آیا تصاویر تلسکوپ فضایی جیمز وب، نظریه بیگ‌بنگ را رد می‌کند؟

دویچه وله: پیچیدن خبر رد نظریه بیگ‌بنگ از طریق تصاویر تلسکوپ فضایی جیمز وب در شبکه‌های اجتماعی جنجال آفریده است. اما آیا واقعا بیگ‌بنگ دیگر توضیح‌دهنده پیدایش گیتی نیست؟ پاسخ عرفان کسرایی، پژوهشگر مطالعات علم و فناوری، به این پرسش.

نظریه مِهبانگ یا "بیگ‌بنگ"، دیدگاه غالب و مستقر کیهان‌شناسی امروز است. نظریه یا به بیان دقیق‌تر، مدلی که در گذر زمان، از آزمون‌های بسیاری سربلند بیرون آمده و بسیاری از پدیده‌های کیهان را به خوبی توضیح می‌دهد.

عالم ما بر اساس این نظریه در حدود ۱۳.۸ میلیارد سال پیش از وضعیتی متراکم و داغ متولد شده و از آن پس به شکل‌های مختلف تحول پیدا کرده و به وضعیت امروزی رسیده است. به عبارت دیگر، این نظریه می‌گوید که همه چیز از جمله فضا و زمان، از یک نقطه تکینگی اولیه آغاز شده و همان تکینگی اولیه امروز به عالمی تبدیل شده که صدها و بلکه هزاران میلیارد کهکشان دارد و همچنان نیز در حال انبساط است.

در روزهای اخیر، خبری در شبکه‌های اجتماعی دست به دست شد که از نقض یا رد نظریه بیگ‌بنگ در جریان رصدها و مشاهدات تلسکوپ فضایی جیمز وب خبر می‌داد. برخی از هراس و سردرگمی کیهان‌شناسان سخن گفتند و برخی از به لرزه درآمدن پایه‌های یکی از محکم‌ترین نظریه‌های علمی عصر ما. اما به راستی چنین ادعایی واقعیت دارد؟ آیا عمر نظریه مهبانگ به سر آمده و اینک باید به دنبال نظریه‌هایی جایگزین گشت؟
ماجرا از کجا شروع شد؟
کشمکش بر سر نظریه مهبانگ به شکل امروزی آن ماجرای جدیدی نیست و تکامل محتوایی این نظریه، داستانی طولانی پشت خود دارد. در واقع نظریه مهبانگ به شکلی که امروز به عنوان نظریه اصلی در خصوص توضیح پیدایش گیتی پذیرفته شده، قطعات مختلف از پازلی بوده که هر کدام به تدریج کنار هم گذاشته شده و البته هنوز با گذشت این همه سال، قطعاتی گم‌شده در آن وجود دارد که توضیحی برای آن‌ها نداریم.

اما آنچه که این اواخر و با انتشار تصاویر جدید تلسکوپ فضایی جیمز وب به بحث‌درباره اعتبار و صحت نظریه‌مهبانگ دامن زد، یادداشتی بود که اریک لرنر، پژوهشگر فیزیک پلاسما و نویسنده کتاب "بیگ‌بنگ هرگز رخ نداده است" منتشر کرد.

لرنر در یادداشت خود فهرستی از مقالات جدید منتشرشده ارائه کرده و به نکاتی در تصاویر تلسکوپ فضایی جیمز وب اشاره می‌کند که به گفته او با پیش‌بینی‌های نظریه مبهانگ سازگاری ندارند. او می‌گوید نظریه بیگ‌بنگ ۱۶ پیش‌بینی غلط دارد و فقط یک پیش‌بینی درست یعنی فراوانی دوتریم، ایزوتوپ هیدروژن در کیهان.

لرنر می‌گوید این تصاویر بسیار غیرمنتظره‌اند و خلاف انتظار کیهان‌شناسان و این مشاهدات هرگز با پیش‌بینی‌های نظریه مهبانگ سازگاری ندارند. به گفته او این کهکشان‌ها برخلاف انتظار بسیار کوچک و قدیمی‌اند و اگر عالم در حال انبساط باشد، کهکشان‌های دوردست نباید مدام کوچک و کوچک‌تر به نظر برسند، بلکه از جایی به بعد، کاملا برعکس باید بزرگ‌تر و بزرگ‌تر به نظر برسند، چرا که نور آن‌ها زمانی ساطع شده که این کهکشان‌ها به ما نزدیک‌تر بوده‌اند.

فهرست مقالات و شواهدی که لرنر به آن‌ها استناد می‌کند کمی طولانی است، اما به طور خلاصه، تاکید او بر این است که وضعیت کهکشان‌ها در عالمی که تنها چند صد میلیون سال از عمر آن می‌گذشته، قاعدتا و بر اساس نظریه بیگ‌بنگ نبایستی این گونه به نظر برسد که تلسکوپ فضایی جیمز وب آن را ثبت کرده است.

لرنر برای اثبات ادعای خود مبنی بر این که کیهان‌شناسان از انتشار تصاویر تلسکوپ فضایی جیمز وب، دچار سردرگمی شده‌اند به سخنی از آلیسون کرک‌پاتریک، اخترشناس در دانشگاه کانزاس، استناد می‌کند که گفته بود اینک ۳ بامداد است و من بیدار، از خودم می‌پرسم که آیا هر کاری که تا به حال کرده بودم اشتباه بوده؟

در این مورد اما مقصود کرک‌پاتریک به هیچ وجه آن نبوده که لرنر از آن برداشت کرده است. از قضا کاملا برعکس، همان‌گونه که کرک‌پاتریک بعدتر اشاره کرد، تکامل کهکشان‌ها مساله‌ای کاملا مجزا از مساله بیگ‌بنگ است و شما می‌توانید بیگ‌بنگی داشته باشید که هیچ کهکشانی ایجاد نمی‌کند. یکی از این دو دلیل بر دیگری نیست. در واقع مقصود کرک‌پاتریک، درک کنونی ما از کهکشان‌ها بوده و نه زیر سوال بردن بیگ‌بنگ.

درباره یکی از ایرادات لرنر به تصاویر جیمز وب مبنی بر این‌که چرا کهکشان‌های مراحل اولیه کیهان، انتقال به سرخ (Redshift) از خود نشان می‌دهند نیز توضیحات متفاوتی ممکن است وجود داشته باشد. برای نمونه این تبیین که ستاره‌های نخستین از هیدروژن ساخته نشده بودند. از این رو تصاویر منتشرشده تلسکوپ جیمز وب، ناقض نظریه مبهانگ نیستند، بلکه این موارد، جزئیات مبهمی از این نظریه به شمار می‌روند که پیش از این نیز کم و بیش وجود داشتند.

نظریه مهبانگ اگرچه هنوز نقاط تاریک و مبهمی دارد، اما واقعیت این است که این نظریه، با انبوهی از شواهد و قرائن علمی پشتیبانی می‌شود. حتی به فرض پیشرفت‌های چشمگیر علمی و اکتشافات و مشاهدات آینده که به دنبال آن می‌آیند، به سختی می‌توان تصور کرد که اساس این نظریه، به چالش کشیده شود و به کل زیر و رو شود.
جایگزین نظریه مهبانگ چیست؟
پیش از استقرار نظریه مهبانگ به عنوان نظریه غالب در کیهان شناسی، کیهان‌شناسان تا مدت‌ها از نظریه‌ای به نام "نظریه حالت پایدار" پشتیبانی می‌کردند. نظریه‌ای که به شکل‌ها و روایت‌های مختلف از سوی کیهان‌شناسان برجسته‌ای چون گلد، سر فرد هویل، باندی و نارلیکار مطرح شده و توسعه یافته بود.

بد نیست بدانیم که اساسا نام بیگ‌بنگ باز می‌گردد به سر فرد هویل، کیهان‌شناس مشهور بریتانیایی که این نام را  در سال ۱۹۴۹ در یک برنامه رادیو بی‌بی‌سی و در واقع برای تمسخر این نظریه ذکر کرده بود. بر اساس نظریه حالت پایدار، گیتی هیچ آغازی نداشته و کلیه خواص کیهان‌شناسی با گذر زمان ثابت باقی می‌مانند.

این نظریه نیز همچون نظریه بیگ‌بنگ، فرضیاتی داشت که در آزمایشگاه قابل مشاهده نبودند. برای مثال بر اساس نظریه حالت پایدار، میدانی به نام میدان C وجود دارد که با نرخ یکنواختی ماده تولید می‌کند تا با خلق مداوم  (Continuous Creation)، کاهش چگالی ناشی از انبساط عالم را خنثی کند.

با وجود این، بسیاری از کیهان‌شناسان نظری در آن دوران بر این باور بودند که نظریه حالت پایدار، از نظریه‌های رقیب خود بهتر است، زیرا بررسی صحت و سقم این نظریه ساده‌تر است و یافتن هر شاهدی مبنی بر اینکه، کیهان در گذشته با کیهان امروز متفاوت است، می‌توانست این نظریه را مردود اعلام کند.

نظریه مهبانگ بی‌تردید با گذر زمان، بهبود یافته و اصلاح خواهد شد اما اگر بپذیریم که این نظریه کنار گذاشته شود، بدیل آن نظریه‌ای است که عالم را بی‌آغاز و ازلی می‌داند.
جهان با آغاز یا بی‌آغاز، جدالی به قدمت یک قرن
ریشه آنچه امروز به عنوان نظریه بیگ‌بنگ می‌شناسیم، در واقع تفسیری است که ادوارد لومتر Lemaître بلژیکی در سال ۱۹۲۷ برای توصیف چگونگی پیدایش گیتی به کار برد. استدلال لومتر آن بود که اگر عالم ما امروز در حال انبساط است، پس اگر در زمان به عقب بازگردیم با انقباض گیتی به یک نقطه اولیه خواهیم رسید.

پیش از آن در سال ۱۹۲۰، مناظره مشهوری میان دو کیهان‌شناس به نام‌های شپلی و کورتیس درباره اندازه عالم برگزار شد که به مناظره بزرگ (Great Debate) شهرت پیدا کرد. کورتیس در آن مناظره بر این باور بود که کهکشان ما تنها یکی از بی‌شمار کهکشان‌های دیگر در عالم است و در مقابل، شپلی معتقد بود که تمام عالم از همین کهکشان تشکیل شده و کهکشان ما در واقع، تمام گیتی است.

اما بحث درباره منشاء گیتی و آغاز آن، تنها زمانی مطرح شد که ادوین هابل، در سال ۱۹۲۹ تفسیر خود در خصوص انبساط عالم را مطرح کرد. او نشان داد که کهکشان‌های دورتر، سریع‌تر دور می‌شوند و پایه‌ای را در کیهان‌شناسی مدرن قرار داد که در نهایت به صورت‌بندی نظریه بیگ‌بنگ انجامید.

با وجود این، جدال میان دو نظریه، حالت پایدار (عالم بدون آغاز) و بیگ‌بنگ (جهان با آغاز) تا دهه‌های بعدی ادامه داشت و در نهایت با کشف تابش زمینه کیهانی (CMB) در میانه دهه شصت میلادی توسط پنزیاس و ویلسون، به سود نظریه بیگ‌بنگ خاتمه یافت.

تابش زمینه کیهانی، تابشی با بسامد حدود ۱۶۰ گیگاهرتز است که قدمت آن به ۳۸۰ هزار سال پس از بیگ‌بنگ باز‌می‌گردد و شکی باقی نمی‌گذارد که عالم ما با بیگ‌بنگ آغاز شده است. شاید از همین رو بود که استیون هاوکینگ، کیهان‌شناس مشهور بریتانیایی، جایی گفته بود، کشف تابش زمینه کیهانی، آخرین میخ بر تابوت نظریه حالت پایدار بود.

به رغم این‌ها، نظریه حالت پایدار و عالم بدون آغاز، نظریه‌ای قدرتمند به شمار می‌رفت و قادر بود از پس توضیح بسیاری از پدیده‌های کیهانی برآید. سر فرد هویل یکی از پایه‌گذاران این نظریه، در سن ۷۹ سالگی گفته بود: «من احتمالا زمان زیادی زنده نخواهم بود، ولی مشخص خواهد شد که حق با من بوده است». فراتر از این‌ها، هر دو حالت، چه کیهان آغازی داشته و چه بی‌آغاز بوده، هر دو به یک اندازه هولناک به نظر می‌رسد.