گردآورنده : شهرام خبیر

فضا – زمان – حرکت

ادامه ذرات بنیادین و نیروهای طبیعت

همچنان ‌که ناحیهٔ فروپاشیده کوچک ‌تر می‌شد، سریع ‌تر می‌چرخید – مثل یخبازان که هنگام چرخیدن روی یخ، دست‌هایشان را به ‌طرف بدنشان جمع می‌کنند تا سریع‌تر بچرخند. سرانجام این نواحی بسیار کوچک شدند و چرخششان چنان تند شد که با جاذبهٔ گرانشیشان برابر گردید و به ‌این ‌ترتیب کهکشان‌های چرخان دایره‌ شکل تشکیل شد. مناطق دیگری که دچار چرخش نشدند، به‌صورت اشیای بیضی ‌شکلی درآمدند و کهکشان‌های بیضوی نام گرفتند. در این‌ها، کل منطقه از فروریزش بازمی‌ایستد چرا که بخش‌های جداگانه‌ای از آن با استواری گرد مرکز‌ش می‌چرخد، اما کهکشان در مجموع چرخان نیست.

با گذشت زمان، گاز هیدروژن و هلیوم کهکشان‌ها، به ابرهای کوچک‌تری تقسیم شد که زیر فشار گرانشی خودشان، فروپاشیدند. بر اثر این انقباض و برخورد اتم‌های درونشان با یکدیگر، حرارت گاز افزایش یافت و سرانجام چنان داغ شد که واکنش‌های گداخت هسته‌ای در آن‌ها به وجود آمد.

بنابراین هیدروژن به هلیوم بیشتری تبدیل شد، و گرمای ایجاد شده بر فشار افزود و از انقباض بیشتر ابرها جلوگیری کرد. این ابرها برای مدت درازی می‌توانند به‌صورت ستارگانی مثل خورشید ما، حالتی با ثبات داشته باشند، هیدروژن را به هلیوم تبدیل کنند و انرژی حاصل را به‌صورت نور و گرما در کیهان بتابانند. ستارگانی با جرم بیشتر باید داغ‌ تر باشند تا بر جاذبهٔ گرانشی نیرومند ترشان غلبه کنند و به این دلیل واکنش‌های گداخت هسته‌ای در آن‌ها بسیار سریع‌تر انجام می‌شود و ظرف دورهٔ کوتاه یکصد میلیون سال، سوخت هیدروژنی خود را به پایان می‌رسانند. آنگاه اندکی منقبض می‌گردند، و چون باز هم گرم‌تر می‌شوند، هلیوم را به عناصر سنگین‌تری چون کربن یا اکسیژن تبدیل می‌کنند، اما این فعل‌وانفعال انرژی چندانی آزاد نمی‌کند. بنابراین، همان‌طور که در فصل مربوط به حفره‌های سیاه گفتیم، ستاره دچار بحران می‌شود.

آنچه پس از این رخ می‌دهد، کاملاً روشن نیست، اما احتمالاً مناطق مرکزی ستاره، همانند ستارهٔ نوترونی یا حفرهٔ سیاه، فروریخته  و بسیار متراکم می‌شود. نواحی بیرونی، گاه ممکن است با انفجاری مهیب که- ابرنواختر، نام دارد، متلاشی شود و همهٔ دیگر ستارگان کهکشان خود را تحت‌الشعاع قرار دهد. برخی از عناصر سنگین‌تر، که تقریباً در پایان عمر ستاره تولید شده‌اند، به میان گازهای کهکشان پرتاب گردیده و بخشی از مواد خام نسل بعدی ستارگان را فراهم می‌آورند. خورشید خودمان، حدود ۲ درصد از این عناصر سنگین‌تر را در بردارد چراکه خود ستاره‌ای از نسل دوم یا سوم است و حدود پنج هزار میلیون سال قبل از ابری از گازهای چرخان که حاوی خرده‌هایی از ابرنواخترهای پیشین بود، به‌وجود آمد.

بخش اعظم جرم آن ابر، خورشید را تشکیل داد یا پراکنده شد، اما مقدار کمی از عناصر سنگین‌تر گرد هم جمع شدند و اجسامی را که اینک در مدار خورشید قرار دارند، به‌وجود آوردند، یعنی سیاراتی همچون زمین.

زمین در آغاز بسیار داغ و فاقد جو بود. در طول زمان سرد شد و از گازهای متصاعد از صخره‌ها، جوّی به‌ وجود آمد. این جوّ نخستین، چیزی که به درد زندگی ما بخورد، نبود و به‌جای اکسیژن، از گازهای سمی بسیاری مثل سولفید هیدروژن (گازی که از تخم‌مرغ‌های گندیده برمی‌خیزد) آکنده بود.

اما اشکال دیگری از زندگی ابتدایی وجود داشتند که تحت چنین شرایطی می‌توانستند شکوفا گردند. دانشمندان فکر می‌کنند که بنا بر تصادف، ترکیبی از اتم‌ها، سازه‌های بزرگی را در اقیانوس‌ها به وجود آوردند به نام ماکرومولکول. این ماکرومولکول‌ها قادر بودند دیگر اتم‌های موجود در اقیانوس را گرد هم آورده، سازه‌های مشابهی تشکیل دهند. به این ترتیب آن‌ها موفق به بازتولید و تکثیر خودشان شده بودند. در برخی موارد خطاهایی در بازتولید صورت می‌گرفت.

بیشتر این خطاها منجر به ناتوانی ماکرومولکول جدید از بازتولید خود و سرانجام نابودی آن می‌شد. اما، تعدادی از این خطاها به تولید ماکرومولکول‌های جدیدی می‌انجامید که در بازتولید خود حتی بسیار بهتر از گذشته بودند. بنابراین نسبت به دیگران از برتری برخوردار بودند و به جایگزینی ماکرومولکول‌های اصلی گرایش داشتند. به این ترتیب، فرآیند تکامل آغاز گردید و به ایجاد سازواره‌های پیچیده‌تر و مولد منجر شد.

نخستین اشکال بدوی حیات، مواد گوناگونی از جمله سولفید هیدروژن مصرف می‌کردند و اکسیژن آزاد می‌ساختند. به این ترتیب، جوّ زمین رفته‌رفته به ترکیب امروزی خود تبدیل یافت و به ایجاد اشکال عالی‌تری از حیات، مثل ماهیها، گیاهان، خزندگان، پستانداران و بالاخره نوع بشر انجامید.

این تصویر از جهانی که در آغاز داغ بود و سپس در حین گسترش، سرد شد، با گواه‌های تجربی که امروز در دست داریم، مطابقت می‌کند. با این‌همه، همچنان به چند سؤال مهم پاسخ نمی‌دهد:

۱- چرا جهان نخستین چنین داغ بود؟

۲- چرا کیهان در مقیاس بزرگ چنین یکنواخت است؟ چرا در هر نقطهٔ فضا و در تمامی جهات یکسان می‌نماید؟ بویژه، چرا به هر سو نظر می‌کنیم، درجهٔ حرارت تابش میکرو‌موج‌های زمینه، این‌قدر به یکدیگر نزدیک است؟ مثل آنکه در یک امتحان، دانش‌آموزان، همگی پاسخ‌های یکسانی به سؤالات بدهند. در این صورت مطمئن خواهید شد که آن‌ها ، جواب‌ها را با یکدیگر رد و بدل کرده‌اند. با این‌حال، در مدل بالا از آغاز انفجار بزرگ تا کنون، نور مجال کافی برای آنکه از این گوشهٔ کیهان به نقطهٔ دوردست دیگری برود، نداشته است، حتی اگر این دو منطقه در آغاز جهان نزدیک یکدیگر بوده باشند. طبق نظریهٔ نسبیت، اگر نور از یک ناحیه نتواند به ناحیهٔ دیگری برسد، هیچ اطلاعات دیگری نیز توان رسیدن نخواهد داشت. پس برای آنکه نواحی مختلف کیهان، در مراحل اولیهٔ تکوین عالم، درجه‌حرارت یکسانی داشته باشند، هیچ راهی متصور نیست مگر آنکه بنا به دلیلی نامعلوم، آن‌ها همگی با درجه‌حرارت یکسانی پا به عرصهٔ وجود نهاده باشند.

۳- چرا سرعت گسترش کیهان در آغاز این‌همه به سرعت بحرانی نزدیک بود و حتی هم‌اکنون، یعنی پس از ده هزار میلیون سال، همچنان با سرعتی نزدیک به سرعت بحرانی در حال گسترش می‌باشد؟ سرعت به‌حدی است که وجه مشخصهٔ مدل‌هایی است که بازفرو نمی‌ریزند ؛از مدل‌هایی که برای همیشه گسترش می‌یابند. اگر سرعت گسترش، یک‌ثانیه پس از انفجار بزرگ، تنها یک‌صد هزار میلیون میلیونیم کمتر بود، جهان پیش از آنکه به اندازهٔ کنونی‌اش برسد، فرو می‌پاشید.

۴- با وجود آنکه کیهان در مقیاس بزرگ یکنواخت و همگن است، اما ناهمگنی‌های محلی‌ای، نظیر ستارگان و کهکشان‌ها در آن وجود دارد. به‌نظر دانشمندان، این‌ها ناشی از تفاوت‌های اندک در چگالی نواحی مختلف جهان نخستین می‌باشد. سرچشمهٔ این ناهمسانی در چگالی‌ها چه بوده است؟ نظریهٔ نسبیت عام، به‌خودی‌خود، نمی‌تواند این وجه از قضیه را توضیح دهد یا به این سؤالات پاسخ گوید چراکه چگالی جهان را در تکینگی انفجار بزرگ بی‌نهایت پیش‌بینی کرده است. در تکینگی، نسبیت عام و دیگر قوانین فیزیکی از کار باز می‌مانند و به ‌گل می‌نشینند: نمی‌توان پیش‌بینی کرد که از یک تکینگی چه چیزی بیرون می‌آید. همان‌طور که پیش‌تر گفتیم، این امر به‌معنای آن است که می‌توان تکینگی و کلیهٔ رخدادهای پیش از آن را از نظریه کنار گذاشت، چراکه تأثیری بر مشاهدات ما ندارند.

فضا–زمان ،کرانه‌ای دارد ؛ آغازی در لحظهٔ انفجار بزرگ.

به‌نظر می‌رسد علم، برای ما پرده از مجموعه‌ای از قوانین برداشته است که در چارچوب اصل عدم قطعیت و به شرط آگاهی بر وضعیت کیهان در هر لحظهٔ معین، ما را در جریان چگونگی تکامل کیهان در طول زمان قرار می‌دهند. شاید این قوانین در اصل به‌وسیلهٔ پروردگار وضع شده باشند، اما به‌نظر می‌رسد از آن پس، ارادهٔ خداوند بر آن بوده است که هستی در چارچوب همان قوانین راه خود بپیماید و از دخالت ذات باری بی‌نیاز باشد. اما وضعیت اولیه و ترکیب نخستین جهان را خداوند چگونه تعیین کرد؟ در آغاز زمان، «شرایط مرزی» چه بودند؟

یک پاسخ ممکن آن است که بشر به فهم و درک علل گزینش آرایش نخستین جهان توسط قادر متعال نمی‌تواند امیدوار باشد. البته بی‌گمان این امر در احاطهٔ قدرت قادر مطلق می‌باشد، اما اگر ارادهٔ خداوند بر آن قرار گرفته که جهان به گونه‌ای این‌چنین ادراک‌ناپذیر آغاز شود، چرا تکامل بعدی جهان را در مسیری قرار داد که قوانین حاکم بر آن برای ما فهم‌ پذیر باشد؟

همهٔ تاریخ علم عبارت بوده است: از درک تدریجی این حقیقت که رویدادها به شیوه‌ای دلخواه رخ نمی‌دهند، بلکه بیانگر نظمی نهفته در دل خویش‌اند که می‌توانند ناشی از ارادهٔ الهی باشند یا نباشند. طبیعی است که فرض کنیم این نظم نه‌تنها قوانین، بلکه شرایط مرزی  فضا–زمان، را که مشخص‌کنندهٔ حالت نخستین جهان است، در بر می‌گیرد. ممکن است مدل‌های بسیار زیادی برای جهان یافت که همگی از قوانین تبعیت کنند ولی شرایط اولیهٔ متفاوتی داشته باشند. باید اصلی وجود داشته باشد که براساس آن بتوانیم حالت نخستین، و در واقع یک مدل، را برای نمایش جهان‌مان برگزینیم.

در دل سکوت، هنوز نجواهایی باقی‌ست…