تبریز امروز:
با گسترش مداوم جهان، دانشمندان در یافتن مرکز آن با دشواری مواجه هستند. تصویر: تلسکوپ فضایی اسپیتزر با دوربین‌های مادون قرمز خود ترکیبی خیره‌کننده از ستارگان و ابرهای گرد و غبار را ثبت کرده است.
حدود یک قرن پیش، دانشمندان در تلاش بودند تا تناقضی ظاهری در نظریه نسبیت عام آلبرت اینشتین را حل کنند. این نظریه که در سال ۱۹۱۵ منتشر شد و به سرعت در میان فیزیکدانان و ریاضیدانان سراسر جهان پذیرفته شد، فرض می‌کرد که جهان ایستا است – بدون تغییر، بدون حرکت و ثابت. به عبارت دیگر، اینشتین معتقد بود که اندازه و شکل جهان امروز، کم و بیش، همان اندازه و شکلی است که همیشه داشته است. اما وقتی اخترشناسان با تلسکوپ‌های قدرتمند به کهکشان‌های دوردست در آسمان شب نگاه کردند، نشانه‌هایی دیدند که جهان اصلاً ایستا نیست. این مشاهدات جدید نشان می‌داد که جهان در حال انبساط است. دانشمندان به زودی دریافتند که نظریه اینشتین در واقع نمی‌گوید جهان باید ایستا باشد؛ این نظریه می‌تواند جهانی در حال انبساط را نیز پشتیبانی کند. در واقع، با استفاده از ابزارهای ریاضی ارائه‌شده توسط نظریه اینشتین، دانشمندان مدل‌های جدیدی ساختند که نشان می‌داد جهان پویا و در حال تکامل است. من سال‌ها در تلاش برای درک نسبیت عام بوده‌ام، از جمله در شغلم به عنوان استاد فیزیک که دوره‌هایی در این زمینه تدریس می‌کنم. می‌دانم که درک ایده جهانی که دائماً در حال انبساط است می‌تواند چالش‌برانگیز باشد – بخشی از این چالش به غلبه بر شهود طبیعی ما درباره نحوه کارکرد چیزها برمی‌گردد. برای مثال، تصور اینکه چیزی به بزرگی جهان اصلاً مرکزی نداشته باشد دشوار است، اما فیزیک می‌گوید این واقعیت است. فضای بین کهکشان‌ها
ابتدا بیایید «انبساط» را تعریف کنیم. روی زمین، «انبساط» به این معناست که چیزی بزرگ‌تر می‌شود. در مورد جهان هم این تا حدی درست است. انبساط همچنین می‌تواند به این معنا باشد که «همه چیز از ما دورتر می‌شود»، که در مورد جهان نیز صدق می‌کند. اگر تلسکوپی را به سمت کهکشان‌های دوردست نشانه بگیرید، همه آن‌ها به نظر می‌رسند که از ما دور می‌شوند. جالب‌تر اینکه، هرچه این کهکشان‌ها دورتر باشند، به نظر می‌رسد سریع‌تر از ما دور می‌شوند. این کهکشان‌ها همچنین از یکدیگر نیز دور می‌شوند. بنابراین دقیق‌تر است که بگوییم همه چیز در جهان به طور همزمان از همه چیز دیگر دورتر می‌شود. این ایده ظریف اما حیاتی است. به راحتی می‌توان تصور کرد که خلقت جهان مانند انفجار آتش‌بازی است: با یک انفجار بزرگ شروع می‌شود و سپس همه کهکشان‌های جهان از یک نقطه مرکزی به همه جهات پراکنده می‌شوند. اما این تشبیه درست نیست. نه تنها به اشتباه مطرح می‌کند که انبساط جهان از یک نقطه واحد آغاز شده (که این‌گونه نیست)، بلکه همچنین نشان می‌دهد که کهکشان‌ها هستند که در حال حرکت‌اند، در حالی که این کاملاً دقیق نیست. در واقع، این کهکشان‌ها نیستند که از یکدیگر دور می‌شوند – بلکه فضای بین کهکشان‌ها، یعنی پارچه خود جهان، است که با گذشت زمان در حال انبساط است. به عبارت دیگر، این خود کهکشان‌ها نیستند که در جهان حرکت می‌کنند؛ بلکه جهان با انبساط خود آن‌ها را از یکدیگر دورتر می‌برد. تشبیه رایج این است که چند نقطه روی سطح یک بادکنک بچسبانید. وقتی به بادکنک هوا می‌دمید، بادکنک منبسط می‌شود. چون نقاط روی سطح بادکنک چسبیده‌اند، از یکدیگر دورتر می‌شوند. اگرچه به نظر می‌رسد که نقاط حرکت می‌کنند، اما در واقع همان‌جایی که گذاشته‌اید باقی می‌مانند و فاصله بین آن‌ها فقط به دلیل انبساط بادکنک بیشتر می‌شود. حالا نقاط را کهکشان‌ها و بادکنک را پارچه جهان تصور کنید، آن‌وقت تصویر را درک می‌کنید. متأسفانه، اگرچه این تشبیه شروع خوبی است، اما جزئیات را کاملاً درست نشان نمی‌دهد. بعد چهارم
مهم است که محدودیت‌های هر تشبیه را درک کنیم. برخی نقص‌ها واضح‌اند: یک بادکنک به اندازه‌ای کوچک است که در دست شما جا می‌شود – جهان این‌گونه نیست. نقص دیگر ظریف‌تر است. بادکنک دو بخش دارد: سطح لاتکس و فضای پر از هوا در داخل آن. این دو بخش از بادکنک در زبان ریاضیات به طور متفاوتی توصیف می‌شوند. سطح بادکنک دوبعدی است. اگر روی آن راه بروید، می‌توانید به جلو، عقب، چپ یا راست حرکت کنید، اما نمی‌توانید به بالا یا پایین بروید بدون اینکه سطح را ترک کنید. شاید به نظر بیاید که اینجا چهار جهت داریم – جلو، عقب، چپ و راست – اما این‌ها فقط حرکت‌هایی در دو مسیر اصلی هستند: پهلو به پهلو و جلو به عقب. این چیزی است که سطح را دوبعدی می‌کند – طول و عرض. از سوی دیگر، داخل بادکنک سه‌بعدی است، بنابراین می‌توانید آزادانه در هر جهتی، از جمله بالا و پایین، حرکت کنید – طول، عرض و ارتفاع. اینجاست که سردرگمی ایجاد می‌شود. چیزی که ما به عنوان «مرکز» بادکنک در نظر می‌گیریم، نقطه‌ای در فضای پر از هوای داخل آن، زیر سطح است. اما در این تشبیه، جهان بیشتر شبیه سطح لاتکس بادکنک است. فضای پر از هوای داخل بادکنک هیچ معادلی در جهان ما ندارد، بنابراین نمی‌توانیم از آن بخش در تشبیه استفاده کنیم – فقط سطح مهم است. پس پرسیدن اینکه «مرکز جهان کجاست؟» تا حدی مثل پرسیدن این است که «مرکز سطح بادکنک کجاست؟» اصلاً مرکزی وجود ندارد. می‌توانید در هر جهتی روی سطح بادکنک حرکت کنید، هرچقدر که بخواهید، و هرگز به جایی نمی‌رسید که بتوانید آن را مرکز بنامید، چون هرگز سطح را ترک نمی‌کنید. به همین ترتیب، می‌توانید در هر جهتی در جهان سفر کنید و هرگز مرکز آن را پیدا نمی‌کنید، چون جهان، مانند سطح بادکنک، اصلاً مرکزی ندارد. بخشی از دلیل دشواری درک این موضوع به نحوه توصیف جهان در زبان ریاضیات برمی‌گردد. سطح بادکنک دو بعد دارد و فضای داخلی آن سه بعد، اما جهان در چهار بعد وجود دارد. زیرا فقط به چگونگی حرکت چیزها در فضا مربوط نیست، بلکه به چگونگی حرکت آن‌ها در زمان هم مرتبط است. مغز ما طوری طراحی شده که فضا و زمان را جداگانه در نظر بگیرد. اما در جهان، این دو به صورت پارچه‌ای واحد به نام «فضا-زمان» درهم‌تنیده‌اند. این اتحاد نحوه عملکرد جهان را نسبت به آنچه شهود ما انتظار دارد تغییر می‌دهد. و این توضیح حتی به پرسش اینکه چگونه چیزی می‌تواند تا بی‌نهایت منبسط شود پاسخ نمی‌دهد – دانشمندان هنوز در تلاش‌اند تا بفهمند چه چیز این انبساط را نیرو می‌دهد. بنابراین، در پرسش درباره مرکز جهان، ما با محدودیت‌های شهود خود مواجه می‌شویم. پاسخی که پیدا می‌کنیم – همه چیز، همه‌جا، به طور همزمان در حال انبساط – نگاهی اجمالی به این است که جهان ما چقدر عجیب و زیباست.
