کیهان شناسی که با نام کوسمولوژی(cosmology)نیز خوانده می شود، دانشی نوین است که چگونگی پیدایش، تکامل و سیر تحول و سرانجام پایانی جهان هستی را مورد مطالعه و بررسی قرار می دهد. با اینکه اغلب کیهان شناسی را شاخه ای از علم فیزیک می دانند، با این حال خاستگاه این دانش نوین به تفکرات دینی و فلسفی باز می گردد. امروزه کیهان شناسی از زیر شاخه های ستاره شناسی شمرده می شود که ویژگی های جهان هستی را در مقیاس بزرگ مطالعه می کند به این معنا که کیهان شناسی مطالعه تمام اجزا جهان هستی از مرگ تا تولد ستارگان، ماده تاریک، سیاه چاله ها و سرنوشت تمام اجزا کیهان است در هر حالی که شاخه های دیگر ستاره شناسی تنها به بررسی اجرام کوچک آسمانی می پردازند. برای یافتن درکی دقیق از کیهان شناسی و یافته های آن تا پایان مقاله با ما همراه باشید.

تاریخچه کیهان شناسی

برای آگاهی از تاریخچه کیهان شناسی می توان با مروری بر کیهان شناسی اساطیری به حقایق بسیاری در این باره دست یافت، باورهای کیهان شناسی اولیه بشر به انسان انگاری خالقانی صاحب اراده که قادر به ابراز مرحمت و قهر بر انسان بودند معطوف بود، با این حال میان اساطیر کیهان شناسانه باستانی بشر در اقوام مختلف تفاوت ها و شباهت های بارزی وجود دارد، در میان تمام اقوم باستانی به وجود خالقی توانمند برای خلق جهان هستی بدین حد زیبا و متعالی اعتقادی راسخ وجود داشته است و در عین حال اعتقاد به پیدایش نظم از دل بی نظمی چنان پر رنگ بوده است که هنوز هم رد این باور در برخی جوان علم کیهان شناسی امروز مشاهده می شود. از ابتدای تاریخ انسان در پی کشف پاسخ به این سوال بوده که جهان هستی چرا و چگونه ساخته شده؟ با گذشت زمان همواره دانش انسان درباره کیهان و جهان هستی رو به فزونی بوده است اما گام های نخست این راه را بابلی ها برداشتند، بابلی ها با کشف سیستم شصت شصتی ثبت گذر زمان را ممکن کردند، همان سیستمی که در عصر حاضر به شکل ثانیه ها، دقیقه ها، ساعت ها و درجه ها مورد استفاده بشر است. اخترشناسان بابلی با دقت تمام حرکات ماه و سایر اجرام کیهان را رصد و ثبت می کردند تا بر آن اساس پیشگویی های دقیق به عمل آورند، به باور بابلیان زمین در مرکز کیهان و زیر حصاری از آب  قرار داشت و هفت پیکر آسمانی از قرار ماه، عطارد، ناهید، خورشید، مریخ و مشتری در اطراف زمین در حال گردش بودند، به باور بابلیان دیگر اجرام آسمانی مانند ستاره ها نیز خارج از حصار آبی زمین به طور ثابت قرار گرفته بودند.

تاریخچه کیهان شناسی

این بینش کیهان شناسی بابلیان به باور رایج سایر اقوام و فرهنگ های آن زمان بسیار شبیه بود، باوری که خدایانی متعدد برای کیهان قائل بود و نظم حاکم بر جهان هستی را بر آمده از بی نظمی جنگ میان خدایان می دانستند. چنانچه نگاهی موشکافانه تر به جزییات این  باور کیهان شناسی بیندازیم متوجه میشویم کهشکل گیری دانش کیهان شناسی در پاسخ به نیاز بشر به کشف چگونگی پیدایش جهان هستی بوده است.

در اساطیر ایران باستان، آفرینش کیهان و پیدایش جهان هستی شامل سه دوره است که هر دوره خود سه هزار سال به طول انجامیده است، دوره نخست دوره مینوی نام دارد و به دوره ای آفرینش اطلاق می شود که جهان مادی در میان جهان روحانی قرار داشته و اهورامزدا با اراده مطلق بر جهانی که دو مسکن روشنایی و تاریکی را در بر داشته حکمفرمایی می کرده است. دوره بعدی آفرینش را دوران آمیختگی می گفته اند که تهیگی(فضای خالی) میان روشنایی و تاریکی از میان رفته و میان اهورامزدا و اهریمن کارزار در افتاده و در این مرحله اهورامزدا جهان مادی را خلق کرده است. در این اسطوره آخرین مرحله آفرینش را دوره عزیمت اهریمن میخوانند که اهورامزدا برای همیشه بر اهریمن پیروزه گشته است.

همانطور که گفته شد در آغاز راه اخترشناسی، زمین را به عنوان مرکز جهان هستی می شناختند و باور داشتند که خورشید،ستاره ها و سیارات کشف شده در آسمان به دور زمین در گردش هستند.باور بر مرکزیت زمین در کیهان تا قرن 16 میلادی که نیکلاس کوپرنیک، نظریه خورشید مرکزی را مطرح کرد ادامه داشت و پس از این بود که تغییر بسیار عظیمی در نگرش انسان به کیهان رخ داد، در ادامه سیر تحولی دانش کیهانی بشر، نحوه برهم کنش نیروهای میان سیاره ای توسط آیزاک نیوتن کشف و به دانش کیهان شناسی اضافه شد.

با گذشت زمان تا آغاز قرن بیستم ، رفته رفته  به دانسته های کیهان شناسی بشر افزوده شد .در اوایل قرن20  میلادی دانشمندان سعی داشتند کشف کنند که کیهان  تنها محدود به کهکشان راه شیری می شود یااین کهکشان وسیع خود جزئی کوچک از جهان هستی با عظمتی وسیع تر است؟

در واقع تا قبل از آغاز قرن 19 میلادی باور عموم واکثریت جامعه علمی آن زمان بر این بود که کهکشان راه شیری که وسعت آن حدود یک میلیارد برابر منظومه شمسی برآورد شده است، کل جهان هستی و کیهان را تشکیل می دهد، با این حال در مقابل این باور نظریه ای مبنی بر اینکه سحابی های مارپیچی شکل بی شمار کشف شده در دل تاریکی آسمان می توانند کهکشان هایی دیگر در کیهان باشند، وجود داشت.  تا اینکه اخترشناسی به نام ادوین هابل موفق به کشف کهکشانی به نام آندرومدا  در فاصله ای دورتر از بازوهای مارپیچی شکل کهکشان راه شیری شد، در واقع هابل توانست  فاصله یک جرم تیره در دل یک سحابی تا زمین را محاسبه کند و ثابت کند که این جرم در خارج از منظومه شمسی و کهکشان راه شیری قرار گرفته است، با این کشف بزرگ داشمندان متوجه شدند که زمین مانند ذره ای غبار در دل کهکشانی قرار گرفته که خود نیز ذره ای از جهان هستی بیکران است. از آنجایی که کمی پیش از کشف هابل، آلبرت انیشتن نظریه نسبت خود را ارائه داده بود، هابل با اتکا بر این نظریه فاصله میانکهکشان های کشف شده تا زمین را محاسبه کرد و به این نتیجه رسید که کهکشان هادر حال دور شدن از زمین هستند و در واقع کل جهان هستی وکیهان در حال انبساط است و با کشف ریز موج های کیهانی توسط  کیهان شناسانی  به نام های  ويلسونو پنزياس در سال 1965 نظریه بیگ بنگ یا مه بانگ مطرح و تا حد زیادی به اثبات رسید، بنا بر نظریه بیگ بنگ یا انفجار بزرگ، کل کیهان و جهان هستی از انفجار بزرگ یک آتش گوی یا ستاره اولیه به وجود آمده است.

انفجار بزرگ یا بیگ بنگ

نظریه انیشتن مبنای اصلی تئوری بیگ بنگ است، تئوری که در مقایسه با سایر تئوری های مطرح شده تا این زمان توصیفی کامل تر و دقیق تر از نظریه انبساط کیهان را ارائه می دهد. برا اساس نظریه بیگ بنگ حدود 15 میلیارد سال پیش یک ستاره بزرگ در دما و چگالی بی نهایت دچار انفجار و واپاشی عظیمی شد  و سپس با واکنش های هسته ای پی در پی اتم های اجزای سازنده کیهان به وجود آمدند.
 با گذشت زمانی دراز در حدود 300 هزار سال پس از انفجار بزرگ دما تا چند هزار درجه کاهش یافت و امواج تابشی موسوم به ریز موج کیهانی را پدید آورد، انفجار بزرگ که زمان و مکان را در برمی گرفت همچنان در حال گسترش بود تا سر انجام اجزا سازنده کیهان رقیق و سرد شدند، گازها و پرتوهای ابری پراکنده از انفجار فشرده شدند و ستارگان و کهکشان ها را شکل دادند، در واقع جهان هستی امروز از ذرات خاکستر و دودهای باقی مانده انفجار بزرگ شکل یافته است.

کیهان شناسان بسیاری به درستی نظریه بیگ بنگ باور دارند، این نظریه داده های بسیاری در خصوص ویژگی های کیهان شرح می دهد و قادر به اثبات و توضیح مشاهدات کیهانی زیادی است، با اینحال نظریه بیگ بنگ نظریه کاملی نیست چرا که قادر به تشریح مبانی اولیه جهان نیست و با اتکا بر این نظریه محال است بتوانیم بدانیم جهان در آغاز چگونه بوده است.

امروزه با گسترش تکنولوژی رصدی، کیهان شناسی وارد عصر طلایی خود شده و با رصد های دقیق صورت گرفته با تلسکوپ های فضایی هابل و جیمز وب نقشه های بزرگ و دقیقی از موقعیت کهکشان ها در فضا تهیه شده است به نحوی که که با کمک نوردهی بسیار بالای تلسکوپ هابل تصاویری از کهکشان هایی در اعماق فضا آشکار شده است که نورشان به اندازه بیشتر عمر کیهان در راه بوده تا بتواند به چشم ما برسد. با تلاش های اخترشناسان و مشاهده و بررسی بی نظمی های موجود در ریز امواج کیهانی انفجار بزرگ، تصاویری از ساختار اولیه جهان ارائه شده که این تصاویر و اطلاعات می توانند نواقص اطلاعات ما در خصوص نحوه پیدایش جهان را تا حدود زیادی برطرف کنند.

شاخه های کیهان شناسی

کیهان شناسی فیزیکی:

شاخه ای از کیهان شناسی است که سرآغاز پیدایش، تغییرات و تکامل، ساختار، دینامیک و نیرو و سرنوشت نهایی جهان هستی و قوانین حاکم بر آن را از نظر علمی و جنبه های دانش فیزیک مورد بررسی و مطالعه قرار می دهد.

کیهان شناسی دینی:

شاخه ای دیگر از کیهان شناسی که بر اساس تعالیم دینی و یا باورهای یک سنت یا دین خاص درباره سرآغاز و پیدایش، تغغیرات و تکامل و سرانجام نهایی کیهان نظریه پردازی می کند.

نظریات کیهان شناسی

اخترشناسان و فیزیک دانان بسیاری تا کنون در زمینه مطالعات کیهانی طرح ها و مدل های ریاضی گوناگونی را مطرح کرده اند که قادر به توضیح و تبیین مشاهدات تجربی کیهانی باشند، با این وجود سه نظریه مهم کیهان شناسی وجود دارند که برخی از آنها  تا زمان درازی بر دانش و بینش دانشمندان از کیهان غلبه داشتند و با گسترش دانش نوین کیهان شناسی رد شدند ، یک از این نظریات بیش از سایر نظریه های کیهانی قادر به شرح ساز وکار چگونگی پیدایش جهان هستی وسرانجام کیهان است.

نظریه جهان ایستا:

(static universe )در این نظریه فرض می شود که جهان در حالت پایداری و ایستایی قرارگرفته است به این معنا که نه منقبض می شود و نه منبسط. اینیشتن با معادلات مشهور هندسه فضا - زمان خود کوشش کرد که هندسه فضا زمان جهان هستی را شرح دهد، اما این کار با بینش رایج در آن زمان مبنی بر ایستایی جهان هستی امکان پذیر نبود، طبق معادلات اینیشتن جهان ناایستا بود یا در ال انقباض و یا انبساط، به همین جهت اینیشتن عاملی به نام ثابت کیهان شناختی را به معادلات خود وارد کرد تا معادلاتش با جهان ایستای مورد قبول اخترشناسان آن زمان تطابق پیدا کند، سال ها بعد نظریه جهان ایستا با مشاهدات و محاسبات هابل از انبساط کهکشان رد شد.

نظریه حالت پایا( Steady- state model) :

با مطالعات هابل اثبات شد جهان در حال انبساط است، اما اگر جهان در حال انبسا است پس زمانی چگال تر بوده و کهکشان هایی که اکنون از هم دور می شوند به هم نزدیک بوده اند به حدی که شاید در یک نقطه قرار داشته اند و با انفجاری بزرگ طی انبساطی ممتد از هم دور می شوند، این پرسش و فرضیه پاسخ به آن دانشمندانی به نام های باندی،هویل و گلد را بر آن داشت که اصل جهان پایدار را به دانش  کیهان شناسی نوین اضافه کنند که بیان می کرد جهان اگر چه در حال انبساط است اما همیشه یکسان و پایدار است، مثلا نقطه ای که در همسایگی کهکشان ما قرار دارد همیشه مهمان تعداد ثابتی از کهکشان های در حال دور شدن از هم بوده است. تلاش برای اثبات و یا رد این نظریه منجر به مشاهدات رصدی گسترده ای شد که در اواخر دهه 1960 منتج به اعلام اثبات ناپایداری جهان شدند، جهان هستی و کل کیهان در حال تحول است.

نظریه مه بانگ( Big bang theory):

به طور قطع کهکشان ها و سایز اجزا کیهان در حال دور شدن از هم هستند پس روزی آنقدر بهم نزدیک بوده اند که در یک نقطه قرار داشته اند، تلاش برای یافتن نقطه مشخص آغاز جهان با اصل کیهان شناختی در تعارض است، هم زمان و هم فضا هر دو از لحظه مه بانگ به وجود آمده اند پس به هر نقطه از زمان یا فضا بازگردیم مه بانگ همان نقطه از زمان و فضا رخ داده است به عبارتی نقطه پیدایش جهان همه جا و هیچ کجا است، مدل فریمان این نظریه را چنین توضیح می دهد اگر کل کیهان و جهان هستی را همچون کره ای در نظر بگیریم که در حال انبساط است، سطح این کره به عنوان فضا در هر لحظه بزرگ تر می شود پس بیگ بنگ در مرکز این کره رخ داده است در حالی که به دلیل انبساط کره، این مرکز جزیی از سطح کره ( جهان هستی و کیهان کنونی که ما در آن زندگی می کنیم) نیست، به عبارتی دیگر مه بانگ رخ داده اما در هیچ کجا از جهان هستی کنونی.

بیشتر بخوانید: سطح نرم سیارک بنو نزدیک بود فضاپیمای اسیریس-رکس ناسا را ببلعد

همه چیز درباره کیهان شناسی

- جهان هستی در حدود 8/13 میلیارد سال عمر دارد.

- دانشمدان هنوز نمی دانند اول کهکشان ها به وجود آمده اند یا ستاره ها؟

بعد از وقوع مه بانگ مقدار زیادی هیدروژن و مقدار کمی هلیوم وارد جهان هستی شد، گرانش کیهانی سبب درون پاشی هیدروژن و تشکیل ساختاری ها مختلف شد اما هنوز مشخص نشده ساختارهای حباب شکل به جود آمده اول ستاره ها را تشکیل داده اند و بر اثر گرانش ستاره ها به هم نزدیک شده اند و بعد کهکشان ها شکل گرفته اند یا در ابتدا ساختارهای حبابی در اندازه های کهکشانی تشکیل توده هایی داده اند که کهکشان شده و بعد ستاره ها به وجود آمده اند.

- جهان هستی در صورت رسیدن چگالی آن به نقطه بحرانی از بین می رود، اگر چگالی کنونی جهان به نقطه چگالی بحرانی نرسد، کیهان همچنان در حال انبساط خواهد بود اما اگر چگالی کنونی کیهان از چگالی بحرانی بیشتر شود، انبساط جهان کند می شود و جهان هستی شروع به انقباض می کند و در نهایت از هم فرو می پاشد.

- انبساط کیهان شبیه کش آمدن یک بادکنک در حال باد شدن است، به این معنا که در نقطه از جهان هستی قرار بگیریم، کهکشان ها در حال دور شدن از هم هستند پس ما در مرکز عالم هستی قرار نداریم، اگر روی یک بادکنک علامت هایی بگذاریم و آن را باد کنید، علامت ها تا لحظه ترکیدن بادکنک در حال دور شدن از هم هستند در حالی که هیچ کدام در مرکز بادکنک قرار نداشته اند.

- میدانیم که فضا و زمان از مه بانگ به وجو آمده اند پس قبل از آن را نمی دانیم، فرضیه هایی در خصوص اینکه جهان های دیگری وجود داشته و دارد مطرح است اما هیچ راهی برای اثبات و رد آنها وجود ندارد و ما قادر به دیدن خارج از جهان خود نیستیم.