تبیین مقایسه ای آغـازآفرینش جهـان درکیهان شناسی جدید با تأکید برآراء ملاصدرا- قسمت …

در سال ۱۵۱۴ م . یک کشیش لهستانی به نام نیکولاس کوپرنیکوس[۴۰] ، مدل ساده‌تری را پیشنهاد کرد، نظر او این بود که خورشید ساکن و در مرکز واقع شده و زمین و سایر سیارات در مدارهای مستدیری در اطراف آن در حرکتند ؛ دو ستاره‌شناس به نام کپلر[۴۱] و گالیله آشکارا به دفاع از نظریه او پرداختند.
در سال ۱۶۰۹م . نظریه‌های ارسطو – بطلمیوس به تاریخ پیوست ؛ در آن سال گالیله به وسیله دوربین کیهانی که تازه اختراع شده بود به مشاهده آسمان شب پرداخت . او با ابطال نظریه ارسطو – بطلمیوس، فرضیه کوپرنیک را تغییر داد ؛ با طرح این پیشنهاد که سیارات نه در مدار دایره‌ای بلکه درمدارهای بیضوی در حال حرکتند ؛ بدین ترتیب پیش‌گویی‌ها با مشاهدات مطابقت پیدا کرد.
در سال ۱۶۸۷م . با انتشار کتاب نیوتن تحت عنوان اصول ریاضیاتی حکمت طبیعی ، توضیحی برای حرکت سیارات حول خورشید فراهم آمد . در این کتاب ، نیوتن نظریه‌ای در رابطه با چگونگی حرکت اجرام آسمانی در فضا زمان عرضه داشت، او همچنین ریاضیات پیچیده‌ای که برای تجزیه و تحلیل آن حرکات مورد نیاز است به شرح و بسط ‌کشاند.
نیوتن در نظریه گرانشی خود به این نتیجه رسید که ستارگان باید یکدیگر را جذب کنند؛ بدین ترتیب ستارگان ساکن نیستند و به علت جاذبهی ‌بینشان به سرعت روی هم سقوط می‌کنند ؛ هر تعداد ستاره دیگر که اضافه کنیم بازهم پیوسته آنان در هم فرو خواهند رفت .وسته پی آن ها در هم فرو خواهند رفت.
از آنجا که داشتن مدل استاتیکی نامتناهی از جهان آفرینش که در آن نیروی گرانش همیشه جاذبه باشد غیر ممکن است، عدم ارائهی پیشنهاد از طرف هیچ کس دال بر انبساط یا انقباض کیهان تا قبل از قرن بیستم، بازتاب قابل توجهی از روش عمومی اندیشه و تفکر در آن روزگاران است. به طور کلی در این زمان پذیرفته شد که کیهان یا قدیم ، ازلی و بدون تغییر است ؛ همین بوده و تا هست همین خواهد بود و یا حادث است و در زمانی محدود خلق شده است .[۴۲]
۲-۳٫ آغاز کیهان شناسی جدید
همانطور که بیان شد ؛ طبق نظریه گرانشی نیوتنی جهان نمی‌تواند ایستا باشد ؛ البته افرادی که به این نتیجه اذعان داشتند ، هرگز به ذهنشان نرسید که پیشنهادی در رابطه با منبسط شدن کیهان ارائه دهند ؛ در آن زمان مردم قائل به جهان تغییرناپذیر بودند تا اینکه در سال ۱۹۲۹م . ادوین هابل[۴۳] نتایج رصدی تاریخ‌سازی را ارائه داد، حاکی از آن که به هر کجا بنگریم کهکشان ها با حرکت سریعی در حال دور شدن از ما هستند. به عبارت دیگر کیهان در حال گسترش است [۴۴]؛ این آغاز کیهان‌شناسی جدید است . اما همانطور که در مقدمه بحث به آن اشاره شد از جمله مسائلی که در کیهان شناسی جدید مورد بحث و بررسی است ؛ مسئله آغاز جهان است ؛ آغاز آفرینش در کیهان شناسی جدید کجاست ؟ آیا اساسا این سؤال در کیهان شناسی معنا خواهد داشت ؟ آیا میتوان مکان و یا زمانی را به عنوان لحظه آغاز آفرینش در نظر گرفت ؟ این سؤالی است که سعی شده است در طول این پژوهش به آن پاسخ داده شود .
۲-۳-۱٫ مسئله آغاز در کیهان شناسی جدید
یکی از معماهایی که در طول تاریخ ذهن انسان را به خود مشغول ساخته پیدایش کائنات است ؛ بدین صورت که این پیدایش از کجا شروع شد،آیا به صورت یکنواخت بوده و همین گونه نیز ادامه دارد یا نه؟ چنان که برخى اعتقاد داشته اند کائنات همین ساختار را داشته و بدون تغییر باقى مانده است ؛ بنابراین نظریه هاى مختلفى در این رابطه وجود داشته و نظریه پردازیهاى زیادى انجام گرفته است . در کیهان‌شناسی جدید ، جهان در حال انبساط است و سرعت انبساط آن نیز متناسب با فاصله کهکشان ها است ، هر چه کهکشان ها دورتر باشند سرعت دور شدن آن ها نیز بیشتر خواهد بود ؛ در نتیجه جهان در حال انبساط است.[۴۵]
در اوایل قرن بیستم میلادی ستاره‌شناسان پی بردند که خورشید از مرکز کهکشان راه شیری فاصله بسیار دارد و عالم حاوی کهکشان های زیادی است . همچنین آنها دریافتند که ما ناظران ممتازی نیستیم بلکه به عالم فقط از دیدگاهی مینگریم که هیچ اهمیت ویژه‌ای ندارد؛ این فرض بنیادین در پیش‌بینی‌های ما اصل کیهان‌شناختی است ؛ طبق این اصل در هر زمان معین ، عالم از تمام دیدگاهها (همگن) و در تمام جهات (همسانگرد) یکسان به نظر می‌رسد.[۴۶]
یکى از نظریه هایی که حدود نیم قرن قبل ارائه شد ، نظریه انفجار بزرگ نام دارد که توانسته به خیلى از ابهامات پاسخ دهد ؛ این نظریه ، آغاز کائنات را از یک “هسته” اتم در فضا و زمان صفر مى داند ؛ زیرا آن هنگام هنوز فضا وزمان آغاز نشده بود. تصور کنید که تمام کائنات در یک “هسته اتم” یاحتى کوچکتر از آن جاى داشت و در یک لحظه این فضا زمان آغاز مى شود ؛ یعنى اینکه یک انفجار بزرگ که حاصل گرانش شدید ناشى از فشردگى بوده، شروع شد در این نوشتار ما به بررسی این نظریه و ادله ای که آن را تأیید می کند می پردازیم .
نظریهی نسبیت عام اینشتین تأثیر زیادی برکیهان شناسی گذاشته است . با ارائه نظریهی نسبیت عام ، اینشتین[۴۷] مهمترین‌قدم‌ را در شناخت ‌نظری‌ عالم ‌برداشت ‌؛ نظریه ‌نسبیت‌ عام‌وی ‌بیانگر رابطه ‌بین‌ ماده ‌و نیروی ‌جاذبه‌گرانشی‌آن‌ با هندسه ‌فضای ‌اطراف‌ ماده ‌است‌، با این ‌فرض‌، اگر تمام ‌ماده ‌عالم ‌به ‌طور یکنواخت‌ توزیع ‌شده‌ باشد این‌ ماده ‌چه‌ شکلی‌ به‌ عالم‌ می‌دهد؟
این ‌اولین ‌باری ‌بود که ‌علوم ‌طبیعی ‌در صدد ارائه ‌مدلی ‌برای ‌کل ‌عال

برای دانلود فایل متن کامل پایان نامه به سایت 40y.ir مراجعه نمایید.

م ‌برآمده ‌بود . اینشتین ‌معادلات ‌خود را به‌گونه‌ای ‌تغییر داد تا بتواند یک جهان ایستا را توصیف کند[۴۸]‌.
فریدمان‌[۴۹]‌، ریاضیدان روسی بعدها تشخیص داد که معادلات اینشتین اشاره بر این دارد که جهان باید همیشه در حالتی از انبساط یا انقباض باشد[۵۰] ؛ وی محاسبات ‌اینشتین را تکامل بخشید و از آن ها ‌مدلهایی ‌را استخراج ‌نمودکه به ‌مدل ‌فریدمان‌ معروف ‌است ‌و بدین ‌ترتیب ‌شاخه‌ای ‌جدید از علوم‌ به‌ نام‌کیهان‌شناسی ‌نظری ‌پدید آمد. در مدل ‌فریدمان ‌تمام‌کهکشان ها مستقیماً در حال‌ دور شدن ‌از یکدیگرند و این‌دور شدن ‌با فاصله‌آن ها متناسب ‌است‌؛ با وجود موفقیت‌آمیز بودن ‌مدل ‌فریدمان ‌و پیشگویی‌آن ‌درباره ‌مشاهدات‌ هابل‌، تا سال ‌۱۹۳۵ م . هنوز مدلهای ‌مشابهی ‌در جواب ‌اکتشافات‌ هابل ‌در رابطه ‌با انبساط‌ یکنواخت‌کیهان‌کشف‌ نشد و کار فریدمان ‌در غرب ‌ناشناخته ‌ماند[۵۱].
از آنجا که نظریه های علمی و از جمله مباحث کیهان شناسی ، ‌نیازمند تأیید تجربی ‌و رصدی‌است ‌؛ پس‌از این ‌تحول ‌نظری ‌، تعامل‌ نظریه ‌و رصد شکل جدید به ‌خود گرفت ‌و کیهان‌شناسی ‌جدید شکل‌گرفت‌.
همانطور که بیان خواهیم کرد ، در حال حاضر از میان مدلهای پیشنهادی برای جهان، مدل انفجار بزرگ از مقبولیت بیشتری برخوردار است ؛ مهبانگ یا انفجار بزرگ یک نظریه علمی است و لحظه آغازین هستی را گویندکه کل هستی (شامل زمان و هر سه بعد مکان) از آن هنگام بر طبق این نظریه شروع شده است ؛ مدل انفجار بزرگ بر اساس سه کشف مهم مقبولیت مشخصی گرفته است این سه کشف عبارتند از :

  1. انبساط جهان
  2. فراوانی هسته های سبک ( مانند : هلیوم و هیدوژن که دما و چگالی و محیط منبسط شده جهان اولیه شرایط خوبی برای تولید این هسته هاست.)
  3. تابش پس زمینهای کیهانی که از اکتشافات بی نظیر و خدشه ناپذیر قرن حاضر است [۵۲].

۲-۴ . دلایلی بر وجود انفجار بزرگ
هر ادعایی نیاز به اثبات دارد عده ای معتقدند که در گذشته های دور انفجاری رخ داده است ؛ دلایلی بر این ادعا وجود دارد که ما در ذیل به این دلایل به طور اجمال پرداخته ایم .
۲-۴-۱٫جهان در حال انبساط
یکی از دلایلی که وجود انفجار بزرگ را تأیید میکند انبساط جهان است ، قبل از پرداختن به این مطلب ، طیف امواج ، پدیده دوپلر را از باب مقدمه بحث توضیح داده ایم.
۲-۴-۱-۱٫ طیف امواج
تابش نقش ‌مهمی‌ در سناریوی ‌اختر فیزیکی‌دارد و اغلب ‌هنگام ‌مطالعه ‌فیزیک‌ حاکم‌ بر ساختارهای ‌مختلف‌ همسان‌ با ماده ‌اهمیت ‌می‌یابد. تاکنون‌ بارها دیده‌ایم ‌وقتی ‌سنگی ‌را به‌ داخل ‌استخری‌ می‌اندازیم ‌با امواجی ‌متحد المرکز مواجه ‌می‌شویم‌ ؛ در اینجا چهار پارامتر مهم‌ را می‌توان‌ نسبت داد : ۱) طول ‌موج‌که ‌فاصله ‌دو قله ‌متوالی‌ موج‌ است‌ ۲) بسامد: تعداد نوسانات ‌موج‌ در واحد زمان ۳) دامنه ‌موج ‌: میزان‌ بزرگی‌آشفتگی ۴) سرعت ‌انتقال‌( یعنی ‌این‌آشفتگی ‌با چه ‌سرعتی‌از یک‌نقطه به‌ نقطه ‌دیگر در حال‌حرکت‌است‌.) انواع ‌دیگر موج ‌در طبیعت ‌نیز وجود دارد که ‌مهم‌ترین‌ پدیده ‌موجی‌آن ‌انتقال‌آشفتگی ‌الکترومغناطیسی‌[۵۳] است که‌با سرعت ‌معینی‌منتقل‌می‌شود.
نور معمولی ‌یک ‌موج ‌الکترومغناطیسی ‌است ‌و دارای ‌همان ‌چهار پارامتر بیان‌ شده‌است ‌؛ ‌چشم ‌انسان‌ به ‌امواج ‌نور با طول ‌موجهایی ‌بین  تا  حساس‌است ‌؛ این ‌محدودهی ‌ طول ‌موج ‌متناظر است ‌با بسامد  دوربرثانیه‌(هرتز  ) تا  دور بر ثانیه(  ) همه ‌انواع ‌تابش ‌الکترومغناطیسی ‌و به ‌ویژه ‌نور مرئی ‌با سرعت ‌فوق‌العاده ‌زیاد  کیلومتر در ثانیه ‌منتشر می‌شوند ؛ نور خورشید ترکیبی ‌از تابش ‌در طول ‌موجهای ‌مختلف ‌است ‌و با عبور از یک ‌منشور به ‌رنگ‌های ‌تشکیل ‌دهنده‌اش ‌تجزیه ‌می‌شود (شبیه‌یک‌رنگین‌کمان‌) . منشور ، پرتوهای ‌نور با بسامد کم‌تر را بیشتر از پرتوهای ‌نور با بسامد بیشتر میشکند. نور قرمز دارای‌کمترین‌بسامد  و نور آبی‌ دارای ‌بیشترین ‌بسامد  است‌؛ تابش‌ الکترو مغناطیسی ‌ممکن‌است ‌خارج ‌از محدوده ی ‌بسامدی‌که‌ چشم ‌انسان‌ به‌آن ‌حساس‌است ‌نیز وجود داشته‌باشد، بسیاری ‌از اجرام‌ آسمانی ‌تابشی ‌را گسیل ‌می‌کنند که ‌با چشم ‌انسان‌ یا تلسکوپ‌های ‌نوری ‌معمولی ‌قابل‌آشکارسازی ‌نیست‌؛ تابش ‌با طول‌موجهای‌ خارج ‌از باند مرئی ‌به‌ نام‌های ‌مختلفی ‌نامیده ‌می‌شود؛ نظیر گاما، ایکس‌، فرابنفش‌، فرو سرخ ‌و امواج ‌رادیویی‌که‌ میلیونها بار بلندتر از نور معمولی‌است. در بحث ‌درباره ‌ویژگی‌هایی ‌نظیر طول ‌موج ‌یا بسامد یک ‌فرض ‌ضمنی ‌وجود دارد مبتنی ‌بر اینکه ‌منبع ‌تابش ‌و ناظر نسبت به ‌یکدیگر در حال ‌سکون باشند یا اینکه‌ ممکن ‌است ‌در حالت‌کلی ‌این‌طور نباشند ؛ یعنی‌تابش ‌ستاره‌ یا کهکشانی ‌را دریافت‌کنیم‌که ‌نسبت ‌به ‌ما در حال ‌حرکت ‌است ، ‌در این‌حالت ‌پدیده ‌دوپلر اتفاق ‌می‌افتد[۵۴]‌. در بحث بعدی به آن می پردازیم.
۲-۴-۱-۲ .پدیده دوپلر
کریستان ‌یوهان ‌دوپلر[۵۵]، از دانشمندان‌ اوایل‌ قرن ‌نوزدهم میلادی ‌اولین‌کسی ‌بود که‌رابطه‌ بین‌طول ‌موج ‌و فرکانس ‌را بیان‌کرد ؛ بدین‌صورت‌که حرکت ‌
منبعی ‌از امواج ‌، ‌اعم ‌از امواج ‌صوتی‌، آبی‌، نوری‌، آن ‌امواج ‌را نسبت ‌به‌ مشاهده‌گر اندکی ‌متفاوت تر ‌از امواج ‌منبعی‌که ‌در حال ‌سکون ‌است‌، می‌سازد[۵۶].
حاصل‌ضرب ‌فرکانس ‌هر موج ‌در طول ‌موج‌آن ‌برابر است ‌با سرعت ‌موج :
(۲-۱)
برای ‌امواج نور، فرکانس ‌بزرگتر بر طول ‌موج‌کوتاه ‌دلالت ‌دارد و بر عکس .
اگر منبع ‌در حال ‌حرکت ‌باشد، طول ‌موج ‌دریافتی‌توسط ‌مشاهدهگر در مقایسه‌ با وقتی‌که ‌منبع ‌در حال ‌سکون ‌باشد، اندکی ‌متفاوت‌ خواهد بود. اثر دوپلر بیان‌گر آن ‌است‌که طول‌ موج ‌اندازه‌گیری شده‌ برای ‌منبعی‌که ‌به ناظر نزدیک میشود کوتاهتر و برای ‌منبعی‌که ‌از ناظر دور می‌شود بزرگتر خواهد بود. پس ‌مقدار طول ‌موج ‌تحت ‌تأثیر سرعت‌ نسبی منبع‌ و ناظر است[۵۷]. اثر دوپلر همچنین‌ تغییرات ‌فرکانس‌ متناسب‌ با طول موج‌ را بیان ‌می‌کند؛ بدین‌ صورت‌ که ‌اگر طول ‌موج‌دریافتی ‌توسط ‌ناظر کوتاه‌ باشد، فرکانس ‌افزایش‌خواهد یافت ‌و برعکس؛ ‌اگر طول‌ موج‌ دریافتی‌توسط ‌ناظر بلند باشد، فرکانس‌کاهش ‌می‌یابد.[۵۸] میزان‌ تغییر درطول موج‌ و فرکانس، ‌پدیدهی دوپلر است که ‌از اثر دوپلر ناشی‌می‌شود. اخترشناسان‌معتقدند که ‌اگر بتوانند تغییر طول ‌موج ‌ناشی ‌از اثر دوپلر را اندازه‌گیری‌کنند قادر خواهند بود ، ‌مقدار حرکت نسبی منبع ‌و ناظر را تعیین‌کنند.
اخترشناسان ‌غالباً گرایش ‌به‌ فرکانس ‌پایین‌تر و طو ل ‌موج ‌بزرگتر را قرمزگرایی می‌گویند[۵۹] چرا که ‌نور قرمز فرکانس ‌پایین ‌تر و طول ‌موج ‌بالاتر را در رده‌بندی ‌رنگ‌های ‌قابل‌رؤیت ‌نور دارد . آبی‌گرایی ‌در گرایش ‌دوپلری ‌برای ‌طول ‌موج‌کوتاهتر و فرکانس ‌بالاتر به‌کار می‌رود. با استفاده ‌از اثر دوپلر می‌توان‌ چگونگی ‌سرعت یک‌ شی‌ء را که ‌نور ساطع ‌می‌کند، تعیین‌کنیم ‌به ‌طوری‌که ‌نزدیکی ‌یا دوری ‌آن ‌را می‌توان ‌دریافت[۶۰] ‌؛ بنابراین ‌اثر دوپلر مهم‌ترین ‌راه‌کسب ‌اطلاعات ‌درباره ‌حرکت ‌منابع‌کیهانی‌است‌ ؛ طبق ‌این ‌اثر اگر نور گسیل‌شده ‌از یک ‌اتم ‌خاص ‌در یک‌کهکشان ‌را بنگریم ‌و سپس‌نور گسیل‌شده ‌توسط ‌اتمی ‌از همان‌ نوع‌ را درآزمایشگاه ‌بررسی‌کنیم ‌، با مقایسه ‌طول‌ موجهای دریافتی ‌می‌توان‌ نشان ‌داد که‌کهکشان ها در حال‌ دور شدن ‌از ما هستند یا به ‌ما نزدیک ‌می‌شوند[۶۱]. این‌مسئله ‌در کیهان‌شناسی ‌جدید جایگاه ‌ویژه‌ای‌به‌خود اختصاص‌ داده است.
۲-۴-۱-۳ .انبساط ‌عالم‌ و قانون ‌هابل‌
در طی ‌سالهای ‌اخیر( دههی دوم قرن بیستم ) اسلیفر[۶۲]، اخترشناس ‌رصدخانه ‌لوئل، ‌در نزدیکی‌ایالت ‌ایریزونا، پدیدهی دوپلر را برای چندین‌کهکشان ‌دوازده تایی بررسی‌کرد، این ‌تعداد اندازه‌گیری‌که ‌با اندازه‌گیری‌های ‌دیگری ‌در رصدخانه‌ها افزایش ‌یافت‌ ، یک ‌اتفاق ‌جالبی ‌را آشکار کرد، و آن ‌اینکه‌ تنها تعداد کمی ‌از کهکشان ها حرکات‌ نزدیک شونده ‌داشتند، در حالی‌که ‌تعداد قابل‌توجهی ‌از کهکشان ها در حال دور شدن از راه شیری بودند ؛ این مطلب به خودی خود وسوسه آمیز بود اگر چه بیشتر اخترشناسان در آن زمان ‌از اندیشه‌ در این‌باره ‌منع ‌شدند، لذا این‌موضوع کنارگذاشته ‌شد. تا اینکه هابل‌توضیحی ‌برای‌ حرکات نامتعادل‌کهکشان ها در اثر دوپلر پیدا کرد[۶۳].
بر اساس ‌انتقال ‌دوپلری، ‌نور گسیل‌شده ‌از ستاره‌ای ‌چون‌ خورشید دارای ‌طیف‌ پیوسته‌ای ‌است‌که در هنگام ‌عبور آن ‌از جو ستاره ، گازهای ‌موجود ، بخشی ‌از نور را جذب ‌می‌کنند ، به‌طوری‌که‌ چند خط ‌تاریک ‌جذبی ‌بر روی ‌طیف‌گسیلی ‌پیوسته ‌قرار دارد؛ مقایسه ‌طول ‌موجهای ‌معلوم ‌این‌خطها و طول ‌موجهایی‌که ‌انتقال ‌دوپلری ‌یافته ‌است ‌، سرعت ‌ستاره‌ را نتیجه ‌می‌دهد. کهکشان ‌ما و بعضی‌از ستارگان‌که ‌نورشان‌ به ‌طرف ‌طول ‌موج‌کوتاهتر (آبی‌) جابجا شده ‌است‌ ، به‌ ما نزدیک ‌می‌شوند و ستارگان ‌دیگر که ‌طول‌ موجشان‌ به ‌سمت ‌طول‌ موجهای ‌بلندتر ( قرمز) منتقل ‌شده ‌است ، ‌از ما دور می‌شوند. سرعت‌ میانگین ‌این ستارگان ‌حدود km/s30 است‌، تغییر طول ‌موجهای ‌این‌ستارگان ‌بسیار کم ‌است‌؛ نور کهکشان های ‌مجاور گروه‌ محلی ، ‌نیز انتقال ‌به‌ سرخ ‌یا آبی ‌از خود نشان ‌میدهند. به هر حال‌ نور کهکشان های ‌دوردست ‌به ‌قرمز منتقل‌شده‌ است ‌و لذا این‌کهکشان ها در حال‌ دور شدن از ما‌ هستند و طبق ‌اصل‌کیهان ‌شناختی‌که ‌عالم ‌از همه‌ دیدگاهها یکسان‌ به‌نظر می‌رسد ، باید هر ناظری ‌در عالم ‌به این نتیجه که کهکشان ها از هر نقطه ‌عالم ‌دور می‌شوند ، برسد .
فرمول ذیل رابطه ی بین تغییر طول موج و سرعت دور یا نزدیک شدن منبع را نشان می دهد:
( ۲-۲)
که البته فرمول فوق برای سرعتهای بالا به صورت ذیل است :