کیهان‌شناسی

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد
پرش به: ناوبری، جستجو

کیهان‌شناسی (به انگلیسی: Cosmology) مطالعه سرآغاز، تکامل و سرانجام نهایی جهان است. کیهان‌شناسی فیزیکی عبارت است از مطالعه آکادمیک و علمی سرآغاز، تکامل، ساختارهای بزرگ مقیاس و دینامیک جهان و سرانجام نهایی جهان می‌پردازد و همچنین در پی کشف قوانین علمی حاکم بر این حقایق می‌باشد.[۱] کیهان‌شناسی مذهبی (یا اساطیری) عبارت است از پیکره‌ای از باورها که برآمده از متون و رسوم تاریخی، اساطیری، دینی و قومیتی در مورد خلقت و فرجام‌شناسی می‌باشند.

تاریخچه کیهان شناسی[ویرایش]

. یکی از اهداف کیهان‎شناسی توصیف عالم است و موفق‌ترین نظریه در این زمینه نظریه مهبانگ است. در این نظریه فرض می‌شود، جهان به یکباره در انفجاری بزرگ بوجود آمده است. عالم اولیه تنها شامل سیالی چگال و داغ متشکل از نور و ماده یونیزه شده بود. تابش (فوتون) در ماده به دام افتاده بود ولی با انبساط عالم و سرد شدن آن، الکترون‎ها و پروتون‎ها تشکیل اتم‌های خنثی دادند و ماده توانایی به دام انداختن تابش را از دست داد. امروز، ۱۳٫۷ میلیارد سال بعد از مه بانگ، فوتون‎های آزاد شده از قید ماده، تابش زمینهٔ کیهانی را تشکیل می‌دهند. از رایج‌ترین سوالات در مبحث کیهان شناسی اینست که آیا می‎توان مرزی برای جهان قائل شد، یعنی آیا جهان لبه یا کرانه‌ای دارد که در آن به انتها برسد؟ در اینجا باید دو نوع مرز متفاوت را از هم بازشناخت. مرز مشاهده‌ای و مرز هندسی. منظور از مرز هندسی مرزی است که به واسطهٔ هندسه جهان پدید می‎آید و به توانایی بشر در کاوش جهان، ربطی ندارد. مرز مشاهده‌ای وابسته به کارایی ابزارهای نجومی است. وا ژه کیهان‎شناسی به معنای مطالعه و بررسی کیهان است و از دو واژه Kosmos به معنای نظم و هماهنگی و Logos به معنای بحث و گفتگو است. تا اوایل قرن بیستم، کیهان‎شناسی جزو رشته‎های علم جدید به شمار نمی‌آمد. چون طبق طبقه‌بندی کریستین ولف شعبه‌ای از متافیزیک بود و در کنار الهیات و روانشناسی قرار می‎گرفت. به هر حال گرایش مردم به شناخت ستار ه‎ها و به طور کلی شناخت عالم، گرایشی است که همواره در طول تاریخ تمدن بشر وجود داشته است. امروزه هم پرسش‎های مربوط به کیهان‎شناسی یا آفرینش انسان از رایج‌ترین پرسش‎های مردم است. با این تفاوت که در روزگار باستان پاسخ به این پرسش‎ها به صورتی بود که آن را «اسطوره» می‎نامیم. پیش از آنکه وارد علم کیهان‎شناسی شویم، مروری بر این اسطوره‎های باستان می‌کنیم و سیر تحولات در کیهان‎شناسی را ادامه می‎دهیم. در اسطوره‎های ایرا ن آفرینش سه دوره دارد و هر دوره سه هزار ساله است.

دوران مینوی[ویرایش]

در این دوران جهان مادی صرفاً در عالم روحانی وجود داشته است. اهورامزدا در روشنایی و اهریمن در تاریکی مس کن داشته است و میان این دو تهیگی (فضای خالی) بوده و اراده مطلق اهورامزدا بر جهان حاکم بوده است.

دوران آمیختگی[ویرایش]

این دوران کارزار اهریمن و اهورامزدا شروع می‌شود و در این مرحله آفرینش مادی انجام می‎شود.

دوران عزیمت اهریمن[ویرایش]

این دوران پیروزی نهایی اهورامزدا است. در اسطوره‎های هندی براهم خالق و ویشنو نگهدارنده است، اما شیوا (یکی از خدایان) سعی در نابودی مخلوقات دارد.
دکارت یکی از بنیان گذاران فلسفه جدید کوشید تا میان دیدگاه‎های فلسفه سده‎های میانه و دیدگاه فیلسوفان یونان هماهنگی بیشتری پدید آورد. دستاوردهای علمی کوپرنیک، گالیله، کپلر، نیوتن و ... کیهان‎شناسی را تکوین کرد و از این پس کیهان‎شناسی دو سیمای متفاوت فلسفی و علمی پیدا کرد که هر چند در تعامل با هم بودند اما هر یک راهی جدا در پیش گرفتند. علم کیهان‎شناسی که از زمان گالیله رنگ تازه‌ای به خود گرفت، می‎بایست پیرو قوانین زیر می‌بود:
همه مواد جهان در واپسین تحلیل از یک نوع ساخته شده‌اند:
آ. قوانین حاکم بر هر بخش از جهان در حوزه‎های خاص، در بخش‌های دیگر و در آن حوزه خاص نیز حاکمند.
ب. این قوانین استثناء نمی‌پذیرند.
ج. این قوانین به زبان ریاضی نوشته شده‌اند. سیمای فلسفی کیهان‎شناسی، مشخصترین جلوه خویش را در فلسفه دکارت، در کنار خداشناسی و روان‌شناسی یافت.
پس از کانت ، پیرس و وایتهد از برجسته‌ترین چهره‎های فلسفی- علمی عرضه کننده کیهان‎شناسی بودند. آن‎ها جهان را به دو بخش فرودین و فرازین تقسیم می‌کردند که بخش فرودین آن عالم زمینی و بخش فرازین آن عالم افلاک و نفوس آسمانی بود. در سال ۱۵۴۳ کوپرنیک که فزون بر دانشوری در اخترشناسی، در الهیات و پزشکی هم تبحر داشت، کتاب به نام «گردش افلاک آسمانی» را در نوشت. وی توانست دوران زمین به دور خورشید را ثابت کند. نیوتن که بنیان‌گذار علوم طبیعی بود، عالم را متناهی می‌دانست و گرایش به این تصور داشت که عالم از ماده اتمی تشکیل شده است که اندازه آن متناهی است. بعدها تصورات لوکرتیوس را پذیرفت و گستره نامتناهی برای عالم تصور کرد. قطان مروزی (منجم ایرانی قرن نهم) پهنای فلک آفتاب را صد و هشت هزار و هفتصد و بیست و سه فرسنگ می‎داند که این رقم حدود بیست برابر قطر زمین است و قطر آفتاب را یازده هزار و نهصد و سی و شش فرسنگ ذکر می‎کند که حدود ۷۲۰۰۰ کیلومتر می‌شود و تنها قدری بیشتر از قطر زمین است. وی در کتاب خود، قطر و پهنا ی فلک عطارد، زهره، مریخ، مشتری و زحل را حساب کرده است. با مقایسه ارقام وی با گفتار لوکرتیوس از اندازه خورشید می‌بینیم که طرز فکر علمی به معنای امروزی آن در این اندازه‎ها وارد شده است به این معنا که داده‎های قطان مروزی در هزار سال پیش، مبتنی بر اندازه‌گیری و محاسبه بوده است. برای نخستین بار در تاریخ، تلسکوپ ساخت وی توانست گالیله در سال ۱۶۰۹ سطح ناهموار ماه، لکه‎های خورشیدی و چندین هزار ستاره را در نوار کهکشان به گونه‌ای متمایز و مشخص ببیند. اما تصور دانشمندان از سن عالم بسیار غیر واقعی تر بود به طوریکه در دوران فرهنگ اسلامی حدود ده هزار سال تخمین زده شده بود. در اروپا حتی تا قرن هجدهم نیز تخمین سن عالم چندان متفاوت با این نبوده است. آن‎ها سن عالم را از مرتبه صد هزار سال می‌دانستند. اما جهان چگونه آغاز شده؟ چگونه به حالت کنونی خود رسیده است؟ سرنوشت نهایی آن چیست؟ همین پرسش‌ها و تلاش‌هایی که برای پاسخ گفتن به آن‎ها انجام می‌شود شالوده علم کیهان‎شناسی است. کیهان‎شناسی نظری به صورت امروزی آن، با انتشار مقاله‎ای از اینشتین در سال ۱۹۱۷ آغاز شد. انیشتین در آن مقاله چگونگی به کار بردن معادلات نسبیت عام برای توصیف رفتار توده‎های وسیع ماده را شرح داده بود. به طور تاریخی برای پاسخ به سه سؤال اساسی فوق نظریه‎هایی وجود داشته‌اند که عبارتند از: نظریه جهان ایستا – نظریه حالت پایا – نظریه مهبانگ

نظریه جهان ایستا[ویرایش]

در این نظریه فرض می‌شود جهان نه منبسط می‌شود و نه انقباض پیدا می‎کند و جهان دارای ترمودینامیک پایدار است. معادلات انیشتین هندسه فضا – زمان را توصیف می‎کند و طبیعی بود که بخواهد آن‎ها را بر هندسه سراسر فضا – زمان (یعنی بر خود جهان) انطباق دهد. او کوشید تا این کار را موافق با بینش مقبول زمانه انجام دهد که جهان را ایستا می‌شمرد، ولی نتوانست. ساده‌ترین تفسیر این معادلات، مدل‌های ناایستا را مجاز می‌شمرد یا می‌شد جهانی در حال انبساط داشت و یا جهانی در حال انقباض ولی نه جهانی ساکن و ایستا. انیشتین برای آنکه معادلاتش را با جهانی وفق دهد که در آن زمان منجمان بدان عقیده داشتند، ناچار شد عاملی اضافه موسوم به «ثابت کیهان شناختی» را در آن‎ها وارد کند.[۲] در واقع او در معادلات خود دست برد. بعدها نظریه جهان ایستا با مشاهده انبساط هابلی کهکشان رد شد.

نظریه حالت پایا[ویرایش]

از سال‌های ۱۹۳۰ به بعد کلیه رصدهایی که از کهکشان‎های دوردست انجام شده تصویر انبساط عالم را هماهنگ با قانون‎هابل تأیید کرده است و هر چند که جزئیاتی چون مقدار دقیق ثابت هابل هنوز غیر قطعی است، تصویر کلی کاملاً روشن است. ما در جهانی در حال انبساط زندگی می‎کنیم. پس جهان انبساطش چگونه آغاز شده است؟ اگر جهان در حال انبساط است، باید زمانی چگال تر از این بوده باشد و کهکشان‎ها نیز به یکدیگر نزدیکتر بوده باشند. اگر این استدلال را بسط بدهیم نتیجه می‎گیریم زمانی کهکشان‎ها در هم فرورفته و چون نقطه‌ای بوده‌اند. آنچه اکنون می‎بینیم باید در انفجاری بزرگ از آن نقطه حاصل شده باشد. این موضوع هرمان باندی، فردهویل و تامی گولد را بر آن داشت که در اواخر دهه ۱۹۴۰ و اوایل دهه ۱۹۵۰ کیهان‎شناسی دیگری را بر اساس «اصل کامل کیهانشناختی» پدید آورند. مطابق این اصل جهان نه تنها در هر جهت) همسانگرد (و از هر جا (همگن) که بنگریم یکسان می‎نماید، بلکه در هر زمان که نظر شود نیز باید یکسان باشد (حالت پایدار). بنابراین جهان نمی‌تواند نقطه آغازینی داشته باشد. ظاهراً حل باطلنمای آلبرس[۳] و این کشف که جز در مورد همسایگان بسیار نزدیکمان، کهکشان‎ها با سرعت‌هایی متناسب با فاصله می‌گریزند حاکی از جهانی در حال تغییر است که باید از حالتی متراکم تر – انفجار بزرگ – تکامل پیدا کرده باشد. اما به طور نظری راهی وجود دارد که از آن می‌توان به جهانی در حال انبساط دست یافت که همیشه یکسان به نظر می‌رسد. نکته مطلب این است که باید کاری کرد که کهکشان‎های جدید جای خالی ای را پر کنند که با دور شدن کهکشان‎ها از یکدیگر باقی می‌ماند، بنابراین اگرچه ممکن است ناحیه بخصوصی از جهان که در همسایگی ماست در زمان‎های مختلف کهکشان‎های متفاوتی را شامل باشد، ولی همواره تعداد ثابتی کهکشان دارد که همان کارهای سابق را می‌کنند (از یکدیگر دور می‌شوند). در سال‌های ۱۹۵۰ کیهان‎شناسی نظریه حالت پایدار تا مدتی رقیبی جدی برای انفجار بزرگ شمرده می‎شد اما همیشه بر پایه‎های نامطمئن قرار داشت، زیرا معادلاتی که برای توصیف رفتار مدل‌های حالت پایدار به کار می‌رفت صورت تعدیل شده‌ای از معادلات انیشتین بود. اما اگر نظریه حالت پایدار و تلاش برای رد یا اثبات آن نبود، احتمالاً چنین تلاش رصدی وسیعی نیز صورت نمی‌پذیرفت و اطلاعات کنونی ما دربارهٔ جهان واقعی بسیار کمتر می‌بود. این موضوع میان انفجار بزرگ و حالت پایدار، تلاش رصدی عمده‎ای را به این منظور برانگیخت که آیا به طور متوسط، قسمت‌های دوردست جهان متفاوت به نظر می‌آیند یا نه؛ و در اواخر دهه ۱۹۶۰ دلایل قانع کننده‎ای حاکی از آن که جهان تحول پیدا می‎کند، وجود داشت. ما در جهانی با حالت پایدار زندگی نمی‌کنیم.

مهبانگ[ویرایش]

از آنجا که همه چیز در حال دور شدن از یکدیگرند، روزی بوده که همه به هم نزدیک تر بوده‌اند و اگر به اندازه کافی به عقب برگردیم به نقطه‌ای می‌رسیم که عالم با یک انفجار اولیه از آن جا شروع شده است. این نقطه کجاست؟ آیا می‌توان به نقطه اشاره کرد و گفت "آنجا"؟ در مورد انفجارهای معمولی پاسخ این سؤال روشن است، همه چیز از نقطه انفجار بوجود می‎آید، ولی برای مهبانگ پاسخ این سؤال ساده نیست. می‌توان اینگونه گفت: "همه جا و هیچ کجا". اگر نقطه‌ای وجود داشت که انفجار در آن رخ داده بود آنجا مسلماً نقطه خاصی بوده و این موضوع با اصل کیهان‎شناختی در تعارض است. در حقیقت فضا و زمان در همان لحظهی مهبانگ به وجود آمدهاند و اگر از هر نقطهای در فضا – زمان به عقب برگردیم به جایی می‎رسیم که مهبانگ در آن رخ داده است "یعنی همه جای عالم کنونی". اگر جهان را - چنانچه در مدلهای فریدمان کره‌ای در حال انبساط در نظر بگیریم در هر لحظه، فضا، سطح این کره است که با گذشت زمان بزرگتر می‌شود. جایی که مهبانگ رخ داده مرکز این کره است در حالی که این مرکز جزئی از سطح کره (عالم کنونی ما) نیست. یعنی مهبانگ در "هیچ کجای عالم کنونی" رخ نداده است.[۴]

منابع[ویرایش]

  1. Introduction: Cosmology - space - 04 September 2006 - New Scientist
  2. S. Dodelson، Cosmology، Oxford University Press، 2003.
  3. http://www.iranastro.ir/fa/?p=30
  4. Singh, Simon, Big Bang: The Origin of the Universe,2005