نجوم و اختر شناسی

نظریه انفجار بزرگ

مقدمه

نظریه انفجار بزرگ در حال حاضر تنها توضیح ارائه شده درباره منشأ جهان می‌باشد که بطور گسترده پذیرفته شده است. انفجار بزرگ ، بسیار پر انرژی و پر حرارات بود و در ثانیه‌های اولیه پس از انفجار فقط تشعشع و ذرات زیر اتمی گوناگون در جهان وجود داشتند. تشعشعات باقیمانده از این انفجار هنوز به صورت امواج ضعبف مایکروویو در آسمان وجود داشته ، از زمین قابل ردیابی هستند. به این امواج تشعشع مایکروویو زمینه کیهان گفته می‌شود.
در اواخر دهه 1920، ادوین هابل (1953-1889) ، ستاره شناس آمریکایی به بررسی نور دریافتی از ستارگان کهکشانهای دور دست پرداخت. او متوجه شد که طول موجهای این نور بلندتر از میزان مورد انتظار است. این پدیده که قرمز گرایی نام دارد، نشان داد که کهکشانها با سرعت زیادی در حال دور شدن از زمین هستند.
هر چه ما بیشتر به عمق کیهان نظاره می‌کنیم در واقع بیشتر به عمق زمان گذشته می‌نگریم. یک ستاره را که در فاصله 10 سال نوری قرار دارد به همان صورتی می‌بینیم که 10 سال نوری قبل بوده است. دورترین اجرامی را که انسان می‌تواند با تلسکوپهای بزرگ نجومی نظاره کند کوازارها هستند. (Quasar مخفف عبارت نجومی Quasistallar object و عبارت است از عضوی از گروههای گوناگون ستاره مانند که دارای پرتوهای قرمز استثنایی می‌باشند و غالبا از خود فرکانسهای رادیویی و نیز امواج نوری قابل دیدن منتشر می‌کنند.)
آنها در واقع کهکشانهای کاملا جوانی هستند که در مراحل اولیه شکل گیری به سر می‌برند. حال اگر انسان نگاهش را در سمت دلخواهی به دورتر و بازهم دورتر متوجه کند باید به مرزی برسد که در آنجا آغاز خلقت را مشاهده کند و به عبارت دیگر آن گاز داغ اولیه را ببیند که تمام کهکشانها ، ستارگان ، سیارات و موجودات از آن ایجاد شده‌اند. بنابراین می‌بایست پیرامون ما را پیوسته پوسته کاملا درخشانی در دور دست احاطه می‌کرد و آسمان هم می‌بایست شبها همچون روز روشن می‌شد اما این دیوار آتشین با سرعت زیادی از ما دور می‌شود زیرا که عالم لحظه به لحظه انبساط می‌یابد.
سرعت دورشدن به قدری زیاد است که نور این پوسته دارای طول موج بلندتری می‌شود که ما آن را فقط به صورت تشعشعات و امواج رادیویی دریافت می‌کنیم. وجود این پرتوها را می‌توان با رادیو تلسکوپها به سادگی اثبات کرد این تشعشعات تکیه گاهی مهم برای اثبات فرضیه انفجار اولیه می‌باشد.

سرانجام جهان

ستاره شناسان سه نظریه در مورد نحوه پایان جهان ارائه کرده‌اند:
1. جهان برای همیشه گسترش خواهد یافت؛
2. هنگامی که جهان به اندازه معینی رسید، انبساط آن متوقف شده و در همان حال ثابت می‌ماند؛
3. جهان سرانجام از انبساط باز می‌ایستد و انقباض (فروپاشی درونی) آن آغاز می‌گردد. بعضیها این پدیده را فروپاشی (تلاشی) بزرگ (big chrunch) نامیده‌اند.

شواهدی در اثبات انفجار بزرگ

تشعشع مایکروویو زمینه کیهانی بهترین دلیل اثبات نظریه انفجار بزرگ می باشد. این تشعشع بسیار ضعیف بوده و طول موج بسیار بلندی دارد. این مشخصات، کشف ادوین هابل (1952 - 1889) ، ستاره شناس آمریکایی ، را که گفته بود جهان در حال انبساط است، تأیید می‌کند. این تشعشع همچنین نظریه جورج گاموف (68 - 1904) ، فیزیکدان آمریکایی اوکراینی تبار را تأیید می‌کند.
او پیش بینی کرده بود که در صورت وجود آغازی برای جهان ، تشعشعاتی که به ما می‌رسند بایستی از دورترین نقاط آن که با سرعتی زیاد در حال دور شدن هستند، باشند. چنین تشعشعاتی به شدت مستعد قرمز گرایی (میزان گرایش نور اجسام دور شونده به سمت قسمت قرمز رنگ طیف الکترومغناطیسی) بوده و بنابراین انتظار می‌رود که دارای طول موجهای بلند باشند.
با مطالعه کهکشانهای دور شواهد بیشتری در اثبات نظریه انفجار بزرگ بدست آمده است. بعضی از این کهکشانها 13 میلیلاردسال نوری با ما فاصله دارند، یعنی 13 میلیارد سال طول می‌کشد تا ما نور آنها را ببینیم. حال ما این کهکشانها را به همان شکلی که 2 میلیارد سال بعد از انفجار بزرگ بوده‌اند، مشاهده می‌کنیم. این واقعیت که آنها فشرده‌تر از کهکشانهای نزدیکتر به نظر می‌رسند نشان می‌دهد که حجم جهان زمانی کوچکتر و متراکمتر بوده و حال با گذشت زمان این حجم در حال افزایش است.
دانشمندان با امید به کشف منشأ جهان ، تلاش می‌کنند تا شرایطی را که بلافاصله بعد از انفجار بزرگ وجود داشت، باز سازی کنند. برای اینکار ، آنها دو اشعه از ذرات بنیادی را در جهات متضاد ، حول دستگاهی به نام شتاب دهنده (دستگاهی برای آشکار ساختن ذرات) می‌فرستند؛ این دو اشعه وقتی به سرعت نور می‌رسند، به هم برخورد می‌کنند که از انرژی حاصل از این برخورد، ذرات جدیدی بوجود می‌آیند. این ذرات ردی از برخورد ، ذرات جدیدی بوجود می‌آیند.
این ذرات ردی از خود در محفظه حباب (وسیله‌ای که در آن ذرات بنیادی از میان هیدروژن مایع عبور و باعث جوشیدن آن شده و ردی از حباب از خود بر جای می‌گذارند) باقی می‌گذارند و داشنمندان می‌توانند انها را ببینند. نتایج این آزمایش حقایق بسیاری راجع به آغاز جهان در اختیار ما می‌گذارد، زیرا انرژی آزاد شده از تصادم ذرات بنیادی شبیه به انرژی ذراتی است که در لحظات اولیه انفجار بزرگ حاصل شده است.

عالم در ابتدا چگونه به نظر می‌آمد؟

آشکار است برای آگاهی از چگونگی اولین ثانیه‌ها و یا بهتر بگوییم اولین اجزای ثانیه‌های پس از انفجار اولیه نباید از ستاره شناسان پرسید، بلکه در این مورد باید به فیزیکدانهای متخصص در امر فیزیک ذرات مراجعه کرد که در مورد تشعشعات و ماده در شرایط کاملا سخت و غیر عادی تحقیق و تجربه می‌کنند. تاریخ کیهان معمولا به 8 مقطع کاملا متفاوت و غیر مساوی تقسیم می‌شود:

مرحله اول (صفر تا ^43-10 ثانیه)

این مسأله هنوز برایمان کاملا روشن نیست که در این اولین اجزای ثانیه‌ها چه چیزی تبدیل به گلوله آتشینی شد که کیهان باید بعدا از آن ایجاد گردد. هیچ معادله و یا فرمولهای اندازه گیری برای درجه حرارت بسیار بالا و غیر قابل تصوری که در این زمان حاکم بود در دست نمی‌باشد.

مرحله دوم (^43-10 تا ^32-10 ثانیه)

اولین سنگ بناهای ماده مثلا کوارکها و الکترونها و پاد ذره‌های آنها از برخورد پرتوها با یکدیگر بوجود می‌آیند. قسمتی از این سنگ بناها دوباره با یکدیگر برخورد می‌کنند و به صورت تشعشع فرو می‌پاشند. در لحظه‌های بسیار بسیار اولیه ذرات فوق سنگین - x نیز می‌توانسته‌اند بوجود آمده باشند. این ذرات دارای این ویژگی هستند که هنگام فروپاشی ماده بیشتری نسبت به ضد ماده و مثلا کوارکهای بیشتری نسبت به آنتی کوارکها ایجاد می‌کنند. ذرات x که فقط در همان اولین اجزای بسیار کوچک ثانیه‌ها وجود داشتند برای ما میراث مهمی به جا گذاردند که عبارت بود از: (افزونی ماده در برابر ضد ماده).

مرحله سوم (از ^32-10 ثانیه تا ^6-10 ثانیه)

کیهان از مخلوطی از کوارکها ، لپتونها - فوتونها و سایر ذرات دیگر تشکیل شده که متقابلا به ایجاد و انهدام یکدیگر مشغول بوده و ضمنا خیلی سریع در حال از دست دادن حرارت هستند.

مرحله چهارم (از ^6-10 ثانیه تا ^3-10 ثانیه)

تقریبا تمام کوارکها و ضد کوارکها بصورت پرتو ذره‌ها به انرژی تبدیل می‌شوند. کوارکهای جدید دیگر نمی‌توانند در درجه حرارتهای رو به کاهش بوجود آیند ولی از آن جایی که کوارکهای بیشتری نسبت به ضد کوارکها وجود دارند. برخی از کوارکها برای خود جفتی پیدا نکرده و بصورت اضافه باقی می‌مانند. هر 3 کوارک با یکدیگر یک پروتون با یک نوترون می‌سازند. سنگ بناهای هسته اتمهای آینده اکنون ایجاد شده‌اند.

مرحله پنجم (^3-10  ثانیه تا 100 ثانیه)

الکترونها و ضد الکترونها در برخورد با یکدیگر به اشعه تبدیل می‌شوند. تعدادی الکترون باقی می‌ماند، زیرا که ماده بیشتری نسبت به ضد ماده وجود دارد. این الکترونها بعدا مدارهای اتمی را می‌سازند.

مرحله ششم (از 100 ثانیه تا 30 دقیقه)

در درجه حرارتهایی که امروزه می‌توان در مرکز ستارگان یافت اولین هسته‌های اتمهای سبک و بویژه هسته‌های بسیار پایدار هلیوم در اثر همجوشی هسته‌ای ساخته می‌شوند. هسته اتمهای سنگین از قبیل اتم آهن یا کربن در این مرحله هنوز ایجاد نمی‌شوند. در آغاز خلقت عملا فقط دو عنصر بنیادی که از همه سبکتر بودند وجود داشتند: هلیوم و هیدروژن.

مرحله هفتم (از 30 دقیقه تا یک میلیون سال پس از خلقت)

پس از گذشت حدود 300000 سال گوی آتشین آنقدر حرارت از دست داده که هسته اتمها و الکترونها می‌توانند در درجه حرارتی در حدود 3000 درجه سانتیگراد به یکدیگر بپیوندند و بدون اینکه دوباره فورا از هم بپاشند اتمها را تشکیل دهند. در نتیجه آن مخلوط ذره‌ای که قبلا نامرئی بود اکنون قابل دیدن می‌شود.

مرحله هشتم (از یک میلیون سال پس از خلقت تا امروز)

از ابرهای هیدروژنی دستگاههای راه شیری ستارگان و سیارات بوجود می‌آیند. در داخل ستارگان هسته اتمهای سنگین از قبیل اکسیژن و آهن تولید می‌شوند. که بعدها در انفجارات ستاره‌ای آزاد می‌گردند و برای ساخت ستارگان و سیارات و حیات جدید بکار می‌آیند.

تربيت و محيط‌هاى تربيتي گفتگواز تربيت اسلامى پيش از هر چيز احتياج دارد که ما ميان تربيت اسلام و تربيت مسلمين فاصله بيندازيم. حکمت و فلسفه به دو شکل الشراق و استدلال و نرمان و تصوف به دو چهره خرابات و خانگاه تقسيم مى‌شود و همين تقسيم چهار روش تربيتى خاص به دنبال مى‌آورد. روش‌هايى که ارزش‌هاى گوناگونى را دنبال مى‌کند و چه بسا ترکيب اين چهار روش، روش‌هاى ديگرى هم به دنبال بياورد” بحث از تربيت را مى‌توان در دو مرحله از سير زندگى بشر بررسى کرد. مرحله پيش از بلوغ و بعد از بلوغ زيرا شکل تربيتى در اين دو مرحله، متفاوت است.
“در يک مرحله انسان وابسته به وراثت، به محيط زندگى و به شرايط اجتماعى و تاريخى است. هنوز به وجدان نرسيده، خودش را احساس نکرده، خودآگاه نيست. وجدان يعنى درک انسان از خودش. در مرحله دوم انسان، انسانى است که به بلوغ رسيده، خودش را مى‌شناسد چون گذشته از غرايز و احساسات و گذشته از تخيل و توهم و تفکر، انسان به آن عنصر نهايى شخصيت‌ خودش راه يافته و عقل در او شکل گرفته است.”
يکى از مهمترين موضوعاتى که در هر فلسفه تربيت معاصر و يا حتى آموزه‌هاى تربيتى قديم مطرح مى‌شود موضوع مهم محيط‌هاى تربيتى است. اين امر بويژه در مرحله اول رشد هر انسانى که مرحله قبل از بلوغ است نقش محورى خاصى دارد .حال نوع بينش خاص اسلامى در اين زمينه از منظر انديشمند فاضل مرحوم حجت‌‌الاسلام على صفايى حائرى در اين نوشتار مدنظر ما مى‌باشد.
“تربيت اصيل منتظر موقعيت مطلوب و محيط مناسب نمى‌نشيند، بلکه براى هر موقعيت برنامه‌اى دارد و در هر محيط روش و برخورد مناسبى را در نظر مى‌گيرد. محيط‌هاى تربيتى را مى‌توان به شکل سيستم متضاد و متحرک تقسيم کرد. و از آنجا که اين محيط‌ها يکسان نيستند، ناچار براى کودکى که در هريک از اين محيط‌هاى متفاوت قرار دارد، بايد به يک نوع برخورد و يک روش تربيتى مناسب روى آورد.
محيط تربيتى بسته: گاهى محيط، محيط بسته است و يک فکر بيشتر در آن جريان ندارد. کودک از مادرش از پدرش از برادرش و از تمامى دوستان، چيزى را مى‌شنود که در مکتب مى‌شنود و از استادانش مى‌شنود. اين چنين توافق و هماهنگى موفقي، به شک و عصيان اجازه رويش نخواهد داد و کودک با اين يقينى که در دوره‌هاى طفوليت خرمن کرده و به دست آورده تا دم مرگ و حتى پس از مرگ هم زندگى خواهد کرد و ادامه خواهد داد.
آشنايى با چنين محيط‌هايى به اصطلاح بسته و بر شمردن مصاديق آن مى‌طلبد که مربى و متخصص مباحث تربيتى با روش کار در اين محيط آشنا باشد تا بهترين بهره حاصل شود. در اين چنين محيطى کار تربيت ساده است. کافى است که با لطافت و تدبير به دل کودک راه باز کنى و ارزش‌ها و يا خصلت‌هاى مطلوب را به او تزريق نمايى و چون کسى نيست که با کودک درگير شود و با شناخته‌ها و ساخته‌هاى او مخالفت نمايد، طبيعتا مبتلا به شکى هم نخواهد شد و به راحتى به آن مقاصدى که برايش در نظر گرفته‌‌اند خواهد رسيد. بدين‌ترتيب کودک کمتر عصيان مى‌کند و شورش مى‌آورد و کمتر تضادى شکل مى‌گيرد و حرکتى آغاز مى‌شود.
محيط متضاد: يکى ديگر از محيط‌هاى تربيتى محيط باز است که در آن به تضادهايى باز مى‌گردند و درگيرى‌ها بر کودک وارد مى‌شود. محيط باز، محيط سرشار از تضاد و درگيرى است. محيطى است که فکرهاى گوناگون با کودک روبرو مى‌شوند.
در چنين محيطى هرچه بيشتر نو را بسازند، زودترخوب مى شوى و هرچه فکر بارت کنند باعث مى‌شود که در جريان زندگى‌ات آن را بيشتر زير و رو کنى و دچار شک و عصيان و بدبينى ونفرت شوي، در چنين محيطي، نمى‌شود براى کودک ارزش‌ها و يا خصلت‌ها را ديکته کرد. هيچ مکتب و مذهبى نمى‌تواند اصالت‌ها و يا حرف‌هاى ساده و سطحى خود را به بچه‌ها تحميل کند. چون بچه‌ها مشغول داد و ستد هستند، مبتلا هستند. در چنين محيطى کودکان از لحاظ روانى بى‌ آرام و از لحاظ آموزش و يادگيري، بدبين و ديرباور و از لحاظ عاطفى سرسخت و خشن هستند.در اين محيط برخوردهاى شخصيت‌ساز و سوال‌هاى دقيق وتوجه‌هاى غير مستقيم و بى‌اعتنايى‌هاى حساب شده اثر بيشتر دارد.
محيط متحرک: سومين محيطى که در اين جا مطرح مى‌گردد اصطلاحا محيط متحرک گفته شده است. “هنگامى که جامعه تضادهايش را حل کرد و به حرکت پيوند داد، آن وقت امن اجتماعى و تسلط رواني، کار تربيت را ساده‌تر خواهد کرد. فکر مسلط و مذهب مسلط که در عمل تجربه شده و از درگيرى‌ها سرفراز بيرون آمده پذيرفته مى‌شود و در اين روحيه‌هاى آماده و تشنه که از درگيرى‌ها فرسوده و خسته شده‌اند قرار مى‌گيرد. مگر آنکه در عمل دوباره نارسايى‌ها احساس شود و يا اينکه تبليغات و وسوسه‌ها با دروغ‌هاى راست و راست‌هاى دروغ و ترکيب‌هاى حق و باطل اين شکست و نارسايى را تبليغ کنند و در روحيه کودک و نوجوان بذر بى‌اعتنايى و بى‌تفاوتى را سبز کنند و او را به همراهى غريزه‌هاى مشتاق و لذت‌هاى غافل و غفلت‌هاى لذيذ به بستر نرم و خوشى‌هاى کاذب بياورند. و همراه اين لذت‌هاى مخدر آنچه را که مى‌خواهند به او تزريق کنند و آنچه را نمى‌خواهند در او بسوزانند.”اين سه محيط محيط‌هايى بودند که هرکدام نيازمند روش و برخوردى مناسب هستند و هريک سختى‌ها و ويژگى‌هاى خاص خود را دارد که بايد پس از آشنايى با محيط به سراغ روش‌هاى مناسب رفته و گزينش صحيح در روش‌ها را داشته باشيم.

از منظر انديشمند معاصر مرحوم على صفايى حائري/سارامحمدى نژاد

كیهان شناسی

قسمت اول

اساس دریافت ذهنی ما ازتكامل جهان ، مدل انفجار بزرگ است كه برپایه نظریه نسبیت عام انیشتن و رصدهای ادوین هابل در مورد گسترش جهان مطرح شد . اثر متقابل تئوری و رصد دراینجا اهمیت خاصی دارد .ما اكنون در میان انقلابی از دانسته هایمان پیرامون سر منشاء تكامل جهان هستیم. انقلابی كه هم ازنظریه های جدید وهم ازتكنولوژی پیشرفته تغذیه می كند. تلسكوپهای فضایی ای كه ازآن سوی طیف الكترومغناطیسی جهان را زیر نظر دارند، تلسكوپهای عظیم زمینی، ابر رایانه ها وشتاب دهنده های ذرات اتمی وحتی تلسكوپهای زیرزمینی ، همگی نقش مهمی را در این زمینه ایفا می كنند .به مدد نظریه نسبیت عام انیشتن و فیزیك نوین ذرات، میتوان با اطمینان بیشتری تاریخ كیهان را از زمان تركیب ذرات بنیادی،كه دریك میكرو ثانیه بعداز پیدایش جهان به وجود آمدند، بررسی كرد.
بعد از چند دهه تلاش وكوشش ما نتوانسته ایم ویژگی اساسی جهان خودمان را شناسایی كنیم .در توافق نظر جدید كه در یك دهه قبل به سختی قابل تصوربود ، بیشتركیهان شناسان عمرجهان را ۷/۱۳ میلیاردسال می دانند و عقیده دارندكه تخت است ( یعنی از هندسه اقلیدسی تبعیت می كند ، با خطوط موازی ای كه در بی نهایت هم موازی می مانند وزوایای داخلی مثلث كه مجموعاً‌۱۸۰ درحه هستند.)نظرات جدیدی كیهان شناسی تعدادی ازمشكلاتی راكه به مدت چند دههه مطرح بوده اند ، حل می كنند . معروفترین این معضلات این بودكه جهان ، جوان تر از ستاره هایی كه درآن قراردارند به نظر می آمد . برابری اندازه گیری های مستقل با مقادیركلیدی مانند ثابت هابل نیز از موضوعات مهم كیهان شناسی هستند . بیشترماده كهكشان هیچ نوری ازخود منتشر نمی كند و برخلاف ماده كه برای ماآشناتروملموس تراست ، از نوترون وپروتن تشكیل نشده .به نظر می آید این ماده سیاه عجیب كه ۳۰ درصدازكل جرم –انرژی جهان را تشكیل می دهد ،ازنوعی ذره بنیادی تشكیل شده كه كمی بعد ازانفجار بزرگ به وجود آمده است.حتی شگفت آورترازاین، دو سوم از جرم – انرژی كیهان است كه ازانرژی تاریك اسرارآمیزتشكیل شده، كه باعث سرعت یافتن گسترش جهان می شود.
● ساختار انفجار بزرگ
اساس دریافت ذهنی ما ازتكامل جهان ، مدل انفجار بزرگ است كه برپایه نظریه نسبیت عام انیشتن و رصدهای ادوین هابل در موردگسترش جهان مطرح شد . اثر متقابل تئوری و رصد دراینجا اهمیت خاصی دارد .درساختار نسبیت عام فضا و زمان می توانند بپیچند ، خم شوند وكشیده شوند . بوسیله رصد نیز گسترش جهان به خوبی رؤیت شده البته این گسترش به صورت به جلو برده شدن ماده است و نه پرتاب شدن آن درخلاء .علاوه براین، میل به قرمز( redshif ) نورساطع شده ازكهكشانهای دور دست ، با اثر دوپلر ،كه در اثرحركت در میان فضا به وجود می آید توجیه نشده ، بلكه به عنوان نتیجه گسترش فضاكه باعث كشیدگی طول موج فوتونهای راهی زمین می شود،توضیح داده شده است.(پدید میل به قرمزدراثركشیده شدن فوتونهای رسیده به زمین ازیك كهكشان دوردست ظاهر می شودكه باعث شكافته شدن خطوط جذبی درطیف كهكشان وتمایل آن به طیفهای قرمزتر نورمرئی- درمقایسه با ستارگان كهكشان راه شیری ـ می شود.) میل به قرمز یك كهكشان دوردست مستقیماً نشان می دهد جهان از زمانی كه نورآن كهكشان را ترك كرده است چفدر بزرگ تر شده .تفاوت اندازه برابر میل به قرمز ( ۲)+۱ است .به طور مثال دورترین كوازار شناخته شده میل به قرمزی برابر۴/۶ دارد . یعنی حجمی ازفضا كه درزمان ترك نور از كوازار یك میلیون سال نوری پهنا داشته ، اكنون ۴/۷ میلیون سال نوری است!
نظام انفجار بزرگ بسیار یا از ویژگیهای اصلی جهان امروز را در خودجای می هد - البته همه آنها را توضیح نمی دهد- از جمله : تخت بودن فضا،امواج پس زمینه كیهانی ، وبرآمدگیهای موجوددر ماده آغازین كه ساختارهای بزرگ .آشكار امروزی راپدید آورده اند.در سال ۱۹۸۰ فیزیكدانی به نام آلن اچ - گروت نظریه ای ارائه كردبه نام تورم** . بعدها دیگران نیز توضیحاتی به این نظریه افزودند .این تئوری كه نشات گرفته از فیزیك كاربردی ذرات است ، مهمترین ویژگیهای جهان امروزراتوضیح می دهد.درتئوری تورم قسمتهای كوچك كیهان اولیه به طور تصاعدی گسترش پیدا كردند وقسمتی از فضاراكه ماامروزه می بینیم ،صاف تر كردند.مانند وقتی كه بیشتر بادكردن یك بادكنك باعث می شودقسمت كوچكی روی سطح آن صاف تر به نظر برسد.
گفته می شود دلیل اصلی جریان یافتن این گسترش انرژی پتانسیلی وابسته به انرژی فرضی است به نام inflaton این انرژی پتانسیل inflatin است كه حرارت چشم گیر انفجار بزرگ رافراهم كرده درحین پدیدهinflaton نوسانات كوانتومی در مقیاسهای زیر اتمی بوسیله گسترشی مهیب به اندازه های نجومی می رسند این بزرگتر شدن ها درسالیان دراز بعدی به همراه گرانش رشد كردند ودر نهایت به پیدایش كهكشانها وخوشه های كهكشانی كنونی انجامیدند ازنظریه تورم می توان سه نتیجه گیری كرد:۱) فضا بایددرلبه مرئی آن صاف به نظر برسد.۲) توزیع ماده در مقیاسهای نجومی باید منشاكوانتومی داشته باشد.۳) فضا رابایدپس زمینه ای ازامواج گرانشی فرا گرفته باشد،كه بوسیله نوسانات كوانتومی بعد از۱۰ ثانیه به توان ۳۲- از شروع جهان بوجود آمده اند .دوپیش بینی نخست اكنون با اندازه گیری هایی كه روی CMBR انجام می شوددیده شده اند.( وسومی نیزاحتمالاً درآینده ای نه چندان دوربااندازه گیری ها به اثبات خواهد رسید.)اكنون به بحث درباره گسترش جهان می پردازیم.
● گسترش جهان
در سال ۱۹۲۹ ادوین هابل و میلتون هوماسون ، فاصله چند كهكشان نزدیك را اندازه گیری كردند و رابطه میان فاصله و سرعت عقب نشینی آنها را بدست آوردند( كه وقتی كهكشانی با سرعتی كمتر ازكسری از سرعت نور از ما دورمی شود، این رابطه با میل به قرمزآن متناسب است.) این مؤلفه تناسب ، ثابت هابل نام دارد ( H ۰) وسرعت گسترش جهان امروزرا اندازه گیری می كند.تعیین دقیق فواصل كهكشانی به طرز شگفت آوری سخت است و پیچیدگیهای زیادی مزاحم تلاش برای مشخص كردن H ۰ می شود.اكنون با استفاده از پیشرفتها و ابزار پیچیده و به مدد روش های متعدد و متفاوت اندازه گیری ، برمقداری برای ین ثبات اتفاق نظر شده .
فواصل دقیق كهكشانی در مقیاسهای دوركه بوسیله بخشی از پروژه كلیدی هابل ( hstkp ) بدست آمده است ، قسمتی از سرفصلهای مدنظر آقای فریدمن ( f reed man ) مدیر این پروژه را تشكیل می دهد .با آشكار سازی و اندازه گیری ستاره های متغیر ( Cepheid) در ۲۴ كهكشان مارپیچی ، هابل محققان این پروژه را قادر كردتا ۵ روش تنظیم شده ، به عنوان دومین شاخص فاصله ، برای فواصل بیش از۱ میلیارد سال نوری، بدست آوردند.چنین فواصلی به خوبی در مسیر رصدی هابل قرار دارند. جایی كه اثر مخرب اجتماع كهكشانهای پر جرم، همچون خوشه سنبله، تاثیر محسوسی در اندازه گیری ها ندارند.
باتركیب هرپنج تكنیك ، مقدار۷۲كیلومتردرثانیه ، درمگاپارسك –باخطایی حدود۱۰ درصد – برای ثابت هابل بدست آمد .درحالیكه پارامتر اندازه گرفته شده توسط خودهابل ۵۵۰ كیلومتردرثانیه درمگا پارسك بود .ازآنجاكه اندازه جهان قابل رصد و سن آن ، هردوباثابت هابل رابطه عكس دارند.رشدی كه این مقداراصلاح شده برای جهان قابل رؤیت نشان می دهد هشت برابر گسترشی است كه فبلاً برای جهان اندازه گرفته شده بود.گروههای نجومی دیگری هم با ثابت هابلی كه این پروژه بدست آورد موافقت كردند.پس می توان گفت یكی ازپارامترهای مهم كیهان شناسی بالاخره تعیین شده است.
● سن جهان شتابدار ما
ثابت هابل می تواند زمانی كه ازانفجار بزرگ می گذرد و اندازه قسمتی از جهان راكه برای ما قابل رؤیت است ، تعیین كند .مدت زمانی كه از انفجار بزرگ می گذرد ، به سرعت گسترش كنونی جهان ونیز سرعت گسترش آن درگذشته بستگی دارد.گرانش حاصل ازوجودماده رشدیافتن جهان راكند می كند- مانند توپی كه وقتی به آسمان پرتاب می شودنیروی جاذبه زمین سرعتش راكم می كند.دانشمندان چنددهه است كه برای یافتن این شتاب منفی تلسكوپهایشان را به انتهای محدوده جهان قابل رؤیت نشانه رفته اند.این افراد امیدوارند با اندازه گرفتن میزان كندشدن گسترش جهان ، سرنوشت آن را مشخص كنند.آیا این كند شدن برای معكوس كردن گسترش ودر نتیجه جمع شدن دوباره جهان كافیست؟ نشانه های بدست آمده از رصدها و تئوریهای نظری ۵ سال اخیر ،كیهان شناسان رابه این تفكرسوق داده كه جهان از ماده ای با چگالی بحرانی C ritical density تشكیل شده است . پارامتری كه میتواندگسترش جهان را بدون اینكه جمع شدن دوباره اش را تسریع بخشد ، آهسته كند . این نظریه یك تناقض بوجود می آورد .سنی كه با تركیب اندازه ثابت هابل و اینr s برای جهان تخمین زده می شد ۹ میلیارد سال بود ، درحالیكه پیرترین ستارگان دركهكشان راه شیری ۱۳-۱۴ میلیارد ساله اند! دردهه ۱۹۹۰ بابه كارگیری تركیبی ار تكنولوژی (دوربین های CCD ۱۰۰۰مگا پیكسلی) ویك شاخص دقیق در فاصله ای دور( ابرنواخترهای نوع Ia) بالاخره شتاب منفی جهان اندازه گیری شد.اما این به معنی پیدا كردن این شتاب منفی نبود! چراكه در سال۱۹۹۸ دوگروه به رهبری لارنس بروكلی و سالپرلماتد پی بردندكه نورابرنواخترهایی كه درفاصله چندین میلیارد سال نوری قرار دارند، كمتر از مقداری است كه برای جهانی باشتاب منفی وبا چگالی بحرانی صدق می كند.نتیجه تلویحی این كشف غیرمنتظره این بود:
گسترش جهان در حقیقت درحال سرعت گرفتن است.با اینكه غباربین كهكشانی وتكامل ابرنواخترهم می تواند باعث این كاهش نورشود ،آزمایشات زیادی تاثیر این پارامترهارا برروی كم شدن نوراین ابرنواخترهاردكرده اند.ظاهراً جهان واقعاً درحال سرعت گرفتن است .تاوقتی كه قدرت جاذبه بامجموع چگالی ماده در جهان و فشاری كه از هر سانتیمتر مكعب به وجو د می آید نسبت مستقیم دارد،می توان این كشف رابانظریه انیشتن توجیه كرد.فشارمنفی عظیم موجوددرجهان(چیزی كه كیهان شناسان به آن خاصیت كشسانی فضا-زمان می گوند) می تواند اثر دافعه گرانشی ایجادكند،كه این برای سرعت بخشیدن به گسترش جهان كافی است. رصد ابرنواخترها مداركی مبنی بر وجودماهیتی كشسان وعجیب بدست می دهدكه آنرا انرژی تاریك نامیده اند.انرژی تاریك كه تایك دهه قبل ازطرف بیشتركیهان شناسان ردمی شد،اكنون به نظر می رسدكه بیش از دوسوم ذخیره جرم – انرژی كیهانی را تشكیل می دهد.این كشف شگفت آورباعث شدكه كیهان شناسان در تفكرشان درموردسرنوشت نهایی جهان تغییراتی دهند.اگرجهان تنها ازماده تشكیل شده بود،سرنوشت آن تنها ازروی انحنای فضایی آن قابل تشخیص دادن بود .یك جهان بسته *(كه دارای انحنای مثبت است)سرانجام جمع شده وفرو می ریزد .در حالیكه یك جهان تخت یا باز* ( كه دارای انجنای منفی است) تا ابد به گسترش می یابد.البته انرژی تاریك هردواحتمال –گسترش ابدی وفروریزی نهایی -را برای جهان ظاهراً تخت ماپیش بینی می كند.
در اینجا هندسه جهان دیگر به پیش بینی سرانجام آن كمكی نمی كند .تا وقتی كه انرژی تاریك كاملاً شناخته شود، پایان كار جهان ما بلاتكلیف خواهد ماند. گرچه اگر گسترش جهان تا۳۰ میلیاردسال دیگربه سریعتر شدن خود ادامه دهد، آسمان ازكهكشان خالی خواهدشد(بجزچندكهكشان درخوشه كهكشانی سنبله).درحالیكه گرانش جاذبه ای ماده ی عمدتاً سیاه جهان،گسترش آن را كند تر می كند،گرانش دفعی (شتاب منفی) كه دراثرانرژی سیاه بوجودآمده سعی درسرعت بخشیدن به آن را دارد .بنابراین اندازه گیری مقادیرانرژی وماده تاریك به ما اجازه می دهد فیلم كیهانی راتا زمان بوجودآمدن آن عقب ببریم و زمان شروع آن رادریابیم .برای جهان مطلوب امروزی – جهانی تخت با ثابت هابل ۷۱ تا۷۲ ونسبت ماده تاریك به انرژی سیاه سه به هشت - زمان انفجار بزرگ حدود ۵/۱۳ میلیارد سال پیش است كه البته ۱۰ درصد احتمال خطا برای آن در نظر گرفته می شود.
روش های دیگر اندازه گیری عمده جهان نیزاین رقم راتایید می كنند. بهترین این روش ها، روشی است كه در آن عمر پیرترین ستارگان راه شیری كه درخوشه های كروی قرار دارند،اندازه گیری می شود.مدلهای اخیر كامپیوتری عمری حدود۵/۱۲ میلیارد سال رابرای ستارگان موجوددراین خوشه ها تخمین می زنند.(بازهم باخطای ده درصد) پیدایش این ستارگان قدیمی بیشتر از یك میلیارد سال طول نكشیده است كه بااضافه كردن این مقداربه عمرستارگان نتیجه ای با مطابقت دلخواه با عمر گسترش جهان بدست می آید.ازكرونومترهای كیهانی دیگر مانند كتوله های سفید و ایزوتوپ های رادیواكتیو نیز نتایج مشابهی بدست آمده است.
آرایش شبكه ای از ماده سیاه ، با ستارگان یكی از ویژگیهای دورازانتظار جهان بدون شك این واقعیت تامل برانگیز است كه ستارگان حدودیك درصد ازكل ذخیره جرم – انرژی آن را تشكیل می دهند.(وحتی كسری كمتر ازذخیره ماده آن را)درحالیكه یك چهارم كل جرم انرژی كیهانی را ماده تشكیل می دهد.،بیشتر آن تاریك است ووجودش تنها از آثار گرانشی آن قابل دریافت است.ماهیت این ماده تاریك هنوزناشناخته مانده،گرچه مامدارك محكمی داریم مبنی براینكه قسمت اعظم این ماده نمی تواند از پروتن ها ونوترونها ساخته شده باشد)اجزای تشكیل دهنده هسته اتم كه جمعاً باریون نامیده می شوند.

باستان‌شناسی فضایی و حل معماهای تاریخی جنگ سرد كه پیش زمینه رقابت قدرت‌ها برای فتح كره ماه بود مملو از شكست‌هایی است كه ممكن است بدون باستان‌شناسی فضایی هرگز مورد مطالعه قرار نگیرد.محوطه‌ای كه سفینه لونار ۵ شوروی سابق در روز ۹ می ۱۹۶۵ در آن بر سطح ماه سقوط كرد می‌تواند روزی فرصت‌ ارزشمندی برای مطالعه مجموعه سفینه‌های فاقد سرنشین سری لونار باشد كه در دوران رقابت شدید ابرقدرت‌ها بر سر حفظ برتری خود به ماه فرستاده شد. درمورد این محوطه سوالات نامحدودی مطرح است: آیا محل فرود این سفینه با سوابق موجود در آرشیو‌ها یكی است؟ آیا تركیب‌بندی این ماشین با مشخصات آن هم‌خوانی دارد؟ آیا ابزار یا فن‌آوری خاصی، از نوع جنگ سرد یا دیگر، در این سفینه‌ها وجود دارد كه قبلا اعلام نشده باشد یا در زمین هم مورد استفاده قرار گرفته باشد؟ ده‌ها محوطه در سطح كره ماه وجود دارد كه سفینه‌ها گاه بر اساس برنامه ماموریت خود، گاه بر حسب تصادف و گاه به دلیل خارج شدن از رده همچنان بر آن باقی مانده‌اند. تنها در پروژه آپولو، شش بخش مخصوص فرود سفینه به صورت ثابت در پایگاه گذاشته شد و شش بخش مخصوص صعود هم پس از رساندن سرنشینان سفینه به بخش هدایت به عمد برروی سطح ماه رها شد.
●باستان‌شناسی تمدن‌های كهن فرازمینی
البته پذیرش ایده تحقیقات باستان‌شناسی در محوطه‌های مربوط به كاوش‌های فضایی انسان تنها گام كوچكی در راه انجام تحقیقات میدانی بر اساس مدارك موجود از تمدن‌های فرازمینی محسوب می‌شود. ایزاك آسیموف، زیست‌شیمیدان و نویسنده داستان‌های تخیلی، زمانی چنین برآورد كرد كه كهكشان از ۳۲۵ میلیون سیاره تشكیل شده است كه بر بسیاری از آن‌ها آثار تمدن‌های از بین رفته وجود دارد. احتمالا فضانوردان زمینی و ایستگاه‌های شنود سیگنال‌های فضایی ناسا كه به دنبال هوش فرازمینی هستند تنها پیام‌های استاتیك را می‌شنوند،‌ زیرا آن‌ها در واقع به دنبال پیامی هستند كه معادی فضایی تمدن باستانی مایاها یا سومری‌هاست ــ تمدن‌های مرده‌ای كه امروز تنها می‌توانند از طریق باستان‌شناسی با ما صحبت كنند. تهیه كاتالوگی از امضاهای تصویری تمدن‌های پیشرفته روزی جز قلمرو باستان‌شناسی فضایی محسوب می‌شود. و مسلما زمانی كه پایگاه داده‌های فرهنگی بالقوه‌ای از ۳۲۵ میلیون سیاره در اختیار داشته باشیم، تحقیقات میدانی زیادی باید انجام دهیم.
كره ماه با محوطه‌های متعدد خود مسلما نخستین مقصد باستان‌شناسانی خواهد بود كه برای كار در فضا آموزش دیده‌اند. اما هر باستان‌شناس جوانی كه بخواهد عنوان نخستین باستان‌شناس ماه را از آن خود كند نا‌امید خواهد شد، چون این عنوان قبلا به چارلز پیت كونراد و الن بین اختصاص داده شده است.
این دو فضانورد در ۱۹ نوامبر ۱۹۶۹ سفینه آپولو ۱۲ را درست چندصد فوت آن‌طرف‌تر از كاوش‌گر فاقد سرنشین سرویور كه در ۱۹ آوریل ۱۹۶۷ بر سطح ماه فرود آمده بود به زمین نشاندند. این لحظه در تاریخ علم لحظه مهمی محسوب می‌شد،‌ اما در آن زمان اهمیتش درك نشده بود. بین و كونراد در شرف انجام نخستین مطالعات باستان‌شناسی روی ماه بودند. پس از به اهتزاز درآوردن پرچم آمریكا و انجام نمونه‌برداری‌های جغرافیایی، كونراد و بین به سوی آثاری رفتند كه در نتیجه هدایت خارق‌العاده و موفقیت‌آمیز سفینه در نزدیك آن فرود آمده بودند. آن‌ها دریافتند كه كاوشگر سرویور ۳ پس از لمس سطح ماه از جای خود جهیده بود و به دقت از آثار به جا مانده از پایه‌های سفینه عكس‌برداری كردند. كونراد متوجه شد كه این آثار به رنگ قهوه‌ای هستند، درحالی‌كه به گفته مهندسان كنترل ماموریت در هوستون این كاوشگر زمانی كه برسطح ماه فرود آمده سفیدرنگ بوده است. آینه سیستم عكاسی سفینه تار شده بود و كل سفینه پوشیده از گرد‌و‌خاكی بود كه احتمالا هنگام به ماه نشستن آن به‌پا شده بود. كنراد و بیم با استفاده از ابزاری برنده دوربین تلویزیونی كاوشگر، بازوی مخصوص نمونه‌برداری از راه دور و تكه‌هایی از لوله‌های كاوشگر را از آن جدا كردند. این فضانوردان این قطعات را برچسب زدند، بسته‌بندی كردند و با خود به زمین بازگرداندند. سپس مركز فضایی جانسون در هوستون، تكزاس، و شركت هوا و فضا هیو در ال‌سگوندو،‌كالیفرنیا، به بررسی تغییرات ایجاد شده در این قطعات در مدت بیش از دو سالی كه در ماه مانده بودند پرداختند. گزارشی كه از این بررسی‌ها در سال ۱۹۷۲ توسط ناسا به چاپ رسید نشان‌دهنده تمركز مطالعات انجام شده بر تغییرات این سفینه در جریان سفرش در خلا فضا بود. و به‌این‌ترتیب ماموریت آپولو۱۲ نخستین نمونه‌ باستان‌شناسی فضایی، باستان‌شناسی فرازمینی و مهم‌تر از همه باستان‌شناسی تكوینی كه به مطالعه نیروهای محیطی و فرهنگی وارد بر تاریخچه حیات آثار بشری در فضا می‌پردازد به شمار می‌رود.
قطعه‌ای از دوربین تلویزیونی كاوشگر سرویور ۳ كه تحت آزمایش‌های میكروبیولوژیك قرار گرفته بود شواهدی را دال بر وجود باكتری استرپتوكوكوس میتیس در ماه فراهم آورد. محققان لحظه‌ای فكر كردند كه كونارد و بین به نشانه‌های حیات در ماه دست یافته‌اند، اما پس از این‌كه در جریان بررسی‌ها فرضیه‌های مختلف ارائه شده یكی‌یكی حذف شدند، محققان به ریشه این حیات به ظاهر فرازمینی دست یافتند. به هنگام انتقال این دوربین به سفینه برای فرستاده شدن به ماه، شخصی روی آن عطسه كرده بود و ویروس موجود در عطسه با دوربین به ماه سفر كرد و به مدت دو‌سال‌ونیم در خلا باقی ماند. و بالاخره با بازگشت آپولو ۱۲ به زمین دوباره حیات یافته بود. حتی عظمت بی‌انتهای فضا هم نتوانسته بود انسان‌ها را از پخش ویروس سرماخوردگی بازدارد. و این‌گونه بود كه باستان‌شناسی فضایی به نخستین كشف بزرگ خود دست یافت.

كاسب كاردان