تلسکوپ فضایی جیمز وب، نظریه بیگ بنگ را نقض خواهد کرد؟

فرضیه بیگ بنگ مبنی بر این است که جهان ۱۴ میلیارد سال پیش در حالتی فوق العاده داغ و متراکم آغاز شد و از آن زمان تا کنون در حال انبساط بوده است. در طول دهه‌ها بیشتر نظریه پردازان کیهان شناس از این فرضیه به عنوان حقیقتی غیر قابل انکار دفاع می کردند؛ اما اکنون داده‌های جدید باعث وحشت آن‌ها شده‌اند. آلیسون کرکپاتریک، ستاره شناس دانشگاه کانزاس در لارنس می‌گوید:

گاهی ساعت سه صبح بیدارم و به این فکر می‌کنم که آیا هر کاری که تا کنون انجام داده‌ام، اشتباه بوده است یا خیر.

البته نارضایتی از مدل استاندارد بیگ بنگ از گذشته در میان بعضی از دانشمندان وجود داشته است. تقریباً از همان زمانی که ژرژ لماتر این فرضیه را در یک قرن پیش مطرح کرد، مخالفانی وجود داشته‌اند. اکنون لرنر، نویسنده کتاب «بیگ بنگ هرگز اتفاق نیوفتاد» در مناظره‌‌ی جشنواره Howthelightgetsin واقع در لندن سخنرانی خواهد کرد.

فیلسوف علمی، بیورن اکبرگ (Björn Ekeberg) و اخترفیزیکدان از دانشگاه ییل، پریاموادا ناتاراجان (Priyamvada) به همراه لرنر در این مناظره شرکت خواهند کرد. آن چه در ادامه می‌خوانید، موضوع این مناظره است.

نظریه بیگ بنگ به طور اساسی به فرضیه تورم کیهانی بستگی دارد. بر طبق فرضیه تورم کیهانی، در ابتدا جهان چندین بار سریع‌تر از سرعت نور گسترش یافته است. اما آزمایش‌ها در اثبات این فرضیه موفق نبوده‌اند. اکنون یکی از بنیانگذاران این فرضیه (پل استاینهارت) نیز آن را از نظر علمی اشتباه و بی‌معنی می‌داند.

سوال اصلی این مناظره این است که آیا باید از باور به نظریه تورم کیهانی دست برداریم و به دنبال جایگزینی برای آن بگردیم؟ آیا جایگزین‌های آن مانند فرضیه جهش بزرگ یا کنار گذاشتن سرعت نور می‌توانند راه حلی ارائه دهند؟

در ادامه به مناظره درباره همین موضوع که در جشنواره پارسال رخ داد اشاره می‌کنیم. البته در نظر داشته باشید که در آن زمان هنوز داده‌های تلسکوپ فضایی جیمز وب وجود نداشتند. در مناظره پارسال، سابین هوسنفلدر (فیزیکدان نظری) ، اکبرگ و سام هنری (فیزیکدان ذرات) حضور داشتند.

تفکر علمی کنونی این است که بیگ بنگ فقط ۷۵ درصد هیدروژن، ۲۵ درصد هلیوم و مقدار کمی لیتیوم تولید کرد. سپس بعد از گذشت ۳۰۰ هزار سال، جهان به اندازه‌ای کافی سرد شد تا اتم تولید کند. در نتیجه جاذبه گرانشی به آرامی ستاره‌ها را شکل داد.

ستاره‌های اولیه به اندازه‌ای بزرگ بودند که منفجر شوند. امواج ضربه‌ای که از طریق گاز هیدروژن پرتاب می‌شدند باعث شروع جدی شکل گیری ستاره‌ها شدند. با این وجود ۵۰۰ میلیون سال طول کشید تا ستاره‌های کافی برای تشکیل یک کهکشان به وجود آیند.

می‌دانیم که هر چه یک کهکشان زودتر شکل بگیرد در زمان دورتر می‌شود و از ستاره‌شناسان نیز فاصله بیشتری دارد. همچنین می ٔدانیم که هر چقدر دورتر شود، سرعت دور شدن آن نیز بیشتر می‌شود و این فاصله گرفتن باعث انتقال نور آن به سرخ می‌شود.

مشکل این جا بود که تلسکوپ هابل فقط می‌توانست نور مرئی را ببیند و کهکشان‌های اولیه آنقدر به سمت قرمز رفته بودند که فقط در نور مادون قرمز می‌درخشیدند. به همین علت آن‌ها فقط توسط تلسکوپ فضایی جیمز وب قابل مشاهده هستند. بنابراین یکی از اهداف جیمز وب دیدن اولین کهکشان‌ها بود و مشاهدات زیادی هم داشت.

زمان آن رسیده است که به سوال اصلی برگردیم. چه به سر نظریه استاندارد بیگ بنگ می‌افتد؟ پاسخ نظریه پردازان به این سوال این است که اگر مقدار زیادی از ماده تاریک توده‌ای نیاز است تا گاز هیدروژن زودتر به توده تبدیل شود؛ پس چرا ماده تاریک اکنون توده‌ای نیست؟ راب شلدون، فیزیکدان تجربی یک راه حل بالقوه و فرضیه خود را ارائه کرد. او گفت:

«فرضیه من این است که اولین ستاره‌ها از هیدروژن ساخته نشده‌اند، بلکه از یخ ساخته شده‌اند. فرضیه بیگ بنگ می‌گفت که C و O سنتز شدند، با H ترکیب شدند که در نتیجه آن H20, CO2, CH4 و… شکل گرفتند.

این گازها در بازه زمانی کوتاهی منجمد می‌شوند؛ بنابراین در واقع انباشته شدن گرانشی نبود بلکه فیزیکی و شیمیایی بود. دقیقا به همان صورتی که دانه‌های برف به سرعت شکل می‌گیرند.

پس نیازی نبود که انباشته شدن، ۵۰۰ سال زمان به خود اختصاص دهد. این اتفاق خیلی سریع و در زمانی رخ می‌دهد که جهان زیر نقطه انجماد سرد شود. به همین دلیل است که تلسکوپ جیمز وب تعداد زیادی کهکشان با جابجایی قرمز را از کیهان اولیه مشاهده می‌کند».

فرضیه‌ای که مطرح شد، یکی از راه حل‌های احتمالی است. همین چالش‌ها هستند که علم را تعریف می‌کنند. گاهی این سوال مطرح می‌شود که آیا ممکن است که جهان همیشه بوده باشد؟

مشکل این جا است که اگر جهان آغازی نداشته باشد و همیشه وجود داشته باشد؛ بنابراین هر چیزی که امکان رخ دادن دارد نیز حتماً قبلاً بی نهایت بار اتفاق افتاده است. به این معنی که ما انسان‌ها هم هیچوقت وجود نداریم و نداشته‌ایم.

اما ما می‌دانیم که وجود داریم. رابرت جی مارکز در این باره می‌گوید:«اگر به بی‌نهایت بودن اعتقاد داشته باشیم به پوچی خواهیم رسید». همچنین برای این که در علم پیشرفت کنیم، باید فرض کنیم که برخی اتفاقات واقعی هستند. بنابراین چاره‌ای نداریم جز این که فرض کنیم جهان آغازی داشته است. اما درباره این که این آغاز به چه صورت بوده است، اکنون شک و تردید داریم.

منبع :mindmatters