نظریه انفجار بزرگ Big Bang

   نظریه انفجار بزرگ ادعا می کند که جهان آغازی داشته و به انتهایی می رسد. مکتب کیهان شناختی انفجار بزرگ پیشنهاد می کند که یک انفجار بزرگ کیهانی در مدت ها قبل رخ داده است. پدر لیماتر یک منجم بلژیکی تحصیل کرده و به عنوان یک کشیش مسیحی و جورج گاموف یک فیزیک دان متولد روسیه که در سال 1315 / 1936 م. به ایالت متحده آمریکا مهاجرت کرد، کسانی هستند که شدیدا به این نظریه معتقدند. بر اساس نظریات کیهان شناسان انفجار بزرگ، جهان موجودیتش را از یک تجمع فشرده و بسیار داغ ماده شروع کرده است. بعدا گاموف، این ماده اولیه را ((یلم)) نامی که از ارسطو به ماده اولیه داد که به عقیده فلاسفه یونانی، تمام مواد از آن تجزیه می شوند، نامید. احتمالا ذرات جهان در آن زمان به فشردگی ماده در هسته اتم به یکدیگر پیچیده شده بودند. گاموف این فرض را بر این حقیقت استوار ساخت که ماده در هسته، فشرده ترین شکل ماده شناخته شده را دارا می باشد. جالب اینجاست که در چگالی ((یلم)) کل ماده قابل رویت در جهان با منظومه شمسی تطبیق دارد. اگر زمین فشرده شود تا به چگالی هسته برسد، به کره ای به قطر 96/60 متر تبدیل خواهد شد.

دمای ((یلم)) در این نقطه تا حدود تریلیون ها درجه بالا بوده است، همان طور که جهان منبسط می شود، دما بایستی کاهش یافته و در ابتدا به میلیون ها درجه سقوط نماید. هنگامی که دما به حدود 10 میلیون درجه کاهش یابد، پروتون ها یا هسته های هیدروژن که در گروه های چهار تایی با یکدیگر شروع به برخود کرده تا هسته های هلیوم شکل گیرند. مقدار هلیوم تشکیل شده در زمان اولیه دقیقا معلوم نیست، اما محاسبات نشان می دهد که حداقل 20 تا 30 درصد هسته های هیدروژن جهان در مراحل اولیه انفجار بزرگ به هلیوم تبدیل شده اند.

ممکن است انتظار داشت که پس از شکل گیری هلیوم، بایستی عناصر سنگین دیگر توسط واکنش های هسته ای پیچیده تری ساخته شوند تا این که کلیه عناصر به وجود آیند. محاسبات نشان می دهند که به دو دلیل این عمل رخ نمی دهد، یکی این که، دما و چگالی جهان دائما کم شده و در نتیجه احتمالا انجام واکنش ای هسته ای کم و کمتر می شود. دلیل بعدی این است که شکاف عریضی بین هلیوم و هسته پایدار بعدی در خواص هسته ای به نام هسته لیتیوم، وجود دارد. با دمایی حدود 10 میلیون درجه، عبور از این شکاف مشکل است و در دماهای کمتر، واقعاً غیر ممکن می باشد. بنابراین، تصویر نظریه انفجار بزرگ، وجود هیدروژن و هلیوم را در جهان توصیف می کند، اما 90 عنصر دیگر جدول تناوبی را نمی تواند توصیف کند. تنها نظریه تحول ستاره ای می تواند موجودیت این عناصر را در جهان توصیف نماید.

با توجه به مطالب فوق باید پرسید که ماده اصلی را چه کسی یا چه چیزی در جهان نهاده است؟ چرا آن با انفجاری از یک توده ماده بسیار فشرده و داغ شروع شده است؟ متاسفانه کیهان شناسان توضیحی برای شرایطی که احتمالا در جهان قبل از شروع انفجار وجود داشته است، ندارند. تنها آنان می توانند با فرض شروع شرایط بالا، با اطمینان پیش بینی کنند که بعدا چه اتفاقی می افتد؟ بعد از شکل گیری هلیوم، انبساط جهان ادامه یافته و دمای آن کم می شود. ماده جهان به اشکال هسته های هیدروژن، هسته های هلیوم، الکترون ها و تابش می باشد. هنوز، اتم ها تشکیل نشده اند، زیرا هرگاه یک الکترون جذب مداری حول هسته جهت شکل گیری اتم شود، بلافاصله بر اثر برخورد شدید که در چنین دماهای بالایی رخ می دهد، از مدار به بیرون پرت می شود.

با گذشت زمان مواد در حال انبساط سرد شده و به صورت کهکشان ها متمرکز گردیدند و سپس در درون کهکشان ها به ستارگان تبدیل شدند. ممکن است شکل گیری کهکشان ها به سال های اولیه پیدایش جهان محدود شده باشند، یا فرآیند آن در یک زمان طولانی ادامه داشته و بالاخره شاید هنوز هم ادامه دارد. به هر صورت، احتمالا شکل گیری ستارگان اندکی بعد از شکل گیری اولیه کهکشان ها یعنی هنگامی که جهان بین 100 میلیون و یا تا یک بیلیون عمر داشته، شروع گردیده است. تقریبا بعد از 20 بیلیون سال از ادامه انبساط، جهان به حالتی که امروز دارا می باشد، رسیده است.

بر اساس نظریه انفجار بزرگ، در آینده انبساط به طور نا محدودی ادامه خواهد داشت. همان طور که کهکشان ها به اطراف دور می شوند، فاصله بین آن ها زیاد شده و فضا خالی تر و چگالی ماده کم تر می شود، و لذا ستارگان جدید کمتری می توانند شکل بگیرند. ستارگان قدیمی یکی بعد از دیگری از بین رفته و کهکشان ها تاریک می شوند و جهان به تاریکی می گراید.