از فرضیه زمین ـ مرکزی تا ایده کهکشان - مرکزی

حدود 500 سال بعد از او، بطلمیوس براساس این اندیشه ارسطو، یک انگاره (مدل) کیهان‌شناختی کامل و در نوع خود جامع ارائه کرد که بخوبی حرکت کره زمین و اجرام آسمانی اطراف آن را توصیف و تبیین می‌کرد. براساس این انگاره، هشت فلک در اطراف زمین قرار داشت که پنج فلک، محل گردش پنج سیاره شناخته‌شده تا آن زمان (عطارد، زهره، مریخ، مشتری و زحل) و دو فلک دیگر مربوط به خورشید و ماه بود. فلک هشتم هم برای ستارگان ثابت در نظر گرفته شده بود. این انگاره پیچیده با همه نارسایی هایش حدود 1300 سال به حیات خود ادامه داد و حتی کلیسای کاتولیک به قابل قبول بودن آن اذعان کرد؛ زیرا بطلمیوس در مورد این‌که فراتر از فلک ثوابت چه می‌گذشت، سکوت کرده بود و کلیسا معتقد بود بطلمیوس، فراتر از فلک هشتم جای کافی برای بهشت و جهنم در نظر گرفته است. نیکلاس کپرنیک سال 1514 انگاره ساده‌تری پیشنهاد کرد که طبق آن خورشید در مرکز قرار داشت و زمین و دیگر سیارات بر گرد آن در چرخش بودند. این طرح ساده هرگز جدی گرفته نشد تا این‌که یک قرن بعد، گالیله با تلسکوپ معروفش از قمرهایی خبر داد که اطراف مشتری در گردشند. مشخص شد همه چیز آن‌طور که ارسطو و بطلمیوس می‌اندیشیدند ناگزیر از گردش به دور زمین نیست.

سال‌ها بعد نیوتن قانون جاذبه عمومی را ارائه کرد و به بیش از 18 قرن حدس و گمان و مجادله درباره جایگاه زمین در کائنات پایان داد. بشر ناچار شد متواضعانه‌تر به عالم نگاه کند و بپذیرد که کره زمین در جهان آفرینش از جایگاه ویژه‌ای برخوردار نیست. پس از تثبیت نظریه انفجار بزرگ مشخص شد نه‌تنها زمین، بلکه هیچ نقطه‌ای از عالم هستی در مرکز عالم قرار ندارد. اما شاید گالیله هرگز تصور نمی‌کرد چهار قرن پس از کشف پر دردسرش، که او را تا مرز سوزانده شدن هم پیش برد، دانشمندان در قرن 21 باز به نوعی مرکزیت در جهان هستی بیندیشند؛ البته این بار در مقیاسی بسیار وسیع‌تر.

گروهی از کیهان‌شناسان چندی پیش در مقاله‌ای که در نشریه معتبر «فیزیکال ریویو ـ دی» به چاپ رسید در میان شگفتی محققان اعلام کردند تحقیقات آنها نشان می‌دهد احتمالا کهکشان راه شیری در مرکز عالم قرار دارد. ولی ایده به ظاهر پوسیده وجود مرکزی برای عالم چرا و چگونه پس از قرن‌ها از زیر آوار فرضیه‌های رد شده کیهان‌شناسی سر برآورد و واکنش دنیای علم در برابر این فرضیه جنجالی چه بود؟

حرکت انبساطی عالم با شتاب تندشونده

پس از تثبیت نظریه انفجار بزرگ در نتیجه تحقیقات استیون هاوکینگ و دیگران، باور عمومی این بود که انفجاری بی‌نهایت بزرگ چند میلیارد سال پیش باعث به وجود آمدن جهان هستی شده و خوشه‌های کهکشانی بر اثر نیروی دافعه حاصل از انفجار در حال دور شدن از یکدیگر هستند؛ ولی شتاب این دور شدن روند نزولی دارد و شاید در پایان متوقف شود و با آغاز حرکت معکوس خوشه‌های کهکشانی، عالم به سوی فروپاشی بزرگ حرکت کند. عمر این نظریه هم مانند بسیاری دیگر از نظریه‌های کیهان‌شناختی بسیار کوتاه بود. سال 1998 پرلماتر، اشمیت و ریس با مطالعه ابرنواخترهای دوردست نشان دادند که شتاب حرکت انبساطی عالم برخلاف آنچه تصور می‌شد، تندشونده است و نه کندشونده. این یافته جدید به قدری عجیب می‌نمود که کمیته نوبل، اهدای نوبل فیزیک به این دانشمندان را 13 سال، یعنی تا 2011 به تأخیر انداخت. ولی مسأله جدید پیش روی دانشمندان این بود که کدام نیرو در حال افزودن بر شتاب حرکت انبساطی عالم است؟ هیچ‌یک از چهار نیروی شناخته‌شده طبیعت تا به امروز توانایی ایفای چنین نقشی را ندارند؛ بنابراین تنها راه حل باقیمانده این بود که بپذیریم نیرویی ناشناخته و مرموز که کارکردی دقیقا عکس نیروی جاذبه دارد مسئول این افزایش شتاب است. محققان، این نیروی عجیب را انرژی تاریک نامیدند و تحقیقات بعدی نشان داد که این انرژی 75 درصد محتوای عالم را تشکیل می‌دهد. اینیشتین برای توجیه بعضی نتایج حاصل از نظریه نسبیت، وجود این انرژی را پیش‌بینی کرده بود و ثابتی به نام ثابت کیهان‌شناختی را در نظریه نسبیت عام گنجانده بود؛ ولی بعدها این کار را یک اشتباه بزرگ خواند، اما کشف انرژی تاریک نشان داد که نابغه دنیای فیزیک اشتباه نکرده بود. دانشمندان خیلی زود دست به کار یافتن سرنخ‌هایی از چگونگی کار این نیرو شدند تا بتوانند توصیف کیفی و کمی دقیقی از آن ارائه کنند، ولی تلاش‌ها برای دستیابی به اسرار این نیرو راه به جایی نبرد.

حرکت انبساطی تندشونده، توهم یا واقعیت؟

در پی این ناکامی ـ که تا امروز هم ادامه دارد ـ عده‌ای از محققان به این فکر افتادند که شاید وجود انرژی تاریک، توهمی بیش نیست و نباید بیش از این به‌دنبال توصیف این نیروی مرموز بود. آنها در مقاله مورد اشاره نشان دادند که اگر کهکشان راه شیری مرکز عالم باشد و همه کهکشان‌های دیگر در حال دور شدن از کهکشان راه شیری باشند ممکن است در اندازه‌گیری‌ها این توهم پیش بیاید که حرکت انبساطی عالم تندشونده است. فرضیه‌ای شبیه فرضیه زمین-مرکزی بطلمیوس متولد شده بود ولی به شکل ایده کهکشان ـ‌ مرکزی. با پذیرفتن این انگاره، دیگر نیازی به انرژی تاریک، برای درک صحیح‌ساز و کار کائنات نبود. ولی برخلاف فرضیه زمین ـ مرکزی که توانست به لطف تجهیزات ناچیز رصدی و آزمایشگاهی بیش از هزار سال به حیات خود ادامه دهد، عمر این فرضیه بسیار کوتاه بود و دانشمندان «دارتموث کالج» آمریکا با شواهد محکمی این ایده را پیش از آن که فرصت مطرح شدن بیابد در کنار فرضیه بطلمیوس، شاید برای همیشه، بایگانی کردند.

آیینه جادویی

کلید حل این معما این است که هرچند انفجار بزرگ طبق جدیدترین یافته‌ها 13.8 میلیارد سال پیش به‌وقوع پیوست، ولی هنوز هم بازمانده‌ای از آن دوران در دست است که بسیاری از حقایق را روشن می‌کند و مانند معیار و محکی دقیق، صحت فرضیه‌ها را می‌سنجد. این بازمانده ضعیف ولی راهگشا مقدار بسیار ناچیزی انرژی تابشی است که از انفجار بزرگ باقی‌مانده و به‌صورت همگن در جهان آفرینش پراکنده شده است.

در واقع همه ما از زمان تولد تا مرگ در تماس مستقیم با این امواج هستیم، ولی شدت آنها به قدری ضعیف است که برای آشکارسازی‌شان به آشکارکننده‌های بسیار قوی ریزموج نیاز داریم. دمای این تابش که تابش ریزموج پس‌زمینه کیهانی نام دارد، 2.7 درجه بالای صفر مطلق است (حدود 271 درجه سانتی‌گراد زیر صفر). پژوهشگران آمریکایی فرض را بر صحیح بودن ایده کهکشان ـ مرکزی قرار دادند و براساس این فرض، میزان دمای تابش پس‌زمینه را اندازه‌گیری کردند. محاسبات، حاکی از تفاوت قابل توجه بین پیش بینی فرضیه و دمای اندازه‌گیری‌شده بود. پروفسور رابرت کالدول از دارتموث کالج روش تحقیق خود را این‌گونه توصیف می‌کند: «ما یک آیینه در مقابل عالم هستی قرار دادیم و از او پرسیدیم که آیا بازتاب تصویر آیینه ما بازتابی خاص و ویژه است یا خیر؛ که البته پاسخ منفی بود. این بازتاب نشان می‌دهد که ما از هیچ جایگاه ویژه‌ای در جهان آفرینش برخوردار نیستیم و هر نظریه‌ای که بر این اساس استوار باشد ، از اعتبار ساقط می‌کند.» البته این تحقیق هم نمی‌تواند عامل حرکت انبساطی تندشونده را معرفی کند؛ بنابراین فعلا باید دوباره به همان فرضیه قبلی یعنی وجود انرژی تاریک برگردیم و همچنان منتظر دلایل و شواهد کافی برای توصیف این انرژی بمانیم. ولی نباید فراموش کنیم در رهگذر این رفت و برگشت علمی، با مستندات علمی ثابت کردیم که عالم قطعا نمی‌تواند مرکزی داشته باشد.

این تنها گوشه‌ای از تلاش انسان‌هایی است که با قدرت عظیم تفکر و اندیشه و نوآوری، با استفاده از تجربیات خود و اندوخته‌های گذشتگان، قدم در راه تاریک نادانسته‌ها می‌گذارند، می‌لغزند و زمین می‌خورند ولی از پا نمی‌افتند تا معبری روشن و مطمئن برای همنوعان خود بسازند و آنگاه همگی در کنار هم، با درک لذت بی‌بدیل دانایی، زیبایی و نظم حیرت‌انگیز جهان هستی را در روشنایی دانش به نظاره بنشینند.