سرنوشت جهان را یک ماده اسرار آمیز مشخص خواهد کرد

به گزارش گروه دانش و فناوری اقتصاد ۱۰۰ و به نقل ازگجت نیوز، چگونگی پایان دنیا و سرنوشت جهان همواره یکی از بنیادی‌ترین موضوعات مورد بحث و از جمله اسرار حل نشده در علم فیزیک بوده است. ما در جهانی دائما در حال تغییر زندگی می‌کنیم، اما بسیاری از این تغییرات کاملاً مثبت و درجهت رشد نیستند.

در آینده‌ای نه‌چندان دور، ممکن است به دلیل فرسودگی جهان و حرکت آن به سمت نابودی، با مسائلی جدی دست و پنجه نرم کنیم که سرنوشت جهان را با خطر روبه‌رو می‌کنند.

مباحثی که در کیهان شناسی و موضوعات مربوط به سرنوشت جهان مورد مطالعه قرار می‌گیرند، معمولاً با اصطلاحات بسیار دشواری همراه هستند. به‌همین دلیل برای آسانی در فهم، در اینجا تمام توضیحات را تا جای ممکن قابل درک بیان می‌کنیم.

مطالعات استاندارد کیهان شناسی نشان می‌دهند که جهان ما سنی حدود ۱۳.۷ میلیارد سال دارد. طی این مدت طولانی، جهان به تدریج گسترش و توسعه یافته است. درابتدا، کیهان به‌عنوان یک جرم منفرد بی‌نهایت کوچک شروع به گسترش کرد و پس از گذشت میلیاردها سال، به مقیاس وسیعی که امروزه می‌بینیم تبدیل شد. جهان امروزی نیز به انبساط خود ادامه می‌دهد؛ حتی باشتاب‌بیشتری نسبت به قبل، اما نه برای همیشه!

انرژی تاریک، مسئول اصلی گسترش کیهان و عامل تعیین کننده سرنوشت جهان

فیزیکدانان برای توضیح این شتاب غیرمعمول، به معرفی انرژی تاریک می‌پردازند. در واقع اطلاعات کمی در مورد ماهیت انرژی تاریک وجود دارد. به عبارت ساده‌تر، انرژی تاریک شکلی نظری از انرژی است که برخلاف گرانش عمل می‌کند. این انرژی مسئول بخش عمده‌ای از انبساط و شتاب کیهان و همچنین عامل اصلی‌ تعیین کننده‌ی سرنوشت جهان است.

انرژی تاریک همانطور که می‌تواند موجب انبساط جهان شود، می‌تواند آن را منقبض نیز کند. مطالعه آکادمی ملی علوم (PNAS) نشان می‌دهد که این انرژی باعث می‌شود کیهان زودتر از زمانی که پیش‌بینی می‌شد شروع به کوچک شدن کند. این مطالعه همچنین ادعا می‌کند که زمان حرکت کیهان به سمت کوچک شدن و انقباض چندان دور نیست!

نتیجه تحقیقات علمی نشان می‌دهد که پس از گذشت ۶۵ میلیون سال، جهان دیگر شتاب نخواهد گرفت و پس از ۱۰۰ میلیون سال، جهان به آرامی شروع به کوچک شدن خواهد کرد. ۱۰۰ میلیون سال ممکن است برای شما زمان زیادی به نظر برسد، اما در علوم زمین و سیاره شناسی ۱۰۰ میلیون سال چندان طولانی نیست و سرنوشت جهان طی همین مدت ممکن است به‌کلی عوض شود.

شتاب جهان براساس نظریه اخترشناسان

اینشتین نسبیت عام را در سال ۱۹۱۵ ایجاد کرد و باعث به‌رسمیت شناخته شدن کیهان شناسی به‌عنوان یک علم مستقل شد. معادلات میدان انیشتین حاوی پاسخ‌هایی به سؤالات مربوط به منشأ، تکامل و سرنوشت جهان است. اما این معادلات در مدل کیهانی راه حلی منطقی ارائه نمی‌دهد. این بدان معنی است که معادلات اینشتین جهانی را توصیف نمی‌کند که همیشه در حال انبساط یا انقباض است.

انیشتین معتقد بود که جهان باید تا ابد در حالت ایستا و پایدار باشد. اما مشاهدات نجومی بعدی به نقض نظریه انیشتین در مورد ایستایی جهان منجر شد و همه را شگفت‌زده کرد.

در سال ۱۹۲۹، اخترشناسی به‌نام ادوین هابل، جابه‌جایی سرخ را در کهکشان‌های دور از کهکشان راه شیری مشاهده کرد. این مشاهده بدان معنا بود که این کهکشان‌ها در حال دور شدن از کهکشان ما بودند. با توجه به این مشاهده علمی، انیشتین مجبور شد نظریه پایداری کیهانی را کنار بگذارد و تغییراتی را در معادلات خود انجام دهد.

طبق پیش‌بینی معادلات میدان انیشتین، انبساط جهان باید به تدریج کند شود. انیشتین پس از پذیرش نتیجه مشاهدات هابل، اینگونه بیان کرد که اکنون که جهان ما در حال انبساط است، هرچقدر بزرگتر شود، چگالی ماده و چگالی انرژی در آن کوچکتر می‌شود.

با این حال، مشاهدات نجومی بار دیگر از انتظارات فراتر رفتند. در سال 1998، ستاره‌شناسان میزان انبساط جهان را بر اساس داده‌های رصد ابرنواختر Ia محاسبه کردند. آنها دریافتند که انبساط کیهان کند نمی‌شود، بلکه شتاب می‌گیرد!

جهان بی‌وقفه به گسترش خود ادامه می‌دهد و ناگهان ورق برمی‌گردد!

فیزیکدانان از کشف این موضوع که میزان انبساط جهان روبه افزایش می‌رود نه کاهش، بسیار متحیر شدند. آنها توضیح این موضوع را اینگونه بیان کردند که نوع ناشناخته‌ای از مواد در جهان وجود دارد که انرژی آنها با بزرگتر شدن جهان کاهش نمی‌یابد و چگالی انرژی آنها ثابت می‌ماند. بنابراین هنگامی که جهان به دو برابر اندازه اصلی خود منبسط می‌شود، مقدار کل این انرژی نیز دو برابر خواهد شد.

گنجاندن این انرژی ناشناخته در یک مدل کیهانی در واقع معادل نقض نظریه ایستایی کیهان است که توسط انیشتین کنار گذاشته شد. انرژی تاریک به معادلات میدان انیشتین اجازه می‌دهد تا راه‌حلی برای انبساط شتابان جهان ارائه دهند. فیزیکدانان تخمین می‌زنند که انرژی تاریک باید حدود ۷۰ درصد از کل محتویات جهان امروز را تشکیل دهد.