مقاله ماده تاریک جهان در تاریکی های ذهن انسان

[YAGHOT SEFID 29,302]

ماده تاریک جهان در تاریکی های ذهن انسان

 

 

 

نسبی بودن علم بشر علاوه براینکه عظمت پروردگار را در هر لحظه به او یادآور می شود همواره همچون محرکی انسان را برای کشف هر چه بیشتر علوم و روشن کردن تاریکی های ذهنش ترغیب کرده و موجب شده است پرسش ها و ابهامات بزرگ بشریت با گذشت زمان به بدیهیات زندگی او تبدیل شود. از دیگر تاریکی های ذهن انسان که قطعاً از این قاعده مستثنی نبوده و روزی به بدیهیات زندگی او تبدیل خواهد شد، ماده تاریک جهان نام دارد که به آن "جرم گم شده در کائنات" نیز اطلاق می شود. می دانیم که بشر امروز عمده دانش خود از اخترشناسی و کائنات هستی را از طریق مشاهده و تجزیه و تحلیل نور دریافتی از اجرام آسمانی بدست می آورد، اما مشکل اینجاست که ماده تاریک، همانگونه که از نامش برمی آید، کوچکترین نور یا به عبارتی هیچگونه موج الکترومغناطیسی از خود ساطع نمی کند و تنها ابزار بشر برای شناخت را از دستان او می رباید، اما ویژگی های منحصر به فرد بشر مانند هوش، خلاقیت و پشتکار، موجب شده است بشر به دنبال راهکارهای دیگری برای شناخت چنین ماهیتی باشد و از روش هایی بهره گیرد که از آن به مشاهده غیرمستقیم تعبیر می شود. اما براستی ماده تاریک جهان چیست و با توجه به این نکته که این ماده تاریک و غیرقابل رویت است و هیچگونه اطلاعاتی از خود گسیل نمی کند، پس چگونه از وجود آن با خبر شدیم؟

در جهانی زندگی می کنیم که مجموعه ای از میلیاردها کهکشان، سحابی، ستارگان، سیارات و خرده سیارات است. اما حقیقت اینجاست، تمامی این اجرام آسمانی که بشر قادر به مشاهده آنها است تنها جزء بسیار کوچکی از کائنات است، بطوریکه اگر جرم تمامی اجرام آسمانی که بشر تا به امروز قادر به مشاهده و درک آنها شده است را با یکدیگر جمع نماییم، عدد بدست آمده تنها 4% از جرم کل کائنات هستی را شامل می شود. بدون شک سوالی که بلافاصله در هر ذهن کنجکاوی حک می شود چنین است: 96% مابقی جرم جهان کجاست؟! ماهیت آن چیست؟ چگونه می توان بطور مستقیم و یاغیر مستقیم آن را مشاهده نمود؟ منشآ پیدایش چنین جرم عظیمی در جهان گیتی چیست؟

 

سال ها دانشمندان در وجود یا عدم وجود ماده و انرژی تاریک جهان شک و تردید داشتند و براستی نیز برای دانشمندان و اخترشناسان دشوار بود به وجود ماده ای غیرقابل درک و نامرئی اعتراف کنند که 96% جرم جهان هستی را شامل می شود، زیرا پذیرش این حقیقت تلخ حاکی از آن بود که تمامی دانش و تلاش بشر تا به آن روز، تنها به او فهمانده بود که هیچ نمی داند و از درک 96% از جهان هستی به کلی عاجز است! اما امروز دانشمندان پس از سال ها کار سخت و انجام پژوهش ها و محاسبات پیچیده، همانقدر به وجود ماده و انرژی تاریک در جهان هستی اطمینان یافته اند که بوجود حلقه های زیبا به دور زحل.

یکی از مسائلی که احتمال وجود این ماده و انرژی تاریک را در ذهن دانشمندان تقویت کرد مشاهده رفتار خوشه های کهکشانی (Galaxy Clusters) بود. می دانیم که کهکشان ها آکنده از سیارات، ستارگان غول پیکر و گازهای بسیار داغ و چگال هستند که محل تولد ستارگان محسوب می شود و عمدتاً از عناصری چون هیدروژن و عناصر دیگر تشکیل یافته اند. کهکشان ها با سرعت بسیار زیاد و شتابدار در حال حرکت در دل کیهان هستند، بدیهی است گرمای بیش از حد و سرعت بسیار بالای حرکت کهکشان ها باید منجر به از هم پاشی خوشه های کهکشانی شود، حال آنکه در عمل می بینیم کهکشان ها در خوشه های کهکشانی همواره کنار یکدیگر قرار دارند و هیچگاه یکدیگر را در سفر بی انتهای هستی تنها نمی گذارند.

 

اما براستی چه نیرویی منجر به شکل گیری خوشه های کهکشانی شده است؟ (باشگاه نجوم تهران) آیا نیروی گرانش بین کهکشان ها به اندازه کافی برای این منظور قدرتمند است؟ برای یافتن پاسخ این پرسش دانشمندان درصدد برآمدند تا جرم کهکشان های یک خوشه کهکشانی را محاسبه نمایند. نتایج محاسبات بر خلاف انتظار نامید کننده و حاکی از آن بود که با در نظر گرفتن سرعت حرکت و دمای بسیار بالای کهکشان ها، شدت نیروی گرانش که بر اساس جرم هر کهکشان، میزان آن محاسبه شده بود به تنهایی قادر به حفظ خوشه های کهکشانی و کنار یکدیگر نگاه داشتن کهکشان ها نیست! چنین رفتاری تنها هنگامی توجیه پذیر است که به ناچار وجود ماده ای پرجرم و نامرئی را درون و بین کهکشان ها بپذیریم، ماده ای که نیروی گرانش آن قادر است خوشه های کهکشانی را کنار یکدیگر نگاه دارد.

محاسبات دیگری که به کشف ماده تاریک جهان انجامید،

استفاده دانشمندان از بزرگنمایی گرانشی

 

Gravitational Lensing)

به منظور محاسبه جرم کهکشان ها بود.

ایده استفاده از این روش هوشمندانه به منظور محاسبه جرم اجرام آسمانی،

نخستین بار توسط آلبرت انیشتین مطرح شد.

انیشتین معتقد بود هر جرمی چون سیارات، ستارگان و یا

کهکشان ها قادر است موجب انحنای بافت فضا-زمان شود

بطوریکه میزان این انحنا با جرم آن رابطه مستقیم دارد.

 

بنابر

این تئوری، نور در مسیر حرکت خود با نزدیک شدن به بافت فضا-زمان خمیده شده ی اطراف یک خوشه کهکشانی و با قرار گرفتن در معرض نیروی گرانش این خوشه، خمیده می شود. بدیهی است میزان خمیدگی نور با میزان خمیدگی بافت فضا-زمان در محدوده خوشه کهکشانی و یا به عبارتی با جرم خوشه کهکشانی رابطه مستقیم دارد.

انیشتین پیشنهاد نمود با محاسبه میزان انحنا و خمیدگی نوری که از دوردست به ما می رسد می توان جرم کهکشان یا هر جرمی که این نور از کنار آن رد می شود و در پی آن خمیده می شود را با دقت بالایی محاسبه نمود. دانشمندان با استفاده از همین تکنیک به محاسبه جرم کهکشان ها و خوشه های کهکشانی پرداختند. اما نتایج تکان دهنده بود، مشکل اینجا بود که میزان خمیدگی نور در گذر از کنار یک خوشه کهکشانی حکایت از وجود جرمی بسیار بیشتر از کل جرم قابل رویت و محاسبه شده در کهکشان داشت! به بیان ساده تر میزان خمیدگی نور بسیار بیشتر از آن بود که انتظار می رفت، (باشگاه نجوم تهران) بنابراین دانشمندان به این نتیجه رسیدند که باید مقدار قابل توجهی از جرم کهکشان ها از نظر پنهان مانده باشد. این معما که به " مسئله جرم گم شده در کائنات" مشهور شد سرانجام به اثبات حقیقت وجود ماده و انرژی تاریک جهان انجامید، حقیقتی درخشان که از وجود تاریک ترین ماده جهان حکایت می کرد.

 

هرچند که وجود ماده و انرژی تاریک در جهان به اثبات رسیده است اما ماهیت و منشآ وجود آن همچنان گوشه ای از تاریکی های ذهن انسان را به خود اختصاص داده است. در حال حاضر هزاران دانشمند و فیزیکدان در سراسر جهان درصدد هستند با انجام بزرگترین آزمایش فیزیکی بشر در دستگاه شتاب دهنده هادرونی سرن، بار دیگر این پرسش و ابهام بزرگ بشر را به بدیهیات زندگی او تبدیل نمایند.