۱. به «عالم» خوش آمدید! هر آنچه که از فضا-زمان و ابعاد در آن وجود دارد؛ فضایی نه شاید بی‌کران؛ هر آنچه که از ارتعاش تا عظیم‌ترین ستاره‌ها و کهکشان‌ها در آن وجود دارد. فضایی، که با «انرژی تاریک» آمیخته شده و در لحظه که بشر ناچیز متن را می‌نویسد و می‌خواند، با سرعتی باورنکردنی در حال انبساط است.

مطالعه «خودِ عالم» را امروزه «کیهان‌شناسی» می‌نامیم؛ علمی از کنجکاوی‌هایی که از پابه‌عرصه گذاشتن بشر تا به امروز، بسیاری سؤال‌ها را جواب داده و بسیاری را بی‌جواب گذاشته است. «کیهان‌شناسی» نوین دغدغه‌های زیادی دارد که یکی از بزرگ‌ترین‌هایش را می‌توان «سرنوشت نهایی عالم دانست». 

چیزی که آزمایش‌ها به ما نشان داده (و بسیار حائز اهمیت است)، انبساط عالم با سرعتی غیرثابت (در حال افزایش با ضریبی نامشخص) در خودش است. اساسا درک و دانستن این نکته که کیهان در خودش، و به لطف خودش، با چیز مرموزی به اسم «انرژی تاریک» با سرعتی در حال افزایش انبساط پیدا می‌کند، بسیار مهم و حیاتی است.

کیهان‌شناسی نشان داده است که عالم به سرعت در حال انبساط است و طبق همین مشاهدات بنیادین، بشر، فرضیات زیادی از مقصد نهایی عالم ارائه داده است.

۲. بیایید داستان را ادامه دهیم. همه چیز از اینجا شروع شد؛ «مهبانگ»! نظریه/مدل مهبانگ لطف علم فیزیک و فیزیک‌دانَش «جورج گاموف» به «کیهان‌شناسی» است. چنان که «فرگشت» اکنون از اساسی‌ترین پایه‌های علم «زیست‌شناسی‌ست»، مهبانگ نیز از مهم‌ترین ستون‌های «فیزیک اختری» و «کیهان‌شناسی» نوین است. مهبانگ به هیچ‌کدام از نظریه‌ها و مدل‌های قبلی شباهت نداشت؛ مهبانگ نه می‌تواند، نه می‌خواهد و نه قرار است پیش از فضا-زمان را توضیح دهد؛ بلکه مهبانگ، اصلِ نقط‌ی آغاز فضا-زمان است.

همه چیز از ۱۳/۸ میلیارد سال قبل شروع می‌شود. انفجاری (نه‌چندان مشخص که چه انفجاری) به‌غایت پرانرژی پدید آمد. در کسری بی‌نهایت کوچک از ثانیه، همه‌ی انرژی و ماده درون کیهان خلق شد و ماده به شکل امروزی خود درآمد.

عالم به هنگام تولد، بی‌نهایت گرم، کوچک و چگال بود. در نظریه/مدل مهبانگ، «ده به‌توانِ منفی چهل‌وسه ثانیه»، یعنی نخستین ثانیه‌های عالم را «دوران ‌پلانک» می‌نامیم. با توجه به شرایط گرما و چگالش بالا در این زمان، قوانین فیزیک عموما با درک امروزی ما یکسان نبودند و اساسا بخشی از قوانین فیزیک را نمی‌توان به «دوران پلانک» تعمیم داد.

۳. اکنون، با توجه به حاکم نبودن عموم قوانین فیزیک بر دوران پلانک، می‌دانیم که این بازه مرموز و تقریبا غیرقابل‌توضیح است؛ می‌توانیم فرض کنیم چیزی که با قوانین فیزیک قابل توضیح دادن نباشد، مفروض و یا تعریف‌نشده است. اما مهبانگ پس از دوره پلانک، حرف‌های بیشتری برای گفتن دارد. 

اکنون، چگالی انرژی به‌قدری بالاست که ذرات می‌توانند خود را مطابق با رابطه معروف انیشتین، E=mc^2، خود به خود شکل داده و یا واپاشند. بله! این همان نقطه‌ایست که در آن، کوارک‌ها، گلوئون‌ها، الکترون‌ها، نوترینوها، پروتون‌ها، نوترون‌ها و فوتون‌ها شکل گرفتند! 

با گسترش عالم، چگالی و دمای آن هم افت کرد و جرم ذراتی که به این روش (دما و چگالش بالا) شکل می‌گرفتند کم‌تر و کم‌تر شد؛ تا جایی که پس از یک میلیونم (یک میکروثانیه) ثانیه دمای عالم به کمتر از یک‌میلیون درجه سلسیوس رسید، جایی که ماده دیگر نمی‌توانست اینگونه و خود به خود شکل بگیرد.

۴ (پایانی). اکنون جهان به نقطه‌ای رسیده است که دیگر امکان تولید خودبه‌خودی ذرات وجود ندارد. همانطور که گفته شد، حدود یک میکروثانیه از آغاز مهبانگ و دوره پلانک می‌گذرد. اکنون دوره‌ای آغاز می‌شود که در آن ذرات بنیادی که از قبل شکل گرفته‌اند و شروع به تعامل و ترکیب با یکدیگر کرده‌اند. 

دوره هادرون‌ها:

اکنون و در این دوره، کوارک‌ها که در ابتدا به شکل آزادانه در جهان حرکت می‌کردند، با یکدیگر ترکیب شدند تا پروتون‌ها و نوترون‌ها را تشکیل دهند. این ذرات سنگین‌تر، که به هادرون‌ها معروفند، پایدار شدند و جهان شروع به پر شدن از آن‌ها کرده است. در عین حال، بسیاری از هادرون‌های ناپایدار به ذرات سبک‌تر واپاشیدند و تنها پروتون‌ها و نوترون‌ها باقی ماندند.

دوره لپتون‌ها:

اکنون چند ثانیه از مهبانگ گذشته است و دمای جهان به حدی کاهش یافته که دیگر انرژی کافی برای شکل‌گیری هادرون‌های جدید وجود ندارد. در این مرحله، لپتون‌ها (که الکترون‌ها و نوترینوها نمونه‌های شناخته‌شده آن‌ها هستند) نقش مهم‌تری را ایفا می‌کنند. الکترون‌ها و پوزیترون‌ها (ضد ذره الکترون) به طور پیوسته با یکدیگر برخورد کرده و همدیگر را نابود می‌کنند، و این باعث می‌شود که تعداد بسیار کمی الکترون باقی بمانند.

دوره نوکلئوسنتز هسته‌ای:

حالا سه دقیقه از مهبانگ گذشته است. دمای جهان به حدود یک میلیارد درجه سلسیوس کاهش یافته؛ در این شرایط، پروتون‌ها و نوترون‌ها توانستند با یکدیگر ترکیب شوند و اولین هسته‌های سبک مانند دوتریوم (هیدروژن سنگین) و هلیوم را تشکیل دهند. این فرایند که به نوکلئوسنتز معروف است، تنها چند دقیقه طول کشید و پس از آن به دلیل کاهش بیشتر دما، تولید هسته‌های سنگین‌تر متوقف شد. در پایان این دوره، حدود ۷۵٪ درصد از جرم جهان به هیدروژن و ۲۵٪ درصد به هلیوم تبدیل شد.

دوره تابش:

پس از پایان نوکلئوسنتز، جهان بیشتر از تابش (نور/فوتون‌ها) پر بود تا ماده. فوتون‌ها به‌طور مداوم با الکترون‌ها و سایر ذرات باردار تعامل داشتند، و این باعث می‌شد که جهان برای نور غیرشفاف باشد. در این دوره، جهان بیشتر از تابش و پلاسمای داغ تشکیل شده بود و فوتون‌ها (نور/تابش) نمی‌توانستند به راحتی از میان ماده عبور کنند.

دوره بازترکیب:

اکنون حدود ۳۸۰ هزار سال از مهبانگ گذشته و جهان به اندازه کافی سرد شده (حدود ۳۰۰۰ درجه سلسیوس) است؛ الکترون‌ها می‌توانند با پروتون‌ها ترکیب شوند و اولین اتم‌های خنثی، یعنی هیدروژن، را تشکیل دهند. این فرآیند که به بازترکیب معروف است، باعث شد که جهان برای تابش شفاف شود، زیرا فوتون‌ها دیگر با الکترون‌های آزاد برخورد نمی‌کردند. این همان دوره‌ای است که تابش زمینه کیهانی (CMB) به وجود آمد؛ فوتون‌های آزاد شده در این زمان که همچنان در سراسر کیهان مشاهده می‌شوند.

آغاز تشکیل ساختارها:

پس از بازترکیب و شفاف شدن جهان، گرانش شروع به کار کرد و ماده‌ای که به شکل گاز هیدروژن و هلیوم بود، تحت تاثیر نیروی گرانش به سمت هم جذب شد. این ماده به تدریج شروع به تشکیل اولین سحابی‌ها، و نتیجتاً ستارگان و کهکشان‌ها کرد. این روند به شکل‌گیری ساختارهای بزرگ‌تری مانند خوشه‌های کهکشانی و ابرخوشه‌ها منجر شد و مسیر تکامل جهان را به سمت شکلی که امروز می‌شناسیم، هموار کرد.

ادامه و اکنونِ ماجرا:

از اینجا به بعد، کهکشان‌ها، ستارگان، سیارات و در نهایت زندگی، به تدریج در این جهان در حال گسترش شکل گرفتند. شناخت انواع ساختارها (برای نمونه کرم‌چاله‌ها و سیاه‌چاله‌ها) هنوز هم که هنوز است، ادامه دارد. 

تامل بر این قضیه که مهبانگ با جوش و خروشی عجیب تنها در کسرهایی بسیار کوچک از ثانیه چه دورانی غنی و پر فراز و نشیبی را گذرانده است، می‌تواند جذاب و در عین حال ترسناک باشد؛ آغاز و خاستگاه پیچیدگی عالمی که در آن زندگی می‌کنیم، جای بی‌نهایت اندیشه دارد. اکنون، حدود ۱۳/۸ میلیارد سال از آن ثانیه‌های آغازین می‌گذرد و بشر، هنوز به‌طور کامل نمی‌داند در آن چند ثانیه اندک چه گذشته است. 

انبساط بزرگ عالم در چند ثانیه‌ای که از مهبانگ گذشت، بعدتر چند دقیقه، بعدتر چند صدهزار سال، و حتی انبساط کنونی عالم در سن ۱۳/۸ میلیارد سالگی، تنها بخشی از بی‌نهایت رازهای کوچکی هستند که عالم از خود نشان داده است، و ما…

ارادتمند شما؛ محقق و گردآورنده: نوید رحیم زاده