was the English astrophysicist who developed a theory of the structure of stars that today serves as the foundation for all similar work. He explained how a star's energy is transported from its core and showed how the luminosity of a star is affected by its mass. He also offered 

the first observational evidence of the Theory of General Relativity. A hugely influential astronomer, he not only inspired his colleagues but also introduced astronomy, in particular the work of Edwin Hubble (1889–1953) on the expansion of the Universe, to a much wider audience.

Life Story

1882

Born on December 28 in Kendal, Cumbria, England. His childhood and early education are in Weston-super-Mare, Somerset, England.

1898

Enters Owen's College, University of Manchester, England, where he studies physics.

1902

Wins a scholarship to study mathematics at Trinity College, Cambridge University.

1904

Graduates from Trinity College as Senior Wrangler (top of his year) in mathematics.

1906

Becomes Chief Assistant at the Royal Observatory, Greenwich, England, where he works on stellar motions.

1907

Elected Fellow of Trinity College.

1912

Leads an expedition to observe a solar eclipse from Brazil.

1913

Appointed Plumian Professor of Astronomy at Cambridge University.

1914

Becomes Director of Cambridge University Observatory. Elected Fellow of the Royal Society, London. Publishes Stellar Movements and the Structure of the Universe, based on his work at the Royal Observatory.

1916

Starts work on a study of the composition of stars. He establishes that a star's energy is transported away from its core by radiation, and that radiation has a fundamental role in maintaining stellar equilibrium.

1918

Eddington is interested in the work on relativity of Albert Einstein (1879–1955). Publishes Report on the Relativity Theory of Gravitation.

1919

Although now based at Cambridge University, Eddington joins astronomers from the Royal Observatory on an expedition to Príncipe Island, off Cameroon on the west coast of Africa, to observe a solar eclipse due on May 29. The eclipse offers the chance to test Einstein's prediction that rays of light are affected by gravitation. The eclipse observations show that they are, providing the first observational evidence of the General Theory of Relativity.

1920

Space, Time, and Gravitation, an account for the general reader, is published.

1921

Appointed President of the Royal Astronomical Society, London. The appointment is for two years.

1923

Publishes The Mathematical Theory of Relativity.

1924

Presents his work on the relationship between the mass and the luminosity of a star. This leads to a total revision of ideas on stellar evolution. He is awarded the Gold Medal of the Royal Astronomical Society for his work on extra galactic nebulas and galaxies.

1926

Eddington's work on the structure of stars is published in his influential book The Internal Constitution of the Stars. He is the first astronomer to deduce a relationship between the mass of a star and its radiation output. He also puts forward the pulsation theory of Cepheid variable stars (that some stars expand and contract due to internal pressures), and the theory that white dwarfs (stars that have collapsed under the effects of their own gravity) can be extremely dense.

1927

Publishes Stars and Atoms, a book written for the general reader.

1928

Publishes The Nature of the Physical World, another book written for the general reader.

1930

Eddington is knighted by King George V.

1933

Publishes The Expanding Universe, which brings the recent work of American Astronomer Edwin Hubble (1889–1953) and others on the expansion of the Universe to a more general audience.

1938

Receives the Order of Merit from King George VI and is appointed President of the International Astronomical Union.

1944

November 22, Eddington fails to recover after surgery and dies.

1946

Eddington's Fundamental Theory is published posthumously.

1947

The Royal Astronomical Society institutes the Eddington Medal for outstanding work on theoretical astronomy.

كشف تشعشع مايكروويو كيهانى در سال 1946 به وسيله آرنوپنزياس و رابرت ويلسون مسير كيهان شناسى را تغيير داد . اين پديده برداشتى كلى به كيهان شناسى ارائه كرد. وقتى كه جهان 400 هزار ساله بود. اين تابش باقى مانده از انفجار بزرگ ثابت مى كند كه جهان، آغازى داغ داشته است.

4 درصد جهان هستى از «ماده معمولى» (Ordinary Matter) ساخته شده است. 21 درصد ديگر آن از ماده اى كه اصطلاحاً «ماده تاريك» (Dark Matter) ناميده مى شود ساخته شده است كه مقدار آن با توجه به تأثيرات گرايشى آن روى ماده تخميناً برآورد مى شود. 75 درصد باقى مانده نيز شامل «انرژى تاريك» است كه كه رفتارى شبيه گرانش در جهت عكس را از خود بروز مى دهد.

بر پايه مشاهدات «انرژى تاريك» داراى مقدارى ثابت و بدون تغيير است و بيشتر شبيه «ثابت كيهان شناختى» (Cosmological Constant) در تئورى هاى اينشتين درباره تكامل تدريجى جهان رفتار مى كند. اساساًً اين بدان معناست كه «مقدار انرژى بر واحد حجم فضا» ثابت باقى مى ماند. در اينصورت مى توان مدعى شد كه جهان (Universe) با نرخ فزاينده اى به رشد و گسترش خويش ادامه خواهد داد. طى مدت زمانى در حدود 20 ميليارد سال فقط حدود 100 كهكشان را مى توان از زمين رويت نمود به گونه اى كه مى توان آن را «غربت بزرگ» نامگذارى كرد. در دهه 1990 با به كارگيرى تركيبى از تكنولوژى (دوربين هاى CCD 100مگا پيكسلى) و يك شاخص دقيق در فاصله اى دور (ابرنواخترهاى نوع ( Ia بالاخره شتاب منفى جهان اندازه گيرى شد. ظاهراً جهان در حال سرعت گرفتن است. تا وقتى كه انرژى تاريك كاملاً شناخته شود، پايان كار جهان ما بلاتكليف خواهد ماند. گرچه اگر گسترش جهان تا 30 ميليارد سال ديگر به سريع تر شدن خود ادامه دهد، آسمان از كهكشان خالى خواهدشد( بجز چند كهكشان در خوشه كهكشانى سنبله). درحالى كه گرانش جاذبه اى ماده عمدتاً سياه جهان، گسترش آن را كندتر مى كند، گرانش دفعى (شتاب منفى( كه در اثر انرژى سياه به وجود آمده سعى در سرعت بخشيدن به آن را دارد. بنابراين اندازه گيرى مقادير انرژى و ماده تاريك به ما اجازه مى دهد فيلم كيهانى را تا زمان به وجود آمدن آن عقب ببريم و زمان شروع آن را دريابيم .

منجمان براين باورند كه ماده عادى غيرقابل رؤيت كه حدود سه چهارم محتواى كل ماده باريونى (پروتون و نوترون ) را تشكيل مى دهد، به وفور و به صورت گاز گرم درميان كهكشان ها قرار دارد. در كل مقدار ماده _ باريونى و غيرباريونى كه بيشتر آن نيز تاريك است _ هشت برابر بيشتر از ماده باريونى است. منجمان همچنين توانسته اند مقادير چشمگيرى از ماده غيرقابل رؤيت را با اندازه گرفتن سرعت هاى ستارگان درميان كهكشان ها و سرعت كهكشان ها درميان خوشه هاى كهكشانى، شناسايى كنند. بدون وجود ماده تاريك غيرقابل رؤيت، اين اجرام پرسرعت بايد مدت ها پيش متفرق مى شدند.

بيشتر كيهان شناسان عمر جهان را 13.7 ميليارد سال مى دانند و عقيده دارند كه جهان تخت است (يعنى از هندسه اقليدسى تبعيت مى كند، با خطوط موازى كه دربى نهايت هم موازى مى مانند و زواياى داخلى مثلث كه مجموعاً 180 درجه هستند(.

مقدار 72 كيلومتر در ثانيه، در مگاپارسك - با خطايى حدود 10 درصد _ براى ثابت هابل به دست آمد. در حالى كه پارامتر اندازه گرفته شده توسط خود هابل 550 كيلومتر در ثانيه در مگاپارسك بود. از آنجا كه اندازه جهان قابل رصد و سن آن، هر دو با ثابت هابل رابطه عكس دارند. رشدى كه اين مقدار اصلاح شده براى جهان قابل رؤيت نشان مى دهد هشت برابر گسترشى است كه قبلاً براى جهان اندازه گرفته شده بود.

در سال 1980 فيزيكدانى به نام آلن اچ - گروت نظريه اى به نام تورم را ارائه كرد. بعدها ديگران نيز توضيحاتى به اين نظريه افزودند. اين تئورى كه نشات گرفته از فيزيك كاربردى ذرات است، مهمترين ويژگى هاى جهان امروز را توضيح مى دهد. در تئورى تورم قسمت هاى كوچك كيهان اوليه به طور تصاعدى گسترش پيدا كردند و قسمتى از فضا را كه ما امروزه مى بينيم، صاف تر كردند. مانند وقتى كه بيشتر بادكردن يك بادكنك باعث مى شود قسمت كوچكى روى سطح آن صاف تر به نظر برسد.

گفته مى شود دليل اصلى جريان يافتن اين گسترش انرژى پتانسيلى وابسته به انرژى فرضى به نام inflaton است، اين انرژى پتانسيل inflatin است كه حرارت چشمگير انفجار بزرگ را فراهم كرده در حين پديده inflaton نوسانات كوانتومى در مقياس هاى زيراتمى به وسيله گسترشى مهيب به اندازه هاى نجومى مى رسند. اين بزرگ تر شدن ها در ساليان دراز بعدى به همراه گرانش رشد كردند و در نهايت به پيدايش كهكشان ها و خوشه هاى كهكشانى كنونى انجاميدند. از نظريه تورم مى توان سه نتيجه گيرى كرد:

1- فضا بايد در لبه مريى آن صاف به نظر برسد. 2- توزيع ماده در مقياس هاى نجومى بايد منشاء كوانتومى داشته باشد. 3- فضا را بايد پس زمينه اى از امواج گرانشى فرا گرفته باشد، كه به وسيله نوسانات كوانتومى بعد از 10به توان 32 - ثانيه از شروع جهان به وجود آمده اند. دو پيش بينى نخست اكنون با اندازه گيرى ها ديده شده اند و سومى نيز احتمالاً در آينده اى نه چندان دور با اندازه گيرى ها به اثبات خواهد رسيد.

پروژه كه فضاپيماى پژوهشى مايكروويو WMAP نام دارد، با به پايان رساندن اولين سال ماموريت چهارساله اش نقشه اى تماشايى از جهان نوزاد تهيه كرده، شگفتى اى كه WMAP براى كيهان شناسان به ارمغان آورد اين بود كه هيچ چيز شگفت آور نبود! وبا محاسبات قبلى تطابق خوبى داشت، هرچند معلوم شد پيدايش ستارگان زودتر از آنچه پيش بينى شده بود شروع شده _ تنها 200 ميليون سال بعد از انفجار بزرگ. WMAPموقعيت جهانى كه قبلاً پيش بينى شده بود را تحكيم كرد - جهانى 13.5 ميليارد ساله شامل يك سوم تا يك دوم ماده و انرژى تاريك و 4 درصد ماده معمولى (باريونى). اين پروژه همچنين مقدار به دست آمده براى ثابت هابل را تاييد مى كند. نتايج WMAP با ايده كلى تورم سازگارى دارند ولى تورم نظريه اى با گونه هاى متعدد است .

با توجه به متن نسبيت عام، پاسخ ساده است: انفجار بزرگ تنها آفريننده ماده، فضا و زمان است، بدون توضيح بيشتر. اين جواب البته قانع كننده نيست و دلايلى وجود دارند كه بپذيريم پاسخ عميق ترى براى اين سئوال هست. نسبيت عام شرحى ناقص از گرانش است چون شامل مكانيك هاى كوانتومى نمى شود و گرانش را با ديگر نيروهاى بنيادى تلفيق نمى كند. در حال حاضر نظريه ريسمان (كه بهM-Theory نيز معروف است) با وجود ناقص بودن و مورد آزمايش قرار نگرفتن بهترين تفكر را در مورد پيوند گرانش، ديگر نيروهاى بنيادى و مكانيك هاى كوانتومى ارائه مى دهد. با اينكه نظريه تورم ريشه اى در نظريه ريسمان ندارد، اما امكان دارد در آخر توضيح خود را در اين نظريه بيابد و هر چند تورم نظريه اى محكم است اما به آزمايشات عملى بيشترى نيازدارد. نظريه ريسمان تاكنون توضيحى فيزيكى براى انرژى تاريك فراهم نكرده و اين يك اشكال عمده است.

كشفيات جديد با بالا بردن سطح آگاهى باعث پديد آمدن چند سرى سوال جديد شده اند:

ماده تاريك چيست؟ ماهيت انرژى تاريك اسرار آميز و گرانش دفعى آن چيست؟ چرا طرز كار جهان ما تا اين حد پيچيده است؟ و دنيا چطور آغاز شد؟ اينكه انرژى تاريك چگونه با اكتشافات فيزيكدانان درباره نيروهاى موجود در طبيعت و ذرات درون اتمى مرتبط با آنها تعامل برقرار مى كند معمايى است كه همچنان بى پاسخ باقى مانده است. يك اخترشناس مى گويد: «به ياد داشته باشيد كه ما اين پديده را انرژى تاريك مى ناميم اما اين نامگذارى ممكن است اين باور غلط را در ذهن مخاطبان ايجاد كند كه ما حقيقتاً مى دانيم كه آن پديده چيست. اما بايد اذعان داشت كه ما واقعاً چيز زيادى در اين باره نمى دانيم.»

چه زمانى اولين ستاره ها شكل گرفتند؟ كهكشان هاى منفرد چگونه تشكيل شدند و چطور تكامل مى يابند؟ كى و كجا عناصر شيميايى اى كه بعد از عناصر موجود در انفجار بزرگ بودند (عناصر سنگين ترى كه براى حيات ما مفيد هستند)پديد آمدند؟ قسمت عمده ماده معمولى جهان كجاست و آيا فقط شامل گاز داغ است؟ پاسخ به اين سئوالات نيازمند رصدها و وسايل جديد و همچنين مدل هاى جديد و پيچيده ترى است كه ما در ميانه دوران بزرگى از اكتشافات كيهان شناختى هستيم. اگر موفق شويم نظريه هايمان را با هر كشف جديدى تطبيق دهيم، مى توانيم به جهشى بزرگ در دركمان از جهان برسيم.

 GAITHERSBURG, Md., Jan. 2, 2007 -- Conventional ways of purifying carbon nanotubes -- necessary if they are to be used in the future as ultrastrong fibers, electrical wires in molecular devices or hydrogen fuel cell components -- are expensive processes that often result in some tubes being damaged or destroyed. Now a simpler method has been discovered that safely cleans the tubes by zapping them with carefully calibrated laser pulses. 

When carbon nanotubes -- the cylindrical form of the fullerene family -- are synthesized by any of several processes, a significant amount of contaminants such as soot, graphite and other impurities also is formed. Purifying the product is an important issue for commercial application of nanotubes.

Before (top) and after electron microscope images of a pyroelectric detector coated with single-walled nanotubes (SWNTs) visually demonstrate the effect of the laser cleaning process. In addition, the SWNTs look visibly blacker after laser treatment, suggesting less graphitic material and increased porosity. (Images: NIST)

In a forthcoming issue of Chemical Physics Letters, a research team from the National Institute of Standards and Technology (NIST) in Gaithersburg and the National Renewable Energy Laboratory (NREL) in Golden, Colo., describes how pulses from an excimer laser greatly reduce the amount of carbon impurities in a sample of bulk carbon single-walled nanotubes without destroying the tubes.

Both visual examination and quantitative measurements of material structure and composition verify that the resulting sample is "cleaner." The exact cleaning process may need to be slightly modified depending on how the nanotubes are made, the authors note. But the general approach is simpler and less costly than conventional "wet chemistry" processes, which can damage the tubes and also require removal of solvents afterwards.

"Controlling and determining tube type is sort of the holy grail right now with carbon nanotubes. Purity is a key variable," said NIST physicist John Lehman, who leads the research. "Over the last 15 years there's been lots of promise, but when you buy some material you realize that a good percentage of it is not quite what you hoped. Anyone who thinks they're going into business with nanotubes will realize that purification is an important -- and expensive -- step. There is a lot of work to be done."

The new method is believed to work because, if properly tuned, the laser light transfers energy to the vibrations and rotations in carbon molecules in both the nanotubes and contaminants. The nanotubes, however, are more stable, so most of the energy is transferred to the impurities, which then react readily with oxygen or ozone in the surrounding air and are eliminated.

Success was measured by examining the energy profiles of the light scattered by the bulk nanotube sample after exposure to different excimer laser conditions. Each form of carbon produces a different signature. Changes in the light energy as the sample was exposed to higher laser power indicated a reduction in impurities. Before-and-after electron micrographs visually confirmed the initial presence of impurities (i.e., material that did not appear rope-like) as well as a darkening of the nanotubes post-treatment, suggesting less soot and increased porosity.

The researchers developed the new method while looking for quantitative methods for evaluating laser damage to nanotube coatings for next-generation NIST optical power measurement standards. The responsivity of a prototype increased five percent after the nanotube coating was cleaned, the scientists said.

How do we know that M-theory on a circle gives the IIA superstring, and not the IIB or Heterotic superstrings? The answer to this question comes from a careful analysis of the massless fields that we get upon compactification of 11-dimensional supergravity on a circle. Another easy check is that we can find an M-theory origin for the D-brane states unique to the IIA theory. Recall that the IIA theory contains D0,D2,D4,D6,D8-branes as well as the NS fivebrane. The following table summarizes the situation:

In an operating fusion reactor, part of the energy generated will serve to maintain the plasma temperature as fresh deuterium and tritium are introduced. However, in the startup of a reactor, either initially or after a temporary shutdown, the plasma will have to be heated to 100 million degrees Celsius. In current tokamak (and other) magnetic fusion experiments, insufficient fusion energy is produced to maintain the plasma temperature. Consequently, the devices operate in short pulses and the plasma must be heated afresh in every pulse.

                                          Ohmic Heating           
Since the plasma is an electrical conductor, it is possible to heat the plasma by passing a current through it; in fact, the current that generates the poloidal field also heats the plasma. This is called ohmic (or resistive) heating; it is the same kind of heating that occurs in an electric light bulb or in an electric heater.

                      Glowing Plasma inside the
                   Tokamak Fusion Test Reactor

The heat generated depends on the resistance of the plasma and the current. But as the temperature of heated plasma rises, the resistance decreases and the ohmic heating becomes less effective. It appears that the maximum plasma temperature attainable by ohmic heating in a tokamak is 20-30 million degrees Celsius. To obtain still higher temperatures, additional heating methods must be used.

                             Neutral-Beam Injection
Neutral-beam injection involves the introduction of high-energy (neutral) atoms into the ohmically -- heated, magnetically -- confined plasma. The atoms are immediately ionized and are trapped by the magnetic field. The high-energy ions then transfer part of their energy to the plasma particles in repeated collisions, thus increasing the plasma temperature.

                          Radio-frequency Heating
In radio-frequency heating, high-frequency waves are generated by oscillators outside the torus. If the waves have a particular frequency (or wavelength), their energy can be transferred to the charged particles in the plasma, which in turn collide with other plasma particles, thus increasing the temperature of the bulk plasma.

مقدمه

حتما ما مي دانيم كه جهان آغازي داشته است ، هرچند كه اين علم از جستجوي بشر براي بهتر فهميدنش چندان راضي نيست . كنجكاوي هاي ما باعث مي شود كه اين سؤال در ذهن ما ايجاد شود كه جايگاه ما در جهان چيست و يا اينكه جايگاه خود جهان كجا است . در سراسر زمان ما اين سؤالات را از خومان داشته ايم كه جهان چطور آغاز شد ؟ و يا اينكه سن جهان چند سال است ؟ ديگر سؤال مطرح اين است كه ماده چگونه پديد آمد . اين سؤالات آسان نيستند و ما در طول عمرمان در تاريخ اين سياره در تلاش هستيم كه سرنخ هايي را به دست آوريم . اما هنوز با صرف اين همه انرژي « چرا » هاي بسياري باقي است كه ما فقط مي توانيم در آنها تأمل كنيم .

ما راه هاي بسياري را براي كشف چگونگي آغاز كيهان و خواستگاه جهان هستي پيموده ايم كه بسيار طولاني نيز بوده اند . از ميان درك هاي علمي نوين ما اين امكان را داريم كه تعدادي تئوري را براي پاسخ به اين سؤالات آماده كنيم كه آنها را فرضيه مي خوانيم . طبيعت صحيح علم بدين گونه است كه اكثريت اين پاسخ ها فقط در حد يك تئوري هستند كه در آن سؤالات پيچيده اي نيز وجود دارد . شايد اين امري ذاتي باشد كه خداوند در ما قرار داده است كه به دنبال علت سؤالات مي رويم تا اينكه به بتوانيم به هستي ادامه دهيم .

اگر چه در اين مقاله ي كوتاه قادر نخواهيم بود كه به تمام اين سؤالات درباره ي آفرينش هرچيز پاسخ دهيم ، در صورتي كه واقعيت ها هستند ولي سعي مي كنيم كه پاسخي معين و قابل قبول براي اين سؤالات ارائه كنيم . اين موضوع مهم است كه اين اطلاعات در ذهن به خاطر بسپاريم . اين سؤالات به فهم دوباره ي جهان به طور شفاف كمك خواهند كرد . در ميان اين موضوعات در مورد بيگ بنگ ، سن جهان و اولين اتمها بحث خواهيم كرد . باور ما اين است كه قادريم به چند سؤال كليدي پاسخ دهيم .

بيگ بنگ

يكي از سؤالات هميشه پايدار در طول زندگي انسان ها اين بوده است كه :

جهان چگونه آفريده شده است ؟

عده اي بر اين عقيده اند كه جهان آغازي نداشته است و پايان آن نيز بي نهايت خواهد بود . در ميان اين نظريه ها ، تئوري بيگ بنگ داراي اعتباري بيشتري است . حدود 15 ميليارد سال قبل در انفجاري فوق العاده عظيم انبساط جهان آغاز شد . اين انفجار اصطلاحا" به بيگ بنگ Big Bang معروف است كه در زبان فارسي معادلي به نام مهبانگ براي آن وجود دارد . در نقطه اي كه اين رويداد انجام پذيرفت تمام ماده و انرژي جهان متمركز بود ؛ چه چيز قبل از اين رويداد وجود داشت آيا ماده اي خالص بود ، هنوز ما كاملا" نمي دانيم و در فكريم . اين رخداد يك انفجار مرسوم نبود . فضا پس از اين رويداد پر از ذرات شد . بيگ بنگ كاملا" به انفجار فضا در خودش بستگي داشت و اين انفجار برخلاف انفجار يك بمب است كه به طرف خارج تكه هايي را پرتاب مي كند . در آن زمان كهكشان ها و يا خوشه ها وجود نداشتند . ولي در كل بيگ بنگ بنياد جهان را پايه گذاري كرد .

منشأ تئوري بيگ بنگ را مي توان ادوين هابل دانست . هابل به اين موضوع پي برد كه جهان پيوسته در حال گسترش است . همچنين او به اين موضوع پي برد كه سرعت كهكشان ها با فاصله يشان متناسب است . يعني مثلا" كهكشان هايي كه دو برابر از ما دورترند دوبرابر سريع تر حركت مي كنند . ديگر نتيجه اين بود كه جهان در همه جهت در حال گسترش است . اين بدان معنا است كه هر كهكشان با مقدار حركت يكسان از زمان براي حركت از موقعيتي يكسان و مشترك مي آيند . با توجه به مشاهدات ادوين هابل تنها تئوري بيگ بنگ مي تواند اين موضوعات را شرح دهد .

بعد از بيگ بنگ جهان پيوسته در حال انبساط بوده است و بدين سان رفته رفته فاصله ي خوشه هاي كهكشاني بيشتر و بيشتر شد . اين پديده خارق العاده كه كهكشان هاي همواره از هم فاصله مي گيرند را انتقال به قرمز مي گويند . يعني نور كهكشان هاي دور وقتي به زمين يا هر كهكشان ديگر نزديك مي شود طول موج آن كشيده مي شود ، در واقع افزايش مي يابد .

اين سرعت كهكشان ها به فهم اين موضوع كمك مي كند كه همه از يك نقطه نشأت گرفته اند . مدركي ديگر نيز براي بيگ بنگ وجود دارد ؛ در سال 1964 دو ستاره شناس به نامهاي آرنو پزيانس و رابرت ويلسون در يك كوشش مشترك امواج ميكروموج را از فضاي بيروني جو كشف كردند . آنها به طور اتفاقي منشأ جار و جنجال هاي بيرون را كشف كردند . اين سر و صداها به نظر نمي آمد كه از يك نقطه نشاأت گرفته باشند در عوض از همه ي جهات به يك اندازه مي آمد . آنها از دورترين نقطه ي جهان مي آمدند كه بعد بيگ بنگ آنها محل واقعه را ترك كرده بودند . اين كشف و كه نتيجه نخستين انفجار و پرتوافشاني بوده است اعتماد به بيگ بنگ را افزايش ميدهد .

اخيرا" ماهواره ي COBE ناسا ميكروموج هايي را كشف كرد كه از بيرون جهان منشأت گرفته بودند . هرچند كه اين ماهواره كشف كرد كه جهان در سردي آغاز شده كه هنوز در حال انبساط يافتن بود نوسانات كم به علت تفاوت دمايي وجود را آغاز كرد . اين نوسانات محاسبات نخستين از امكان سرما و پيشرفت جهان در كسري از ثانيه بعد از بيگ بنگ را ثابت مي كند . اين نوسانات در جهان براي توصيف و شرح لحظه اي بعد از بيگ بنگ آماده شده است . همچنين به شكل گيري كهكشان هايي كه در فصل هاي آينده در مورد آن بحث مي كنيم كمك خواهند كرد .

در تئوري بيگ بنگ براي هريك از سؤالات مهم راه حلي قابل قبول ارائه شده است . اين موضوع در فهم آن مهم است كه در اين تئوري ثابت شده تجديد نظر شده است . چون مشاهدات كامل تر شده اند و پژوهش ها نيز افزايش يافته است ، تئوري بيگ بنگ تكامل يافته است و اطلاعات ما از منشأ جهان اساسي تر شده است .

نخستين اتم ها

حال كه در تلاش هاي بسيار دانشمندان توانسته چگونگي ساخته شدن جهان را مورد بررسي قرار دهند سؤال منطقي ديگر اينجا است كه پس از آن چه رخ داد ؟ در كسر بسيار كوچكي از نخستين ثانيه آفرينش بود كه خلاء كامل آغاز شد جايي كه امروزه مي دانيم كه جهان در آن رشد كرده است . در اين لحظه بسيار كوتاه جهان آشامه اي از پلاسما بود . ما از اين لحظه ي كوتاه چه مي دانيم ؟ علم تدابيري براي اين لحظات دارد كه پايه اي بر آنچه است كه امروز مي دانيم .

بي درنگ پس از بيگ بنگ ، چنانكه هر كس مي تواند تصور كند جهات به طور عجيبي گرم بود چنانكه به به سرعت ماده و ضد ماده در جهات مختلف انتشار يافتند . همچنين آن سرما در زماني در حدود 43- ^ 10 ثانيه بعد از آفرينش به مقداري ماده و ضد ماده تبديل شد كه هنوز كيهان شناسي با اين مقدار نامتقارن است . همچنين اين دو نوع با يكديگر آفريده شدند ؛ آنها با يكديگر برخورد مي كردند و نابود مي شدند و در عوض انرژي خالص پديد مي آمد . خوشبختانه براي ما يك عدم تقارن ، توجه ماده وجود داشت . همچنين نتيجه صحيح از فزوني كه حدودا" يك قسمت در ميليون است . جهان مي تواند در راهي مساعد براي ايستادگي ماده رشد كند . از اين گذشته جهان از آغاز با منبسط شدن همراه بود ، اين تفاوت باعث رشد وسيع آن شد . ذراتي كه در جهان به وجود آمده بودند به ترتيب آفريده مي شدند و دوباره به همراه ضد ذرات نابود مي شدند .

براي ذراتي كه در جهان به وجود آمدند نامگذاري خاصي داريم اين ذره ها هر كدام به تنهايي نامي دارند از جمله نوترينو ها ، باريون ها ، الكترون ها و كوارك ها كه هر كدام از اينها سازنده ي كالبد ماده ي زندگي است كه امروزه ما آنها را مي شناسيم . هنگام آغاز دوره ي باريون ها ذرات سنگين قابل شناخت وجود نداشت زيرا هنوز بسيار داغ بود . در اين لحظه فقط آشامه ي كوارك وجود داشت چون جهان به سردي آغاز شد و انبساط يافت ، ما فهم اين مطلب را دقيقا" واضح آغاز مي كنيم .

بهد دماي جهان در خدود 300ميليارد درجه كلوين رو به نزول گذاشت . اگر بخواهيم تشبيه نسبتا" خوبي به كار ببريم مي توانيم بگوئيم همانند آبي كه تبديل به يخ شده باشد . حال جهان تركيبي از نوترون ها و فوتون ها است كه آنها را هادرون مي خوانيم . هنوز ماده ي پيچيده اي در اين دما وجو ندارد . اگر چه ذرات بار دار يا همان لپتون ها نيز وجود داشتند ولي از واكنش دادن با هادرون ها منع مي شدند كه البته ماده ي پيچيده تري نيز هستند . به زودي لپتون ها كه شامل الكترون ها نيز هستند مي توانند به هادرون ها متصل شوند و اتصال و اتحادي را بين خود به وجود آورند كه در واقع همان ماده ي مشترك است .

در حدود يك تا سه دقيقه پس از آفرينش جهان نوترون ها و پروتون ها با هم واكنش نشان دادند و هسته ي دوتريوم كه ايزوتوپي از هيدروژن است را مي افريند به زودي دوترويوم نوترون ديگري را نيز جذب مي كند و هسته ي تريتيوم را نيز مي سازد تريتيوم نيز يكي ديگر از ايزوتوپ ها هيدروژن است . به سرعت به پيروي از اين واكنش پروتون ها و نوترون هاي ديگري نيز افزوده مي شود كه پس از تريتيوم با اضافه شدن پروتون هسته ي هليوم ساخته مي شود . دانشمندان بر اين عقيده اند كه در نخستين سه دقيقه آفرينش براي هر هسته ي هليوم ده پروتون وجود داشت . بعد از افزايش سرما اين پروتون ها مي توانستند الكترون ها براي آفريده شدن هيدروژن معمولي اسير كنند . نتيجه آن جهان امروز كه به اعضاي هر هليوم يازده اتم هيدروژن موجود مي باشد .

مي دانيم كه بيشتر اين اطلاعات صحيح از حدس انسان سرچشمه مي گيرند . با تحقيقاتي كه امروزه در جهان صورت گرفته است مي توانيم درباره گذشته آن توضيحي دهيم . تلاش هاي بسياري فهم شكل گيري باريون ها و تعداد آنها صورت گرفته است . از ميان پاسخ به سوالات مدرن امروزي نقش هاي بيگ بنگ و گذشته آن قابل قبول است . متعاقب مطالعات در زمينه ي چگونگي شكل كردن اتمهاي ساده در آزمايشگاه مي توانيم چند حدس جالب ديگر بزنيم همانند چگونه اين منشأ جهان شكل داده شد . هرچند كه تلاش هاي بسياري براي چگونگي شكل كردن نخستين اتم ها و همچنين آفريده جهان صورت گرفته است با اين حال ما هنوز از اينها كاملا" مطمئن نيستيم .

سن جهان

حالا ما دو پاسخ مهم براي دو تا از سؤالات خود داريم كه در رابطه با جهان هستند . هرچند كه هنوز يك سؤال عمده باقي مانده است ؛ اگر جهان به راستي متناهي است چند سال وجود دارد ؟ دوباره علم از روي شواهد و قرائن موجود مي تواند سن جهان را از بيگ بنگ تا كنون حدس بزند . با به كار بستن معادله هاي مشترك و معمولي فيزيك از فاصله و سرعت برابر با زمان كه دوباره از مشاهدات هابل استفاده مي شود ، نسبيتا" مي توان سن آن را به طور صحيح تخمين زد .

دو اندازه گيري به فاصله حركت كهكشان ها از ما و انتقال به قرمز كهكشان نيازمند بودند . شكست نخستين كوشش ها باعث جستجوي مسافت از ميان مثلثات شد . دانشمندان اين امكان را داشتند تا ضخامت مدار زمين را به دور خورشيد محاسبه كنند كه حركات خورشيد را در كهكشان خودمان تقويت مي كرد . متأسفانه اين محاسبات به تنهايي قادر نبودند تا فاصله هنگفت بين كهكشان ما و آن جسم را تعيين كنند تا سن جهان تخمين زده شود و اين هم خطايي معني دار و مهم بود .

گام بعد فهم ارتعاش ستاره ها بود . آن مشاهدات در زمينه ي ستارگاني بوده است كه داراي درخشش يكسان هستند و سوسو زدن آنها نيز يكسان بوده است . دانشمندان فرض مي كنند كه ستاره هايي كه در كهكشان خودمان هستند و چشمك زدن يكساني نيز دارند همچون اجرامي هستند در مقدار فاصله يكساني در فاصله هاي كهكشاني بايد باشند كه شدت يكساني دارند . استفاده از روش مثلثات محاسبه ي فاصله ي ستاره از كهكشان ما را امكان پذير مي سازد . از اين رو فاصله ي كهكشان هاي دور با مطالعات مختلفي قابل محاسبه است البته سختي اين كارها همانند تعيين فاصله ي دو اتومبيل در شب ظلماني است . فرض كنيد چراغ جلوي دو اتومبيل شدت تابش يكساني دارد . از ديد ناظر نور اتومبيلي واضح تر به نظر مي رسد كه از او فاصله ي كمتري داشته باشد و آن اتومبيلي كه از او دورتر است كم فروغ تر به نظر مي رسد . باز هم اين راه حل نمي تواند مسافت هاي بسيار زياد كهكشان ها را به تنهايي مورد محاسبه قرار دهد . در فاصله ها خاص غير ممكن است كه فاصله ي كهكشان را از يك ستاره مشخص سازيم . زيرا انتقال به قرمز زياد اين كهشكان ها بايد يك روش داشته باشد تا فاصله تمام خوشه ها كهكشاني از يك ستاره به تنهايي اندازه گيري كند .

با مطالعه ي خوشه هاي كهكشاني كه به ما نزديك هستند مي توانند از عقيده جود اندازه ي ديگر خوشه ها بهره مند شوند . نتيجه ي آن مي تواند پيشگويي فاصله راه شيري از آنها باشد . بنابراين محاسبات براي بدست آوردن فاصله ي خوشه و انتقال به قرمز آن ، نظري پاياني است كه تعيين مي كند كهكشان چند سال از ما در حال حركت بوده است . تك تك اين اعداد مي توانند به صورت تك تك محاسبه شوند و زماني كه اين دو كهكشان در يك مكان و يك زمان بودند را بازگرداند كه در واقع همان لحظه ي بيگ بنگ است . معادله ي عمومي كه براي محاسبه سن جهان استفاده مي شود به صورت زير است :

(distance of a particular galaxy) / (that galaxys velocity) = (time)

or

4.6 x 10^26 cm / 1 x 10^9 cm/sec = 4.6 x 10^17 sec

حاصل اين معادله برابر 17 ^ 10 × 6.4 ثانيه است كه با اندكي محاسبات بسيار ساده رياضي مي توانيم آن را به عددي كه تقريبا" برابر پانزده ميليارد سال است تبديل نمود . اين محاسبه تقريبا" براي هر كهكشاني كه قابل مطالعه است صدق مي كند . هرچند كه اندازه گيري اين مقدارها كه در معادلات به دست آمده اند كه تخميني از سن جهان مي باشند مي توانند صحيح باشند . در صورتيكه برآورد سن جهان فرايندي پيچيده است . اين دستاورد در اين علم گامي بحراني است .

و حالا چه ؟

خلاصه ما نخستين موضوعات را كه دانشمندان در زمينه ي جهان كشف كرده اند را شرح داديم . درك ما از بيگ بنگ و چگونگي آن ، نخستين اتمها و سن جهان به طور معيوب آشكار است ؛ در واقع در اين زمينه مباحث زيادي براي بحث وجود دارد . در زمينه زمان نيز سؤالات بي انتهايي وجود دارد كه هنوز براي پاسخ به آنها بايد كمي صبوري كنيم . هنوز بسيار از مفاهيم پايه اي جهان پيچيده هستند و جاي تفكر در آنها باقي است .

بعد از درك اين موضوع تئوري بيگ بنگ به پايداري افراد را به مبارزه و رقابت مي طلبد . اين تئوري رقيب هاي خود را به سويي راهنمايي مي كند كه جستجوي بيشتر باعث مي شود كه ثابت شود اين تئوري صحيح است در واقع به آن ها مداركي قابل ارائه مي كند . در سر فصل هايي از اين مقاله مداركي را مورد بررسي قرار داديم كه آزموده شده بودند و از جهات مختلفي جستجو شده بودند ، در هر صورت باعث مي شوند كه تصوير نسبتا" كاملي از جهان در ذهن داشته باشيم .

اخيرا" ناسا موضوعاتي را كشف نموده است كه انسان را متحير و انگشت به دهان مي كند . در واقع دلايلي بر وجود بيگ بنگ هستند . بيشتر ستاره شناسان و فيزيكدانان از رصدخانه ي استرو 2 استفاده مي كردند اين رصدخانه مي توانست يكي از نيازمندي هاي پايه اي جهان را در بيگ بنگ تأييد كند . در ژوئن 1995 دانشمندان تونستند نخستين هليم را كشف كنند ، همچون دتريوم در فاصله هاي دور جهان . اين كشف با يكي از نمود هاي مهم بيگ بنگ هماهنگ است كه در آغاز خلقت هليوم و هيدروژن با يكديگر تركيب شدند .

بعد در مشاهدات تلسكوپ فضايي هابل اين سرنخي معين براي عناصر باقيمانده اي است كه ما امروزه مي شناسيم . دانشمندان با استفاده از تلسكوپ فضايي هابل دريافته كه در ستاره هاي كهن عنصر بور زيادي موجود بوده است . آنها فرض كردند كه وجودش مي تواند عامل هركدام از اين دوتا باشد . مي تواند باقيمانده رويداد نيرومند تولد كهكشان يا اينكه نشان دهنده ي اين است كه حتي بور تاريخ آن به قبل از بيگ بنگ برمي گردد . اگر دومي صحيح باشد ، دانشمنداني بايد دوباره سعي كنند تا تئوري جديدي براي تولد جهان ارائه كنند همچنين براي رويداد هاي پس از آن . بر طبق تئوري هاي كنوني در آن زمان امكان وجود اتم هاي سنگين و پيچيده وجود نداشته است .

در اين روش آنچه را كه مي بينيم هرگز درست نيست . اشتياق ما براي دريافتن اين علم هرگز فرونشانده نمي شود . با اين حال پاسخ سؤال حالا چه ؟ در حال حاضر غير ممكن است . در اين دوره ما نمي توانيم پاسخ اين سؤالات را به كار ببنديم .

افكار عميق

اين گمان بسيار مشكل است كه اين موضوع را از افكار روزانه جدا كنيم . هر كس در هر نقطه از زمان به سختي مي تواند با اين موضوع ستيز كند كه چرا ما اينجا هستيم ؟ برخي در فلسفه ي طبيعي محض به دنبال پناهگاهي براي اين سؤال هستند ، در صورتيكه اكثريت براي پاسخ اين سؤال به دلايل علمي نزديك مي شوند . اين افراد خاص در سطح هاي بالاتر به دنبال پاسخ اين سؤال هستند و فقط در وجود انساني تمركز نمي كنند بلكه هر چيز را كه واقعي مي دانند مد نظر قرار مي دهند .

اگر شما در مكاني بنشينيد و سعي كنيد تمام جهان را تصور كنيد متحير خواهيد شد . هرچند كه حالا علم مي تواند در رابطه با جهان به بحث بپردازد ؛ درباره ي چگونگي آغاز آن و آينده ي صحبت كند و ... . اين موضوع آسان به نظر مي رسد تا در مقياس هاي بزرگ در رابطه با سالها ( ميليارد ) بحث كنيم . ما از ميان زندگي خود به اينجا سفر مي كنيم و دوباره از همان ميان به آسمان ها بازميگرديم .

در اين مقاله سعي كرديم كه تا حدودي كمي جهان را به تقد و بررسي بگذاريم . اين موضوع نيز جالب است كه ما هنوز به طور كامل نمي دانيم كه چه طور به وجود آمده ايم و تمام اين حرفهايي را كه گفتيم در حد يك نظريه است كه امكان دارد درست باشد و يا اينكه غلط نمايان گر شود . خداوند اين توانايي را در هر انسان سالمي قرار داده است كه تفكر كند و بهترين حدس را بزند . از ميان اين گمان ها ما مي توانيم درست ترين آنها را مشخص كنيم و مبنا قرار دهيم.