مه‌بانگ: داستان آغاز کیهان
جهان اولیه: از نقطه‌ای کوچک و بی‌نهایت چگال
همه چیز با یک تکینگی2 شروع شد. یک نقطه که تمام ماده و انرژی جهان امروزی در آن فشرده شده بود. این نقطه نه مکان داشت و نه حجم، اما چگالی و دمای آن بی‌نهایت بود. ناگهان، یک انبساط فوق‌العاده سریع به نام تورم کیهانی3 رخ داد که در کسری از ثانیه، جهان را از اندازه‌ای کوچکتر از یک اتم به اندازه‌ای بزرگتر از یک کهکشان رساند. برای درک بهتر، یک بادکنک خالی را در نظر بگیرید. وقتی شروع به باد کردن می‌کنید، سطح آن منبسط می‌شود. مه‌بانگ نیز مانند باد کردن این بادکنک است، با این تفاوت که خود فضای داخل و سطح بادکنک در حال بزرگ شدن است.
خط‌زمان مه‌بانگ: از صفر تا امروز
برای درک بهتر ترتیب وقایع، نگاهی به جدول زمانی مه‌بانگ می‌اندازیم. این جدول مراحل اصلی شکل‌گیری جهان را نشان می‌دهد.
| زمان پس از مه‌بانگ | دما | رویداد کلیدی | توضیح |
|---|---|---|---|
| 10^-43 ثانیه | 10^32 درجه سلسیوس | دورهٔ پلانک | قوانین فیزیک شناخته شده کارایی ندارند. نیروی گرانش از سایر نیروها جدا می‌شود. |
| 10^-36 تا 10^-32 ثانیه | 10^28 درجه سلسیوس | تورم کیهانی | جهان به طور نمایی و با سرعتی بیشتر از نور منبسط می‌شود. |
| ۳ دقیقه | 1 میلیارد درجه سلسیوس | ترکیب هسته‌ای | پروتون‌ها و نوترون‌ها ترکیب شده و هسته‌های سبک مانند هیدروژن، هلیوم و لیتیوم را می‌سازند. |
| 380,000 سال | 3000 درجه سلسیوس | تشکیل اتم‌های خنثی | الکترون‌ها توسط هسته‌ها به دام افتاده و اولین اتم‌ها تشکیل می‌شوند. نور می‌تواند آزادانه سفر کند که امروزه به عنوان تابش زمینه کیهانی4 مشاهده می‌شود. |
| 200 میلیون سال | -200 درجه سلسیوس | تولد اولین ستارگان و کهکشان‌ها | ابرهای عظیم هیدروژن و هلیوم تحت گرانش فرو می‌ریزند و اولین ستارگان را روشن می‌کنند. |
شواهد محکم: چگونه از مه‌بانگ مطمئن می‌شویم؟
دانشمندان مانند کارآگاهانی هستند که برای اثبات یک نظریه به شواهد نیاز دارند. سه شاه‌کلید اصلی وجود دارد که نظریهٔ مه‌بانگ را تأیید می‌کند:
۱. انبساط جهان (قانون هابل)5: ادوین هابل6 دریافت که کهکشان‌ها در حال دور شدن از ما هستند و کهکشان‌های دورتر، سریع‌تر حرکت می‌کنند. این دقیقاً مانند نقاط روی بادکنکی است که باد می‌شود. اگر روی بادکنک نقطه‌هایی بکشید و آن را باد کنید، همهٔ نقاط از یکدیگر دور می‌شوند. این مشاهده مستقیماً از انبساط جهان پشتیبانی می‌کند.
۲. تابش زمینه کیهانی (CMB)7: این یک نور بسیار ضعیف و یکنواخت است که از تمام جهات فضا به ما میرسد. این نور، «پس‌زمینهٔ فسیل‌شده» از زمانی است که جهان جوان و داغ بود و برای اولین بار شفاف شد. کشف این تابش در سال ۱۹۶۵ یک شاه‌دست قوی برای مه‌بانگ بود. دمای کنونی این تابش حدود -270 درجه سلسیوس است که با پیش‌بینی‌های نظریه مطابقت دارد.
۳. فراوانی عناصر سبک: نظریه مه‌بانگ پیش‌بینی می‌کند که در جهان اولیه، چه مقدار از عناصر سبکی مانند هیدروژن، هلیوم و لیتیوم باید ساخته شده باشند. هنگامی که دانشمندان مقدار این عناصر در قدیمی‌ترین ستارگان و سحابی‌ها را اندازه‌گیری کردند، با پیش‌بینی‌های نظریه کاملاً مطابقت داشت. این مانند داشتن یک دستورالعمل برای جهان اولیه است که نتایج آن امروزه قابل آزمایش است.
مه‌بانگ در زندگی روزمره: از بدن ما تا تلفن همراه
شاید فکر کنید مه‌بانگ یک مفهوم انتزاعی و دور از زندگی است، اما آثار آن در اطراف ما مشهود است. تقریباً تمام هیدروژنی که در آب ($ H_2O $) وجود دارد، در سه دقیقهٔ اول پس از مه‌بانگ ساخته شده است. بدن ما از "غبار ستاره‌ای" ساخته شده است. عناصر سنگین‌تر مانند کربن، اکسیژن و آهن که برای حیات ضروری هستند، در قلب ستارگان باستانی ساخته و در اثر انفجار ابرنواخترها در فضا پخش شده‌اند. حتی فناوری‌های مدرن نیز مدیون کشف‌های ناشی از مه‌بانگ هستند. دوربین‌های حساسی که برای مطالعهٔ تابش زمینه کیهانی توسعه یافته‌اند، اکنون در دوربین‌های تلفن‌های همراه نیز استفاده می‌شوند.
اشتباهات رایج و پرسش‌های مهم
پاسخ: خیر. این یک اشتباه رایج است. مه‌بانگ انفجار ماده درون یک فضای خالی از پیش موجود نبود. بلکه خود فضا در حال انبساط بود. بهتر است به جای انفجار، آن را یک "انبساط ناگهانی و سریع" در نظر بگیریم.
پاسخ: این یکی از مرموزترین سوالات است. از آنجایی که خود زمان در لحظهٔ مه‌بانگ متولد شده است، مفهوم "قبل" معنای فیزیکی ندارد. همان‌طور که شمالی‌تر از قطب شمال وجود ندارد، زمانی قبل از مه‌بانگ نیز وجود ندارد.
پاسخ: هیچ مرکز خاصی وجود ندارد. از آنجایی که کل فضا از یک نقطه منبسط شده است، می‌توان گفت که مه‌بانگ در همه‌جا رخ داده است. هر نقطه در جهان امروزی، روزی آن نقطهٔ اولیه بوده است. بنابراین، زمین، منظومه شمسی و کهکشان راه شیری همگی در "مرکز" این انبساط قرار دارند، درست مانند هر نقطهٔ دیگر در جهان.
پاورقی
1 مه‌بانگ (Big Bang): نظریه‌ای در کیهان‌شناسی که توصیف می‌کند جهان چگونه از یک حالت اولیه بسیار چگال و داغ پدید آمد و تکامل یافت.
2 تکینگی (Singularity): نقطه‌ای در فضا-زمان که در آن چگالی و دما بی‌نهایت فرض می‌شود و قوانین فیزیک شناخته شده در آن کارایی خود را از دست می‌دهند.
3 تورم کیهانی (Cosmic Inflation): دوره‌ای بسیار کوتاه در آغاز جهان که در آن جهان به صورت نمایی با سرعتی فراتر از نور منبسط شد.
4 تابش زمینه کیهانی (Cosmic Microwave Background - CMB): تابش الکترومغناطیسی باقی‌مانده از دوره‌ای در جهان اولیه که تقریباً ۳۸۰,۰۰۰ سال پس از مه‌بانگ گسیل شده است.
5 قانون هابل (Hubble's Law): قانونی در ستاره‌شناسی که بیان می‌دارد سرعت دور شدن یک کهکشان با فاصلهٔ آن از ناظر نسبت مستقیم دارد.
6 ادوین هابل (Edwin Hubble): ستاره‌شناس آمریکایی که برای کشف انبساط جهان و ارائه قانون هابل مشهور است.
7 CMB: مخفف Cosmic Microwave Background (تابش زمینه کیهانی).
