مقاله درباره کیهان شناسی، نظریه پردازی

دانلود پایان نامه ارشد

است كه باعث پيش بيني علمي پديده هايي قابل مشاهده مي شود . بر اساس مشاهدات بدست آمده ، نظريات نياز به رها شدن ، تجديدنظر يا گسترش دارند تا با اطلاعات تطبيق داده شوند(بين اطلاعات و نظريات رابطه دو سويه است ) . تئوري غالب در مورد اصل و تكامل جهان ، تئوري انفجار بزرگ شناخته مي شود كه در مطالب آتی به طور كامل توضيح داده ميشود ؛ اما قبل از آن که به مدلهای جهان و مباحث مربوط به آن بپردازیم ؛ ابتدا تصویر کلی از جهان پیرامون را ارائه ميكنيم .

2-1. سیمایی از جهان کنونی از منظر کیهان شناسی
ما روي سياره زمين هستيم كه جزء سيارات منظومه شمسي است كه حول خورشيد در حال دوران است35؛ اين مجموعه كه آن را منظومه مي‌گويند در بازوي سوم کهکشان مارپيچي به نام كهكشان راه شيري است .36
کهکشان ها اجزای کیهان راتشکیل می دهند ؛كهكشان ها تحت جاذبه يكديگر اجتماعي بزرگ به نام خوشه كهكشاني را تشكيل مي‌دهند و خوشه‌هاي كهكشاني ابرخوشه‌هاي كهكشاني را تشكيل مي‌دهند37 ؛ جهانی که ما درآن زندگی می کنیم از میلیونها اَ بَرخوشه تشکیل شده است .
هر كهكشان داراي ميلياردها ستاره است ؛ تعداد ستارگان تشكيل‌دهنده كهكشان راه شيري به طور استاندارد حدود صد میلیارد (1011) ستاره است .38
به طور خلاصه كيهان‌شناسي ، مطالعهی ساختار بزرگ عالم در مقياس بزرگ است ؛ در علم كيهان‌شناسي، همگن و همسانگرد بودن كيهان در مقياس‌هاي بزرگ را در هر لحظه به عنوان اصل كيهان‌شناسي میشناسیم 39.
قبل از ورود به مباحث كيهان‌شناسي جديد ابتدا تاريخچه‌اي از كيهان‌شناسي را بيان مي‌كنيم سپس به مباحث مطرح در كيهان‌شناسي جديد مي‌پردازيم .

2-2. جهان در کیهان شناسی قدیم
بشر مدت زيادي خواسته يا ناخواسته براي جهان مركز قائل بود ؛ حال مركز جهان زمين باشد يا حتي منظومه شمسي يا كهكشان خودي( کهکشان راه شیری ) ، به هر حال فرض داشتن مركز در ذهن افراد بوده است.
ارسطو معتقد بودكه زمين ساكن است و خورشيد و ماه و سيارات و ستارگان در مدارهاي دايره‌اي شكل به دور زمين در حال حركتند (چرا كه او زمين را مركز مجموعه كيهاني مي‌دانست) و ثانياً حركت دايره‌اي كاملترين نوع آن است. اين نظريه توسط بطليموس به طرز استادانه اي به صورت يك مدل كيهان‌شناسي درآمد كه در آن زمين در وسط و هشت كره متحدالمركز كه حامل ماه و خورشيد و ستارگان و پنج ستاره ديگر است ، در اطراف آن قرار دارد.
مدل بطلميوسي روش نسبتاً واقعي براي پيش‌گويي اوضاع اجرام فلكي در آسمان فراهم مي‌آورد؛ مدل او نه به صورت جهاني بلكه به صورت كلي مورد قبول قرار گرفت؛ همچنین از طرف كليساي مسيحيت نيز مورد تأیید واقع شد .
در سال 1514 م . يك كشيش لهستاني به نام نيكولاس كوپرنيكوس40 ، مدل ساده‌تري را پيشنهاد كرد، نظر او اين بود كه خورشيد ساكن و در مركز واقع شده و زمين و ساير سيارات در مدارهاي مستديري در اطراف آن در حركتند ؛ دو ستاره‌شناس به نام كپلر41 و گاليله آشكارا به دفاع از نظريه او پرداختند.
در سال 1609م . نظريه‌هاي ارسطو – بطلميوس به تاريخ پيوست ؛ در آن سال گاليله به وسيله دوربين كيهاني كه تازه اختراع شده بود به مشاهده آسمان شب پرداخت . او با ابطال نظريه ارسطو – بطلميوس، فرضيه كوپرنيك را تغيير داد ؛ با طرح اين پيشنهاد كه سيارات نه در مدار دايره‌اي بلكه درمدارهاي بيضوي در حال حركتند ؛ بدين ترتيب پيش‌گويي‌ها با مشاهدات مطابقت پيدا كرد.
در سال 1687م . با انتشار كتاب نيوتن تحت عنوان اصول رياضياتي حكمت طبيعي ، توضيحي براي حركت سيارات حول خورشيد فراهم آمد . در اين كتاب ، نيوتن نظريه‌اي در رابطه با چگونگي حركت اجرام آسماني در فضا زمان عرضه داشت، او همچنين رياضيات پيچيده‌اي كه براي تجزيه و تحليل آن حركات مورد نياز است به شرح و بسط ‌كشاند.
نيوتن در نظريه گرانشي خود به اين نتيجه رسيد كه ستارگان باید يكديگر را جذب كنند؛ بدين ترتيب ستارگان ساکن نیستند و به علت جاذبهی ‌بینشان به سرعت روي هم سقوط مي‌كنند ؛ هر تعداد ستاره ديگر كه اضافه كنيم بازهم پيوسته آنان در هم فرو خواهند رفت .وسته پي آن ها در هم فرو خواهند رفت.
از آنجا كه داشتن مدل استاتيكي نامتناهي از جهان آفرينش كه در آن نيروي گرانش هميشه جاذبه باشد غير ممكن است، عدم ارائهی پيشنهاد از طرف هيچ كس دال بر انبساط يا انقباض كيهان تا قبل از قرن بيستم، بازتاب قابل توجهي از روش عمومي انديشه و تفكر در آن روزگاران است. به طور كلي در این زمان پذيرفته شد كه كيهان يا قديم ، ازلي و بدون تغيير است ؛ همين بوده و تا هست همين خواهد بود و يا حادث است و در زماني محدود خلق شده است .42

2-3. آغاز کیهان شناسی جديد
همانطور که بیان شد ؛ طبق نظريه گرانشي نيوتني جهان نمي‌تواند ايستا باشد ؛ البته افرادی که به این نتیجه اذعان داشتند ، هرگز به ذهنشان نرسید که پيشنهادي در رابطه با منبسط شدن كيهان ارائه دهند ؛ در آن زمان مردم قائل به جهان تغييرناپذير بودند تا اينكه در سال 1929م . ادوين هابل43 نتایج رصدی تاريخ‌سازی را ارائه داد، حاكي از آن كه به هر كجا بنگريم كهكشان ها با حركت سريعي در حال دور شدن از ما هستند. به عبارت ديگر كیهان در حال گسترش است 44؛ اين آغاز كيهان‌شناسي جديد است . اما همانطور که در مقدمه بحث به آن اشاره شد از جمله مسائلی که در کیهان شناسی جدید مورد بحث و بررسی است ؛ مسئله آغاز جهان است ؛ آغاز آفرینش در کیهان شناسی جدید کجاست ؟ آیا اساسا این سؤال در کیهان شناسی معنا خواهد داشت ؟ آیا میتوان مکان و یا زمانی را به عنوان لحظه آغاز آفرینش در نظر گرفت ؟ این سؤالی است که سعی شده است در طول این پژوهش به آن پاسخ داده شود .

2-3-1. مسئله آغاز در کیهان شناسی جديد
يكي از معماهايي كه در طول تاريخ ذهن انسان را به خود مشغول ساخته پیدایش کائنات است ؛ بدين صورت که این پیدایش از کجا شروع شد،آیا به صورت یکنواخت بوده و همین گونه نیز ادامه دارد یا نه؟ چنان که برخى اعتقاد داشته اند کائنات همین ساختار را داشته و بدون تغییر باقى مانده است ؛ بنابراین نظریه هاى مختلفى در این رابطه وجود داشته و نظریه پردازیهاى زیادى انجام گرفته است . در کيهان‌شناسي جديد ، جهان در حال انبساط است و سرعت انبساط آن نيز متناسب با فاصله كهكشان ها است ، هر چه كهكشان ها دورتر باشند سرعت دور شدن آن ها نيز بيشتر خواهد بود ؛ در نتيجه جهان در حال انبساط است.45
در اوايل قرن بيستم ميلادي ستاره‌شناسان پي بردند كه خورشيد از مركز كهكشان راه شیری فاصله بسيار دارد و عالم حاوي كهكشان هاي زيادي است . همچنین آنها دریافتند که ما ناظران ممتازي نيستيم بلكه به عالم فقط از ديدگاهي مینگريم كه هيچ اهميت ويژه‌اي ندارد؛ اين فرض بنيادين در پيش‌بيني‌هاي ما اصل كيهان‌شناختي است ؛ طبق این اصل در هر زمان معين ، عالم از تمام ديدگاهها (همگن) و در تمام جهات (همسانگرد) يكسان به نظر مي‌رسد.46
یکى از نظریه هایی که حدود نیم قرن قبل ارائه شد ، نظریه انفجار بزرگ نام دارد که توانسته به خیلى از ابهامات پاسخ دهد ؛ این نظریه ، آغاز کائنات را از یک “هسته” اتم در فضا و زمان صفر مى داند ؛ زیرا آن هنگام هنوز فضا وزمان آغاز نشده بود. تصور کنید که تمام کائنات در یک “هسته اتم” یاحتى کوچکتر از آن جاى داشت و در یک لحظه این فضا زمان آغاز مى شود ؛ یعنى اینکه یک انفجار بزرگ که حاصل گرانش شدید ناشى از فشردگى بوده، شروع شد در این نوشتار ما به بررسی این نظریه و ادله ای که آن را تأیید می کند می پردازیم .
نظریهی نسبیت عام اینشتین تأثیر زیادی برکیهان شناسی گذاشته است . با ارائه نظریهی نسبیت عام ، اینشتین47 مهمترين‌قدم‌ را در شناخت ‌نظري‌ عالم ‌برداشت ‌؛ نظريه ‌نسبيت‌ عام‌وي ‌بيانگر رابطه ‌بين‌ ماده ‌و نيروي ‌جاذبه‌گرانشي‌آن‌ با هندسه ‌فضاي ‌اطراف‌ ماده ‌است‌، با اين ‌فرض‌، اگر تمام ‌ماده ‌عالم ‌به ‌طور يكنواخت‌ توزيع ‌شده‌ باشد اين‌ ماده ‌چه‌ شكلي‌ به‌ عالم‌ مي‌دهد؟
اين ‌اولين ‌باري ‌بود كه ‌علوم ‌طبيعي ‌در صدد ارائه ‌مدلي ‌براي ‌كل ‌عالم ‌برآمده ‌بود . اینشتین ‌معادلات ‌خود را به‌گونه‌اي ‌تغيير داد تا بتواند یک جهان ایستا را توصیف کند48‌.
فريدمان‌49‌، ریاضیدان روسی بعدها تشخیص داد که معادلات اینشتین اشاره بر این دارد که جهان باید همیشه در حالتی از انبساط یا انقباض باشد50 ؛ وی محاسبات ‌اینشتین را تکامل بخشيد و از آن ها ‌مدلهايي ‌را استخراج ‌نمودكه به ‌مدل ‌فريدمان‌ معروف ‌است ‌و بدين ‌ترتيب ‌شاخه‌اي ‌جديد از علوم‌ به‌ نام‌كيهان‌شناسي ‌نظري ‌پديد آمد. در مدل ‌فريدمان ‌تمام‌كهكشان ها مستقيماً در حال‌ دور شدن ‌از يكديگرند و اين‌دور شدن ‌با فاصله‌آن ها متناسب ‌است‌؛ با وجود موفقيت‌آميز بودن ‌مدل ‌فريدمان ‌و پيشگويي‌آن ‌درباره ‌مشاهدات‌ هابل‌، تا سال ‌1935 م . هنوز مدلهاي ‌مشابهي ‌در جواب ‌اكتشافات‌ هابل ‌در رابطه ‌با انبساط‌ يكنواخت‌كيهان‌كشف‌ نشد و كار فريدمان ‌در غرب ‌ناشناخته ‌ماند51.
از آنجا که نظریه های علمی و از جمله مباحث کیهان شناسی ، ‌نيازمند تأييد تجربي ‌و رصدي‌است ‌؛ پس‌از اين ‌تحول ‌نظري ‌، تعامل‌ نظريه ‌و رصد شكل جديد به ‌خود گرفت ‌و كيهان‌شناسي ‌جديد شكل‌گرفت‌.
همانطور که بیان خواهیم کرد ، در حال حاضر از میان مدلهای پیشنهادی برای جهان، مدل انفجار بزرگ از مقبولیت بیشتری برخوردار است ؛ مهبانگ یا انفجار بزرگ یک نظریه علمی است و لحظه آغازین هستی را گویندکه کل هستی (شامل زمان و هر سه بعد مکان) از آن هنگام بر طبق این نظریه شروع شده است ؛ مدل انفجار بزرگ بر اساس سه کشف مهم مقبولیت مشخصی گرفته است این سه کشف عبارتند از :
انبساط جهان
فراوانی هسته های سبک ( مانند : هليوم و هيدوژن که دما و چگالی و محیط منبسط شده جهان اولیه شرایط خوبی برای تولید این هسته هاست.)
تابش پس زمینهای کیهانی که از اکتشافات بی نظیر و خدشه ناپذیر قرن حاضر است 52.

2-4 . دلایلی بر وجود انفجار بزرگ
هر ادعایی نیاز به اثبات دارد عده ای معتقدند که در گذشته های دور انفجاری رخ داده است ؛ دلایلی بر این ادعا وجود دارد که ما در ذیل به این دلایل به طور اجمال پرداخته ایم .

2-4-1.جهان در حال انبساط
یکی از دلایلی که وجود انفجار بزرگ را تأیید میکند انبساط جهان است ، قبل از پرداختن به این مطلب ، طیف امواج ، پدیده دوپلر را از باب مقدمه بحث توضیح داده ایم.

2-4-1-1. طیف امواج
تابش نقش ‌مهمي‌ در سناريوي ‌اختر فيزيكي‌دارد و اغلب ‌هنگام ‌مطالعه ‌فيزيك‌ حاكم‌ بر ساختارهاي ‌مختلف‌ همسان‌ با ماده ‌اهميت ‌مي‌يابد. تاكنون‌ بارها ديده‌ايم ‌وقتي ‌سنگي ‌را به‌ داخل ‌استخري‌ مي‌اندازيم ‌با امواجي ‌متحد المركز مواجه ‌مي‌شويم‌ ؛ در اينجا چهار پارامتر مهم‌ را مي‌توان‌ نسبت داد : 1) طول ‌موج‌كه ‌فاصله ‌دو قله ‌متوالي‌ موج‌ است‌ 2) بسامد: تعداد نوسانات ‌موج‌ در واحد زمان 3) دامنه ‌موج ‌: ميزان‌ بزرگي‌آشفتگی 4) سرعت ‌انتقال‌( يعني ‌اين‌آشفتگي ‌با چه ‌سرعتي‌از يك‌نقطه به‌ نقطه ‌ديگر در حال‌حركت‌است‌.) انواع ‌ديگر موج ‌در طبيعت ‌نيز وجود دارد كه ‌مهم‌ترين‌ پديده ‌موجي‌آن ‌انتقال‌آشفتگي ‌الكترومغناطيسي‌53 است كه‌با سرعت ‌معيني‌منتقل‌مي‌شود.
نور معمولي ‌يك ‌موج ‌الكترومغناطيسی ‌است ‌و داراي ‌همان ‌چهار پارامتر بيان‌ شده‌است ‌؛ ‌چشم ‌انسان‌ به ‌امواج ‌نور با طول ‌موجهايي ‌بين تا حساس‌است ‌؛ اين ‌محدودهي ‌ طول ‌موج ‌متناظر است ‌با بسامد دوربرثانيه‌(هرتز) تا دور بر ثانيه() همه ‌انواع ‌تابش ‌الكترومغناطيسي ‌و به ‌ويژه ‌نور مرئي ‌با سرعت ‌فوق‌العاده ‌زياد كيلومتر در ثانيه ‌منتشر مي‌شوند ؛ نور خورشيد تركيبي ‌از تابش ‌در طول ‌موجهاي ‌مختلف ‌است ‌و با عبور از يك ‌منشور به ‌رنگ‌هاي ‌تشكيل ‌دهنده‌اش ‌تجزيه ‌مي‌شود (شبيه‌يك‌رنگين‌كمان‌) . منشور ، پرتوهاي ‌نور با بسامد كم‌تر را بيشتر از پرتوهاي ‌نور با بسامد بيشتر

پایان نامه
Previous Entries مقاله درباره زبان فارسی، فیض کاشانی، علوم عقلی، اصالت وجود Next Entries مقاله درباره کیهان شناسی