۵ معمای بزرگ جهان هستی که هنوز بی‌پاسخ مانده‌اند!

گجت نیوز: با وجود تمام شگفتی‌های فناوری و پیشرفت‌های علمی که در اختیار داریم، گاهی وسوسه می‌شویم فکر کنیم به تمام رازهای جهان هستی پی برده‌ایم. اما واقعیت بسیار متفاوت است. بسیاری از پرسش‌های بنیادین درباره ماهیت کیهان همچنان بی‌پاسخ مانده‌اند و خواب را از چشمان کیهان‌شناسان ربوده‌اند.

در این مطلب، سفری به اعماق فضا و زمان خواهیم داشت تا با ۵ مورد از بزرگترین معماهای کیهانی که علم هنوز در تلاش برای حل آن‌هاست، آشنا شویم.

۱. ماده تاریک: گرانش گمشده کهکشان‌ها

همه ما با نیروی گرانش آشنا هستیم؛ نیرویی که ما را روی زمین نگه می‌دارد و سیارات را در مدار خورشید می‌چرخاند. اما وقتی نوبت به کهکشان‌ها می‌رسد، چیزی عجیب به نظر می‌رسد. ستاره‌های لبه کهکشان‌ها، برخلاف انتظار، تقریبا با همان سرعت ستاره‌های نزدیک به مرکز می‌چرخند. این «مشکل چرخش کهکشان‌ها» دانشمندان را به این نتیجه رساند که باید جرم بسیار بیشتری در کهکشان‌ها وجود داشته باشد که ما قادر به دیدن آن نیستیم.

این جرم نامرئی، ماده تاریک (Dark Matter) نام گرفته است. شواهد دیگری مانند پدیده همگرایی گرانشی (خم شدن نور هنگام عبور از کنار اجرام پرجرم) نیز وجود ماده تاریک را تأیید می‌کند. محاسبات نشان می‌دهد نور در اطراف خوشه‌های کهکشانی بیش از آنچه جرم مرئی پیش‌بینی می‌کند خم می‌شود. تخمین زده می‌شود که حدود ۸۵٪ از کل ماده موجود در جهان از نوع ماده تاریک باشد! اما ماهیت دقیق آن (آیا از ذرات فرضی WIMP تشکیل شده؟) همچنان یک راز بزرگ است.

۲. تنش هابل: چرا بر سر سرعت انبساط جهان توافق نداریم؟

در اوایل قرن بیستم، ادوین هابل کشف کرد که جهان در حال انبساط است. در دهه ۱۹۹۰، کشف شگفت‌انگیز دیگری رخ داد: این انبساط نه تنها ادامه دارد، بلکه شتاب نیز می‌گیرد! دانشمندان برای اندازه‌گیری سرعت این انبساط (که به ثابت هابل معروف است) از دو روش اصلی استفاده می‌کنند:

• شمع‌های استاندارد: بررسی درخشندگی اجرام شناخته‌شده‌ای مانند متغیرهای قیفاووسی و ابرنواخترهای نوع Ia در کهکشان‌های دوردست.
• تابش زمینه کیهانی (CMB): تحلیل پس‌تاب نوری مهبانگ که از حدود ۴۰۰ هزار سال پس از پیدایش جهان به جا مانده است.

مشکل اینجاست: این دو روش نتایج متفاوتی ارائه می‌دهند! سرعت انبساط محاسبه‌شده با شمع‌های استاندارد حدود ۹٪ سریع‌تر از نتیجه به‌دست‌آمده از CMB است. این اختلاف که به تنش هابل (Hubble Tension) مشهور است، دانشمندان را مطمئن کرده که مشکل از اندازه‌گیری‌ها نیست، بلکه پای یک عامل ناشناخته دیگر در میان است. آیا ممکن است کل جهان در حال چرخش باشد؟

۳. انرژی تاریک: نیروی مرموز پشت انبساط شتاب‌دار جهان

دانشمندان مطمئن هستند که انبساط جهان شتاب‌دار است، اما هیچ‌کس نمی‌داند دقیقا چرا و چگونه این اتفاق می‌افتد. توضیح پیشرو، وجود نوعی انرژی ناشناخته به نام انرژی تاریک (Dark Energy) است که این انبساط را تغذیه می‌کند.

نظریه غالب (معروف به ثابت کیهان‌شناسی) می‌گوید که خود فضا دارای مقدار حداقلی انرژی ذاتی است و با انبساط جهان، این انرژی بیشتر می‌شود. اما مشکل اینجاست که مقادیر پیش‌بینی‌شده توسط این نظریه با انرژی مشاهده‌شده همخوانی ندارد. یافتن پاسخ نهایی برای انرژی تاریک احتمالا نیازمند فیزیک جدید و انقلابی در درک ما از کیهان است.

۴. معمای ماده و پادماده: چرا ما اصلا وجود داریم؟

هر چیزی که لمس می‌کنیم از ماده (ماده باریونی) ساخته شده است. اما ماده یک همزاد مخالف به نام پادماده (Antimatter) دارد که دارای بار الکتریکی مخالف است (مثلا پادپروتون بار منفی دارد). وقتی ماده و پادماده با هم برخورد می‌کنند، یکدیگر را در یک انفجار انرژی ۱۰۰٪ کارآمد، نابود می‌کنند.

طبق نظریه مهبانگ (بیگ بنگ)، ماده و پادماده باید در مقادیر مساوی در ابتدای جهان ایجاد شده باشند. اگر این‌طور بود، تمام آن‌ها باید یکدیگر را نابود می‌کردند و امروز جهانی (و ما) وجود نداشتیم! اما مشاهدات نشان می‌دهد جهان تقریبا به طور کامل از ماده تشکیل شده و اثری از پادماده اولیه نیست. این عدم تقارن ماده و پادماده یکی از بزرگترین رازهای بنیادین وجود ماست: چرا ماده بر پادماده غلبه کرد؟

۵. خود مهبانگ: آغاز همه چیز چگونه بود؟

نظریه مهبانگ بهترین توضیح فعلی ما برای منشأ و تکامل جهان است و شواهد زیادی از آن پشتیبانی می‌کند. اما یک سؤال اساسی باقی می‌ماند: اصلا چرا مهبانگ رخ داد؟ چه چیزی جرقه‌ی اولیه را زد؟

یک توضیح به نوسانات کوانتومی در خلاء فضا-زمان اشاره دارد؛ جایی که ذرات مجازی دائما به وجود می‌آیند و از بین می‌روند. شاید جهان ما حاصل یک نوسان فوق‌العاده عظیم باشد. نظریات عجیب‌تری مانند کیهان‌شناسی پوسته (Brane Cosmology) که از نظریه ریسمان می‌آید، پیشنهاد می‌کنند که جهان ما ممکن است حاصل برخورد «پوسته‌های» چندبعدی در ابعاد بالاتر باشد. این نظریه حتی امکان وجود چندجهانی (Multiverse) را مطرح می‌کند.

اما مشکل اینجاست که آزمودن این ایده‌ها، به ویژه آن‌هایی که به نظریه ریسمان مرتبط هستند، در حال حاضر یا شاید برای همیشه، فراتر از توانایی‌های ما باشد.

سخن پایانی

این پنج معما تنها بخشی از پرسش‌های عمیقی هستند که کیهان پیش روی ما قرار داده است. پاسخ به آن‌ها ممکن است نیازمند دهه‌ها یا قرن‌ها تلاش علمی و حتی ظهور فیزیک نوین باشد. کاوش در این رازها، یادآور فروتنی ما در برابر عظمت جهان و انگیزه‌ای بی‌پایان برای ادامه جستجو در ناشناخته‌هاست.