خراسان/ پارادوکس اولبرس سوالی ساده که پاسخش نگاه ما را به محدوده و عمر جهان، تغییر داد
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

ندگی 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. او بیش از پزشکی و داروسازی به سیارک‎هایی که کشف کرده و پرسش مهم نجومی که مطرح کرده، معروف شده است. 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.

نویسنده : مریم ملی/| دانش آموخته رشته اختر فیزیک

div id='news_content'>#باهم_شکستش_می‌دهیم
ما را در کانال «آخرین خبر» دنبال کنید