اندازه کل دنیا چقدر است؟
فرادید/ شاید تصور کنید به رغم تمام فناوریهایی که در اختیار داریم باید بدانیم دنیا چقدر بزرگ است، اما نمیدانیم!
اگر اینقدر خوششانسید که جایی دور از شهر زندگی میکنید، حتماً تا به حال شبها سرتان را به سوی آسمان بالا برده و محو تماشای آن شدهاید. شبهایی که هوا صاف است، منظرهی ستارگان نفسگیر است، طوری که هر ستاره یک خورشید دوردست به نظر میرسد.
به گزارش فرادید، اگر اطلاعات اندکی داشته باشید یا از یک اپلیکشن کمک بگیرید، شاید بتوانید یک یا دو صورت فلکی را شناسایی کنید. اما اعجابانگیزترین چیز این است که فضا به ظاهر تا بینهایت ادامه دارد. حتی قدیمیترین اجداد ما نیز در اندیشهی ماهیت آسمانها و فواصل سیارات، ستارهها و دنبالهدارهایی بودند که گاهبهگاه بر آسمان نقش میبستند.
شاید فکر کنید در قرن کنونی باید بدانیم اندازهی دنیا چقدر است، اما این پرسشیست که پاسخ آن را هنوز نمیدانیم. نداستنِ همه چیز با ندانستن هیچ چیز یکی نیست. بنابراین سوال درست این است که چه چیزی را میدانیم و چه چیزی را نمیدانیم؟
دنیای ثابت فرضی
برای شروع، دو حقیقت بسیار مهم را میدانیم. نخست اینکه دنیا نزدیک به ۱۴ میلیارد سال پیش در یک رویداد خارقالعاده به نام انفجار بزرگ (Big Bang) آغاز شد. دوم اینکه نور عادیِ قابلرویت سرعت محدودی دارد، سرعت شگفتانگیز آن ۳۰۰ هزار کیلومتر بر ثانیه است، به قدری سریع که در یک ثانیه هفت بار دور زمین میچرخد. ما مسافتی را که نور میتواند در یک سال نوری طی کند سال نوری مینامیم که معادل حدود ۱۰ تریلیون کیلومتر است.
نکتهی مهم دیگری که باید درک کنیم تفاوت میان جهان مرئی در مقابل کل جهان است. نخستین جهان، جهانیست که میتوانیم آن را ببینیم و دیگری همه چیز است. درک این موضوع زیاد دشوار نیست. فردی که روی پشتبامِ بلندترین ساختمانِ روی زمین ایستاده است (برج خلیفه در دبی) میتواند از هر سو حدود ۱۰۰ کیلومتر را ببیند. با این حال، سطح زمین بسیار بزرگتر از آنست و انحنای سیاره، دیدنِ همه چیز را غیرممکن میکند.
در مورد کل کیهان، عامل محدودکننده متفاوت است و آن سرعت نور است. اگر دنیای ما ثابت و بدون تغییر بود (فرضی که حقیقت ندارد) دورترین چیزی که میتوانستیم ببینیم ۱۴ میلیارد سال نوری با ما فاصله داشت، چون اگر یک شیءِ به این دوری، در لحظهی آغاز دنیا نوری ساطع کرده باشد، آن نور باید حالا به زمین رسیده باشد. نور ساطعشده از شیءای که در فاصلهی ۱۵ میلیارد سال نوری واقع است برای یک میلیارد سال بعدی هم به زمین نخواهد رسید، پس ما قادر به دیدن آن نخواهیم بود.
در دنیای ثابت فرضی ما، دنیای مرئی کرهای خواهد بود که زمین را احاطه میکند و شعاع آن ۱۴ میلیارد سال نوری است. شاید کل دنیا بزرگتر از این باشد، اما هیچ راهی برای دانستن آن نداریم، چون نورِ مکانهای دورافتادهتر هنوز به ما نرسیده است.
دنیای واقعی ما
کیهان ساکن نیست و این حقیقت اوضاع را پیچیده میکند. دنیا از انفجار بزرگ آغاز شد و آن «انفجار» سبب بزرگ شدن دنیا شد.
نور در جریانِ حرکت باید با این بزرگی بجنگد و به همین سبب زمان بیشتری طول میکشد تا به ما برسد.
برای درک بهتر این موضوع، فرض کنید کودکی در ده متری شما ایستاده و توپی را با سرعت دو متر بر ثانیه به سمت شما غلت میدهد. ۵ ثانیه طول میکشد تا توپ به شما برسد. حالا، تصور کنید ما همین موقعیت مشابه را داریم و شما روی زمین محکم ایستادهاید، اما کودک روی یکی از پیادهروهای متحرک (شبیه پیادهروهای متحرکِ فرودگاه) است. فرض کنید پیادهروی متحرک با سرعت یک متر بر ثانیه در حال دور شدن از شماست. به خاطر حرکتِ پیادهروی متحرک، به جای ۵ ثانیه، ۱۰ ثانیه طول میکشد تا توپ به شما برسد.
افسوس که موضوع حتی از این هم پیچیدهتر میشود. در حالی که کودک حین پرتاب توپ ده متر از شما دور بود، به دلیل حرکت پیادهروی متحرک، زمانی که توپ به شما برسد کودک ۲۰ متر از شما دور خواهد شد.
همین اتفاق پس از انفجار بزرگ برای نور مرئی پیش آمده است. آن نور ۱۴ میلیارد سال سفر کرد تا حالا به زمین برسد و درست مانند کودکِ ایستاده روی پیادهروی متحرک، مکان کنونیِ هر چیزی که آن نور اولیه را ساطع کرده دیگر ۱۴ میلیارد سال نوری با ما فاصله ندارد، بلکه فاصلهی آن با ما حالا ۴۶ میلیارد سال نوری است.
ما نور را از جایی که ساطع شده میبینیم، نه از جایی که منبع انتشار کنونی آن است. به این ترتیب، اخترشناسان میتوانند با قطعیت بگویند که دنیای مرئی (کرهای اطراف زمین تا فاصلهی قدیمیترین چیزی که میتوانیم ببینیم) ۹۲ میلیارد سال نوری قطر دارد (یعنی لبه به لبه).
پس دنیا چقدر بزرگ است؟
(تصویری فرضی از کل جهان مرئی)
تا اینجا از دنیای مرئی گفتیم، اما کل دنیا چطور؟ چگونه از بخشهایی از دنیا سردرآوریم که هنوز آنها را ندیدهایم؟ اینجاست که موضوع جالب میشود. شاید تعجبآور باشد، اما ستارهشناسان ۱۰۰ درصد اطمینان ندارند که هندسهی فضا را میشناسند، شاید مسطح باشد و شاید هم منحنی. در حالی که فضا سهبعدی است، میتوانیم از یک قیاس دوبعدی برای درک معنای آن استفاده کنیم.
در دو بُعد، معنای مسطح مسطح است، درست مانند سطح یک میز. با این حال، یک سطح دو بعدی میتواند منحنی باشد درست مانند سطح یک کره، اما میتواند مانند سطح یک زین هم منحنی باشد. اگر مانند سطح یک کره منحنی باشد به این معناست که اگر یک سفینهی فضایی فوق-سریع داشتید و به قدر کافی طولانی سفر میکردید، میتوانستید سفرتان را در همان نقطهی آغاز به پایان برسانید درست مثل هواپیمایی که در امتداد استوای زمین پرواز میکند.
اخترشناسان دادهها را بررسی کرده و به این نتیجه رسیدند که فضا مسطح یا نزدیک به مسطح است. با این حال، این تصمیم حاصل اندازهگیری است و اندازهگیریها توام با عدمقطعیت هستند؛ بنابراین این امکان وجود دارد که دنیا خمیدگی بسیار کوچکی داشته باشد. اما اگر منحنی باشد، پس معادل «استوای جهان» حداقل ۵۰۰ برابر بزرگتر از جهان مرئی است یا احتمالاً بزرگتر از آن.
در نتیجه، اخترشناسان به رغم ندانستنِ اندازه کل دنیا، میدانند که آن حداقل ۵۰۰ برابر بزرگتر از چیزیست که ما میتوانیم ببینیم. (این رقم نشاندهندهی فاصلهایست که کسی باید طی کند تا به مکان آغازین شما بازگردد). همانطور که حجم یک مکعب، فاصلهی آن در امتداد دو سوی مکعب است، اندازهی کل دنیا حداقل ۱۲۵ میلیون بار بزرگتر از دنیای مرئی است. نکتهی پایانی اینست که دنیای مرئی فوقالعاده بزرگ و کل دنیا بینهایت عظیم است.
