عظمت کائنات تا چه حد است؟ آیا می توان اظهار داشت که گستره ای نامحدود دارد؟ اگر برای عرصه آن حد و حدودی قائل شویم، در ورای این حدود چه چیزی وجود دارد؟ و اگر آغازی دارد، قبل از شروع چه چیزی وجود داشته؟

تجربیاتی که ما در زندگی روزمره خود بدست می آوریم، نمی تواند ما را آماده پذیرش نامحدود بودن کائنات کند. همچنین اگر بخواهیم خودمان را محدود کرده و تصور کنیم که جهان مرز و محدوده دارد، باز هم کار خود را آسان تر از آنچه که هست نکرده ایم.

تنها چیزی که با چشمان غیر مسلح قادر به دیدن آن هستیم، یک سطح صاف است و فقط قادریم که میزان محدودی از کل چیزهایی را که در گیتی وجود دارند، ببینیم. همانطور که می دانید نور با سرعتی برابر با 300000 کیلومتر در ساعت حرکت می کند – و هیچ سرعت بیشتری وجود ندارد - اما این میزان در مقایسه با مسافت هایی که باید طی شوند، تقریباً ناچیز است. نزدیکترین کهکشان نزدیک به کهکشان راه شیری، کهکشان مراه المسلسله می باشد که در فاصله ای قریب به دو میلیون سال نوری از ما قرار گرفته. در حال حاضر دور ترین کهکشان هایی که ما قادر به دیدن آنها هستیم، در فاصله ای در حدود 10 تا 12 میلیارد سال نوری با کهکشان راه شیری قرار گرفته اند. بشر تا کنون قادرد نبوده تا کهکشانی که بیش از 14 میلیارد سال نوری با زمین فاصله داشته باشد را مشاهده کند. با توجه به کلیه این مطالب می توان نتیجه گرفت که گرداگرد ما را "افقی" فرا گرفته که قادر به دیدن ماورای آن نیستیم.

تعریف "افق" جهانی قابل رویت است که گرداگرد ما را فراگرفته و بر اساس معیار دیامتر می توان گفت رقمی نزدیک به 28 میلیون سال نوری است؛ اما به راستی افق های اولین مکانی که ممکن است روی آنها زندگی وجود داشته باشد، کجا می توانند باشند؟ و کهکشان هایی که از نظر آن تمدن ها قابل رویت هستند کجا قرار دارند؟ باید تجسم کرد که جهان هستی خیلی بیش از آن چیزی که ما قادر به رویت آن هستیم گسترده شده است. در حقیقت مطالعات متعدد نظری حاکی از این امر هستند که آن قسمتی از افق را که ما مشاهده می کنیم، تنها تکه کوچکی از کل دنیای هستی است.

این روزها نظریه جدید علمی پیرامون چگونگی پیدایش و رشد دنیای هستی مطرح می شود و حاکی از این امر است که به طور آنی توسعه شگرفی در جهان هستی پدید آمده. تئوری فوق این فرضیه را ارائه می دهد انرژی نامعینی در خلاً وجود داشته که تحت فرایندی با نام "تراکم" تغییر شکل پیدا کرده. بر طبق محاسبات کاملاً محافظه کارانه، جهان هستی در طول دوره تراکم، گسترش بیش از اندازه ای پیدا کرده و این توسعه آنقدر شگرف بوده که می توان گفت یک اتم به یک کهکشان مبدل گشته.

اگر تصور کنیم که این ایده صحت داشته باشد، بنابراین باید اظهار کرد که عالم هستی خیلی بزرگتر از آن چیزی است که ما بتوانیم آنرا تصور کنیم؛ اما سوالی که مجدداً به ذهن می رسد این است که آیا جهان هستی مرز و محدوده ای دارد؟ و اگر دارد فرای این مرزها چه چیزی وجود دارد؟ حتی دانشمندان و محققان علم نجوم هم این سوال را پیچیده خطاب می کنند. به طور حتم اگر کهکشان ما بر اثر تراکم انرژی پدید آمده باشد، بنابراین می تواند اظهار داشت که ممکن است تراکم های دیگری در نقاط دیگر هستی پدید آمده باشند که فرای زمان و مکان فعلی ما هستند. بنابراین میتوان استنباط کرد که جهان های دیگری شبیه و یا متفاوت با جهان ما، هر یک در فضای خود و در زمان خود، پدید آمده و به موجودیت خود ادامه می دهند.

تراکم انرژی به خوبی می تواند علل فراخـی جهان هستی را تشریح کند و به ما کمک کند تا درک بهتری از جهانی که در اطراف خود می بینیم، داشته باشیم. داشنـمـدان بـرای بیش از 7 دهـه بر ایـن بـاورند که جهان هستی در هر ثانیه  در حـال گستـرش است و همواره بـزرگتـر مـی شود. اخیـراً پـژوهشــگران به ایـن نتـیـجه نـیـز دسـت پیـدا کـرده انـد کـه سرعت این افزایش حجم نیز در هر ثانیه بیشتر می شود.


در حالیکه ما هیچ گاه نمی توانیم کل عالم هستی را "ببینیم" و یا نگاهی به دورترین افق ها بیندازیم، اما می توانیم برخی از رفتارهای آنرا پیش بینی نماییم. به عنوان نمونه می توان پیش بینی کرد که سرعت گسترش جهان به چه میزان است؟ آیا این گسترش روزی به پایان خواهد رسید؟ و چه نیروهایی می توانند این گسترش را به بالاترین میزانش برسانند؟ شواهدی که در زمینه تسریع روند رشد گیتی وجود دارد- مشـاهـده انـفـجـار ستـارگان دور دسـت کـه بـاعـث مـرگ آنـهـا می گردد و به ابر نو اختر (Supernova) نامیده میشوند- افق های جدیدی را در این زمینه به روی بشر باز کرده است.

این اطلاعات از روی انفجار ستاره هایی که با نام ابر نو اختر شهرت دارند و در دوردست ها در حال متراکم شدن هستند، بدست می آید. دانشمندان داده های خود را از طریق کم و زیاد شدن نور این ستارگان بدست می آورند. فضانوردان معتقدند که نور طبیعی نوع خاصی از این ابر نو اخترها، که با نام "نوع اول" معروف هستند، با افزایش میزان حرارت و فعالیت اتمی افزایش پیدا می کند و رو به قرمزی می رود؛ به این شکل که میتوان بنا به ظاهرشان پیش بینی کرد که در چه فاصله ای نسبت به ما قرار گرفته اند و این کار صرفاً با توجه به میزان نور و روشنایی آنها امکانپذیر خواهد بود. همچنین میتوانیم پیش بینی کنیم که بنابر انفجارهای حاصله در این گدازه های غول پیکر چه میزان انرژی آزاد می شود؛ با در نظر گرفتن "میزان تحول پرتو قرمز" می توان اعلام کرد که کهکشانی که ابر نو اختران در آن قرار دارند، می تواند با چه سرعتی گسترش پیدا می کند. پرتو قرمز به تغییر میزان نور قرمزی اطلاق می شود که در فعل و انفعالات موجود در یک ابر نو اختر در طول مسیری که از ما دور می شوند، ایجاد می شود. هر چقدر یک کهکشان با سرعت بیشتری از ما دور شود، نور قرمز آن نیز بیشتر خواهد شد.

اما چیزی که ما در میان این نورهای قرمز و فواصل طولانی به دنبال آن هستیم "میزان رشد" کل جهان با در نظر گرفتن بازه زمانی است. میزان این رشد دانستنی های جالبی در مورد تمام نیروهای جاذبه موجود در عالم هستی در اختیار ما قرار می دهد. اگر میزان اجرام موجود در یک محیط افزایش پیدا کند، به مرور زمان از میزان رشد آن کهکشان کاسته می شود و درصد رشد را پایین می آورد.

حال دنیایی را فرض کنید که پر از اجرام گوناگون باشد، نیروی جاذبه این اجرام سبب می شود که گسترش آن سیستم کند شده و نهایتاً گسترش آن متوقف گردد و همه اجرام موجود در آن دچار سقوط و اضمحلال شود. چنین دنیایی عالم "بسته" نام میگیرد. در یک چنین سیستمی سرعت گسترش یکبار برای همیشه به بالاترین میزان خود می رسد. برای جدا سازی کهکشان ها از یکدیگر یک چنین انفحاری لازم است و کل پروسه باید در زمان نسبتاً کوتاهی انجام پذیرد. البته باید توجه داشت که مفهوم واژه نسبتاً کوتاه باز هم آنقدر زیاد است که ترسناک جلوه می کند.

احتمال دیگری را را نیز می توانیم در نظر بگیریم: یک جهان پر از خالی است. به این سیستم جهان "باز" اطلاق می شود. البته باید به اندازه کافی ماده در آن وجود داشته باشد که بقای آن تثبیت شود، اما فرض بر این است که که کل حجم ماده موجود در آن مقدار نامحسوسی جاذبه ایجاد میکند که نمی تواند بر روی گسترش کل مجموعه تاثیر محسوسی بگذارد. بنابراین می توان گفت که در حال حاضر به همان اندازه ای رشد می کند که در گذشته رشد می کرده و از روند رشد پایداری برخوردار می باشد. اگر بخواهیم احتمال اول - یعنی همان جهان بسته – را در نظر بگیریم، گسترش کهکشان ها در گذشته باید خیلی کند تر از حال حاضر می بوده تا یک چنین انفصال هایی مابین کهکشان ها ایجاد می دشده، و بر طبق این نظریه یک ابر نو اختر که در حال فاصله گرفتن از ما می باشد، باید در فاصله خیلی دورتری از ما قرار می گرفته ، و از آنجایی که واگرایی مدارها از یکدیگر با سرعت بالاتری انجام می گرفته (با توجه به فاکتور زمان) در آن شرایط لازم نبوده که این نوع گدازه ها خیلی از مدارها دور می شدند تا به مرحله ایجاد پرتو قرمز برسند. با این حال آیا می توان اظهار داشت که یکی از این دو احتمال می توانند علل ایجاد جهانی که ما در آن زندگی می کنیم را توضیح دهند؟ نه! البته می توان احتمال دوم یعنی همان جهان "باز" را نیز مورد بررسی قرار داد، اما باز هم ابر نو اخترها در فاصله بسیار زیادی از ما قرار گرفته اند و فضا نوردان معتقدند که اگر از ابتدا هم یک چنین سرعتی را می داشتند باز هم نمی تواستند در حال حاضر با یک چنین فاصله ای از ما قرار بگیرند، اما جهانی که ما در آن زندگی می کنیم ابتدا یک انفجار عظیم اولیه را داشته و سپس یک دوره کند شدن در رشد را شاهد بوده، اما پس از چندی بر میزان رشد آن افزوده شده و همین امر سبب پدید آمدن کهکشان های مختلف و جدا شدن آنها از یکدیگر شده.

پس آیا هر دو احتمال جهان هستی را توصیف میکنند؟ خیر! نزدیک ترین فرضیه به واقعیت، جهان "باز" میباشد. به هرحال ابرنو اختران بسیار کم نورند - به این معنا که آنها به اندازه ای دورند که حتی آن مدل به ابر نو اختران اجازه نمی دهد تا جایی که ستاره شناسان امکان مشاهده آن را دارند ،جابجا شوند. جهان واقعی ما میبایست پیش از مدت زمان انبساط خود مقداری تعلل نموده و سپس به مرحله گسترش وارد شده باشد و بدین ترتیب اجرام و کهکشانها از یکدیگر فاصله گرفته اند.

حال باید پرسید که چه چیز می تواند سرعت آنرا تسریع بخشیده باشد؟ مطمئناً هیچ چیز در تجربه های زمینی ما وجود ندارد که چنین امکانی را برای ما فراهم آورد که بتوانیم پاسخ به این پرسش را به طور عینی دریابیم. این درست همان جایی است که تئوری تراکم پا به عرصه گیتی می گذارد. از عمر این نظریه چیزی در حدود دو دهه میگذرد و پیرو این نظریه توجیه می شود که نوعی انرژی وجود دارد که سبب گسترش فضا می شود. این انرژی با نیروی جاذبه رقات می کند - البته نه با مقیاس های داخلی. به هر حال این نوع انرژی بر نیروی جاذبه چیره می شود! نیروی جاذبه قصد از بین بردن این انرژی دارد. انرژی فوق را می توان با نام نیروی خلا و یا انرژی که در معادله جهان پایدار انیشتن "دینامیک هستی" ذکر شده، نام برد. نیروی خلاء همواره در تلاش برای افزایش کالبد گیتی است و همه چیز را با یک نیروی گرانشی از هم می راند. اولین طرح پیشنهادی برای مدل تراکم این است که در ابتدا این انرژی بر نیروی جاذبه موجود در اجرام غلبه کرده و سبب پدید آمدن انفجار در دنیا و به واسطه آن پدید آمدن جهان ما شده است.

به نظر می رسد که تصاویر موجود از تراکم های ابتدایی تعداد کثیری از حقایق موجود در رابطه با جهان هستی را به خوبی تشریح می کنند، و خیلی جالب است چراکه هر چقدر مشاهدات بشر کامل تر می شوند، تطابق آنها با تئوری تراکم افزایش پیدا می کند. نظریه دیگری که پیامون این مبحث مطرح می شود بدین شرح است که جهان در ابتدا صاف بوده و هیچ گونه انحنایی نداشته، شاید کمی عجیب به نظر برسد اما سنجش های اخیر پیرامون اختلالات موجود در تابش های پس زمینه ایی امواج مغناطیسی مایکرو، این نظریه را استدلال می کنند.

این امواج مایکروویو از میلیون ها قبل که جهان به صورت یک توپ گرد و آتشین و داغ بوده به جا مانده اند. ما یک سطح از آنرا می دیدیم همانطور که "سطح" خورشید را می بینیم. ما نمی توانیم درون خورشید و یا حتی تکه ابری را که در آسمان است ببینیم، دلیل این امر هم آن است که نور در حال انتشار است و به ما اجازه دیدن داخل اجرام از فاصله زیاد را نمی دهد. مانند خورشید که دارای نقاط متعددی می باشد، پخش شدن کره داغ و آتشین هستی به واسطه متمرکز شدن مناطق مختلفی که داغ تر، سرد تر، متراکم تر و یا دارای تراکم کمتری بودند، پیدید آمده. سطوح موجود در نظام هستی به وسیله امواج آگوستیک از یکدیگر دور شده و مسافت های زیادی را طی نموده اند، و این درست زمانی است که چیزی در حدود نیم میلیون سال از عمر جهان می گذشته. اندازه این اختلالات به ما یک خط کش می دهد! امواج مدت ها پیش به مسافت های بسیار دور دست گسیل داده شده اند. 

اجرام آسمانی متفاوت دارای اندازه های متفاوتی نیز می باشند. ارتباطی که میان اندازه واقعی و فاصله آنها از ما وجود دارد از طریق هندسه فضایی قابل پیش بینی است. برای محاسبه چگالی جهان هستی نیز مشکلاتی مطرح می شود. اگر بخواهیم چگالی جهان را با کلیه مواد و اجرام موجود در آن محاسبه کنیم، میزان کلی سایز همه کهکشان ها تغییر پیدا می کند. از سوی دیگر در نظر گرفتن یک جهان خالی نیز به نوبه خود مشکل ایجاد می کند. در نظر گرفتن یک دنیای مسطح، هم تصویر جدیدی را ایجاد می کند و هم مشکلات دیگری را با خود به همراه می آورد.

اما همه داستان این نیست. تئوری تراکم به وضوح اثبات می کند که چگونه اجرام کوچک می توانند به مرور زمان بزرگتر شوند و همچنین به ما می گوید که برای بوجود آمدن یک حجم انبوه به چه میزان اجرام کوچک تر نیاز است. این تئوری همچنین تضاد قدیمی در مورد این مطلب که کهکشان ها با چه سرعتی از هم دور می شوند را نیز اثبات می کند. ما همچنین می توانیم با توجه به رفتارهای کهکشان های مختلف، که در نوعی نیروی گرایشی غوطه ور هستند، میزان چگالی کلی جهان هستی را بدست آوریم. در این حالت به مقوله ای با نام "ماده سیاه" می رسیم که همان چگالی کلی جهان است. اگر جهان را مسطح فرض کنیم، آنوقت می توانیم این عدد را از جمع چگالی ماده و انرژی موجود در جهان بدست آوریم.

در چند سال اخیر نوعی همگرایی در مشاهدات مختلف به چشم می خورد. اکثریت قریب به اتفاق پژوهشگران بر این باورند که ما در جهانی زندگی می کنیم که تنها قادر به رویت حجم بسیاری پایینی از کل ماده موجود در آن هستیم که با شماهده کل کهکشان های موجود می توان گفت 25% آن برای ما قابل رویت است، و برای همین به آن "ماده سیاه" می گویند چراکه 75% از کل آن را هیچ کس تا کنون ندیده. از سوی دیگر انرژی گرانشی موجود در جهان نیز "انرژی سیاه" نام دارد و می توان گفت که این روزها میزان "انرژی سیاه" بر "ماده سیاه" غلبه می کند. باید توجه داشت زمانیکه "ماده سیاه" تبدیل به "انرژی سیاه" می شود، نوعی فوران رخ می دهد.

شاید تا حد بیشتری شیفته انرژی سیاه باشیم اما به هر حال باز هم احتمال بر این می رود که دلیل ایجاد نیروی گرانش فعلی که میان کهکشان ها وجود دارد، چیزی جدای از نیروی گرانش ابتدایی موجود در جهان هستی بوده باشد. مطمئناً میزان تراکم انرژی و مقیاس های زمانی در حال حاضر با گذشته تفاوت چشمگیری می کند، اما اگر بتوانیم مکانیزم تسریع گسترش و تراکم اجرام اسمانی را دریابیم، مطمئناً قادر خواهیم بود تا به پرسش علل ایجاد این سرعت در تراکم نیز پاسخ دهیم.

به هرحال سناریوی پیچیده ای است! با توجه به نظریه تراکم، حجم عالم هستی را چه مقدار می توان تخمین زد؟ این سوال در درک این مطلب که چه چیزی در ورای مرزها نهفته است، بستگی دارد. آیا می توان با سایر قسمت های این گیتی ارتباط برقرار کرد یا خیر؟ نباید همه چیز را به حدس و گمان واگذاشت. در حقیقت چیزی که ما در فراروری خود می بینیم، تنها ذره کوچکی از افقی است که تلاش برای درک آن داریم.