زوال ماده تاریک و توقف انبساط جهان
اگر چه اکنون میلیاردها سال از شتاب گرفتن بی‌وقفه انبساط جهان می‌گذرد اما این احتمال وجود دارد که از حرکت خود باز ایستد. دانشمندان پس از مدل‌سازی ماده تاریک که گفته می‌شود نیروی مرموزی است و موجب می‌شود جهان حتی بیش از پیش منبسط شود، این فرضیه را مطرح کرده‌اند که ماده تاریک نیروی خود را با گذشت زمان از دست می‌دهد. بر اساس این مدل، افزایش سرعت انبساط جهان ممکن است تا ۶۵ میلیون سال آینده به طور ناگهانی متوقف شود و در ۱۰۰ میلیون سال آینده انبساط آن به طور کلی به پایان برسد. در عوض، وارد عصر تازه‌ای از زندگی خود می‌شود و روند معکوسی را پیش می‌گیرد. به عبارتی دیگر، انقباض آهسته‌ای را آغاز می‌کند که آن نیز میلیاردها سال به طول خواهد انجامید و سرانجام با مرگ و شاید تولد دوبارۀ فضا و زمان به نقطه پایان خود خواهد رسید.
همه این اتفاقات به طرز چشمگیری سریع رخ می‌دهند. اگر به جای ۶۵ میلیون سال حرکت به جلو رو به عقب برویم، به زمانی می‌رسیم که سیارک «چیکشلوب» با برخورد به زمین دایناسورها را از صحنه روزگار پاک کرد. بنابراین، در مقیاس کیهانی، ۶۵ میلیون سال زمان بسیار کوتاهی است.
***
جهان با انفجار بزرگ متولد شد، حجمی که به طرزی باور نکردنی داغ و پرچگال بود. هنگامی که فقط ۳۴-۱۰ ثانیه از تولد آن می‌گذشت، انبساط عظیمی را تجربه کرد که به آن تورم کیهانی می‌گویند. در این رویداد، فضا با سرعتی بیشتر از سرعت نور منبسط شد. در این دوره، جهان دست‌کم ۹۰ برابر گسترده‌تر شد و می‌توان این‌گونه تشبیه کرد که در یک آن اندازه آن از یک ذره زیراتمی به یک توپ گلف تبدیل شد.
شناخت چگونگی انبساط جهان با کنار هم قرار گرفتن فیزیک نظری و مشاهدات مستقیم ستاره‌شناس‌ها میسر شده‌است. با این وجود آنها هنوز نتوانسته‌اند شواهد بی‌واسطه‌ای مثل امواج گرانشیِ مرتبط با ریزموج زمینه کیهانی را بیابند که در واقع تابش‌های به‌جا مانده از انفجار بزرگ هستند. در سال ۲۰۱۴ به اشتباه اعلام شد که این امواج شناسایی شدند اما ستاره‌شناس‌ها به سرعت تشخیص دادند که سیگنال مربوط به غبار راه شیری بود.
طبق داده‌های ناسا، رشد جهان پس از تورم کیهانی ادامه داشت، اما سرعت آن کمتر شد. با انبساط فضا، جهان خنک شد و ماده شکل گرفت. یک ثانیه پس از انفجار بزرگ، جهان پر شد از نوترون، پروتون، الکترون، آنتیالکترون، فوتون و نوترینو. در سه دقیقۀ آغازین پیدایش جهان، عناصر سبک طی فرایند هسته‌زایی انفجار بزرگ زاده شدند. دما از ۱۰۰ نونیلیون (۱۰۳۲) کلوین به یک میلیارد (۱۰۹) کلوین کاهش پیدا کرد. پروتون‌ها و نوترون‌ها به هم برخورد کردند تا دوتریوم که ایزوتوپی از هیدروژن است و به آن هیدروژن سنگین نیز می‌گویند شکل بگیرد. بیشتر دوتریوم‌ها با هم ترکیب شدند و هلیم را به وجود آوردند. مقدار بسیار کمی نیز لیتیم تولید شد.
جهان سریع‌تر از گذشته انبساط می‌یابد
در دهه ۱۹۲۰ «ادوین هابل» ستاره‌شناس کشف کرد که جهان ساکن نیست. در واقع منظور او این بود که جهان منبسط می‌شود. همین یافته بود که آشکار کرد جهان زاده انفجار بزرگ است. پس از آن، تا مدت‌ها تصور می‌شد که گرانش ماده موجود در جهان به طور قطع انبساط جهان را کند می‌کند. بعد، در سال ۱۹۹۸ ابرنواخترهای بسیار دوری با تلسکوپ فضایی هابل رصد شدند و با ویژگی‌های خود دانشمندان را قانع کردند که جهان در گذشته کندتر از امروز منبسط می‌شد. به بیانی دیگر، انبساط جهان نه تنها به دلیل نیروی گرانش کندتر نشده است، بلکه برعکس به طرزی غیر قابل توضیح سرعت گرفته است. نیروی ناشناخته‌ای که به پدیده انبساط شتاب می‌دهد ماده تاریک نام دارد که همچنان یکی از بزرگ‌ترین معماهای علم است.
هابل و محاسبه سرعت انبساط
هابل هزاران کهکشان را در خارج از کهکشان راه شیری ما کشف کرد و به حرکت آنها پی برد. او دریافت که هر چه کهکشانی دورتر باشد، با سرعت بیشتری از ما دور می‌شود. می‌توان این گونه تعبیر کرد که جهان به طور یکدست و متحدالشکل انبساط می‌یابد. هابل خود اعلام کرده بود که کهکشان‌ها را به عنوان نشانگرهای فضا می‌بیند و هرگز قانع نشد که جهان به طرزی یکنواخت در حال فراخ شدن است. او در این باره به تردید رسیده بود و باور داشت که محاسباتش حاکی از رخ دادن یک رویداد عجب و غریب در جهان هستند.
ستاره‌شناس‌ها به دو روش سعی کرده‌اند سرعت انبساط کنونی جهان را محاسبه کنند: با اندازه‌گیری فاصله ما با ستاره‌های پیرامون و با نقشه‌برداری از منبع نور کم‌سویی که زمان تولدش به دوران کودکی جهان برمی‌گردد. یکی از سرنخ‌های کیهانی که در جستجو برای رسیدن به سرعت دقیق انبساط جهان به دست آمده ماده تاریک است و گمان می رود که این نیروی اسرارآمیز موجب سرعت گرفت انبساط جهان می‌شود.
مشکلی که در این بین پیش آمده این است که این دو روش در تعیین سرعت انبساط ۸ درصد اختلاف دارند. شاید این تفاوت زیاد نباشد اما اگر واقعاً چنین باشد، بدان معنی است که جهان به قدری سریع در حال گشوده شدن است که حتی با ماده تاریک هم نمی‌توان آن را توضیح داد.
دهه‌ها پس از هابل، ستاره‌شناس‌ها در تلاش بوده‌اند تا بر سر سرعت انبساط جهان به توافق برسند تا بتوانند سن درست جهان را برآورد کنند.
این امر مستلزم ساخت رشته‌ای از «نردبان‌های فاصله کیهانی» (cosmic distance ladders)از منابع نور بود اما فقط منابعی که ستاره‌شناس‌ها از ذاتی بودن درخشندگی آنها اطمینان داشتند.درخشان‌ترین و دورترین نشانگرهای فضایی قابل شناسایی، ابرنواخترهای نوع «یکم اِی» (Type la) هستند.
هنگامی‌که تلسکوپ فضایی هابل در ۱۹۹۰ در مدار گردش قرار گرفت، سرعت انبساط جهان به قدری نامشخص بود که عمر برآورد شدۀ آن از ۸ میلیارد سال تا ۲۰ میلیارد سال متغیر بود. اما پس از ۳۰ سال مطالعه و رصد موشکافانه که بدون قدرت فوق‌العاده تلسکوپ هابل ممکن نمی‌شد، تیم‌های ستاره‌شناسی زیادی توانسته‌اند نرخ سرعت انبساط را با میزان دقت تنها کمی بیش از یک میلیارد سال برآورد کنند. با این یافته دقیق اکنون دانشمندان می‌توانند پیش‌بینی کنند که وسعت جهان در ۱۰ میلیارد سال آینده دو برابر خواهد شد.
جهان چند ساله است؟
در حال حاضر، عمر جهان به طور تقریبی ۸ر۱۳ میلیارد سال برآورد شده‌است. در مقایسه با آن، تنها ۶ر۴ میلیارد سال از عمر منظومه شمسی می‌گذرد. این تخمین نتیجۀ محاسبه ترکیب چگالی ماده و انرژی در جهان است و به کمک آن دانشمندان توانسته‌اند به سرعت انبساط جهان در گذشته‌های دور پی ببرند. با رسیدن به این آگاهی، توانستند زمان را به عقب ببرند و پیش‌بینی کنند انفجار بزرگ چه زمانی رخ داده‌است. بنابراین، اختلاف بین زمان وقوع انفجار بزرگ و اکنون سن جهان را تعیین می‌کند.
آیا زمان نیز منبسط می‌شود؟
احساس کندتر یا سریع‌تر گذشتن زمان متأثر از دو عامل است: ربط زمان به یک موقعیت خاص و غیر قابل پیش‌بینی بودن آن. برای مثال، وقتی برای رفتن به محل کار دیرمان شده است (زمان و موقعیت وابسته به هم هستند) و باید منتظر اتوبوس باشیم (زمان غیر قابل پیش‌بینی)، این حس آزاردهنده را داریم که دقایق نمی‌گذرند. برعکس، هنگامی که در تعطیلات هستیم و به ما خوش می‌گذرد، زمان و موقعیت نسبت به هم بی‌ربط می‌شوند و گویی زمان در پرواز است.
در مواقع یادآوری اتفاقات گذشته درک ما از زمان تغییر می‌کند. برای مثال، وقتی به یاد می‌آوریم که در تعطیلات گذشته چه کارهایی انجام داده‌ایم، به نظر می‌رسد که زمان بیشتر طول کشیده است. برعکس وقتی در صف منتظر هستیم، زمان خیلی کند می‌گذرد، اما وقتی مدتی بعد به یاد موقعیت در صف ایستادن خود می افتیم، حس می کنیم مدت خیلی کوتاهی در صف بوده‌ایم.
انبساط زمان و پاندمی کووید-۱۹
پاندمی کووید-۱۹ چگونگی درک گذشت زمان را در ما تغییر داده‌است اما هنوز نمی‌توان گفت مردم جهان گذشت زمان را در روزهایی اجرای فاصله‌گذاری اجتماعی چگونه به یاد خواهند آورد. ما در دو سال گذشته از چند اتفاق مهم زندگی محروم بوده‌ایم، از جمله جشن‌های سال نو و مراسم تولد و ازدواج. بنابراین پرسش بی‌پاسخ می‌ماند.
با این حال، دانشگاه فدرال ABC در برزیل پژوهشی را در این باره انجام داده‌است و دو ادراک درونی از زمان را که «انبساط زمان» و «فشار زمان» نام گرفتند در افراد شرکت‌کننده در این پژوهش بررسی کرده‌است. ۶۵ درصد این احساس را داشتند که در پایان ماه نخست طرح انزوای اجتماعی که در ماه می ۲۰۲۰ اجرا شد، زمان کندتر گذشت. پژوهشگران نام این ادراک را انبساط زمان گذاشتند و دریافتند که این ادراک درونی از زمان، ناشی از احساس انزوا به دلیل در خانه ماندن و نبود فعالیت‌های لذت بخش در این برهه از زندگی انسان‌های دنیای امروز بوده است.
بیشتر از این تعداد یعنی ۷۵ درصد افرادی بودند که اعلام کردند فشار زمان را تجربه نکردند. به عبارتی دیگر، این حس را نداشتند که زمان سریع‌تر می‌گذرد و مجال کمتری برای انجام فعالیت‌های روزانه و تفریح باقی می‌گذارد.
شرکت کنندگان به مدت ۵ ماه پیگیری شدند تا معلوم شود درک آنها از زمان با دور شدن از آغاز شیوع بیماری تغییر کرده بود یا خیر. پژوهشگران دریافتند که احساس انبساط زمان با گذشت هر هفته کمتر می‌شد، اما تفاوت چندانی در درک فشار زمان مشاهده نشد.
این پژوهش در ششم می با مشارکت ۳۸۵۵ نفر که از طریق رسانه‌های اجتماعی دعوت به همکاری شدند آغاز شد. آنها یک پرسش‌‌نامه آنلاین که دارای ۱۰ آیتم بود را کامل کردند. همچنین با انجام یک کار ساده که شامل فشردن دکمه‌های شروع و توقف در ثانیه‌های ۱، ۳ و ۱۲ بود توانایی آنها در برآورد وقفه‌های کوتاه سنجیده شد. همچنین، از آنها درباره فعالیت‌های روزانه‌شان در هفته قبل پرسیده می‌شد. برای مثال، این‌که آیا همه آن‌چه از آنها خواسته شده بود را انجام دادند، چه میزان از زمان خود را به تفریح اختصاص دادند و احساس آنها در جلسه هفتگی با پژوهشگران چگونه بود؛ اگر چه همه آنها هر هفته حاضر نمی‌شدند. در تحلیل نهایی، اطلاعات ۹۰۰ شرکت‌کننده که دست‌کم چهار هفته پرسش‌نامه را تکمیل کرده بودند مورد بررسی قرار گرفت.
پژوهشگران با استفاده از مقیاس‌های آگاهی از زمان که از ۰ تا ۱۰۰ هستند و در این نوع پژوهش، استاندارد به شمار می‌آیند استفاده کردند تا پاسخ‌ها را مورد تحلیل قرار دهند و برای این که بفهمند دو پارامتر انبساط زمان و فشار زمان با گذشت هر هفته کمتر می‌شدند یا بیشتر آنها را به دقت محاسبه کردند.
علاوه بر این، عوامل دخیل دیگر در کاهش و افزایش این دو شکل از ادراک زمان را مورد بررسی قرار دادند. پس از گذشت پنج هفته شاهد الگوی مشابهی بودند: در هفته هایی که شرکت کنندگان احساس تنهایی و تأثیر نه چندان مطلوب انزوای اجتماعی را تجربه می‌کردند، این حس را داشتند که زمان آهسته‌تر سپری می‌شود. در عوض، در شرایط بسیار پرتنش و استرس‌زا، حس می‌کردند که زمان سریع‌تر می‌گذرد.
در پایان ماه نخست انزوا، پاسخ‌های مرحله نخست و مرحله دوم که به پرسش‌هایی درباره گذشت زمان داده شده بودند با یکدیگر قیاس شدند و این نتیجه به دست آمد که درک انبساط زمان ۲۰ امتیاز بیشتر و درک فشار زمان ۳۰ امتیاز کمتر شده بود. البته عامل حافظه نیز بی‌تأثیر نبوده است، چون پیش از شیوع پاندمی هیچ برآورد و محاسبه‌ای انجام نشده بود.
در آغاز شیوع بیماری، زمان برای شرکت‌کنندگان جوان‌تر کندتر گذشته بود، یعنی در روزهایی که قوانین فاصله‌گذاری اجتماعی در سخت‌گیرانه‌ترین سطح بودند. به جز سن افراد، فاکتورهای جمعیتی از جمله تعداد اعضای هر خانواده، شغل و جنسیت تأثیری در نتایج نداشتند. ۷۴ درصد از شرکت کنندگان مونث بودند و نزدیک به ۷۲ درصد تحصیلات دانشگاهی داشتند. اگر چه پاندمی درک شرکت کننده‌ها از زمان را تغییر داد اما توانایی آنها در درک مدت و استمرار تغییری نکرد. این یعنی همه ما می‌توانیم وقفه‌های کوتاه را برآورد کنیم.

code