چرا آسمان شب با این همه ستاره تاریک است؟

خراسان

بروزرسانی 1399/03/01 - 11:27

چرا آسمان شب با این همه ستاره تاریک است؟

خراسان/ پارادوکس اولبرس سوالي ساده که پاسخش نگاه ما را به محدوده و عمر جهان، تغيير داد در اين پرونده درباره اين که چرا آسمان شب تاريک است و جواب‎هاي مختلفي که به آن داده شده، صحبت خواهيم کرد و در نهايت به تاثيراتي که طرح اين پرسش بر دنياي علم و نوع نگاه ما به جهان داشت مي‌پردازيم. پزشکي که منجمي معروف شد آشنايي با مردي که جرئت کرد سوالي ساده را بپرسد و نامش در تاريخ ماندگار شود ندگي اولبرس، پزشک و منجم آلماني شبيه خيلي از ما بود که درگير يک رشته تحصيلي خاص مي‎شويم و علاقه‏مان را هم هميشه يک جوري دنبال خودمان مي‎کشيم. او بيش از پزشکي و داروسازي به سيارک‎هايي که کشف کرده و پرسش مهم نجومي که مطرح کرده، معروف شده است. گاهي آن چنان محو تماشاي آسمان مي‎شد که طي شب فقط چهار ساعت مي‏خوابيد. محصول اين شب‏زنده‎داري‏ها و رصدهاي دقيق، کشف سيارک «پالاس» در سال 1802 و سيارک «وِستا» در سال 1807 است. «هنريش ويلهلم اولبرس» حدود سال 1815 دنباله‎داري را در آسمان رصد کرد که بعدها به نام خودش ثبت شد. اما تا اين‌جا هنوز به اندازه‎اي که امروز شناخته شده است، معروف نشده بود. طي سال‌ها چشم دوختن به آسمان و غرق شدن در مناظر خيال‎انگيزش يک پرسش ذهن اولبرس را رها نمي‏کرد، چرا آسمان شب تاريک است در حالي که اين همه ستاره در فضا وجود دارد؟ به عبارت درست‎تر اگر جهان ما جهاني بيکران، ايستا و ابدي-ازلي باشد، راستاي ديد ما در هر طرف بايد در نهايت به ستاره‎اي ختم بشود پس هيچ نقطه آسمان نبايد سياه و تاريک باشد و اتفاقا مي‎تواند مثل روز روشن باشد، او از اين قضيه با عنوان يک پارادوکس ياد مي‌کرد. مدت‎ها ستاره شناس‎ها در حال ايده‏پردازي و تحقيق بودند تا پاسخ درست و مشخصي براي اين سوال به ظاهر ساده اولبرس پيدا کنند، آن‎ها جواب‏هاي مختلفي را مطرح مي‏کردند تا اين که بالاخره به درک دقيقي درباره علت واقعي اين ماجرا رسيدند. اولبرس در 81 سالگي در «برمن» شهري در نزديکي محل تولدش از دنيا رفت و هيچ وقت جواب سوالش را نگرفت. 4 سکانس تا کشف پاسخ پارادوکس اولبرس سکانس اول گرد و غبار موجود در فضا اولين جواب براي سوال اولبرس اولبرس در سال 1823 درست يک سال بعد از مطرح کردن سوال عجيب اش به پاسخي رسيد که اتفاقا هم راستا با نظر دانشمندان همان دوره بود. او فکر مي‎کرد گرد و غبارهايي که در فضاي بين ستاره‎ها وجود دارد، نور ستارگان را جذب مي‎کند و مانع رسيدن آن‎ها به به چشم ما مي‎شود و در يادداشت‎هايش نوشت: «جاي خوشبختي است که زمين نور ستارگان را از تمام نقاط گنبد آسمان دريافت نمي‌کند! اگرچه حتي در آن صورت، ‌با گرما و نور غير قابل تصوري در حدود 90 هزار بار بيشتر از آ‎ن‎چه ما هم‌اکنون تجربه مي‌کنيم، مواجه مي‌شديم.» اين جواب در ابتدا به نظر منطقي مي‏رسيد اما بعدها با دقت بيشتري که اخترفيزيک‎دان‏ها به خرج دادند، مشخص شد که اگر واقعا ذرات غبار بين ستاره‏ها، نورهاي رسيده را جذب کنند بعد از مدتي انرژي‎شان بالا مي‏رود و آن قدر داغ خواهند شد که خودشان هم ممکن است تابش داشته باشند. به عبارت ساده‏تر ذرات غبار با جذب نور و انرژي ستاره‏ها دماي‏شان بالا مي‏رود و مثل يک تکه چوب در حال سوختن که نور توليد مي‎کند آن‏ها هم مي‏توانند تابش داشته باشند.

سکانس دوم نور ستاره‏ها در راه رسيدن به ما ضعيف مي‎شود از آن‏جايي که با دور شدن ستاره‏ها از ما نور کمتر و ضعيف‎تري هم به ما مي‎رسد و گاهي اين نور آن‌قدر کم انرژي و ضعيف مي‎شود که ديگر در محدوده چشم ما قرار نمي گيرد ، دانشمندها تا سال‎ها قبل از پاسخ کلوين، فکر مي‌کردند همين مسئله است که باعث مي‌شود فضا به نظر تاريک بيايد و نور بسياري از ستاره‌ها به چشم ما نرسد. به اين اتفاق انتقال به سرخ گفته مي‎شود چون نور مرئي ستاره‎ها به دليل مسافت طولاني که طي مي‎کنند تا به ما برسند ، انرژي از دست مي‎دهند و از محدوده مرئي به محدوده فرو سرخ مي‎روند و ديگر قابل مشاهده نيستند که اين موضوع مي‌تواند عامل تاريکي فضا باشد. ولي بعد از گذشت زمان کمي متوجه شدند به همان اندازه که نور مرئي ستاره‌ها ضعيف مي‎شود، پرتوهاي پر انرژي فرابنفش که بعضي ستاره‎ها منتشر مي‌کنند تا به ما برسد افت انرژي پيدا مي‎کند و در محدوده مرئي قابل ديدن مي‏شود. پس اين دو اتفاق، اثر يکديگر را خنثي مي کنند و اين ماجرا نمي‎تواند پاسخ درستي براي سوال اولبرس باشد.

سکانس سوم باورکردني نيست اما يک شاعر پاسخ را پيدا کرد شايد هيچ‏وقت به ذهن کسي خطور نمي‏کرد سرنخ‌هاي پاسخ اصلي اين سوال به ظاهر ساده اما بسيار پيچيده، اولين بار توسط يک شاعر ارائه شود نه يک دانشمند ستاره‏شناس. «ادگار آلن‎پو»، شاعر و نويسنده آمريکايي در سال 1848 اولين کسي بود که در کتاب شعرش ايده جالبي درباره پارادوکس اولبرس مطرح کرد ، گرچه شايد خيلي جدي گرفته نشد ولي در هر حال نبايد از خلاقيت و دقت آلن‎پو غافل باشيم چرا که او واقعا به هدف زد و به نکته بسيار مهمي براي رسيدن به پاسخ سوال اشاره کرد. او در کتاب «اورکا»ي خود شعري نوشت با اين مضمون که اگر جهان ما جهاني غيرايستا(متغير و در حال انبساط يا انقباض) با ابعاد و عمري کران‎دار(محدود) باشد، پارادوکس اولبرس هم حل مي‏شود چراکه دراين صورت براي تعداد و عمر ستارگان نهايتي وجود دارد. به عبارت ساده‏تر يعني جهان نامحدود نيست و عمر ستارگان هم حد معيني دارد پس در هر نقطه ديد ما الزاما ستاره‏اي وجود ندارد تا فضا را کاملا روشن نگه دارد. به هر حال آلن‏پو شاعر بود و تخصصي در نجوم و فيزيک نداشت بنابراين حرفش مورد توجه جوامع علمي قرار نگرفت چون با روش علمي و مبناي مشاهداتي و محاسباتي همراه نبود. سال‎ها بعد، کيهان‌شناسي با نام «ادوارد هريسون»، براي اولين بار دريافت که آلن‌پو پارادوکس اولبرس را حل کرده ‎ و درباره او نوشت: «زماني‌که من اولين بار شعر آلن‎پو را خواندم، متحير شدم. چگونه يک شاعر که در بهترين حالت مي‌تواند يک دانشمند آماتور باشد،‌ توانسته بود 140 سال پيش، به توضيح صحيح اين پارادوکس دست يابد، درست زماني‌که در دانشگاه‌هاي ما هنوز توضيحات غلط تدريس مي‌شود.»

اپيزود پاياني و اما جواب اصلي از زبان يک فيزيک‎دان سال 1901 اتفاق ويژه‎اي افتاد ؛ «لرد کلوين» که فيزيک‎دان برجسته و معروفي بود توضيحي داد که به نظر مي‎رسيد پاسخ دقيق و علمي اين پرسش مهم است. او يادآوري کرد زماني که به آسمان نگاه مي‏کنيم در واقع شاهد آن‎چه در گذشته اتفاق افتاده است، هستيم نه آن‎چه در زمان حال در فضا در حال رخ دادن است. اما چگونه؟ چون سرعت نور، اگرچه در مقياس زميني بسيار زياد است، اما به هر حال محدود است و براي رسيدن نور از ستارگان دوردست به زمين، زمان لازم است. پس آن‎چه از ستارگان مي‎بينيم مربوط به گذشته آن‎هاست و با توجه به اين‌که نزديک هستند يا خيلي دور، تصويرشان هم مي‏تواند جديدتر يا خيلي قديمي‎تر باشد. کلوين محاسبه کرد براي اين‎که آسمان شب درخشان باشد، جهان بايد صدها تريليون(يک تريليون برابر است با هزار ميليارد يعني 12 صفر جلوي عدد يک) سال نوري گستردگي داشته باشد ولي از آن‎جا که جهان چنين سني ندارد، بنابراين آسمان ضرورتا سياه خواهد بود. البته يک دليل ديگر هم وجود دارد و آن هم اين است که عمر ستارگان محدود است و درنهايت چند ميليارد سال سن دارند. غيرايستا بودن جهان تنها در صورتي با کران‎دار بودن ابعاد و عمر آن سازگاري دارد که فرض بگيريم جهان از وضعيتي بسيار کوچک متولد شده است و با گذشت زمان، بر ابعاد آن افزوده شده به طوري که هم اينک نيز در حال بزرگ‏تر شدن است. پاسخ کلوين دقيق‌ترين پاسخي بود که تا آن زمان به اين سوال داده شد و حالا به طور دقيق‏تر مي توانيم بگوييم که اگر فرض کنيم جهان بي‏نهايت است بايد بدانيم که بي‏نهايت پير نيست! يعني آن‌قدر عمر ندارد که نور ستاره‏هاي دوردستش به ما برسد و فضا را روشن کند. سرعت نور محدود است و ما هر اتفاق را تنها بعد از رسيدن نورش مي‎توانيم ببينيم. چند سالي است فهميده‏ايم که جهان 13.8 ميليارد سال سن دارد. بنابراين بيشترين فاصله‎اي که ما از آن نور دريافت مي‏کنيم، از 13.8ميليارد سال نوري دورتر از زمين است. بخش دوم پاسخ هم به اين برمي‎گردد که ستاره‎ها عمر بي نهايت ندارند. آن‏ها بعد از مدتي خاموش مي‏شوند و زندگي‏شان به پايان مي‏رسد. ترکيب اين دو دليل باعث مي‏شود ما هيچ وقت نتوانيم نور ستاره‏هاي دور و نزديک را همزمان در همه جهات ببينيم. نويسنده : مريم ملي/| دانش آموخته رشته اختر فيزيک div id='news_content'>#باهم_شکستش_مي‌دهيم ما را در کانال «آخرين خبر» دنبال کنيد