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]

. یكی از اهداف كیهان‎شناسی توصیف عالم است و موفق ترین نظریه در این زمینه نظریه مهبانگ است. در این نظریه فرض می شود، جهان به یكباره 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، الكترون‎ها و پروتون‎ها تشكیل اتم های خنثی دادند و ماده توانایی به دام انداختن تابش را از دست داد. امروز، 13.7 میلیارد سال بعد از مه بانگ، فوتون‎های آزاد شده از قید ماده، تابش زمینه‎ی كیهانی را تشكیل می دهند. از رایج ترین سوالات در مبحث کیهان شناسی اینست که آیا می‎توان مرزی برای جهان قائل شد، یعنی آیا جهان لبه یا كرانه ای دارد كه در آن به انتها برسد؟ در اینجا باید دو نوع مرز متفاوت را از هم بازشناخت. مرز مشاهده ای و مرز هندسی. منظور از مرز هندسی مرزی است كه به واسطه‎ی هندسه جهان پدید می‎آید و به توانایی بشر در كاوش جهان، ربطی ندارد. مرز مشاهده ای وابسته به كارایی ابزارهای نجومی است. وا ژه كیهان‎شناسی به معنای مطالعه و بررسی كیهان است و از دو واژه Kosmos به معنای نظم و هماهنگی و Logos به معنای بحث و گفتگو است .تا اوایل قرن بیستم، كیهان‎شناسی جزو رشته‎های علم جدید به شمار نمی آمد. چون طبق طبقه بندی كریستین ولف شعبه ای از متافیزیك بود و در كنار الهیات و روانشناسی قرار می‎گرفت. به هر حال گرایش مردم به شناخت ستار ه‎ها و به طور كلی شناخت عالم، گرایشی است كه همواره در طول تاریخ تمدن بشر وجود داشته است . امروزه هم پرسش‎های مربوط به كیهان‎شناسی یا آفرینش انسان از رایج ترین پرسش‎های مردم است. با این تفاوت كه در روزگار باستان پاسخ به این پرسش‎ها به صورتی بود كه آن را "اسطوره" می‎نامیم. پیش از آنكه وارد علم كیهان‎شناسی شویم ، مروری بر این اسطوره‎های باستان می كنیم و سیر تحولات در كیهان‎شناسی 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 صرفا در عالم روحانی وجود داشته است . اهورامزدا در روشنایی و اهریمن در تاریكی مس كن داشته است و میان این دو تهیگی (فضای خالی) بوده و اراده مطلق اهورامزدا بر جهان حاكم بوده است.

دوران آمیختگی[ویرایش]

این دوران كارزار اهریمن و اهورامزدا شروع می شود 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 (یكی از خدایان) سعی در نابودی مخلوقات دارد.
دكارت یكی از بنیان گذاران فلسفه جدید كوشید تا میان دیدگاه‎های فلسفه سده‎های میانه و دیدگاه فیلسوفان یونان هماهنگی بیشتری پدید آورد. دستاوردهای علمی كوپرنیك ، گالیله ، كپلر ، نیوتن و ... كیهان‎شناسی را تكوین كرد و از این پس كیهان‎شناسی دو سیمای متفاوت فلسفی و علمی پیدا كرد كه هر چند در تعامل با هم بودند اما هر یك راهی جدا در پیش گرفتند. علم كیهان‎شناسی كه از زمان گالیله رنگ تازه ای به خود گرفت، می‎بایست پیرو قوانین زیر می بود:
همه مواد جهان در واپسین تحلیل از یك نوع ساخته شده اند:
آ. قوانین حاكم بر هر بخش از جهان در حوزه‎های خاص، در بخش های دیگر و در آن حوزه خاص نیز حاكمند.
ب. این قوانین استثنا نمی پذیرند.
ج. این قوانین به زبان ریاضی نوشته شده اند. سیمای فلسفی كیهان‎شناسی، مشخصترین جلوه خویش را در فلسفه دكارت، در كنار خداشناسی و روان شناسی یافت .
پس از كانت ، پیرس و وایتهد از برجسته ترین چهره‎های فلسفی- علمی عرضه كننده كیهان‎شناسی بودند. آن‎ها جهان را به دو بخش فرودین و فرازین تقسیم میكردند كه بخش فرودین آن عالم زمینی و بخش فرازین آن عالم افلاك و نفوس آسمانی بود. در سال 1543 كوپرنیك كه فزون بر دانشوری در اختر شناسی، در الهیات و پزشكی هم تبحر داشت، کتاب به نام"گردش افلاك آسمانی" را در نوشت. وی توانست دوران زمین به دور خورشید را ثابت كند. نیوتن كه بنیان گذار علوم طبیعی بود، عالم را متناهی می دانست و گرایش به این تصور داشت كه عالم از ماده اتمی تشكیل شده است كه اندازه آن متناهی است. بعد ها تصورات لوكرتیوس را پذیرفت و گستره نامتناهی برای عالم تصور كرد. قطان مروزی (منجم ایرانی قرن نهم ) پهنای فلك آفتاب را صد و هشت هزار و هفتصد و بیست و سه فرسنگ می‎داند كه این رقم حدود بیست برابر قطر زمین است و قطر آفتاب را یازده هزار و نهصد و سی و شش فرسنگ ذكر می‎كند كه حدود 72000 كیلو متر می شود و تنها قدری بیشتر از قطر زمین است .وی در كتاب خود، قطر و پهنا ی فلك عطارد، زهره ، مریخ، مشتری و زحل را حساب كرده است. با مقایسه ارقام وی با گفتار لوكرتیوس از اندازه خورشید می بینیم كه طرز فكر علمی به معنای امروزی آن در این اندازه‎ها وارد شده است به این معنا كه داده‎های قطان مروزی در هزار سال پیش، مبتنی بر اندازه گیری و محاسبه بوده است. برای نخستین بار در تاریخ، تلسكوپ ساخت وی توانست گالیله در سال 1609 سطح ناهموار ماه، لكه‎های خورشیدی و چندین هزار ستاره را در نوار كهكشان به گونه ای 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 كنونی خود رسیده است؟ سرنوشت نهایی آن چیست؟ همین پرسش ها و تلاش هایی كه برای پاسخ گفتن به آن‎ها انجام می شود شالوده علم كیهان‎شناسی است. كیهان‎شناسی نظری به صورت امروزی آن، با انتشار مقاله‎ای از اینشتین در سال 1917 آغاز شد. انیشتین در آن مقاله چگونگی به كار بردن معادلات نسبیت عام برای توصیف رفتار توده‎های وسیع ماده را شرح داده بود. به طور تاریخی برای پاسخ به سه سوال اساسی فوق نظریه‎هایی وجود داشته اند كه عبارتند از: نظریه جهان ایستا – نظریه حالت پایا – نظریه مهبانگ

نظریه جهان ایستا[ویرایش]

در این نظریه فرض می شود جهان نه منبسط می شود و نه انقباض پیدا می‎كند و جهان دارای ترمودینامیك پایدار است. معادلات انیشتین هندسه فضا – زمان را توصیف می‎كند و طبیعی بود كه بخواهد آن‎ها را بر هندسه سراسر فضا – زمان ( یعنی بر خود جهان ) انطباق دهد. او كوشید تا این كار را موافق با بینش مقبول زمانه انجام دهد كه جهان را ایستا می شمرد، ولی نتوانست .ساده ترین تفسیر این معادلات، مدل های ناایستا را مجاز می شمرد یا می شد جهانی در حال انبساط داشت و یا جهانی در حال انقباض ولی نه جهانی ساكن و ایستا .انیشتین برای آنكه معادلاتش را با جهانی وفق دهد كه در آن زمان منجمان بدان عقیده داشتند، ناچار شد عاملی اضافه موسوم به " ثابت كیهان شناختی" را در آن‎ها وارد كند[۲]. در واقع او در معادلات خود دست برد .بعدها نظریه جهان ایستا با مشاهده انبساط هابلی كهكشان رد شد.

نظریه حالت پایا[ویرایش]

از سال های 1930 به بعد كلیه رصدهایی كه از كهكشان‎های دوردست انجام شده تصویر انبساط عالم را هماهنگ با قانون‎هابل تأیید كرده است و هر چند كه جزئیاتی چون مقدار دقیق ثابت هابل هنوز غیر قطعی است، تصویر كلی كاملاً روشن است. ما در جهانی در حال انبساط زندگی می‎كنیم. پس جهان انبساطش چگونه آغاز شده است؟ اگر جهان در حال انبساط است، باید زمانی چگال تر از این بوده باشد و كهكشان‎ها نیز به یكدیگر نزدیكتر بوده باشند. اگر این استدلال را بسط بدهیم نتیجه می‎گیریم زمانی كهكشان‎ها در هم فرورفته و چون نقطه ای بوده اند. آن چه اكنون 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 1940 و اوایل دهه 1950 كیهان‎شناسی دیگری را بر اساس "اصل كامل كیهانشناختی" پدید آورند. مطابق این اصل جهان نه تنها در هر جهت )همسانگرد( و از هر جا (همگن) كه بنگریم یكسان می‎نماید، بلكه در هر زمان كه نظر شود نیز باید یكسان باشد(حالت پایدار). بنابراین جهان نمی تواند نقطه آغازینی داشته باشد. ظاهراً حل باطلنمای آلبرس[۳] و این كشف كه جز در مورد همسایگان بسیار نزدیكمان، كهكشان‎ها با سرعت هایی متناسب با فاصله می گریزند حاكی از جهانی در حال تغییر است كه باید از حالتی متراكم تر – انفجار بزرگ – تكامل پیدا كرده باشد. اما به طور نظری راهی وجود دارد كه از آن می توان به جهانی در حال انبساط دست یافت كه همیشه یكسان به نظر می رسد. نكته مطلب این است كه باید كاری كرد كه كهكشان‎های جدید جای خالی ای را پر كنند كه با دور شدن كهكشان‎ها از یكدیگر باقی می ماند، بنابراین اگرچه ممكن است ناحیه بخصوصی از جهان كه در همسایگی ماست در زمان‎های مختلف كهكشان‎های متفاوتی را شامل باشد، ولی همواره تعداد ثابتی كهكشان دارد كه همان كارهای سابق را می كنند (از یكدیگر دور می شوند). در سال های 1950 كیهان‎شناسی نظریه حالت پایدار تا مدتی رقیبی جدی برای انفجار بزرگ شمرده می‎شد اما همیشه بر پایه‎های نامطمئن قرار داشت، زیرا معادلاتی كه برای توصیف رفتار مدل های حالت پایدار به كار میرفت صورت تعدیل شده ای از معادلات انیشتین بود. اما اگر نظریه حالت پایدار و تلاش برای رد یا اثبات آن نبود، احتمالاً چنین تلاش رصدی وسیعی نیز صورت نمی پذیرفت و اطلاعات كنونی ما درباره جهان واقعی بسیار كمتر می بود. این موضوع میان انفجار بزرگ و حالت پایدار، تلاش رصدی عمده‎ای را به این منظور برانگیخت كه آیا به طور متوسط، قسمت های دوردست جهان متفاوت به نظر می آیند یا نه. و در اواخر دهه 1960 دلایل قانع كننده‎ای حاكی از آن كه جهان تحول پیدا می‎كند، وجود داشت. ما در جهانی با حالت پایدار زندگی نمی كنیم.

مهبانگ[ویرایش]

از آنجا كه همه چیز در حال دور شدن از یكدیگرند، روزی بوده كه همه به هم نزدیك تر بوده اند و اگر به اندازه كافی به عقب برگردیم به نقطه ای میرسیم كه عالم با یك انفجار اولیه از آن جا شروع شده است. این نقطه كجاست؟ آیا می توان به نقطه اشاره كرد 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. می توان اینگونه گفت: "همه جا و هیچ كجا". اگر نقطه ای وجود داشت كه انفجار در آن رخ داده بود آنجا مسلماً نقطه خاصی بوده و این موضوع با اصل كیهان‎شناختی 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 كه مهبانگ در آن رخ داده است "یعنی همه جای عالم كنونی". اگر جهان را - چنانچه در مدلهای فریدمان كره ای در حال انبساط در نظر بگیریم در هر لحظه، فضا، سطح این كره است كه با گذشت زمان بزرگتر می شود. جایی كه مهبانگ رخ داده مركز این كره است در حالی كه این مركز جزئی از سطح كره (عالم كنونی ما) نیست. یعنی مهبانگ در "هیچ كجای عالم كنونی" 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