| تبليغات | X |
نجوم و ستاره شناسى از بسيارى جهات، ويژگى هاى دوگانه و گاه متضادى دارند: هرچند كه نجوم از قديمى ترين علوم شناخته شده است، در صدر علوم تحقيقى جديد است كه هر روزه اخبار جديد ترين دستاورد هاى آن از طريق رسانه ها منتشر مى شود، هرچند كه بسيارى از دانشمندان مشغول محاسبه هاى نظرى رياضى و فيزيكى در مورد كيهان، ستارگان و مشخصات فيزيكى آن هستند، بسيارى ديگر فعاليت هاى رصدى را ترجيح داده و دوست دارند لذت كشف سياره يا دنباله دار دوردستى را تجربه كنند. به رغم آنكه در هيچ يك از رشته هاى علوم نمى توان انتظار داشت كه يك مبتدى حتى حرفه اى بتواند با ابزار ساده و معمولى دست به اكتشاف هاى جديد بزند، چنين چيزى در عرصه نجوم و ستاره شناسى پديده اى معمول و متداول است. چگالي ذرات غير نسبي در جهان( كه توسط پارامتر W خصوصيت يافته اند ) ميتواند از پارامتر هابل { : سرعتي كه در آن جهان منبسط ميشود –سرعت انبساط عالم} و فواصل نسبي بين كهكشنها تخمين زده شود.
متاسفانه اين پارامترها آنطور كه بايد و شايد قطعي و معلوم نيستند.
Juszkiewicz يك روش براي معلوم كردن نسبت سرعتهاي بين كهكشانها را بسط داد كه نيازي به فزضهايي درباره توزيع هاي جرم در حجمهاي خاصي از فضا ندارد.
آنها ميتوانند پارامتر W را از نسبت سرعت كهكشانها بيرون بكشند و اين توسط تخمين پارامترW درباره One-Third { كه بطور نسبي در سطح پاييني از مقايسه با ارزش 1 براي حجم استانداردي از مدل ماده ابر تاريك( ماده سياه ) كه به Einstein –de sitter Model معروف است } قابل انجام است و اين رويكرد مي توانست براي دوباره بررسي كردن و تصحيح چگالي جهان وابسته ( ,توسط شمول مشاهدات ديگر ) و سرانجام براي پالودن خواص كيهان شناختي وابسته به W , استفاده شود.
*در زير براي آشنايي بيشتر مدل كيهانشناسي جالس انيشتن آورده شده است :
|
Einstein-de Sitter Cosmological Model |
|
|
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
A cosmological model (not to be confused with the de Sitter cosmological model) which assumes a homogeneous, isotropic, constant curvature universe
Its equation of motion, derived from the Einstein field equations, is
where a is the expansion parameter, H is the Hubble constant, G is the gravitational constant, and
so
For small densities,
|
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
صفر ثابت كيهاني : : Zero Cosmological Constant 
معادلات ميدان انيشتن : Einstein Field equations
پارامتر انبساط : Expansion parameter : a
ثابت هابل : Hubble Constant : H
ثابت گرانش : Gravitational Constant : G
پژوهشگران هر چه بيشتر و بيشتر سياره هاي جديدي را كشف مي كنند كه به دور ستارگان ناشناس مي گردند. آيا كشف «زميني ديگر» محتمل تر مي شود؟
آيا ما انسان ها در عالم تنها هستيم؟ آيا خورشيد ما تنها نمونه اي از ميلياردها ستاره در سراسر گيتي است كه سياره اي به دور آن مي چرخد كه موجودات زنده در آن به وجود آمده اند؟ آيا تنها به صورت اتفاقي بود كه حيات بر روي زمين تكامل بيولوژيكي يافته و پس از 4 ميليارد سال سرانجام موجوداتي را به وجود آورد كه شايد قادر باشند حتي به چنين پرسش هايي پاسخ گويند؟
يكي از نخستين كساني كه جرأت كرد چنين سئوالاتي را در حضور ديگران مطرح كند با زندگي خود بهاي آن را پرداخت. او يك راهب ايتاليايي به نام گيوردانا برونو (G.Bruno) بود كه به خاطر اين ادعاي خود مبني بر اينكه جهان هاي ديگري نيز همانند جهان ما وجود دارند در ماه فوريه سال 1600 در شهر رم بر روي تلي از هيزم در آتش سوزانده شد.خوشبختانه آن زمان ها گذشته اند اما پرسش ها باقي مانده اند و براي آنها هنوز هم پاسخي يافت نشده است. زيرا دانشمندان تاكنون در هيچ جا خارج از كره زمين قادر نبوده اند وجود حيات را ثابت كنند چه برسد به اين كه سياره اي را خارج از منظومه شمسي بيابند كه از اين نظر به زمين ما شباهت داشته باشد. اما پژوهشگران روي اين حساب مي كنند كه كشف يك زمين ديگر تنها به زمان نياز دارد.
اين اطمينان خاطر دلايل خود را دارد. نخست اينكه طي سال هاي گذشته كارشناسان علم ستاره شناسي موفق شده اند به اثبات رسانند كه اصولاً سياراتي خارج از منظومه شمسي ماوجود دارند. نه از طريق مشاهده مستقيم چرا كه نور انعكاسي اين سيارات بسيار ضعيفند، بلكه با محاسبه هاي بسيار دقيقي كه در مورد ستاره مركزي اين سيارات انجام گرفته اند. اين محاسبات تاثير قوه جاذبه اين سيارات را به صورت مكرر و ادواري بر ستاره مركزي مشخص مي سازند. از اين طريق تا كنون 119 سياره خارج از منظومه شمسي ما كشف شده اند. البته بايد گفت كه اينها همه سيارات غول آسايي هستند همچون سياره مشتري مملو از گازهاي مختلف هستند كه به وجود آمدن حيات در آنها ناممكن است. اما اين امر امكان وجود سياراتي چون زمين را نقض نمي كند. از آنجايي كه چنين سياراتي بسيار كوچكند و قوه جاذبه اندكي دارند كه بر ستاره مركزي خود كمتر اثر مي كند محاسبه احتمال وجود آنها دشوارتر است.
دليل دوم براي خوشبيني بيشتر مدل هاي كامپيوتري كارشناس ستاره شناسي بريتانيا باري جونز (B.Jones) است. او مي خواست بداند كه اصولاً مناطقي در اطراف ستارگان دور وجود دارند كه سياراتي همچون زمين بتوانند بر روي مدارهاي ثابت به دور آنها بگردند؟ او به اين نتيجه رسيد كه تنها در كهكشان راه شيري صد ميليارد منظومه وجود دارد كه مي توانند سياره اي همانند زمين را در خود جاي داده باشند. بر حسب محاسبات جونز يكي از آنها احتمالاً در فاصله46 سال نوري به دور ستاره اي مي چرخد كه در تصوير فلكي دب اكبر جاي گرفته است.اما چگونه مي توان رد اين سياره بسيار كوچك را گرفت؟ تلسكوپ هاي زميني كه قادر باشند اين سياره را در اصطلاح «بينند» وجود ندارند. اما در عوض به زودي «Corot» به ميدان خواهد آمد. كوروت يك ماهواره اروپايي است كه از مدار خود به دور زمين بدون مزاحمت اتمسفر، ستارگان مشكوك را تحت نظر مي گيرد. بدين ترتيب كه زماني كه يك سياره از جلوي قرص روشن يك ستاره عبور مي كند نوسانات كوچك نوري ايجاد مي كند كه ماهواره «Corot» قادر است آنها را ثبت كند.
سپس بر اساس اين نوسانات نوري، بزرگي، جرم حجمي و اطلاعات مربوط به مدار چرخش اين سيارات مي توانند محاسبه شوند.اگر اين ماهواره ديده بان يك همزاد كره زمين را بيابد هنوز هم اين پرسش باقي خواهد بود كه آيا بر روي اين سياره حيات وجود دارد يا نه. در اينجا هم بايد محتاط بود. زيرا مولكول هاي مواد آلي واحدهاي سازنده حيات را مي توان در سراسر كيهان يافت و قوانين طبيعت در همه جاي كائنات صدق مي كنند. به عقيده تقريباً تمامي دانشمندان تحت شرايطي همچون بر روي كره زمين اجباراً حيات به وجود مي آيد. اما اينكه آيا اين حيات تا جايي تكامل يافته است كه موجوداتي را خلق كند كه درگير اين تفكر شوند كه آيا در جهان هستي تنها هستند يا نه پرسشي است كه شايد ما هرگز پاسخي براي آن نيابيم.
متن زير خلاصه مقاله پروفسور « سر مارتين ريس » يكي از پيشگامان كيهان شناسي در جهان است. وي استاد تحقيقات انجمن سلطنتي در دانشگاه كمبريج و داراي عنوان اخترشناس سلطنتي است. در عين حال وي عضو انجمن سلطنتي، آكادمي ملي علوم ايالات متحده و آكادمي علوم روسيه است. وي ضمن مشاركت با چندين همكار بين المللي ايده هاي بسيار مهمي در مورد سياهچاله ها، تشكيل كهكشان ها و اخترفيزيك انرژي بالا داشته است.
شش عدد بر كل جهان حاكم است كه از زمان انفجار بزرگ شكل گرفته اند. اگر هر كدام از اين اعداد با مقدار فعلي آن كمي فرق داشت، هيچ ستاره، سياره يا انساني در جهان وجود نداشت. قوانين رياضي عامل تحكيم ساختار جهان است. اين قاعده فقط شامل اتم ها نمي شود، بلكه كهكشان ها، ستاره ها و انسان ها را نيز در برمي گيرد. خواص اتم ها ـ از جمله اندازه و جرمشان، انواع مختلفي كه از آنها وجود دارد و نيروهايي كه آنها را به يكديگر متصل مي كند ـ عامل تعيين كننده ماهيت شيميايي جهاني است كه در آن به سر مي بريم. تعداد بسيار اتم ها به نيروها و ذرات داخل آنها بستگي دارد. اجرامي را كه اخترشناسان مورد بررسي قرار مي دهند ـ سيارات، ستارگان و كهكشان ها ـ توسط نيروي گرانش كنترل مي شوند. و همه اين موارد در جهان در حال گسترشي روي مي دهد كه خواصش در لحظه انفجار بزرگ اوليه در آن تثبيت شده است. علم با تشخيص نظم و الگوهاي موجود در طبيعت پيشرفت مي كند، بنابراين پديده هاي هر چه بيشتري را مي توان در دسته ها و قوانين عام گنجاند. نظريه پردازان در تلاشند اساس قوانين فيزيكي را در مجموعه هاي منظمي از روابط و چند عدد خلاصه كنند. هنوز هم تا پايان كار راه زيادي باقيمانده است، اما پيشرفت هاي به دست آمده نيز چشمگيرند.
در آغاز قرن بيست و يكم، شش عدد معرفي شدند كه به نظر مي رسد از اهميت فوق العاده اي برخوردارند. دو تا از اين اعداد به نيروهاي اساسي مربوط مي شوند؛ دو تاي ديگر اندازه و «ساختار» نهايي جهان ما را تثبيت مي كند و بيانگر آن هستند كه آيا جهان براي هميشه امتداد مي يابد يا خير؛ و دو عدد باقيمانده بيانگر خواص خود فضا هستند. اين شش عدد با يكديگر« نسخه»اي را براي جهان تشكيل مي دهند. گذشته از اين جهان نسبت به مقدار اين شش عدد بسيار حساس است: اگر يكي از اين اعداد تنظيم نشده باشد، آن وقت نه ستاره اي در جهان وجود مي داشت و نه حياتي.
آيا تنظيم اين اعداد از يك حقيقت فاقد قدرت تعقل يا يك تصادف ناشي شده است يا بيانگر مشيت خالقي مهربان است؟ به نظر من هيچ كدام از آنها. ممكن است بي نهايت جهان ديگر وجود داشته باشد كه اعدادشان متفاوت باشند. بسياري از اين جهان ها ممكن است عقيم يا مرده زاد باشند. ما فقط در جهاني مي توانيم به وجود آييم كه تركيب «صحيحي» از اجزا باشد (و به همين دليل است كه اكنون خود را در اين جهان مي يابيم) درك اين حقيقت چشم انداز نو و بنياديني را در مورد جهان ما، جايگاه ما در اين جهان و ماهيت قوانين فيزيكي پيش روي ما مي گشايد.
اين نكته بسيار حيرت انگيز است كه در جهان در حال گسترشي كه نقطه آغازينش آن چنان «ساده» است كه فقط به وسيله چند عدد مشخص مي شود، مي تواند (اگر اين اعداد به طور دقيق تنظيم شده باشند) به جهاني با ساختار بسيار دقيق و پيچيده، همچون جهان ما بدل شود. شايد ارتباطي بين اين اعداد وجود داشته باشد. اما با اين همه ما امروزه نمي توانيم مقدار ساير اعداد را با دانستن فقط يكي از آنها تعيين كنيم. فعلاً هيچ كدام از ما نمي دانيم كه آيا روزي تئوري اي با نام «تئوري نهايي» (Theory of everything) به وجود مي آيد كه بتواند رابطه اي ارائه دهد كه تمام اين اعداد را به هم مربوط كند، يا آنها را به نوعي با هم گرد آورد. من روي اين شش عدد تاكيد كرده ام، به خاطر اينكه هر كدام از اين اعداد به تنهايي، نقش بسيار مهم و حياتي را در جهان ما ايفا مي كند، و با همديگر تعيين كننده نحوه تكامل جهان و استعدادهاي ذاتي آن است. از اين گذشته، سه تا از اين اعداد (كه به جهان در مقياس بزرگ وابسته است) به تازگي با دقت زياد اندازه گيري شده است.
سر برآوردن حيات انسان در سياره زمين حدود 5/4 5.6 ميليارد سال به درازا كشيده است. حتي پيش از آنكه خورشيد ما و سيارات گرداگرد آن تشكيل شوند، ستاره هاي قديمي تر، هيدروژن را به كربن، اكسيژن و ديگر اتم هاي جدول تناوبي تبديل مي كردند. اين فرآيند حدود ده ميليارد سال به درازا كشيده است. اندازه جهان قابل مشاهده تقريباً برابر فاصله اي است كه نور بعد از انفجار بزرگ پيموده است بنابراين اين جهان قابل مشاهده كنوني بايد بيش از 10 ميليارد سال نوري وسعت داشته باشد.
بسياري از مناقاشات پردامنه و طولاني مباحث كيهان شناختي امروزه ديگر پايان يافته، و در مورد بسياري از مواردي كه پيش از اين موضوع بحث بودند، ديگر مناظره اي صورت نمي گيرد. بسياري از ما در اغلب موارد طرز فكرمان را تغيير داده ايم، يا حداقل خودم اين كار را كرده ام. امروزه ديگر ايده هاي كيهان شناسي از تئوري هاي مربوط به زمين خودمان آسيب پذيرتر و ناپايدارتر نيستند.
زمين شناسان به اين نتيجه رسيده اند كه قاره هاي اين سياره در حال حركت تدريجي هستند كه سرعت حركتشان تقريباً برابر سرعت رشد ناخن هاست، ديگر آنكه اروپا و آمريكاي شمالي در 200 ميليون سال قبل به يكديگر متصل بودند. ايده شان را مي پذيريم، هر چند كه درك چنين گستره زماني وسيعي بسيار مشكل است. در عين حال، حداقل خطوط كلي نحوه شكل گيري و تكامل زيست كره و بر آمدن انسان ها را باور داريم. امروزه بسياري از دستاوردهاي كيهان شناختي به وسيله داده هاي معتبري تاييد و تثبيت شده است. پذيرش بسياري از دلايل تجربي مويد انفجار بزرگ كه ده تا پانزده ميليارد سال پيش به وقوع پيوسته، آن چنان اجتناب ناپذير است كه شواهد ارائه شده توسط زمين شناسان براي پذيرش تاريخچه سياره مان، زمين، اين تغيير موضع بسيار حيرت انگيز است:
اينشتين در يكي از مشهورترين كلمات قصار خود مي گويد: «غيرقابل درك ترين چيز در مورد جهان، قابل درك بودن آن است. » وي در اين عبارت بر شگفتي خود در مورد قوانين فيزيك كه ذهن ما نسبتاً با آنها خو گرفته و تا حدودي با آنها آشناست تاكيد مي كند، قوانيني كه نه فقط در روي زمين بلكه در دوردست ترين كهكشان ها هم مصداق دارد. نيوتن به ما آموخت همان نيرويي كه سيب را به سمت زمين مي كشد، ماه و سيارات را در مدار خود به گردش در مي آورد. هم اكنون مي دانيم همين نيروست كه عامل تشكيل كهكشان ها است و همين نيروست كه باعث مي شود ستاره ها به سياهچاله تبديل شوند. شايد هم روزي همين نيرو است باعث رمبش (Collapse) كهكشان آندرومداي بالاي سر ما شود.
اتم هاي موجود در دوردست ترين كهكشان ها با اتم هايي كه ما در آزمايشگاه ها با آنها مواجه مي شويم يكسان است. به نظر مي رسد تمام اجزاي جهان به شيوه يكساني تكامل مي يابند، همان طور كه در آغاز هم منشا مشتركي داشتند. اگر اين وحدت رويه وجود نداشت كيهان شناسي هيچ دستاوردي براي ما نداشت يا شايد هم هيچ گاه به وجود نمي آمد. پيشرفت هايي كه اخيراً صورت گرفته است هر چه بيشتر توجه ما را به اسرار نوظهوري در مورد جهان، قوانين حاكم بر آن و حتي سرنوشت نهايي آن جلب مي كند. اين پرسش ها به كسر بسيار كوچكي از اولين ثانيه پس از انفجار بزرگ اشاره دارد، زماني كه شرايط آنچنان حادي حاكم بود كه دانش فعلي فيزيك ما از درك جزئيات آن ناتوان است و درست در همين لحظه است كه ماهيت زمان، تعداد ابعاد و منشاء ماده باعث سرگشتگي ما مي شود.
در لحظه آغازين تشكيل جهان همه چيز چنان فشرده و شديداً چگال است كه مسائل مربوط به كيهان و دنياي خرد يكي مي شوند. فضا را نمي توان به طور مشخص و دقيقي تقسيم كرد. جزئيات مربوط به اين مسئله هنوز هم مثل معمايي براي ما بي جواب مانده است، اما بعضي از فيزيكدانان گمان مي برند، اجزاي ريزي به عنوان واحدهاي فضا وجود دارند كه اندازه آنها در مقياس ده بتوان 33- سانتي متر است.
اين عدد ده به توان بيست مرتبه كوچك تر از هسته اتم است: اين عدد چنان كوچك است كه تصور آن هم مشكل است، براي آشنايي بيشتربا ذهن مي توان گفت اگر هسته اتم آنچنان بزرگ شود كه وسعتي برابر يك شهر بزرگ را داشته باشد آن وقت واحد فضا برابر هسته يك اتم خواهد بود. در اين صورت با مسئله جديدي مواجه مي شويم، حتي اگر چنين ساختارهاي ريزي وجود داشته باشد، ماهيت آنها بايد وراي درك ما از فضا و زمان باشد.
آيا مناطقي وجود دارد كه نور آنها پس از گذشت ده ميليون سال يا از زمان انفجار بزرگ هنوز هم فرصت كافي نداشته است كه به ما برسد؟ متأسفانه در مورد اين مسئله جواب روشن و قاطعي وجود ندارد. با اين همه از لحاظ نظري هيچ محدوديتي در مورد گستره جهان ما (در فضا و نسبت به زمان هاي آينده) و در مورد اينكه چه چيزي ممكن است در آينده هاي دور به چشم ما برسد، وجود ندارد. در حقيقت جهان را مي توان بسيار گسترش داد. ميزان گسترش آن به چند ميليون سال دورتر از حوزه قابل رويت توسط ما محدود نمي شود بلكه مي توان آن را به ميزان ده به توان چند ميليون سال هم گسترش داد.
اما اين هم تمامي ماجرا نيست. ممكن است، جهان ما حتي اگر گسترش يافته و دورتر از افق ديد فعلي ما قرار گيرد، خود عضوي از يك مجموعه بزرگ تر و نامحدود باشد. مفهوم multivers در مقابل universe ، نتيجه توسعه طبيعي تئوري هاي كيهان شناسي موجود است. اين تئوري ها داراي اعتبارند، زيرا مي توانند پديده هايي را كه مشاهده مي كنيم تفسير كنند. قوانين فيزيكي و هندسه ممكن است در جهان هاي ديگر متفاوت باشد. چيزي كه جهان ما را از ساير جهان ها متمايز مي كند ممكن است همين شش عدد باشد.
1- عدد كيهاني امگا نشان دهنده مقدار ماده ـ كهكشان ها، گازهاي پراكنده و «ماده تاريك» ـ در جهان ماست. امگا اهميت نسبي گرانش و انرژي انبساط در جهان را به ما ارائه مي دهد جهاني كه امگاي آن بسيار بزرگ است، بايستي مدت ها پيش از اين درهم فرورفته باشد، و در جهاني كه امگاي آن بسيار كوچك است، هيچ كهكشاني تشكيل نمي شود. تئوري تورم انفجار بزرگ مي گويد، امگا بايد يك باشد؛ هر چند اخترشناسان درصددند مقدار دقيق آن را اندازه بگيرند.
2- اپسيلون بيانگر آن است كه هسته هاي اتمي با چه شدتي به يكديگر متصل شده اند و چگونه تمامي اتم هاي موجود در زمين شكل گرفته اند. مقدار اپسيلون انرژي ساطع شده از خورشيد را كنترل مي كند و از آن حساس تر اينكه، چگونه ستارگان، هيدروژن را به تمامي اتم هاي جدول تناوبي تبديل مي كنند، به دليل فرآيندهايي كه در ستارگان روي مي دهد، كربن و اكسيژن عناصر مهمي محسوب مي شوند ولي طلا و اورانيوم كمياب هستند. اگر مقدار اپسيلون 006/ يا 008/ بود ما وجود نداشتيم. عدد كيهاني e توليد عناصري را كه باعث ايجاد حيات مي شوند ـ كربن، اكسيژن، آهن و… يا ساير انواع كه باعث ايجاد جهاني عقيم مي شود را كنترل مي كند.
3- اولين عدد مهم تعداد ابعاد فضا است. ما در جهاني سه بعدي زندگي مي كنيم. اگر D برابر دو يا چهار بود امكان تشكيل حيات وجود نداشت. البته زمان را مي توان بعد چهارم فرض كرد، اما بايد در نظر داشت بعد چهارم از لحاظ ماهيت با ساير ابعاد تفاوت اساسي دارد چرا كه اين بعد همانند تيري رو به جلو است، ما فقط مي توانيم به سوي آينده حركت كنيم.
4- چرا جهان پيرامون اين چنين وسيع است كه در طبيعت عدد مهم و بسيار بزرگي وجود دارد. N نشان دهنده نسبت ميان نيروي الكتريكي است كه اتم ها را كنار يكديگر نگاه مي دارد و نيروي گرانشي ميان آنهاست. اگر اين عدد فقط چند صفر كمتر مي داشت، فقط جهان هاي مينياتوري كوچك و با طول عمر كم مي توانست به وجود آيد. هيچ موجود بزرگ تر از حشره نمي توانست به وجود آيد و زمان كافي براي آنكه حيات هوشمند به تكامل برسد در اختيار نبود.
5- هسته اوليه تمام ساختارهاي كيهاني ـ ستاره ها، كهكشان ها و خوشه هاي كهكشاني ـ در انفجار بزرگ اوليه تثبيت شده است. ساختار يا ماهيت جهان به عدد Q كه نسبت دو انرژي بنيادين است، بستگي دارد. اگر Q كمي كوچك تر از اين عدد بود جهان بدون ساختار بود و اگر Q كمي بزرگ تر بود، جهان جايي بسيار عجيب و غريب به نظر مي رسيد، چرا كه تحت سيطره سياهچاله ها قرار داشت.
6- اندازه گيري عدد لاندا در بين اين شش عدد، مهم ترين خبر علمي سال 1998 بود، اگرچه مقدار دقيق آن هنوز هم در پرده ابهام قرار دارد. يك نيروي جديد نامشخص ـ نيروي «ضدگرانش» كيهاني ـ ميزان انبساط جهان را كنترل مي كند.
خوشبختانه عدد لاندا بسيار كوچك است. در غير اين صورت در اثر اين نيرو از تشكيل ستارگان و كهكشان ها ممانعت به عمل مي آمد و تكامل كيهاني حتي پيش از آنكه بتواند آغاز شود، سركوب مي شد.
with zero 
is the density. For constant mass of the 
