ادامه جدل بر سر فیزیک

قبل شروع: این متن ادامه این متنه.
ما در ادامه در مورد دو مساله‌ سرعت انبساط عالم و تابش زمینه‌ای کیهانی صحبت کردیم. هدفم از این بحث به چالش کشیدن دو تا از مهمترین شواهد تجربی نظریه مهبانگ یا بیگ بنگ بود.

پرده دوم

من:
«پس بذار برم سراغ همون سوال: چرا فکر میکنی سرعت انبساط عالم با افزایش فاصله، زیاد میشه؟»

فیزیک‌دان:
«سوالاتتان را پشت‌ سر هم‌ بنویسید تا در اولین فرصت پاسخ دهم»

من:
«خیلی خوب
بذار من نظر خودم رو بگم
رد شیفت چرا رخ میده؟
رد شیفت در حقیقت کاهش طول موجه [اینجا فرکانس رو با طول موج اشتباه گرفتم. منظورم همون فرکانسه]
اون نوری که در مبدا تولید میشه، در طول مسیر فرکانسش رو از دست میده. چرا؟ چون داره از مسیری می‌گذره که خودش در حال انبساطه. این فضا فضای بین کهکشان‌هاست.
جایی که جرم کمه و نیروی دفع غالبه.
برای همینه که مسیر بین کهکشانی منبسط میشه.
حالا نوری که از مسیر می‌گذره، مجبوره بخشی از انرژی‌اش رو صرف غلبه بر نیروی دفع فضا کنه.
بخاطر همین فرکانسش کم میشه
کهکشانی که از ما دورتر باشه، نورش فاصله بیشتری رو طی میکنه.
برای همین انرژی بیشتری از دست میده
بخاطر همین مقدار رد شیفتش بیشتره
نه اینکه با سرعت بیشتری از ما دور بشه. اصلا همین که تو فکر کنی سرعت انبساط عالم با افزایش فاصله از زمین زیاد میشه، زمین رو مرکز عالم در نظر گرفتی. در حقیقت سرعت انبساط زیاد نمیشه. نسبیت عام رو دقت کن.
یه سوال: ستاره‌ها خارج از فضای کهکشان‌ها تشکیل میشن»

فیزیک‌دان:
«ردشیفت افزایش طول موج است نه کاهش طول موج. رد شیفت زمانی رخ می‌دهد که منبع نور از ما دور شود. دور شدن کهکشان‌ها ناشی از همان انبساط جهان است وگرنه تمام کهکشان‌ها از ما‌ دور نمی‌شدند. اما اینکه تمام کهکشان‌ها از ما دور می‌شوند بدین معنا نیست که ما مرکز عالم هستیم. چرا که اگر کسی در آن‌ کهکشان‌ها بایستد نیز ما و دیگر کهکشان‌ها را در حال دور شدن می‌یابد. اصلا اینکه می‌گوییم جهان مرکزی ندارد همین است که می‌بینیم همه در حال شدن از ما هستند و آن‌هایی که از ما دورترند، دچار رد شیفت بیشتری می‌شوند و این یعنی آن‌هه با سرعت بیشتری از ما دور می‌شوند.
بله تشکیل می‌شوند. اگرچه این موضوع بسیار نادر است، اما وجود توده‌ای غبار به اندازه‌ای زیاد که گرانش آن بتواند یک ستاره ایجاد کند (شاید یک و نیم برابر مشتری)، کافی‌ست که ستاره‌ای تشکیل شود آن هم خارج از کهکشان‌ها»

من:
«فرکانس و طول موج رو اشتباه میگیرم. منظورم فرکانس بوده.
بذار فردا جواب بقیه مسائلت رو میدم»

در ادامه به یکی از نقل قول‌های خودش در مورد انبساط عالم و سرعت انبساط و پدیده رد شیفت ارجاع دادم:

«اثر داپلر در امواج نوری، خود را به صورت تغییر فرکانس نشان می‌دهد. در صورتی که منبع نور به سمت ما حرکت کند، فرکانس آن به سمت ناحیه‌ی فرابنفش (طول موج‌های کوتاه‌تر و فرکانس بیشتر) جابجا می‌شود که به آن "انتقال به آبی" یا blue shift گفته می‌شود. اما در صورتی که منبع نور از ما دور شود، فرکانس آن به سمت ناحیه‌ی فروسرخ (طول موج‌های بلندتر و فرکانس کمتر) جابجا می‌شود که به آن "انتقال به سرخ" یا red shift گفته می‌شود. هرچقدر سرعت منبع نور بیشتر باشد، مقدار این جابجایی بیشتر است. عکس این قضیه نیز صادق است. بدین معنی که هرچقدر مقدار تغییر فرکانس بیشتر باشد، سرعت جابجایی منبع نور بیشتر است.
در خلال سال‌های ۱۹۲۷ تا ۱۹۲۹، منجم فرانسوی جورج لمیتره Georges Lemaitre و ادوین پاول هابل Edwin Powell Hubble منجم آمریکایی، از مشاهده‌ی کهکشان‌های دیگر دریافتند که نور همه‌ی کهکشان‌ها دچار redshift می‌شود. این بدین معنا بود که همه‌ی کهکشان‌های دیگر در حال دور شدن از ما هستند. همچنین آن‌ها دریافتند که هرچقدر این کهکشان‌ها از ما دورتر باشند، میزان redshift بیشتر است. این نیز بدین معنا بود که هرچقدر این کهکشان‌ها از ما دورتر باشند، با سرعت بیشتری از ما دور می‌شوند. این اولین بار بود که بشر انبساط جهان را مشاهده می‌کرد. انبساط جهان یکی از پایه‌های نظریه‌ی بیگ‌بنگ است. رابطه‌ی هابل-لمیتره (پست بعد)، نشان می‌دهد که سرعت دور شدن کهکشان از ما، با فاصله‌ی آن از ما، رابطه‌ی خطی دارد. پس اگر ما میزان سرعت دور شدن کهکشان (یا میزان redshift نور آن) را بدانیم، می‌توانیم با این رابطه، فاصله‌ی کهکشان‌های دوردست را از خود محاسبه کنیم. این روشی است که با استفاده از آن تلسکوپ فضایی جیمز وب، فاصله‌ی کهکشان‌های مثلا ۱۳ میلیارد سال نوری دورتر را محاسبه می‌کند. اما همانطور که گفته شد، با توجه به اینکه جهان در حال انبساط است، این فاصله‌ی ۱۳ میلیارد سال نوری، فاصله‌ای است که ۱۳ میلیارد سال قبل بین ما و آن کهکشان بوده است. در همین لحظه، آن کهکشان حدود ۲۵ میلیارد سال نوری از ما فاصله دارد.»

من:
«این گزاره «رابطه‌ی هابل-لمیتره (پست بعد)، نشان می‌دهد که سرعت دور شدن کهکشان از ما، با فاصله‌ی آن از ما، رابطه‌ی خطی دارد.» اشتباهه.
اگه اینجوری بهش نگاه کنی، سرعت انبساط همه جا یکنواخته
اما چرا جامعه علمی فکر میکنه سرعت انبساط با افزایش فاصله از ما زیاد میشه؟
اگه سرعت انبساط با افزایش فاصله از کهکشان ما زیاد بشه، این یعنی کهکشان راه شیری یه تفاوتی با بقیه داره
درسته؟
و این یعنی زمین مرکزه
اما عالم مرکز نداره. اگه عالم مرکز نداشته باشه، یعنی تو از هر کهکشان دیگه‌ای که به عالم نگاه کنی، اینجور به نظر میرسه که از اونجا هم سرعت انبساط عالم با افزایش فاصله از اون کهکشان زیاد میشه.
یعنی این در تمام کهکشان‌ها ثابته. نسبیت عالم
اما چرا این یه تصور باطله؟
بذار باید یه مثال بزنم.
سه تا کهشکان داریم آ و ب و ج
اینها به صورت یه خط در کنار هم قرار دارند
الف در سمت چپ، ب وسط و ج سمت راست
در لحظه اول، فاصله بین هر کدوم اینها یه واحده
الف و ب به اندازه یک واحد از هم فاصله دارند
ب و ج هم همنطور
اما الف و ج دو واحد فاصله دارند
حالا فرض کن فاصله بین اینها داره زیاد میشه. خود فضا است که داره کش میاد و گرنه اینها حرکتی ندارند. فضا داره از خودش دور میشه
در لحظه دوم، فاصله بین اینها شده 2 واحد
الف و ب 2 واحد فاصله دارند و الف و ج 4 واحد
حالا بیا این رو روی محور اعداد پیاده کنیم
ما وقتی از زمین به آسمون نگاه میکنیم و سرعت کهکشان‌ها رو می‌سنجیم، در حقیقت به صورت ناخودآگاه زمین رو گرفتیم مرکز
مثل این میمونه که تو این مثال، برای سنجش سرعت انبساط، کهکشان الف رو به عنوان نقطه صفر دستگاه مختصات در نظر بگیریم
اگه این کار رو بکنیم چی میشه؟
به نظر میرسه ج سرعت دورشدنش از الف دو برابر ب است
الف میشه نقطه صفر، ب میشه نقطه 1 و ج هم 2.
این قبل حرکت بود.
بعد حرکت اما چی میشه؟
الف همون صفر میمونه، ب میرسه به 2 و ج به 4.
به نظر میرسه ج در زمان یکسان فاصله بیشتری رو طی کرده
و در نتیجه کسی که روی نقطه الف باشه، خیال میکنه سرعت ج بیشتره
در واقع، میدونی جامعه علمی چه اشتباهی میکنه؟
دورشدن خود زمین رو محاسبه نمیکنه»

فیزیک‌دان:
«خب دور شدن کهکشان‌ها از ما به خاطر انبساط فضاست نه حرکت خود آن کهکشان‌ها. اگر به خاطر حرکت خود آن کهکشان‌ها بود که هر کهکشانی بایستی به یک سمت حرکت می‌کرد. اینکه کل عالم منبسط می‌شود باعث ردشیفت و دور شدن کهکشان‌ها از ما می‌شود.
در مورد آن رابطه ما می‌بینیم که نور کهکشان‌های دورتر، دچار ردشیفت بیشتری می‌شود. خب اگر کسی در آن کهکشان دوردست نیز به ما و دیگر کهکشان‌های اطرافمان بنگرد، خواهد دید که ما نیز با همان سرعت در حال دور شدن هستیم‌.»

من:
«الان به طور مشخص به یه سوال جواب بده تا این بحث رو ببندیم و بریم سراغ تابش زمینه‌ای. می‌خوام بدون بیگ بنگ تبیینش کنم
سوال اینه: قبول داری سرعت انبساط عالم در همه جا یکنواخته؟»

فیزیک‌دان:
«منظورت از همه جا کجاست؟ سرعت انبساط عالم در گذشته با سرعت انبساط عالم در زمان حال متفاوت است
سرعت انبساط عالم با ثابت هابل مشخص می‌شود و به نظر می‌رسد در حال افزایش باشد.»

من:
«نکته اصلی همینه: به نظر میرسه.
ببین یه زمان هم به نظر میرسید زمین ثابته کل عالم داره دورش میچرخه.
اینجا هم همینه. فقط به نظر میرسه.
بذار بیشتر توضیح بدم
بیا خیلی ساده‌اش کنیم:
یه پاره‌خط در نظر بگیر به طول 2 سانت.
این پاره خط اینجوریه که هر ثانیه طولش دو برابر میشه. یعنی با یه سرعت یکنواخت در هر ثانیه دو برابر میشه.
در ثانیه دو، این پاره‌خط شده چهار سانت. در ثانیه سوم شده 8 سانت. در ثانیه 4 طولش شده 16 سانت.
سرعت انبساط زیاد نمیشه. سرعت ثابته. هر ثانیه دو برابر میشه.
اشکال فراکتال رو یادته؟
فضا رو باید فراکتال ببینی.
وقتی پاره خط دو سانت بود در عرض یه ثانیه شد چهار سانت.
حالا همین پاره خط چهار سانتی رو دو قسمت کن.
هر قسمت دو سانته. هر قسمت در طول یه ثانیه بعد، میشه چهار سانت
پس سرعت انبساط افزایش پیدا نمیکنه
اما ما خیال میکنیم سرعت انبساط با گذر زمان و با افزایش فاصله زیاد میشه. دلیلش هم ساده است.
همون پاره خط رو ببین. فرض کن در سمت چپ این پاره خط یه مورچه قرار داره.
یه ثانیه میگذره. پاره خط از دو سانت میشه چهار سانت.
مورچه چی میبینه؟ میبینه که انتهای سمت راست پاره خط داره با سرعت 2 سانت بر ثانیه ازش دور میشه.
حالا از ثانیه دو میرسیم به ثانیه سه.
پاره خط میشه 8 سانت. مورچه چی میبینه؟
میبینه که انتهای سمت راست داره با سرعت 4 سانت بر ثانیه ازش دور میشه.
فیزیکدانان خیال میکنند سرعت زیاد میشه، چون قادر نشدند از بیرون به این فرایند انبساط فضا نگاه کنند.
فیزیک‌دانان امروزی قادر نشدند از منظر اون مورچه خارج بشن.
نگاهشون محدوده به نگاه مورچه
تو بخوای انبساط فضا رو دقیق بفهمی، باید خودت رو ببری بیرون و از بیرون به سه تا کهکشان هم‌عرض نگاه کنی که دارن از هم دور میشن.
اینجا سرعت افزایش پیدا نمیکنه
امیدوارم دیگه ابهامی برات باقی نمونده باشه.
و بدون شک سرعت انبساط بالاتر از سرعت نور نداریم. میتونی در مورد این مطمئن باشی.»

در ادامه وقتی در حال گشتن در فضای مجازی بودم با یه خبر جالب مواجه شدم. جیمز وب عکسی از یکی از دورترین کهکشان‌های عالم ثبت کرده. خبر رو بخونید:

«این هم خیلی خوبه. یه شاهد دیگه بر اینکه بیگ بنگی در کار نبوده. خوشبختانه جیمز وب میتونه راهگشا باشه
اگرچه که مطمئنم فیزیکدانان هیچوقت دست از سر ایده بیگ بنگ برنمی‌دارند. فقط سن رو زیاد میکنند.
یه نکته دیگه هم بگم. اینجا در مورد نحوه محاسبه سن عالم نوشته:

ساده ترین روش برای سنجش عمر جهان براساس اندازه گیری سرعت انبساط کیهان است. فاصله کنونی دورترین نقاط کیهان از یکدیگر و سرعت دورشدن آنها از هم نشان می دهد این انبساط در چه زمانی آغاز شده است. طبق محاسبات، سن کنونی جهان ۱۳.۸۲ میلیارد سال محاسبه شده است.

اگه این باشه، که کلا رو هواست.
شاید کهکشان‌هایی هست که ما قادر نیستیم ببینمیشون؟
شاید در فواصل بسیار دور کهکشان‌هایی باشند که نورشون نمیتونه به زمین برسه
شاید تابش زمینه‌ای چیزی نباشه به جز نور کهکشان‌هایی که در دوردست‌ها که به دلیل رد شیفت انرژیش رو از دست داده و به صورت امواج مایکروویو دراومده.
به نظرت این چقدر ممکنه؟»

فیزیک‌دان:
«ما یک‌ شاهد دیگر در مورد این امواج مایکروویو داریم که می‌گوید این نور یک‌ کهکشان نیست. این نور تابش یک جسم داغ است. ما تابش جسم سیاه را دقیقا می‌شناسیم و مقدار ردشیفت از فاصله‌ی ۱۳ و هشت دهم میلیارد سال نوری را می‌دانیم. به همین خاطر، زمانی که براساس ردشیفت محاسبه می‌کنیم، می‌بینیم که تابش زمینه‌ی کیهانی، تابش جسم سیاه در دمای ۳۰۰۰ کلوین است. و دقیقا از تابش جسم سیاه پیروی می‌کند. اگر‌ این نور، نور مرئی یک‌ کهکشان بود، حتی با وجود ردشیفت زیاد، باز هم می‌توانیم در امواج با طول موج کمتر از امواج مایکروویو آن را ببینیم.»

من:
«یه سوال:
از کجا میدونن تابش زمینه‌ای از فاصله 13 و هشت میلیارد سال نوری بوده؟ جواب این سوال رو نمیدونم.
یعنی اگه عالم رو نامتناهی در نظر بگیریم و براش سن قائل نشیم، این تابش میتونه مثلا از فاصله 100 میلیارد سال نوری اومده باشه.
این احتمال چقدر درسته؟
و اینکه حتی اگه فرض کنیم تابش یه جسم با دمای 3000 درجه کلوین بوده، ممکنه تک ستاره‌هایی در سرتاسر عالم پخش شده باشند و این حاصل اون باشه.
البته این احتمال خیلی ضعیفه
این سوال رو برای این مطرح میکنم. خوب به این مساله دقت کن:
بالاتر نحوه محاسبه سن کیهان رو دیدیم.
دورترین کهکشان‌هایی رو که دیدن با توجه به سرعتشون، به هم نزدیک میکنند و به یه سن میرسند.
بعد با توجه به این عدد و پیشبینی‌های نظریه بیگ بنگ، برای تابش زمینه‌ای یه زمان و فاصله در نظر میگیرند.
بعد امواج مایکروویو رو با توجه به اون زمان برعکس میکنند تا ببینند منشائش چی بوده.
اما همین نحوه محاسبه سن کیهان ایراد داره.
بدون شک کهکشان‎‌هایی هست که ما هنوز ندیدیم.
چطور میشه به این عدد 13 و 8 اعتماد کرد؟
این یه شاهده مبنی بر غلط بودن عدد 13 و 8»

فیزیک‌دان:
«من برای شما توضیح دادم که ما می‌توانیم محاسبه کنیم که امواج مایکرویو که الان به ما می‌رسد، تا چه میزان دچار رد شیفت شده است. بعد از محاسبه‌ی میزان رد شیفت می‌بینیم که این امواج، مربوط به نور مرئی نبوده، بلکه‌ کاملا از تابش جسم سیاه پیروی می‌کند و این تابش یکنواخت است. این نشان می‌دهد که ما نه تعدادی کهکشان، بلکه یک توده‌ی عظیم با دمای میانگین ۳۰۰۰ کلوین داریم. و توزیع فرکانس این امواج مایکروویو دقیقا از تابش جسم سیاه پیروی می‌کند.
شما این جسم سیاه را چطور توجیه می‌کنید؟ چطور این امواج مایکروویو دقیقا از توزیع تابش جسم سیاه پیروی می‌کند؟»

من:
«یه مساله: کتاب نظریه همه چیز رو خوندی؟»

فیزیک‌دان:
«حمیدرضا چرا وقتی زمان پاسخ دادن شما می‌رسد، بحث را تغییر می‌دهید؟ من چند ویژگی از تابش زمینه‌ی کیهانی گفتم که شما بایستی با نظریه‌تان آن را توجیه کنید.»

من:
«میخواستم به تفاهم برسیم
اما بذار اینجوری جواب بدم»

فیزیک‌دان:
«اول اینکه توزیع تابش زمینه‌ی کیهانی کاملا یکنواخت است. یعنی ما آن را نه به صورت نقطه‌ای بلکه به صورت کاملا یکنواخت می‌بینیم.»

من:
«شما بالاتر گفتی:
مقدار ردشیفت از فاصله‌ی ۱۳ و هشت دهم میلیارد سال نوری را می‌دانیم.
اینکه شما میگی منبع تابش زمینه‌ای یه جسم سیاه به دمای 3000 درجه است، با توجه به این استنتاج شده»

فیزیک‌دان:
«دوم اینکه دمای آن در همه‌ی جهات یکسان است و معادل ۲/۷ کلوین. محاسبات نشان می‌دهد که آن جسم ۳۰۰۰ کلوین دما داشته است.»

من:
«یعنی شما اول فرض کردی این تابش مال فاصله 13 و 8 میلیارد سال نوریه.
برای این جواب دارم [منظورم یکنواخت بودن تابش زمینه کیهانیه].»

فیزیک‌دان:
«سوم اینکه‌ توزیع فرکانس تابش زمینه‌ی کیهانی کاملا از توزیع تابش جسم سیاه پیروی می‌کند. به طور کاملا دقیق هم پیروی می‌کند.
باید بتوانید به کمک نظریه‌تان این سه را قبول کنید.»

من:
«اما بذار اول این رو حل کنیم:
چرا فرض میکنی اون تابش در 13 و 8 میلیارد سال پیش شروع شده»

فیزیک‌دان:
«چون ما میزان رد شیفت طیف هیدروژن را حساب می‌کنیم. طیف هیدروژن را دقیقا می‌دانیم، هرچقدر خطوط طیف جابجا شده باشد، فاصله‌ی جایی که آن هیدروژن آنجاست را می‌بینیم.
ما این عدد را فرض نکرده‌ایم بلکه این‌ عدد را محاسبه کرده ایم»

من:
«این عدد رو از طریق یه سری محاسبات دیگه به دست آوردی.»

فیزیک‌دان:
«از طریق میزان رد شیفت این عدد به دست آمده است»

من:
«صبر کن»

فیزیک‌دان:
«اکنون بایستی با نظریه‌تان این مشاهدات را توجیه کنید. سه موردی که گفتم را.»

من:
«بذار اینجوری بگم.
معتقدان به بیگ بنگ میگن سن عالم فلان قدره.
سن عالم رو از کجا به دست آوردند؟
اینجوری:
ساده ترین روش برای سنجش عمر جهان براساس اندازه گیری سرعت انبساط کیهان است. فاصله کنونی دورترین نقاط کیهان از یکدیگر و سرعت دورشدن آنها از هم نشان می دهد این انبساط در چه زمانی آغاز شده است. طبق محاسبات، سن کنونی جهان ۱۳.۸۲ میلیارد سال محاسبه شده است.
حالا اینها مجبورند برای فهم تابش زمینه‌ای فرض کنند این تابش در زمانی کمتر از اون عدد صورت گرفته.
برای همین وقتی رد شیفت رو برعکس میکنند میرسند به دمای 3000 درجه»

فیزیک‌دان:
«من کامل برایت توضیح دادم چرا به اطلاعات این سایت ارجاع می‌دهید؟
گفته ساده ترین روش
من می‌گویم اصلا به سن عالم کار ندارم. برای من همان سه مورد را توضیح بدهید.»

من:
«روش‌های دیگه‌ای هم هست؟»

فیزیک‌دان:
«حمیدرضا اصلا پیام‌های مرا می‌خوانی؟»

من:
«این سه مورد:
اول اینکه توزیع تابش زمینه‌ی کیهانی کاملا یکنواخت است. یعنی ما آن را نه به صورت نقطه‌ای بلکه به صورت کاملا یکنواخت می‌بینیم.
دوم اینکه دمای آن در همه‌ی جهات یکسان است و معادل ۲/۷ کلوین. محاسبات نشان می‌دهد که آن جسم ۳۰۰۰ کلوین دما داشته است.
سوم اینکه‌ توزیع فرکانس تابش زمینه‌ی کیهانی کاملا از توزیع تابش جسم سیاه پیروی می‌کند. به طور کاملا دقیق هم پیروی می‌کند.
hamid reza, [8/23/2023 12:19 PM]

الان میخوام این سه مورد رو توضیح بدم. خوب دقت کن
مورد اول:
بیا زمین یا کهکشان راه شیری رو مرکز در نظر بگیریم و با توجه به این مرکز فضای اطرافش رو به کره‌هایی تقسیم کنیم. مثل این شکل:

مثلا هر 5 میلیارد سال نوری رو بگیریم یه واحد
با این واحد میتونیم اسمان رو به افلاکی تقسیم کنیم که شعاع هر کدوم دو برابر اون یکیه
بگیم فلک اول، با شعاع یه واحد
فلک دوم، شعاش دو واحده

حجم هر کدوم از این افلاک رو اینجا به دست آوردم
حجم فلک دوم، 7 برابر فلک اوله
حجم فلک سوم 26 برابر فلک اول و 19 برابر هر دوی فلک‌های اول و دومه
نمیگم آسمان از افلاک تشکیل شده
صرفا دارم برات فضا رو قسمت بندی میکنم
فرض کنیم در فلک اول تعداد n کهکشان وجود داره
در نتیجه، در فلک دوم باید 7n کهشکان باشه
در فلک سوم، 19n کهشکان هست
و همینجور افزایش پیدا میکنه
به دلیل انبساط فضا، ما نمیتونیم نوری رو که از دورترین نقاط میرسه، ببینیم
چون اگه یادت باشه، فضا خودش در حال انبساطه و نوری که داره از فضا می‌گذره، باید مقداری از انرژیش رو صرف غلبه بر نیروی دفع مستتر در خود فضا کنه.
رد شیفت به همین دلیل رخ میده
حالا اگه فرض کنیم یه کهکشان باشه در فاصله 100 میلیارد سال نوری، نور این کهکشان تا بخواد برسه به ما تمام انرژیش رو از دست داده.
در نتیجه ما هیچ جوره قادر نیستیم ببینیمش
البته این اعداد رو دارم همینجوری میگم
اما تابش زمینه‌ای چیه و چرا یکنواخته؟
تابش زمینه‌ای چیزی نیست به جز تابشی که از ستاره‌ها و شاید هم حتی خود کهکشان‌ها و سیاه‌چاله‌ها در یه فاصله مشخص به ما میرسه.
این فاصله نباید اینقدر زیاد باشه که کل انرژی تابش به دلیل نیروی دفع موجود در فضا کامل از بین بره و خود امواج بخوابند.
از طرف دیگه نباید اینقدر کم باشه که ما بتونیم به صورت امواج با فرکانس بالاتر (یعنی فروسرخ و مرئی و ...) ببینیمشون.
مثلا فرض کن ما فقط تابش اجسامی رو میتونیم به صورت فروسرخ ببینیم که در درون فلک سوم قرار دارند
تابش افلاک هشتم به بعد هیچی به ما نمیرسه
و تابش اجسامی رو که در حد فاصله بین فلک سوم تا هشتم قرار دارند، به صورت امواج مایکروویو میگیریم
اما چرا یکنواخته؟

گفتم که هر چقدر به افلاک دورتر بریم، حجمشون زیاد میشه و در نتیجه تعداد کهکشان‌ها و ستاره‌های موجود در اونها هم باید زیاد بشه
تعداد اجسام موجود در قلک چهارم، 63 برابر تعداد اجسام موجود در فلک اوله. درسته؟
اگه در فلک اول 1000 کهکشان داشته باشیم، در فلک چهارم 63000 کهکشان داریم

به این دلیل که در فلک اول تعداد کمتری کهکشان و ستاره هست، ما تابششون رو به صورت نقطه‌ای میبینیم
اما بیا به فلک چهارم نگاه کنیم.
اونجا 63 برابر فلک اول جسمی داریم که از خودش تابش داره
فاصله‌ای که اجسام در فلک اول با همدیگه دارند، طبیعتا تفاوتی با فاصله‌ای که اجسام موجود در فلک چهارم دارند، نداره
مثلا اگه در فلک اول، در فاصله هر یه میلیارد سال نوری یه کهکشان باشه، در فلک چهارم هم همینه
اما فلک چهارم یه تفاوتی با فلک اول داره
درسته که در فلک چهارم بین کهکشان‌ها و ستاره‌ها فاصله هست، اما در نهایت تمام تابش اون اجسام باید خودش رو درون مرکز فرضی این عالم جمع کنه
فرض کنیم در فلک اول هزار تا کهکشان داریم. ما وقتی به اینها نگاه میکنیم، طبیعتا بینشون فاصله میبینیم
اما اگه به فلک چهارم برسیم، این فاصله حذف میشه. یکنواخت میشه
میدونی چرا؟
تابش 1000 تا کهکشان فلک اول، همگی در یه نقطه که زمین باشه، جمع میشن. اما چون تعداد کهشکان‌ها کمه، ما فضای خالی هم میبینیم
اما تابش 63000 تا کهکشان فلک چهارم هم در همون نقطه‌ای جمع میشن که تابش هزار تای فلک اول جمع شده بود.
طبیعیه اگه تابش اون 63000 تا رو به صورت یکنواخت ببینیم
متوجه شدی؟
این از یکنواختی»

فیزیک‌دان:
«بسیار عالی. اکنون به این اشکال پاسخ دهید. چرا این امواج ناگهان ناپدید می‌شوند و ما امواجی ضعیف‌تر از تابش زمینه‌ی کیهانی نمی‌بینیم. با اینکه ما امواج الکترومغناطیس ضعیف‌تر از آن هم داریم. اگر این تابش زمینه‌ی کیهانی مربوط به کهکشان‌هایی باشد که از فاصله‌ای دورتر هستند، ما باید امواجی ضعیف‌تر از تابش زمینه‌ی کیهانی نیز مشاهده کنیم و نباید ناگهان این طیف منقطع شود و امواج مایکرویو تابش زمینه‌ی کیهانی آخرین چیزی باشد که می‌بینیم. درست است؟»

من:
«شاید اگه درست بگردیم، پیدا بشن. این میتونه یه پیشبینی باشه. درسته؟»

فیزیک‌دان:
«سوال بعد، تابش زمینه‌ی کیهانی مربوط به سیصد و هشتاد هزار سال بعد از بیگ بنگ است و دورترین کهکشان‌هایی که ما می‌توانیم ببینیم مربوط به چند صد میلیون سال بعد از بیگ بنگ. اگرچه شما بیگ بنگ را قبول ندارید صرفا منظور من فاصله‌ی زمانی این دو است. چرا ما در این بین امواج دیگری دریافت نمی‌کنیم؟ اگر ما توانسته‌ایم تابش مایکرویو زمینه‌ی کیهانی را دریافت کنیم، اگر فاصله‌ی بین این دو یعنی تابش زمینه‌ی کیهانی و دورترین کهکشان‌هایی که دیده ایم، پر از کهکشان باشد، چرا ما این بخش پر از کهکشان را نمی‌بینیم. ما ابتدا و انتهای این بازه را می‌بینیم، اما درون این بازه دقیقا چیست؟ اگه کهکشان عادی‌ست بایستی آن را ببینیم، اگر کهکشانی غیرعادی‌ست یا شاید توده‌های غبار است، این نشانه‌ی یک اتفاق بزرگ در آنجاست.»

من:
«این مقاله میگه یه کهکشان کشف شده به نام میسی. طرف میگه ما بدون جیمز وب قادر نبودیم این کهکشان رو ببینیم. ما هنوز ابزار مناسب در اختیار نداریم»

فیزیک‌دان:
«سوال بعدی، چرا جنس این کهکشان‌های اولیه حدود ۴۰۰ میلیون سال بعد از بیگ بنگ با کهکشان‌های دیگر متفاوت است؟ چرا این ستاره‌ها سرشار از هیدروژن و هلیوم هستند و همگی بلااستثنا بسیار جوان هستند؟ چرا این کهکشان‌های اولیه فاقد عناصر فلزی که نشان از سن بالای کهکشان دارد هستند؟ چرا ستارگان این کهکشان‌ها با ستارگان کهکشان‌های ما متفاوت هستند؟ ستارگانی بسیار بزرگ‌تر و سنگین‌تر.»

من:
«بخوام جواب بدم، باید چند تا سوال ازت بپرسم»

فیزیک‌دان:
«در مورد ویژگی‌های کهکشان‌های اولیه primary galaxies مطالعه کنید. علت تفاوت آن‌ها را با کهکشان‌های عادی چگونه توصیف می‌کنید؟»

من:
«ویژگی یه کهکشان جوان رو مجددا میگی؟»

فیزیک‌دان:
«بله. کهکشان جوان عناصر فلزی پایین‌تری دارد چون واکنش‌های هسته‌ای در آن چندان پیش نرفته است و بیشتر از هیدروژن و هلیوم تشکیل شده است. چه توجیهی دارید برای اینکه همه‌ی کهکشان‌های آن قسمت از جهان، کاملا جوان هستند؟»

من:
«قبل از اینکه جوابت رو بدم یه سوال بپرسم
امواجی که عناصر مختلف ساطع میکنند، به لحاظ طیفی با هم فرق داره. درسته؟
عناصر سنگین هم از خودشون تابش دارند. اما سوال اینه که تابششون چقدر انرژی داره؟
حقیقتش دو تا جواب برات دارم. دو تا احتماله
خب یکیش اینه که اون کهکشان‌ها اینقدر دورند که شاید ما فقط میتونیم پرانرژی‌ترین تابش‌ها رو ببینیم. شاید هم باید از عنوان شدت استفاده کنم. شدت موج تولیدشده باید به قدری زیاد باشه که تا اینجا دووم بیاره.
شاید فقط عناصری مثل هیدروژن قادرند همچین تابش‌های قدرتمندی از خودشون بروز بدن.
در مورد این مطمئن نیستم. میخوام در بحث با تو ازش مطمئن بشم
اما یه مساله دیگه هم هست. این احتمال دومه:
طبق منطق یا کلام هگل، فقط و فقط فضا-زمان ازلی‌اند
یعنی اگه به عقب برگردیم، زمانی هست که هیچ ماده‌ای نداشتیم
و مسلما تشکیل یه کهکشان خودش میلیاردها سال طول کشیده
چون اول از همه باید از خود فضا، کوارک‌ها خارج بشن و بعد پروتون تشکیل بشه و بعد یه عالمه پروتون دیگه تشکیل بشه
و بر همه اینها عدم قطعیت حاکمه.
یعنی اینکه کهکشان‌های دوردست جوان‌اند، نمیتونه این فیزیک مبتنی بر فلسفه هگل رو رد کنه.
اگرچه که به نظر میرسه با استفاده از جیمز وب دانشمندان مجبور خواهند شد تخمینشون در مورد سن عالم رو تغییر بدن. زیاد میشه»

فیزیک‌دان:
«این پاسخ را نمی‌توانم قبول کنم. چون وقتی ما خطوط طیف هیدروژن و هلیوم را دیده ایم، دیدن خطوط طیف اتم‌های دیگر کار چندان دشواری نیست. و این ادعا که تابش عنصر هیدروژن قوی‌تر است نادرست است. این مورد را کنار بگذارید. چون آن کهکشان ها واقعا جوان هستند.
اما در مورد دوم، اینکه پذیرفتی زمانی بوده که ماده ای نداشته ایم و بعد ماده داریم، عملا یک زمان تولد را برای عالم قبول کرده اید‌ و از همین بابت این کهکشان‌های اولیه همگی جوان‌ هستند.»

من:
«قدرت و شدت یه تابش به چی بستگی داره؟
نه، زمان تولد برای عالم نیست. این ماده است که در یه زمان مشخص پدیدار میشه.
تفاوتش با بیگ بنگ در چند تا چیزه:
اول اینکه فضا-زمان همیشه بودند.
دوم اینکه فضا نامتناهی و دارای سه بعد و به صورت اقلیدسیه. زمان هم که حرکت فضا است.
اما تو ابهام دیگه‌ای برات نمونده؟ بخصوص در مورد تابش زمینه‌ای»

پ.ن: فعلا بحث به اینجا رسیده. ببینیم در ادامه چی میشه.