ترديد در صحت نظريه انفجار بزرگ
طبق نظريه مه بانگ جهان حدود 13 الي 14 ( 13.7 ) ميليارد سال پيش بر اثر يك انفجار بزرگ به وجود آمده است . يعني هنگامي كه يك توده بسيار متراكم و به شدت داغ ساخته شده از ذرات بنيادي بر اثر يك نيروي غير قابل تصور از هم پاشيده است . در اين انفجار بزرگ اتم‌هاي هيدروژن ، نخستين اتم‌هايي بوده‌اند كه به هستي پا نهاده‌اند . بنابه اين نظريه كل جرم و انرژي فعلي هستي ، قبل از انفجار بزرگ در گوي بسيار كوچك و چگالي جاي داشته است .
در ابتدا ما سعي خواهيم كرد تا يك انفجار كلاسيك واقعي را در يك سه بعدي برسي كنيم !
در تمامي انفجارهاي كلاسيك ( يعني رها شدن سريع مقادير قابل توجهي انرژي و ذرات انفجار در فضا به هر صورت ممكن ) انرژي و ماده هر كدام به صورت يكنواخت در محيط سه بعدي و كروي شكل توسعه مي‌يابند ، يعني جهت تمامي نيروهاي حاصل از انفجار به صورت يكنواخت در كل محيط سه بعدي مركز انفجار به صورت كره گسترش مي‌يابد ، لازم به ذكر است كه انرژي انفجار همواره پيشروتر از مواد حاصل از انفجار است ، براي اينكه سرعت انتشار انرژي سرعت نور است ولي با توجه به قوانين نسبيت ، سرعت پرتاب ذرات كمتر از سرعت نور خواهد بود . تصوير فوق عكس‌هايي از مراسم آتشبازي را نشان ميدهد . اين انفجارها همگي در حوزه جاذبه سياره زمين روي داده و مركز انفجار داراي سرعت اوليه بوده است ولي چون قدرت و سرعت انفجار نسبتا زياد بوده است ، همگي انفجارها در لحظات اوليه به صورت كره بوده‌اند ، همانطور كه مشخص است با كم شدن انرژي جنبشي ذرات به علت مقاومت هوا ، ذرات تحت تاثير نيروي گرانش زمين به طرف پايين منحرف شده و سقوط مي‌كنند . ولي در انفجار بزرگ هيچ نيروي خارجي وجود نداشته است تا مسير حركت ذرات را تحت تاثير خود قرار دهد و با توجه به اينكه مركز انفجار نيز ساكن بوده است و به روايت اين نظريه ، مكان انفجار نقطه صفر فضا - زمان بوده است ، در نتيجه امروزه حاصل اين انفجار بزرگ ميبايست عالمي كروي شكل ، در حال انبساط با سرعت ثابت و به شعاع چند ميليارد سال نوري باشد !برسي انفجار بزرگ از ديدگاه نسبيت :
فيزيكدانان در گذشته چنين پيش بيني كردند كه اگر جرم يك ستاره ، نسبتا بيشتر از جرم خورشيد ما باشد ، در پايان عمر آن ستاره ، فشار گرانشي ميتواند چنان جرم اين ستاره را در هم پيچيده و متراكم كند كه فضاي خالي درون اتم از بين رفته و چگالي به صورت فوق‌العاده زيادي افزايش يابد . از طرفي نسبيت بيان مي‌كرد كه نيرويي به نام گرانش نيوتني اصلا وجود ندارد بلكه علت جاذبه ، انحناي فضا - زمان است كه در اين صورت ، فضا - زمان در پيرامون اين اجرام سماوي فوق‌العاده چگال ، به صورت بسته و خيلي انحنا يافته در مي‌آيد كه اصطلاحا به آن تكينگي گفته ميشود كه تعاريف متداول و رايج ما از علم فيزيك در آنها دگرگون و غير قابل پيش بيني و درك ميشود . اينك اگر اين نگرش انتزاعي را به قبل از انفجار بزرگ انتقال دهيم با تراكم كل جرم كيهان فعلي در مكاني به نام گوي چگال ، ما با يك تكينگي اوليه و ابتدايي به نام انفراد روبرو ميشويم كه فضا - زمان در آن كلا" بسته و مسدود شده ، يعني صفر خواهد بود ، چون نسبيت اجازه حجم صفر به اين گويچه فوق چگال را ميدهد ، چون در اين شرايط متر ما صفر و زمان ما توقف كرده است . اينك اين سوال بسيار مهم مطرح ميشود كه اگر گرانش كلاسيك همان انحناي فضا - زمان نسبيت است و قبل از انفجار بزرگ ، فضا - زماني وجود نداشته است و اگر وجود داشته بعد از تشكيل گوي صفر شده است ، پس چگونه نيروي جاذبه تحت اين شرايط ، اعمال و باعث پيوند ذرات تشكيل دهنده گويچه ( يكپارچگي آن ) و همچنين باعث ثبات و بقاي آن تا قبل از انفجار بزرگ شده است ؟
چنين به نظر ميرسد كه گويا قبل از انفجار بزرگ و يا پديدار شدن گويچه ، فضا - زماني وجود داشته است كه بعدا اين فضا - زمان به واسطه تجمع جرم كل كيهان قبلي ، انحنا و انقباض شديدي يافته و در نهايت صفر شده است ، يعني همان نظريه big crunch ( برخورد بزرگ ) كه بيان ميكند در نهايت ، انبساط عالم متوقف شده و كيهان شروع به انقباض ميكند و گويچه اوليه ، مجددا شكل خواهد گرفت ، يعني انفجارهاي متوالي و پديدار شدن دنياهاي پي در پي . ولي اين مشكل جدي پيش مي‌آيد كه با صفر شدن فضا - زمان ( پديدار شدن تكينگي ) نيروي جاذبه نسبيتي يا همان انحناي فضا - زمان ، مفهوم و موجوديت خود را كلا" از دست ميدهد ، براي اينكه ديگر محيطي براي اعمال آن وجود نخواهد داشت ( فضا - زماني نيست تا انحنا يابد ) و مشكل تكينگي خود به خود مرتفع ميشود ، چون گرانش از بين مي‌رود يا منتفي ميشود . موضوع بسيار مهم اين است كه در اين وضعيت نو شناخته شده ، تكليف اين همه جرم متراكم چه ميشود و چه چيزي يا عاملي باعث داغ شدن گويچه چگال و بدنبال آن انفجار بزرگ و حتي ثبات يا پايداري آن گوي ميشود ؟
به هر حال نظريه پردازان چنين مطرح مي‌كنند كه بعد از انفجار بزرگ ، فضا - زمان پديدار شده و شروع به انبساط كرده است و جرم كل كيهان همواره به فضا - زمان كيهان انحنا ميدهد و كيهان همانند سطح يك بادكنك گرد ، در حال انبساط است . يعني شبيه شكل زير :
برسي‌هاي انجام شده نشان ميدهد كه سرعت دور شدن كهكشانها از يكديگر و در كل ، سرعت توسعه كيهان ثابت نيست ، بلكه لحظه به لحظه در حال افزايش است و اينگونه افزايش سرعتها ، نيرويي پيوسته ميخواهد كه به صورت مداوم به اجرام سماوي نيرو وارد كند و پيوسته به سرعت آنها بيافزايد و اصطلاحا حركت شتابدار باشد ، اين در حالي است كه انرژي انفجار ، لحظه‌اي بوده و پيوسته نمي‌باشد ، در واقع نيروي انفجار در يك لحظه آزاد و تخليه شده و يكبار به ذرات انفجار نيرو وارد ميكند كه اين نيرو باعث حركت ذرات با سرعت ثابت ميشود ، البته اگر ذرات تحت تاثير نيروي خارجي قرار نگرفته باشند ، از اينرو نظريه‌اي به نام انرژي تاريك ارايه شده است كه عنوان ميكند در عالم انرژي و نيرويي دائمي در خلا وجود دارد كه باعث ميشود به جاي اينكه كهكشانها يكديگر را بربايند باعث ميشود تا آنها يكديگر را به شدت از هم برانند و علت اصلي شتاب در توسعه عالم از انرژي تاريك است ، شايد اين نيرو خاصيت ضد گرانشي نيز داشته باشد ! آيا انرژي تاريك وجود دارد ؟ و اگر وجود دارد ماهيت آن چيست ؟ در مباحث ديگر به آن پرداخته شده است . ولي موضوع بسيار مهم اينكه اين انرژي هرچه كه باشد نمي‌تواند حاصل يك انفجار بزرگ بوده باشد . چرا كه سرعت حركت و انتشار انرژي انفجار ثابت است براي اينكه سرعت امواج الكترومغناطيس در عالم ثابت اندازه‌گيري شده است ، البته در محيطهاي يكسان و همگن و از اينرو نظريه نسبيت ارايه شده است و پايه و اساس آن ثابت بودن سرعت حركت و انتشار نور در فضاست . انرژي انفجار شايد در لحظات اوليه بتواند سرعت شتابداري را سبب شود ولي انرژي انفجار سريعا به صفر ميرسد و سرعت در لحظه آخر ثابت ميشود ، از اينرو اگر عالم بر اثر انفجار بزرگ شكل گرفته باشد ، پس سرعت انبساط آن نيز بايد ثابت باشد كه اينگونه نيست ! بلكه سرعت انبساط عالم فزاينده و شتابدار است و آيا اين شتاب ثابت است يا خود اين شتاب نيز فزاينده است ؟ سوالي است كه آينده به آن پاسخ خواهد داد ! قدر مسلم اينكه امروزه انرژي حاصل از انفجار بزرگ در عالم به آن مقدار مشهود نيست كه به صورت پيوسته به اجرام نيرو وارد كند و باعث شتاب آنها و افزايش سرعت توسعه عالم شود
