سرآغاز جهان
نویسنده: مهرناز فانی
تاریخ انتشار: سه شنبه 15 اسفند 1391 - 0:00

نگاهی به دنیای فیزیکی اطرافمان وطبیعت در مقیاس بسیار کوچک، این موضوع را آشکار می کند که ساختار پایه ای و نیروهایی که در دنیای فیزیکی اطراف ما هستند در شرایط انرژی و حرارت بسیار بالا، خیلی خیلی ساده ترخواهند بود.

ما، با نگاه کردن به جهان و مشاهده کهکشان های دوردست در می یابیم که کیهان در مراحل اولیه شکل گیری خود در این شرایط انرژی و دمای بالا قرار داشته است.

فیزیکدانان وکیهان شناسان با بررسی ها و موشکافی های بسیار در این موضوع، توانسته اند افق های وسیعی از تاریخ کیهان را از کسری از ثانیه پس از خلقتش تا بدین روز دنبال کنند.

قابل ذکر است که امروزه دانش بشری در مورد جهان و تمامی چیزها، به هیچ وجه کامل نیست. بسیاری از تئوری های پیشنهادی توسط دانشمندان غیر دقیق است و گاها دارای قطعاتی گم شده می باشند. با این وجود می توانیم ادعا کنیم که دانشمندان در حال حاضر دید خوبی از جهان در مراحل اولیه خود دارند.

در این مقاله ما با سفر به گذشته کیهان سعی می کنیم تا وقایع کلیدی را که در جهان رخ دادند، تا آنرا به شکل امروزی در بیاورند مورد بررسی قرار دهیم. در این راه، ترکیبی از علوم کیهان شناسی، نجوم، فیزیک اتمی و زیر اتمی و تئوری کوانتم ما را یاری می کنند تا بفهمیم جهان اطراف ما چگونه شکل گرفته است.

 

جهان اولیه: 3 میلیارد سال پس از انفجار بزرگ

3 میلیارد سال پس از انفجار بزرگ ، خورشید ما هنوز شکل نگرفته بود و بیشتر حجم کهکشان راه شیری تنها از دو گاز هیدروژن و هلیم تشکیل شده بود. در آن زمان جدول تناوبی عناصر بسیار ساده بود وتنها شامل این دو عنصر پایه ای می بود.

عصرکوایزار((Quasar: 2 میلیارد سال پس از از انفجار بزرگ

در یک تا دو میلیارد سال پس از اینکه جهان آغاز شد، کوایزارها در آن فراوان بودند.

کوایزارها کهکشانهایی با انرژی بسیار بالا هستند که تشعشعات الکترومغناطیسی زیادی از خود تولید می کنند و بخشی از این تشعشات بشکل نور قابل مشاهده هستند.

کوایزار ها را می توان در تمامی کیهان دید. یک کوایزار می تواند روشنایی معادل با روشنای حاصل از هزاران کهکشان معمولی داشته باشد.

 

دوره نورepoch of light)): 1 میلیون سال پس از انفجار بزرگ

در یک میلیون سال پس از انفجار بزرگ جهان تقریبا به اندازه کافی منبسط شده بود و توانسته بود تا از تراکم اولیه خود خارج شود. در چنین شرایطی، فوتون ها(حامل های نیروی الکترومغناطیسی) می توانستند بصورت آزادانه و بدون اینکه مرتبا با  ذرات دیگر برخورد نمایند، در فضا حرکت کنند.

دانشمندان این دوره را عصر نور  epoch of light)) می خوانند. این عصر، همچنین عصر اتم های اولیه نیز بود. در این زمان فارغ از مزاحمت فوتون ها، که دارای نیروی الکترومغناطیسی شدید هستند، الکترون ها می توانستند در مدارهایی حول پروتون ها جای گیرند و اتم را تشکیل دهند. بنابراین اتم های ساده هیدروژن و هلیم می توانستند شکل بگیرند.

عنصرهیدروژن  بسیار ساده می باشد و تنها شامل یک الکترون است که حول یک پروتون در حال چرخش است. هیلیم دارای هسته ای با دو  پروتون و دو نوترون است که دو الکترون در مدار حول آنها در حال چرخش می باشد. هیلیم در این دوره از سن جهان بصورت یک اتم کامل شکل گرفت، اما هسته آن پیش از این بوجود آمده بود.

 

شکل گیری هسته اتم: 100 ثانیه پس از انفجار بزرگ

هسته اتم هیلیم نزدیک به صد ثانیه پس از انفجار بزرگ شکل گرفت. در  این زمان جهان به اندازه کافی سرد شده بود تا پروتون ها و نوترون ها بتوانند به یکدیگر نزدیک شوند و با نیرویی قوی در پیوند هم قرار گیرند و هسته اتم هیلیم را شکل دهند. ( اما پیش از این زمان پروتون ها  و نوترون ها در صورتی که می خواستند تا هسته ها را تشکیل دهند، بدلیل انرژی موجود در محیط، یکدیگر را دفع می نمودند.) در این دوران اولیه پروتون ها تمایل داشتند تا درگروه های دوتایی با یک نوترون تر کیب شوند و یک سه تایی را شکل دهند. یک زوج از این سه تایی ها،  مجددا با هم ترکیب می شدند تا هسته بزرگتری شامل چهار پروتون و دو نوترون را تشکیل دهند.  هر یک از این هسته های بزرگ، سپس براحتی دو پروتون را از دست می داد و یک هسته پایدار اتم هیلیم که شامل دو نوترون و دو پروتون است شکل می گرفت. فیزیکدانان بر اساس این فعل وانفعالات هیلیم تخمین می زنند که 25%  جهان اولیه از هیلیم تشکیل شده بوده است. کیهانشناسان نیز بر اساس آزمایشاتی که انجام داده اند، این تخمین را کاملا درست می دانند.

 

ابری از کوارک ها (The Quark fog): یک ثانیه پس از انفجار بزرگ

در این زمان انرژی گرمایی جهان آنقدر متراکم بود که نیروی هسته ای قوی(strong force) نمی توانست موجود باشد، و به دلیل عدم وجود این نیرو ،ذرات زیر اتمی مانند پروتون ها و نوترون ها نمی توانستند شکل بگیرند. پس کوارک ها که قادر به ترکیب شدن وتشکیل پروتون ها ونوترون ها نبودند بطور آزاد در جهان حضور داشتند. جهان در آن زمان ابری از کوارک همراه با فوتون بود.

 

تراکم نزدیک به بینهایت: 10/1 ثانیه بعد از انفجار بزرگ

در این لحظه از تاریخ، جهان آنچنان متراکم بود که حتی برای نوترینوها (neutrinos)، نیز حرکت کردن بسیار مشکل بود. (نوترینو ها ذراتی زیر اتمی هستند، که بقدری کوچک می باشند که می توانند در طول هزاران مایل از یک سرب جامد حرکت کنند، بدون اینکه چیزی را در حرکت خود لمس نمایند.)

 

عصر الکتریسیته ضعیف :(Electroweak era)  10/1میلیاردم ثانیه پس از انفجار بزرگ

در آن زمان انرژی محیط به انداره ای قوی بود که نیروی الکترومغناطیسی  و نیروی هسته ای ضعیف بهم پیوسته بودند و نیروی الکتریکی ضعیف را شکل می دادند.

ترکیب این نیروها باعث می شدند که حامل های این نیرو ها (فوتون ها و boson ها) به تبادل ذرات بپردازند و خواص مشابه ای از خود نشان دهند.

پس در آن زمان تنها سه نیروی اصلی بر کل جهان حاکم بود. در حالی که در جهان کنونی چهار نیروی اصلی وجود دارند:

  1. نیروی الکترومغناطیسی (با حامل photon)
  2. نیروی هسته ای ضعیف (با حامل boson)
  3. نیروی هسته ای قوی (با حامل gluon)
  4. نیروی گرانش (با حامل graviton)

 

 

نبرد بزرگ بین ماده و پاد ماده : 10-23 ثانیه پس از انفجار بزرگ

در این زمان جهان در نبرد بزرگی بسر می برد. کوارک ها که ذرات بنیادی سازنده تمام مواد هستند، در نبردی عظیم با کوارک های پادماده بودند. وقتی کوارک های ماده با کوارک های پادماده برخورد کنند، یکدیگر را خنثی می نمایند. اما در آن زمان یک عدم تعادل کوچک در مقدار ماده و پادماده وجود داشت. در واقع در جهان اولیه به ازای هر یک میلیارد پادکوارک، یک میلیارد و یک کوارک نرمال موجود بود. پس در پایان نبرد بین ماده و پادماده مقدار کمی از ماده باقی ماند، و این ماده تمام چیزی را شکل داد که ما امروزه در کیهان می بینیم. انرژی باقی مانده از این نبرد هنوز بصورت تشعشعات پس زمینه کیهانی قابل مشاهده است. در این زمان، ذرات تئوری (Higg bosons) که به ماده جرم می دهند از درون انرژی خلق شدند و جهان را وارد دوره تورم اولیه خود کردند.

 

10-35 ثانیه پس از انفجار بزرگ:

در این دوران بسیار کوتاه از تاریخ جهان، نیروی هسته ای قوی هنوز از نیروی الکتریکی ضعیف جدا نشده بود و تنها دو نیرو به جای سه یا چهار نیرو در جهان وجود داشتند.

این دوره عصر نیروی الکتریکی- هسته ای (electro-nuclear) بود. در یک لحظه کوتاه ولی شگفت، رویای فیزیکدانان و کیهانشناسان در یگانه شدن نیروی های جهان (نیروی الکترومغناطیسی ، هسته ای ضعیف و هسته ای قوی) به واقعیت مبدل شد.  و این ذرات تئوری X، بودند که در آن زمان بعنوان حامل این نیروی یگانه در جهان سیر می کردند. پس تنها دو نیرو در آن لحظه مهم سرنوشت جهان را تعیین می کردند، نیروی الکتریکی – هسته ای (نیروی  بزرگ یگانه شده ) و نیروی گرانش. این شروع عصری بود که کیهانشناسان آنرا دوره تورم می خوانند.

سریعا پس از این لحظه، نیروی هسته ای قوی از نیروی الکتریکی ضیعف جدا شد. و این جدایی چنانچه پنداشته می شود، باعث گسترش فوق سریع جهان گردید. این گسترده شدن سریع، مانع از این شد که جهان شکل گرفته جوان، در اثر نیروی گرانش در خود جمع شود.

10-46ثانیه پس از انفجار بزرگ

ما اینک به لحظه اول خلقت رسیده ایم. جهان در این زمان یک دانه کوچک پر انرژی بود که بسرعت در حال گسترش می بود، ولی هنوز از کوچکترین اتم های امروزی کوچکتر بود. هر چهار نیرویی که ما امروزه می شناسیم (الکترو مغناطیسی، هسته ای ضعیف، هسته ای قوی و گرانش)، در آن زمان باهم یگانه بودند و یک ابر نیرو (super force) بر کل جهان حکمرانی می کرد. قانونی که کل ساختار جهان را بر اساس این ابر نیرو کنترل می کرد، تئوری همه چیز است. اگر ما می دانستیم که جهان در این لحظه از تاریخ چگونه رفتار می کرده است، شاید می توانستیم طبیعت وذات واقعی جهان و روابط بین ماده و انرژی و زمان و مکان را دریابیم.  ما در حال حاضر فاقد تئوریی هستیم که بطور کامل جهان اولیه را توضیح دهد و یا اینکه بگوید در آن شرایط اولیه وسخت چگونه رفتار می نموده است.

تعداد زیادی از فیزکدانان و دانشمندان به دنبال یکه معادله و یا تئوری کاملتر در این زمینه هستند. برخی معتقدند که این تئوری مرتبط با ابر تقارن، تئوری ابر ریسمان، گرانش کوانتمی ویا یک تئوری پیچیده دیگر خواهد بود.

هرکسی که بتواند به این تئوری دست پیدا کند، اولین شخصی خواهد بود که به سوال بزرگ بشر درباره اینکه جهان چگونه بوجود آمده است، پاسخ خواهد داد.

 

مرجع:

[1] I.Brewster and K.Shiwram"The Simple Universe",Apogee Books Space Series, no.41, 2003.

این مطلب را می پسندید؟
می پسندم
نظرات
sara
پنجشنبه 24 اسفند 1391 - 15:37
حسن فضلی
شنبه 7 دی 1392 - 17:01
با سلام : کل خلقت از یک نوع امواج ( ذرات ) بوجود آمده است که این امواج در هر قسمت از خلقت که قرار میگیرد به شکلی خود نمایی می کند کل خلقت انرژی میباشد و این انرژی دارای عقل خود سازی و خود شکل دهی می باشد امواج در حال حرکت از حالتی به حالت دیگر میباشد برای مثال بخار> آب > یخ > و یخ > آب > بخار به همین شکل در حال تغییر میباشد.
حسن فضلی
شنبه 7 دی 1392 - 17:00
با سلام : کل خلقت از یک نوع امواج ( ذرات ) بوجود آمده است که این امواج در هر قسمت از خلقت که قرار میگیرد به شکلی خود نمایی می کند کل خلقت انرژی میباشد و این انرژی دارای عقل خود سازی و خود شکل دهی می باشد امواج در حال حرکت از حالتی به حالت دیگر میباشد برای مثال بخار> آب > یخ > و یخ > آب > بخار به همین شکل در حال تغییر میباشد.

شما هم نظر بدهید...
نام شما
پست الکترونیک
 
ارسال نظر
این مطلب را به اشتراک بگذارید...