30-07-2023

 

تابش پس‌زمینه کیهانی یا اثر دوپلر (داپلر) در سرعت‌های بالای منابع نوری

 

طبق مفاهیم فعلی " همان‌طور كه می‌دانیم كشف تابش زمینه کیهانی تصادفی بوده است. اخترشناسان امریکایی، آرنو پنزیاس و رابرت ویلسون، با استفاده از یک آنتن بشقابی (گیرنده مایکروویو) سعی داشتند با ماهواره ارتباط برقرار کنند و آنچه به‌جای سیگنال‌های ماهواره دریافت کردند تابشی بود که در سراسر جهان پراکنده است. ستارگان، کهکشان‌ها، خوشه‌ها و ابر خوشه‌ها در این پرتوها غوطه‌ورند. این موج الکترومغناطیس (مایکروویو) فوق‌العاده سرد و کم‌انرژی است. دمای آن  0.010±2.726   درجه کلوین است. يک جسم سیاه در این برد حرارتی این امواج را منتشر می‌کند. اما سی‌سال قبل از کشف این تشعشع یک اختر فیزیک‌دان به نام ژرژ گاموف آن را پیش‌بینی کرده بود. گاموف با اعتقاد به گسترش جهان، همراه با اخترشناس روسی، آلکساندر فریدمن و کشیش بلژیکی لماتیره، سعی کرد با کمک علم فیزیک مسیر زمان را به گذشته دنبال کند، درست همان‌طور که یک کاشف مسیر یک رودخانه را در جهت عکس جریان تا سرچشمه آن دنبال می‌کند. با دنبال‌کردن مسیر زمان آنها چنین استنباط کردند که کهکشان‌ها به یکدیگر می‌رسند، در نتیجه چگالی متوسط کائنات افزایش پیدا می‌کند و بر اساس قوانین فیزیک درجه حرارت نیز زیاد می‌شود . طبق نظر آنها گذشته متراکم و داغ بوده است و با افزایش درجه حرارت، نور شدیدتر می‌شود. به گفته نیوتن ماده، ماده را جذب می‌کند. هر چیزی همواره در حال حرکت است، هر جسمی که سریع‌تر حرکت کند، بیشتر جذب می‌شود و بیشتر جذب می‌کند. همچنین هر چیزی، اجسام بدون جرم را نیز شامل می‌شود. ماده نور را جذب می‌کند، نور ماده را جذب می‌کند و حتی نور، خود نور را جذب می‌کند !

امروزه کائنات زیر سیطره ماده، یعنی اتم‌ها، ستارگان و کهکشان‌ها است. نور انرژی نسبتاً اندکی را حمل می‌کند. سهم نور در نیروی جذب‌کنندگی جهان یک هزار بار ضعیف‌تر از سهم اتم‌ها است. اما اگر طبق نظر ایشان در مسیر زمان به گذشته حرکت کنیم این وضعیت معکوس خواهد شد. در نقطه‌ای که کائنات یک میلیارد مرتبه متراکم‌تر از امروز است، انرژی نورانی سیطره پیدا می‌کند، در اینجاست که باید به نسبیت رجوع کنیم. کائنات در نخستین میلیون‌ها سال موجودیت خود پیش از آن که ستارگان و کهکشان‌ها متولد شوند زیر سیطره نور بوده‌اند. بر اساس پیشگویی گاموف این نور اولیه امروزه هم وجود دارد؛ اما باگذشت زمان ضعیف می‌شود. یعنی گسترش کائنات آن را به سطح یک تابش پریده‌رنگ تقلیل داده است. این نور را با تلسکوپ نوری نمی‌توان دید، بلکه با استفاده از رادیوتلسکوپ (آنتن بشقابی) می‌توان به وجود آن پی برد. با کشف این امواج، نظریه گسترش کائنات دوباره مطرح شد و طرف‌داران پروپا قرصی هم پیدا کرد. به نظر بسیاری از انسان‌ها به‌سادگی می‌توان گفت که کشف تابش زمینه کیهانی گویای آن است که گسترش کائنات از وضعیت اولیه آغاز شده است که دست‌کم یک میلیارد مرتبه متراکم‌تر و هزاران مرتبه گرم‌تر از امروز بوده است. به‌مرورزمان و به‌موازات گسترش کائنات این تشعشع سرد شده است. درجه حرارت به‌آهستگی اما بلاانقطاع کاهش‌یافته است . "

اما این نظریه چند ایراد جدی دارد که این ایرادها را مطرح می‌کنیم :

1- طول موج تابش كیهانی بلندتر از طول موج طیف‌های مرئی نور و اشعه مادون‌قرمز است و همچنین فرکانس و انرژی آن کمتر است، یعنی محدوده‌ای مربوط به امواج مایکروویو که اگر امواج الکترومغناطیس میلیاردها سال در راه باشند هیچ افزایش یا کاهش طول موج و انرژی کوانتومی در آنها مشاهده نخواهد شد. یعنی طول موج آنها دست‌نخورده باقی می‌ماند، البته به شرطی که از خلأ عبور کرده باشند و فقط سرعت دورشدن (فرار) منبع نور از ناظر است که می‌تواند این‌چنین تأثیر و تغییری در طول موج نور داشته باشد، آن‌هم با سرعت بسیار زیاد منبع نور، یعنی همان اثر یا پدیده دوپلر (داپلر) نوری در فرکانس و طول موج که باعث می‌شود با سرعت دورشدن منبع نور، طیف آن به‌طرف قرمز کشیده شود، یعنی همان پدیده قرمز گرایی در اخترفیزیک که می‌توان با آن سرعت دورشدن اجرام سماوی از یکدیگر و همچنین فاصله آنها را محاسبه کرد.  اگر چشمه نور از ناظر، یا ناظر از چشمه نور دور شود، با افزایش طول موج نور دریافتی یک انتقال به سمت قرمز در طیف نشری آن چشمه دیده می‌شود که طبق رابطه زیر داده می‌شود :

 

 

كه در آن   طول موج دريافتی و طول موجی است كه چشمه نور ارسال مي‌كند .  v سرعت دور شدن و c سرعت نور است . هر چند كه در مباحث بعدی رابطه زير را پيشنهاد خواهيم كرد كه نتيجه مشابهي در بر دارد :

 

 

'λ  طول موج رسيده يا دريافتي و λ طول موجي است كه چشمه يا منبع نور ارسال مي‌كند .

 

2-  گرانش و یا انحنای فضا - زمان نیز نمی‌تواند در کل کیهان این پدیده را سبب شده باشد، برای اینکه درست است که با ورود نور به میدان گرانش علی‌رغم انحراف مسیر پرتو، طول موج نور نیز کاهش و انرژی آن افزایش پیدا می‌کند، ولی با خروج این پرتو از میدان گرانش، طول موج افزایش و انرژی کاهش می‌یابد، یعنی طول موج و انرژی نور ورودی با خروجی در نهایت یکی است و در کل تغییری ایجاد نخواهد شد مگر اینکه منبع نور در بطن یک میدان گرانشی بسیار قوی واقع شده و ناظر در خارج میدان باشد و این‌چنین خواهد بود برای میدان گرانش منفی .

 

 

'v فركانس ثانويه ، v  فركانس اوليه ، G ثابت جهاني گرانش ، M جرم جسم ، R شعاع و c سرعت نور است . علامت مثبت در هنگام سقوط نور به مركز جاذبه و علامت منفي در هنگام فرار نور از مركز جاذبه كاربرد دارد . هر چند كه در مباحث بعدی رابطه فوق را به صورت زير اصلاح خواهيم كرد :

f فركانس منبع نور و 'f فركانس تغيير يافته در هنگام فرار نور از ميدان گرانشي است .

 

3- تنها در صورتی می‌توان تئوری فوق در مورد تابش پس زمینه را قبول کرد که توسعه کیهان مربوط به انبساط فضا - زمان بوده باشد که به این دلیل، طول موج نور کشیده (بلند) شده و به امواج مایکروویو تبدیل شود که به دنبال آن زمان نیز تندتر حرکت خواهد کرد و متر نیز بلندتر خواهد شد تا در اندازه‌گیری سرعت نور به همان نتایج قبلی برسیم که این خود باعث به‌وجودآمدن مشکلات جدی در کیهان‌شناسی می‌شود که این موضوع در مبحث انبساط فضا - زمان ناشي از نظريه انفجار بزرگ ، توجيهی غير موجه براي توسعه كيهان است   کاملاً تشریح می‌شود . همان‌طور که در مبحث قبلی توضیح دادیم دما سنجی با اندازه‌ای طول‌موج در بیشینه یا قله تابش جسم سیاه یا یک اتم صورت می‌گیرد و شدت تابش‌ها زیاد اهمیت ندارد؛ چون با دورشدن دماسنج طیفی از کانون حرارت و دما، شدت کل تابش‌ها در واحد سطح به‌شدت کاهش پیدا می‌کند. چون این کاهش شدت کل تابش‌ها بر واحد سطح با عکس مجذور شعاع و فاصله رابطه مستقیم دارد (مساحت کره). برای به‌دست‌آوردن کلِ توانِ ساطع شده از جسم سیاه، رابطه را باید در مساحت انتشار موج ضرب کرد. برای نمونه در حالتی که سطح انتشار به‌صورت کروی در نظر گرفته می‌شود، توان منتشر شده به‌صورت زیر قابل‌محاسبه خواهد بود:

 

 

اگر شعاع دوبرابر شود، چگالی شدت تابش در واحد سطح کره یک‌چهارم خواهد شد.

 

4 - همان‌طور كه این نظریه به آن اشاره کرده است اگر ما مسیر زمان را به گذشته تعقیب کنیم، ستارگان تبدیل به توده‌های گازی و کم‌نور یا بی نور می‌شوند و اصولاً هیچ ستاره و یا کهکشانی وجود نخواهد داشت تا نورافشانی کند و تنها نور متصور، نور حاصل از خود انفجار بزرگ فرضی در نظر گرفته شده است و لازم به توضیح است که سرعت انتشار انرژی انفجار (نور) خیلی بیشتر از سرعت حرکت ذرات انفجار (ماده اولیه یا ماده باریونی) است و اگر نظریه انفجار بزرگ درست بوده باشد، انرژی انفجار (نور یا تابش پس‌زمینه کیهانی) خیلی‌وقت‌پیش از مکانی که ما فعلاً در آن هستیم گذر کرده بود. اگر امواج پس‌زمینه کیهان ناشی از نور انفجار بزرگ بوده باشد، جهت انتشار این امواج می‌تواند ما را به‌طرف منبع آن یعنی مرکز انفجار بزرگ راهنمایی کند که چنین نیست، بلکه امواج پس‌زمینه کیهان ازهرجهت به ما می‌رسند و طبق نظریات فعلی اصولاً هیچ مرکزی را در عالم نمی‌توان برای نقطه انفجار بزرگ پیدا کرده و یا در نظر گرفت. برای درک این ادعا مثال بادکنک ارائه شده است!

 

 

طبق این نظریه كیهان كروی شکل و در عین نامحدود (بیکران) بودن، بسته است. یعنی همانند سطح سیاره زمین که ما در روی آن هستیم و هرقدر مسافرت کنیم به انتهای آن نخواهیم رسید، بلکه برمی‌گردیم سر جای اول خودمان. در این وضعیت دید ما محدود می‌شود به خط افق، برای اینکه نور نیز همانند ما در سطح کره حرکت خواهد کرد و ما هیچگاه بالا و پایین خود را نخواهیم دید (بالا و پایینی اصلاً وجود ندارد که بیشتر مربوط می‌شود به هندسه بیضوی چهاربعدی). در نهایت اینکه کیهان به‌صورت یک کمربند ۳۶۰ درجه پیرامون ما دیده خواهد شد که چنین دیده نمی‌شود. زیرا همان‌طور که می‌دانیم در هندسه اقلیدسی از دو نقطه واقع در فضا، فقط یک خط عبور می‌کند، ولی در هندسه بیضوی از دو نقطه واقع در فضا بین‌هایت خط گذر می‌کند؛ یعنی شکل زیر:

 

 

كه اگر هندسه كیهان چنین باشد، با چرخش ۳۶۰ درجه دید ما، در نهایت می‌بایست به نقطه واحدی متمرکز شویم و جالب اینجاست که با هر درجه چرخش، این تصویر واحد می‌بایست از ما دور یا نزدیک شود، برای اینکه طول پرتوهای نور رسیده با هم برابر نیستند، زیرا هیچ لزومی ندارد که این دو نقطه متقابل هم باشند، به طور مثال در شمال و یا جنوب این کره واقع شوند و اگر این دو نقطه متقابل هم باشند، با چرخش ۳۶۰ درجه دید ما، مجدداً به نقطه واحدی متمرکز خواهیم شد و یا پشت سرخود را خواهیم دید که چنین نیست! اینها در کل‌نگرشی انتزاعی به هندسه کیهان است، هرچند که این موضوعات در هندسه، طبیعی و منطقی به نظر برسند. در حقیقت ما می‌توانیم کیهان را در سطح کره‌ای که داخل آن هستیم مشاهده کنیم (کره آسمان یا فضا) و نکته خیلی مهم که نیاز به یادآوری و تذکر دارد اینکه در پدیده داپلر نوری دورشدن ناظر از منبع نور و یا دورشدن چشمه نور از ناظر باعث بلندشدن طول موج می‌شود؛ یعنی پدیده قرمز گرایی و دورشدن خود پرتو نور از ناظر این‌چنین اثری را به دنبال نخواهد داشت بر خلاف تصور بعضی‌ها که دورشدن دیواره آتشین ناشی از انفجار بزرگ را دلیل این امواج پس‌زمینه می‌دانند. یادآوری این موضوع لازم است که دماسنجی طیفی برای یک دستگاه کوانتومی همچون اتم معتبر است که کمینه و بیشینه شدت تابش در طول‌موج‌های مختلفی دارد. در زمان انفجار اولیه، ذرات اجازه تشکیل‌دادن یک دستگاه کوانتومی همچون اتم را نداشته‌اند. پس دماسنجی برای آن نور اولیه اعتبار ندارد. دماسنجی برای زمانی اعتبار خواهد داشت که اتم‌های داغ اولیه شکل‌گرفته و با تابش خود رفته‌رفته دما و حرارت خود را ازدست‌داده‌اند و دماسنجی برای این محدوده از زمان تشکیل شدن اتم‌های اولیه معتبر خواهد بود. اصولاً دما برای ذرات اولیه مفهوم نداشته است و چیزی که مفهوم داشته سرعت و انرژی جنبشی بوده است که می‌تواند صرفاً تابش‌های سیکلوترون و سنکروترون را سبب شده باشد. دماسنجی برای خود فضا نیز اعتبار نداشته و بی‌مفهوم و بی‌معنی است. حتی خود تابش الکترومغناطیس. چیزی که برای تابش الکترومغناطیس مفهوم دارد، مقدار انرژی کوانتومی است که مقدار آن از ضرب بَسامد در ثابت پلانک به دست می‌آید. فضا نیز صرفاً مکانی برای گذر و انتشار نور است.

 

 

 

انيميشن

 

 

 

همان‌طور كه می‌دانیم محیط يک دایره از رابطه:

 

d=2πR

 

به دست می‌آید. اگر شعاع یا قطر دایره دوبرابر شود مسلماً محیط نیز دوبرابر خواهد شد، برای اینکه 2π در این معادله ضریب ثابتی است و این‌چنین است برای وتر مثلث قائم‌الزاویه متساوی‌الساقین، اگر اضلاع دوبرابر شوند وتر نیز دوبرابر خواهد شد:

 

در این صورت با دورشدن از مرکز، سرعت دورشدن و فرار اجرام سماوی از یکدیگر ازهرجهت افزایش می‌یابد. در این وضعیت اگر فاصله جسمی از ما دوبرابر باشد مسلماً سرعت دورشدن آن نیز دوبرابر خواهد شد. همان‌طور که می‌دانیم مشاهدات فیزیک‌دانی به نام هابل نشان داد که کهکشان‌ها با سرعت V در حال دورشدن از ما هستند که از رابطه ساده:

 

V=HX 

 

به دست می‌آید که در آن H ثابت هابل و X فاصله از زمین است. در واقع این رابطه را برای هر نقطه از جهان می‌توان بکار برد. به طور خلاصه به‌ازای هر یک میلیون سال نوری فاصله از ما، سرعت تقریباً 21.77 کیلومتر در ثانیه افزایش پیدا می‌کند. هرچند که این سرعت هم ثابت نیست؛ بلکه شتاب دارد.

 

 

5 - ایراد بعدی مشکل افق است: در سال ۱۹۶۹ تقریباً ۴ سال بعد از کشف تابش زمینه کیهانی، اخترشناسان به تحقیق درباره این موضوع عجیب که چرا تابش زمینه در همه جهات کاملاً یکنواخت است پرداختند و بسیار مشکل بود تا قبول کنیم که تابش زمینه در تمامی فاصله‌ها یکنواخت باشد. همین‌طور جهان خیلی بزرگ‌تر از آن است که نور بتواند در سراسر عمر انفجار بزرگ آن را طی کند و از یک نقطه در یک طرف جهان به هر نقطه‌ای در طرف دیگر برود. متخصصان فیزیک نجومی موفق به نظاره حاشیه جهان شده‌اند. آنان به این محدوده قابل‌مشاهده افق می‌گویند. اگر در یک‌جهت خاص به افق نظر بیندازیم و آنگاه نگاه را به‌سوی دیگر از جهان معطوف کنیم، آن‌وقت خواهیم دید که در تمامی جهات تابش زمینه به طور یکنواخت از دمای ۲٫۷۳۵ کلوین برخوردار است. این موضوع را چگونه می‌توان توضیح داد که میلیاردها سال پیش تمام هستی بدون این که با هم تماس داشته باشند اکنون در تمام جهات به طور یکسان از یکنواختی دما برخوردارند؟ افق که اکنون تقریباً ۱۵ میلیارد سال نوری از هر سویی امتدادیافته، موجب شده است تابش زمینه نیز که از حاشیه جهان به‌طرف ما می‌آید، از هر سو با ما نیز در حدود پانزده میلیارد سال نوری فاصله داشته باشد. تابشی که جهان را فراگرفته است، دو سوی آن باید ۳۰ میلیارد سال نوری از هم فاصله داشته باشد. اگر جهان نزدیک به ۱۵ میلیارد سال عمر دارد، این سؤال پیش می‌آید که این مناطق که در این مدت طولانی کاملاً جدا از هم بوده‌اند و هرگز در این مدت با هم تماس نداشته‌اند، چگونه از دمای یکنواختی برخوردارند؟ زیرا افق‌های جهان با اختلاف مسافتی حدود سی میلیارد سال نوری که با هم دارند، امکان تبادل هیچ‌گونه سیگنالی را نداشته‌اند. چرا که در غیر این صورت این سیگنال باید سرعتی فراتر از سرعت نور داشته باشد و این امر خلاف قانون نسبیت است که در آن سرعت نور بالاترین سرعت در عالم است.

 

6- قابل‌قبول‌ترین نظریه برای توجیه پدیده امواج پس‌زمینه کیهان تا به امروز، نظریه انبساط فضا - زمان و نور بسیار شدید ناشی از نظریه انفجار بزرگ فرضی است که به عقیده بسیاری از فیزیک‌دانان این امواج پس‌زمینه نیز مدرکی برای اثبات نظریه انفجار بزرگ است و برعکس. به طور خلاصه قبل از انفجار بزرگ تنها یک تکینگی به نام انفراد بوده است که تمام انرژی و ماده فعلی موجود در کیهان در آن متراکم بوده است البته به‌اندازه و حجم تقریباً صفر و بعد از انفجار بزرگ، نور بسیار شدیدی حاصل شده و به دنبال آن ماده پدیدار شده و فضا - زمان نیز از حالت بسته گشوده و شروع به باز شدن و انبساط نموده است. دراین‌رابطه نه‌تنها فضا - زمان انبساط پیدا می‌کند؛ بلکه اجرام سماوی عملاً از هم شروع به فاصله‌گرفتن می‌کنند و از همدیگر دور می‌شوند که در اینجا پدیده داپلر یا کش‌رفتن طول موج سبب بلندشدن طول موج نور اولیه انفجار بزرگ می‌شود که امروزه به‌صورت امواج مایکروویو مشهود است. به شکل زیر توجه کنید:

دایره سیاه‌رنگ در مرکز شکل، تکینگی یا همان گویچه چگال و نقطه صفر فضا - زمان را نشان می‌دهد (t0). لحظاتی بعد از انفجار بزرگ را در نظر می‌گیریم که طیف بنفش مرئی در آن تولید و منتشر شده است یعنی t1. باگذشت زمان و انبساط فضا - زمان به لحظه t2 می‌رسیم که طول‌موج بلند شده و طیف بنفش به طیف قرمز مرئی تبدیل می‌شود و الا آخر تا اینکه طیف قرمز به امواج مایکروویو، رادیویی و... تبدیل شود. همان‌طور که می‌دانیم انرژی هر نوسان یا سیکل موج الکترومغناطیس در محدوده فیزیک کوانتوم معادل h یا همان ثابت پلانک است، پس تعداد نوسانات یا طول‌موج‌ها را در هر مرحله از زمان ثابت فرض و رسم کردیم؛ چون فرض می‌کنیم همان مقدار انرژی اولیه انفجار بزرگ بعد از به‌وجودآمدن ماده در کیهان ثابت مانده است؛ ولی با انبساط کیهان چگالی آن کم شده است . ولی نباید فراموش کنیم که سرعت نور همواره مقدار ثابت اندازه‌گیری می‌شود؛ چون با بلندشدن متر ما، زمان ما نیز تند حرکت خواهد کرد و در انبساط فضا - زمان کیهان همین اتفاق برای متر و زمان ما می‌افتند (ابزارهای اندازه‌گیری آزمایشگاهی)، یعنی به‌تناسب افزایش طول متر یا بعد مکانی ما، بعد زمانی ما نیز بلند شده و زمانمان تندتر حرکت خواهد کرد که در این صورت علی‌رغم اینکه متوجه انبساط کیهان نخواهیم شد؛ بلکه به‌هیچ‌وجه ما متوجه بلندشدن طول‌موج نور انفجار بزرگ هم نخواهیم شد؛ چون به نسبت بلندشدن طول‌موج نور، متر ما نیز بلندتر شده و زمان ما نیز تندتر حرکت خواهد کرد.

مشکل دیگر اینکه انرژی کوانتومی طیف بنفش تقریباً دوبرابر انرژی کوانتومی طیف قرمز است. اگر طیف بنفش به طیف قرمز تبدیل شده پس نصف انرژی هم مفقود شده است که این‌چنین چیزی ممکن نخواهد بود مگر اینکه طیف بنفش توسط جذب و دفع توسط اتم‌ها به دو طیف قرمز خرد یا تجزیه شده باشد.

 

 

d1 طول متر ما در زمان t1 و d2 طول متر ما در زمان t2 است. دلیل اصلی این مشکل جدی در این نظریه این است که علت پدیدارشدن امواج پس‌زمینه کیهان تأثیر پدیده داپلر در نور اولیه انفجار بزرگ به علت سرعت فرار اجرام سماوی از یکدیگر ارائه شده است که علت این دورشدن اجرام نیز انبساط فضا - زمان ارائه شده که از بلندشدن واحد اندازه‌گیری طول ما یعنی متر و تند شدن واحد اندازه‌گیری زمان ما یعنی ثانیه (کرنومتر) چشم‌پوشی شده و بهتر است بگوییم که این پدیده کلاً نادیده و یا فراموش شده است و در محاسبات لحاظ نمی‌شود که اگر بلندشدن متر و تند شدن زمان را لحاظ کنیم، این نظریه به‌طورکلی مردود و نقض می‌شود. اگر نگاهی به معادله هابل داشته باشیم در فاصله 15 میلیارد سال نوری از ما، سرعت دورشدن به‌سرعت نور می‌رسد، حتی بیشتر از آن که نسبیت آن را مقدور نمی‌داند . ولی به‌هرحال در این صورت:

 

در ابتدا چنين به نظر ميرسد كه طول موج نور دريافتي بينهايت و فركانس آن صفر ‌شود و طبق معادلات نسبيت چنين به نظر ميرسد كه برد نهايي ديد ما ، يعني همان افق ديد در كيهان ، 15 ميليارد سال نوري باشد و فرارتر از آن ، نميتوانيم هيچ موج الكترومغناطيسي را دريافت كنيم و چيزي را شناسايي و يا رديابي كنيم . علت بر اينكه در نظريه نسبيت ، حد مجاز سرعت ، كمتر از سرعت نور بوده و اگر فرض كنيم جرم سماوي بيشتر از سرعت نور دور شود ، معادله فوق موهومي شده و ديگر كاربردي نخواهد داشت . اينك اين موضوع را برسي مي‌كنيم :

همانطور كه ميدانيم محدوده امواج مريي براي ما از طول موج 7-^10*4 الي 7-^10*8 متر ميباشد كه متوسط آن 7-^10*6 متر خواهد بود . همچنين محدوده امواج مايكروويو 3-^10*3 الي 1-^10*3 متر ميباشد كه متوسط آن   0.1515 متر  خواهد شد . اينك سرعت فرار براي تبديل شدن طول موج  7-^10*6 متر به 0.1515 متر را محاسبه مي‌كنيم :

 

 

لازم به توضيح نيست كه در محاسبه فوق از دو مقدار خرد 4-^10*1.08 و 13-^10*3.6 صرف نظر كرده و به سرعت نور دست يافته‌ايم . با توجه به اينكه اجرام سماوي منجمله ستارگان كه با سرعت نزديك به سرعت نور در حال فرار از ما هستند ، تنها نور مريي توليد نمي‌كنند كه ما از حد متوسط آن يعني 7-^10*6 متر در اين محاسبه استفاده كرديم ،  اينك اين سوال مطرح ميشود كه تكليف طيفهاي ماوراي بنفش و احيانا اشعه ايكس و گاماي منتشره از يك طرف و همچنين طيف مادون قرمز و حتي امواج مايكروويو توليد شده چيست ؟

جواب سوال اين است كه ما امروزه محدوده وسيعي از امواج الكترومغناطيسي از راديويي با محدوده فركانس 4^10 الي 8^10 گرفته تا تابش فرو سرخ از 13^10 الي 14^10*4 را دريافت مي‌كنيم كه همگي آنها مربوط به تاثير سرعت فرار اجرام پيرامون ما ميشود كه طول موج امواج انتشاري آنها افزايش و فركانس و انرژي آنها افت مي‌كند .

ربط دادن تابش پس زمينه كيهاني به نظريه انفجار بزرگ بسيار نامربوط ، نادرست و نامعقول به‌نظر ميرسد و ابعاد هستي خيلي بيشتر از اينها حدس زده ميشود ، براي اينكه تا محدوده 15 ميليارد سال نوري آن براي ما فعلا قابل شناسايي با دريافت امواج الكترومغناطيس است . فعلا با امكانات موجود روز نميتوانيم خارج از اين محدوده ، اطلاعاتي بدست آوريم و نظري بدهيم ، و اگر ما با سرعتهاي نزديك به سرعت نور به سمت اطراف خود در كيهان حركت كنيم ، مسلما محدوده بيشتري از عالم براي ما قابل مشاهده و شناسايي خواهد بود براي اينكه نسبت به اجرام دور دست ساكن شده و تاثيرات داپلر خنثي خواهد شد و اگر مبدلي بتواند تاثير اثر داپلر ( قرمز گرايي ) بر اين امواج ريز موج يا راديويي را برطرف و آنها را تبديل به طيفهاي مريي كند ، اجرام فراتر از افق ديد ما مشاهده خواهند شد . اصولا انتخاب واژه تابش پس زمينه كيهان براي اين امواج اشتباه به‌نظر ميرسد و ميتوان نام آن را به امواج رسيده از افق ديد تغيير داد . و اما موضوع بسيار مهم اينكه امواج مايكروويو بيشتر از اينكه خاصيت جذبي داشته باشند ، خاصيت انعكاسي و انكساري هم دارند ( رادار ) . اين موضوع به اين معني است كه اين امواج ميتوانند به دفعات ، منعكس و منكسر شوند و به اين دليل مهم است كه اين امواج بعد از توليد در افق ديد ما توسط اجرام سماوي به هر سو و هر جهت منعكس و از هر طرف و هر سو به ما يا هر نقطه يا ناظر ديگري در عالم ميرسند . تركيباتي همچون آب يا بخار آن قدرت جذب اين امواج را دارند كه در كل كيهان بسيار نادر و كمياب ميباشند و هر كجا كه باشند چنين به نظر خواهد رسيد كه آن منطقه فاقد تابش است . در حقيقت امواج مايكروويو در كيهان به دام مي‌افتند و مجبورند در يك محيط بسته تا نهايت آفرينش ، انكسار و انعكاس داشته باشند و در محيط‌هايي كه تراكم ماده كم است ، چگالي و يا شدت كم اين امواج مشهود خواهد بود و برعكس در محيطي كه تراكم ماده بيشتر است انعكاس و انكسار اين امواج باعث تشديد چگالي و شدت اين امواج خواهد شده .

 

 

فلش‌هاي قرمز رنگ بيانگر رخنه امواج ريز موج بوده و خطوط باريك قرمز رنگ مسير فرضي انعكاس و انكسار امواج مايكروويو را نشان مي‌دهد . بهتر است بگوییم که در ابتدا کل کیهان همانند یک کاواک یا جسم سیاه کامل رفتار می‌کند. درست است که کاواک یک محیط بسته است که تابش‌های داخلی را منعکس و به پایداری حرارتی می‌رسد؛ ولی در کل کیهان موانع بسیار زیادی در مسیر حرکت نور وجود دارد که این موانع می‌توانند نور داخل کیهان را جذب و یا منعکس یا بازتابش کنند و کل کیهان به یک پایداری حرارتی رسید و تبدیل به یک جسم سیاه کامل شود؛ یعنی یک کاواک با ابعاد 30 میلیارد سال نوری.

 به تصاوير زير توجه نماييد .

 

 

اسکنر ریزموج کاوشگر تحقیقاتی WMAP با به پایان رساندن اولین سال مأموریت چهارساله‌اش، نقشه‌ای تماشایی از جهان تهیه کرده است که در تصویر فوق مشاهده می‌شود. همان‌طور که مشهود است در هر نقطه کیهان که تراکم اجرام سماوی زیاد است، چگالی و شدت امواج ریزموج نیز افزایش دارد، علت بر اینکه هر کجا تراکم اجرام سماوی زیاد باشد، چگالی امواج فروسرخ نیز افزایش می‌یابد که گیرنده فروسرخ COBE نیز تصویر مشابهی از کیهان تهیه نموده است. در واقع کل کیهان همانند یک خازن و منبع بزرگ یا تشدیدکننده امواج ریزموج عمل می‌کند که امواج در این حالت به دام بسته‌ای فرومی‌افتند و چون این امواج انرژی کمی دارند هیچ مشکلی برای کیهان به وجود نخواهد آمد. اگر دقت کنید شدت تابش یکدست نیست، صرف‌نظر از کمربند افقی که مربوط به راه کهکشان (دیسک کهکشان راه شیری) ماست، هر جا ماده از تراکم بیشتری برخوردار است تراکم امواج و شدت تابش نیز بیشتر است. امواج مایکروویو بهترین محدوده بَسامد شناخته شده برای رادارهای هوا - فضا و همچنین ابزار تحقیقات هواشناسی شناخته شده‌اند و دلایل آن با توضیحات فوق کاملاً روشن است. این امواج با انعکاس پی‌درپی خود، مکان، سرعت و سمت حرکت اشیا هوایی و یا فضایی را در هر مرحله از زمان مشخص می‌کنند و همچنین این امواج مکان، سرعت و سمت حرکت و حجم ابرها را در آسمان در هر مرحله از زمان شناسایی می‌کنند. پدیده امواج پس‌زمینه کیهان هیچگاه نظریه انفجار بزرگ را ثابت نمی‌کند، برای اینکه تمامی عناصر در هر شرایطی که باشند از خود امواج الکترومغناطیسی تولید و منتشر می‌کنند که تجمیع، تداخل، انعکاس، انکسار و تأثیرات متقابل اینها بر یکدیگر در لایه‌ها و زیر لایه‌ها (ترازهای انرژی)، شاید در کل بتواند امواج پس‌زمینه کیهان را به وجود آورد، همچون اقیانوس‌های سیاره زمین که همیشه متلاطم بوده و هیچ آرام و قراری هم ندارند. در واقع فضا نیز این‌چنین است و ما از تمامی منابع و شرایط تولید و انتشار امواج در عالم باخبر نیستیم و بسیاری از آنها برای ما ناشناخته باقیمانده است.

 

 

در پویانمایی فوق، کره قرمزرنگ را ناظر متحرک در نظر می‌گیریم که دایره قرمزرنگ محیط دید او را نشان می‌دهد که حداکثر 15 میلیارد سال نوری خواهد بود و می‌تواند صرفاً بخش کوچکی از کل کیهان را تشکیل دهد، همان‌طور که کاملاً مشخص و معلوم است در دید این ناظر، تمام اجرام به استناد قانون ثابتی در حال دورشدن از او و یکدیگر هستند و چنین خواهد پنداشت که در مرکز انبساط کیهان یا مرکز عالم قرار گرفته است.

 

 

فرض کنیم ناظر C با 3/1 سرعت نور و ناظر B با 3/2 سرعت نور از نقطه A در حال دورشدن هستند. مسلماً این دو ناظر با سرعت نور در حال دورشدن از یکدیگر بوده و همدیگر را رصد نخواهند کرد. برای اینکه طول‌موج نورشان به‌طرف بی‌نهایت و بَسامد نورشان به‌طرف صفر میل می‌کند . ولی نکته جالب اینجاست که متر برای این دو ناظر کوتاه و زمان نیز کندتر می‌شود و طبق معادله جمع سرعت‌ها:

 

 

هر یک از ناظرین سرعت 245.900 کیلومتر بر ثانیه را برای خود و یا دیگری درک خواهد کرد. هرچند که نظریه انفجار بزرگ بر خلاف نسبیت به بلندشدن متر و تند شدن زمان در کل کیهان باور دارد. در مقالات بعدی این مقدار عددی را با استفاده از انرژی پتانسیل گرانشی و حساب دیفرانسیل پیدا کرده و عمق دید خودمان در کیهان را محاسبه می‌کنیم.

اینک باتوجه‌به مطالب فوق می‌توانیم الگو و مدلی جدید برای توسعه کیهان ارائه کنیم که الهام گرفته شده از ساختار بی‌همتای مکعب و ستاره داوود است:

 

 

همان‌طور که می‌دانیم یک مکعب 12 یال دارد که این یال‌ها با هم برابر بوده و این تساوی اضلاع همواره برقرار است.

 

 

یک مکعب قطرهای سطحی و داخلی هم دارد و همان‌طور که می‌دانیم در تمامی مثلث‌ها تناسبات زیر برقرار است:

 

با کنار هم قراردادن این مکعب‌ها و محاط کردن آنها در حجمی مدور همچون کره به چینشی از اجرام سماوی در فضا دست می‌یابیم که در هنگام توسعه کیهان و دورشدن فواصل علی‌رغم توزیع یکنواخت ماده، هر ناظر در کیهان تصور خواهد نمود که در مرکز توسعه قرار دارد و قانون هابل همواره برای هر مکان فرضی اعتبار خواهد داشت. همان‌طور که در مبحث افزایش سرعت و کاهش دما توضیح داده شد با افزایش سرعت، جرم یک جسم یا شیء زیاد می‌شود و باتوجه‌به انرژی پتانسیل حرارتی محدود شی، درجه حرارت آن کم شده و به‌طرف صفر مطلق میل می‌کند. این کاهش دما در کیهان که توسط امواج پس‌زمینه کیهان آشکار یا توجیه شده است می‌تواند به علت سرعت زیاد توسعه ماده در کیهان باشد. بسیاری از دانشمندان بر این باور هستند که رسیدن به دمای صفر مطلق (صفر کلوین) غیرممکن است و شاید دمای 2.726 کمترین میزان دمای ممکن برای ماده است که بخشی از جرم کیهان به آن دست‌یافته است و کمتر از آن دیگر مقدور نباشد. همان‌طور که می‌دانیم میانگین سرعت حرکت مولکول‌های گاز نیتروژن در دمای اتاق و فشار یک جوّ 5.5 متر بر ثانیه است که مسلماً با کاهش دما، این سرعت‌کاهش پیدا می‌کند؛ ولی تصادم مولکول‌های گاز با یکدیگر اجتناب‌ناپذیر است و این تصادم‌ها ایجاد حرارت هر چندکم ولی امواج الکترومغناطیس تولید و منتشر می‌کند که می‌تواند نامزد مناسبی برای منشأ امواج پس‌زمینه کیهانی نیز باشد. چرا که توده‌های گاز هیدروژن و هلیم در کیهان به طور گسترده‌ای پراکنده شده است.

 

 

Q مقدار انرژی لازم جهت افزایش یك درجه كلوین جهت یك كیلوگرم گاز هیدروژن را نشان می دهد .

 

VH سرعت حرکت محاسبه شده برای اتم‌های هیدروژن جهت تأمین این مقدار انرژی لازم است (تبدیل انرژی جنبشی به حرارتی به علت برخورد و تصادم) که با درنظرگرفتن فشار پایین در فضا و شرایط محیطی من‌جمله فعالیت شدید ستارگان، چرخش و حرکت اجرام در فضا، میادین الکترومغناطیسی و... بسیار محتمل و ممکن به نظر می‌رسد. اینک اگر تصادم شاخ‌به‌شاخ دو اتم هیدروژن را در نظر بگیریم سرعت به 326 متر بر ثانیه کاهش پیدا می‌کند و اگر تصادم دو مولکول هیدروژن را در نظر بگیریم سرعت به 230.53 متر بر ثانیه کاهش پیدا خواهد کرد.
چرا کیهان در حال انبساط است؟ چون کیهان از انفجار بزرگ ناشی شده است! اینک چرا نظریه انفجار بزرگ درست است؟ چون کیهان در حال انبساط است؛ یعنی یک دور باطل عقلانی! راه برون‌رفت از این چرند چیست؟ سردشدن تابش پس‌زمینه کیهانی است! عناصر و ذرات زیراتمی سردوگرم می‌شوند، مگر ممکن است تابش کوانتومی سرد شود، یک ژول، یک الکترون‌ولت یا یک کیلوگرم، نیم ژول، نیم الکترون‌ولت و نیم کیلوگرم شود؟ مشاهدات نشان داده که تابش‌های کوانتومی توسط ترازهای انرژی، جذب و تقسیم به چند تابش کوانتومی باانرژی پایین‌تر شده و دفع می‌شوند؟
نه خیر با انبساط فضا - زمان تابش‌های کوانتومی کش می‌آید و طول‌موج آنها بلند و بَسامد آنها کمتر می‌شود؟ خوب چرا متر شما کش نمی‌آید و ساعت شما تند نمی‌شود که اگر انبساط فضا - زمان بر تابش کیهانی تأثیرگذار است می‌بایست در ابزارهای اندازه‌گیری و آزمایشگاهی شما نیز تأثیرگذار بوده و بعد از گذشت چندین میلیارد سال، فرزندان شما هم به نتایج امروزی شما خواهند رسید؛ یعنی طول‌موج و بَسامد و بیشینه و کمینه شدت تابش اندازه‌گیری شده، هیچ تغییری نخواهد داشت و اگر داشته باشد، به چیز دیگری مربوط می‌شود. ولش کن بابا این‌گونه خوانده‌ایم و همین‌گونه تدریسش خواهیم کرد! چه چیزی از ابزارهای شما محافظ می‌کند که بلا و مصیبتی که سر تابش پس‌زمینه کیهان می‌آید سر آنها نمی‌آید؟ به طور خلاصه تمامی دماسنج‌های ساخته شده توسط بشر، با دو کمیت طول و زمان درگیر هستند و اگر دلیل انبساط عالم، انبساط فضا - زمان بوده باشد، این دماسنج نیز منبسط شده و کش می‌آید و در اندازه‌گیری دمای کیهان، به همان نتایج قبلی می‌رسد؛ چون اندازه‌گیری سرعت نور هم این‌چنین است؛ یعنی اگر با دماسنج‌های ساخته شده توسط بشر، دمای کیهان اندازه‌گیری شود، دمای گذشته، حال و آینده همواره مقدار ثابتی اندازه‌گیری خواهد شد و این مفهوم کلی نسبیت است که کیهان‌شناسان از آن غافل شده‌اند و از طرف دیگر تابش‌های کوانتومی قابلمه نیستند که با محیط تبادل حرارت و انرژی داشته و گرم و سرد شوند. کوانتوم‌های انرژی فقط با ترازهای انرژی تبادل انرژی دارند؛ یعنی با یک انرژی بالا جذب و با چند انرژی پایین‌تر دفع می‌شوند؛ یعنی اتم‌ها چیزی همانند خردکن تابش‌های کوانتومی هستند نه سردکننده آنها، آن‌هم با مضرب صحیحی از n عدد اول کوانتومی.

 

اما واقعیت چیست؟

دما و حرارت هرچه که باشد برای تابش‌های کوانتومی معنی و مفهوم ندارد؛ بلکه آنچه برای آنها مفهوم دارد مقدار انرژی حامل است که از معادله پلانک به دست می‌آید. دما و حرارت برای ذرات زیراتمی و خود اتم‌ها و مولکول‌ها معنی و مفهوم پیدا می‌کند یا اینکه تعریف و فرض شده است.

تعریف دما برای ذرات زیراتمی:

 
ما در مورد دما و حرارت در هر حالت فیزیکی، با تعاریف بخصوص خود سروکار داریم. به طور مثال با کم‌شدن دما، مایع آب یخ‌زده و جامد یخ می‌شود و با افزایش حجم روبرو می‌شود. اگر گرم شود در اول یخ ذوب و حجم آن آب کاهش پیدا کرده، سپس بخار می‌شود و با افزایش دما به فشار بخار آب افزوده می‌شود. ولی با کاهش دمای فلزات، آنها منقبض می‌شوند و با گرم‌شدن و ذوب‌شدن، منبسط می‌شوند. ولی نافلزی همچون سیلیسیم بدین‌گونه نیست. یعنی با ذوب‌شدن، حجمش کم می‌شود و در حالت انجماد مثل آب، افزایش حجم پیدا می‌کند. دما در ذرات باردار با سرعت تعریف می‌شود و با تعاریف دما و حرارت در حالت اتم، مولکول، ترکیبات، گاز و... بسیار متفاوت است. یعنی هرقدر سرعت و انرژی جنبشی ذرات باردار زیاد شود، اصطلاحاً گفته می‌شود که دمای آنها بالا رفته است. پس برای افزایش دما و حرارت یا همان انرژی جنبشی ذرات باردار، از شتاب‌دهنده‌ها استفاده می‌شود. ولی قوی‌ترین و بزرگ‌ترین شتاب‌دهنده‌های مدرن روز دنیا همچون سرن، در شتاب‌دهی به ذرات محدودیت دارند. یعنی برای سنجش دما و حرارت ذرات زیراتمی سرعت آنها اندازه‌گیری می‌شود یا تک تابش کوانتومی که از خود ساتع می‌کنند و در سیکلوترون و سنکروترون مشاهده می‌شود.

 
تعریف دما برای اتم‌ها:

 
دمای اتم‌ها با اندازه‌گیری شدت بیشینه و کمینه طیف نشری در طول‌موج‌های مختلف اندازه‌گیری می‌شود. چون اتم مجموعه‌ای از چند ذره زیراتمی و یک دستگاه یکپارچه کوانتومی است. هر چه دما بالا رود شدت تابش کوانتوم‌های پرانرژی افزایش می‌یابد و بیشینه است و بر عکس هرقدر دمای آنها کاهش یابد شدت تابش کوانتوم‌های کم‌انرژی افزایش نشان می‌دهد و بیشینه است.

 

طیف جسم سیاه. هرکدام از خط‌های رنگی (که نمایندهٔ دماهای گوناگون هستند) نشان می‌دهند که در طول‌موج‌های گوناگون شدت تابش چه‌قدر است. با کم‌شدن دما، قلهٔ تابش جسم سیاه به سمت شدت‌های کمتر و طول‌موج‌های بیشتر می‌رود. طبق نظریه انفجار بزرگ، در اول ذرات زیراتمی بسیار داغ و سریع پدیدار شده‌اند که اجازه و فرصت تشکیل اتم‌ها را نمی‌داده‌اند؛ یعنی در آن دما و سرعت و شرایط اتم‌ها تجزیه می‌شوند. ولی بعد از سردشدن و کاهش سرعت، اتم هیدروژن و هلیم بسیار داغ شکل‌گرفته است. در نتیجه ما امروزه می‌بایست با دو گروه از امواج پس‌زمینه کیهانی سرد شده مواجه شویم. گروه اول تک موج یا تک تابش سرد شده ناشی از ذرات داغ اولیه است و گروه دوم طیف‌های نشری سرد شده از هیدروژن و هلیم داغ اولیه است و لازم به توضیح است که گروه دوم، مجدداً به دو گروه تقسیم می‌شود. گروه اول طیف نشری خطی و گروه دوم طیف نشری پیوسته که به دما و فشار گاز اولیه مربوط می‌شود. یعنی می‌بایست سه گروه از امواج پس‌زمینه کیهان شناسایی شود تا این نظریه ارزش فکرکردن و شناخت را داشته باشد وگرنه پوچ و بی‌مفهوم است. اگر فضا - زمان منبسط شده و کش آمده است، ساختار هندسی و منحنی گون شدت تابش این طیف‌ها می‌بایست دست‌نخورده بوده و صرفاً شیفت به راست و شیفت به چپ داشته باشند؛ یعنی همان پدیده داپلر که در هنگام دور و یا نزدیک‌شدن منبع نور روی می‌دهد. به بیان ساده با برسی امواج پس‌زمینه کیهان، می‌بایست به این نتیجه قطعی رسید که ذرات زیراتمی و اتم‌هایی با دمای چندین میلیون یا چندین میلیارد درجه در حال گریز و فرار از ما هستند؛ چون فضا - زمان منبسط و کش می‌آید و همان پدیده داپلر را سبب می‌شود و آن‌هم با چنان سرعتی که طیف‌های پرانرژی ایکس و گامای آنها به‌طرف مادون‌قرمز و مایکروویو شیف یا انتقال داشته باشد. یعنی با گذر زمان روبه‌عقب، ما می‌بایست تصویر کودکی و نوزادی خود را به بینیم؛ ولی تصویر نشان‌داده‌شده توسط کیهان‌شناسان متعلق به یک انتر درختی همچون خودشان است. ما انفجار بزرگ را شبیه‌سازی کرده‌ایم. آن یک دروغ و چرند بزرگ است. چون آن نور شدید اولیه شیفت به راست و چپ ندارد؛ بلکه مکان بیشینه شدت تابش آن طیف تغییر کرده است که نه پدیده داپلر و نه انبساط فضا - زمان نمی‌تواند و یا نمی‌توانسته است که سبب آن بوده باشد.

 

طیف توانی ناهمسان‌گردی تابش زمینهٔ کیهانی برحسب جدایی زاویه‌ای (مؤلفهٔ چندقطبی).

 

داده‌های ماهواره‌های گوناگونی مانند دبلیو مپ در این نمودار به‌کاررفته است. سر هم کردن اطلاعات گرفته شده از تابش پس‌زمینه هرچه که باشد شاید بیانگر دمای ۲٫۷۲۶ کلوین بوده باشد؛ ولی هرگز ثابت نمی‌کند که این تابش‌ها رابطه‌ای با دماهای خیلی‌خیلی زیاد داشته‌اند چون روند منحنی‌ها هم‌خوانی ندارد. تنها چیزی که ثابت می‌شود دسته‌ای بزرگ از تابش‌های سرگردان است. به طور مثال ستاره‌ای که دمای سطح آن ۶۰۰۰ درجه است اگر نزدیک به‌سرعت نور حرکت کند، طیف تابش شده آن در محدوده مادون‌قرمز و ماکروویو است؛ ولی شیف داشته و با همان اطلاعات می‌تواند دمای ۶۰۰۰ درجه را اندازه‌گیری و به دست آورد؛ ولی با برسی امواج پس‌زمینه کیهان هرگز نمی‌توان به دما و حرارت لحظات ابتدایی و انتهایی انفجار بزرگ رسید. یعنی این امواج پس‌زمینه کیهانی هیچ‌گونه اطلاعاتی که مربوط به انفجار بزرگ بوده باشد را در خود جای نداده‌اند من‌جمله نوع و گونه ذرات و اتم‌های اولیه. ولی طیف نشری عناصر حاوی اطلاعات مهمی از نوع اتم و دمای آن است. حتی پرتوهای ایکس و گاما و... می‌توانند به نوع ذره شتاب گرفته شده اشاره داشته باشند. تابش زمینهٔ کیهانی دقیق‌ترین نمونهٔ تابش جسم سیاه است که تاکنون در طبیعت دیده شده است؛ یعنی کمترین دمای ممکن برای ماده یا متریال کیهانی است. زیر این دما چگالش بوز روی می‌دهد که برای کیهان غیرممکن است. چون کیهان تا به امروز چندین برابر آن انرژی تخیلی ناشی از انفجار بزرگ را تولید و در خود جای‌داده است.

 

در کیهان‌شناسی تابش زمینهٔ کیهانی (به انگلیسی: Cosmic Microwave Background radiation یا به‌اختصار CMBR) تابشی الکترومغناطیسی است که سراسر کیهان را پوشانده است. این تابش، طیف جسم سیاهی با دمای ۲٫۷۲۶ کلوین دارد؛ بنابراین بیشینهٔ این تابش در محدودهٔ ریزموج با بسامد ۱۶۰GHz و طول‌موج ۱٫۹mm است.

 

 

طبق قانون جابه‌جایی وین و تابع تابش جسم سیاه پلانک، بیشینه تابش در دمای 2.726 درجه کلوین در طول‌موج 0.001 متر یا یک میلیمتر و بسامد 282 گیگاهرتز است و نه در محدودهٔ ریزموج با بسامد ۱۶۰GHz و طول‌موج ۱٫۹mm .

 

 

1/5.26=1.9mm

 

اگر داده‌های ماهواره کوبی نامربوط نبوده باشد؛ بلکه صحیح باشد، مربوط به تابش یک سیستم کوانتومی اتمی با ترازهای انرژی، مربوط به یک ماده باریونی می‌شود و با کمال تأسف هیچ خبری از تابش‌هایی که مربوط به کوارک‌ها، الکترون‌ها، پروتون‌ها و نوترون‌های شتاب‌دار با انرژی جنبشی بالا باشد وجود ندارد؛ یعنی هیچ تابشی مربوط به ذرات زیر اتمی بعد از انفجار بزرگ و قبل از تشکیل هیدروژن‌ها و هلیم‌ها اصلاً وجود ندارد. اما آخرین شگرد و راهکار فیزیک‌دانان برای ارتباط‌دادن این تابش‌ها به نظریه باطل انفجار بزرگ چیزی است به نام ماده تاریک سرد لامبدا - سی دی ام

لامبدا - سی‌دی‌ام (به انگلیسی: Lambda-CDM(ΛCDM)) یا ماده تاریک سرد لامبدا، حاصل پارامتری‌سازی مدل مه‌بانگ در کیهان‌شناسی فیزیکی است. در این مدل جهان شامل یک ثابت کیهانی (Λ) - که وجود آن به انرژی تاریک نسبت داده می‌شود - و همچنین ماده تاریک سرد (CDM) است. اغلب از این مدل با نام مدل استاندارد کیهان‌شناسی مه‌بانگ یاد می‌شود؛ زیرا ساده‌ترین مدلی است که توضیح خوبی برای این ویژگی‌های کیهان ارائه می‌دهد: وجود و ساختار تابش زمینه کیهانی ساختار بزرگ‌مقیاس در توزیع کهکشان‌ها فراوانی هیدروژن (و دوتریم)، هلیم و لیتیم انبساط شتاب‌دار کیهان که با مشاهده نور رسیده از کهکشان‌ها و ابرنواخترهای دوردست، کشف شد. این مدل بر این پندار استوار است که نسبیت عام در مقیاس کیهانی نیز نظریه معتبری برای توصیف گرانش است. مدل لامبدا - سی‌دی‌ام در اواخر دهه ۱۹۹۰، پس از یک دوره زمانی که طی آن مشاهدات مربوط ویژگی‌های مختلف جهان با یکدیگر همخوانی نداشتند و هیچ اجماعی در مورد اجزای تشکیل‌دهنده چگالی انرژی جهان وجود نداشت، به‌عنوان یک کیهان‌شناسی تطبیقی معرفی شد. مدل لامبدا - سی‌دی‌ام را می‌توان از طریق افزودن مفهوم تورم کیهانی یا اثیر و یا سایر عناصری که موضوعات پژوهش و گمانه‌زنی‌های کنونی هستند، گسترش داد. برخی از مدل‌های جایگزین لامبدا - سی‌دی‌ام فرضیات آن را زیر سؤال می‌برند. نمونه این مدل‌ها دینامیک نیوتنی اصلاح‌شده، گرانش اصلاح‌شده و نظریه‌های تغییرات بزرگ‌مقیاس در چگالی ماده جهان هستند. بررسی کلی بیشتر مدل‌های کیهان‌شناسی بر پایه اصل کیهان‌شناختی بنا شده‌اند. این اصل بیان می‌کند که مکان ما به‌عنوان مشاهده‌گر در جهان مکان غیرمعمول و ویژه‌ای نیست؛ در یک مقیاس به‌اندازه کافی بزرگ، جهان در همه جهات (همسانگردی) و از هر نقطه‌ای (همگنی) یکسان به نظر می‌رسد. Λ برای نمایش ثابت کیهانی به کار می‌رود که در حال حاضر آن را به انرژی خلأ یا انرژی تاریک نسبت می‌دهند که در فضای خالی وجود دارد و عاملی است که باعث می‌شود با وجود نیروهای جاذبه گرانشی جهان به انبساط شتاب‌دارش ادامه دهد. یک ثابت کیهانی دارای فشار منفی است، p = − ρ c 2؛ این فشار منفی به گشتاور انرژی - استرس در نسبیت عام کمک می‌کند و باعث انبساط شتاب‌دار می‌شود. ثابت کیهان‌شناسی به‌صورت Ω Λ نمایش داده می‌شود و عبارت است از کسری از چگالی جرم - انرژی کل یک جهان تخت که مربوط به انرژی تاریک است. در حال حاضر تخمین زده می‌شود که ۷۳٪ کل چگالی انرژی جهان کنونی را انرژی تاریک تشکیل می‌دهد. ماده تاریک سرد شکلی از ماده است که برای توجیه آثار گرانشی مشاهده شده در ساختارهای بسیار بزرگ مقدار (مانند آنومالی‌ها در چرخش کهکشان‌ها، همگرایی گرانشی نور توسط خوشه‌های کهکشانی و خوشه‌بندی بهبودیافته کهکشان‌ها) ضروری است. زیرا این مشاهدات را نمی‌توان باتوجه‌به جرم ماده معمولی موجود در جهان توجیه نمود. ماده تاریک را سرد (به این معنی که سرعت آن در دوره برابری تابش - ماده غیرنسبیتی و بسیار کمتر از سرعت نور بوده است)، غیر باریونی (از پروتون و نوترون تشکیل نشده)، بدون اتلاف (نمی‌تواند با تابش فوتون سردتر شود). ماده تاریک امروزه ۲۳٪ چگالی جرم انرژی جهان را تشکیل می‌دهد. ۴٫۵٪ باقی‌مانده را ماده معمولی باریونی قابل‌مشاهده تشکیل می‌دهد. همچنین چگالی انرژی شامل کسر بسیار کوچکی (تقریباً ۰٫۰۱٪) به شکل تابش زمینه کیهانی، و ۰٫۰۵ به شکل نوترینو وجود دارد.

به طور خلاصه طبق این فلسفه نوین اگر ما نتوانستیم پدیده‌های موجود در کیهان را توجیه کنیم، آن پدیده را به یک نوع ماده یا انرژی تاریک، ناشناخته و مرموز نسبت دهیم و برای دفاع از نظریات باطل قبلی به فلسفه متوسل شویم و سفسطه گویی کنیم. اینها همگی اختراعات و ابداعاتی هستند که در پارک‌های علم و فناوری مربوط و وابسته به دانشگاه‌ها تولید و نوع آوری می‌شوند و صدالبته در آینده نزدیک پژوهشکده سرن آنها را سنتز و تولید انبوه خواهد کرد. چرا که سرن به‌نوعی سرمایه‌گذار و استارت‌آپ محسوب می‌شود آن هم برای کالاهایی که هیچ‌گونه جنبه تجاری و اقتصادی ندارند و تنها خاصیت آن بالابردن رتبه دانشگاهی است و لاغیر. ما در این وبگاه سعی می‌کنیم که تمامی این پدیده‌ها را اولاً توجیه و ثانیاً این‌گونه نظریات چرند و خرافه‌گویی‌ها را باطل کنیم.

این مشکل از اینجا ناشی می‌شود که خیلی‌ها باور دارند که پروتون هسته اتم هیدروژن است و برعکس درحالی‌که هیدروژن و هلیم یک سیستم و یا دستگاه کوانتومی هستند که دما و حرارت برای آنها تعریف شده و با تحلیل منحنی تابش آنها می‌توان میزان دمای آنها را اندازه‌گیری کرد.

 

تابش سنکروترون:

 تابش سنکروترون (به انگلیسی: Synchrotron radiation) یک تابش الکترومغناطیسی است که توسط یک سنکروترون تولید شود. این تابش مشابه تابش سیکلوترون است؛ اما در حرکت ذرات باردار در سرعت‌های نزدیک به‌سرعت نور در میان میدان‌های مغناطیسی تولید می‌شود.

این تابش به طور طبیعی ممکن است از حرکت الکترون‌ها در یک میدان مغناطیسی بسیار قوی نیز رخ دهد و این تابش در تمام طول‌موج‌ها از پرتوگاما گرفته تا امواج رادیویی دیده شده است. خصیصه ویژه این نوع تابش قطبش و طیف آنهاست.

این تابش را نخستین‌بار در سال ۱۹۴۸، فرانک الدر (Frank Elder)، روبرت لانگمویر (Robert Langmuir) و هربرت پولک (Herbert Pollack)، در هنگام آزمایش با یک سنکروترون الکترونی مشاهده کردند. در این دستگاه، الکترون در یک میدان مغناطیسی تا انرژی‌های نسبیتی شتاب می‌گرفت. آن‌ها متوجه شدند که الکترون در راستای لحظه‌ای حرکت خود و در یک مخروط باریک، نور مرئی تابش می‌کند.

در اخترفیزیک، نخستین‌بار از تابش سنکروترون برای توضیح گسیل رادیویی راه شیری، سخن به میان آمد. این گسیل رادیویی را کارل جانسکی در سال ۱۹۳۱ کشف کرده بود. طیف و دمای درخشانی بالای این تابش (بیش از ۱۰۵ کلوین) با گسیل معمولی آزاد - آزاد گرمایی ناشی از گاز یونیده هم‌خوانی نداشت. در سال ۱۹۵۰، هانس آلفوِن (Hannes Alfvèn) و نیکلای هرلُف‌سان (Nicolai Herlofson)، به همراه کارل اوتو کیپن‌هوور (Karl-Otto Kiepenheuer) پیشنهاد کردند که زمینهٔ رادیویی کهکشان به دلیل تابش سنکروترون است. کیپن‌هوور اعتقاد داشت که الکترون‌های پرانرژیِ پرتو کیهانی در میدان مغناطیسی ضعیف کهکشان، تابش رادیویی گسیل می‌دارند. این توضیح درست از آب درآمده است. تابش سنکروترون، یک فرایند گسیل مهم در باقی‌مانده‌های ابرنواختری، کهکشان‌های رادیویی و اختروش‌ها نیز است. این یک فرایند تابشی غیرگرمایی است، به عبارتی، انرژی الکترون‌های تابش کننده ناشی از حرکات گرمایی نیست.

 

طیف حاصل از سیکلوترون:

طیف حاصل از سیکلوترون طیفی پیوسته است که انرژی‌های بالا در محدوده طیفی از امواج میلی‌متری تا اشعه ایکس را شامل می‌شود. از سیکلوترون جهت تولید رادیوایزوتوپ‌ها یا مواد پرتوزا مصنوعی استفاده می‌شود.

امروزه هیچ مدرک قطعی و اطلاعاتی که مربوط به تابش ذرات زیر اتمی بعد از انفجار بزرگ و قبل از تشکیل اتم‌ها باشد، نه مشاهده شده و نه به‌دست‌آمده است.

آخرین شگرد و ترفند دانشگاهی‌ها برای مربوط کردن این تابش‌ها به نظریه انفجار بزرگ، ابداع ماده تاریک سرد است که گویا کاربرد دومنظوره دارد. کاربرد اول جذب تمامی تشعشعات مضر و زیان‌بار کیهانی ناشی از انفجار بزرگ و تبدیل آنها به جرم و کاربرد دوم آن استفاده به‌عنوان چسب گرانشی برای توجیه مکانیک کهکشانی و خوشه‌ای. محصولی که در آینده نزدیک تولید آن به شرکت‌های دانش‌بنیان واگذار خواهد شد.

 

 

محمدرضا طباطبايي    29/9/86

http://www.ki2100.com