تکامل کیهانی بدون توسل به اسطوره؛ بینگ بنگ هرگز رخ نداد پس چه اتفاقی روی داد؟

فرارو- اریک جی لرنر، نویسنده امریکایی در عرصه علوم عمومی و پژوهشگر مستقل پلاسما است. به دلیل طرح این استدلال که نظریه بیگ بنگ (انفجار بزرگ یا مه بانگ) با انبوهی از شواهد نجومی در طول دهه‌های متمادی از جمله با داده‌های اخیر تلسکوپ فضایی جیمز وب ناسا در تضاد می‌باشد در محافل علمی شناخته شده است. او نظرات خود در این باره را در کتابی چاپ شده در سال ۱۹۹۱ میلادی تحت عنوان "انفجار بزرگ هرگز رخ نداد" مطرح کرد. این داده‌ها حتی "آدام فرانک" اخترشناس امریکایی و "مارسلو گلیزر" اخترشناس برزیلی و برنده جایزه ۲۰۱۹ فیزیک تمپلتون که هر دو از حامیان سرسخت نظریه بیگ بنگ بودند را وادار ساخت تا بپذیرند که اساسا طرح موضوعی با عنوان نظریه استاندارد کیهان شناسی کاری اشتباه است. آن دو اذعان کردند که "به نظر می‌رسد ما ممکن است نیاز به بازنگری در ویژگی‌های کلیدی منشاء و توسعه کیهان داشته باشیم". اریک لرنر در مقاله پیش رو ایده‌های اساسی یک نظریه جایگزین در مورد تکامل جهان ما را ترسیم می‌کند نظریه‌ای که به کار "هانس آلفون" فیزیکدان برنده جایزه نوبل بازمی گردد. به گفته لرنر همان اصولی که منشاء و توسعه ستارگان، کهکشان‌ها و ساختار‌های مقیاس بزرگ‌تر در کیهان را توضیح می‌دهند کلیدی برای تحقق قدرت همجوشی عملی در اینجا بر روی زمین است. لرنر کارش را به عنوان دانشجوی کارشناسی ارشد فیزیک در دانشگاه مریلند آغاز کرد، اما پس از یک سال به دلیل نارضایتی خود از رویکرد ریاضیاتی و نه تجربی آنجا ترک کرد.

به گزارش فرارو به نقل از آسیا تایمز، چگونه همه چیز همان طور که هست شد؟ برای هزاران سال مردمان مختلف برای یافتن پاسخ به این پرسش به مذهب و اساطیر روی می‌آوردند و بسیاری از مردم هنوز هم چنین می‌کنند. با این وجود، امروزه اکثر افراد برای توصیف تاریخ تکامل جامعه ما، گونه ما، جهان ما و کل کیهان به علم می‌نگرند و به دنبال یافتن پاسخ‌های علمی هستند.

در سال گذشته داستانی که اکثر کیهان شناسان درباره تاریخ کیهان بیان می‌کنند یعنی فرضیه "بیگ بنگ" زیر سایه داده‌های جدید تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST) و سایر ابزار‌ها، روند فروپاشی خود را آغاز کرد. این فرضیه که جهان از یک انفجار غول پیکر ۱۴ میلیارد سال پیش به وجود آمده و در حال انبساط بوده امروزه با ده‌ها مجموعه داده جداگانه در تناقض است و با هر آزمون علمی‌ای باطل شده است.

با این وجود، پس از آن که متوجه می‌شویم انفجار بزرگ هرگز رخ نداده باید بپرسیم پس چه اتفاقی رخ داده است؟ آیا تاریخ دیگری از تکامل کیهانی وجود دارد که در واقع توسط مشاهدات تایید شده باشد؟ و چه تفاوتی با اینجا و اکنون دارد که میلیارد‌ها یا تریلیون‌ها سال پیش در کهکشان‌های دور اتفاق افتاده است؟ در واقع، تاریخچه‌ای جایگزین و معتبر از نظر علمی از تکامل کیهانی در نیم قرن گذشته ایجاد شده است که با کار "هانس آلفون" برنده جایزه نوبل فیزیک و همکاران اش آغاز شده است.

این رویکردی است که با استفاده از فرآیند‌های فیزیکی که در اینجا روی زمین و در منظومه شمسی خود مشاهده و مطالعه می‌کنیم، پدیده‌های اصلی را که در کیهان می‌بینیم پیش از مشاهدات پیش بینی می‌کند. این داستانی است که نیازی به مفاهیم مرموز مانند ماده تاریک و انرژی تاریک و تورم کیهانی که در فرضیه بینگ بنگ مطرح شده ندارد. من این جایگزین را "کیهان شناسی پلاسما" نامیده ام، زیرا پلاسما گاز‌های رسانای الکتریکی برای درک تکامل کیهانی حیاتی است.

شاید مهم‌تر از همه این نکته باشد که برخی از فرآیند‌های کلیدی که تکامل کیهان را توضیح می‌دهند را می‌توان در اینجا روی زمین به ویژه برای تولید انرژی همجوشی ارزان، پاک، ایمن و انرژی نامحدود برای جایگزینی سوخت‌های فسیلی مهار کرد. همان طور که بار‌ها در گذشته رخ داده مطالعه آسمان‌ها می‌تواند به پیشرفت‌های فناوری بسیار ملموس و مهم در اینجا بر روی زمین منجر شود. برای مطالعه و درک علمی تکامل کیهان یا تکامل هر چیزی یک روش علمی صحیح ضروری است. همان طور که آلفون ۴۰ سال پیش نوشت:"تلاش برای نوشتن یک درام بزرگ کیهانی لزوما به اسطوره می‌انجامد. تلاش برای اجازه دادن به دانش جایگزین جهل در مناطق وسیع فضا، زمان و علم است".

به عبارت دیگر، اگر بخواهیم در مورد کیهان واقعی بیاموزیم نمی‌توانیم پشت رایانه‌مان بنشینیم و زیباترین معادلات را بنویسیم که نشان می‌دهد جهان در ابتدا چگونه بوده است چرا که آن کار صرفا باعث ایجاد اسطوره‌ای می‌شود که به زبان ریاضیات توصیف شده است. ریاضیات می‌تواند اسطوره‌ها را به راحتی زبان‌های سومری یا عبری یا انگلیسی توصیف کند. در عوض، ما باید از مشاهدات برای ردیابی تکامل واقعی کیهان گام به گام به عقب در زمان و بیرون در فضا استفاده کنیم. ما همیشه در حال توصیف یک تاریخ تکاملی هستیم که نه از یک "آغاز" اسطوره‌ای بلکه در زمانی به همان اندازه دور که می‌توانیم با فناوری موجود خود مشاهده کنیم آغاز می‌شود.

نکته دوم آن که درک صحیح از فرآیند تکامل مستلزم توصیفی از این واقعیت است که تشخیص دهد که جهان نه تنها از ساختار‌هایی مانند پروتون ها، مولکول ها، سلول‌ها و افراد بلکه از فرآیند‌هایی که چنین ساختار‌هایی را به وجود می‌آورند و آن‌ها را حفظ می‌کنند تشکیل شده است. رویکرد فلسفی پایین به بالا به نام "تقلیل گرایی" که می‌گوید جهان از ذرات بنیادی تشکیل شده که هسته ها، اتم ها، مولکول‌ها را تشکیل می‌دهند وقتی در سیستم‌های پیچیده از جمله جهان به عنوان یک کل به کار می‌روند به تناقض‌ها و ایجاد اسرار منجر می‌شوند.

در عوض، فرآیند‌های تولید این ساختار‌ها مانند همجوشی گرما هسته‌ای در ستارگانی که عناصر شیمیایی تولید می‌کنند باید به همان اندازه ساختار‌ها اساسی دیده شوند. برای ارائه یک مثال ساده از تفاوت رویکرد در نظر بگیرید زمانی که نفس می‌کشید چه اتفاقی رخ می‌دهد. مولکول‌های اکسیژن موجود در اتمسفر به ریه‌های شما مکیده می‌شوند از طریق ریه‌ها وارد جریان خون می‌شوند و ظرف مدت چند ثانیه وارد سلول‌ها می‌شوند و بخشی از بدن شما می‌شوند. واضح است که مولکول‌های اکسیژن موجود در جو زنده نیستند. با این وجود، آیا زمانی که وارد سلول‌های شما شده و بخشی از شما می‌شوند به نوعی "زنده" می‌شوند؟ آیا زمانی که بعدا به عنوان بخشی از مولکول‌های دی اکسید کربن در نفس شما بازدم می‌شوند می‌میرند؟

از دیدگاه تقلیل گرایانه که ادعا می‌کند شما صرفا از اتم‌ها ساخته شده اید که مولکول‌ها و سلول‌ها را تشکیل می‌دهد این پرسش‌ها مرموز و متناقض به نظر می‌رسند. با این وجود، زمانی که واقعیت به عنوان فرآیند درک شود می‌توانیم ببینیم که وقتی نفس می‌کشیم مولکول‌های اکسیژنی که وارد سلول‌های ما می‌شوند بخشی از فرآیندی خواهند شد که ما آن را زندگی می‌نامیم در فرآیندی که مختص یک انسان منفرد است. ساختار‌های بدن شما از مولکول‌ها گرفته تا سلول‌ها، اندام‌ها و کل بدن تان دائماً در حال تغییر و تجدید هستند، اما با این روند زندگی ایجاد و حفظ می‌شوند. مولکول‌های خاص اکسیژن، کربن و نیتروژن که از آن‌ها تشکیل شده اند با هر نفس تغییر می‌کنند، اما فرآیندی که تمام آن اتم‌ها را در شما تشکیل می‌دهد از تولد تا مرگ ادامه دارد.

این فرآیند فردی زندگی شما به عنوان یک انسان منفرد به فرآیند گسترده‌تر تکامل بیولوژیکی و اجتماعی گره خورده که شما را ایجاد کرده و روند زندگی تان را حفظ می‌کند. این فرآیند‌ها را می‌توان با همان دقت ریاضیاتی که در توصیف ساختار‌هایی مانند اتم‌ها و مولکول‌ها استفاده می‌شود مورد مطالعه قرار داد و برای درک گسترده‌ترین فرآیند یعنی فرآیند تکامل ضروری است.

اولین فرآیند‌هایی که اکنون می‌توانیم ببینیم

دورترین دورانی که اکنون شواهدی برای آن داریم چه دوره‌ای می‌باشد؟ مشاهداتی که دورترین دید را به ما می‌دهد مشاهداتی از بزرگترین ساختار‌های جهان هستند. همان طور که تلسکوپ‌های فضایی و زمینی به نقاط دورتر در فضا نگاه می‌کنند مجموعه‌های بزرگتری از کهکشان‌ها را کشف کرده اند. خوشه‌های تقریبا کروی کهکشان‌ها مانند مهره‌هایی بر روی رشته‌هایی با طول ده‌ها میلیون سال نوری امتداد دارند و این رشته‌ها در سلسله مراتبی از ابرخوشه‌های بزرگتر پیچ خورده اند که شعاع آن به بیش از ۴ میلیارد سال نوری می‌رسد. طول آن‌ها حتی بیش‌تر است.

ما می‌توانیم تخمین بزنیم که چه مدت زمانی به طول انجامیده تا چنین ساختار‌های غول پیکری تشکیل شوند، زیرا می‌توانیم سرعت حرکت کهکشان‌ها را در آن اندازه گیری کنیم. به طور معمول این سرعت‌ها از حدود ۱۰۰۰ کیلومتر در ثانیه تجاوز نمی‌کنند. از آنجایی که تشکیل هر جسم حداقل به اندازه‌ای به طول می‌انجامد که آن جسم به دور محور خود بچرخد محاسبات ساده به ما می‌گویند که این اجسام باید حدود ۷ یا ۸ تریلیون سال سن داشته باشند یا حدود ۵۰۰ برابر بزرگ‌تر از سن فرضی طبق فرضیه بیگ بنگ.

در واقع، وجود این اجرام غول پیکر یکی از تناقضات کلیدی پیش بینی‌های فرضیه بیگ بنگ است. بدون محدودیت زمانی تحمیل شده توسط مفهوم بیگ بنگ می‌توان از طریق فرآیند‌هایی که در آزمایشگاه مشاهده کرده ایم تکامل سلسله مراتب ساختار مشاهده شده در جهان که بزرگترین اختر‌ها را شامل می‌شود را پیش بینی کرد. آلفون و همکاران اش از سال ۱۹۷۸ میلادی نشان دادند که چنین ساختار‌هایی با توجه به زمان کافی نتیجه اجتناب ناپذیر برهمکنش تعداد کمی از فرآیند‌ها هستند که همگی در آزمایش‌های آزمایشگاهی به خوبی مشاهده شده و با نظریه کاملا تایید شده توضیح داده شده‌اند.

اولین فرایند از چنین فرآیندی اثر پینچ است که این گونه توضیح داده می‌شود: جذب جریان‌های الکتریکی که در یک جهت حرکت می‌کنند ناشی از برهمکنش جریان‌ها با میدان‌های مغناطیسی است که خود جریان‌ها تولید می‌کنند. این اثری است که برای اولین بار توسط آمپر در سال ۱۸۲۰ با استفاده از جریان در سیم‌ها مشاهده شد. در پلاسما در فضا با برخی از الکترون‌ها که آزادانه حرکت می‌کنند هر جریان کوچکی از الکترون‌ها که در یک جهت حرکت می‌کنند جریان‌های دیگری را که اتفاقا در همان جهت حرکت می‌کنند جذب می‌کند. آن‌ها جریان‌هایی را که در جهت مخالف حرکت می‌کنند دفع می‌کنند. با گذشت زمان جریان‌های الکتریکی بزرگتر ایجاد می‌شود.

آلفون تاکید کرد که پلاسمای اخترفیزیکی خارج از ستارگان چنان چگالی کمی دارند که همیشه مغناطیسی می‌شوند یعنی حرکات جریان‌ها توسط میدان‌های مغناطیسی که جریان‌ها ایجاد می‌کنند کنترل می‌شود. برخورد بین ذرات که باعث اختلال در جریان می‌شود نادر است. حتی جریان‌های نسبتا کوچک خود را با رشته‌هایی با جریان‌هایی که در جهت میدان مغناطیسی حرکت می‌نمایند هماهنگ می‌کنند. هنگامی که الکترون‌ها در سراسر میدان مغناطیسی حرکت می‌کنند میدان مغناطیسی آن‌ها را مجبور می‌کند تا در دایره‌های کوچکی در اطراف میدان مغناطیسی حرکت کنند بنابراین، آن‌ها مجبور هستند بسیار نزدیک به جهت میدان مغناطیسی حرکت کنند مانند ژیمناست‌هایی که روی یک قطب نگه داشته می‌شوند. رشته‌ها شکل مشخصی به خود می‌گیرند با جریان‌هایی که در امتداد محور رشته در مرکز حرکت می‌کنند و به شکل مارپیچ‌هایی در اطراف پیچیده می‌شوند.

نیرو‌های مغناطیسی پلاسما را در امتداد محور‌های این رشته‌ها متمرکز می‌کنند مانند گردابی که سیالات را به سوی مرکز می‌مکد و نیرو‌های چرخشی آن‌ها این گردباد‌های کیهانی را تا سرعت ۱۰۰۰ کیلومتر در ثانیه شتاب می‌دهند. ما امروزه چنین رشته‌هایی را در همه مقیاس‌ها در جهان مشاهده می‌کنیم. آن رشته‌ها به زیبایی در تصاویر سحابی پرده دیده می‌شوند. در طول دوره‌های زمانی بسیار زیاد جریان‌های کوچک چند آمپری به تدریج با هم ادغام شدند و به رشته‌های غول پیکری به شعاع میلیارد‌ها سال نوری تبدیل شدند که نزدیک به یک میلیارد تریلیون آمپر را حمل می‌کردند. از آن رشته‌ها بزرگ‌ترین ساختار‌هایی که اکنون مشاهده می‌کنیم تشکیل شده اند.

از کجا بدانیم که این یک افسانه نیست؟

چگونه می‌دانیم که این فرآیند این ساختار‌های غول پیکر را ایجاد کرده است و مانند انفجار بزرگ، انرژی تاریک و ماده تاریک صرفا یک افسانه دیگر نیست؟

نخست آن که پیش‌بینی‌های ایجاد این رشته‌ها و ادغام آن‌ها تا مقیاس غول پیکر مبتنی بر یک نظریه یعنی نظریه مغناطیس است که در میلیون‌ها آزمایش مورد تایید قرار گرفته و مبنای بسیاری از فناوری‌هایی می‌باشد که جامعه بشری امروزی را پشتیبانی می‌کند.

هر بار که جریان را روشن می‌کنید نظریه الکترومغناطیس ماکسول تایید می‌شود. این برخلاف مفاهیمی برای مثال انرژی تاریک است که هیچ گونه مدرک و شواهدی برای آن در آزمایش‌های آزمایشگاهی وجود ندارد. انرژی تاریک یک نظریه دقیق با پیش بینی‌های تایید شده نیست.

دوم آن که ما می‌توانیم خود رشته‌ها را در آزمایش‌های آزمایشگاهی مشاهده و دستکاری کنیم. رشته‌ها به طور خود به خود در تمام پلاسما‌های پر انرژی که برای تولید انرژی همجوشی در اینجا روی زمین مورد استفاده قرار می‌گیرند ظاهر می‌شوند. ما در دستگاه پلاسما فوکوس (کانونی) متراکم خود از رشته‌ها به عنوان اولین مرحله از فرآیند تغلیظ پلاسما و گرم کردن آن استفاده می‌کنیم.

نکته سوم و شاید مهم‌تر از همه آن که ما در همه مقیاس‌ها در کیهان مشاهده می‌کنیم که میدان‌های مغناطیسی مشخصه این رشته‌ها وجود دارند. میدان‌های مغناطیسی را می‌توان از راه دور با تاثیر آن‌ها بر قطبش نور و امواج رادیویی تشخیص داد. مقایسه دقیق ساختار و بزرگی میدان‌های مغناطیسی پیش بینی‌های این نظریه را تایید کرده مبنی بر آن که این رشته‌ها توسط نیرو‌های الکتریکی و مغناطیسی هدایت می‌شوند. قطبش به جهتی اشاره دارد که میدان‌های الکتریکی و مغناطیسی در تابش الکترومغناطیسی مانند نور و امواج رادیویی نوسان می‌کنند.

پیش از رفتن به سراغ موضوع بعدی بیایید بپرسیم: آیا این اولین فرآیندی بوده که تاکنون در کیهان رخ داده است؟ در پاسخ می‌توان گفت: خیر، لزوما اولین فرآیند رخ داده نبوده است. من دوباره به مفهوم آلفون در بازگشت گام به گام در زمان باز می‌گردم. این فرآیند یعنی فیلامنتاسیون* اولین فرآیندی است که اکنون شواهد محکمی برای آن داریم. اما محققان از جمله آلفون و همکاران اش احتمال مراحل اولیه را بررسی کرده اند. برای مثال، می‌دانیم که در آزمایشگاه، ماده و پادماده از انرژی صرفا در مقادیر دقیقا مساوی به وجود می‌آیند.

پادماده متشکل از ذراتی است که با ذرات ماده یکسان هستند، اما بار مخالف دارند. با این وجود، در کیهان برای مثال در پرتو‌های کیهانی ماده ۵۰۰۰۰ برابر بیش‌تر از پادماده است. آلفون و همکاران اش دریافتند که برهمکنش یک "آمبی پلاسما" ماده - پاد ماده با گرانش، جریان‌های الکتریکی و میدان‌های مغناطیسی به طور طبیعی منجر به جدایی ماده و پادماده در مقیاس‌های بسیار بزرگ می‌شود. این فرآیند جداسازی می‌توانست همزمان با تشکیل رشته‌های در مقیاس بزرگ و یا حتی پیش از آن رخ دهد.

با این وجود، از آنجایی که ما هیچ گونه شواهد مشاهداتی مشخصی از چنین مرحله اولیه‌ای نداریم باید بگوییم که در حال حاضر صرفا امری "نظری" است بدان معنا که ممکن است از لحاظ نظری یا تئوریک درست باشد، اما به هیچ وجه از نظر علمی تایید نشده است. برای تایید آن به مشاهدات بیشتر و متفاوتی نسبت به آن چه که اکنون داریم نیاز خواهیم داشت. این موضوع ممکن است برای کسانی که به دنبال داستان‌های مرتب هستند پاسخ رضایت بخش نباشد، اما یک پاسخ علمی است.

* رشته‌ای (یا ساختار رشته ای) اغلب در پلاسما دیده می‌شود این ساختار رشته‌ای بدان خاطر ایجاد می‌شود که پلاسما حاوی الکترون‌های آزاد است که آن را شدیدا تبدیل به یک رسانای الکتریکی می‌کند.