mehraboOon
03-19-2011, 08:16 AM
مهبانگ
http://ketabnak.com/images/covers/thumb_14534_6_big-bang.jpg
مِهبانگ يا انفجار بزرگ به انگليسي: (Big Bang) يك نظريه علمي است، و لحظه آغازين هستي را گويند كه كل هستي (شامل زمان و هر سه بعد) از آن هنگام، بر طبق اين نظريه، شروع شده‌است.
بر طبق اين نظريه، جهان فعلي ما از ذره بسيار كوچك تر از كوچك‌ترين ذرات بنيادي بوجود آمد. البته علم فيزيك در آن لحظه وجود نداشت، و به اين حالت تكينگي گويند. در واقع بر طبق اين نظريه، از اين تكينگي جهان منفجر شد و از اين ذره همهٔ ذرات بنيادي به وجود آمدند و شروع كردند از مركز آن دور شدن، كه ميلياردها كهكشان و از جمله كهكشان راه شيري به وجود آمدند.
اين انفجار باعث انبساط جهان به صورت بادكنكي مي‌شود. البته نيروي ديگري كه در اين انبساط و كند شدن سرعت انبساط ان تأثير دارد نيروي جاذبه‌است و خميدگي‌هاي فضا زمان نسبيتي و در اين صورت سه حالت متصور است
1. انبساط دائم
2.رسيدن به يك حالت ثابت و پايدار
3.انقباض بعد از انبساط
پژوهش‌هاي انجام شده در سالهاي پيش نشان مي‌دهد كه جهان افزون بر آنكه در حال بزرگ شدن است، اين انبساط داراي شتاب نيز مي‌باشد. يعني همچنان كه كهكشانها در حال دور شدن از يكديگر هستند، افزون بر تندي (سرعت(داراي شتاب نيز مي‌باشد.
هنگامي كه بحث انبساط جهان مطرح شد، براي توجيه آن بايد يك نظريه منطقي و نو ارائه مي‌شد تا بتواند بزرگ شدن جهان را توجيه كند.
اين نظريه بايد توضيح مي‌داد كه بزرگ شدن جهان از كجا و چه زماني آغاز شده است؟ براي توجيه بزرگ شدن جهان نظريه «مهبانگ» -(انفجار بزرگ-((Big Bang) مطرح شد كه بر پايهٔ آن جهان از انفجار يك تودهٔ فوق العاده متراكم و با حجم ناچيز آغاز شده‌است.
پس از آنكه شتاب جهان مطرح شد، بايد يك دليل منطقي براي توجيه آن ارائه مي‌شد. همچنانكه مي‌دانيد طبق قوانين فيزيك شتاب ناشي از اعمال نيرو يا انتقال انرژي صورت مي‌گيرد. بنابراين بايد نيرويي به جهان اعمال شود يا انرژي وجود داشته باشد تا بتواند شتاب جهان را توجيه كند. براين پايه بحث انرژي تاريك يا Dark Energy مطرح شد كه هنوز سرچشمه و چرايي آن ناشناخته‌است. البته در اين زمينه نظريه‌هاي گوناگوني مطرح شده‌است، اما هيچ كدام نتوانسته پاسخي پذيرفتني به آن بدهد.
چكيده
در اين مقاله ابتدا به تعريف CPH كه همهٔ ماده‌هاي جهان از آن تشكيل شده‌اند مي‌پردازيم سپس راجع به نخستين لحظات پيدايش كيهان صحبت مي‌كنيم كه چگونه پس از انفجار بزرگ كيهان تشكيل شد و چگونه هليم و دتريم از طريق همجوشي با يكديگر هيدروژن كه عنصر اصلي تشكيل ستارگان وسيارات هست را بوجود آوردند سپس نگاهي به مقادير تقريبي مشخصات كيهان پرداخته وبا توجه به انبساط هميشگي كيهان , فراواني هليم و دتريم و تابش پس زمينهٔ كيهاني حادثهٔ انفجار بزرگ را اثبات مي‌كنيم و در آخر مي‌بينيم كه كيهان همواره در حال انبساط خواهد بود.
نام
در زبان پارسي «مه» يعني «بزرگ» و بانگ به معناي صداي بلند است.
تاريخچه
ايده و تئوري مهبانگ (انفجار بزرگ) با نگرش بر ساختار كيهان ايجاد شد. در سال ۱۹۱۲ ميلادي (۱۲۹۱ ه. ش) توسط وستو اسليفر اين تحقيق آغاز شد.
نظريهٔ CPH و انرژي تاريك
طبق نظريهٔ CPH همهٔ ذرات موجود در جهان از CPH تشكيل شده‌اند و CPH همواره با مقدار سرعت ثابت حركت مي‌كنند و هنگاميكه يكديگر را جذب مي‌كنند مقداري از اين سرعت ثابت به حركت دوراني تبديل مي‌شود كه آن را اسپين مي‌نامند به طوري كه طبق نظريه CPH پس از مهبانگ CPHها به همهٔ اطراف جهان پراكنده شدند كه با سرعت ثابت Vc>c به حركت خود ادامه مي‌دادند. بتدريج CPHها يكديگر را جذب كردند و به انرژي تبديل شدند و انرژي نيز به ماده و پاد ماده تبديل شد. بتدريج غبارهاي آسماني تشكيل گرديد و ستارگان و كهكشانها پديد آمدند. از آنجايي كه همهٔ اجسام و ذرات موجود در جهان از CPH تشكيل شده‌اند و اين CHPها در ساختمان ماده داراي حركت دوراني يا اسپين هستند، لذا هر انفجاري كه در جهان صورت گيرد، مقداري از حركت دوراني يا اسپين CPHها به حركت انتقالي تبديل مي‌شود. چون بيشتر مادهٔ موجود در جهان در ستارگان در حال انفجار است، لذا بطور مداوم حركت دوراني CPHها به حركت انتقالي تبديل مي‌شود و اين امر موجب انبساط و در عين حال شتاب جهان مي‌شود.
نگاهي به چگونگي ايجاد و گسترش كيهان
همه چيز در حال گردش است. زمين به گرد خورشيد مي‌چرخد و ماه به گرد زمين. زمين و همهٔ سياره‌ها ي منظومه خورشيدي نيز به دور ستاره بزرگ خورشيد مي‌چرخند. منظومه خورشيدي ما كه در يكي از بازوهاي كهكشان راه شيري قرار دارد به گرد هسته مركزي راه شيري مي‌چرخد. كهكشان راه شيري در خوشه‌اي به نام گروه محلي قرار دارد. همگي كهكشان‌هاي گروه محلي نيز به دور مركز گروه محلي مي‌چرخند.
از گرد هم آمدن گروه‌ها و خوشه‌هاي بسياري همچون گروه محلي، مجموعه بسيار بزرگ تري به نام «ابر خوشه» تشكيل مي‌شود. جهاني كه ما در آن زندگي مي‌كنيم از ميليون‌ها ابر خوشه تشكيل شده‌است. اكنون مي‌خواهيم از زمين كوچكمان كه در اين جهان بزرگ، حتي به اندازه يك نقطه كوچك هم نيست بيرون رويم و به سوي نخستين لحظه‌هاي تشكيل كيهان برويم.
بيش از ۱۳ ميليارد سال پيش همهٔ انرژي‌هاي دنيا، يعني همهٔ آن چيزي كه هم اكنون وجود دارد به صورت اصلي‌ترين ماده تشكيل دهندهٔ انرژي در يك نقطه وجود داشت. (در طول مقاله واژه‌هاي كيهان و عالم به كار برده شده‌است كه هر دو به يك معنا است.) اين نقطه با انفجاري بزرگ گسست و انرژي خود را به هر سو پخش كرد.
اين لحظه را «مهبانگ» -(انفجار بزرگ –((Big Bang) مي‌گويند. پس از انفجار بزرگ همهٔ انرژي‌هاي جهان كه در يك نقطه جمع شده بود به هر سو پخش و گسترده شد كه اكنون نيز ادامه دارد. به زبان ساده جهان از زمان مهبانگ تا اكنون در حال انبساط (باز شدن) ات. پس از دو دقيقه با همجوشي پروتون‌ها و نوترون‌ها، دوتريوم درست شد. پس از سه دقيقه، هليم از همجوشي دوتريوم، پروتون‌ها و نوترون‌ها پديدار شد. در آن هنگام چگالي جرمي ماده از چگالي ماده معادل انرژي فوتون‌ها كمتر بوده‌است، در حالي كه هم اكنون چگالي جرمي ماده از چگالي ماده معادل انرژي فوتون‌ها بيشتر است. در آغاز ساخته شدن كيهان نوترون‌ها، پروتون‌ها و الكترونها تنها سهم ناچيزي از مقدار ماده را داشتند و اين فوتون‌ها بوده‌اند كه انحناي فضا- زمان را به وجود مي‌آوردند.
صدهزار سال پس از تشكيل عالم، دماي كيهان هشت هزار كلوين بود در حالي كه نهصد هزار سال بعد دماي جهان به سه هزار درجه كلوين كاهش يافت. در اين زمان به دليل افت دما و خنكي نسبي اي كه به وجود آمده بود پروتون‌ها و الكترونها با يكديگر درهم آميخته شدند تا اين كه اتم‌هاي خنثاي هيدروژن را به وجود آوردند. كيهان در اين زمان (يك ميليون سالگي) براي نخستين بار شفاف شد كه با وقوع شفافيت فوتون‌هاي زمينه ميكرو موجي كيهاني در تمام عالم گسترش يافتند. در اين هنگام بخش‌هايي از كيهان كه مقداري از ميانگين چگال تر بودند تبديل به خوشه‌ها، ابرخوشه‌ها و كهكشانها شدند و بخش‌هاي كوچك و كم تراكم تر باقيمانده تبديل به فضاي ميان ابرخوشه‌ها شدند.
طي يك دوره چند ميليون ساله ابرهاي گازي به وجود آمدند كه هسته آغازين تشكيل ستارگان بودند. كهكشان راه شيري در يك ابر چرخنده كم سرعت از هيدروژن و هليوم كه در حدود ۱۰۰ كيلو پارسك (۳۲۶ سال نوري) پهنا دارد تشكيل شد. البته هنوز معلوم نيست كه كهكشان ما از يك ابر بزرگ گازي تشكيل شده يا آن كه شماري از ابرهاي كوچك كه با يكديگر درهم آميخته شده‌اند. در راه تكميل و گسترش كيهان در مركز كهكشان راه شيري دو مركز بسيار پرانرژي كه سياه چاله هستند به وجود آمد كه به نوعي نقطه تعادل و جاذبه گردشي كهكشان است. بيش از ۵/۴ ميليارد سال پيش منظومه خورشيدي ما در درون يكي از ابرهاي گازي كهكشان راه شيري زاده شد. در آغاز بخش‌هايي از اين ابر بزرگ شروع به متراكم شدن كرد و بر اثر كشش گرانشي فشرده شد تا به صورت يك توده كروي شكل درآمد. پس از صد هزار سال خورشيد به صورت يك كره بسيار كوچك زاده شد. خورشيد كوچك پياپي داغ تر و گرم تر مي‌شد و به سرعت به گرد خود مي‌چرخيد و از خود ماده در فضا رها مي‌كرد. پس از مدتي خورشيد به دوران بلوغ خود رسيد. در اين دوره نخستين انفجارهاي هسته‌اي خورشيد آغاز شد كه سبب درخشش اين ستاره بزرگ مي‌شد. خورشيد از آغاز پيدايش خود تاكنون پياپي در حال تبديل ماده به انرژي است.
حلقه‌هايي از موادي كه از خورشيد جدا مي‌شدند كم كم به صورت اجرام كوچكي درآمدند و پس از مدتي بر اثر گرانش بسيار بالاي خورشيد در مدارهايي متفاوت شروع به چرخيدن كردند. اين اجرام كه توده‌هاي كوچك چرخاني در ميان توده‌هاي بزرگي از گاز و غبار بودند پس از طي چندين ميليون سال تبديل به سياره‌هاي بزرگ و كوچكي شدند كه امروزه به نه نام مختلف همچنان به دور خورشيد بزرگ در حال گردش هستند. هر نه سياره منظومه خورشيدي در نه مدار مختلف و در فاصله‌هاي معيني از خورشيد قرار دارند كه به ترتيب از اولين سياره نزديك به خورشيد عبارتند از «تير (عطارد)، ناهيد (زهره)، زمين، بهرام (مريخ)، برجيس (مشتري)، كيوان (زحل)، اورانوس، نپتون و پلوتو يوهان كپلر قانون‌هاي سه گانه‌اي را كشف و براي حركت سياره‌ها وضع كرده‌است كه شامل مواد زير است:
1. همه سياره‌ها در يك مدار بيضي شكل به گرد خورشيد مي‌چرخند
2. هر سياره‌اي كه در گردش خود نزديك به خورشيد مي‌رسد، سرعتش بيشتر مي‌شود
3. بين مسافت و دوري سياره از خورشيد با زماني كه مدار خود را مي‌پيمايد، نسبت خاصي برقرار است
جهان پهناور ما همچون بادكنكي كه در حال باد شدن است مدام در حال بزرگ شدن است و هر روز بر پهناي آن افزوده مي‌شود. بر طبق قانون هابل كهكشان‌هاي دوردست با سرعتي به تناسب دوريشان از ما فاصله مي‌گيرند، بنابراين كيهان به طور يكنواخت در حال انبساط است. البته بايستي بدانيد كه كهكشانها خود در حال انبساط و بزرگ شدن نيستند بلكه اين فضا- زمان است كه باز مي‌شود و كهكشانها را با خود مي‌برد. بر پايهٔ اين قانون اگر كيهان باز باشد، انبساط تا بي نهايت ادامه دارد و اگر بسته باشد انبساط متوقف شده و كيهان شروع به رمبش (انقباض) مي‌كند. چون گرانش از سرعت انبساط عالم مي‌كاهد ممكن است كه روزي پيروز شود و موجب توقف گسترش كيهان و در نتيجه فروريختن كيهان در خود شود. براي درك بهتر آن نمونه‌اي مي‌آوريم: سرعت گريز از زمين ۴/۱۱ كيلومتر بر ثانيه‌است. حال اگر موشكي با سرعت كمتر بخواهد از جو زمين خارج شود گرانش زمين اين اجازه را به او نمي‌دهد و موشك به سوي زمين باز مي‌گردد. پس اگر سرعت سبي دو كهكشان از سرعت گريزشان كمتر باشد روزي انبساط پايان يافته و كيهان آغاز به انقباض مي‌كند و اگرسرعت گريزشان بيشتر باشد انبساط عالم ادامه خواهد داشت. براي رسيدن به پاسخي قطعي درباره رنوشت كيهان ما، در آغاز بايستي به چگونگي پيدايش آن پي برد. هم اكنون گروهي از دانشمندان فيزيك در حال بررسي زمان صفر انفجار بزرگ از راه «نظريه ريسمان‌ها» هستند. نظريه ريسمان‌ها فرضيه‌اي نوين است كه هنوز به صورت تجربي ثابت نشده‌است. بر طبق اين نظريه، كيهان در رده‌اي بنيادي تر از رشته‌ها يا ريسمان‌هايي ساخته شده كه با فركانس‌هاي مختلف ارتعاش مي‌كنند. پژوهش درباره ماهيت انفجار بزرگ به ظاهر تنها از طريق نظريه ريسمان‌ها امكان دارد اما زمان پاسخ به چنين پرسشي سخت و دشوار كه بزرگ‌ترين معماي عالم است مشخص نيست.
نظريهٔ مهبانگ (انفجار بزرگ)
شرح گام به گام تاريخ كيهان از ديد نظريهٔ «مهبانگ»: آشكار است براي آگاهي از چگونگي نخستين ثانيه‌ها و يا بهتر بگوييم نخستين اجزاي ثانيه‌هاي پس از انفجار آغازين نبايد از ستاره شناسان پرسيد بلكه در اين مورد بايد به فيزيكدان‌هاي متخصص در امر فيزيك ذره‌اي مراجعه كرد كه در مورد تشعشعات و ماده در شرايط كاملا سخت و غير عادي جستجو و تجربه مي‌كنند. تاريخ كيهان معمولاً به ۸ مقطع كاملا متفاوت و نا مساوي بخش مي‌شود:
مرحله نخست (صفر تا۱۰ به توان ۴۳- ثانيه) اين مساله هنوز برايمان كاملا روشن نيست كه در اين نخستين اجزاي ثانيه‌ها چه چيزي تبديل به گلوله آتشيني شد كه كيهان بايد بعداً از آن ايجاد گردد. هيچ معادله اندازه گيري براي دماي بسيار بالا و تصورناپذيري كه در اين زمان حاكم بود در دست نمي‌باشد.
مرحله دوم ( از۱۰ به توان ۴۳- تا ۱۰ به توان ۳۲- ثانيه )نخستين سنگ بناهاي ماده مثلا كوارك‌ها و الكترونها و پاد ذره‌هاي آنها از برخورد پرتوها با يكديگر به وجود مي‌آيند. بخشي از اين سنگ بناها دوباره با يكديگر برخورد مي‌كنند و به صورت تشعشع فرو مي‌پاشند. در لحظه‌هاي بسيار بسيار اوليه ذره‌هاي فرا سنگين - x نيز مي‌توانسته‌اند به وجود آمده باشند. اين ذره‌ها داراي اين ويژگي هستند كه هنگام فروپاشي ماده بيشتري نسبت به پاد ماده و مثلا كوارك‌هاي بيشتري نسبت به آنتي كوارك‌ها ايجاد مي‌كنند. ذره‌هاي x كه تنها در همان نخستين اجزاي بسيار كوچك ثانيه‌ها وجود داشتند براي ما ميراث مهمي به جا گذاردند كه عبارت بود از: «افزوني ماده در برابر پاد ماده»
مرحله سوم (از۱۰ به توان ۳۲- ثانيه تا ۱۰ به توان ۶- ثانيه (كيهان از مخلوطي از كوارك‌ها - لپتون‌ها - فوتون‌ها و ذره‌هاي ديگر تشكيل شده كه متقابلا به ايجاد و نابودي يكديگر مشغول بوده و همچنين خيلي سريع در حال از دست دادن دما هستند.
مرحله چهارم (از ۱۰ به توان ۶- ثانيه تا ۱۰ به توان ۳- ثانيه (كمابيش همگي كوارك‌ها و پاد كوارك‌ها به صورت پرتو ذره‌ها به انرژي تبديل مي‌شوند. كوارك‌هاي جديد ديگر نمي‌توانند در دماهاي رو به كاهش به وجود آيند ولي از آن جايي كه كوارك‌هاي بيشتري نسبت به پاد كوارك‌ها وجود دارند برخي از كوارك‌ها براي خود جفتي پيدا نكرده و به صورت اضافه باقي مي‌مانند. هر ۳ كوارك با يكديگر يك پروتون با يك نوترون مي‌سازند. سنگ بناهاي هسته اتم‌هاي آينده اكنون ايجاد شده‌اند.
مرحله پنجم (از ۱۰ به توان ۳- ثانيه تا ۱۰۰ ثانيه ) الكترونها و پاد الكترونها در برخورد با يكديگر به اشعه تبديل مي‌شوند. شماري از الكترونها باقي مي‌ماند زيرا كه ماده بيشتري نسبت به پاد ماده وجود دارد. اين الكترونها بعداً مدارهاي اتمي را مي‌سازند.
مرحله ششم (از ۱۰۰ ثانيه تا ۳۰ دقيقه )در دماهايي كه امروزه مي‌توان در مركز ستارگان يافت نخستين هسته‌هاي اتم‌هاي سبك و به ويژه هسته‌هاي بسيار پايدار هليم در اثر همجوشي هسته‌اي ساخته مي‌شوند. هسته اتم‌هاي سنگين از قبيل اتم آهن يا كربن در اين مرحله هنوز ايجاد نمي‌شوند. در آغاز آفرينش عملاً تنها دو عنصر بنيادي كه از همه سبكتر بودند وجود داشتند: هليم و هيدروژن
مرحله هفتم (از ۳۰ دقيقه تا ۱ ميليون سال پس از آفرينش) پس از گذشت حدود ۳۰۰۰۰۰ سال گوي آتشين آنقدر دما از دست داده كه هسته اتمها و الكترونها مي‌توانند در دمايي در حدود ۳۰۰۰ درجه سانتي گراد به يكديگر بپيوندند و بدون اينكه دوباره بي درنگ از هم بپاشند اتمها را تشكيل دهند. در نتيجه آن مخلوط ذره‌اي كه قبلا نا مرئي بود اكنون قابل ديدن مي‌شود.
مرحله هشتم (از يك ميليون سال پس از آفرينش تا امروز ) از ابرهاي هيدروژني كهكشانها، ستارگان و سياره‌ها به وجود مي‌آيند. در درون ستارگان هسته اتم‌هاي سنگين از قبيل اكسيژن و آهن توليد مي‌شوند. كه بعدها در انفجارهاي ستارهاي آزاد مي‌گردند و براي ساخت ستارگان و سياره‌ها و زندگي جديد به كار مي‌آيند.
عناصر پيدايش زندگي زميني
براي زمين با توجه به گوناگوني زندگي كه در آن وجود دارد ۳ چيز از اهميت ويژه‌اي برخوردار بوده‌است:
از همان ابتداي خلقت هميشه ماده بيشتري نسبت به ضد ماده وجود داشته و بنابراين همواره ماده براي ما باقي مي‌ماند
در مرحله ششم هيدروژن به وجود آمد اين ماده كه سبك‌ترين عنصر شيميايي مي‌باشد سنگ بناي اصلي كهكشانها و سياره‌ها مي‌باشد. هيدروژن همچنين سنگ بناي اصلي موجودات زنده‌اي است كه بعداً روي زمين به وجود آمدند و احتمالا روي ميلياردها سياره ديگر نيز وجود دارند
در مركز ستارگان نخستين هسته اتم‌هاي سنگين از قبيل اكسيژن و يا كربن يعني سنگ بناهاي اصلي مورد نياز براي زندگي به وجود آمدند
اجزاي سازندهٔ كيهان
تنها حدود ۴ درصد كيهان از ماده، به شكلي كه ما مي‌شناسيم تشكيل شده‌است، يعني ماده معمولي كه ما مي‌شناسيم و در آزمايشگاه وجود دارد، تنها ۴درصد همهٔ عالم را مي‌سازد. ۲۳درصد كيهان را ماده تاريك سرد تشكيل داده كه دانشمندان داده‌هاي خيلي كمي درباره اش دارند و ۷۳ درصد مانده را انرژي تاريك شگفت انگيز تشكيل مي‌دهد كه تقريبا تنها چيزي كه در موردش مي‌دانيم، اين است كه وجود دارد!
شواهد در دفاع از نظريه مهبانگ
نتايج ۳ رصد مهم طي قرن گذشته به ستاره شناسان كمك كرد تا اطمينان حاصل كنند كه جهان با بيگ بنگ آغاز شده‌است. اولين آنها اين است كه جهان در حال انبساط است – بدين معني كه فضاي ميان كهكشانها در حال بزرگ و بزرگتر شدن است - اين مشاهده منجر به اين حدس شد كه قبل ازانبساط همه چيز در جايي كنار هم قرار داشته‌است. دوم اينكه اين نظريه به خوبي قادر به توضيح فراواني هليم و دتريم (ايزوتوب هيدروژن) در جهان است. دما و چگالي و محيط منبسط شونده جهان اوليه شرايط خوبي براي توليد اين هسته‌ها با فراواني كه امروز شاهد آن هستيم مي‌باشد. دليل سوم اينكه ستاره شان موفق به رصد تابش پس زمينه كيهاني – نابش بس از انفجار اوليه - از هر سمت كيهان شده‌اند. تابش پس زمينه كيهاني دليل قاطعي بر تاييد آغازي اين چنين – با يك انفجار- براي جهان است. آفاي استفان هاوكينگ در اين مورد مي‌گويد: اين اكتشاف بي نظير، اكتشاف قرن است.
انبساط جهان
همزمان با اين ايده كه جهان در حال انبساط است، ستاره‌شناسي يه اسم وستو سليفر (Vesto Slipher) متذكر شد كه تعداد كهكشان‌هايي كه از ما دور مي‌شوند بيشتر از آنهايي هستند كه به ما نزديك مي‌شوند..
ستاره شناسان با استفاده از نور دريافتي از يك كهكشان قادرند دريابند كه يك كهكشان به ما نزديك يا از ما دور مي‌شود. اگر طيف نوري كهكشان به سمت طول موج كوتاه تر اتقال يابد - انتقال به آبي – كهكشان در حال نزديك شدن به ماست، مثال معروف اين مطلب تغيير طول موج صداي يك آمبولانس در حال نزديك شدن به ما است. اگر طيف نوري كهكشان به سمت طول موج بلند تر انتقال يابد - انتقال به سرخ – كهكشان در حال دور شدن از ماست، همان طور كه طول موج صداي يك آمبولانس كه در حال دور شدن از ما است افزايش مي‌يابد. ميزان اتقال به سرخ يا آبي بستگي به سرعت دور شدن يا نزديك شدن كهكشان دارد. بنابراين وستو سليفر مشاهده كرد كه بيشتر كهكشانها داراي انتقال به سرخ هستند تا انتقال به آبي.
درسال ۱۹۲۹، ادوين هابل (Edwin Hubble) كشف كرد كهكشان‌هايي كه در فاصلهٔ بيشتري از ما قرار دارند با سرعت بيشتري از ما دور مي‌شوند، اين سرعت متناسب با فاصله‌است. به عبارت ديگر كهكشان‌هايي كه در فاصله دورتري نسبت به ما هستند داراي اتقال به سرخ بيشتري نيز مي‌باشند. كهكشان‌هاي دور دست فاصله‌اي در ابعاد ميليون و ميليارد سال نوري با ما دارند و اين به اين معناست كه ما به گذشته‌اي در ابعاد ميليون يا ميليارد سال نوري نگاه مي‌كنيم. در حين سفر نور كهكشانها به سمت ما طيف نور ازطول موج‌هاي كوتا هتر به سمت طول موج‌هاي بلند تر - انتقال به سرخ – اتقال مي‌يابد. اين انتقال به سرخ در اثر انبساط ساختار فضا است. اگر طول موج دو برابر شود، جهان مي‌بايد با ضريب ۲ منبسط شود. بنابراين كشف هابل اين بود كه عامل انبساط به نحوي با مسير طي شده توسط نور در ارتباط است، معادل با اينكه شما به چه ميزان به گذشته نگاه مي‌كنيد. اين مطلب بيان گر اين است كه هر چه در زمان به عقب و عقب تر برگرديم جهان كوچك و كوچكتر است. با سفر به گذشتهٔ يك جهان منبسط شونده خواهيم ديد كه فاصلهٔ ميان كهكشانها در حال كاهش و چگالي جهان در حال افزايش است.
اين روند تا جايي ادامه پيدا مي‌كند كه تمامي ماده جهان در حجمي بسيار كوچك متراكم مي‌شود، كه نتيجه اين روند چگالي باور نكردني جهان اوليه - لحظه بيگ بنگ – است. با تقسيم فاصلهٔ كهكشان بر سرعت ذاتي آن قادر به تخمين طول عمر جهان خواهيم بود. با اين روش مي‌توانيم تخمين بزنيم كه در چه زماني فاصلهٔ ما تا ديگر كهكشانها صفر بوده‌است. محاسبات نشان مي‌دهند كه بيگ بنگ در حدود ۱۰ تا ۱۵ ميليارد سال قبل - ۳ برابر عمر زمين – اتفاق افتاده‌است.
يكي از راه‌هاي تست كردن اين تخمين اين است كه به ذنبال كهن‌ترين جسم در كيهان باشيم اين جسم مي‌بايد سني در حدود ۱۰ تا ۱۵ ميليارد سال داشته باشد نه بيشتر. روش ديگر بررسي فعاليت‌هاي راديو اكتيوي ايزوتپ‌هاي اورانيوم است. مي‌دانيم كه كهن‌ترين ايزوتوپ‌هاي تشكيل شده توسط فعاليت‌هاي هسته‌اي ابر –نو اخترها ۱۰ ميليارد سال سن دارند. با استفاده از مدل‌هاي امروزي تحول ستارهاي مي‌دانيم كه كهن‌ترين ستارهاي موجود در كهكشان را شيري در حدود ۱۰ ميليارد سال سن دارند. سنين به دست آمده با تخمين -هاي ما مطابقت دارند.
فراواني هليم و دتريم در كيهان
با توجه به اين كه در ابتداي كيهان دما بسيار زياد بوده‌است مي‌تواند دليل خوبي برتائيد اين مطلب باشد كه هليم و دتريم پيش از تشكيل هر ستارهاي در جهان بوجود آمده‌اند. اين عناصر در همجوشي‌هاي هسته‌اي توليد مي‌شوند. همجوشي يك پروتون با يك نترون منجر به توليد دتريم - هيدروژن سنگين - مي‌شود. اين فرايند تنها در دماهاي بسياربالا مثل دماي هستهٔ ستاره‌ها امكان پذير است. در سال ۱۹۴۶، جورج گاموو(George Gamow) يكي ازدانشجويان فريدمن پيشنهاد داد كه همجوشي هسته‌اي مي‌بايست در كيهان اوليه زماني كه دما بسيار بالا بود اتفاق افتاده باشد. اين فرآيند سنتز هسته‌اي نام دارد، كه منجر به توليد هليم و دتريم (همچنن مقداري ليتيم و بريليوم) از درياي انبوه پروتون‌ها و نترون‌هاي پر انرژي كيهان اوليه شده‌است. در اوايل دههٔ ۱۹۶۰ طيف سنجي ستاره‌هاي محلي نشان داد كه هليم ۲۰ تا ۳۰ در صد از جرم ستاره‌ها را تشكيل مي‌دهد. و بقيه جرم ستاره را غالبا ازهيدروژن تشكيل شده‌است. تنها دو منبع در جهان حاضر فادر به توليد هليم هستند كه يكي ستاره‌هاي آسمانند و ديگري بمب‌هاي اتمي. هر دو اين‌ها با استفاده از همجوشي هسته‌اي و در آميختن هسته‌هاي هيدروژن، هليم توليد مي‌كنند كه انرژي فراواني نيز از اين فرايند توليد مي‌شود. ستاره شناسان بر اين اعتقادنند كه اگر تمامي هليم موجود در جهان توسط ستاره‌ها توليد شده‌است درنتيجه روشنايي آسمان بايد بيشتر از حال حاضر باشد. بنابراين هليوم موجود مي‌بايد قبل از ستاره‌ها توليد شده باشد.
برپايه تئوري سنتز هسته‌اي مدل بيگ بنگ فيزيكدان‌ها در اواسط دههٔ ۱۹۶۰ تخمين زدند كه در حدود يك چهام جرم كيهان در ابتدا به هليم تبديل شده‌است، در حالي كه باقيمانده جرم به هيدروژن تبديل شده. اين مقدار با اندازه گيري‌هاي اوليه ۲۰ تا ۳۰ درصد فراواني هليم، كه امروزه مشاهده مي‌كنيم - كه توسط بيگ بنگ، قبل از اينكه در ستارهاي توليد شود، توليد شده‌است - سازگار است. در اوايل دههٔ ۱۹۷۰ با مطالعه طيف ديگر كهكشانها مشخص شد كه اكثريت هليم مشاهده شده قبل از شكل گيري ستارهاي در كيهان وجود داشته‌است.
مقدار اكسيژن موجود در ستاره ميزان سنتز هسته‌اي ستاره را نشان مي‌دهد زيرا اين ستاره‌ها هستند كه توسط همجوشي هسته‌اي هيدروژن عناصر سنگين تري مثل: اكسيژن، نيتروژن، كربن و هليوم را توليد مي‌كنند. اگر همانند اكسيژن تمامي هليوم موجود در كيهان توسط ستاره‌ها توليد شده باشد انتظار نمي‌رود در كهكشان‌هايي كه اكسيژن ندارند هليوم يافت شود زيرا كهكشانها قبل از شكل گيري عناصرسنگين در ستاره‌ها شكل گرفته‌اند. براي شكل گيري يك كهكشان مقدار اوليه هليوم مورد نياز در حدود ۲۴ درصد است و اين مطلب تاييدي بر وجود تئوري سنتز هسته‌اي بيگ بنگ است. به اين معنا كه بايد در جهان اوليه هليوم توليد شده باشد. نتايج رصدي از اين تئوري - كه در جهان اوليه يك چهارم جرم كيهان توسط سنتز هسته‌اي به هليوم تبديل شده‌است - دفاع مي‌كنند.
شاهد ديگري براي تاييد سنتز هسته‌اي در كيهان اوليه دتريوم مي‌باشد. دتريم بر خلاف هليوم هرگز در مركز ستاره‌ها توليد نمي‌شود. دتريم توليد شده در ستاره‌ها در دماي بالا و فشار زياد بلا فاصله يا تجزيه مي‌شود- در دمايي بالاتر از يك ميليون درجه كلوين دتريم به يك پروتون و يك نترون تجزيه مي‌شود- و يا اينكه به هليوم تبديل مي‌شود. ستاره شناسان در اوايل دهه ۱۹۷۰ پي بردنند كه عاملي نا مشخص در كيهان حاضر منجر به توليد دتريم مي‌شود. مطالعات انجام گرفته در سال ۱۹۷۳ بر روي طيف جذبي ستاره‌هاي نزديك شان داد كه مادهٔ ميان ستارهاي حاوي مقدار كمي دتريوم مي‌باشد. و از آنجا كه ستاره‌ها قادر به توليد دتريوم نمي‌باشد، در نتيجه دتريوم موجود مي‌بايستي درابتداي شكل گيري كهكشانها يا حتي قبل از آن توليد شده باشد. با وجود اينكه در كيهان اوليه دما به شدت بالا بوده‌است ولي به دليل انبساط عالم چگالي و فشار به سرعت كاهش يافته طي اين مدت دتريوم توليد شده فرصتي براي تجزيه پيدا نكرده‌است. بر اين اساس فراواني هليوم و دتريوم موجود در جهان شاهد ديگري است بر آغازي با دماي بالا، براي كيهان كه اين انفجار نيرومند با مدل بيگ بنگ سازگاري دارد
تابش پس زمينهٔ كيهاني
دليل سوم و نهايي براي مدل بيگ بنگ تابش پس زمينهٔ كيهاني است. در سال ۱۹۴۸ آقاي گاموو پيش بيني كرد كه تابش حاصل از سنتز هسته‌اي كيهان اوليه هنوز فابل آشكار سازي است. او دماي لازم براي تشكيل هليوم در كيهان اوليه را محاسبه كرد و بر اساس آن دماي تابش‌هاي به جا مانده از آن فرآيند را در جهان امروز حدود ۵ درجهٔ كلوين تخمين زد. اغلب فيزيكدان‌هاي تئوري و حتي خود او بر اين باور بودند كه اين دما براي رديابي بسيار ضعيف است.
به هر حال در سال ۱۹۶۴ دو ستاره شناس راديويي به نام‌هاي آرنو پنزياس (Arno Penzias) و رابرت ويلسون (Robert Wilson) مي‌كوشيدند تا سيگنال‌هاي مزاحم پس زمينه را از سيگنال‌هاي دريافتي آنتن راديويي خود حذف كنند. آنها بر اين باور بودند كه عامل اين نويز مزاحم پس زمينه فضلهٔ كبوتراني است كه در آنتن راديويي آنها لانه كرده‌اند و با پاك كردن اين فضله‌ها مي‌توانند اين نويز مزاحم را حذف كنند اما پس از يك سال آنها همچنان اين نويز مزاحم را دريافت مي‌كردنند، و قادر به حذف آن نبودند. آن دو متوجه شدن كه اين نويز در تمام جهات به صورت يكسان دريافت مي‌شود - چه آنتن راديويي آنها به سمت خورشيد هدفگيري شده باشد يا به سمت مركز كهكشان و يا حتي محدوده‌هاي خالي آسمان- اين بدان معنا بود كه اين سيگنال مي‌بايستي از وراي كهكشان منشاء داشته باشد، در غير اين صورت نمي‌توانست در تمام جهات آسمان به صورت يكسان دريافت شود. همگرايي شديد اين سيگنال نشان مي‌داد كه منبع اين سيگنال در فاصلهٔ دوري از ما قرار دارد به عبارت ديگر در اوايل عمر كيهان اتفاق افتاده‌است. همچنين منبع اين سيگنال مي‌بايستي پر قدرت باشد كه در حال حاضر ما قادر به آشكار سازي آن هستيم. سرانجام فيزيكدان‌ها پي بردند كه اين تابش‌ها از انفجار اوليه كيهان منشاء گرفته‌اند - همان طور كه آقاي گاموو پيش بيني كرده بود -. اما آنها چگونه مي‌توانستند مطمئن شوند كه كشف پنزياس و ويلسون همان تابش پس زمينهٔ كيهاني است؟
اگر اين تابش حاصل بيگ بنگ باشد بايد از طيف جسم متعارفي كه جسم سياه ناميده مي‌شود پيروي كند. جسم سياه جسمي است كه تمام تابش دريافتي را جذب مي‌كند. بر اساس مدل بيگ بنگ كيهان اوليه تجمعي فشرده شده از ذره و نور بوده‌است، و دمايي بسيار بالا داشته‌است. در يك چنين محيطي ذره دائما با نور در برخورد بوده‌است، آن را جذب مي‌كرده و دوباره آن را تابش مي‌كرده‌است. نور در يك چنين شرايطي داراي طيف جسم سياه مي‌باشد، و اين مشخصه نور در طول سفرش در فضاي منبسط شونده ثابت مي‌ماند. در طيف جسم سياه هر طول موج داراي شدت خاصي است. و اين شدت در طول موج‌هاي مختلف تنها تابع دماي جسم است. بنابراين ستاره شناسان با اندازه گيري شدت تابش در طول موج‌هاي مختلف مي‌توانند نتيجه يگيرند كه اين تابش با تابش جسم سياه مطابقت دارد يا خير.
در دههٔ ۱۹۷۰ گروه‌هاي مختلفي شدت تابش را در امواج ماكرو ويو و فروسرخ اندازه گيري كردند. تمامي اين مشاهدات تاييد كرد كه تابش پس زمينهٔ كيهاني يك تابش جسم سياه مي‌باشد و دماي آن در حدود ۳ درجهٔ كلوين است. در سال ۱۹۹۱ رصد خانه فضايي COBE اندازه گيري دقيقي از تابش پس زمينهٔ كيهاني انجام داد و نتيجه بسيار شگفت آور بود. در ۴۳ مورد اطلاعات اندازه گيري شده همخواني كاملي با طيف جسم سياه داشتند. اين اطلاعات چنان با طيف جسم سياه هم خواني داشتند كه نمودار طيف جسم سياه به طور كامل در پس آنها مهو مي‌شد. اين مورد، آخرين نمونه از يكسان بودن فيزيك تئوري و مشاهدات انجام گرفته شده توسط نجوم بود.
بر اساس اندازه گيري‌هاي ماهواره COBE دماي تابش پس زمينهٔ كيهاني مي‌بايستي ۰٫۰۱۰±۲٫۷۲۶باشد. اين مقدار اندازه گيري شده به اندازه قابل توجهي از مقدار اصلي تابش كمتر است ودليل اين امر انبساط عالم مي‌باشد -عالم منيسط شونده منجر به افزايش طول موج تابش شده و انرژي موج را كاهش مي‌دهد - اين موج به اندازه سن عالم در راه بوده تا به ما برسد. امروزه ستاره شناسان مي‌دانند كه عالم منبسط شونده طول موج تابش پس زمينهٔ كيهاني را با ضريب ۱۰۰۰ افزايش مي‌دهد. درخش پس از بيگ بنگ در زماني اتفاق افتاده‌است كه عالم تنها ۰۰۰/۵۰۰ هزار سال عمر داشته‌است در نتيجه تابش پس زمينهٔ كيهاني قديمي‌ترين سوژه رصد شده تا كنون است. در حقيقت ما اتفاقات حاصل از بيگ بنگ را نظاره مي‌كنيم.
مشخصات عالم:
عمر جهان
T=13.8*10^12 years= 4.3 * 10^20
شعاع جهان
شعاع جهان 45.7 ميليارد سال نوري است كه معادل عدد
R=4٫3*10^29 m
حجم جهان
فرض اين كه جهان را كروي در نظر بگيريم داريم:
V= 33.3 * 10^88 m^3
چگالي جهان
D= 10^-18 kg/m^3
جرم جهان
M= 17.1*10^60 kg
توجه شود كه ارقام فوق تقريبي است، اما نتيجه‌اي كه از آنها مي‌خوهيم بگيريم، عميقتر از اهميت درستي يا نادرستي ارقام فوق است.
تداوم انبساط كيهان
جنبش انبساطي يا به عبارت ديگر از همديگر دور شدن كهكشانها به هر حال رو به كند شدن است. زيرا جزاير جهاني متعدد در واقع به سمت يكديگر جذب مي‌شوند و در نتيجه حركت انبساطي آنها كند تر مي‌شود. اكنون پرسش اين است كه آيا زماني همهٔ اين حركت‌ها متوقف خواهد گرديد و اين عالم در هم فرو خواهد پاشيد؟ اين مساله بستگي به تراكم ماده در جهان هستي دارد. هر چه اين تراكم بيشتر باشد نيروهاي گرانش ميان كهكشانها و ديگر اجزاي گيتي بيشتر بوده و به همان نسبت حركت آنها با شدت بيشتري متوقف خواهد شد. هم اكنون چنين به نظر مي‌رسد كه تراكم جرم بسيار كمتر از آن است كه زماني عالم در حال انبساط را به توقف در آورد. به هر روي اين امكان وجود دارد كه هنوز جرم‌هاي بسيار بزرگ ناشناخته‌اي از قبيل (سياه چاله‌هاي اسرار آميز) يا (ابرهاي گازي شكل تاريك) وجود داشته باشند و يا نوترينوها كه بدون جرم به شمار مي‌آيند جرمي هرچند كوچك داشته باشند. اگر اين طور باشد در اين صورت حركت كيهاني زماني شايد ۳۰ ميليارد سال ديگر متوقف خواهد شد. در آن زمان كهكشانها با شتابي زياد حركت به سوي يكديگر را آغاز خواهند كرد تا در پايان به شكل يك گوي آتشين بزرگ يكپارچه شوند. آن زمان شايد مي‌بايد روي يك انفجار اوليه جديد ديگر و زاده شدن يك كيهان ديگر حساب كنيم. با توجه به سطح كنوني دانش آدمي و ميزان پژوهش‌هاي انجام شده بايد اينطور فرض كرد كه كيهان تا ابديت انبساط خواهد يافت.
براي يك لحظه شتاب جهان و انبساط جهان را فراموش كنيد. حالا فرض كنيد جهان در حال فرو ريختن در خود است. چه اتفاقي خواهد افتاد؟
در اين حالت تمام شواهد نشان مي‌دهد كه جهان در حال انقباض است. نخست نور دريافتي از ستارگان به طرف آبي جابجا مي‌شوند. فاصله بين اجسام در حال كاهش است.
بنابراين فاصله بين زمين و ماه كاهش مي‌يابد، ماه به زمين وصل مي‌شود. زمين و ساير سيارات در خورشيد سقوط مي‌كنند. فشار گرانش افزايش مي‌يابد. خورشيد وستارهٔ آلفا قنطورس (نزديكترين ستاره به خورسيد) يكديگر را جذب مي‌كنند. فاصله‌ها به سرعت كاهش مي‌يابد. حجم جهان كاهش مي‌يابد و شدت گرانش و فشار آن افزايش مي‌يابد.
چه اتفاقي براي اتمها مي‌افتد؟ شعاع مدار اتمها كاهش مي‌يابد. الكترونها در هسته سقوط مي‌كنند. بنابراين تنها هسته‌ها باقي مي‌مانند. همچنين ممكن است حجم هسته‌ها نيز كاهش يابد. اما ما هيچگونه شاهدي بر اين امر نداريم. لذا اجازه بدهيد با توجه به چگالي هسته بحث را ادامه دهيم.
چگالي هسته 2*10^17kg/m^3 فرض كنيم جهان كاملاً درهم فرو ريزد. بنابراين با توجه به چگالي هسته حجم جهان را حساب مي‌كنيم حجم جهان Vo=M/D=8.5*10^43 m^3 آنگاه شعاع جهان برابر خواهد شد با Ro= 2.7* 10^14m و اين يك سياه چالهٔ مطلق است.
سياه چاله مطلق
با توجه به نظريه سي. پي. اچ. همه چيز از سي. پي. اچ. ساخته شده‌است. همچنين هسته‌ها نيز از سي. پي. اچ. ساخته شده‌اند. سي. پي. اچ.ها در هسته اتم اسپين دارند و در كنار يكديگر حركت مي‌كنند. سي. پي. اچ. داراي اسپين و حركت انتقالي است. بطوريكه in all inertial frames and any space gradVc=0 فرض كنيم يك سي. پي. اچ. داراي سرعت انتقالي و اسپين v, sهنگاميكه سرعت انتقالي آن به سمت صفر ميل مي‌كند، اسپين آن به ماكزيمم مي‌رسد. هنگاميكه فشار گرانش خيلي افزايش يابد، فاصله بين سي. پي. اچ.ها كاهش مي‌يابد. هيچ جسم يا ذره‌اي حتي نور و ساير امواج الكترمغناطيسي نمي‌تواند از ميدان گرانش آن بگريزد. شكل زير
در اين حالت سرعت انتقالي سي. پي. اچ. نزديك به صفر است. مهبانگ (بيگ بنگ) از سياه چاله‌اي نظير آن بوجود آمده‌است. با توجه به معادله زير ما مي‌توانيم درك خوبي از مهبانگ داشته باشيم
فرض كنيم شدت گرانش به قدري باشد كه اسپين سي. پي. اچ.ها در سطح يك سياه چاله به حداكثر ممكن برسند، يعني سرعت انتقالي آنها بسمت صفر ميل كند. چنين سياه چاله‌اي يك سياه چالهٔ مطلق است. در اين حالت سياه چاله حالت بحراني خواهد داشت و با افزايش شدت ميدان گرانشي آن، سي. پي اچ. از نيروي خارجي تبعيت نمي‌كند و سياه چالهٔ مطلق منفجر مي‌شود
در لحظات اوليه سي. پي. اچ.ها با سرعت Vc مي‌گريزند و اثر گرانش در همه جا گسترش مي‌يابد. با توجه به اينكه شعاع جهان در اين حالت از رابطه زير به دست مي‌آيد Ro<< 2.7*1014 m و با توجه به سرعت سي. پي. اچ. جهان در چند ثانيه شديداً منبسط مي‌شود. اما در آنجا ماده و انرژي وجود ندارد. در اين وضعيت تنها سي. پي. اچ. است كه با سرعت انتقالي Vc در فضا منتشر مي‌شود. اما سي. پي. اچ.ها با يكديگر داراي كنش متقابل هستند و يكديگر را جذب مي‌كنند. سي. پي. اچ.ها اسپين مي‌گيرند و كوانتوم‌هاي كوچك انرژي شكل مي‌گيرند. آنگاه امواج الكترومغناطيسي ظاهر مي‌شوند. اين مرحله در يك مدت زمان بسيار طولاني اتفاق مي‌افتد. بتدريج انرژي در مدت‌هاي كوتاه تري توليد مي‌شود. و مقدار زيادي كوانتوم‌هاي بزرگ انرژي ظاهر مي‌شود حال به مركز انفجار توجه فرماييد. مركز سياه چاله مطلق نظير مركز ساير اجسام بزرگ است و فشار گرانش در آنجا تقريباً صفر است. بنابراين هنگاميكه جهان (سياه چاله مطلق) منفجر مي‌شود، مركز آن تحت فشار شديد از همهٔ اطراف قرار مي‌گيرد.
در ثانيه اول انفجار كنش و واكنش‌ها در مركز جهان بسيار شديد است. مقادير متنابهي انرژي تشكيل مي‌شود و به ماده و پاد ماده تبديل مي‌شوند. بتدريج گرد وعبار و اجسام ظاهر مي‌شوند. با انبساط جهان اندازه اتمها نيزافزايش مي‌يابد. و اين تاريخ واقعي جهان ما است.
نتيجه
در قرن بيستم ما نظاره گر جهش بزرگي در درك و شناخت كيهان بوديم. از زماني كه معتقد به جهاني پايدار بوديم چندي نمي‌گذرد. كهكشان‌هاي دوردست كه از ما دور مي‌شوند ما را متوجه ساختند كه جهان در حال انبساط است. با سفري به گذشته اين جهان منبسط شونده ما به كيهان اوليه‌اي چگال و داغ مي‌رسيم. در ميانه‌هاي قرن بيستم به اين مطلب پي برديم كه واكنش‌هاي هسته‌اي در كيهان اوليه رخ داده‌اند دليلي بر فراواني نسبي هليوم و دتريوم مي‌باشند. با حركت به جلو توانستيم درخش پس از بيگ بنگ را كه ميلياردها سال پيش اتفاق افتاده‌است، آشكار سازي كنيم. در نهايت كشف اين كه جهان با بيگ بنگ آغاز شده‌است ممكن است مانند ساير اكتشافات انسان ثابت و پا بر جا باقي بماند.
اگر چه بيگ بنگ به عنوان تنها تصور جهاني از جهان است. اما امروزه فيزيكدان‌هاي ذره‌اي در حال تدارك تئوري در مورد تاريخ جهان در چند ترليونيوم ثانيه پس از بيگ بنگ هستند. آنها قادرند كه نظري‌هاي خود را با استفاده از شتاب دهنده‌هاي ذرات امتحان كنند و وقايع را (حتي با انرژي‌هاي بالا) همانند جهان اوليه شبيه سازي كنند. براي درك اينكه جهان چگونه آغاز شده‌است تئوري بايد تدوين شود كه شامل نظريه نسبيت عام (به دليل جاذبه باور نكردني جهان اوليه) و مكانيك كوانتومي (به دليل چگال و فشرده بودن جهان اوليه) باشد. هدف فيزيك امروزه ارتقا بخشيدن نظريه كوانتومي جاذبه‌است تا جايي كه روزي ما به اين حقيقت پي ببريم كه چه چيزي در لحظهٔ تولد جهان اتفاق افتاده‌است.
منابع:
www.nasa.mahbang.ws
www.khorshidvash.com
www.porsojoo.com/fa
www. ulduzlarda.blogspot.com
torbatsky.blogfa.com
www.tebyan.net
www. nojumnews.com
www.adinebook.com
www.zahedanastro.ir
Wes Nisker,«the big bang,the Buddha», published by:HarperCollins . 2007
Lawrence M. Kraussthe, big bang to life on earth, , published by Hachette book group,2007
bob berman,cosmic adventure:other secrets byond the night sky, published by harpercollins,2009
ارسال كننده: محمد كوشكي
منبع:فيزيكال
دانلود پي دي اف اين مقاله (http://www.up.iranblog.com/images/3agtyx3e46o5fo6ouied.pdf)
منبع:هوپا
http://ketabnak.com/images/covers/thumb_14534_6_big-bang.jpg
مِهبانگ يا انفجار بزرگ به انگليسي: (Big Bang) يك نظريه علمي است، و لحظه آغازين هستي را گويند كه كل هستي (شامل زمان و هر سه بعد) از آن هنگام، بر طبق اين نظريه، شروع شده‌است.
بر طبق اين نظريه، جهان فعلي ما از ذره بسيار كوچك تر از كوچك‌ترين ذرات بنيادي بوجود آمد. البته علم فيزيك در آن لحظه وجود نداشت، و به اين حالت تكينگي گويند. در واقع بر طبق اين نظريه، از اين تكينگي جهان منفجر شد و از اين ذره همهٔ ذرات بنيادي به وجود آمدند و شروع كردند از مركز آن دور شدن، كه ميلياردها كهكشان و از جمله كهكشان راه شيري به وجود آمدند.
اين انفجار باعث انبساط جهان به صورت بادكنكي مي‌شود. البته نيروي ديگري كه در اين انبساط و كند شدن سرعت انبساط ان تأثير دارد نيروي جاذبه‌است و خميدگي‌هاي فضا زمان نسبيتي و در اين صورت سه حالت متصور است
1. انبساط دائم
2.رسيدن به يك حالت ثابت و پايدار
3.انقباض بعد از انبساط
پژوهش‌هاي انجام شده در سالهاي پيش نشان مي‌دهد كه جهان افزون بر آنكه در حال بزرگ شدن است، اين انبساط داراي شتاب نيز مي‌باشد. يعني همچنان كه كهكشانها در حال دور شدن از يكديگر هستند، افزون بر تندي (سرعت(داراي شتاب نيز مي‌باشد.
هنگامي كه بحث انبساط جهان مطرح شد، براي توجيه آن بايد يك نظريه منطقي و نو ارائه مي‌شد تا بتواند بزرگ شدن جهان را توجيه كند.
اين نظريه بايد توضيح مي‌داد كه بزرگ شدن جهان از كجا و چه زماني آغاز شده است؟ براي توجيه بزرگ شدن جهان نظريه «مهبانگ» -(انفجار بزرگ-((Big Bang) مطرح شد كه بر پايهٔ آن جهان از انفجار يك تودهٔ فوق العاده متراكم و با حجم ناچيز آغاز شده‌است.
پس از آنكه شتاب جهان مطرح شد، بايد يك دليل منطقي براي توجيه آن ارائه مي‌شد. همچنانكه مي‌دانيد طبق قوانين فيزيك شتاب ناشي از اعمال نيرو يا انتقال انرژي صورت مي‌گيرد. بنابراين بايد نيرويي به جهان اعمال شود يا انرژي وجود داشته باشد تا بتواند شتاب جهان را توجيه كند. براين پايه بحث انرژي تاريك يا Dark Energy مطرح شد كه هنوز سرچشمه و چرايي آن ناشناخته‌است. البته در اين زمينه نظريه‌هاي گوناگوني مطرح شده‌است، اما هيچ كدام نتوانسته پاسخي پذيرفتني به آن بدهد.
چكيده
در اين مقاله ابتدا به تعريف CPH كه همهٔ ماده‌هاي جهان از آن تشكيل شده‌اند مي‌پردازيم سپس راجع به نخستين لحظات پيدايش كيهان صحبت مي‌كنيم كه چگونه پس از انفجار بزرگ كيهان تشكيل شد و چگونه هليم و دتريم از طريق همجوشي با يكديگر هيدروژن كه عنصر اصلي تشكيل ستارگان وسيارات هست را بوجود آوردند سپس نگاهي به مقادير تقريبي مشخصات كيهان پرداخته وبا توجه به انبساط هميشگي كيهان , فراواني هليم و دتريم و تابش پس زمينهٔ كيهاني حادثهٔ انفجار بزرگ را اثبات مي‌كنيم و در آخر مي‌بينيم كه كيهان همواره در حال انبساط خواهد بود.
نام
در زبان پارسي «مه» يعني «بزرگ» و بانگ به معناي صداي بلند است.
تاريخچه
ايده و تئوري مهبانگ (انفجار بزرگ) با نگرش بر ساختار كيهان ايجاد شد. در سال ۱۹۱۲ ميلادي (۱۲۹۱ ه. ش) توسط وستو اسليفر اين تحقيق آغاز شد.
نظريهٔ CPH و انرژي تاريك
طبق نظريهٔ CPH همهٔ ذرات موجود در جهان از CPH تشكيل شده‌اند و CPH همواره با مقدار سرعت ثابت حركت مي‌كنند و هنگاميكه يكديگر را جذب مي‌كنند مقداري از اين سرعت ثابت به حركت دوراني تبديل مي‌شود كه آن را اسپين مي‌نامند به طوري كه طبق نظريه CPH پس از مهبانگ CPHها به همهٔ اطراف جهان پراكنده شدند كه با سرعت ثابت Vc>c به حركت خود ادامه مي‌دادند. بتدريج CPHها يكديگر را جذب كردند و به انرژي تبديل شدند و انرژي نيز به ماده و پاد ماده تبديل شد. بتدريج غبارهاي آسماني تشكيل گرديد و ستارگان و كهكشانها پديد آمدند. از آنجايي كه همهٔ اجسام و ذرات موجود در جهان از CPH تشكيل شده‌اند و اين CHPها در ساختمان ماده داراي حركت دوراني يا اسپين هستند، لذا هر انفجاري كه در جهان صورت گيرد، مقداري از حركت دوراني يا اسپين CPHها به حركت انتقالي تبديل مي‌شود. چون بيشتر مادهٔ موجود در جهان در ستارگان در حال انفجار است، لذا بطور مداوم حركت دوراني CPHها به حركت انتقالي تبديل مي‌شود و اين امر موجب انبساط و در عين حال شتاب جهان مي‌شود.
نگاهي به چگونگي ايجاد و گسترش كيهان
همه چيز در حال گردش است. زمين به گرد خورشيد مي‌چرخد و ماه به گرد زمين. زمين و همهٔ سياره‌ها ي منظومه خورشيدي نيز به دور ستاره بزرگ خورشيد مي‌چرخند. منظومه خورشيدي ما كه در يكي از بازوهاي كهكشان راه شيري قرار دارد به گرد هسته مركزي راه شيري مي‌چرخد. كهكشان راه شيري در خوشه‌اي به نام گروه محلي قرار دارد. همگي كهكشان‌هاي گروه محلي نيز به دور مركز گروه محلي مي‌چرخند.
از گرد هم آمدن گروه‌ها و خوشه‌هاي بسياري همچون گروه محلي، مجموعه بسيار بزرگ تري به نام «ابر خوشه» تشكيل مي‌شود. جهاني كه ما در آن زندگي مي‌كنيم از ميليون‌ها ابر خوشه تشكيل شده‌است. اكنون مي‌خواهيم از زمين كوچكمان كه در اين جهان بزرگ، حتي به اندازه يك نقطه كوچك هم نيست بيرون رويم و به سوي نخستين لحظه‌هاي تشكيل كيهان برويم.
بيش از ۱۳ ميليارد سال پيش همهٔ انرژي‌هاي دنيا، يعني همهٔ آن چيزي كه هم اكنون وجود دارد به صورت اصلي‌ترين ماده تشكيل دهندهٔ انرژي در يك نقطه وجود داشت. (در طول مقاله واژه‌هاي كيهان و عالم به كار برده شده‌است كه هر دو به يك معنا است.) اين نقطه با انفجاري بزرگ گسست و انرژي خود را به هر سو پخش كرد.
اين لحظه را «مهبانگ» -(انفجار بزرگ –((Big Bang) مي‌گويند. پس از انفجار بزرگ همهٔ انرژي‌هاي جهان كه در يك نقطه جمع شده بود به هر سو پخش و گسترده شد كه اكنون نيز ادامه دارد. به زبان ساده جهان از زمان مهبانگ تا اكنون در حال انبساط (باز شدن) ات. پس از دو دقيقه با همجوشي پروتون‌ها و نوترون‌ها، دوتريوم درست شد. پس از سه دقيقه، هليم از همجوشي دوتريوم، پروتون‌ها و نوترون‌ها پديدار شد. در آن هنگام چگالي جرمي ماده از چگالي ماده معادل انرژي فوتون‌ها كمتر بوده‌است، در حالي كه هم اكنون چگالي جرمي ماده از چگالي ماده معادل انرژي فوتون‌ها بيشتر است. در آغاز ساخته شدن كيهان نوترون‌ها، پروتون‌ها و الكترونها تنها سهم ناچيزي از مقدار ماده را داشتند و اين فوتون‌ها بوده‌اند كه انحناي فضا- زمان را به وجود مي‌آوردند.
صدهزار سال پس از تشكيل عالم، دماي كيهان هشت هزار كلوين بود در حالي كه نهصد هزار سال بعد دماي جهان به سه هزار درجه كلوين كاهش يافت. در اين زمان به دليل افت دما و خنكي نسبي اي كه به وجود آمده بود پروتون‌ها و الكترونها با يكديگر درهم آميخته شدند تا اين كه اتم‌هاي خنثاي هيدروژن را به وجود آوردند. كيهان در اين زمان (يك ميليون سالگي) براي نخستين بار شفاف شد كه با وقوع شفافيت فوتون‌هاي زمينه ميكرو موجي كيهاني در تمام عالم گسترش يافتند. در اين هنگام بخش‌هايي از كيهان كه مقداري از ميانگين چگال تر بودند تبديل به خوشه‌ها، ابرخوشه‌ها و كهكشانها شدند و بخش‌هاي كوچك و كم تراكم تر باقيمانده تبديل به فضاي ميان ابرخوشه‌ها شدند.
طي يك دوره چند ميليون ساله ابرهاي گازي به وجود آمدند كه هسته آغازين تشكيل ستارگان بودند. كهكشان راه شيري در يك ابر چرخنده كم سرعت از هيدروژن و هليوم كه در حدود ۱۰۰ كيلو پارسك (۳۲۶ سال نوري) پهنا دارد تشكيل شد. البته هنوز معلوم نيست كه كهكشان ما از يك ابر بزرگ گازي تشكيل شده يا آن كه شماري از ابرهاي كوچك كه با يكديگر درهم آميخته شده‌اند. در راه تكميل و گسترش كيهان در مركز كهكشان راه شيري دو مركز بسيار پرانرژي كه سياه چاله هستند به وجود آمد كه به نوعي نقطه تعادل و جاذبه گردشي كهكشان است. بيش از ۵/۴ ميليارد سال پيش منظومه خورشيدي ما در درون يكي از ابرهاي گازي كهكشان راه شيري زاده شد. در آغاز بخش‌هايي از اين ابر بزرگ شروع به متراكم شدن كرد و بر اثر كشش گرانشي فشرده شد تا به صورت يك توده كروي شكل درآمد. پس از صد هزار سال خورشيد به صورت يك كره بسيار كوچك زاده شد. خورشيد كوچك پياپي داغ تر و گرم تر مي‌شد و به سرعت به گرد خود مي‌چرخيد و از خود ماده در فضا رها مي‌كرد. پس از مدتي خورشيد به دوران بلوغ خود رسيد. در اين دوره نخستين انفجارهاي هسته‌اي خورشيد آغاز شد كه سبب درخشش اين ستاره بزرگ مي‌شد. خورشيد از آغاز پيدايش خود تاكنون پياپي در حال تبديل ماده به انرژي است.
حلقه‌هايي از موادي كه از خورشيد جدا مي‌شدند كم كم به صورت اجرام كوچكي درآمدند و پس از مدتي بر اثر گرانش بسيار بالاي خورشيد در مدارهايي متفاوت شروع به چرخيدن كردند. اين اجرام كه توده‌هاي كوچك چرخاني در ميان توده‌هاي بزرگي از گاز و غبار بودند پس از طي چندين ميليون سال تبديل به سياره‌هاي بزرگ و كوچكي شدند كه امروزه به نه نام مختلف همچنان به دور خورشيد بزرگ در حال گردش هستند. هر نه سياره منظومه خورشيدي در نه مدار مختلف و در فاصله‌هاي معيني از خورشيد قرار دارند كه به ترتيب از اولين سياره نزديك به خورشيد عبارتند از «تير (عطارد)، ناهيد (زهره)، زمين، بهرام (مريخ)، برجيس (مشتري)، كيوان (زحل)، اورانوس، نپتون و پلوتو يوهان كپلر قانون‌هاي سه گانه‌اي را كشف و براي حركت سياره‌ها وضع كرده‌است كه شامل مواد زير است:
1. همه سياره‌ها در يك مدار بيضي شكل به گرد خورشيد مي‌چرخند
2. هر سياره‌اي كه در گردش خود نزديك به خورشيد مي‌رسد، سرعتش بيشتر مي‌شود
3. بين مسافت و دوري سياره از خورشيد با زماني كه مدار خود را مي‌پيمايد، نسبت خاصي برقرار است
جهان پهناور ما همچون بادكنكي كه در حال باد شدن است مدام در حال بزرگ شدن است و هر روز بر پهناي آن افزوده مي‌شود. بر طبق قانون هابل كهكشان‌هاي دوردست با سرعتي به تناسب دوريشان از ما فاصله مي‌گيرند، بنابراين كيهان به طور يكنواخت در حال انبساط است. البته بايستي بدانيد كه كهكشانها خود در حال انبساط و بزرگ شدن نيستند بلكه اين فضا- زمان است كه باز مي‌شود و كهكشانها را با خود مي‌برد. بر پايهٔ اين قانون اگر كيهان باز باشد، انبساط تا بي نهايت ادامه دارد و اگر بسته باشد انبساط متوقف شده و كيهان شروع به رمبش (انقباض) مي‌كند. چون گرانش از سرعت انبساط عالم مي‌كاهد ممكن است كه روزي پيروز شود و موجب توقف گسترش كيهان و در نتيجه فروريختن كيهان در خود شود. براي درك بهتر آن نمونه‌اي مي‌آوريم: سرعت گريز از زمين ۴/۱۱ كيلومتر بر ثانيه‌است. حال اگر موشكي با سرعت كمتر بخواهد از جو زمين خارج شود گرانش زمين اين اجازه را به او نمي‌دهد و موشك به سوي زمين باز مي‌گردد. پس اگر سرعت سبي دو كهكشان از سرعت گريزشان كمتر باشد روزي انبساط پايان يافته و كيهان آغاز به انقباض مي‌كند و اگرسرعت گريزشان بيشتر باشد انبساط عالم ادامه خواهد داشت. براي رسيدن به پاسخي قطعي درباره رنوشت كيهان ما، در آغاز بايستي به چگونگي پيدايش آن پي برد. هم اكنون گروهي از دانشمندان فيزيك در حال بررسي زمان صفر انفجار بزرگ از راه «نظريه ريسمان‌ها» هستند. نظريه ريسمان‌ها فرضيه‌اي نوين است كه هنوز به صورت تجربي ثابت نشده‌است. بر طبق اين نظريه، كيهان در رده‌اي بنيادي تر از رشته‌ها يا ريسمان‌هايي ساخته شده كه با فركانس‌هاي مختلف ارتعاش مي‌كنند. پژوهش درباره ماهيت انفجار بزرگ به ظاهر تنها از طريق نظريه ريسمان‌ها امكان دارد اما زمان پاسخ به چنين پرسشي سخت و دشوار كه بزرگ‌ترين معماي عالم است مشخص نيست.
نظريهٔ مهبانگ (انفجار بزرگ)
شرح گام به گام تاريخ كيهان از ديد نظريهٔ «مهبانگ»: آشكار است براي آگاهي از چگونگي نخستين ثانيه‌ها و يا بهتر بگوييم نخستين اجزاي ثانيه‌هاي پس از انفجار آغازين نبايد از ستاره شناسان پرسيد بلكه در اين مورد بايد به فيزيكدان‌هاي متخصص در امر فيزيك ذره‌اي مراجعه كرد كه در مورد تشعشعات و ماده در شرايط كاملا سخت و غير عادي جستجو و تجربه مي‌كنند. تاريخ كيهان معمولاً به ۸ مقطع كاملا متفاوت و نا مساوي بخش مي‌شود:
مرحله نخست (صفر تا۱۰ به توان ۴۳- ثانيه) اين مساله هنوز برايمان كاملا روشن نيست كه در اين نخستين اجزاي ثانيه‌ها چه چيزي تبديل به گلوله آتشيني شد كه كيهان بايد بعداً از آن ايجاد گردد. هيچ معادله اندازه گيري براي دماي بسيار بالا و تصورناپذيري كه در اين زمان حاكم بود در دست نمي‌باشد.
مرحله دوم ( از۱۰ به توان ۴۳- تا ۱۰ به توان ۳۲- ثانيه )نخستين سنگ بناهاي ماده مثلا كوارك‌ها و الكترونها و پاد ذره‌هاي آنها از برخورد پرتوها با يكديگر به وجود مي‌آيند. بخشي از اين سنگ بناها دوباره با يكديگر برخورد مي‌كنند و به صورت تشعشع فرو مي‌پاشند. در لحظه‌هاي بسيار بسيار اوليه ذره‌هاي فرا سنگين - x نيز مي‌توانسته‌اند به وجود آمده باشند. اين ذره‌ها داراي اين ويژگي هستند كه هنگام فروپاشي ماده بيشتري نسبت به پاد ماده و مثلا كوارك‌هاي بيشتري نسبت به آنتي كوارك‌ها ايجاد مي‌كنند. ذره‌هاي x كه تنها در همان نخستين اجزاي بسيار كوچك ثانيه‌ها وجود داشتند براي ما ميراث مهمي به جا گذاردند كه عبارت بود از: «افزوني ماده در برابر پاد ماده»
مرحله سوم (از۱۰ به توان ۳۲- ثانيه تا ۱۰ به توان ۶- ثانيه (كيهان از مخلوطي از كوارك‌ها - لپتون‌ها - فوتون‌ها و ذره‌هاي ديگر تشكيل شده كه متقابلا به ايجاد و نابودي يكديگر مشغول بوده و همچنين خيلي سريع در حال از دست دادن دما هستند.
مرحله چهارم (از ۱۰ به توان ۶- ثانيه تا ۱۰ به توان ۳- ثانيه (كمابيش همگي كوارك‌ها و پاد كوارك‌ها به صورت پرتو ذره‌ها به انرژي تبديل مي‌شوند. كوارك‌هاي جديد ديگر نمي‌توانند در دماهاي رو به كاهش به وجود آيند ولي از آن جايي كه كوارك‌هاي بيشتري نسبت به پاد كوارك‌ها وجود دارند برخي از كوارك‌ها براي خود جفتي پيدا نكرده و به صورت اضافه باقي مي‌مانند. هر ۳ كوارك با يكديگر يك پروتون با يك نوترون مي‌سازند. سنگ بناهاي هسته اتم‌هاي آينده اكنون ايجاد شده‌اند.
مرحله پنجم (از ۱۰ به توان ۳- ثانيه تا ۱۰۰ ثانيه ) الكترونها و پاد الكترونها در برخورد با يكديگر به اشعه تبديل مي‌شوند. شماري از الكترونها باقي مي‌ماند زيرا كه ماده بيشتري نسبت به پاد ماده وجود دارد. اين الكترونها بعداً مدارهاي اتمي را مي‌سازند.
مرحله ششم (از ۱۰۰ ثانيه تا ۳۰ دقيقه )در دماهايي كه امروزه مي‌توان در مركز ستارگان يافت نخستين هسته‌هاي اتم‌هاي سبك و به ويژه هسته‌هاي بسيار پايدار هليم در اثر همجوشي هسته‌اي ساخته مي‌شوند. هسته اتم‌هاي سنگين از قبيل اتم آهن يا كربن در اين مرحله هنوز ايجاد نمي‌شوند. در آغاز آفرينش عملاً تنها دو عنصر بنيادي كه از همه سبكتر بودند وجود داشتند: هليم و هيدروژن
مرحله هفتم (از ۳۰ دقيقه تا ۱ ميليون سال پس از آفرينش) پس از گذشت حدود ۳۰۰۰۰۰ سال گوي آتشين آنقدر دما از دست داده كه هسته اتمها و الكترونها مي‌توانند در دمايي در حدود ۳۰۰۰ درجه سانتي گراد به يكديگر بپيوندند و بدون اينكه دوباره بي درنگ از هم بپاشند اتمها را تشكيل دهند. در نتيجه آن مخلوط ذره‌اي كه قبلا نا مرئي بود اكنون قابل ديدن مي‌شود.
مرحله هشتم (از يك ميليون سال پس از آفرينش تا امروز ) از ابرهاي هيدروژني كهكشانها، ستارگان و سياره‌ها به وجود مي‌آيند. در درون ستارگان هسته اتم‌هاي سنگين از قبيل اكسيژن و آهن توليد مي‌شوند. كه بعدها در انفجارهاي ستارهاي آزاد مي‌گردند و براي ساخت ستارگان و سياره‌ها و زندگي جديد به كار مي‌آيند.
عناصر پيدايش زندگي زميني
براي زمين با توجه به گوناگوني زندگي كه در آن وجود دارد ۳ چيز از اهميت ويژه‌اي برخوردار بوده‌است:
از همان ابتداي خلقت هميشه ماده بيشتري نسبت به ضد ماده وجود داشته و بنابراين همواره ماده براي ما باقي مي‌ماند
در مرحله ششم هيدروژن به وجود آمد اين ماده كه سبك‌ترين عنصر شيميايي مي‌باشد سنگ بناي اصلي كهكشانها و سياره‌ها مي‌باشد. هيدروژن همچنين سنگ بناي اصلي موجودات زنده‌اي است كه بعداً روي زمين به وجود آمدند و احتمالا روي ميلياردها سياره ديگر نيز وجود دارند
در مركز ستارگان نخستين هسته اتم‌هاي سنگين از قبيل اكسيژن و يا كربن يعني سنگ بناهاي اصلي مورد نياز براي زندگي به وجود آمدند
اجزاي سازندهٔ كيهان
تنها حدود ۴ درصد كيهان از ماده، به شكلي كه ما مي‌شناسيم تشكيل شده‌است، يعني ماده معمولي كه ما مي‌شناسيم و در آزمايشگاه وجود دارد، تنها ۴درصد همهٔ عالم را مي‌سازد. ۲۳درصد كيهان را ماده تاريك سرد تشكيل داده كه دانشمندان داده‌هاي خيلي كمي درباره اش دارند و ۷۳ درصد مانده را انرژي تاريك شگفت انگيز تشكيل مي‌دهد كه تقريبا تنها چيزي كه در موردش مي‌دانيم، اين است كه وجود دارد!
شواهد در دفاع از نظريه مهبانگ
نتايج ۳ رصد مهم طي قرن گذشته به ستاره شناسان كمك كرد تا اطمينان حاصل كنند كه جهان با بيگ بنگ آغاز شده‌است. اولين آنها اين است كه جهان در حال انبساط است – بدين معني كه فضاي ميان كهكشانها در حال بزرگ و بزرگتر شدن است - اين مشاهده منجر به اين حدس شد كه قبل ازانبساط همه چيز در جايي كنار هم قرار داشته‌است. دوم اينكه اين نظريه به خوبي قادر به توضيح فراواني هليم و دتريم (ايزوتوب هيدروژن) در جهان است. دما و چگالي و محيط منبسط شونده جهان اوليه شرايط خوبي براي توليد اين هسته‌ها با فراواني كه امروز شاهد آن هستيم مي‌باشد. دليل سوم اينكه ستاره شان موفق به رصد تابش پس زمينه كيهاني – نابش بس از انفجار اوليه - از هر سمت كيهان شده‌اند. تابش پس زمينه كيهاني دليل قاطعي بر تاييد آغازي اين چنين – با يك انفجار- براي جهان است. آفاي استفان هاوكينگ در اين مورد مي‌گويد: اين اكتشاف بي نظير، اكتشاف قرن است.
انبساط جهان
همزمان با اين ايده كه جهان در حال انبساط است، ستاره‌شناسي يه اسم وستو سليفر (Vesto Slipher) متذكر شد كه تعداد كهكشان‌هايي كه از ما دور مي‌شوند بيشتر از آنهايي هستند كه به ما نزديك مي‌شوند..
ستاره شناسان با استفاده از نور دريافتي از يك كهكشان قادرند دريابند كه يك كهكشان به ما نزديك يا از ما دور مي‌شود. اگر طيف نوري كهكشان به سمت طول موج كوتاه تر اتقال يابد - انتقال به آبي – كهكشان در حال نزديك شدن به ماست، مثال معروف اين مطلب تغيير طول موج صداي يك آمبولانس در حال نزديك شدن به ما است. اگر طيف نوري كهكشان به سمت طول موج بلند تر انتقال يابد - انتقال به سرخ – كهكشان در حال دور شدن از ماست، همان طور كه طول موج صداي يك آمبولانس كه در حال دور شدن از ما است افزايش مي‌يابد. ميزان اتقال به سرخ يا آبي بستگي به سرعت دور شدن يا نزديك شدن كهكشان دارد. بنابراين وستو سليفر مشاهده كرد كه بيشتر كهكشانها داراي انتقال به سرخ هستند تا انتقال به آبي.
درسال ۱۹۲۹، ادوين هابل (Edwin Hubble) كشف كرد كهكشان‌هايي كه در فاصلهٔ بيشتري از ما قرار دارند با سرعت بيشتري از ما دور مي‌شوند، اين سرعت متناسب با فاصله‌است. به عبارت ديگر كهكشان‌هايي كه در فاصله دورتري نسبت به ما هستند داراي اتقال به سرخ بيشتري نيز مي‌باشند. كهكشان‌هاي دور دست فاصله‌اي در ابعاد ميليون و ميليارد سال نوري با ما دارند و اين به اين معناست كه ما به گذشته‌اي در ابعاد ميليون يا ميليارد سال نوري نگاه مي‌كنيم. در حين سفر نور كهكشانها به سمت ما طيف نور ازطول موج‌هاي كوتا هتر به سمت طول موج‌هاي بلند تر - انتقال به سرخ – اتقال مي‌يابد. اين انتقال به سرخ در اثر انبساط ساختار فضا است. اگر طول موج دو برابر شود، جهان مي‌بايد با ضريب ۲ منبسط شود. بنابراين كشف هابل اين بود كه عامل انبساط به نحوي با مسير طي شده توسط نور در ارتباط است، معادل با اينكه شما به چه ميزان به گذشته نگاه مي‌كنيد. اين مطلب بيان گر اين است كه هر چه در زمان به عقب و عقب تر برگرديم جهان كوچك و كوچكتر است. با سفر به گذشتهٔ يك جهان منبسط شونده خواهيم ديد كه فاصلهٔ ميان كهكشانها در حال كاهش و چگالي جهان در حال افزايش است.
اين روند تا جايي ادامه پيدا مي‌كند كه تمامي ماده جهان در حجمي بسيار كوچك متراكم مي‌شود، كه نتيجه اين روند چگالي باور نكردني جهان اوليه - لحظه بيگ بنگ – است. با تقسيم فاصلهٔ كهكشان بر سرعت ذاتي آن قادر به تخمين طول عمر جهان خواهيم بود. با اين روش مي‌توانيم تخمين بزنيم كه در چه زماني فاصلهٔ ما تا ديگر كهكشانها صفر بوده‌است. محاسبات نشان مي‌دهند كه بيگ بنگ در حدود ۱۰ تا ۱۵ ميليارد سال قبل - ۳ برابر عمر زمين – اتفاق افتاده‌است.
يكي از راه‌هاي تست كردن اين تخمين اين است كه به ذنبال كهن‌ترين جسم در كيهان باشيم اين جسم مي‌بايد سني در حدود ۱۰ تا ۱۵ ميليارد سال داشته باشد نه بيشتر. روش ديگر بررسي فعاليت‌هاي راديو اكتيوي ايزوتپ‌هاي اورانيوم است. مي‌دانيم كه كهن‌ترين ايزوتوپ‌هاي تشكيل شده توسط فعاليت‌هاي هسته‌اي ابر –نو اخترها ۱۰ ميليارد سال سن دارند. با استفاده از مدل‌هاي امروزي تحول ستارهاي مي‌دانيم كه كهن‌ترين ستارهاي موجود در كهكشان را شيري در حدود ۱۰ ميليارد سال سن دارند. سنين به دست آمده با تخمين -هاي ما مطابقت دارند.
فراواني هليم و دتريم در كيهان
با توجه به اين كه در ابتداي كيهان دما بسيار زياد بوده‌است مي‌تواند دليل خوبي برتائيد اين مطلب باشد كه هليم و دتريم پيش از تشكيل هر ستارهاي در جهان بوجود آمده‌اند. اين عناصر در همجوشي‌هاي هسته‌اي توليد مي‌شوند. همجوشي يك پروتون با يك نترون منجر به توليد دتريم - هيدروژن سنگين - مي‌شود. اين فرايند تنها در دماهاي بسياربالا مثل دماي هستهٔ ستاره‌ها امكان پذير است. در سال ۱۹۴۶، جورج گاموو(George Gamow) يكي ازدانشجويان فريدمن پيشنهاد داد كه همجوشي هسته‌اي مي‌بايست در كيهان اوليه زماني كه دما بسيار بالا بود اتفاق افتاده باشد. اين فرآيند سنتز هسته‌اي نام دارد، كه منجر به توليد هليم و دتريم (همچنن مقداري ليتيم و بريليوم) از درياي انبوه پروتون‌ها و نترون‌هاي پر انرژي كيهان اوليه شده‌است. در اوايل دههٔ ۱۹۶۰ طيف سنجي ستاره‌هاي محلي نشان داد كه هليم ۲۰ تا ۳۰ در صد از جرم ستاره‌ها را تشكيل مي‌دهد. و بقيه جرم ستاره را غالبا ازهيدروژن تشكيل شده‌است. تنها دو منبع در جهان حاضر فادر به توليد هليم هستند كه يكي ستاره‌هاي آسمانند و ديگري بمب‌هاي اتمي. هر دو اين‌ها با استفاده از همجوشي هسته‌اي و در آميختن هسته‌هاي هيدروژن، هليم توليد مي‌كنند كه انرژي فراواني نيز از اين فرايند توليد مي‌شود. ستاره شناسان بر اين اعتقادنند كه اگر تمامي هليم موجود در جهان توسط ستاره‌ها توليد شده‌است درنتيجه روشنايي آسمان بايد بيشتر از حال حاضر باشد. بنابراين هليوم موجود مي‌بايد قبل از ستاره‌ها توليد شده باشد.
برپايه تئوري سنتز هسته‌اي مدل بيگ بنگ فيزيكدان‌ها در اواسط دههٔ ۱۹۶۰ تخمين زدند كه در حدود يك چهام جرم كيهان در ابتدا به هليم تبديل شده‌است، در حالي كه باقيمانده جرم به هيدروژن تبديل شده. اين مقدار با اندازه گيري‌هاي اوليه ۲۰ تا ۳۰ درصد فراواني هليم، كه امروزه مشاهده مي‌كنيم - كه توسط بيگ بنگ، قبل از اينكه در ستارهاي توليد شود، توليد شده‌است - سازگار است. در اوايل دههٔ ۱۹۷۰ با مطالعه طيف ديگر كهكشانها مشخص شد كه اكثريت هليم مشاهده شده قبل از شكل گيري ستارهاي در كيهان وجود داشته‌است.
مقدار اكسيژن موجود در ستاره ميزان سنتز هسته‌اي ستاره را نشان مي‌دهد زيرا اين ستاره‌ها هستند كه توسط همجوشي هسته‌اي هيدروژن عناصر سنگين تري مثل: اكسيژن، نيتروژن، كربن و هليوم را توليد مي‌كنند. اگر همانند اكسيژن تمامي هليوم موجود در كيهان توسط ستاره‌ها توليد شده باشد انتظار نمي‌رود در كهكشان‌هايي كه اكسيژن ندارند هليوم يافت شود زيرا كهكشانها قبل از شكل گيري عناصرسنگين در ستاره‌ها شكل گرفته‌اند. براي شكل گيري يك كهكشان مقدار اوليه هليوم مورد نياز در حدود ۲۴ درصد است و اين مطلب تاييدي بر وجود تئوري سنتز هسته‌اي بيگ بنگ است. به اين معنا كه بايد در جهان اوليه هليوم توليد شده باشد. نتايج رصدي از اين تئوري - كه در جهان اوليه يك چهارم جرم كيهان توسط سنتز هسته‌اي به هليوم تبديل شده‌است - دفاع مي‌كنند.
شاهد ديگري براي تاييد سنتز هسته‌اي در كيهان اوليه دتريوم مي‌باشد. دتريم بر خلاف هليوم هرگز در مركز ستاره‌ها توليد نمي‌شود. دتريم توليد شده در ستاره‌ها در دماي بالا و فشار زياد بلا فاصله يا تجزيه مي‌شود- در دمايي بالاتر از يك ميليون درجه كلوين دتريم به يك پروتون و يك نترون تجزيه مي‌شود- و يا اينكه به هليوم تبديل مي‌شود. ستاره شناسان در اوايل دهه ۱۹۷۰ پي بردنند كه عاملي نا مشخص در كيهان حاضر منجر به توليد دتريم مي‌شود. مطالعات انجام گرفته در سال ۱۹۷۳ بر روي طيف جذبي ستاره‌هاي نزديك شان داد كه مادهٔ ميان ستارهاي حاوي مقدار كمي دتريوم مي‌باشد. و از آنجا كه ستاره‌ها قادر به توليد دتريوم نمي‌باشد، در نتيجه دتريوم موجود مي‌بايستي درابتداي شكل گيري كهكشانها يا حتي قبل از آن توليد شده باشد. با وجود اينكه در كيهان اوليه دما به شدت بالا بوده‌است ولي به دليل انبساط عالم چگالي و فشار به سرعت كاهش يافته طي اين مدت دتريوم توليد شده فرصتي براي تجزيه پيدا نكرده‌است. بر اين اساس فراواني هليوم و دتريوم موجود در جهان شاهد ديگري است بر آغازي با دماي بالا، براي كيهان كه اين انفجار نيرومند با مدل بيگ بنگ سازگاري دارد
تابش پس زمينهٔ كيهاني
دليل سوم و نهايي براي مدل بيگ بنگ تابش پس زمينهٔ كيهاني است. در سال ۱۹۴۸ آقاي گاموو پيش بيني كرد كه تابش حاصل از سنتز هسته‌اي كيهان اوليه هنوز فابل آشكار سازي است. او دماي لازم براي تشكيل هليوم در كيهان اوليه را محاسبه كرد و بر اساس آن دماي تابش‌هاي به جا مانده از آن فرآيند را در جهان امروز حدود ۵ درجهٔ كلوين تخمين زد. اغلب فيزيكدان‌هاي تئوري و حتي خود او بر اين باور بودند كه اين دما براي رديابي بسيار ضعيف است.
به هر حال در سال ۱۹۶۴ دو ستاره شناس راديويي به نام‌هاي آرنو پنزياس (Arno Penzias) و رابرت ويلسون (Robert Wilson) مي‌كوشيدند تا سيگنال‌هاي مزاحم پس زمينه را از سيگنال‌هاي دريافتي آنتن راديويي خود حذف كنند. آنها بر اين باور بودند كه عامل اين نويز مزاحم پس زمينه فضلهٔ كبوتراني است كه در آنتن راديويي آنها لانه كرده‌اند و با پاك كردن اين فضله‌ها مي‌توانند اين نويز مزاحم را حذف كنند اما پس از يك سال آنها همچنان اين نويز مزاحم را دريافت مي‌كردنند، و قادر به حذف آن نبودند. آن دو متوجه شدن كه اين نويز در تمام جهات به صورت يكسان دريافت مي‌شود - چه آنتن راديويي آنها به سمت خورشيد هدفگيري شده باشد يا به سمت مركز كهكشان و يا حتي محدوده‌هاي خالي آسمان- اين بدان معنا بود كه اين سيگنال مي‌بايستي از وراي كهكشان منشاء داشته باشد، در غير اين صورت نمي‌توانست در تمام جهات آسمان به صورت يكسان دريافت شود. همگرايي شديد اين سيگنال نشان مي‌داد كه منبع اين سيگنال در فاصلهٔ دوري از ما قرار دارد به عبارت ديگر در اوايل عمر كيهان اتفاق افتاده‌است. همچنين منبع اين سيگنال مي‌بايستي پر قدرت باشد كه در حال حاضر ما قادر به آشكار سازي آن هستيم. سرانجام فيزيكدان‌ها پي بردند كه اين تابش‌ها از انفجار اوليه كيهان منشاء گرفته‌اند - همان طور كه آقاي گاموو پيش بيني كرده بود -. اما آنها چگونه مي‌توانستند مطمئن شوند كه كشف پنزياس و ويلسون همان تابش پس زمينهٔ كيهاني است؟
اگر اين تابش حاصل بيگ بنگ باشد بايد از طيف جسم متعارفي كه جسم سياه ناميده مي‌شود پيروي كند. جسم سياه جسمي است كه تمام تابش دريافتي را جذب مي‌كند. بر اساس مدل بيگ بنگ كيهان اوليه تجمعي فشرده شده از ذره و نور بوده‌است، و دمايي بسيار بالا داشته‌است. در يك چنين محيطي ذره دائما با نور در برخورد بوده‌است، آن را جذب مي‌كرده و دوباره آن را تابش مي‌كرده‌است. نور در يك چنين شرايطي داراي طيف جسم سياه مي‌باشد، و اين مشخصه نور در طول سفرش در فضاي منبسط شونده ثابت مي‌ماند. در طيف جسم سياه هر طول موج داراي شدت خاصي است. و اين شدت در طول موج‌هاي مختلف تنها تابع دماي جسم است. بنابراين ستاره شناسان با اندازه گيري شدت تابش در طول موج‌هاي مختلف مي‌توانند نتيجه يگيرند كه اين تابش با تابش جسم سياه مطابقت دارد يا خير.
در دههٔ ۱۹۷۰ گروه‌هاي مختلفي شدت تابش را در امواج ماكرو ويو و فروسرخ اندازه گيري كردند. تمامي اين مشاهدات تاييد كرد كه تابش پس زمينهٔ كيهاني يك تابش جسم سياه مي‌باشد و دماي آن در حدود ۳ درجهٔ كلوين است. در سال ۱۹۹۱ رصد خانه فضايي COBE اندازه گيري دقيقي از تابش پس زمينهٔ كيهاني انجام داد و نتيجه بسيار شگفت آور بود. در ۴۳ مورد اطلاعات اندازه گيري شده همخواني كاملي با طيف جسم سياه داشتند. اين اطلاعات چنان با طيف جسم سياه هم خواني داشتند كه نمودار طيف جسم سياه به طور كامل در پس آنها مهو مي‌شد. اين مورد، آخرين نمونه از يكسان بودن فيزيك تئوري و مشاهدات انجام گرفته شده توسط نجوم بود.
بر اساس اندازه گيري‌هاي ماهواره COBE دماي تابش پس زمينهٔ كيهاني مي‌بايستي ۰٫۰۱۰±۲٫۷۲۶باشد. اين مقدار اندازه گيري شده به اندازه قابل توجهي از مقدار اصلي تابش كمتر است ودليل اين امر انبساط عالم مي‌باشد -عالم منيسط شونده منجر به افزايش طول موج تابش شده و انرژي موج را كاهش مي‌دهد - اين موج به اندازه سن عالم در راه بوده تا به ما برسد. امروزه ستاره شناسان مي‌دانند كه عالم منبسط شونده طول موج تابش پس زمينهٔ كيهاني را با ضريب ۱۰۰۰ افزايش مي‌دهد. درخش پس از بيگ بنگ در زماني اتفاق افتاده‌است كه عالم تنها ۰۰۰/۵۰۰ هزار سال عمر داشته‌است در نتيجه تابش پس زمينهٔ كيهاني قديمي‌ترين سوژه رصد شده تا كنون است. در حقيقت ما اتفاقات حاصل از بيگ بنگ را نظاره مي‌كنيم.
مشخصات عالم:
عمر جهان
T=13.8*10^12 years= 4.3 * 10^20
شعاع جهان
شعاع جهان 45.7 ميليارد سال نوري است كه معادل عدد
R=4٫3*10^29 m
حجم جهان
فرض اين كه جهان را كروي در نظر بگيريم داريم:
V= 33.3 * 10^88 m^3
چگالي جهان
D= 10^-18 kg/m^3
جرم جهان
M= 17.1*10^60 kg
توجه شود كه ارقام فوق تقريبي است، اما نتيجه‌اي كه از آنها مي‌خوهيم بگيريم، عميقتر از اهميت درستي يا نادرستي ارقام فوق است.
تداوم انبساط كيهان
جنبش انبساطي يا به عبارت ديگر از همديگر دور شدن كهكشانها به هر حال رو به كند شدن است. زيرا جزاير جهاني متعدد در واقع به سمت يكديگر جذب مي‌شوند و در نتيجه حركت انبساطي آنها كند تر مي‌شود. اكنون پرسش اين است كه آيا زماني همهٔ اين حركت‌ها متوقف خواهد گرديد و اين عالم در هم فرو خواهد پاشيد؟ اين مساله بستگي به تراكم ماده در جهان هستي دارد. هر چه اين تراكم بيشتر باشد نيروهاي گرانش ميان كهكشانها و ديگر اجزاي گيتي بيشتر بوده و به همان نسبت حركت آنها با شدت بيشتري متوقف خواهد شد. هم اكنون چنين به نظر مي‌رسد كه تراكم جرم بسيار كمتر از آن است كه زماني عالم در حال انبساط را به توقف در آورد. به هر روي اين امكان وجود دارد كه هنوز جرم‌هاي بسيار بزرگ ناشناخته‌اي از قبيل (سياه چاله‌هاي اسرار آميز) يا (ابرهاي گازي شكل تاريك) وجود داشته باشند و يا نوترينوها كه بدون جرم به شمار مي‌آيند جرمي هرچند كوچك داشته باشند. اگر اين طور باشد در اين صورت حركت كيهاني زماني شايد ۳۰ ميليارد سال ديگر متوقف خواهد شد. در آن زمان كهكشانها با شتابي زياد حركت به سوي يكديگر را آغاز خواهند كرد تا در پايان به شكل يك گوي آتشين بزرگ يكپارچه شوند. آن زمان شايد مي‌بايد روي يك انفجار اوليه جديد ديگر و زاده شدن يك كيهان ديگر حساب كنيم. با توجه به سطح كنوني دانش آدمي و ميزان پژوهش‌هاي انجام شده بايد اينطور فرض كرد كه كيهان تا ابديت انبساط خواهد يافت.
براي يك لحظه شتاب جهان و انبساط جهان را فراموش كنيد. حالا فرض كنيد جهان در حال فرو ريختن در خود است. چه اتفاقي خواهد افتاد؟
در اين حالت تمام شواهد نشان مي‌دهد كه جهان در حال انقباض است. نخست نور دريافتي از ستارگان به طرف آبي جابجا مي‌شوند. فاصله بين اجسام در حال كاهش است.
بنابراين فاصله بين زمين و ماه كاهش مي‌يابد، ماه به زمين وصل مي‌شود. زمين و ساير سيارات در خورشيد سقوط مي‌كنند. فشار گرانش افزايش مي‌يابد. خورشيد وستارهٔ آلفا قنطورس (نزديكترين ستاره به خورسيد) يكديگر را جذب مي‌كنند. فاصله‌ها به سرعت كاهش مي‌يابد. حجم جهان كاهش مي‌يابد و شدت گرانش و فشار آن افزايش مي‌يابد.
چه اتفاقي براي اتمها مي‌افتد؟ شعاع مدار اتمها كاهش مي‌يابد. الكترونها در هسته سقوط مي‌كنند. بنابراين تنها هسته‌ها باقي مي‌مانند. همچنين ممكن است حجم هسته‌ها نيز كاهش يابد. اما ما هيچگونه شاهدي بر اين امر نداريم. لذا اجازه بدهيد با توجه به چگالي هسته بحث را ادامه دهيم.
چگالي هسته 2*10^17kg/m^3 فرض كنيم جهان كاملاً درهم فرو ريزد. بنابراين با توجه به چگالي هسته حجم جهان را حساب مي‌كنيم حجم جهان Vo=M/D=8.5*10^43 m^3 آنگاه شعاع جهان برابر خواهد شد با Ro= 2.7* 10^14m و اين يك سياه چالهٔ مطلق است.
سياه چاله مطلق
با توجه به نظريه سي. پي. اچ. همه چيز از سي. پي. اچ. ساخته شده‌است. همچنين هسته‌ها نيز از سي. پي. اچ. ساخته شده‌اند. سي. پي. اچ.ها در هسته اتم اسپين دارند و در كنار يكديگر حركت مي‌كنند. سي. پي. اچ. داراي اسپين و حركت انتقالي است. بطوريكه in all inertial frames and any space gradVc=0 فرض كنيم يك سي. پي. اچ. داراي سرعت انتقالي و اسپين v, sهنگاميكه سرعت انتقالي آن به سمت صفر ميل مي‌كند، اسپين آن به ماكزيمم مي‌رسد. هنگاميكه فشار گرانش خيلي افزايش يابد، فاصله بين سي. پي. اچ.ها كاهش مي‌يابد. هيچ جسم يا ذره‌اي حتي نور و ساير امواج الكترمغناطيسي نمي‌تواند از ميدان گرانش آن بگريزد. شكل زير
در اين حالت سرعت انتقالي سي. پي. اچ. نزديك به صفر است. مهبانگ (بيگ بنگ) از سياه چاله‌اي نظير آن بوجود آمده‌است. با توجه به معادله زير ما مي‌توانيم درك خوبي از مهبانگ داشته باشيم
فرض كنيم شدت گرانش به قدري باشد كه اسپين سي. پي. اچ.ها در سطح يك سياه چاله به حداكثر ممكن برسند، يعني سرعت انتقالي آنها بسمت صفر ميل كند. چنين سياه چاله‌اي يك سياه چالهٔ مطلق است. در اين حالت سياه چاله حالت بحراني خواهد داشت و با افزايش شدت ميدان گرانشي آن، سي. پي اچ. از نيروي خارجي تبعيت نمي‌كند و سياه چالهٔ مطلق منفجر مي‌شود
در لحظات اوليه سي. پي. اچ.ها با سرعت Vc مي‌گريزند و اثر گرانش در همه جا گسترش مي‌يابد. با توجه به اينكه شعاع جهان در اين حالت از رابطه زير به دست مي‌آيد Ro<< 2.7*1014 m و با توجه به سرعت سي. پي. اچ. جهان در چند ثانيه شديداً منبسط مي‌شود. اما در آنجا ماده و انرژي وجود ندارد. در اين وضعيت تنها سي. پي. اچ. است كه با سرعت انتقالي Vc در فضا منتشر مي‌شود. اما سي. پي. اچ.ها با يكديگر داراي كنش متقابل هستند و يكديگر را جذب مي‌كنند. سي. پي. اچ.ها اسپين مي‌گيرند و كوانتوم‌هاي كوچك انرژي شكل مي‌گيرند. آنگاه امواج الكترومغناطيسي ظاهر مي‌شوند. اين مرحله در يك مدت زمان بسيار طولاني اتفاق مي‌افتد. بتدريج انرژي در مدت‌هاي كوتاه تري توليد مي‌شود. و مقدار زيادي كوانتوم‌هاي بزرگ انرژي ظاهر مي‌شود حال به مركز انفجار توجه فرماييد. مركز سياه چاله مطلق نظير مركز ساير اجسام بزرگ است و فشار گرانش در آنجا تقريباً صفر است. بنابراين هنگاميكه جهان (سياه چاله مطلق) منفجر مي‌شود، مركز آن تحت فشار شديد از همهٔ اطراف قرار مي‌گيرد.
در ثانيه اول انفجار كنش و واكنش‌ها در مركز جهان بسيار شديد است. مقادير متنابهي انرژي تشكيل مي‌شود و به ماده و پاد ماده تبديل مي‌شوند. بتدريج گرد وعبار و اجسام ظاهر مي‌شوند. با انبساط جهان اندازه اتمها نيزافزايش مي‌يابد. و اين تاريخ واقعي جهان ما است.
نتيجه
در قرن بيستم ما نظاره گر جهش بزرگي در درك و شناخت كيهان بوديم. از زماني كه معتقد به جهاني پايدار بوديم چندي نمي‌گذرد. كهكشان‌هاي دوردست كه از ما دور مي‌شوند ما را متوجه ساختند كه جهان در حال انبساط است. با سفري به گذشته اين جهان منبسط شونده ما به كيهان اوليه‌اي چگال و داغ مي‌رسيم. در ميانه‌هاي قرن بيستم به اين مطلب پي برديم كه واكنش‌هاي هسته‌اي در كيهان اوليه رخ داده‌اند دليلي بر فراواني نسبي هليوم و دتريوم مي‌باشند. با حركت به جلو توانستيم درخش پس از بيگ بنگ را كه ميلياردها سال پيش اتفاق افتاده‌است، آشكار سازي كنيم. در نهايت كشف اين كه جهان با بيگ بنگ آغاز شده‌است ممكن است مانند ساير اكتشافات انسان ثابت و پا بر جا باقي بماند.
اگر چه بيگ بنگ به عنوان تنها تصور جهاني از جهان است. اما امروزه فيزيكدان‌هاي ذره‌اي در حال تدارك تئوري در مورد تاريخ جهان در چند ترليونيوم ثانيه پس از بيگ بنگ هستند. آنها قادرند كه نظري‌هاي خود را با استفاده از شتاب دهنده‌هاي ذرات امتحان كنند و وقايع را (حتي با انرژي‌هاي بالا) همانند جهان اوليه شبيه سازي كنند. براي درك اينكه جهان چگونه آغاز شده‌است تئوري بايد تدوين شود كه شامل نظريه نسبيت عام (به دليل جاذبه باور نكردني جهان اوليه) و مكانيك كوانتومي (به دليل چگال و فشرده بودن جهان اوليه) باشد. هدف فيزيك امروزه ارتقا بخشيدن نظريه كوانتومي جاذبه‌است تا جايي كه روزي ما به اين حقيقت پي ببريم كه چه چيزي در لحظهٔ تولد جهان اتفاق افتاده‌است.
منابع:
www.nasa.mahbang.ws
www.khorshidvash.com
www.porsojoo.com/fa
www. ulduzlarda.blogspot.com
torbatsky.blogfa.com
www.tebyan.net
www. nojumnews.com
www.adinebook.com
www.zahedanastro.ir
Wes Nisker,«the big bang,the Buddha», published by:HarperCollins . 2007
Lawrence M. Kraussthe, big bang to life on earth, , published by Hachette book group,2007
bob berman,cosmic adventure:other secrets byond the night sky, published by harpercollins,2009
ارسال كننده: محمد كوشكي
منبع:فيزيكال
دانلود پي دي اف اين مقاله (http://www.up.iranblog.com/images/3agtyx3e46o5fo6ouied.pdf)
منبع:هوپا