نظریه بیگ بنگ چیست و چگونه باعث آغاز جهان شد؟

کمتر کسی را می‌توان یافت که تاکنون به چگونگی آغاز جهان فکر نکرده باشد؛ اینکه عالم هستی چه زمانی ایجاد شد و این اتفاق چگونه رخ داد. نظریه بیگ بنگ یا انفجار بزرگ به همین موضوع می‌پردازد؛ نامی که احتمالا تاکنون بارها آن را شنیده‌اید و شاید درباره‌اش مطالبی هم خوانده‌اید. امروزه دانشمندان بر این موضوع اتفاق نظر دارند که کیهان ما طی یک انفجار عظیم یا همان بیگ بنگ ایجاد شده است.

نظریه بیگ بنگ چیست؟

نظریه بیگ بنگ مهم‌ترین و رایج‌ترین نظریه در زمینه منشا جهان است. این نظریه بیان می‌کند که تمام ماده و انرژی موجود در جهان، حدود ۱۳.۷ میلیارد سال پیش، از یک نقطه بسیار کوچک، داغ و متراکم اغاز شده است.

این نقطه که در فیزیک به ان تکینگی می‌گویند، شرایطی بی‌نهایت خاص داشت؛ چگالی و دمای آن چنان بالا بود که قوانین فیزیک کلاسیک توانایی توصیف ان را ندارند. سپس، یک انبساط ناگهانی آغاز شد که نه‌تنها ماده، بلکه خود فضا و زمان را نیز گسترش داد. این گسترش با سرعتی غیرقابل تصور اغاز شد و به تدریج با گذر زمان آرام‌تر شد.

بر اساس این نظریه، تمام کهکشان‌ها، ستاره‌ها، سیارات و حتی ذرات بنیادی مانند پروتون‌ها و الکترون‌ها، نتیجه همین انبساط کیهانی هستند. این فرایند، جهان ما را به شکلی که امروز می‌بینیم تبدیل کرده است.

نظریه بیگ بنگ تنها توضیح علمی جامع برای منشا جهان است که با شواهد متعددی مانند تابش زمینه کیهانی و انبساط جهان تایید شده است. اگرچه این نظریه هنوز برخی جنبه‌های ناشناخته دارد، اما پایه و اساسی است که ما را در درک بهتر جهان یاری می‌دهد.

دانلود مستند زیبا و آموزنده «بیگ بنگ ؛ جهان چگونه آغاز شد ۲۰۱۸» همراه با زیرنویس فارسی از لینک زیر:

برای دانلود مستند کلیک کنید

این نظریه نه تنها منشا همه مواد شناخته‌شده، قوانین فیزیک و ساختار مقیاس بزرگ جهان را توضیح می‌دهد، بلکه انبساط کیهان و طیف وسیعی از پدیده‌های دیگر را نیز تشریح می‌کند. حال، سوالی که مطرح می‌شود این است که نظریه بیگ بنگ از ابتدا چگونه مطرح شد؟

نظریه بیگ بنگ از کیست؟

ژرژ لومتر (Georges Lemaître)، اخترشناس بلژیکی، برای اولین بار در سال ۱۹۲۷ اعلام کرد یک جهان در حال انبساط را می‌توان در زمان ردیابی کرد و به نقطه‌ای معین رسید که او آن را «اتم اولیه» می‌نامد؛ بدین ترتیب نظریه بیگ بنگ شکل گرفت. ادوین هابل (Edwin Hubble)، دانشمند آمریکایی، نیز دو سال بعد از طریق تجزیه‌وتحلیل انتقال به سرخ‌های کهکشانی تایید کرد که کهکشان‌ها از هم دور می‌شوند و جهان در حال گسترش است.

در حال حاضر طیف گسترده‌ای از شواهد تجربی تا حد زیادی از نظریه انفجار بزرگ حمایت می‌کنند و اکنون این تئوری به طور جهانی پذیرفته شده است. البته باید در نظر داشت اخترشناسان با فناوری‌های موجود هنوز نمی‌توانند تولد کیهان را رصد کنند و بسیاری از آنچه در مورد انفجار بزرگ می‌دانند از فرمول‌ها و مدل‌های ریاضی به دست آمده است. با این حال، ستاره‌شناسان می‌توانند پژواک انبساط را از طریق پدیده‌ای موسوم به تابش زمینه کیهانی مشاهده کنند.

در همین رابطه بخوانید: جهان موازی چیست و آیا جهان‌های موازی وجود دارند؟

دانشمندان بر چه اساسی نظریه انفجار بزرگ یا مه بانگ را مطرح کرده‌اند؟

اخترشناسان از طریق آزمایش اصول نظری، آزمایش‌های مربوط به شتاب‌دهنده‌های ذرات و حالت‌های پرانرژی و همچنین مطالعه اعماق کیهان، جدول زمانی رویدادهایی را ایجاد کرده‌اند که با انفجار بزرگ آغاز و به وضعیت کنونی تکامل کیهانی منجر شده است.

با این حال، نخستین زمان‌های کیهان که مربوط به اولین ثانیه‌های پس از انفجار بزرگ می‌شود، موضوع گمانه‌زنی‌های گسترده‌ای است. با توجه به اینکه قوانین فیزیک آن‌طور که ما می‌شناسیم نمی‌توانستند در آن زمان وجود داشته باشند، درک اینکه رشد جهان چگونه پیش می‌رفت، دشوار است.

چگونه به دانش امروزی درباره بیگ بنگ رسیده‌ایم؟

دانشمندان نمی‌توانند لحظه بیگ بنگ را مستقیما مشاهده کنند، زیرا هیچ ابزاری برای نگاه به این دوره وجود ندارد. با این حال، دانش ما از این رویداد عظیم بر پایه مدل‌های ریاضی و فرمول‌های نظری بنا شده است. با استفاده از این ابزارها، دانشمندان توانسته‌اند تصوری نسبتا دقیق از چگونگی اغاز جهان ایجاد کنند.

یکی از مهم‌ترین منابع اطلاعاتی ما، تابش زمینه کیهانی است. این تابش، به عنوان نوعی پژواک از لحظه‌های اولیه پس از بیگ بنگ شناخته می‌شود و اطلاعات مهمی درباره انبساط اولیه جهان در اختیار ما قرار می‌دهد.پیشرفت‌های علمی و فناوری به ما امکان داده است تا از طریق شواهد غیرمستقیم مانند تابش زمینه کیهانی و داده‌های کیهانی، به درکی دقیق‌تر از منشا جهان برسیم. این اطلاعات پایه‌ای برای تحقیقات اینده در زمینه کیهان‌شناسی فراهم می‌کند.

تا اینجا در مورد تئوری بیگ بنگ توضیحاتی ارائه دادیم، اما سوال مهمی که در مورد آن در ذهن می‌آید این است که پیش از بیگ بنگ چه چیزی وجود داشته است؟

قبل از بیگ بنگ

یکی از سوالات اساسی اخترشناسان در مورد قبل از بیگ بنگ است. با وجود اینکه این موضوع همچنان به عنوان یک راز باقی مانده است، اما دانشمندان حدس و گمان‌هایی را در این باره مطرح می‌کنند. می‌دانیم برای اینکه چیزی وجود داشته باشد، باید ماده یا جزء در دسترس باشد و برای اینکه آن‌ها در دسترس باشند، می‌بایست چیز دیگری وجود داشته باشد. حال سوال این است موادی که بیگ بنگ را به وجود آوردند از کجا آمده‌اند و در ابتدای امر چگونه ایجاد شدند؟

اولین ذرات ماده با عمر طولانی، پروتون‌ها و نوترون‌ها بودند که با هم هسته اتم را می‌سازند و حدود یک ده هزارم ثانیه پس از انفجار بزرگ به وجود آمدند. آنچه اکنون می‌دانیم این است که قبل از آن نقطه، واقعا هیچ ماده‌ای به معنای آشنای کلمه وجود نداشت! برخی کیهان‌شناسان بر این باورند که یک جهان خالی تاریک و سرد مانند جهان ما می‌تواند منبع انفجار بزرگ باشد، گرچه شاید چنین فرضیه‌ای عجیب به نظر برسد! در هر حال، علی‌رغم بحث‌های مختلفی که پیرامون این موضوع صورت گرفته، پاسخ آن همچنان مبهم مانده است.

اما با وجود اینکه بیگ بنگ در میان دانشمندان بیشترین مقبولیت را دارد، نظریه‌های دیگری نیز در مورد پیدایش جهان هستند که طرفدارانی دارند.

در همین رابطه بخوانید: کرم چاله به زبان ساده

نظریه‌های دیگر آغاز جهان و رد نظریه بیگ بنگ

به جز انفجار بزرگ یا همان مه بانگ، دو تئوری مهم دیگر نیز در مورد نحوه پیدایش کیهان بیش از سایر نظریه‌ها مطرحند؛ انبساط ابدی (Eternal Inflation) و جهان نوسان‌کننده (Oscillating Universe). انبساط یا تورم ابدی یک مدل فرضی بوده که نتیجه یا بسط نظریه بیگ بنگ است و پاول استاینهارت (Paul Steinhardt)، فیزیکدان آمریکایی، اولین بار آن را در سال ۱۹۸۳ معرفی کرد.

بر اساس تئوری تورم ابدی، مرحله انبساط جهان برای همیشه در سراسر کیهان و یا حداقل در برخی نواحی آن ادامه دارد. از آنجایی که این نواحی به طور تصاعدی و به سرعت منبسط می‌شوند، بیشتر حجم جهان در هر زمان معین در حال انبساط است؛ بنابراین تورم ابدی یک چند جهانی بی‌نهایت فرضی ایجاد می‌کند که در آن تنها حجم کوچکی از یک فراکتال (Fractal) به انبساط پایان می‌دهد.

نظریه جهان نوسان‌کننده نیز یک مدل کیهانی است که هر دو تئوری بیگ بنگ و بیگ کرانچ را به عنوان بخشی از یک رویداد چرخه‌ای ترکیب می‌کند. یعنی اگر این نظریه درست باشد، جهانی که در آن زندگی می‌کنیم بین دو انفجار بزرگ قرار گرفته است. 

تابش زمینه کیهانی چیست؟

تابش زمینه کیهانی (CMB) به‌عنوان یکی از مهم‌ترین شواهد نظریه بیگ بنگ، تابشی الکترومغناطیسی است که از زمان‌های بسیار ابتدایی جهان به جا مانده است. این تابش در سال ۱۹۴۸ توسط دانشمندانی چون رالف الفر پیش‌بینی شد و سپس در سال ۱۹۶۵ به‌طور تصادفی توسط ارنو پنزیاس و رابرت ویلسون کشف شد.

تابش زمینه کیهانی اطلاعاتی ارزشمند درباره دوره‌های ابتدایی جهان ارائه می‌دهد. این تابش به ما می‌گوید که در حدود ۳۸۰ هزار سال پس از بیگ بنگ، الکترون‌های ازاد با هسته‌های اتمی ترکیب شدند و اولین اتم‌های خنثی شکل گرفتند. در این زمان، جهان برای اولین‌بار به نور اجازه عبور داد و جهان از حالت مه‌الود اولیه خارج شد.

تابش زمینه کیهانی مانند یک تصویر لحظه‌ای از گذشته‌های دور جهان است که اطلاعات بی‌نظیری درباره شرایط اولیه ان ارائه می‌دهد. این تابش نه‌تنها نظریه بیگ بنگ را تایید می‌کند، بلکه به ما کمک می‌کند ساختارهای امروزی جهان را بهتر درک کنیم.

لحظه آغاز: تولد جهان چگونه رخ داد؟

حدود ۱۳.۷ میلیارد سال پیش، تمام ماده و انرژی در یک نقطه بی‌نهایت کوچک و متراکم متمرکز بود. این نقطه که به ان تکینگی می‌گویند، شرایطی داشت که قوانین فیزیک کلاسیک در توصیف ان ناتوان هستند. این تکینگی ناگهان و به دلایلی که هنوز به‌طور کامل شناخته نشده‌اند، دچار یک انبساط ناگهانی شد.

این انبساط که به ان تورم کیهانی می‌گویند، یکی از مهم‌ترین دوره‌های تاریخ جهان است. این دوره تنها در ۱۰^-۳۲ ثانیه رخ داد و باعث گسترش عظیمی در اندازه جهان شد. در ادامه، با پایان تورم کیهانی، فرایندی به نام گرمایش مجدد اغاز شد که زمینه را برای شکل‌گیری ماده فراهم کرد.

لحظه اغاز جهان با انبساطی فوق‌العاده سریع و بی‌سابقه همراه بود که هنوز بسیاری از جزئیات ان ناشناخته است. این دوره کوتاه اما حیاتی، پایه‌گذار تمام ساختارهایی است که امروز در کیهان می‌بینیم.

آیا بیگ بنگ یک انفجار بود؟

اغلب اوقات، بیگ بنگ به‌عنوان یک انفجار توصیف می‌شود، اما این توصیف دقیق نیست. در یک انفجار معمولی، ماده از یک نقطه به اطراف پرتاب می‌شود. اما در بیگ بنگ، این خود فضا بود که گسترش یافت.

طبق نظریه نسبیت عام اینشتین، بیگ بنگ نه یک انفجار بلکه یک انبساط کیهانی بود. در این انبساط، تمام فاصله‌ها میان اجسام افزایش یافتند. این بدان معناست که کهکشان‌هایی که دورتر از ما هستند، با سرعت بیشتری از ما فاصله می‌گیرند.

بیگ بنگ یک فرایند پیچیده‌تر از یک انفجار معمولی است. این انبساط فضا، مفاهیمی جدید درباره زمان و مکان به ما ارائه کرده و درک ما از جهان را متحول کرده است.

آیا جهان ما پایان دارد؟

جهان همچنان در حال انبساط است و این انبساط با سرعتی فزاینده ادامه دارد. این بدان معناست که کهکشان‌های دورتر به تدریج از دسترس دید ما خارج می‌شوند. دانشمندان بر این باورند که در آینده‌ای دور، جهان ممکن است به حالتی برسد که تمام کهکشان‌ها از یکدیگر جدا شوند و دیگر هیچ نوری نتواند میان ان‌ها حرکت کند.

برخی نظریه‌ها نیز پیشنهاد می‌دهند که این انبساط ممکن است به‌جای یک پایان، بخشی از یک چرخه باشد. طبق این نظریه، جهان می‌تواند دوره‌های متناوبی از انبساط و انقباض را تجربه کند.

اگرچه انبساط جهان به نظر بی‌پایان می‌رسد، اما دانشمندان هنوز پاسخ قطعی برای سرنوشت نهایی جهان ندارند. این موضوع همچنان یکی از پرسش‌های اساسی کیهان‌شناسی است که نیازمند تحقیقات بیشتری است.

نظریه بیگ بنگ و درک ما از منشا جهان

نظریه بیگ بنگ نه‌تنها یکی از بنیادی‌ترین مفاهیم در علم کیهان‌شناسی است، بلکه پایه و اساس درک ما از منشا و تکامل جهان را شکل می‌دهد. این نظریه، که برای اولین بار در اوایل قرن بیستم شکل گرفت، توضیحی جامع و منطقی برای چگونگی پیدایش جهان ارائه می‌دهد. طبق این نظریه، تمام ماده، انرژی، زمان و حتی فضا از یک نقطه کوچک و متراکم به نام تکینگی اغاز شدند. این نقطه، در یک انبساط کیهانی فوق‌العاده سریع، جهان را به شکل امروزی آن گسترش داد.

شواهد متعددی، از جمله تابش زمینه کیهانی، قانون هابل و نسبت عناصر سبک در جهان، این نظریه را تایید می‌کنند. تابش زمینه کیهانی، به‌عنوان پژواکی از لحظات اولیه کیهان، تصویری از جهان در حال جوانی را به ما ارائه می‌دهد و ما را به زمان‌هایی می‌برد که اولین ذرات بنیادی و ساختارهای کیهانی شکل گرفتند.

قانون هابل، که نشان‌دهنده انبساط یکنواخت جهان است، بازتابی از همان انبساط اولیه بیگ بنگ است. نسبت عناصر سبک، مانند هلیوم و دوتریوم، نیز به‌وضوح نشان‌دهنده شرایط فوق‌العاده داغ و متراکم در لحظات اولیه پس از بیگ بنگ است.

در کنار این شواهد، نظریه بیگ بنگ همچنان پرسش‌های مهمی را به همراه دارد. یکی از این پرسش‌ها این است که چه چیزی باعث اغاز این انبساط شد؟ ایا پیش از بیگ بنگ چیزی وجود داشت؟ و یا ایا جهان ما تنها یکی از میلیاردها جهان در چارچوب نظریه چندجهانی است؟ این پرسش‌ها هنوز پاسخی قطعی ندارند و به تحقیق و بررسی‌های بیشتری نیاز دارند.

از سوی دیگر، انبساط مداوم و شتاب‌دار جهان نیز مفهوم جدیدی از اینده جهان را به تصویر می‌کشد. اگر این انبساط همچنان ادامه یابد، ممکن است روزی فرا برسد که کهکشان‌های دوردست برای همیشه از دید ما خارج شوند و جهان به حالتی از انزوا و تاریکی فرو رود. با این حال، نظریات دیگری مانند چرخه‌های کیهانی یا انقباض مجدد نیز مطرح شده‌اند که نشان می‌دهند جهان ممکن است در یک چرخه بی‌پایان از تولد و مرگ باشد.

بیگ بنگ؛ آغاز یا تنها یک مرحله؟

نظریه بیگ بنگ، با تمام قدرت و شواهدی که ارائه می‌دهد، هنوز پایان راه نیست. این نظریه ما را به تفکر عمیق‌تر درباره طبیعت زمان، مکان و منشا کیهان سوق داده است. شاید بیگ بنگ تنها یک مرحله از چرخه‌ای بی‌پایان باشد یا شاید جهان ما یکی از بی‌نهایت جهان‌های موازی در چارچوب چندجهانی باشد.

نظریه بیگ بنگ، با وجود تمامی پیچیدگی‌ها و چالش‌ها، گامی عظیم در جهت درک ما از کیهان است. این نظریه نه‌تنها به ما می‌اموزد که از کجا امده‌ایم، بلکه الهام‌بخش تحقیقات اینده برای کشف پاسخ به بزرگ‌ترین پرسش‌های بشری است.

 از منشا جهان تا سرنوشت نهایی ان، نظریه بیگ بنگ همواره ما را به تامل در جایگاه خود در کیهان دعوت می‌کند و چشم‌اندازی بی‌نظیر از عظمت و شگفتی جهان به ما ارائه می‌دهد.

در نظریه بیگ بنگ ماده چگونه از هیچ به وجود آمده است؟ اولین ذرات ماده با عمر طولانی، پروتون‌ها و نوترون‌ها بودند که با هم هسته اتم را تشکیل می‌دهند. این‌ها حدود یک ده هزارم ثانیه پس از انفجار بزرگ به وجود آمدند و قبل از آن هیچ ماده‌ای به معنای آشنای کلمه وجود نداشت.

برخی کیهان‌شناسان با بیان اینکه ماده نمی‌تواند از «هیچ» به وجود بیاید بر این باورند که یک جهان خالی تاریک و سرد مانند آنچه در آینده دور برای کیهان ما رخ خواهد داد، می‌تواند منبع انفجار بزرگ باشد. این دانشمندان برای همین جهانی که ما در آن زندگی می‌کنیم چنین تصوری دارند و معتقدند جهان کنونی در نهایت و پس از نابودی آخرین ستاره، وارد دوره‌ای بینهایت تاریک و طولانی خواهد شد.

کیهان چگونه پایان خواهد یافت؟ در آینده‌ای بسیار دور بقایای ستاره‌های سرد معروف به کوتوله‌های سیاه شروع به انفجار در قالب ابرنواختر خواهند کرد که آخرین آتش‌بازی تمام دوران را رقم می‌زنند! این نتیجه یک مطالعه جدید است که نشان می‌دهد قبل از اینکه همه چیز برای همیشه تاریک شود، جهان آخرین جنب و جوش خود را تجربه خواهد کرد.

دانشمندان بر اساس مشهورترین نظریه پایان کیهان موسوم به بیگ ریپ (Big Rip) یا مه گسست معتقدند جهان ۲۲ میلیارد سال دیگر به پایان می‌رسد. اگر می‌خواهید در خصوص نظریه‌های مشهور پایان جهان بیشتر بدانید، مقاله ما را درباره مه گسست مطالعه کنید.

فضا به کجا ختم می‌شود و آیا محققان پایانی برای آن متصورند؟ دانشمندان معتقدند پایانی برای فضا وجود ندارد. با این حال، ما فقط می‌توانیم حجم مشخصی از هر آنچه را که در کیهان وجود دارد، ببینیم. از آنجایی که کیهان ۱۳.۸ میلیارد سال سن دارد، نور کهکشانی فرضی که در فاصله‌ای بیش از این از ما قرار دارد زمان کافی برای رسیدن به زمین را نداشته است؛ بنابراین ما هیچ راهی جهت آگاهی از وجود چنین کهکشانی نداریم.

شما درباره بیگ بنگ و سایر نظریه‌های آغاز جهان چه فکر می‌کنید؟ مواد ایجادکننده بیگ بنگ از ابتدا چگونه ایجاد شده‌اند؟ آیا جهانی پیش از جهان ما وجود داشته و مواد اولیه انفجار بزرگ را به وجود آورده است؟ دیدگاه‌های خود را در قسمت نظرات مطرح کنید و سوالاتتان را بپرسید؛ کارشناسان اسپاش به شما پاسخ می‌دهند.