نسخه چاپی
ارسال به دوستان
گذشت زمان در جهان تخت و جهان کروي يکسان است؟
يک جواب سريع و ساده به اين سوال اين هست که بله به طور کلي در هر مدل
«گذر زمان» متفاوت هست. اما خب. مسلماً شما يک جواب ساده و سريع
نمي‌خواستيد. پس اجازه بدهيد مفصل و با مقدمه بيان کنم. مدل‌هاي
کيهان‌شناسي امروزي ما که بيشترين موفقيت را داشته‌اند روي دو اصل خيلي مهم
بنيان شده‌اند: اينکه بايد گيتي همگن و همسانگرد باشد. اما اگه گيتي
واقعاً همگن و همسانگرد بود (در حد کوچک‌ترين ساختارهايي که مي‌شناسيم:
مثلا ساختار زيراتمي) هيچ ساختاري (از جمله شما و من) در گيتي وجود
نداشت. چون همين‌که بدن شما وجود دارد نشان مي‌دهد اتم‌هايي که بدن شما
را ساخته‌اند آزاد نيستند و محدود به بدن شما هستند. پس وجود ساختار در
گيتي نشان مي‌دهد که اين اصل حداقل در مقياس‌هاي کوچک جواب نمي‌دهد. حالا
اين پيش پيش مي‌آيد که چه اندازه‌اي را مي‌توان به عنوان مقياس «کوچک» در
نظر گرفت؟ يا به زبان ديگر: «کوچک» يعني چي؟
مسلماً تعريف «کوچک» در اين بحت از اندازه‌ي کهکشان‌ها بزرگتر هست چون شما در همه جاي آسمان چيزي مثل کهکشان آندرومدا را نداريد که بشود با چشم غيرمسلح در شبي تاريک ديدش! از آن طرف ميدان ديد تلسکوپ‌هاي بزرگ امروزي عموماً خيلي کوچک هست. به عنوان مثال الان دوربين هاپر-سوپرايم روي تلسکوپ سوباروي ژاپن بيشترين ميدان ديد رو براي يک تلسکوپ مقياس هشت متري دارد اما اين ميدان ديد فقط سطح ماه رو مي تواند بپوشاند! متاسفانه تلسکوپ‌هاي کوچک‌تر توانايي ديدن نور بسيار ضعيف کهکشان‌هايي که خيلي دور هستند را ندارند تا ساختارهايي که کهکشان‌ها مي‌سازند را دقيقاً نقشه‌برداري کنند. به عنوان مثال نقشه‌ي کهکشان‌هاي اطراف ما تا فاصله پانصد ميليون سال نوري را ببينيد( در عکس ها آورده ايم)
مي‌بينيد چطور بعضي کهکشان‌ها کنار هم جمع شده‌اند؟ همانطوري که مي‌بينيد حتي در اين مقياس هيچ همگني و همسانگردي وجود نداره. بياييد به مقياس حدود بيست برابر بزرگتر نگاه کنيم:( در عکس ها آورده ايم)
همانطوري که مي‌بينيد اين خوشه‌ها و ابرخوشه‌هاي کهکشاني باعث مي‌شوند گيتي اونجوري که مدل‌هاي ما دوست دارند همگن و همسانگرد نباشه. اما خب. تا جايي که تا حالا ديديدم. به نظر مي‌آيد که از همين حدود به بعد (بيشتر از چند ميليارد سال نوري) ديگه گيتي همگن باشه. پس در ادامه من فقط از مقياس‌هايي که از چند ميلياد سال نوري بزرگتر هستند دارم صحبت مي‌کنم. هيچ کدام از مدل‌هاي کيهان‌شناسي براي مقياس‌هاي کوچک‌تر از اين نيستند. پس اگر منظور شما از تفاوت بين «گذر زمان» در مقياس‌هاي کوچک‌تر از چند ميليارد سال نوري باشد در مقياس محلي (کوچک) فرق محسوسي بين اين مدل‌ها وجود ندارد.
اما اگر به مقياس‌هاي خيلي بزرگتر از اين نگاه کنيم بين اين سه مدل «گذر زمان» متفاوت خواهد بود. اما متاسفانه حتي وقتي که با تابش زمينه‌ي کيهاني نگاه مي‌کنيم (حدود چهل و شش ميليارد سال نوري با همان تعريف از فاصله. زماني که گيتي چند صد هزار سال عمر داشت) فقط مي‌توانيم با دقت حدود ۹۹/۶ درصد بگوييم که دنيا تخت هست. يعني تفاوت مدل‌ها را فقط تا اين حد مي‌شود با ابزارهاي امروز اندازه‌گيري کرد.
اميدوارم با توضيحات بالا توانسته باشم نشان بدهم که چه قدر مدل‌ها براي پاسخ اين پرسش در عمل مشکل دارند. اما بگذاريد از مقايسه با مشاهدات خارج بشويم و مثل يک رياضي‌دان (که فارغ از «واقعيت» و آزادانه هر نوع دنيايي را مي‌توانند براي خودشان متصور بشن) به موضوع نگاه کنيم. البته ما به عنوان منجم اين آزادي را نداريم و به داده‌ها زنجير شده‌ايم! خيلي رياضي‌دانان خوشبخت هستند. نه؟
خب برگرديم به اصل مطلب! شما مي‌خواستيد بدانيد که «چرا» بين گذر زمان در اين سه مدل تفاوت وجود دارد. تجسمش در چهار بعد غيرممکن هست. پس بياييد فرض کنيد که ما يک موجودات دو بعدي هستيم که در يک گيتي دو بعدي زندگي مي‌کنيم (رياضي‌دانان اينقدر فارغ از «واقعيت» به کارشون مي‌پردازند! بعضي وقت‌ها بهشان حسادت مي‌کنم!). براي درک بهتر يک موجود فرضي دو بعدي بذاريد يک مثال بزنم: در گيتي دو بعدي ما (به عنوان موجودات دو بعدي) پشت يک خط را نمي‌توانيم ببينيم. يک خط حکم يک ديوار را براي يک موجود سه بعدي خواهد داشت. حالا پرسش ما (به عنوان يک موجود دو بعدي) اين هست که اين صفحه‌ي دو بعدي که ما در آن زندگي مي‌کنيم در يک دنياي سه بعدي چه وضعيتي دارد؟ يک صفحه دو بعدي مي‌تواند در يک دنياي سه بعدي مثل يک ورق کاغذ باشد (تخت باشد) يا اينکه هذلولي باشد (همان زين اسبي) يا اينکه کروي باشد. دقت کنيد که يک ورق کاغذ خميده از اين جهت با يک ورق کاغذ صاف روي سطح ميز هيچ فرقي نمي‌کند. شما با هيچ نوع خمي نمي‌توانيد سطح يک کره را با يک ورق کاغذ بپوشانيد مگر آنکه کاغذ رو پاره کنيد.
پس جواب «چرا» در پرسش شما به تفاوت هندسي موجود بين اين سه نوع سطح برمي گردد: به اين دليل که سطح کروي با سطح هذلولي با سطح تخت از لحاظ هندسي با هم فرق مي‌کنند پس گذر زمان هم در دنياهايي که بر مبناي هر کدام از اين‌ها تعريف شده باشد فرق خواهد کرد. البته فراموش نکنيد که داريم از مقياس‌هايي صحبت مي‌کنيم که از هر ساختاري که ما در نجوم مي‌شناسيم بزرگتر هستند! اگر علاقه‌مند هستيد در بخش يک و دو در اين يادداشت معادلات رياضي و توضيحات مفصل اين موضوع را توضيح دادم.
در نهايت فراموش نکنيد که اين‌ها همه نتيجه‌ي دانش ما تا به امروز هست. نوادگان ما (مثلاً در هزار سال آينده) اين مدل‌ها را بسيار ساده‌انگارانه و غيرواقعي خواهند ديد (همانطور که مثلاً ما مدل زمين مرکزي براي جهان را ساده انگارانه فرض مي‌کنيم!). همه هيجان علم به همين هست.
مسلماً تعريف «کوچک» در اين بحت از اندازه‌ي کهکشان‌ها بزرگتر هست چون شما در همه جاي آسمان چيزي مثل کهکشان آندرومدا را نداريد که بشود با چشم غيرمسلح در شبي تاريک ديدش! از آن طرف ميدان ديد تلسکوپ‌هاي بزرگ امروزي عموماً خيلي کوچک هست. به عنوان مثال الان دوربين هاپر-سوپرايم روي تلسکوپ سوباروي ژاپن بيشترين ميدان ديد رو براي يک تلسکوپ مقياس هشت متري دارد اما اين ميدان ديد فقط سطح ماه رو مي تواند بپوشاند! متاسفانه تلسکوپ‌هاي کوچک‌تر توانايي ديدن نور بسيار ضعيف کهکشان‌هايي که خيلي دور هستند را ندارند تا ساختارهايي که کهکشان‌ها مي‌سازند را دقيقاً نقشه‌برداري کنند. به عنوان مثال نقشه‌ي کهکشان‌هاي اطراف ما تا فاصله پانصد ميليون سال نوري را ببينيد( در عکس ها آورده ايم)
مي‌بينيد چطور بعضي کهکشان‌ها کنار هم جمع شده‌اند؟ همانطوري که مي‌بينيد حتي در اين مقياس هيچ همگني و همسانگردي وجود نداره. بياييد به مقياس حدود بيست برابر بزرگتر نگاه کنيم:( در عکس ها آورده ايم)
همانطوري که مي‌بينيد اين خوشه‌ها و ابرخوشه‌هاي کهکشاني باعث مي‌شوند گيتي اونجوري که مدل‌هاي ما دوست دارند همگن و همسانگرد نباشه. اما خب. تا جايي که تا حالا ديديدم. به نظر مي‌آيد که از همين حدود به بعد (بيشتر از چند ميليارد سال نوري) ديگه گيتي همگن باشه. پس در ادامه من فقط از مقياس‌هايي که از چند ميلياد سال نوري بزرگتر هستند دارم صحبت مي‌کنم. هيچ کدام از مدل‌هاي کيهان‌شناسي براي مقياس‌هاي کوچک‌تر از اين نيستند. پس اگر منظور شما از تفاوت بين «گذر زمان» در مقياس‌هاي کوچک‌تر از چند ميليارد سال نوري باشد در مقياس محلي (کوچک) فرق محسوسي بين اين مدل‌ها وجود ندارد.
اما اگر به مقياس‌هاي خيلي بزرگتر از اين نگاه کنيم بين اين سه مدل «گذر زمان» متفاوت خواهد بود. اما متاسفانه حتي وقتي که با تابش زمينه‌ي کيهاني نگاه مي‌کنيم (حدود چهل و شش ميليارد سال نوري با همان تعريف از فاصله. زماني که گيتي چند صد هزار سال عمر داشت) فقط مي‌توانيم با دقت حدود ۹۹/۶ درصد بگوييم که دنيا تخت هست. يعني تفاوت مدل‌ها را فقط تا اين حد مي‌شود با ابزارهاي امروز اندازه‌گيري کرد.
اميدوارم با توضيحات بالا توانسته باشم نشان بدهم که چه قدر مدل‌ها براي پاسخ اين پرسش در عمل مشکل دارند. اما بگذاريد از مقايسه با مشاهدات خارج بشويم و مثل يک رياضي‌دان (که فارغ از «واقعيت» و آزادانه هر نوع دنيايي را مي‌توانند براي خودشان متصور بشن) به موضوع نگاه کنيم. البته ما به عنوان منجم اين آزادي را نداريم و به داده‌ها زنجير شده‌ايم! خيلي رياضي‌دانان خوشبخت هستند. نه؟
خب برگرديم به اصل مطلب! شما مي‌خواستيد بدانيد که «چرا» بين گذر زمان در اين سه مدل تفاوت وجود دارد. تجسمش در چهار بعد غيرممکن هست. پس بياييد فرض کنيد که ما يک موجودات دو بعدي هستيم که در يک گيتي دو بعدي زندگي مي‌کنيم (رياضي‌دانان اينقدر فارغ از «واقعيت» به کارشون مي‌پردازند! بعضي وقت‌ها بهشان حسادت مي‌کنم!). براي درک بهتر يک موجود فرضي دو بعدي بذاريد يک مثال بزنم: در گيتي دو بعدي ما (به عنوان موجودات دو بعدي) پشت يک خط را نمي‌توانيم ببينيم. يک خط حکم يک ديوار را براي يک موجود سه بعدي خواهد داشت. حالا پرسش ما (به عنوان يک موجود دو بعدي) اين هست که اين صفحه‌ي دو بعدي که ما در آن زندگي مي‌کنيم در يک دنياي سه بعدي چه وضعيتي دارد؟ يک صفحه دو بعدي مي‌تواند در يک دنياي سه بعدي مثل يک ورق کاغذ باشد (تخت باشد) يا اينکه هذلولي باشد (همان زين اسبي) يا اينکه کروي باشد. دقت کنيد که يک ورق کاغذ خميده از اين جهت با يک ورق کاغذ صاف روي سطح ميز هيچ فرقي نمي‌کند. شما با هيچ نوع خمي نمي‌توانيد سطح يک کره را با يک ورق کاغذ بپوشانيد مگر آنکه کاغذ رو پاره کنيد.
پس جواب «چرا» در پرسش شما به تفاوت هندسي موجود بين اين سه نوع سطح برمي گردد: به اين دليل که سطح کروي با سطح هذلولي با سطح تخت از لحاظ هندسي با هم فرق مي‌کنند پس گذر زمان هم در دنياهايي که بر مبناي هر کدام از اين‌ها تعريف شده باشد فرق خواهد کرد. البته فراموش نکنيد که داريم از مقياس‌هايي صحبت مي‌کنيم که از هر ساختاري که ما در نجوم مي‌شناسيم بزرگتر هستند! اگر علاقه‌مند هستيد در بخش يک و دو در اين يادداشت معادلات رياضي و توضيحات مفصل اين موضوع را توضيح دادم.
در نهايت فراموش نکنيد که اين‌ها همه نتيجه‌ي دانش ما تا به امروز هست. نوادگان ما (مثلاً در هزار سال آينده) اين مدل‌ها را بسيار ساده‌انگارانه و غيرواقعي خواهند ديد (همانطور که مثلاً ما مدل زمين مرکزي براي جهان را ساده انگارانه فرض مي‌کنيم!). همه هيجان علم به همين هست.
