تبلیغات
فیزیک - نظریات آغاز و پایان - كائنات باز

فیزیک

 نظریات آغاز و پایان - كائنات باز
نظریه های مختلفی درباره پیدایش جهان ارائه شده است ولی مقبول ترین نظریه ، نظریه انفجار بزرگ است كه می گوید، جهان حدود 15 میلیارد سال پیش بر اثر انفجاری عظیم بوجود آمد. جهان در آغاز بسیار كوچك ، درخشان ، داغ و متراكم بود، اما از آن زمان تا كنون در حال انبساط و گسترش بوده است. در مورد پایان جهان هم نظریه های مختلفی وجود دارد:

برخی معتقدند جهان برای همیشه در حال گسترش و انبساط خواهد بود. كائناتی را كه همیشه در حال انبساط باشد، كائنات باز می نامند.

به عقیده برخی دیگر ، هنگامی كه جهان به اندازه معین رسید ، انبساط آن متوقف شده و در همان حال ثابت می ماند.

گروه دیگر می گویند جهان سرانجام از انبساط باز می ایستد و انقباض و فروپاشی درونی آن آغاز می گردد. طبق این نظریه فروپاشی بزرگ همان مراحل انفجار بزرگ را در جهت عكس طی خواهد كرد تا به یك نقطه واحد تبدیل شود. جهانی با این خصوصیات را كائنات بسته می گویند.

تقابل دو نیرو

كائنات در حال انبساط و گسترش است ولی نیرویی وجود دارد كه در مقابل این انبساط قرار می گیرد، آن نیرو ، گرانش است. بدلیل وجود نیروی گرانشی است كه ماده ، ماده را جذب می كند. پس مواد تشكیل دهنده كائنات می خواهند همدیگر را جذب كنند، لذا گرایش كل كائنات بر آن است كه روی خود فرو افتد و منقبض شود. آیا در این صورت نظر گروه سوم تایید می شود و كائنات فرو می پاشد؟

پاسخ این سوال بطور دقیق مشخص نیست. در اینجا با تقابل دو نیرو مواجهیم. یكی نیروی گرانشی و دیگری نیروی حاصل از انفجار بزرگ. هر كدام قویتر باشد، سرنوشت كائنات را رقم می زند. اگر نیروی گرانشی به اندازه كافی نیرومند باشد ، جریان دور شدن كهكشانها از یكدیگر روزی متوقف خواهد شد. آنها جهت خود را معكوس خواهند كرد و در یك حركت انقباضی رو به سوی یكدیگر خواهند گذاشت. درجه حرارت و چگالی افزایش خواهد یافت و كائنات با طی روندی معكوس مراحل عظیم انفجار بزرگ را تجربه خواهد كرد و كائنات بسته خواهد بود.

اگر دو نیرو با هم برابر باشند ، نظریه گروه دوم حاكم خواهد بود و جهان ثابت خواهد ماند ولی اگر نیروی حاصل از انفجار بزرگ قویتر از نیروی گرانشی باشد ، جهان همچنان به انبساط خود ادامه خواهد داد، كهكشانها از یكدیگر دورتر خواهند شد و كائنات ما كائناتی باز خواهد بود.

چگالی جهان

با وجود خلا فضای بین ستاره‌ای بنظر می رسد جرم جهان ما كمتر از آن باشد كه بتواند در آینده منقبض شود. آینده ما چگونه است؟ یك حریق بزرگ تازه یا شاید پیشروی به سمت سرمای بیشتر و فضای خالی بیشتر؟ برای پاسخگویی به این سوال ، باید نیروی گرانشی كائنات یا معادل آن چگالی ماده موجود در كائنات را حساب كنیم.

جهان در حال انبساط است و نیروهای جاذبه بین مواد باعث كند شدن این انبساط می شوند. هرچه جرم جهان متراكم تر باشد ، به همان اندازه چگالی زیاد شده و انبساط آن كندتر می شود. جهانی كه چگالی بالایی دارد ، ممكن است بالاخره به خاطر قدرت نیروهای جاذبه بین قسمتهای تشكیل دهنده اش ، منقبض شود و جهان بسته بماند (كائنات بسته).

اگر جهان به اندازه كافی چگالی نداشته باشد، برای همیشه در حال انبساط و بصورت جهان باز خواهد بود.(كائنات باز)

چگالی بحرانی

اندازه كافی كه برای چگالی گفته می شود، چقدر است؟ این اندازه برابر 5x10-27Kg/m3 است كه چگالی بحرانی می باشد. چگالی بحرانی معیاری است برای تعیین باز یا بسته بودن جهان.

اگر چگالی جهان از چگالی بحرانی بیشتر باشد، جهان ، جهان بسته خواهد بود.

اگر چگالی جهان از چگالی بحرانی كمتر باشد، جهان ، جهان باز خواهد بود.

اندازه گیری چگالی جهان

حال ببینیم چگالی جهان را چگونه اندازه بگیریم؟ چگالی كمیت یك ماده در واحد حجم معین است. حجم مورد نظر در مورد كائنات باید بسیار بزرگ باشد. حجمی شاید به اندازه یك ابرخوشه. برای محاسبه ماده موجود در این حجم ، جرم كهكشانها را با هم جمع می كنیم. این كار در مورد مواد مرئی كه به سمت ما نور می فرستند، میسر است ولی در مورد ماده ای كه نمی بینیم ، نمی توانیم جرم آن را حدس بزنیم. موادی مثل ستارگان و سیاره های مرده ، سیاره هایی كه دور از هر منشا نوری قرار دارند ، صورتهای احتمالی ماده كه هنوز نمی شناسیم ، ماده سیاه و ...

اسحاق نیوتن می گوید: ماده ، چه نورانی چه تاریك ، شناخته شده یا ناشناخته ، از طریق نیروی گرانشی خود را به ما نشان می دهد. فرض كنیم خورشید نور افشانی نمی كرد در این صورت نمی توانستیم آن را ببینیم ولی حركت سیاره ها به دور خورشید همچنان ادامه داشت و اختر شناسان می توانستند بدون آنكه قادر به دیدن خورشید باشند، به وجود آن پی ببرند و با دنبال كردن حركات زمین نسبت به ستارگان ، جرم آن را اندازه بگیرند.

اخترشناسان با بهره گیری از روشهای مشابه می‌توانند چگالی كل كائنات را اندازه بگیرند. نتیجه اندازه گیری آنها در كل فضای قابل مشاهده بطور میانگین حدود یك سوم اتم در حجم یك متر مكعب فضا است. به لحاظ نظری برای اینكه حركت كهكشانها در آینده متوقف یا معكوس شود ، این چگالی باید بیش از ده اتم در هر متر مكعب باشد. با توجه به واقعیات مشهود چنین امری بعید به نظر می رسد، ولی چون ابزار دقیق اندازه گیری نداریم، نمی توانیم این امكان را كاملا منتفی بشماریم، ولی اگر چنین باشد ، كائنات باز خواهد بود.

نسبت فراوانی هیدروژن سنگین (دوتریوم) به هیدروژن سبك از فرضیه كائنات باز حمایت می كند. پس سبك بودن كائنات و فراوانی دوتریوم نشان می دهد كه كائنات تا ابد منبسط خواهد شد.

روی دیگر سكه

در بحث فوق ما فرض كردیم می توانیم چگالی همه حفره های سیاه را كه بصورت ستاره های تاریك یا هاله های تیره هستند، محاسبه كنیم. ضمنا ما برای نوترینوها جرم در نظر نگرفتیم . ممكن است این ذرات جرمی هرچند بسیار بسیار اندك داشته باشند ولی به دلیل تعداد بیشمار آنها این جرم می تواند نتیجه محاسبات ما را معكوس كند.

نظرات() 
 
لبخندناراحتچشمک
نیشخندبغلسوال
قلبخجالتزبان
ماچتعجبعصبانی
عینکشیطانگریه
خندهقهقههخداحافظ
سبزقهرهورا
دستگلتفکر
  • ابر برچسبها

آمار وبلاگ

  • کل بازدید :
  • بازدید امروز :
  • بازدید دیروز :
  • بازدید این ماه :
  • بازدید ماه قبل :
  • تعداد نویسندگان :
  • تعداد کل پست ها :
  • آخرین بازدید :
  • آخرین بروز رسانی :