اندازه جهان هستی انقدر عظیم است که احتمالا بخش اعظم آن را هرگز نخواهیم شناخت!

MacTavish · 8/9/19

علم بشر انقدر پیشرفت کرده که بدانیم به احتمال بسیار زیاد، نه تنها بخش عظیمی از کیهان را هرگز نمی‌توانیم ببینیم، بلکه حتی اندازه جهان هستی را نیز هرگز نخواهیم یافت!

انسان، موجود کنجکاوی است. حتی می‌توان ادعا کرد که دقیقا همین کنجکاوی بوده که بشر را به تمام پیشرفت‌های علمی و تکنولوژیکی تاریخ خودش رسانده است. تا یک زمانی، هرچه علم بیشتر پیشرفت می‌کرد، مرزها و محدودیت‌هایی که تصور می‌شد بر سر راه انسان‌ها قرار دارند هم کمرنگ‌تر و نامحسوس‌تر می‌شدند. اما متاسفانه، از یک جایی به بعد، پیشرفت علم و افزایش شناخت ما از کیهان باعث شد به چیزی پی ببریم که احتمالا بزرگترین محدودیت جهان هستی است. هیچ‌چیز در جهان ماده، نمی‌تواند به سرعت نور برسد و سرعت نور هم یک میزان ثابت (300هزار کیلومتر بر ثانیه) است. شاید این محدودیت در زندگی روزمره ما، هرگز به چشم نیاید اما اگر ما هنوز هم همان موجودات کنجکاو سابق هستیم، پس هرگز نمی‌توانیم با محدودیت سرعت نور کنار بیاییم. درواقع محدودیت سرعت نور و از آن طرف، عظمت غیرقابل تصور اندازه جهان هستی باعث می‌شوند ما هرگز نتوانیم بخش اعظمی از کیهان را تماشا کنیم. ما تنها یک محدوده بسیار کوچک از جهان هستی را می‌توانیم ببینیم و هرچیزی که فراتر از آن منطقه است، احتمالا تا ابد، از دید ما خارج خواهد ماند.

جهان قابل مشاهده

اگر این استوانه فرضی را کل جهان هستی درنظر بگیریم، جهان قابل مشاهده ما آن دایره کوچکی است که در مرکز تصویر مشاهده می‌کنید!

منظور از جهان قابل مشاهده یا همان Observable Universe بخشی از جهان هستی است که ما قادر به مشاهده آن هستیم. البته اگر یک مقدار بخواهیم بحث را تخصصی‌تر و علمی‌تر بکنیم، باید بگوییم که هر سیاره و درواقع هر نقطه‌ای از جهان هستی، یک جهان قابل مشاهده مخصوص به خود دارد. پس منظور ما از جهان قابل مشاهده، درواقع جهان قابل مشاهده سیاره زمین است. اما اندازه جهان قابل مشاهده ما در سیاره زمین، چقدر است؟

برای پاسخ به این سوال باید چند موضوع را مدنظر قرار دهیم. ابتدا اینکه بشر، تنها زمانی می‌تواند یک پدیده را مشاهده کند که اولا آن پدیده بتواند پرتوهای نور را بازتاب دهد و دوم هم اینکه آن بازتاب نور، به چشم ما، یا بهتر بگوییم، به لنزهای قوی‌ترین تلسکوپ‌های ما، برسد! همانطور که قطعا می‌دانید، سرعت حرکت نور، 300هزار کیلومتر بر ثانیه است. این یعنی اگر یک جسم در فاصله 300هزار کیلومتری ما قرار داشته باشد، ما پس از یک ثانیه می‌توانیم آن جسم را مشاهده کنیم. یا به عبارت دیگر می‌توانیم بگوییم که فاصله ما با آن جسم، یک ثانیه نوری است. یقینا می‌دانید که فاصله ما با اغلب اجرام آسمانی انقدر بیشتر از 300هزار کیلومتر یا همان یک ثانیه نوری است که در علم نجوم، از اصطلاح سال نوری استفاده می‌شود؛ یعنی مسافتی که نور، در یک سال طی می‌کند!

یک سال نوری برابر است با 9.5تریلیون یا به عبارتی، 9,500,000,000,000 کیلومتر!

حالا که به طور کامل با مفهوم سال نوری آشنا شدید، وقت آن است که کمی بحث را پیچیده‌تر و البته جذاب‌تر کنیم! همانطور که گفته شد، اگر یک سیاره در فاصله مثلا یک سال نوری کره زمین باشد، ما آن سیاره را با یک سال تاخیر خواهیم دید! یعنی اگر مثلا همین الان اتفاقی در آن سیاره رخ دهد، ما یک سال دیگر می‌توانیم آن اتفاق را مشاهده کنیم. پس چیزی که ما الان داریم می‌بینیم، اتفاقاتی است که یک سال پیش در آن سیاره رخ داده‌اند! حال فرض کنید یک سیاره، 10سال نوری از ما فاصله داشته باشد، حالا ما اتفاقاتی را در آن سیاره مشاهده می‌کنیم که 10سال پیش رخ داده‌اند.

حالا اجازه دهید برای اینکه باز هم قضیه را جذاب‌تر و پیچیده‌تر کنیم، گذری به بیگ بنگ (Big Bang که بعضا در زبان فارسی به آن مَه‌‌بانگ هم گفته می‌شود) بزنیم. تقریبا تمام دانشمندان جهان معتقدند که از زمان رخ دادن بیگ بنگ که نقطه آغاز جهان هستی ما بوده است، تاکنون چیزی حدود 13.8میلیارد سال نوری گذشته است. اگر بحث انبساط دائمی کیهان را برای لحظه‌ای فراموش کنیم، این یعنی اگر یک سیاره در فاصله 13.8میلیارد سال نوری ما قرار داشته باشد و ما هیچ محدودیت تکنولوژیکی‌ای نداشته باشیم، می‌توانیم دقیقا در همین لحظه، اثری از آن سیاره را مشاهده کنیم.

حالا به یک سوال پیچیده می‌رسیم؛ سوالی که درمقابل ستاره شناسان و اخترفیزیک دانان هم قرار دارد. چه می‌شود اگر یک سیاره یا کلا یک جرم آسمانی، در فاصله‌ای بیشتر از 13.8میلیارد سال نوری ما باشد؟ چه می‌شود اگر مثلا یک سیاره، 14میلیارد سال نوری با ما فاصله داشته باشد؟ اینجا است که محدودیت سرعت نور دامن‌گیر ما می‌شود! اگر دوباره فرض را بر این بگذاریم که اندازه جهان هستی درحال بسط یافتن و بزرگتر شدن نیست، می‌توانیم بگوییم که ما این سیاره را 200میلیون سال دیگر رویت خواهیم کرد! صرفا جهت یادآوری، از زمان متولد شدن حضرت عیسی مسیح تا این لحظه که این مقاله درحال نوشته شدن است، تنها 2019سال گذشته است! پس واضح است که فکر تماشای سیاره‌ای که در فاصله 14میلیارد سال نوری ما قرار دارد را هم باید از سرمان خارج کنیم؛ چرا که این احتمال کاملا وجود دارد که تا 200میلیون سال دیگر، کلا بشریت منقرض شده باشد!

پس با توجه به مواردی که گفته شد، احتمالا به این نتیجه رسیده‌اید که جهان قابل مشاهده ما در سیاره زمین، درحال حاضر، 13.8میلیارد سال نوری است. چون اگر جسمی در فاصله‌ای دورتر از این میزان قرار داشته باشد، هنوز بازتاب نور آن جسم به ما نرسیده است و درنتیجه ما آن را درحال حاضر، نمی‌توانیم مشاهده کنیم. از نظر منطقی این تصور شما کاملا درست است اما واقعیت، چیز دیگری است! همانطور که پیشتر هم به آن اشاره کردیم، کیهان درحال منبسط شدن است. اما این موضوع به چه معنایی است؟

انبساط کیهان و افزایش دائمی اندازه جهان هستی

دانشمندان معتقدند نیرویی ناشناخته و مرموز بنام انرژی تاریک درحال منبسط کردن کیهان است!

اگر خیلی ساده بخواهیم این موضوع را توضیح دهیم، باید بگوییم که به عقیده دانشمندان، جهان هستی از ماده تاریک (Dark Matter) و انرژی تاریک (Dark Energy) ساخته شده است. جاذبه ماده تاریک چیزی است که تمام کیهان و اجزای آن از جمله ستاره‌ها، سیاره‌ها و غیره را کنار یکدیگر نگه داشته است. اما انرژی تاریک، بجای نیروی جاذبه، نیروی دافعه دارد! انرژی تاریک درحال دور کردن کیهان و تمام اجزای آن از همدیگر است. ماده تاریک و انرژی تاریک در تقابل دائمی با یکدیگر هستند اما انرژی تاریک، درحال پیروزی در این تقابل است! درنتیجه، کیهان درحال منبسط شدن و اندازه جهان هستی هم درحال بزرگتر شدن است! جالب اینجا است که سرعت انبساط کیهان، به صورت افزاینده‌ای، لحظه به لحظه درحال بیشتر شدن است و سرعت کنونی آن، به مراتب بیشتر از چیزی است که احتمالا انتظارش را دارید!

این منبسط شدن کیهان، چیزی است که بحث ما را حتی از قبل هم پیچیده‌تر و جذاب‌تر می‌کند! اجازه دهید دوباره به همان مثال بیگ بنگی خودمان برگردیم! سیاره‌ای فرضی را درنظر بگیرید که پس از بیگ بنگ، در فاصله 13.8میلیارد سال نوری الان ما بوده است. به این ترتیب، 13.8میلیارد سال پیش، پرتوهای نور از سمت این سیاره، شروع به حرکت به سمت کره زمین کرده‌اند. البته واضح است که 13.8میلیارد سال پیش، سیاره زمین وجود نداشته اما خب این نقطه از فضا که سیاره ما اکنون در آن قرار گرفته است، طبیعتا 13.8میلیارد سال پیش هم وجود داشته است. پس نور آن سیاره، زمانی به سمت ما حرکت کرده که فاصله آن با ما، 13.8میلیارد سال نوری بوده است.

اما به علت انبساط دائمی کیهان، فاصله‌ای که اکنون آن سیاره با ما دارد، به مراتب بیشتر از فاصله 13.8میلیارد سال نوری اولیه‌اش با ما است. دانشمندان با انجام معادلات بسیار پیچیده ریاضیاتی، متوجه شده‌اند آن سیاره فرضی که درواقع آخرین نقطه از جهان قابل مشاهده بشر است، اکنون به فاصله 46.5میلیارد سال نوری کره زمین رسیده است! درنتیجه، با اینکه ما درحال حاضر نمی‌توانیم جسمی را مشاهده کنیم که در فاصله 46.5میلیارد سال نوری ما قرار دارد، اما می‌دانیم که در فاصله 46.5میلیارد سال نوری ما، چه چیزی وجود دارد!

اندازه دقیق جهان قابل مشاهده انسان

با توجه به عمر 13.8میلیارد سال نوری جهان هستی و همینطور محدودیت‌های سرعت حرکت نور، به این نتیجه رسیدیم که ما درحال حاضر و با فرض اینکه بالاترین تکنولوژی‌های ممکن را در اختیار داریم، می‌توانیم پرتوهای نوری را دریافت کنیم که از فاصله 13.8میلیارد سال نوری کره زمین، بازتاب داده شده‌اند. اما با درنظر گرفتن انبساط دائمی کیهان، ما اکنون می‌دانیم که در فاصله 46.5میلیارد سال نوری زمین، چه چیزهایی وجود دارند. پس می‌توان اینگونه گفت که جهان قابل مشاهده ما، یک یک دایره، یا بهتر بگوییم، یک کُره به مرکزیت زمین و با شعاع 46.5 و قطر 93میلیارد سال نوری است.

سرتاسر جهان قابل مشاهده در یک قاب!

اندازه جهان هستی

با بررسی تمامی مواردی که گفته شد، به این نتیجه ناامیدکننده و شاید تلخ می‌رسیم که ما به احتمال بسیار زیاد، هرگز نخواهیم توانست اندازه جهان هستی را کشف کنیم. درواقع جهان هستی، برای ما، به همان جهان قابل مشاهده‌مان محدود شده و اینکه چه چیزی فراتر از جهان قابل مشاهده ما وجود دارد، سوالی است که احتمالا هرگز پاسخی برایش نخواهیم یافت. شاید فکر کنید که به مرور زمان، جهان قابل مشاهده ما هم وسیع‌تر می‌شود و کاملا هم درست فکر می‌کنید اما فراموش نکنید که فقط جهان قابل مشاهده ما نیست که درحال انبساط است، سرتاسر کیهان در حال منبسط شدن است!

اجازه دهید این موضوع را به این صورت برایتان جا بیاندازیم. اگر جهان، درحال منبسط شدن نبود، سیاره‌ای که 13.8میلیارد سال پیش، در فاصله 13.8میلیارد سال نوری ما قرار داشته، هنوز هم کماکان در همان فاصله قرار داشت. این یعنی ما می‌توانستیم با یک تاخیر ثابت 13.8میلیارد سال نوری، آن سیاره را مشاهده کنیم. اگر همین الان اتفاقی در آن سیاره رخ می‌داد، ما می‌توانستیم 13.8میلیارد سال نوری دیگر، آن اتفاق را مشاهده کنیم. اما بخاطر منبسط شدن دائمی کیهان، آن هم با سرعتی بالا و افزاینده، اگر هم‌اکنون اتفاقی در آن سیاره رخ دهد، بجای 13.8میلیارد سال نوری، ما 46.5میلیارد سال نوری دیگر می‌توانیم آن اتفاق را مشاهده کنیم!

درنهایت هم اینکه نه تنها ما احتمالا هرگز نخواهیم فهمید آن طرف جهان قابل مشاهده ما چه خبر است، بلکه حتی هرگز نخواهیم فهمید که اندازه جهان هستی حداقل روی کاغذ، چقدر است! پذیرش این موضوع برای انسان کنجکاو، می‌تواند به معنی واقعی کلمه غیرممکن باشد اما چاره دیگری وجود ندارد. برخی دانشمندان معتقدند که باید این محدودیت خودمان و جهان مادی را بپذیریم و در عوض، شروع به تلاش بیشتر برای کشف ناشناخته‌های همین جهان قابل مشاهده خودمان کنیم. به هرحال در همین جهان قابل مشاهده هم ناشناخته‌های بسیار زیادی وجود دارد که شاید الان توانایی درک آن‌ها را نداشته باشیم، اما اگر به تلاش خودمان ادامه دهیم، بالاخره روزی می‌رسد که حداقل برخی از آن‌ها را درک می‌کنیم!