سوال از بی‌نهایت کیهان یکی از پیچیده‌ترین مسائل در علم مدرن است. پاسخ قطعی وجود ندارد، اما داده‌های علمی جدی و مدل‌های نظری وجود دارند که امکان بررسی گزینه‌های مختلف را فراهم می‌کنند. پاسخ بستگی به این دارد که چه چیزی تحت عنوان «کیهان» در نظر گرفته می‌شود.

جهان قابل مشاهده و تمامی جهان

مهم است که بین جهان قابل مشاهده و تمامی جهان تفاوت قائل شویم. محدوده قابل مشاهده آن چیزی است که ما می‌توانیم ببینیم، زیرا نور از این اجرام به ما رسیده است.

قطر جهان قابل مشاهده حدود ۴۶ میلیارد سال نوری است. این به این دلیل نیست که اجرام اینقدر دور هستند، بلکه به این دلیل که فضا در حال انبساط است، در حالی که نور به ما می‌آید. چیزی ممکن است ورای این مرز باشد، اما ما نمی‌توانیم آن را ببینیم.

تمامی جهان ممکن است بسیار بزرگتر از محدوده قابل مشاهده باشد. و اینجا است که حوزه فرضیات شروع می‌شود.

سه سناریوی اصلی

چیزی که اندازه‌گیری‌ها می‌گویند

داده‌های فعلی نظارت‌های فضایی نشان می‌دهد که جهان با دقت بالا صاف است. این به این معناست که فضا در مقیاس‌هایی که می‌توانیم اندازه‌گیری کنیم، پیچیده نشده است.

اگر جهان صاف باشد، ممکن است بی‌نهایت باشد. اما اندازه‌گیری‌ها هیچ‌گاه فرض نمی‌کنند که آن بسیار بزرگ باشد — به اندازه‌ای که کجی در محدوده قابل مشاهده ظاهر نمی‌شود.

داده‌های تشعشعات پس‌زمینه و توزیع کهکشان‌ها نشان می‌دهد که انحرافات از صاف بودن بسیار کم هستند. اما دقت اندازه‌گیری‌ها به اندازه‌ای نیست که بتوان تفاوت بین «بی‌نهایت» و «بسیار بزرگ» را تشخیص داد.

مشکل بررسی بی‌نهایت

بی‌نهایت مستقیماً قابل اندازه‌گیری نیست. ما تنها می‌توانیم محدوده قابل مشاهده را مشاهده کنیم. همه چیز ورای آن برای مطالعه مستقیم دسترسی ندارد.

علاوه بر این، انبساط جهان به این معناست که اجرام دورتر از ما با سرعت بیشتری از ما دور می‌شوند. این نقض فیزیک نیست: خود فضا گسترش می‌یابد، نه اجرام در حال حرکت هستند. اما این باعث ایجاد یک مرز می‌شود که ما هرگز نمی‌توانیم به آن نگاه کنیم.

استدلالات در مورد بی‌نهایت

اگر فضا صاف باشد و هیچ کجای مثبت نداشته باشد، مدل‌های ریاضی بی‌نهایت آن را مجاز می‌کنند. این ساده‌ترین گزینه از نظر معادلات نظریه نسبیت عام است.

علاوه بر این، در مدل انفجاری جهان اولیه، فضا ممکن است در چند دهم ثانیه به اندازه‌ای عظیم گسترش یابد. برخی از نسخه‌های این نظریه جهان بی‌نهایت را پیش‌بینی می‌کنند.

استدلالات علیه بی‌نهایت

بی‌نهایت باعث پارادوکس‌های فلسفی و فیزیکی می‌شود. به عنوان مثال، در یک جهان بی‌نهایت باید تعداد بی‌نهایت ستارگان و کهکشان‌ها باشد. در نتیجه آسمان شب باید روشن باشد، نه تاریک.

این پارادوکس، معروف به پارادوکس فوتومتریکی اولبرس، با این راه‌حل حل می‌شود که جهان سنتی دارد و در حال انبساط است. اما اگر جهان بی‌نهایت باشد و همیشه وجود داشته باشد، پارادوکس باز می‌گردد.

همچنین بی‌نهایت با برخی مدل‌های کوانتومی که فضا ممکن است در مقیاس‌های پلانک ساختار دسکریت داشته باشد، به خوبی ترکیب نمی‌شود.

چیزی که فرضیات مدرن می‌گویند

چرا پاسخ هنوز ممکن نیست

مشکل اصلی این است که ما در داخل جهان قرار داریم و نمی‌توانیم به آن از بیرون نگاه کنیم. همه نتیجه‌گیری‌های ما بر اساس مشاهده از یک نقطه است.

علاوه بر این، محدوده قابل مشاهده جهان ما ما را محدود می‌کند. ما تنها بخشی از کل را می‌بینیم. همه چیز ورای این محدوده ممکن است به طور اساسی قابل مطالعه نباشد.

در نهایت، فیزیک نمی‌تواند پاسخ نهایی به سوال بی‌نهایت بدهد، زیرا خود نظریه ممکن است در مقیاس‌های مرزی معنا از دست بدهد.

نتیجه‌گیری

بی‌نهایت کیهان یک واقعیت نیست، بلکه یک فرضیه علمی است. داده‌های مدرن هم بی‌نهایت و هم جهان پایان‌یافته اما بسیار بزرگ را مجاز می‌کنند. تفاوت بین این گزینه‌ها هنوز ممکن نیست.

جهان قابل مشاهده به تعریف پایان‌یافته است. ممکن است تمامی جهان بی‌نهایت باشد، اما نمی‌توان آن را مستقیماً اثبات کرد. ممکن است پاسخ نهایی تنها با توسعه نظریات و فناوری‌های جدید به دست آید.

Permanent link to this publication: