بسم الله الرحمن الرحیم

جهان قابل مشاهده-جهان غیرقابل مشاهده

در جلسات تفسیر

1390/12/6

دیروز عرض شد که ماده در دید بشر خاکی یک اصالتی داشت . بعدا که علم پیشرفت کرد ، انرژی را هم به ماده ضمیمه کردند . یعنی اول بشر می گفت : همین است که می بینم و محسوس و مأنوس است که همان جسم بود . به نظرم می رسد که جسم ظهور حقیقت وسعت است که یکی از اسماء الهیه است ( واسع علیم ) . وسعت حقیقی یک جور است ولی وقتی حقیقت وسعت برای ما ظهور پیدا می کند ، به صورت جسم و فضا درمی آید . لذا می گوییم : فضا واسع است . یعنی از هر کجایش بخواهی می توانی به جای دیگر بروی . این معنای وسعت است احتمالا . باید بیشتر فکر کنیم که جسم واقعا ظهور کدام یک از حقائق طبائع کلیه است ؟ ولی انرژی روشن تر است . یعنی تجربیات بشر راجع به جسم ، او را به جایی رساند که مجبور شد مفهموم قدرت را به عنوان یک حقیقت فعال و طبیعت قابل رصد کردن و پی جویی است ، توی کار آورد . اما واقعیت این است که حقایق و طبایع کلیه ی دیگری هم در کار است که هنوز بشر توری که آن ها را شکار کند ، ندارد . خرده خرده دارد زمینه اش فراهم می شود . الآن حیات و علم و آگاهی و اطلاعات به عنوان حائق برتر و مجرد مثل حقیقت قدرت که مجرد است ، ساری و جاری است اما هنوز مثل انرژی به عنوان یک اُبجه ی قابل تجربه و یک نظریه ی علمی تور نکرده اند . با اینکه اينكه به قول خودشان انرژی را کوانتیده کردند و آن را از یک کمیت پیوسته درآوردند . . .
دو تا اصطلاح دارند : یکی چیز قابل دیدن . جهان و ماده قابل دیدن که مقابل آن غیرقابل دیدن است که اسمش را گذاشته اند : تاریک . اصطلاحی یگری که دارند ، جهان قابل مشاهده است . فرقش چیست ؟ در فیزیک کیهانی محاسبه کردند که اگر فرضیه ی انفجار بزرگ درست باشد ، که از یک انفجار مهیبی کل دنیا پدید آمد و منبسط باشد . آن نقطه ی اولیه را می گویند زمان صفر . از زمان آن انفجار حدود 13 ملیارد و خرده ای سال طول کشیده است . یکی دو ثانیه بعد از انفجار ، تشعشع آزاد شد . قبلش تشعشع معنا نداشت . نور وسیر نور معنا نداشت . بعد از این دوثانیه نور قابلیت پیدا کرد که تشعشع پیدا کند . ما الآن داریم در نقطه ی الف با تلسکوپ نگاه می کنیم . 13 ملیارد سال قبل نوری از نقطه ای تشعشع پیدا کرده است . بعد از 13 ملیار سال به تلسکوپ ما رسیده است . خب پشت آن نقطه هم نقطه ای وجود دارد . مثلا ده ملیارد سال قبل از این نقطه . نوری از آن جا راه افتاده ولی هنوز به ما نرسیده است . محدوده این 13 ملیارد سال که نورش به چشم ما رسیده است را می گویند : عالم قابل مشاهده ولی قبل از آن را می گویند قابل رؤیت . باید صبر کنیم تا کم کم قابل مشاهده شود . باید این نکته را هم دقت کنیم که : این عالمی که منفجر شد ، مرکز ندارد . اینکه می گویند : مثل بادکنک در حال باز شدن است ، از باب تقریب است . از باب تشبیه دو بُعدی به سه بُعدی . اصلا مبنای انفجار بزرگ این است که انفجاری است بدون مرکز . به طوری که دست روی هر نقطه اش بگذارید ، مرکز است . اینجا که ما نشسته ایم مرکز است . 13 ملیارد سال آ ن ورتر هم مرکز است . انبساط پیدا می کند اما انبساطی بدون مرکز . به عنوان مثال یک توپ را در نظر بگیرید ، یک حجم دارد و یک سطح . سطحش کروی است . حجم این توپ سه بُعد دارد . یعنی هر نقطه ای از آن را که در نظر بگیرم ، در شش جهت می توانیم حرکت کنیم : بالا،پایین راست،چپ و جلو،عقب . اما سطح روی توپ دو بُعدی است یعنی بالاوپایین ندارد . مرکز سطح دو بُعدی توپ کجاست ؟ مرکز خود کره وسطش است اما سطح کره مرکزخاصی ندارد . هر کجا در نظر بگیریم ، مرکزش است . چون مرکز به جایی می گویند که اگر از دو طرفش خطی را ادمه دهیم ، نهایت کار مساوی باشد . این مثالی است برای اینکه همین حرف را در سه بُعدی بزنند . حالا یک سه بُعدی غیراقلیدسی را فرض بگیرید که هر نقطه ای از آن را در نظر بگیرید ، مثل سطح دو بُعدی کره است . البته قابل رسم نیست . نمودار دارد ولی شکلی که مأنوس ما باشد ، ندارد . حالا اگر این توپ مفروض ما یک بادکنک بود و شروع کردیم به باد کردن آن ، قبلش هم با خودکار چند تا نقطه روی آن گذاشته باشیم ، هر چه بادش می کنیم ، این نقطه ها از هم دور می شوند . این سطح هم منبسط می شود . از کدام مرکز از هم دور می شوند ؟ مرکزی ندارند . از هم دور می شوند بدون مرکز . نمی توان گفت : از یک جایی دارند از هم دور می شوند . همه ی نقط دارند از هم دور می شوند . همه هم مرکز هستند . شبیه چنین مدلی را ببرید در نقطه ی انفجار بزرگ . می گویند : انفجار صورت گرفت . عالم هم دارد منبسط می شود مثل این بادکنک دو بُعدی ولی شما سه بُعدی در نظر بگیرید
سوال : چرا مرکز نداشته باشد ؟ آیا به مشکلی برخورده اند که اینگونه فرض گرفته اند ؟ استاد : آن ها یک مشاهداتی در علم خودشان دارند که سبب شده این حرف ها را بزنند
جالب است بدانید که قبل از اینکه علم فیزیک وارد قرن بیستم بشود ، انیشتین می گفت : صد و پنجاه سال قبل هندسه دانان راه را برای من باز کردند و اگر آن ها آنهمه حرف ها را نزده بودند ، ممکن نبود من نظریه ی نسبیت را بدهم . نظریه ی من مبتنی بر حرف آن ها بود . و آن این بود که این نحو ابعاد سه گانه ای که ما در فضا در نظر می گیریم به عنوان خطوط راستی که ما می فهمیم ، این فقط یک هندسه است : هندسه اقلیدسی . با بحث های گسترده ای صورت گرفت ، هندسه ی اقلیدسی از اطلاق افتاد . گفتند : این فضای سه بعدی که ما در نظر می گیریم ، فضای اقلیدسی است که با خطوط رسم شده ی در سطح مستوی سر و کار دارد . هندسه های دیگری هم داریم که اصول موضوعه ی متفاوتی دارد . اولین هندسه ای درآمد ، هندسه هوزلولوی بود . بعد هم هندسه های کروی ی جورواجور . تا قرن بیستم . در قرن بیستم در مسائل فیزیک پیشرفت های عجیبی صورت گرفت از قبیل مسأله ی نور و ... انیشتین دید این چیزهایی که ما در مشاهدات خودمون دیده ایم ، اگر بخواهیم طبق یک سیستم خاصی نظریه بندیش کنیم ، پایه اش را دیگر نباید هندسه ی اقلیدسی قرار دهیم . بلکه هندسه ای قرار می دهیم که مرکز نداشته باشد . می گویند : طبق رفتاری که ما از عالم مشاهده کرده ایم ، می فهمیم که هندسه اش هندسه ی مرکز دار نیست
این انفجار چیزهایی جالبی به دست این ها داده است مخصوصا از سال 2002 به بعد . انرژی تاریک و قبلش ماده ی تاریک . چیزهای بسیار جالبی به دنبال همان شکستن اتم حاصل شد . چون بشر کنجکاو می خواست برود داخل اتم تا ببیند چه خبر است . ولی به مشکلات برخورد کرد . چون وقتی وارد فضای اتم شدند ، دیدند همه چیز به هم ریخت . گویا در عالم دیگری وارد شده بودند ! وقتی رفتند تا از دل اتم سر دربیاورند ، دیدند اصلا عالم دیگری است . به همین جهت عده ای منکر علیت شدند . الکترون ونترون و پروتن و . . . تا اینکه سر و کله ی ذرات بنیادین بیشتری پیدا شد . روز به روز ذره ی جدیدی پیدا می کردند . نزدیک هفتاد تایش در همین جدول مدل استاندارد فیزیک هست . دسته بندی هایی هم صورت گرفت . اول می گفتند : ماده چیزی است که از ملکول و اتم تشکیل شده است . جلوتر که آمدند ، گفتند : از الکترون و نترون تشکیل شده است . جلوتر که آمدند ، گفتند : از کوارک و بُزُن یا لبتون تشکیل شده است و . . . بعدا در تجربیات به خصوص فیزیک کیهانی با چیزهایی برخورد کردند که اصلا با این ذراتی که شناخته بودند ، جور نیست . نامش را ماده ی عجیب و غربیب و تاریک گذاشتند . یعنی هیچ نور و تشعشعی از خودش صادر نمی کند بلکه از تأثیری که بر مواد دیگر می گذارد آن را شناخته اند . اگر تأثیر جاذبی باشد ، می گویند ماده تاریک و اگر بر خلاف جاذبه باشد ،می گویند انرژی تاریک و هیچکدام هم قابل رؤیت نیست . امواج الکترومغناطیسی که اساس کار ماده است ، نه از این دو بیرون می آید و نه بر آن ها وارد می شود . مثلا دو تا آهن ربا را که به هم نزدیک کنیم ، به هم جذب می شوند اما اگر برعکس کنیم و نزدیک هم ببریم ، از هم دیگر دفع می شوند . حالا اگر دو طرفی را که همدیگر را دفع می کنند و همنام هستند نزدیک هم ببریم و ببینیم همدیگر را جذب می کنند ، چه نتیجه ای می گیریم ؟ نیجه می گیریم که در این وسط نیروی ثالثی هست که غالب بر این هاست و دارد این ها را به زور به هم نزدیک می کند . در کنار ماده چهار نیرو کشف کرده اند به نام نیروهای بنیادین . یکی ش جاذبه است . یکی دیگر همانی است که باعث می شود دو آهن ربای همنام به یکدیگر جذب شوند . می دیدند در هسته ی اتم تعداد زیادی بارهای مثبت که قاعدتا باید همدیگر را دفع کنند ، برادرانه و صمیمی کنار هم هستند ! اسمش را گذاشتند : نیروی هسته ای قوی که به مراتب از جاذبه قوی تر است . چندهزار برابر قوی تر از نیروی جاذبه ای ست که بین خورشید وزمین وجود دارد . از آن تعبیر به چسب می کنند ! همین جور کاری درباره ی انرژی تاریک شد . این ها می دیدند که این انبساط دارد شتاب می گیرد . سرعتش لحظه به لحظه دارد زیاد می شود . با معادلاتی از همین ، انرژی ی تاریک را کشف کردند . گفتند : حالا که این انبساط دارد شتاب می گیرد ، این شتاب گرفتن ممکن نیست مگر اینکه بر اصل قاون جاذبه ی عمومی غلبه کند . پس یک انرژی و نیروی دیگری هست که دارد ضد جاذبه عمل می کند . جاذبه مقتضی ربایش است ولی آن نیرو دارد با فشار شتاب دار این ها را از هم دور می کند . اسمش را گذاشتند : انرژی تاریک . الآن می گویند : فقط 5 درصد عالم ماده را ذرات تأثیر گذار بر حواس که لنین می گفت ، تشکیل می دهد . 95 درصد دیگر هیچ تأثیری بر حواس ما نمی گذارد . هیچ گونه نمی توانیم با آن ارتباط برقرار کنیم مگر از راه معادلات . یک چیزی را می بینیم ولی معادله می گوید : اینطوری که ما می بینیم ، امکان ندارد باشد . یک چیز دیگر هم لازم دارد . چیزی که ما هیچ خبری از ریخت و تار و پود آن نداریم . لذا به آن تاریک می گویند . چون نه ارتباطی با آن داریم نه می توانیم حدس بزنیم که از چه چیزی تشکیل شده است

************

۹۴ درصد کیهان هرگز برای انسان‌ قابل دسترس نیست!

سایت بیگ بنگ

به گزارش بیگ بنگ، محققان تصریح می‌کنند که امروزه، بیشتر کهکشان‌های کیهان، سریع‌تر از سرعت نور در حال دور شدن هستند. شعاع “جهان قابل مشاهده” ۴۶.۱ میلیارد سال نوری است، این حد فاصله‌ای است که نور اجرام کیهانی می‌توانند خود را به ما برسانند.

به گفتۀ اخترشناسان کهکشان‌هایی که بیش از ۱۸ میلیارد سال نوری با زمین فاصله دارند، برای همیشه غیرقابل دسترس هستند، در واقع انبساط کیهان طوری کهکشان‌ها را از یکدیگر دور می‌کند که حتی اگر با سرعت نور به سمتشان سفر کنیم، هرگز به آنها نخواهیم رسید. زیرا فراتر از فواصل ۱۴.۵ میلیارد سال نوری، “انبساط کیهان” کهکشان‌ها را سریع‌تر از آنچه نور می‌تواند حرکت کند، از یکدیگر دور می‌کند.

ما فقط نور کهکشان‌هایی را می‌بینیم که در جهان قابل مشاهدۀ ما قرار دارند و از زمان بیگ بنگ تاکنون فرصت داشته‌اند خود را نمایان سازند، فرای “جهان قابل مشاهده” کهکشان‌هایی وجود دارند که با سرعت نور در حال دور شدن هستند و نور آنها هرگز به ما نخواهد رسید. این نکته نیز حائز اهمیت است که هر شی در “جهان قابل مشاهده” هم لزوما قابل دسترس و شناسایی نیست.

طبق تخمین‌ها “جهان قابل مشاهده” دارای حدود ۲ تریلیون کهکشان است. تلسکوپ فضایی هابل در زمان بررسی تصویر فراژرف که تنها ۰.۰۰۰۰۰۳% از آسمان را نشان می‌داد فقط توانست ده درصد از کل کهکشان‌های موجود در آن عکس یعنی حدود ۵۵۰۰ کهکشان را شناسایی کند و ۹۰ درصد کهکشان‌های باقی مانده یا خیلی کم رنگ یا خیلی پررنگ یا خیلی مبهم هستند و هابل نمی‌تواند اطلاعاتی را از آنها به دست آورد.

ین نکته نیز باید ذکر شود وقتی جهان با شوک ناشی از بیگ بنگ در حدود ۱۳.۸ میلیارد سال پیش تشکیل و شروع به انبساط کرد، فضا- زمان با سرعتی بیشتر نور گسترش یافت و این فرصت را داشت تا شعاع جهان قابل مشاهده به ۴۶.۱ میلیارد سال نوری برسد. این موضوع ناقض گفته اینشتین نیست که هیچ چیز نمی‌تواند سریعتر از نور حرکت کند، زیرا این فضای خالی است که انبساط می یابد و تنها برای اجرام مادی است که سد سرعت نور نمی‌تواند شکسته شود.

سایت علمی بیگ بنگ / منبع: bigthink.com

******************

سایت ویکی پدیا

در کیهان‌شناسی مه‌بانگ، گیتی مشاهده‌پذیر (به انگلیسی: Observable universe) شامل کهکشان‌ها و جرم‌های دیگر و به کلی گیتی ای‌ست که مشاهدهٔ آن از زمین در دورهٔ کنونی امکان‌پذیر شده است. دلیل مشاهده‌پذیر بودن این مواد این است که نور خارج شده از این اجسام، از لحظهٔ آغاز انبساط کیهان تا کنون، زمان کافی برای رسیدن به ما را داشته‌است. با فرض اینکه گیتی همسانگرد است، فاصله تا لبه‌های گیتی مشاهده‌پذیر تقریباً در همه جهت‌ها یکی است، بدین معنا که بی توجه به شکل کلی گیتی، گیتی مشاهده‌پذیر یک حجم کروی است که ناظر در مرکز آن قرار می‌گیرد. هر منطقه‌ای در گیتی دارای گیتی مشاهده‌پذیر با مرکز خودش است که ممکن است با آنِ زمین همپوشانی داشته یا نداشته باشد.

افق کیهان شناسی

افق کیهان شناسی، بیشترین فاصله‌ای است که ذرات می‌توانسته‌اند در طول عمر جهان، آن فاصله را به سوی ناظر پیموده باشند. این فاصله مرز میان بخش قابل مشاهده و غیرقابل مشاهده جهان را نمایش می‌دهد،^[۱] از این رو این فاصله در زمان کنونی، اندازه جهان قابل مشاهده امروزی را مشخص می‌نماید.^[۲] وجود، ویژگیها و اهمیت یک افق کیهان‌شناسی به مدل کیهان‌شناسی مورد بحث بستگی دارد.

برحسب فاصله همراه، افق کیهان‌شناسی برابر با زمان همدیس η 0 $\eta _{0}$ گذشته از مهبانگ ضرب در سرعت نور c $c$ می‌باشد. کمیت η 0 $\eta _{0}$ از رابطه زیر به دست می‌آید:

η 0 = ∫ 0 t 0 d t ′ a ( t ′ ) $\eta _{0}=\int _{0}^{t_{0}}{\frac {dt'}{a(t')}}$

که a ( t ) $a(t)$ فاکتور مقیاس متریک فریدمان-لومتر-رابرتسون-واکر و مهبانگ را در زمان t = 0 $t=0$ در نظر می‌گیریم. به عبارت دیگر افق کیهان‌شناسی با گذر زمان عقب می‌رود و بخش قابل مشاهده جهان افزایش می‌یابد.^[۱]^[۳] از آنجا که فاصله ویژه در یک زمان دلخواه برابر با فاصله همراه ضرب در فاکتور مقیاس است^[۴](در زمان فعلی فاصله همراه با فاصله ویژه برابر تعریف می‌شود، پس در زمان کنونی a ( t ) = 1 $a(t)=1$ )، فاصله ویژه تا افق کیهان‌شناسی در زمان t 0 $t_{0}$ از رابطه زیر به دست می‌آید:^[۵]

d p ( t 0 ) = a ( t 0 ) ∫ 0 t 0 d t ′ a ( t ′ ) $d_{p}(t_{0})=a(t_{0})\int _{0}^{t_{0}}{\frac {dt'}{a(t')}}$

تفاوت افق کیهان‌شناسی با افق رویداد کیهانی در این است که افق کیهان‌شناسی بزرگترین فاصلهٔ همراهی است که تا یک زمان مشخص نور ممکن است از آن به ناظر رسیده باشد، در حالی‌که افق رویداد بزرگترین فاصلهٔ همراهی است که نور منتشر شده از آن در زمان حال ممکن است به ناظری در آینده برسد.^[۶] گمان می‌رود در زمان فعلی این افق رویداد کیهانی در حدود ۴۶ میلیارد سال نوری باشد.^[۷] به‌طور عمومی فاصلهٔ ویژه تا افق رویداد در زمان t 0 $t_{0}$ از رابطهٔ زیر به دست می‌آید:^[۵]

d e ( t 0 ) = a ( t 0 ) ∫ t 0 t m a x d t ′ a ( t ′ ) $d_{e}(t_{0})=a(t_{0})\int _{t_{0}}^{t_{max}}{\frac {dt'}{a(t')}}$

که در آن t m a x $t_{max}$ مختصات زمانی پایان جهان است که در مورد جهانی که تا ابد انبساط یابد، بی‌نهایت است.

نموداری از جهان قابل مشاهده ما

ز طریق نقشه‌برداری‌های آسمان و نگاشتن باندهای مختلف طول موج تابش الکترومغناطیسی (به‌طورخاص خط طیفی هیدروژن) اطلاعات زیادی از محتوا و ویژگیهای ساختار جهان به‌دست آمده‌است. به نظر می‌رسد که ساختار آن مدلی سلسله‌مراتبی دارد که بزرگترین مراتب آن اَبَرخوشه‌ها و رشته‌کهکشان‌ها هستند. هیچ ساختار پیوسته‌ای بزرگتر از اینها مشاهده نشده‌است، پدیده‌ای که از آن با عنوان پایان بزرگی (به انگلیسی: End of Greatness) یادمی‌شود.

با اینکه سازماندهی ساختار جهان در مرحله ستاره‌ای آغاز می‌شود (هرچند که این موضوع بحث‌انگیز است.)، بیشتر کیهان‌شناسان به ندرت به مسائل اخترفیزیکی این مرحله می‌پردازند. ستارگان در کهکشانها سازماندهی می‌شوند که به نوبه خود گروه‌های کهکشانی، خوشه‌های کهکشانی، ابرخوشه‌ها، صفحه‌ها، دیوارها و رشته‌های کهکشانی را تشکیل می‌دهند که از طریق نواحی پوچ از هم جدا می‌شوند و تشکیل یک ساختار کف-مانند می‌دهند که برخی آن را «وب کیهانی» خوانده‌اند. پیش از سال ۱۹۸۹، اینگونه پنداشته می‌شد که خوشه‌های کهکشانی ویریالی بزرگترین ساختارهای موجود در جهان هستند و به‌طور یکنواخت در سراسر جهان و در همه جهات پراکنده شده‌اند، اما در سال ۱۹۸۹، مارگارت گلر و جان هوکراه، بر پایه داده‌های نقشه‌برداری انتقال‌به‌سرخ، «دیوار بزرگ» را کشف کردند.^[۸] دیوار بزرگ صفحه‌ای از کهکشانها به طول ۵۰۰ میلیون سال نوری و عرض ۲۰۰ میلیون سال نوری و ضخامت ۱۵ میلیون سال نوری بود. وجود این ساختار مدت زیادی از نظرها دور مانده‌بود زیرا نیاز به تعیین مکان کهکشانها در سه بعد بود که لازمه آن ترکیب اطلاعات مربوط به مکان کهکشانها با اطلاعات مربوط به فاصله آن‌ها - که با بررسی انتقال به سرخ به‌دست می‌آید - بود. دو سال بعد دو اخترشناس به نام‌های راجر جی. کلوز و لوییس ای. کمپوسانو، گروه بزرگ اختروش کلوز-کمپوسانو را کشف کردند که عریض‌ترین قسمت آن ۲ میلیارد سال نوری بود و در زمان اعلام این کشف بزرگترین ساختار شناخته شده در جهان بود. در آوریل ۲۰۰۳، یک ساختار بزرگ-مقیاس دیگر به نام دیوار بزرگ اسلون کشف شد. در اوت ۲۰۰۷ یک اَبَرپوچی (ناحیه پوچ بزرگ) احتمالی در نزدیکی صورت فلکی جوی کشف شد.^[۹] این منطقه با با لکه سرد سی‌ام‌بی همپوشانی داشت. لکه سرد سی‌اِم‌بی، ناحیه سردی در نقشه تابش ریزموج زمینه کیهانی است که در در مدل‌های کنونی کیهان‌شناسی پدیده بسیار نامحتملی است. این ابرپوچی مسبب پیدایش لکه سرد سی‌اِم‌بی است اما برای اینکه چنین اتفاقی افتاده باشد، این ناحیه باید به میزان نا محتملی بزرگ باشد، احتمالاً در حدود یک میلیارد سال نوری.

یکی‌دیگر از ساختارهای بزرگ، ساختار تازه کشف‌شده هیمیکو است که گردایه‌ای از کهکشانها و حبابهای عظیم گاز است که ۲۰۰ میلیون سال نوری پهنا دارد.

در مطالعات تازه‌تر مشخص شده‌است که جهان به شکل مجموعه‌ای از نواحی پوچی حباب‌مانند عظیم است که توسط صفحه‌ها و رشته‌های کهکشانی از هم جدا شده‌اند. این شبکه در نقشه انتقال‌به‌سرخ ۲دی‌اِف (2dF) قابل رویت است. در شکل یک بازسازی سه بعدی از قسمتهای درونی نقشه نمایش داده‌شده‌است که منظره جالبی از جهان در نزدیکی ما ارائه می‌کند. چند ابرخوشه‌کهکشانی مانند دیوار بزرگ اسلون در این نقشه خودنمایی می‌کنند.

در سال ۲۰۱۱ یک گروه بزرگ اختروش دیگر به نام یو۱٫۱۱ به پهنای ۲٫۵ میلیارد سال نوری کشف شد. در ۱۱ ژانویه ۲۰۱۳، نیز گروه بزرگ اختروش سترگ کشف شد که ۴ میلیارد سال نوری وسعت دارد و بزرگترین ساختار شناخته شده جهان تا آن زمان بود.^[۱۰] در نوامبر ۲۰۱۳، ساختار عظیم‌تری به نام دیوار بزرگ هرکول-کورونا بوریلیس (به فارسی: زانوزده-تاج‌شمالی) کشف شد که دوبرابر قبلی پهنا داشت.^[۱۱]^[۱۲] این دیوار کهکشانی توسط نقشه‌برداری انفجار پرتوی گاما مشخص شد.^[۱۱]^[۱۳]

سایت مجله رشد

کلمه «قابل مشاهده» که به این منظور استفاده می‌شود به میزان پیشرفت فناوری ما ارتباطی ندارد، یا اینکه توانایی دریافت نور و سیگنال را داشته باشد یا آنکه عدم وجود نور و سیگنال را تشخیص دهد. دنیای قابل مشاهده به قانون‌های حاکم بر نور و دیگر سیگنال‌هایی ارتباط دارد که از اجرام کیهانی به مشاهده‌گر زمینی می‌رسد. از نظر زمانی ما توانسته‌ایم دنیا را تا دوره نوترکیبی^۱ ببینیم؛ دوره‌ای که فوتون‌ها توانسته‌اند جدا (د- کوپله) شوند و ذره‌ها برای اولین بار توانایی نشر فوتون یافته‌اند، فوتونی که به سرعت توسط مواد دیگر جذب نشود. اما قبل از آن، دنیا از یک نوع پلاسما پر شده بود که برای فوتون‌ها کدر و غیرقابل عبور بوده است.

«سطح آخرین پراکندگی» شامل مجموعه نقاطی از فضا در فاصله واقعی آن‌‌ها از زمان د-کوپله شدن فوتون‌ها ‌است که اکنون به ما رسیده‌اند. این‌ها فوتون‌هایی هستند که ما اکنون به عنوان پرتوهای پس‌زمینه‌ ماکروویو کیهانی^۲ شناسایی می‌کنیم. اما ممکن است در آینده پس‌زمینه باز هم قدیمی‌تر نوترینوی بازمانده، یا حتی ماجراهای دورتر از طریق موج‌های جاذبه (که باید با سرعت نور حرکت کنند) مشاهده شود. گاهی اختر فیزیک‌دانان بین دنیای قابل دیدن^۳ و آشکار، که شامل سیگنال‌های نشر شده از زمان نوترکیبی است و دنیای قابل مشاهده^۴ که ادراکش فقط از طریق شناسایی سیگنال‌های آن ممکن می‌شود، که شامل سیگنال‌ها از زمان آغاز انبساط کیهانی است (همان مه‌ بانگ در کیهان‌شناسی سنتی، یا پایان دوره تورمی در کیهان‌شناسی جدید) تمایز قائل می‌شوند. براساس محاسبه‌ها، فاصله همبستگی^۵ (فاصله مناسب کنونی^۶) از ذرات براساس پرتوهای پس‌زمینه ماکروویو‌ کیهانی، که همان شعاع دنیای قابل دیدن است، حدود ۰/۱۴ بیلیون پارسک (حدود ۷/۴۵ بیلیون سال نوری) می‌باشد، در حالی که فاصله حرکت همبسته تا حاشیه دنیای قابل مشاهده حدود ۱۴/۳ بیلیون پارسک (حدود ۴۶/۶ بیلیون سال نوری) می‌‌باشد، که حدود ۲ درصد بزرگ‌تر است.

تازه‌ترین تخمین از عمر جهان، مطابق با سال ۲۰۱۳ برابر با ۱۳/۷۹۸+ ۰/۰۳۷ بیلیون سال است. اما براساس نظریه انبساط جهان، انسان‌ها فقط می‌توانند اجرامی را مشاهده کنند که در ابتدا بسیار نزدیک‌تر بوده‌اند اما اکنون فاصله‌ آن‌ها از ما به مقدار قابل ملاحظه‌ای دورتر (همان طور که در مورد فاصله مناسب کیهانی، که برابر با فاصله حرکت همبسته در زمان کنونی است مشخص شده است) از فاصله ایستای ۱۳/۷۵ بیلیون سال نوری است. قطر تخمینی دنیای قابل مشاهده حدود ۲۸ بیلیون پارسک (۹۳ بیلیون سال نوری) است که براساس آن حاشیه دنیا ۴۷-۴۶ بیلیون سال نوری از ما فاصله دارد.

جهان موجود در برابر جهان قابل‌مشاهده
برخی از بخش‌های جهان ممکن است به اندازه‌ای از ما دور باشند که نور نشر شده از آن‌ها در هیچ زمانی، از مه بانگ تاکنون، وقت کافی برای رسیدن به زمین نداشته است. بنابراین این بخش‌ها از جهان در حال حاضر خارج از دنیای قابل مشاهده ‌بشر قرار دارند. بدین‌ترتیب در آینده نور کهکشان‌های دور زمان بیشتری برای سفر خواهد داشت و بعضی از مناطق غیرقابل‌مشاهده کنونی در آینده قابل مشاهده خواهند شد. اما براساس قانون هابل^۷، نواحی به اندازه کافی دور از ما با سرعت بیش از سرعت نور در حال فاصله گرفتن از ما هستند (نسبیت خاص مانع از حرکت اجرام نزدیک به هم در یک منطقه محلی است که نسبت به یکدیگر با سرعت بیش از نور حرکت کنند، اما این محدودیت شامل اجرام دور از یکدیگر که فضای بین آن‌ها در حال انباسط است نمی‌شود. جهت شرح این موضوع می‌توانید کاربردهای فاصله مناسب را بررسی کنید)، و علاوه بر آن سرعت انبساط به دلیل انرژی تاریک شتاب می‌یابد. با فرض ثابت ماندن انرژی تاریک (یکی از ثابت‌های کیهان‌شناسی)، سرعت انباسط جهان همچنان به شتاب گرفتن ادامه می‌دهد. یک «حد قابل دید آینده» وجود دارد که پس از آن حتی در زمانی بی‌نهایت دور، هرگز اجرام خارج از آن حد وارد دنیای قابل مشاهده ما نخواهند شد، زیرا نور نشر شده از اجرام خارج از آن حد هرگز به ما نمی‌رسد. (یک باریک‌بینی این است که به دلیل کاهش پارامتر هابل با زمان، موردهایی می‌تواند وجود داشته باشد که یک کهکشان که با سرعت کمی بیشتر از نور از ما عقب‌تر است سیگنال نشر کند که بالاخره به ما برسد). این حد قابل دید آینده با فرض آنکه جهان در آینده همچنان به گسترش خود ادامه دهد دریک فاصله همبستگی ۱۹ بیلیون پارسکی (۶۲ بیلیون سال نوری) محاسبه شده است، که اشاره دارد به تعداد کهکشان‌هایی که در زمان بی‌نهایت آینده به‌طور تئوری می‌توانیم ببینیم (با چشم‌پوشی از این موضوع که مشاهده بعضی از کهکشان‌ها به دلیل انتقال به قرمز (redshift) عملاً غیرممکن است) و فقط ۲/۳۶ برابر تعداد آن‌هایی است که در حال حاضر قابل مشاهده می‌باشند.

هر چند طبق قاعده، در آینده کهکشان‌های بیشتری قابل مشاهده خواهد بود، اما در عمل انتقال قرمز مربوط به انبساط جهان‌ منجر به ناپدید شدن کهکشان‌ها از دید ما خواهد شد. یک موشکافی دیگر این است که یک کهکشان در «فاصله همبستگی» مشخص از ما، در جهان قابل مشاهده ما قرار دارد اگر بتوانیم سیگنال‌های نشر شده از آن را در همه عمر گذشته‌اش (مثلاً در ۵۰۰ میلیون سال پس از مه‌ بانگ)، دریافت کنیم. اما به دلیل انبساط جهان، ممکن است که در دوره‌های بعدی عمرش هیچ سیگنالی از همان کهکشان دریافت نکنیم (مثلاً هیچ اطلاعی در مورد شکل آن در ۱۰ میلیارد سال پس از مه بانگ نداشته باشیم)، هر چند که همچنان در همان «فاصله همبستگی» نسبت به ما باقی مانده باشد (این فاصله با گذشت زمان ثابت است، در حالی که «فاصله واقعی» که دور شدن به دلیل انبساط جهان را تعریف می‌کند، متغیر و تابع زمان است)، این فاصله کمتر از شعاع همبستگی جهان قابل مشاهده است. از این واقعیت می‌توان برای تعریف نوعی افق ماجرای کیهانی که فاصله‌اش در زمان تغییر می‌کند استفاده کرد. مثلاً فاصله جاری تا این افق حدود ۱۶ بیلیون سال نوری است، به این معنی که اگر یک ماجرا در حال حاضر رخ دهد، در صورتی سیگنال آن به ما خواهد رسید که در فاصله کمتر از ۱۶ بیلیون سال نوری از ما باشد. اما اگر ماجرا در فاصله بیش از ۱۶ بیلیون سال نوری رخ دهد، سیگنال آن را هرگز دریافت نخواهیم کرد
در مقالات تحقیقی عمومی و تخصصی کیهان‌شناسی اغلب از واژه «جهان» به معنای «جهان قابل مشاهده» استفاده می‌شود. این می‌تواند بر این اساس توجیه شود که ما نمی‌توانیم با تجربه مستقیم هیچ اطلاعی از جهانی که ارتباط علّی با ما ندارد به دست بیاوریم، هرچند تئوری‌های معتبر، جهانی بزرگ‌تر از آنچه را که مشاهده می‌کنیم می‌طلبد. هیچ شاهدی وجود ندارد که مرز دنیای مشاهده شده را مرز دنیا بدانیم و نه هیچ یک از مدل‌های جاری کیهان‌شناسی در وهله اول پیشنهاد می‌کنند که جهان دارای مرز فیزیکی است. اگر چه بعضی از مدل‌ها پیشنهاد می‌کنند. که جهان می‌توان محدود اما بدون مرز- مانند یک چند بعدی شبیه به سطح دو بعدی یک کره که در سطح محدود اما بدون مرز است- باشد. محتمل است که کهکشان‌های مشاهده شده فقط کسر کوچکی از کهکشان‌های جهان را شامل شود. براساس تئوری تورم کیهانی (بنیان‌گذار آن‌ Alan Guth)، اگر تورم یا انفجار جهان از حدود ۳۷-۱۰ ثانیه پس از مه‌بانگ آغاز شده باشد، آنگاه با این فرض که اندازه جهان در آن لحظه برابر با سرعت نور ضرب در عمر جهان در آن لحظه بوده است. تخمین‌های پایینی‌تری نیز وجود دارد که ادعا دارند کل جهان ۲۵۰ مرتبه بزرگ‌تر از جهان قابل مشاهده کنونی است. پس کل جهان دارای قطری افزون بر ۱۷۶ گیگا پارسک (۵۷۵ بیلیون سال نوری) می‌تواند باشد^۸.

برعکس اگر جهان محدود اما بدون مرز است، این احتمال نیز وجود دارد که کلی جهان کوچک‌تر از جهان قابل مشاهده باشد! در این صورت کهکشان‌هایی را که ما خیلی دور در نظر می‌گیریم ممکن است در واقع تصاویری تکراری از کهکشان‌های نزدیک باشند که از پیرامون جهان گشتن نور تشکیل شده‌اند. بررسی آزمایشی این فرضیه مشکل است زیرا تصاویر متفاوت از یک کهکشان دوره‌های متفاوتی از تاریخ آن را نشان می‌دهند، و در نتیجه ممکن است کاملاً متفاوت ظاهر شوند. بیلو
(Bielewicz) و همکارانش ادعا دارند که توانسته‌اند یک باند پایین ۲۷/۹ گیگا پارسک (۹۱ بیلیون سال نوری) از قطر آخرین سطح پارکندگی را اثبات کنند. (زیرا این تنها یک باند پایین است، این مقاله احتمال آنکه کل جهان خیلی بزرگ‌تر یا حتی بی‌نهایت باشد را باز گذاشته است). این مقدار براساس ۷ سال داده WMAP و با روشی^۹ به دست آمده است که آن روش با درگیری و مخالفت شده است.

اشتباه در مورد اندازه جهان
خیلی از منابع درجه دو، رقم‌های نادرست، گوناگون و پراکنده‌ای را از اندازه جهان قابل دید گزارش داده‌اند. یکی از این ارقام ۱۳/۸ بیلیون سال نوری است. در حالی‌که عمر جهان ۱۳/۸ بیلیون سال است. عموماً دریافت شده است که هیچ چیز نمی‌تواند با سرعتی مساوی یا بیشتر از نور حرکت کند، و این یکی از اشتباهات متداول است که شعاع جهان باید به مقدار۱۳/۸ بیلیون سال نوری باشد.

در صورتی که مفهوم فضا-زمان مسطح ایستای مینکوفسکی (Minkowski) براساس نسبیت خاص درست بود چنین استدلالی معقول است. در جهان واقعی، فضا- زمان به طریقی خم می‌شود که با انبساط فضا، همان‌گونه که با قانون هابل اثبات شده است مطابقت دارد. مسافت‌هایی که از ضرب سرعت نور در یک فاصله زمانی نجومی به‌دست می‌آیند اهمیت فیزیکی مستقیمی ندارند.

فایل قبلی که این فایل در ارتباط با آن توسط حسن خ ایجاد شده است