کاوش در هفت مورد از بهترین معما های زمان تمام دوران

وقتی صحبت از مهم ترین رویدادهای تاریخ کیهانی، زمین شناسی و بشری می شود، دوست داریم فکر کنیم که کنترل خوبی در زمان بندی داریم. به عنوان مثال، محققان خواهند گفت که انسان خردمند 300000 سال پیش تکامل یافته است یا اینکه تمدن تقریباً 6000 سال است. با این حال حقیقت این است که پاسخ در "چه زمانی؟" اغلب آشکار است. بنابراین، در صفحات بعدی، به هفت مورد از این سؤالات کلیدی نگاه خواهیم کرد - که همه چیز را از شکل‌گیری اولین کهکشان‌ها تا تکامل انسان پوشش می‌دهد - می‌پرسیم: چگونه می‌دانیم چه زمانی، چقدر می‌توانیم مطمئن باشیم، و اگر اشتباه کنیم، چه عواقبی دارد؟ پاسخ ها می توانند به ما کمک کنند تا جهان و خودمان را با وضوح جدیدی ببینیم. ما با در نظر گرفتن   منبعی که همه این سؤالات روی آن طرح شده اند شروع می کنیم: خود زمان. آدریان باردون، فیلسوف دانشگاه ویک فارست در کارولینای شمالی. برای توضیح واقعی آغاز زمان، باید به این فکر کنیم که چه چیزی آن را منحصر به فرد می کند. زمان ابعادی نیست که بتوانیم آن را کشف کنیم. ما گذشته را به یاد می آوریم، نه آینده، و به نظر می رسد همه چیز یک مسیر برگشت ناپذیر و رو به جلو در طول زمان است. با این حال، به اندازه کافی عجیب، معادلات اساسی حاکم بر رفتار میکروسکوپی دقیقاً یکسان هستند. اگر به این قوانین اهمیتی نمی دهد که همه چیز به جلو می رود یا عقب، چرا زمان فقط در یک جهت جریان دارد؟ برخی از فیزیکدانان معتقدند که پیکان زمان از گذشته منعکس کننده این واقعیت است که جهان ما یک سیستم منزوی است و در درون این سیستم همه چیز مرتب و منظم تر می شود. اگر جهان در بیگ بنگ (انفجار بزرگ) بسیار منظم شروع شده بود، زمان به طور طبیعی در جهت افزایش بی نظمی حرکت می کرد. به جز اینکه هنوز به تغییر چیزها متکی است - و چگونه همه چیز بدون زمان تغییر می کند؟ موضوع آنقدر پیچیده است که برخی از فیلسوفان استدلال می کنند که زمان به هیچ وجه یک پدیده غیر عینی نیست، بلکه یک فرافکنی روانشناختی است. باردون می گوید: «خواص رنگ بصری را مقایسه کنید. گل رز قرمز نیست، اما نور را در طول موج خاصی منعکس می کند. قرمز یک احساس است، نه خاصیت گل رز.» به همین ترتیب، اگر زمان صرفاً در ذهن ما وجود داشت، می‌توان گفت که با تکامل آگاهی آغاز شده است. اگرچه باید به فلسفه روی آوریم. امروزه، یک هدف کلیدی فیزیک ترکیب دو ستون مرکزی خود، نسبیت عام و مکانیک کوانتومی، در یک نظریه گرانش کوانتومی است. به گفته فیزیکدان نظری شاهان مجیدات از دانشگاه کوئین مری لندن، مزیت در اینجا این است که زمان را می توان از نظریه اصلی حذف کرد. نقطه ضعف این است که می تواند حتی ذهنی تر به نظر برسد. "اگر زمان خود مکانیک کوانتومی است، زمان چیست یا کیست؟" جان کارترایت تمام فضا-زمان را از طریق یک "مقیاس سازی مجدد" دراماتیک کوچک نمی کند. در هر دو سناریو، زمان ابدی است، اما این تنها یک احتمال است. کیهان شناسان متاخر استیون هاوکینگ و جیمز هارتل پیشنهاد کردند که فضا-زمان ، فضایی با ابعاد معمولی است که در انفجار بزرگ به فضا-زمان منحرف شد. ایده عجیب دیگر این است که فضازمان از قطعات ذره‌مانندی تشکیل شده است که در فضای سیال و پیوسته‌ای که امروزه می‌بینیم، متراکم شده‌اند. متأسفانه، هیچ یک از این فرضیه ها واقعاً شواهد مشاهداتی محکمی برای تأیید آن ندارند. بدتر از آن، آنها فقط آغاز زمان را با آغاز حوادث تاریخی شناسایی می کنند. در این زمینه، پرسیدن «آیا زمان آغازی داشته ؟» بیشتر شبیه این است که بپرسیم آیا جهان رویدادها بی نهایت است یا نه، به جای اینکه مستقیماً درباره آغاز چیزی به نام "زمان" قبل از آن بپرسیم. زمان شروع شد؟ افسوس، به این سادگی نیست. نظریه نسبیت عام آلبرت انیشتین می‌گوید که پس‌زمینه جهان یک زنجیره فضایی سیال است که در آن نه مکان و نه زمان هیچ معنای غیرمطلقی ندارند. ناپیوستگی که نمی توانیم فراتر از آن تعمیم دهیم. با این حال، برخی از کیهان شناسان معتقدند که "قبل از" انفجار بزرگ وجود داشته است. برخی معتقدند که جهان دیگری قبل از جهان ما وجود داشته است و این جهان در انفجار بزرگ منقبض شد و سپس "پرید" که منجر به انبساط مشاهده شده شد. این اولین ستاره شروع به انتشار تابش کرد که الکترون ها را از مه هیدروژنی اطراف بیرون زد. ستاره‌های بیشتری شکل گرفتند و تقریباً تمام اتم‌های هیدروژن مات و خنثی به هیدروژن شفاف و یونیزه تبدیل شدند تا نور بتواند آزادانه در جهان در حال گسترش حرکت کند. این پایان دوران تاریک کیهانی بود.  و شروع شکل گیری کهکشان ها این اولین ستاره ها و کهکشان هایی که آنها تشکیل دادند با هر چیزی که در جهان مدرن می بینیم بسیار متفاوت بودند. برای مثال، آنها تقریباً به طور کامل از هیدروژن و هلیوم و با مقادیر کمی از لیتیوم ساخته شده بودند، زیرا هنوز عناصر سنگین تری وجود نداشتند. ریچارد الیس از دانشگاه کالج لندن می‌گوید: «شیمی که ما می‌بینیم فقط می‌تواند ستارگان باشد. تا سال 2022، قدیمی ترین کهکشان شناخته شده GN-z11 بود که حدود 400 میلیون سال پس از انفجار بزرگ شکل گرفت. ما این را به دلیل خاصیتی به نام انتقال به سرخ می دانیم: انبساط جهان به این معنی است که هر چه بیشتر غیر جسم های دورتر، سریعتر از ما دور می شود، و این حرکت سریعتر قرمز می شود. نور برای سفر به زمان نیاز دارد، بنابراین هرچه اشیاء دورتر - و هر چه جابجایی آن به سرخ بیشتر باشد - هر چه زودتر در تاریخ جهان آن را می بینیم. GN-z11 دارای یک تغییر قرمز در حدود 11 است. با این حال، به لطف تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST)، می دانیم کهکشان هایی وجود دارند که بسیار قدیمی تر از GN-z11 هستند. این نگاه عمیق تر، فراوانی غیرمنتظره کهکشان های بزرگ را در اولین میلیارد سال پس از انفجار بزرگ نشان می دهد. ما هنوز نمی‌توانیم اولین کهکشان‌ها را مستقیم ببینیم، و شاید بتوانیم، اما JWST نزدیک‌تر و نزدیک‌تر می‌شود. کوین هین لاین در دانشگاه آریزونا می گوید که اولین کهکشان با فاصله تایید شده دارای یک جابجایی به سرخ حدود 14 است که آن را حدود 290 میلیون سال پس از انفجار بزرگ قرار می دهد. GarthIllingworthat از دانشگاه کالیفرنیا، سانتا کروز، می‌گوید: «سه سال پیش، می‌گفتم که اولین کهکشان‌ها با یک انتقال به سرخ 15 به 20 شکل می‌گیرند، و اکنون می‌گویم 20 به 30». تغییر 30 نشان دهنده شکل گیری 13.8 میلیارد سال پیش است... زمان آغاز می شود؟ این زمانی بود که انفجار بزرگ اتفاق افتاد. اما در مورد زمان شروع، این بستگی به تعریف شما از زمان حدود 100 میلیون سال پس از انفجار بزرگ دارد. او می‌گوید: «معلوم است که همه چیز سریع‌تر از آنچه انتظار داشتیم رخ داد. ما کاملاً مطمئن نیستیم که چرا چنین است، اما شرایط در جهان اولیه - نسبتاً متراکم، بدون ستاره‌های قدیمی یا عناصر سنگین - می‌تواند به کهکشان‌ها اجازه دهد سریع‌تر از آن‌ها در جهان مدرن شکل بگیرند. ایلینگ‌ورث می‌گوید: مشاهدات JWST در حال تغییر زیربنای شکل کهکشان‌ها هستند. این می تواند ما را وادار کند که در مورد توسعه جهان اولیه و نحوه رفتار ماده در آنجا تجدید نظر کنیم. مارسل نیلمن در رصدخانه ملی رادیو اخترشناسی ایالات متحده در ویرجینیا می گوید: "ما می توانیم از این کهکشان ها برای آزمایش ایده های خود در مورد نحوه عملکرد جهان استفاده کنیم." بنابراین، یافتن اولین کهکشان‌ها و کار بر روی چگونگی شکل‌گیری آن‌ها به ما بینشی از وضعیت کیهان‌نویس اولیه می‌دهد، اما این همه چیز نیست. آن کهکشان‌ها میزبان ستارگانی بودند که عناصر شیمیایی تشکیل دهنده حیات را همانطور که می‌دانیم و در واقع حتی بدن خود ما را می‌سازند. هاین لاین می‌گوید: «وقتی به این کهکشان‌های اولیه نگاه می‌کنیم، این یک پیوند مستقیم است که به کجا میرویم و از کجا آمده‌ایم.»

حکیم نیشاپور- عمر خیام در قرن دوازده میلادی چنین فرموده:

 

ای آمده از عالم روحانی تفت

حیران شده در پنج و چهار و شش و هفت

مِی نوش، ندانی ز کجا آمده‌ای

خوش باش، ندانی به کجا خواهی رفت