روزنامه خراسان

چرا آسمان شب با این همه ستاره تاریک است؟

 یکی از مهم‎ترین خاصیت‎های کودکی این است که ندانستن در آن دوره بد نیست. هر موضوع  تازه‎ای توجه یک کودک را جلب می‎کند و کلی سوال ریز و درشت توی ذهن اش می‎سازد. وقتی کم سن‎و‎سال هستیم از قضاوت شدن و مورد تمسخر قرار گرفتن نمی‎ترسیم و به همین دلیل سوال‏هایمان را بدون ترس و نگرانی به زبان می‎آوریم اما با فاصله گرفتن از سال‌های کودکی قدرت پرسشگری در جدال با ترس‎ها شکست می‎خورد و سوال‎های بی‎شماری روی دست‌مان می‎ماند که در گوشه‎ دنج ذهن نگهداری و بعد از مدتی هم در گذار روزمرگی‎ها بدون آن که پاسخ‎شان را بیابیم، فراموش می‎شوند. حتما شما هم تجربه این چنینی داشته‎اید و پرسش‎های بدون جوابی گوشه ذهن‎تان جا خوش کرده‎اند و هیچ‎وقت هم به جواب‎شان نرسیدید. در این میان هستند کسانی که بر احساسات و نگرانی های‎شان غلبه  و سوالات به ظاهر ساده‎شان را مطرح می کنند که اتفاقا در مدتی کوتاه مشخص می‎شود هنوز هیچ جواب دقیقی برای آن وجود ندارد. درست مثل کسی که اولین بار پرسید: چرا فضا تاریک است در حالی که این همه ستاره در آن وجود دارد؟ پرسشی که در نگاه اول خنده‎دار به نظر می‏رسد ولی دانشمندان زمان خودش را به شدت به چالش کشید تا بتوانند جوابی درست و دقیق برایش پیدا کنند. یک سوال معمولی که شاید اگر «اولبرس»، پزشک و منجم آلمانی آن را گوشه ذهن اش نگه می‎داشت حالا ما جهانی را که در آن زندگی می‎کنیم به خوبی نمی‎شناختیم. سوالی که دید بشر را به دنیا تغییر داد و زمینه طراحی ماموریت‎های فضایی مختلف را فراهم کرد و از دل آن پرسش‎های مهم دیگری درباره کیهان متولد شد. در این پرونده درباره این که چرا آسمان شب تاریک است و جواب‎های مختلفی که به آن داده شده، صحبت خواهیم کرد و در نهایت به تاثیراتی که طرح این پرسش بر دنیای علم و نوع نگاه ما به جهان داشت می‌پردازیم.
 
پزشکی که  منجمی معروف شد آشنایی با مردی که جرئت کرد سوالی ساده را بپرسد و نامش در تاریخ ماندگار شود زندگی اولبرس، پزشک و منجم آلمانی شبیه خیلی از ما بود که درگیر یک رشته تحصیلی خاص می‎شویم و علاقه‏مان را هم همیشه یک جوری دنبال خودمان می‎کشیم. سال‎های نوجوانی‏اش با فرمول‏های ریاضی گذشته بود و شیفته حل مسئله‏های پیچیده بود اما در جوانی به سراغ پزشکی و داروسازی رفت چون فکر می‏‎کرد با پزشکی می‏تواند به مردم کمک کند ولی حالا ما اولبرس را با حرفه پزشکی‏‎اش نمی‎شناسیم. او بیش از پزشکی و داروسازی به سیارک‎هایی که کشف کرده و پرسش مهم نجومی که مطرح کرده، معروف شده است. او روزها مشغول طبابت و تهیه دارو بود و شب‏ها به آسمان چشم می‏دوخت و محل دقیق ستارگان را بررسی می‏کرد و درباره‎شان یادداشت می‎نوشت. کم‌کم آن‏قدر به آسمان دل بست که طبقه بالای خانه‏اش را به رصدخانه تبدیل کرد. گاهی آن چنان محو تماشای آسمان می‎شد که طی شب فقط چهار ساعت می‏خوابید. محصول این شب‏زنده‎داری‏ها و رصدهای دقیق، کشف سیارک «پالاس» در سال 1802 و سیارک «وِستا» در سال 1807 است. «هنریش ویلهلم اولبرس» حدود سال 1815 دنباله‎داری را در آسمان رصد کرد که بعدها به نام خودش ثبت شد. اما تا این‌جا هنوز به اندازه‎ای که امروز شناخته شده است، معروف نشده بود. طی سال‌ها چشم دوختن به آسمان و غرق شدن در مناظر خیال‎انگیزش یک پرسش ذهن اولبرس را رها نمی‏کرد، چرا آسمان شب تاریک است در حالی که این همه ستاره در فضا وجود دارد؟ به عبارت درست‎تر اگر جهان ما جهانی بیکران، ایستا و ابدی-ازلی باشد، راستای دید ما در هر طرف باید در نهایت به ستاره‎ای ختم بشود پس هیچ نقطه آسمان نباید سیاه و تاریک باشد و اتفاقا می‎تواند مثل روز روشن باشد، او از این قضیه با عنوان یک پارادوکس یاد می‌کرد. مدت‎ها ستاره شناس‎ها در حال ایده‏پردازی و تحقیق بودند تا پاسخ درست و مشخصی برای این سوال به ظاهر ساده اولبرس پیدا کنند، آن‎ها جواب‏های مختلفی را مطرح می‏کردند تا این که بالاخره به درک دقیقی درباره علت واقعی این ماجرا رسیدند. اولبرس در 81 سالگی در «برمن» شهری در نزدیکی محل تولدش از دنیا رفت و هیچ وقت جواب سوالش را نگرفت.   4 سکانس تا کشف پاسخ پارادوکس اولبرس   سکانس اول       گرد و غبار موجود در فضا اولین جواب برای سوال اولبرس اولبرس در سال 1823 درست یک سال بعد از مطرح کردن سوال عجیب اش به پاسخی رسید که اتفاقا هم راستا با نظر دانشمندان همان دوره بود. او فکر می‎کرد گرد و غبارهایی که در فضای بین ستاره‎ها وجود دارد، نور ستارگان را جذب می‎کند و مانع رسیدن آن‎ها به به چشم ما می‎شود و در یادداشت‎هایش نوشت: «جای خوشبختی است که زمین نور ستارگان را از تمام نقاط گنبد آسمان دریافت نمی‌کند! اگرچه حتی در آن صورت، ‌با گرما و نور غیر قابل تصوری در حدود 90 هزار بار بیشتر از آ‎ن‎چه ما هم‌اکنون تجربه می‌کنیم، مواجه می‌شدیم.» این جواب در ابتدا به نظر منطقی می‏رسید اما بعدها با دقت بیشتری که اخترفیزیک‎دان‏ها به خرج دادند، مشخص شد که اگر واقعا ذرات غبار بین ستاره‏ها، نورهای رسیده را جذب کنند بعد از مدتی انرژی‎شان بالا می‏رود و آن قدر داغ خواهند شد که خودشان هم ممکن است تابش داشته باشند. به عبارت ساده‏تر ذرات غبار با جذب نور و انرژی ستاره‏ها دمای‏شان بالا می‏رود و مثل یک تکه چوب در حال سوختن که نور تولید می‎کند آن‏ها هم می‏توانند تابش داشته باشند.   سکانس دوم        نور ستاره‏ها در راه رسیدن به ما ضعیف می‎شود از آن‏جایی که با دور شدن ستاره‏ها از ما نور کمتر و ضعیف‎تری هم به ما می‎رسد و گاهی این نور آن‌قدر کم انرژی و ضعیف می‎شود که دیگر در محدوده چشم ما قرار نمی گیرد ، دانشمندها تا سال‎ها قبل از پاسخ کلوین، فکر می‌کردند همین مسئله است که باعث می‌شود فضا به نظر تاریک بیاید و نور بسیاری از ستاره‌ها به چشم ما نرسد. به این اتفاق انتقال به سرخ گفته می‎شود چون نور مرئی ستاره‎ها به دلیل مسافت طولانی که طی می‎کنند تا به ما برسند ، انرژی از دست می‎دهند و از محدوده مرئی به محدوده فرو سرخ می‎روند و دیگر قابل مشاهده نیستند که این موضوع می‌تواند عامل تاریکی فضا باشد. ولی بعد از گذشت زمان کمی متوجه شدند به همان اندازه که نور مرئی ستاره‌ها ضعیف می‎شود، پرتوهای پر انرژی فرابنفش که بعضی ستاره‎ها منتشر می‌کنند تا به ما برسد افت انرژی پیدا می‎کند و در محدوده مرئی قابل دیدن می‏شود. پس این دو اتفاق، اثر یکدیگر را خنثی می کنند و این ماجرا نمی‎تواند پاسخ درستی برای سوال اولبرس باشد.   سکانس سوم       باورکردنی نیست اما یک شاعر پاسخ را پیدا کرد شاید هیچ‏وقت به ذهن کسی خطور نمی‏کرد سرنخ‌های پاسخ اصلی این سوال به ظاهر ساده اما بسیار پیچیده، اولین بار توسط یک شاعر ارائه شود نه یک دانشمند ستاره‏شناس. «ادگار آلن‎پو»، شاعر و نویسنده آمریکایی در سال 1848  اولین کسی بود که در کتاب شعرش ایده جالبی درباره پارادوکس اولبرس مطرح کرد ، گرچه شاید خیلی جدی گرفته نشد ولی در هر حال نباید از خلاقیت و دقت آلن‎پو غافل باشیم چرا که او واقعا به هدف زد و به نکته بسیار مهمی برای رسیدن به پاسخ سوال اشاره کرد. او در کتاب «اورکا»ی خود شعری نوشت با این مضمون که اگر جهان ما جهانی غیرایستا(متغیر و در حال انبساط یا انقباض) با ابعاد و عمری کران‎دار(محدود) باشد، پارادوکس اولبرس هم حل می‏شود چراکه دراین صورت برای تعداد و عمر ستارگان نهایتی وجود دارد. به عبارت ساده‏تر یعنی جهان نامحدود نیست و عمر ستارگان هم حد معینی دارد پس در هر نقطه دید ما الزاما ستاره‏ای وجود ندارد تا فضا را کاملا روشن نگه دارد. به هر حال آلن‏پو شاعر بود و تخصصی در نجوم و فیزیک نداشت بنابراین حرفش مورد توجه جوامع علمی قرار نگرفت چون با روش علمی و مبنای مشاهداتی و محاسباتی همراه نبود. سال‎ها بعد، کیهان‌شناسی با نام «ادوارد هریسون»، برای اولین بار دریافت که آلن‌پو پارادوکس اولبرس را حل کرده ‎ و درباره او نوشت: «زمانی‌که من اولین بار شعر آلن‎پو را خواندم، متحیر شدم. چگونه یک شاعر که در بهترین حالت می‌تواند یک دانشمند آماتور باشد،‌ توانسته بود 140 سال پیش، به توضیح صحیح این پارادوکس دست یابد، درست زمانی‌که در دانشگاه‌های ما هنوز توضیحات غلط تدریس می‌شود.»   اپیزود پایانی       و اما جواب اصلی از زبان یک فیزیک‎دان سال 1901 اتفاق ویژه‎ای افتاد ؛ «لرد کلوین» که فیزیک‎دان برجسته و معروفی بود توضیحی داد که به نظر می‎رسید پاسخ دقیق و علمی این پرسش مهم است. او یادآوری کرد زمانی که به آسمان نگاه می‏کنیم در واقع شاهد آن‎چه در گذشته اتفاق افتاده است، هستیم  نه آن‎چه در زمان حال در فضا در حال رخ دادن است. اما چگونه؟ چون سرعت نور، اگرچه در مقیاس زمینی بسیار زیاد است، اما به هر حال محدود است و برای رسیدن نور از ستارگان دوردست به زمین، زمان لازم است. پس آن‎چه از ستارگان می‎بینیم مربوط به گذشته آن‎هاست و با توجه به این‌که نزدیک هستند یا خیلی دور، تصویرشان هم می‏تواند جدیدتر یا خیلی قدیمی‎تر باشد. کلوین محاسبه کرد برای این‎که آسمان شب درخشان باشد، جهان باید صدها تریلیون(یک تریلیون برابر است با هزار میلیارد یعنی 12 صفر جلوی عدد یک) سال نوری گستردگی داشته باشد ولی از آن‎جا که جهان چنین سنی ندارد، بنابراین آسمان ضرورتا سیاه خواهد بود. البته یک دلیل دیگر هم وجود دارد و آن هم این است که عمر ستارگان محدود است و درنهایت چند میلیارد سال سن دارند. غیرایستا بودن جهان تنها در صورتی با کران‎دار بودن ابعاد و عمر آن سازگاری دارد که فرض بگیریم جهان از وضعیتی بسیار کوچک متولد شده است و با گذشت زمان، بر ابعاد آن افزوده شده به طوری که هم اینک نیز در حال بزرگ‏تر شدن است. پاسخ کلوین دقیق‌ترین پاسخی بود که تا آن زمان به این سوال داده شد و حالا به طور دقیق‏تر می توانیم بگوییم که اگر فرض کنیم جهان بی‏نهایت است باید بدانیم که بی‏نهایت پیر نیست! یعنی آن‌قدر عمر ندارد که نور ستاره‏های دوردستش به ما برسد و فضا را روشن کند. سرعت نور محدود است و ما هر اتفاق را تنها بعد از رسیدن نورش می‎توانیم ببینیم. چند سالی است فهمیده‏ایم که جهان 13.8 میلیارد سال سن دارد. بنابراین بیشترین فاصله‎ای که ما از آن نور دریافت می‏کنیم، از 13.8میلیارد سال نوری دورتر از زمین است. بخش دوم پاسخ هم به این برمی‎گردد که ستاره‎ها عمر بی نهایت ندارند. آن‏ها بعد از مدتی خاموش می‏شوند و زندگی‏شان به پایان می‏رسد. ترکیب این دو دلیل باعث می‏شود ما هیچ وقت نتوانیم نور ستاره‏های دور و نزدیک را همزمان در همه جهات ببینیم.   پاسخ «پارادوکس اولبرس»  که  فقط  به یک سوال جواب نداد! در مسیر یافتن پاسخ «پارادوکس اولبرس»، محققان  به پاسخ سوال‌های مهم دیگری هم رسیدند سال 1920 زمان پرده‎برداری از یک راز بزرگ فرا رسید! ادوین هابل کیهان‏شناس معروف در رصدخانه مونت ویلسون اولین شواهد حاکی از انبساط جهان را مشاهده کرد. تلاش برای جواب دادن به پارادوکس اولبرس سوال تازه‎ای ایجاد کرده بود و حالا این پرسش هم داشت به پاسخ خود می‏رسید؛ جهان ثابت و ایستا بود یا در حال تغییر؟ این مشاهدات نشان می‎داد که هرچه یک کهکشان در فاصله‏ای دورتر از ما واقع شده باشد، صرف‎نظر از موقعیت آن در آسمان، با سرعتی بیشتر از ما دور می‎شود همان‎طور که آلن پو شاعر و نویسنده آمریکایی حدس زده بود و درست همان‎طور که لرد کلوین فیزیک‎دان بزرگ محاسبه کرده بود جهانی که در آن زندگی می‎کنیم ایستا و بدون تغییر نیست بلکه هر لحظه در حال بزرگ شدن و انبساط است.    سوالی ساده که ما را وادار به شناخت بهتر جهان کرد پرسشی که اولبرس طرح کرد سوال‏های زیادی به دنبال خود می‏آورد، جهان محدوده مشخصی دارد یا بی‏نهایت است؟ ایستا و بدون تغییر است یا پویاست و دچار انقباض یا انبساط می‏شود؟ چند سال از عمرش می‏گذرد؟ دورترین نورهایی که به ما می‏رسد مربوط به چه ستاره‎هایی است؟ کنجکاوی به ظاهر ساده و کودکانه‎ای که در پرسش اولبرس نهفته بود آرام آرام درهای تازه‎ای را به روی نادانسته‏های بشر باز می‎کرد. صورت قضیه این طور بود که کودکی در کنار دریا نشسته و با صدف‎ها بازی می‎کند اما واقعیتی که در ادامه اتفاق افتاد شبیه این بود که آن کودک به همراه دوستانش سوار قایقی شود و خودش را به دل امواج خروشان دریا بسپارد تا ببیند در آن سوی آب‎ها چه خبر است. پرسش‎های مختلفی که به دنبال چرایی تاریکی فضا آمدند نیاز به جواب داشتند و محققان را به این فکر انداختند تا جهان را دقیق‎تر و بهتر ببینند. تلسکوپ فضایی هابل یکی از ماموریت‏های مهمی بود که برای شناخت بهتر جهان و ثبت تصویر از دورترین نقاط فضا برنامه‎ریزی و به خارج از جو زمین ارسال شد. در سال ۲۰۰۴، انتشار عکس حیرت‌آوری که هابل تهیه کرده‌ بود، سرخط اخبار روز دنیا را به خود اختصاص داد؛ تهیه‌ عکسی از دورترین نقاط جهان، جایی حدود 13 میلیارد سال نوری دورتر از زمین ما. این تلسکوپ، برای جمع‌آوری تابش فوق‌العاده ضعیف از دورترین گوشه‌ جهان، باید عملیاتی بی‎سابقه را انجام می‎داد که در نهایت با موفقیت انجام شد.   سیاهی که آسمان را پر کرده است چه چیزی در ورای دورترین کهکشان‌ها وجود دارد؟ با دقت در عکس گرفته شده توسط هابل، چیزی که به وضوح دیده می‌شود این است که بین کهکشان‌ها را تنها تاریکی پر کرده است. این سیاهی، همان چیزی است که باعث می‌شود آسمان شب سیاه به نظر برسد. به عبارت دیگر، همان نقطه نهایی، برای رسیدن نور ستارگان دوردست به ماست. حالا باید برای یافتن سوال‎های تازه‏ای برنامه‎ریزی می‎شد. بعد از ماموریت‏های پی در پی و ارسال کاوشگرهای فضایی مختلف برای پیدا کردن امواج مرموزی که از تمام نقاط آسمان دریافت می‎شدند ، دانشمندان با پروژه  فضاپیمای WMAPبه جواب اصلی رسیدند! این فضاپیما توانست تابش ناشی از اولین لحظات شکل‎گیری عالم را ثبت کند و مشخص شد فضا پر است از این امواج که به «تابش زمینه کیهانی» معروف است. با استفاده از این اطلاعات ستاره‎شناس‏ها توانستند سن عالم را با دقت بهتری اندازه‎گیری کنند و درباره نحوه پیدایش جهان به درک بهتری برسند. امروز  می‎دانیم اگر چشمان ما به گونه‌ای می‌توانست تابش پس‎زمینه را مشاهده کند و نه فقط نور مرئی را، ما تابش ناشی از لحظات اولیه شکل گیری عالم  را می‌دیدیم. تابشی که تمام آسمان شب را پر کرده است و اطلاعات فراوانی درباره پیدایش عالم برای‎مان به ارمغان می‎آورد.   منابع این پرونده: scientificamerican.com، universeadventure.org، کتاب جهان‌های موازی نوشته میچیو کاکو
لینک منبع خبر
پربازدیدترین‌های روزنامه ها
پس از انتشار تصاویر ماهواره ای از میزان خسارت ها به پایگاه نواتیم، دیروز نیز تصاویر ماهواره‌ای پایگاه رامون ارتش صهیونیستی منتشر شد که نشان می دهد علاوه بر آشیانه ها، مراکز تجهیزات نظامی نیز توسط موشک های بالستیک ایران هدف قرار گرفته است (خراسان) امیر واحدی: این‌بار با بمب‌افکن su ۲۴ پاسخ ویرانگر می‌دهیم / سردار حاجی‌زاده: صد در صد می‌زنیم (جوان) جنگ رسانه‌ای در فضای موشکی (کيهان) پیام صریح ایران به جنگ‌طلبان صهیونیست (تجارت)
سایر اخبار این روزنامه
گزارش هولناک از صنعت خودرو تمدید ثبت‌نام با استقبال سرد از صندوق پر سرو صدای دولتی عواقب وخیم پشت کنکور ماندن هیتلر! مشهد دوباره در وضعیت قرمز دیپلماسی موسیقایی شاه عباس و پیشگویی دوئل مدیری-فراستی! نوید اجتماعی سازی روز قدس 42 ثانیه مرگبار چرا آسمان شب با این همه ستاره تاریک است؟ نقشه راه مدیران جدید آستان قدس دفاع پایانی رئیس با انتقاد از ورژن جدید «بگم بگم» نخستین فاجعه جمعیتی کشور نابودی اسرائیل اتفاق می افتد