زومیت: همه میدانیم که از عمر جهان ۱۳٫۸ میلیارد سال میگذرد؛ اما آیا ناظران در کهکشانهای دیگر نیز سن جهان را همینقدر میبینند؟ از دیدگاه ما در کیهان، میتوانیم به هر جهتی که بخواهیم نگاه کنیم و تا جایی که ابزارهایمان اجازه میدهند، اجرام را نه آنگونه که امروز هستند، بلکه آنگونه که در گذشته بودهاند ببینیم. تمام نوری که از هر نقطهی جهان جمعآوری میکنیم، تنها پس از پیمودن فاصلهی عظیم میان ما بهعنوان ناظر و منبع گسیلکننده، به چشمها و ابزارهایمان میرسد. برای ستارگان درون کهکشان خودمان، این فاصلهها در حد چند سال نوری سنجیده میشوند و برای دورترین ستارههای راه شیری به دهها هزار سال نوری میرسند. برای کهکشانهای دیگر، این فاصله از صدها هزار تا میلیاردها سال نوری متغیر است و برای تابشِ بهجامانده از خود بیگبنگ، این فاصله به ۴۶٫۱ میلیارد سال نوری میرسد؛ دورترین چیزی که در حال حاضر میتوانیم ببینیم. دلیل اینکه نمیتوانیم دورتر را ببینیم این نیست که جهان در نقطهای از فضا پایان مییابد، بلکه این است که جهان ما با وجود انبساط مداوم، سنی محدود دارد؛ سنی که با آغاز بیگبنگ داغ تعیین میشود. به همین دلیل، از دیدگاه ما جهان ۱۳٫۸ میلیارد سال عمر دارد و هرچه دورتر را نگاه کنیم، به زمانهای دورتر در گذشته مینگریم. بااینحال، اگر در هر نقطهی دیگری از جهان قرار داشتیم، راه شیری جوانتر به نظر میرسید و آن مکان را نیز در جهانی با سن ۱۳٫۸ میلیارد سال میدیدیم. دستکم شهود ما چنین میگوید. اما آیا واقعاً همینطور است؟ همیشه میگوییم جهان ۱۳٫۸ میلیارد سال عمر دارد. این جمله انگار بدین معناست که تمام نقاط جهان روی یک ساعت مشترک قرار دارند، درحالیکه میدانیم چنین نیست. پس چارچوب مرجعی که در آن جهان ۱۳٫۸ میلیارد سال سن دارد، دقیقاً چیست؟ ما فقط یک دیدگاه برای مشاهدهی جهان داریم که آن هم دیدگاه خودمان است. در همین چارچوب مرجع است که جهان را ۱۳٫۸ میلیارد ساله میبینیم؛ اما در ادامه با زومیت همراه باشید تا نگاهی بیندازیم به اینکه هر ناظر، بسته به موقعیت خود، چه تصویری از جهان مشاهده میکند. برای شروع، ببینیم خودِ ما دقیقاً چه چیزی را مشاهده میکنیم و چرا جهان را با سنی برابر با ۱۳٫۸ میلیارد سال میبینیم. وقتی به اجرام دوردست جهان نگاه میکنیم، چه ستارگان، کهکشانها و دیگر رویدادهای کیهانی در فاصلههای گوناگون، چه تابش باقیمانده از بیگبنگ که امروزه آن را بهصورت تابش زمینه کیهانی مشاهده میکنیم و چه الگوی رشد ساختارهای مختلف در شبکه کیهانی، مانند احتمال یافتن دو کهکشان با فاصلهای مشخص از یکدیگر، تمامشان به ما امکان میدهند تصویری از تاریخ کیهانی خود ترسیم کنیم. چنین تصویری، نکات بسیار عمیقی دربارهی وجود ما و واقعیت جهان در زمان حال آشکار میکند. این اندازهگیریها نشان میدهند جهان از چه چیزهایی ساخته شده است (انواع مختلف انرژی و نسبت آنها)، چگونه در طول زمان منبسط شده است (سرعت انبساط کنونی و روند تغییر آن)، بیشترین فاصلهای که میتوانیم در فضا ببینیم چقدر است و چه مدت از آغاز بیگبنگ داغ گذشته است. وقتی این اندازهگیریها را در اختیار داشته باشیم، کافی است معادلات اینشتین را برای جهانی که در مقیاسهای بزرگ همسانگرد (در تمام جهتها یکسان)، همگن (در همهی مکانها یکسان) و در حال انبساط است به کار ببریم؛ در این صورت، پاسخهای منحصربهفردی برای ترکیب جهان، تاریخچهی انبساط، سن و اندازهی آن به دست میآید. این همان کیهانشناسی فیزیکی استاندارد است؛ چارچوبی که نخستین بار در سال ۱۹۲۲ توسط الکساندر فریدمن ارائه شد و معادلات او هنوز هم بنیان درک مدرن ما از جهان را تشکیل میدهند. هر سه روش یادشده، چه بهصورت جداگانه و چه در کنار هم، تصویری کاملاً سازگار از جهان امروز ارائه میکنند: جهان با نرخی حدود ۷۰ کیلومتر بر ثانیه بهازای هر مگاپارسک در حال انبساط است (با وجود اختلافهای جزئی ناشی از تنش هابل). جهان عمدتاً از انرژی تاریک (حدود ۷۰ درصد) و سپس ماده تاریک (حدود ۲۵ درصد) تشکیل شده است. مادهی معمولی ۴٫۹ درصد، نوترینوها و فوتونها حدود ۰٫۱ درصد را تشکیل میدهند و تقریباً هیچ مؤلفهی دیگری وجود ندارد؛ نه نشانی از خمیدگی فضایی، نه ریسمانهای کیهانی، نه دیوارههای دامنه و نه منابع عجیب دیگر انرژی. دورترین نوری که امروز میتوانیم ببینیم (نوری که تازه اکنون به ما رسیده و درست در آغاز بیگبنگ داغ گسیل شده بود)، در فاصلهی ۴۶٫۱ میلیارد سال نوری قرار دارد. و سن جهان، یعنی زمانی که از آغاز بیگبنگ داغ سپری شده، ۱۳٫۸ میلیارد سال است. این همان تصویر استاندارد ما از جهان است؛ تصویری که تقریباً از ۲۸ سال گذشته، یعنی از زمان کشف انرژی تاریک، با ما بوده است. هرچند در این مدت پارامترها را با دقت بیشتری اندازهگیری کردهایم و عدمقطعیتها را کاهش دادهایم، دلیل خوبی وجود دارد که چرا این تصویر از سال ۱۹۹۸ تاکنون تغییر چشمگیری نکرده است. همانطور که آدام ریس، برندهی جایزهی نوبل و یکی از کاشفان انرژی تاریک، در مصاحبهای گفت: در تمام تاریخ بشر، فقط یکبار این فرصت پیش میآید که بتوانیم واقعاً بخش عمدهای از جهان را کشف کنیم. بااینحال، هر نتیجهگیری بر پایهی فرضهایی انجام میشود و سن ۱۳٫۸ میلیارد سالی جهان نیز به چند فرض کلیدی متکی است که معمولاً به آنها اشاره نمیشود: نخست، فرض میکنیم جهان در مقیاسهای بزرگ واقعاً همسانگرد و همگن است و قوانین نسبیت عام اینشتین بر آن حاکماند. این فرض با مشاهدات ما سازگار است و بسیار مطمئن به نظر میرسد، اما برای تکمیل بحث، ذکر آن ضروری است. سوم، فرض میکنیم تمام انتقال به سرخهایی که نسبت به خودمان مشاهده میکنیم، صددرصد ناشی از انبساط کیهانی هستند و نه حرکت محلی ما در فضا یا حرکت محلی اجرام دوردست. هر یک از این فرضها شایستهی بررسی دقیقتر هستند. بهعنوان مثال، فرض آخر در سالهای اخیر بهلطف نتای
انتخاب
انتخابانتخاب