مچالگی، انجماد یا واپاشی؛ فرضیات مختلف "پایان جهان" از نگاه یک پروفسور برجسته فیزیک

نواندیش: دانشمندان می‌دانند حیات روی کره زمین چگونه به پایان می‌رسد: حدود پنج میلیارد سال دیگر سوخت هیدروژن خورشید تمام می‌شود و در نتیجه این ستاره شروع به انبساط می کند. در این مرحله که «غول سرخ» نام دارد، خورشید سیاره‌های نزدیک خود را می‌بلعد و کره زمین تبدیل به تکه سنگی بی‌جان و زغال‌مانند خواهد شد، اما هر چقدر سرنوشت نهایی کره زمین به تقریب قابل پیش‌بینی است، با این حال فرجام جهان یکی از موضوعاتی است که دانشمندان را سال‌هاست به گمانه‌زنی‌های متعدد واداشته است.

به گزارش آریا سعادتمند از سرویس بین الملل نواندیش، به تازگی کتی مک اسکریبنر، اخترفیزیک‌دان نظری و استادیار فیزیک در دانشگاه کارولینای شمالی کتابی با عنوان «پایان همه‌چیز» (The End of Everything) منتشر کرده است که فرضیات مختلف اتمام جهان را به بوته بحث گذاشته است. در این مطلب بخشی‌هایی از این کتاب که سایت نیچر آن را منتشر کرده، ترجمه شده است.

او در این کتاب توضیح می‌دهد که چگونه دانشمندان برای حدس زدن پایان جهان به عقب برمی‌گردند و با بررسی شواهد و ذرات تلسکوپی باقیمانده از انفجار کهکشان‌ها و ستاره‌ها که از گذشته دور به ما رسیده است سعی می‌کنند آینده‌های احتمالی جهان را پیش‌بینی کنند. 

اخترشناسان برای پیش‌بینی پایان جهان بیش از همه چیز به انفجار بزرگ آغازین یا مه‌بانگ متکی هستند. در پی این انفجار که سرمنشأ جهان کنونی ما محسوب می‌شود، ستاره‌ها، سیاره‌ها، کهکشان‌ها و حیات به وجود آمدند و دنیا شروع به منبسط شدن کرد. امری که تا هم‌اکنون ادامه یافته است.

حال سوال این است که این انبساط ادامه می‌یابد، سریع‌تر می‌شود و یا رو به کاهش می‌گذارد؟ سناریو‌های مختلفی برای پایان می‌توان متصور بود:

شماری از دانشمندان تصور می کنند که جهان در پایان احتمالا مسیری معکوس انفجار نخستین طی می کند. به این معنی که اگر میزان ماده در جهان، شامل ماده تاریک، همچنان در حد کافی باقی بماند جاذبه کیهانی سرانجام بر روند انبساط غلبه کرده و فشردگی آغاز می شود.

این فشردگی بر اثر نیروی جاذبه به قدری ادامه می یابد که ستاره‌ها و کهکشان‌ها یک به یک با هم برخورد می‌کنند. سرانجام جهان در یک نقطه در خود فرو می‌ریزد یا به اصطلاح مچاله می‌شود. انرژی و حرارت فوق‌العاده زیاد در یک نقطه ممکن است مهبانگی دیگر را رقم بزند.

انجماد بزرگ

در سوی مقابل اما نظریه‌ای دیگر وجود دارد که انجماد بزرگ یا مه‌گسست نام دارد. باید گفت در سال‌های ابتدایی جهان مقدار تحول دنیا بسته به میزان ماده موجود در آن بود. با گذشت زمان اما و در طول میلیاردها سال، ماده تاریک رفته رفته غلبه یافت و جهان را به سمت افق‌های جدید راند.

اطلاعات کنونی از تلسکوپ پلانک متعلق به آژانس فضایی اروپا و دیگر منابع با نظریه انبساط همیشگی جهان سازگار است.

در این وضعیت که به اصطلاح «انجماد بزرگ» نامیده می‌شود، آخرالزمان به گفته خانم مک «آرام و عذاب‌آور» خواهد بود. با افزایش انبساط، جهان به وضعیت حداقل دما و حداکثر آنتروپی نزدیک خواهد شد. در شرایط انبساطی که همه‌ چیز از هم فاصله می‌گیرد، وضعیت به جایی می‌رسد که ذرات تشکیل‌دهنده ستاره‌ها نیز نمی‌توانند دور هم جمع شوند و در فضا پخش خواهند شد.

نهایت این انبساط چه خواهد بود؟ دانشمندان می‌گویند آزاد شدن ذرات سرگردان رفته رفته به اصطلاح جهان را دچار خفگی می‌کنند. ادامه این روند منجر به جهانی تاریک و منجمد خواهد شد.

با این حال آخرین یافته‌ها چنین سرانجامی را نامحتمل‌تر می‌دانند و دانشمندان بیشتر به «گرمامرگ بزرگ» معتقدند. آن‌ها می گویند اختلاف دمای فرآیندها در نهایت به حدی می‌رسد که در آن فرآیند‌های فیزیکی به انجام نخواهند رسید.

زوال خلاء

این نظریه که از دیگر نظریه‌ها نامحتمل‌تر فرض می‌شود ریشه در فیزیک کوانتوم دارد. اخترشناسان می‌گویند اگر برای مثال یک سیاهچاله در جهت معکوس بخار شود، حبابی را شکل می‌دهد که از سرعت رشدی معادل سرعت نور برخوردار است. هرچند در درون این حباب خلاء‌ای با ثبات حکمفرماست، با این حال در انرژی پایین این خلاء می‌تواند به حالت با ثبات بیشتری متمایل شود.

این حباب ضمن حرکت و در مسیر راه خود همه چیز را نابود می‌کند تا سرانجام جهان به کلی ویران شود. ممکن است این روند در جایی از جهان و در فاصله‌ای دور همینک شروع شده باشد اما متوجه نزدیک شدن‌اش نباشیم.

آیا باید برای پایان جهان نگران باشیم؟

اگر برای چند میلیارد سال دیگر خودمان برنامه‌ریزی کرده‌ایم منطقی است که نگران باشیم. اما همچنان که خانم مک اسکریبنر اشاره می کند، نباید چندان دغدغه این اتفاق را داشت که کدام یک از حالات بالا برای آینده جهان رخ می‌دهد. چرا که طبق برآوردها دستکم تا ۲۰۰ میلیارد سال دیگر جهان پایان خود را به چشم نخواهد دید.