سیاره ما همچون پنجره‌ای است که رو به اقیانوس عظیم هستی باز شده، اما شبیه هر دریایی، افق دید ناظران آن محدود است. حال سوال اینجاست که آیا می‌توان به اسراری ورای این افق کیهانی محدود دست یافت؟ در نوشتار زیر که ترجمه‌ی مقاله‌ای به قلم کتی مک (Katie Mack)، کیهان‌شناس دانشگاه کارولینای شمالی در وب‌سایت ایون است، در یک سفرشگفت‌انگیز با دیپ لوک همراه باشید…
همه می‌دانیم که فضا بزرگ است. داگلاس آدامز در کتاب خود به نام «راهنمای مجانی مسافران کهکشان» بیان می‌کند:
ممکن است فکر کنید که راهی بسیار طولانی در شناخت طبیعت روی زمین و علوم مربوط به آن مانند شیمی وجود دارد، اما در واقع همه این دانسته‌ها در مقابل فضای بیکران اطراف به اندازه یک بادام‌زمینی، بیشتر نیست.
وقتی که بیشتر ما حتی در تصور ابعاد زمین مشکل داریم، چه رسد به ابعاد کهکشان و فضای عظیم میان کهکشانی، بسیار دشوار است که بتوان با عباراتی ساده ابعاد کیهان را توصیف کرد. ما اغلب از سال نوری (مسافتی که نور در یک سال طی می‌کند) به عنوان واحدی برای سنجش ابعاد بزرگ استفاده می‌کنیم چراکه به نظر، درک سرعت نور ساده تر از تصور تعداد صفرهای مقابل ابعاد کیهانی با واحد کیلومتر است. با این حال ما حتی تصور دقیقی از سرعت نور نیزنداریم، چرا که در تجربیات روزمره ما، نور بلافاصله منتقل می‌شود (دقت کنید که تنها حدود ۱.۳ ثانیه طول می‌کشد تا نور فاصله بین زمین تا ماه را طی کند). به همین ترتیب عباراتی که ما در طول روز برای بیان ارتفاع یک ساختمان به کار می‌بریم، دقیقا همان‌هایی است که برای توصیف ابعاد یک اتم بیان می‌کنیم.
در بیانی قابل تصورتر، اگر بخواهیم ابعادی را که هر روزه با آن سروکار داریم مبنا قرار داده و از طول یک اتوبوس معمولی و سرعت مجاز حرکت آن به عنوان واحد سنجش اندازه‌گیری بهره بگیریم، فاصله زمین تا ماه برابر طول ۳۲ میلیون اتوبوس می‌شود و سفر به این همسایه نزدیک با سرعت مطمئنه‌ی ۱۰۰ کیلومتر بر ساعت حدود ۱۶۶ روز طول می‌کشد!
ای کاش می‌توانستم ادعا کنم که منجمان درک بهتری در این مقوله دارند، اما چنین نیست. در واقع ذهن بشر چنین توانایی را ندارد. پس کاری که انجام می‌دهیم به نوعی تقلب در اعداد است! ما از مقیاس‌های بزرگ‌تری برای بیان ابعاد فضا استفاده می‌کنیم، مقیاس‌هایی مانند کیلومتر، سال نوری، پارسک، کیلوپارسک، مگاپارسک، گیگاپارسک و… . ما با اعداد نمایی (مانند ۱۰۳ به جای ۱۰۰۰ یا ۱۰۱۲ به جای تریلیون) و ساختار لگاریتمی (که با هر واحد افزایش عدد، حاصل ده برابر می‌شود) احساس راحتی بیشتری می‌کنیم. اما مسئله‌ی پیچیده‌تر این است که از جایی به بعد در کیهان، فاصله دیگر مفهوم ساده و روزمره خود را از دست می‌دهد. در نزدیک ما و در درون منظومه شمسی، فضا و زمان، نسبتا خوش‌رفتار هستند، اما زمانی که به بررسی پدیده‌هایی دورتر پرداخته و کیهان را به صورت کلی بررسی می‌کنیم، دیگر نمی‌توانیم از تعاریف ساده‌ی پیشین استفاده کنیم، چرا که در این شرایط فضا و زمان شروع به بروز رفتارهایی می‌کنند که تا پیش از این، قابل صرف نظر کردن بودند.
فضا در حال انبساط است. این انبساط از زمان انفجار بزرگ شروع شده و به زودی نیز متوقف نخواهد شد. حال اگر به کهکشان‌های بسیار دور نگاه کنیم، نه تنها در حال تماشای تصویر گذشته آن‌هاییم، بلکه این کهکشان‌ها دیگر در جایی که ما می‌بینیم قرار ندارند و این موضوعی است که باید در بررسی‌ها مد نظر قرار بگیرد. بگذارید فرض کنیم که شما در حال مشاهده یک انفجار ابرنواختری در حال خاموش شدن واقع در کهکشانی با فاصله یک میلیارد سال نوری هستید. آیا این ابرنواختر در زمان مشاهده شما در حال خاموش شدن است یا یک میلیارد سال از خاموش شدنش می‌گذرد؟ پاسخ شما احتمالا گزینه دوم است، چرا که نور این ابرنواختر یک میلیارد سال در سفر بوده و اکنون به ما رسیده است. اما از آن‌جایی که هیچ راهی برای مشاهده این ابرنواختر در زمان انفجارش نبوده است، اصلا معنی این گفته که انفجار آن در گذشته بوده و اکنون خاموش شده است چیست؟ سوال دیگر اینکه فاصله واقعی این کهکشان (که گفتیم یک میلیارد سال نوری فاصله دارد) چقدر است؟ شاید یک میلیارد سال پیش فاصله این کهکشان با ما یک میلیارد سال نوری بود، اما حال به دلیل انبساط بدون توقف کیهان باید در جایی بسیار دورتر واقع شده باشد. سوال اینجاست که ما اکنون از کدام فاصله استفاده می کنیم؟ فاصله حال حاضر یا فاصله در یک میلیارد سال پیش؟!
از طرفی حتی زمان نیز به وسیله انبساط کیهان، دست‌خوش تغییر می‌شود. ما افزایش و سپس کاهش روشنایی ستارگان در زمان انفجارشان را می‌توانیم مشاهده و مدت زمان آن را اندازه‌گیری کنیم. این زمان برای ستارگان نزدیک در حدود صد روز طول می‌کشد، اما برای ستارگانی با همان ویژگی و مشخصات، ولی در فاصله‌ی دورتر، این عدد اندکی بزرگ‌تر است. در واقع ما انفجار ستارگان دوردست را با حرکت آهسته (slow motion) مشاهده می‌کنیم.
حال حتی با وجود چنین محدودیت‌هایی، ما تمام تلاش خود را برای بررسی و اندازه گیری فضا تا دورترین نقاط قابل دسترس به کار می‌بریم. ما تعداد بی‌شماری کهکشان را نام‌گذاری و لیست کرده‌ایم که برخی از این کهکشان‌ها آنقدر دورند که نور آن‌ها به اندازه عمر کیهان در سفر بوده است. ما نقشه‌هایمان را برای پیدا کردن نشانه‌هایی از وجود لبه یا هسته در کیهان بارها گشته؛ و هیچ چیزی پیدا نکرده‌ایم. ما هیچ دلیلی بر رد این موضوع که کیهان در هر سویی تا بینهایت بدون هیچ تغییر محسوسی ادامه دارد، نداریم. کهکشان ما همچون دانه شنی است که در یک بیابان بی انتها واقع شده است؛ اگر به قدر کافی از دور به کیهان نگاه کنیم، همه‌چیز تقریبا یکسان توزیع شده است.
با این حال یک محدودیت وجود دارد. با وجود تلسکوپ‌های قدرتمندی که سبب می‌شود عمیق‌تر به کیهان بنگریم، ما هرگز نمی‌توانیم فراتر از لبه‌ی حباب کیهانی را که به آن کیهان قابل مشاهده می‌گوییم، ببینیم. این حباب در واقع یک کره فرضی است که ما در مرکز آن قرار داریم و شعاع آن به وسیله فاصله‌ای که نور می‌تواند در تمام مدت زمان عمر کیهان (۱۳.۸ میلیارد سال) طی کند، تعریف می‌شود.
می‌دانیم هربار که به کیهان می‌نگریم، یعنی در حال تماشای گذشته هستیم؛ پس می‌توان اینطور برداشت کرد که اگر فواصل به قدر کافی دورتر را ببینیم می‌توانیم آنقدر در زمان به عقب نگاه کنیم که شاهد لحظه تولد عالم باشیم. در واقع به همین دلیل است که یک افق کیهانی برای خود تعریف می‌کنیم. به بیانی دیگر هر جسمی ورای افق کیهانی ما، حتی اگر در لحظه تولد عالم در ۱۳.۸ میلیارد سال پیش پرتو نوری از این جسم به سمت ما منتشر شده باشد، این فاصله به قدری زیاد است که هنوز ما نرسیده است یا به عبارتی زمان کافی برای این کار را نداشته است.
دلایل کافی وجود دارد که باور کنیم در این دنیای بدون مرز، کهکشان‌هایی ورای افق دید ما وجود دارند؛ درست همانگونه که وقتی در ساحل اقیانوس می‌ایستیم باور داریم خشکی‌هایی ورای افق قابل مشاهده وجود دارند. اگر سوار کشتی شده و از ساحل دور شوید، افق شما به همراهتان حرکت می‌کند و در نهایت قادر به دیدن خشکی‌های جدیدی خواهید بود. به همین شکل اگر سوار یک کشتی میان ستاره‌ای شوید، باز هم افق شما با توجه به مکان شما تغییر کرده و در نهایت می‌توانید کهکشان‌هایی را ورای افق دید قبلی خود بینید. متاسفانه قوانین فیزیک و محدودیت‌های مسافرتی انسان، رفتن به چنین فواصلی را که قادر به گذر از افق دید فعلی خود باشیم، برای ما غیرممکن کرده است. با این حال می‌توان تصور کرد که چه چیزی در چنین شرایطی مشاهده می‌شود. همچنین با وجود شباهت افق کیهانی با افق زمینی، که هر دو حدی برای دیدن ایجاد می‌کنند، افق کیهانی تفاوتی اساسی با همتای زمینی‌اش دارد.
وقتی که به لبه جهان قابل مشاهده می‌نگریم، پدیده‌ای بسیار حیرت انگیز را مشاهده می‌کنیم. دورترین پرتوهای نور که قدیمی‌ترین آن‌ها نیز هستند در واقع سرچشمه‌ای جز خود انفجار بزرگ ندارند. جهان اولیه، در اولین لحظات شکل‌گیری، بسیار داغ و چگال بود و در هر سو به همراه پلاسمای متلاطم در حال جوش و خروش بود. در این جا ما با نگاه به لبه افق قابل مشاهده، آنقدر به عقب بازگشته‌ایم که عملا پلاسمای درخشان را می‌بینیم. این جهنم سوزان، حدود ۳۸۰هزار سال باقی ماند تا زمانی که کیهان به قدر کافی گسترده و سرد شد تا نور و ذرات بتوانند آزادانه در میان آن حرکت کنند. وقتی به لبه جهان قابل مشاهده می‌نگریم، می‌توانیم آخرین بقایای حالت داغ و چگال عالم را ببینیم. ما کیهانی را می‌بینیم که هنوز آتشین است.
فاصله ما تا افق کیهانی، آن‌چنان که انتظار داریم، ۱۳.۸ میلیارد سال نوری نیست. در واقع همانگونه که گفتیم فواصل در جهان در حال انبساط، به شکلی متفاوت هستند. جسمی که در ۱۳.۸ میلیارد سال نوری دورتر شروع به تابش نور به سمت ما کرده است، در حال حاضر در جایی بسیار دورتر قرار دارد. اگر ما تمام موارد ذکر شده در نوشته را مدنظر قرار دهیم، پلاسمای درخشان قابل مشاهده در لبه جهان، حدود ۴۵ میلیارد سال نوری از ما فاصله دارد.
تنها به این خاطر که ما توانایی مشاهده اجرامی در آن سوی افق دید آتشین خود را نداریم، دلیل بر عدم وجود آن‌ها نیست. شواهد موجود که بر پایه‌ی مطالعه شباهت کهکشان‌ها در مناطق مختلف است، نشان می‌دهد که فضا در هر جهتی ورای میدان دید ما گسترده شده و محدودیت‌های مشاهداتی ما امری کاملا تصادفی و وابسته به موقعیت فعلی ماست. دانسته‌های فعلی به ما می‌گویند اگر نسل انسان در کهکشانی آنسوی افق دید فعلی ما متولد می‌شد، تقریبا همان چیزی را می‌دید که اکنون ما می‌بینیم. این نکته نیز قابل ذکر است که مناطق بسیار دوردست تفاوت‌هایی بنیادین با ما دارند (هرچند در این مورد نمی‌توان تا پیش از مشاهده مستقیم نظر قطعی داد). در واقع به شکل نظری مناطقی با فاصله بسیار زیاد از افق دید فعلی ما احتمالا به صورت کامل جداافتاده و از هر نظر قرنطینه هستند، چرا که به دلیل محدودیت سرعت نور و نبود زمان کافی، هیچ نوری خارج از کهکشان خود (و یا حداکثر چند کهکشان اقماری نزدیک به خودشان) به تلسکوپ‌هایشان نمی‌رسد.
اما چه می‌شود اگر کائنات نه فقط بزرگ‌تر از حدود مشاهده ما، بلکه بزرگ‌تر از توان درک ما باشد؟ چه پیش می‌آید اگر عالم نه تنها در ابعاد قابل مشاهده که در ابعادی ورای آن‌ها نیز بسط پیدا کند؟
ادامه دارد…
