگری ساخت. قطعاً می‌شد طوری آن را ساخت که ناگزیر نباشد تا از نظم به آشفتگی برسد؟ خـُـب، جواب منفی است

اگر بخواهید زندگی در جهان پدیدار شود راه دیگری نیست. جهت زمان یا توالی تغییرات که به آرامی جهان را به سوی مرگ می‌کشاند همان چیزیست که در مرحلۀ نخست باعث پدیدار شدن زندگی می‌گردد چراکه زمان نیاز است تا ماده تشکیل شود و زمان نیاز است تا جاذبه مواد را به هم فشرده کند و از آنها، ستاره‌ها و سیارات پدید آیند. جهت زمان باعث شد تا پنجره‌ای روشن به جوانی جهان باز شود تا در این دوره شرایط پدیدارشدن زندگی مهیا شود. اما این پنجره مدت زیادی باز نخواهد ماند در مقایسه با کل حیات جهان اگر عمر آن را از ابتدا تا واپاشی و محو آخرین سیاه چاله محاسبه کنیم. زندگی، به آن شکلی که ما می‌شناسیم نسبت به کل زمان جهان تنها برای یک هزار میلیاردیم میلیاردیم میلیاردیم میلیاردیم میلیاردیم میلیاردیم میلیاردیم میلیاردیم درصد می‌تواند امکان وجود داشته باشد و برای همین است که شاید شگفت‌آورترین شگفتی جهان خورشید یا سیاره یا کهکشان نباشد. شاید هیچ کدام از اینها نباشد. یک لحظه از زمان، و آن لحظه همین حالاست.

انسان‌ها روی زمین تنها در کسر بسیار کوچکی از آن زمان بسیار محدود نسبت به کل عمر جهان حضور داشته‌اند اما در همین 200 هزار سال ما پیشرفت‌های بزرگی داشته‌ایم. همین 2500 سال پیش بود که باور داشتیم که خورشید یک خداست و حرکت آن را با ستون‌های سنگی روی تپه‌های «چانکیلو» اندازه‌گیری می‌کردیم .

امروزه روش کنجکاوی ما تخیلاتی مانند خدای خورشید نیست، عــلــم اسـت. و رصدخانه‌ها و تلسکوپ‌هایی داریم که بسیار
پیشرفته‌تر و تواناتر از آن 13 ستون هستند و می توانند ژرفای آسمان را نظاره کنند و شاید شگفت‌آورتر این حقیقت باشد که از طریق فیزیک نظری و ریاضیات می‌توانیم محاسبه کنیم که در آیندۀ دور دنیا به چه‌شکل خواهد بود و حتی پیش‌بینی‌های دقیقی دربارۀ پایان آن داشته باشیم . تنها با ادامۀ اکتشاف در جهان و بررسی قوانین طبیعی که بر آن حاکم است می‌توانیم به درستی و دقت خودمان و جایگاهمان را در این جهان پر از شگفتی درک کنیم و ما این کار را در مدت کوتاه حضورمان در سیارۀ زمین انجام داده‌ایم

در سال 1977 یک سفینۀ فضایی به نام «ویجر1» برای سفری طولانی به درون منظومۀ شمسی پرتاب شد و توانست تا از کنار سیاره‌های بزرگ گازی مانند مشتری و زحل عبور کند و کشفیات بزرگی را قبل از اینکه به درون فضای بین ستاره‌ای وارد شود به انجام رساند.

سیزده سال پس از پرتاب و پس از اینکه ماموریتش تقریباً تمام شده بودبه عقب چرخید و آخرین تصویر را از زادگاهش منظومه شمسی گرفت و تصویر بالا همان تصویر است.

تصویری که به نقطه آبی کمرنگ معروف است. و چیزی زیبا در این تصویر نقطه نور در وسط تصویر است. نقطه‌ای در میان فضای سیاه. چراکه این ذره، این نقطۀ نور زمین است. دورترین تصویری که تا به امروز از زمین گرفته شده شش میلیارد کیلومتر دورتر و هرچند که این تصویر از لحاظ علمی چندان با ارزش نیست اما، این نقطۀ کوچک نورانی، شگفت‌ترین و زیبا‌ترین نمایش از توانایی انسان است توانایی منحصربفرد ما برای نمایش جهان و جایگاه خودمان در آن.

درست مانند ما و همه جانداران دیگر روی زمین که در این نقطۀ ریز در فضای بیکران رها شده‌ایم. حیات در نقاط دیگر جهان، فقط برای لحظه‌ای کوتاه و گذرا ممکن خواهد بود چراکه زندگی درست مانند ستارگان، سیاره‌ها و کهکشان‌ها ساختاری موقت در سفری از نـظـم به آشـفـتـگی است. اما این واقعیت باعث بی‌ارزش بودن ما نمی‌شود چراکه جهان به ما امکان تفکر و هوشیاری داده است زندگی وسیله‌ای است تا جهان با آن شناخته شود و شاید، معنی واقعی زندگی در توانایی و اشتیاق ما برای درک و کاوش این جهان باشکوه نهفته است.

مترجم: داوود شـفیعی