کیهان شناسان، جهان هستی را شبیه سازی می کنند

علمنا/ آزمايش در علوم تجربي مفهوم روشني دارد. حذف و تغيير عوامل! مثلا در آزمايشگاه فيزيک مي توان پژوهش کرد که ولتاژ V با چه پارامترهاي ديگري مرتبط است و مهمتر از آن اين رابطه به چه شکل است. مثلا تصور کنيد که فيزيکدان متوجه مي شود ولتاژ با مقاومت R و جريان I متناسب است. اما اين کافي نيست و تنها نيمي از راه است. هنوز بايد بدانيم که رابطه بين اين پارامترها و عوامل چگونه است. مثلا نسبت مستقيم بين V و R برقرار است يا معکوس. زير راديکال يا مثلا توان دوم يا حتي رابطه اي مثلثاتي. در فيزيک مي توان مثلا يکي از اين عوامل را حذف کرد يا تغيير داد و ديد چه اتفاقي مي افتد. مي توان قطر سيم را تغيير داد و يا با تغيير ولتاژ و جريان ديد که چه بر سر ساير عوامل مي آيد. اما در اين بين مفهوم آزمايش در برخي علوم قدري متفاوت است. مثلا در زمين شناسي با مطالعه فسيل ها و جنس ذرات و سنگ هاي هر لايه مي توان به وقايعي که در گذشته رخ داده است پي برد. اما رويدادهاي زمين شناسي رويدادهايي بوده اند که يکبار اتفاق افتاده اند و نمي توان آنها را عينا تکرار کرد. مثلا شکل گيري سنگ‌هاي آذرين، دگرگوني و رسوبي. کريستاله شدن سنگ‌هاي مذاب يا گرانيت، بازالت و سنگ آتشفشاني اتفاقي بوده که در تاريخ زمين افتاده و نمي توان آنها را عينا و در آزمايشگاه به همان سادگي که مي توان رابطه بين ولتاژ و جريان و مقاومت الکتريکي را آزمود مورد آزمايش قرار داد. زمين شناسي بايد بتواند توضيح دهد چرا سنگ‌هاي آذرين و دگرگوني به ندرت مي‌توانند شامل گاز و نفت باشند. يا چرا اکثر نفت‌هاي دنيا مانند خليج مکزيک وخليج فارس در سنگ‌هاي رسوبي که از رسوبات دريايي در خلاف پيشروي قاره‌ها تشکيل شده اند، قرار دارند. اما همانگونه که ذکر شد يک تفاوت اساسي بين مفهوم آزمايش در زمين شناسي از يکسو و مثلا فيزيک از سوي ديگر وجود دارد. در کيهان شناسي هم وضع به همين منوال است. مثلا نمي توان مشتري را از منظومه ي شمسي حذف کرد و ديد بدون وجود آن چه اتفاقي در حرکت اجرام آسماني منظومه ما مي افتد. يا مثلا نمي توان اندازه خورشيد را تغيير داد و ديد اگر خورشيد بزرگتر يا کوچکتر بود مدار زمين چه تغييري مي کرد. کيهان شناسان در واقع به همان روش فيزيکدانان و شيميدانان در آزمايشگاه به انجام آزمايش نمي پردازند. کيهان شناس يا اخترفيزيکدان تشکيل و تکامل ستاره را آزمايش نمي کند. چون هيچ دسترسي به ستاره ندارد و چنين چيزي ممکن نيست. پس کار کيهان شناس بدون آزمايش چگونه پيش مي رود؟ مدلسازي و محاسبات رياضي اخترفيزيکدان بر اساس قوانين طبيعي، مثلا قانون گرانش، قوانين حرکت، قوانين گازها و پديده ي دوپلر و مانند آنها (که در آزمايشگاه و در روي زمين آزمايش شده و بر ما مسجل شده که اين قوانين در سراسر کيهان و در خارج از زمين نيز صادق است) مدل هايي مي سازد. مثلا در مدلسازي يک ستاره، عواملي مانند جرم ، چگالي و دماي درون ستاره و شعاع آن وارد مي شود. دانستن چگونگي تشکيل ستاره در مجموعه اي از شرايط معين ، مستلزم محاسبات رياضي شامل ميلياردها مرحله جداگانه است. ضرورت انجام اين حجم عظيم از محاسبات، تا ظهور کامپيوتر براي اخترفيزيکدانان مانع بزرگي به شمار مي رفت. کامپيوترهاي امروزي مي توانندميليونها مرحله محاسبه را تنها ظرف چند ثانيه انجام دهند. زماني که قوانين اساسي طبيعت براي کامپيوتر تعريف مي شود و شرايط اوليه اي مانند جرم و چگالي و دما به عنوان داده هاي ورودي به کامپيوتر وارد مي شود، کامپيوتر مي تواند مثلا تکامل ستاره ها را مدلسازي کند و حالت آن را در هر زمان مفروضي پيش بيني کند. مدل نظري کامپيوتري مي تواند نشان دهد که يک ستاره بر اثر نيروي گرانش منقبض و گرم مي شود و واکنش گرماهسته اي مانند همان واکنشي را آغاز مي کند که در خورشيد شاهد آن هستيم. در مدلسازي مشخص مي شود که ستاره پايدار مي شود و سپس به صورت ستاره اي بسيار بزرگ و سرد رشد مي کند و سرانجام به يکي از چند صورت مرگ دچار مي شود. مدلسازي کامپيوتري، طيف گسترده اي از آزمايش ها را در اختيار ما مي گذارد. آزمايش هايي که با نبود کامپيوتر و دانش مدلسازي، به هيچ عنوان امکان انجام آنها وجود نداشت.