کنجکاوی در کیهان تا رسیدن به درک تازه‌ای از زندگی

به گزارش مجله خبری نگار، ۱۳ مارس ۱۹۳۰ میلادی، یعنی ۹۲ سال قبل پلوتون دورترین سیاره منظومه شمسی کشف شد. البته قبل از آن‌که این سیاره توسط «کلاید تامبا» کشف شود، بعضی از ستاره‏شناسان از طریق محاسبات نجومی به‌وجود و محل آن پی برده بودند.

جالب است بدانید فاصله پلوتون تا خورشید ۵۸۱۱ میلیون کیلومتر است و یک دور گردش آن به دور خورشید ۲۸۴ سال برابر با ۹۹۷۰۰ روز طول می‏کشد. تنها فضاپیمایی که تاکنون به پلوتون نزدیک شده تلسکوپ فضایی هابل است که توانسته تصاویری از آن و قمرهایش بگیرد، اما دانستن این اطلاعات چه فرقی برای ما دارد؟ آیا با دانستن اطلاعات درباره سیاره‌ها، درک ما از زندگی متفاوت خواهد شد؟ تاریخ طولانی نجوم سرشار از همین کنجکاوی‌ها بوده که در ظاهر هیچ تاثیری در زندگی روزمره ما ندارد.

اما واقعیت این‌است با گذر زمان و به دنبال همین کشف‌های متنوع، امروز ما درک متفاوتی از کیهان و آفرینش داریم. حالا با ادامه روند کشف‌ها و رصدها، می‌دانیم حیات هوشمند روی سیاره زمین اتفاق خاصی است که وابسته به چیز‌های مختلف بوده و هست. در ظاهر حیات وابسته به منابعی مثل گرمای خورشید و اکسیژن است، اما کنجکاوی‌های بشر نشان داده حتی اگر جرم و مدار سیاره‌های دیگر منظومه مثل پلوتون کمی متفاوت بود امروز ما در این سیاره آبی زندگی نمی‌کردیم. اگر حتی ماه کمی فاصله کمتری با ما داشت یا دمای خورشید کمی بیشتر و کمتر بود همه‌چیز طوری رقم می‌خورد که سیاره ما متروک می‌شد. کشف پلوتون بهانه خوبی است تا ببینیم درک ما از کیهان، چگونه جنبه جذاب و منحصربه‌فردی به حیات روی زمین داده و زندگی هوشمند به چه چیز‌هایی وابسته است. با ما باشید.

میلیون‌ها سال ثبات برای تشکیل حیات

امروز با کنجکاوی و کشف‌های زیاد می‌دانیم خورشید، ماه، زحل، حتی شکل منظومه شمسی همه در خدمت تشکیل حیات روی سیاره زمین هستند

مختصات و ویژگی‌هایی که امروز ما درباره کیهان می‌دانیم به ما کمک می‌کند بدانیم در چه سیاره شگفت انگیزی زندگی می‌کنیم و حیات برای این که به این مرحله برسد از چه پیچ و خم‌های عجیبی عبور کرده که اگر هر فاکتور آن ذره‌ای متفاوت بود دنیای ما شکل دیگری داشت. کنجکاوی‌های بشر کمک می‌کند بدانیم امکان وجود حیات در بقیه کیهان تا چه اندازه است و چه عواملی دست به دست هم داده اند تا زمین محل سکونت ما باشد. با خواندن این نکات جالب بهتر درک می‌کنیم هر کشف به ظاهر ساده‌ای مثل کشف پلوتون چه تاثیری در شناخت ما از زندگی دارد، در اولین گام از خورشید شروع می‌کنیم:

اگر خورشید دورتر بود؟

اگر زمین در فاصله دورتری از خورشید قرار داشت، ممکن بود سطح زمین مانند مریخ به صورت یک «صحرای منجمد» باشد؛ سطحی خشک و بی حاصل که روی آن آب و حتی دی اکسیدکربن هم اغلب به صورت جامد وجود دارد، اما اگر زمین نزدیک‌تر از این به خورشید بود، در این صورت بیشتر شبیه به سیاره زهره بود. زهره، از نظر اندازه تقریبا با زمین برابر است. این سیاره به «سیاره گلخانه ای» معروف شده است. به دلیل این که زهره بسیار به خورشید نزدیک بوده و اتمسفر آن از دی اکسیدکربن تشکیل شده و جو آن انرژی خورشید را جذب کرده، تا جایی که دما به ۴۸۰ درجه سانتی گراد می‌رسد. به همین دلیل، روی هم رفته زهره داغ‌ترین سیاره در منظومه شمسی است. همه این‌ها یعنی ما در محدوده گولدیلاکس با خورشید یعنی بهترین فاصله ممکن که اجازه ایجاد حیات را می‌دهد، هستیم.

اگر ماه کوچک‌تر از ابعاد فعلی اش بود؟

ما تنها در محدوده گولدیلاکس خورشید قرار نداریم، بلکه در مجموعه‌ای از نواحی گولدیلاکس دیگر به سر می‌بریم. به عنوان مثال ابعاد ماه برای این که در مدار زمین به صورت پایدار حرکت کند، کاملا درست و مناسب است. اگر ماه بسیار کوچک‌تر از ابعاد فعلی اش بود، حتی وجود اختلالات بسیار کوچک در چرخش زمین، به مرور زمان در طول صد‌ها میلیون سال، روی هم انباشته و باعث می‌شد که زمین به طور مصیبت باری در چرخش خود دچار لنگی شود و بنابراین چنان تغییرات شدیدی در آب و هوا ایجاد شود که وجود حیات را غیرممکن سازد.

برنامه‌های رایانه‌ای نشان می‌دهند که بدون وجود این ماه بزرگ (در حدود یک سوم ابعاد زمین)، احتمالا محور زمین در مدت زمان میلیون‌ها سال به اندازه ۹۰ درجه تغییر پیدا می‌کرد. از آن جا که دانشمندان عقیده دارند که پیدایش DNA به صد‌ها میلیون سال پایداری آب و هوایی نیاز داشته است، بنابراین زمینی که محور آن مرتباً جابه جا شود، چنان تغییرات فاجعه باری در آب و هوا ایجاد خواهد کرد که پیدایش DNA را غیرممکن می‌ساخت.

لطف بیکران مشتری

به طور مشابه خورشید و ماه، حتی وجود سیاره مشتری در منظومه شمسی، برای حیات کره زمین به نوعی خوش شانسی محسوب می‌شود. به این دلیل که گرانش شدید آن به بیرون راندن خرده سیارک‌ها از منظومه کمک می‌کند. در طول عصر شهاب سنگ ها، از ۳.۵ میلیارد سال تا ۴.۵ میلیارد سال پیش، تقریبا میلیارد‌ها سال طول کشید تا منظومه شمسی ما از باقی مانده‌های خرده سیارک‌ها و دنباله دار‌ها پاک شود. اگر مشتری بسیار کوچک‌تر از این و گرانش آن ضعیف‌تر بود، در این صورت هنوز منظومه شمسی ما مملو از خرده سیارک‌ها بود و با آن‌ها روی زمین، حیات غیرممکن می‌شد؛ بنابراین مشتری هم درست در اندازه صحیح و مناسب برای حیات قرار دارد.

گولدیلاکس جرم سیاره‌ای

از طرف دیگر، ما در ناحیه گولدیلاکس جرم سیاره‌ای قرار داریم. اگر جرم زمین قدری کمتر بود، گرانش آن چنان ضعیف می‌شد که نمی‌توانست اکسیژن را در خود نگاه دارد. اگر بسیار زیاد بود، بسیاری از گاز‌های نخستین سمی را هنوز در خود داشت و به این ترتیب حیات را غیرممکن می‌کرد. این یعنی وزن کره زمین برای نگهداری یک ترکیب جوی مناسب برای حیات کاملا متعادل است.

گولدیلاکس مدار‌های سیاره‌ای

به طور مشابه، می‌توان گفت ما در منطقه گولدیلاکس مدار‌های مجاز سیاره‌ای قرار داریم. به طور قابل ملاحظه ای، مدار سیارات دیگر، به جز مدار پلوتون، دایره‌ای هستند؛ به این معنی که برخورد‌های سیاره‌ای در منظومه شمسی کاملا نادر است. به بیان دیگر، زمین در نزدیکی هیچ کدام از غول‌های گازی، که گرانش آن‌ها می‌تواند به راحتی مدار زمین را مختل کند، قرار نمی‌گیرد.

بهترین نقطه در کهکشان راه شیری

به علاوه زمین همچنین در ناحیه گولدیلاکس (بهترین مکان و فاصله) کهکشان راه شیری، در حدود دو سوم فاصله از مرکز کهکشان، قرار دارد. اگر منظومه شمسی به مرکز کهکشان، جایی که سیاهچاله‌ها در کمین هستند، بسیار نزدیک بود، میدان تابش چنان شدید می‌بود که حیات را غیرممکن می‌کرد و اگر منظومه شمسی بسیار بیشتر از این مرکز فاصله داشت، آن گاه به اندازه کافی عناصر سنگین‌تر به منظور ساختن مواد لازم برای حیات، وجود نداشتند.

هزاران فاکتور طلایی دیگر

دانشمندان قادرند مثال‌های متعددی ارائه کنند که بر طبق آن‌ها زمین درون هزار‌ها ناحیه گولدیلاکس مختلف قرار دارد. ستاره شناسان وارد و براون لی، استدلال می‌کنند که تعداد نوار‌های باریک و نواحی گولدیلاکسی که درون آن‌ها قرار داریم چنان زیاد است، که می‌توان گفت وجود حیات هوشمند روی کره زمین، در کل کهکشان یا شاید در کل جهان، منحصربه فرد است. این دو نفر فهرست جالبی تهیه کرده اند که در آن نشان می‌دهد زمین برای داشتن یک حیات هوشمند دارای مقادیر کاملا مناسبی از اقیانوس ها، لایه‌های زمین شناسی، محتویات اکسیژن، دما، انحراف محور چرخش و ... است. اگر زمین تنها از یکی از این ناحیه‌های باریک خارج می‌شد، ما هم اکنون این جا نبودیم تا در این باره صحبت کنیم.

در جست وجوی حیات

تاکنون هیچ کدام از سیارات غیرخورشیدی یافت شده در ابعاد مشتری، به زمین شباهت نداشته اند و احتمالا تمام آن‌ها خالی از حیات هستند. ستاره شناسان این سیارات را یا در مدار‌های خیلی بیرون از مرکز یا در مدار‌هایی که بسیار به ستاره مادر نزدیک هستند، یافته اند؛ در هر دو صورت امکان وجود شرایط مشابه با زمین در آن‌ها وجود نداشته است. در این منظومه ها، سیاره با ابعاد مشتری در ناحیه گولدیلاکس قرار گرفته و بنابراین هر سیاره کوچکی را در ابعاد زمین به بیرون می‌راند و در نتیجه مانع از شکل گیری حیات به شکل شناخته شده آن می‌شود.

جهانی با صد‌ها میلیون سال پایداری

به منظور پیدایش حیات روی کره زمین، سیاره ما باید برای مدت زمان صد‌ها میلیون سال در وضعیت پایداری بوده باشد، اما ساختن جهانی که برای صد‌ها میلیون سال پایدار باشد، به طور حیرت آوری مشکل است. با نحوه شکل گیری اتم‌ها آغاز کنیم، با این حقیقت که یک پروتون کمی کمتر از یک نوترون وزن دارد. این بدان معناست که نوترون‌ها در نهایت به پروتون، که حالت انرژی پایین تری را اشغال می‌کند، تنزل می‌یابند. اگر پروتون، تنها یک درصد سنگین‌تر بود، به یک نوترون تبدیل می‌شد و به این ترتیب تمام هسته‌ها ناپایدار می‌شد و از هم می‌پاشیدند. به بیان دیگر تمام اتم‌ها تجزیه و حیات غیرممکن می‌شد.

موضوع دیگری که حیات را ممکن ساخته، این است که پروتون پایدار است و به یک ضد الکترون تنزل نمی‌یابد. آزمایش‌ها نشان داده اند که عمر یک پروتون بسیار زیاد است؛ بسیار طولانی‌تر از عمر خود جهان. به منظور ایجاد DNA، پروتون‌ها باید برای مدت زمان حداقل صد‌ها میلیون سال پایدار بوده باشند.

اگر نیروی هسته‌ای قوی، کمی ضعیف‌تر بود، هسته‌هایی مثل دوتریم از هم پاشیده می‌شدند و هیچ کدام از عناصر جهان نمی‌توانستند از طریق سنتز هسته‌ای به طور پیوسته درون ستارگان ایجاد شوند. اگر نیروی هسته‌ای قوی کمی قوی‌تر بود، ستارگان سوخت هسته‌ای خود را بسیار سریع می‌سوزاندند و حیات فرصت تکامل نمی‌یافت.

نوترینو‌ها ضعیف می‌شوند

اگر قدرت نیروی هسته‌ای ضعیف را هم تغییر دهیم، این بار هم درمی یابیم که حیات غیرممکن می‌شود. نوترینوها، که از طریق نیروی هسته‌ای ضعیف عمل می‌کنند، برای انتقال انرژی یک ابرنواختر در حال انفجار ضروری هستند. این انرژی به نوبه خود مسئول ایجاد عناصر سنگین‌تر از آهن است. اگر نیروی هسته‌ای ضعیف کمی ضعیف‌تر بود، نوترینو‌ها به ندرت برهم کنش داشتند، به این معنی که ابرنواختر‌ها نمی‌توانستند عناصر بالاتر از آهن را ایجاد کنند. اگر نیروی هسته‌ای ضعیف کمی قوی‌تر بود، ممکن بود که نوترینو‌ها نتوانند از مرکز ستاره به خوبی فرار کنند، که این هم باز از ایجاد عناصر بالاتر که به ایجاد جسم و جهان ما منجر می‌شوند جلوگیری می‌کرد.

دانشمندان فهرست بلندی از چنین «فاکتور‌های کیهانی خوشایند» تهیه کرده اند. وقتی با این فهرست پر ابهت مواجه می‌شویم، حیرت آور است وقتی می‌بینیم که چه تعداد زیادی از ثابت‌های شناخته شده جهان، درون ناحیه‌های بسیار باریکی قرار دارند که حیات را ممکن می‌سازند. اگر تنها یکی از این ویژگی‌ها به گونه دیگری اتفاق می‌افتاد، ستارگان هرگز شکل نمی‌گرفتند و جهان از هم می‌پاشید.

DNA وجود نمی‌داشت پس حیات آن طور که می‌شناسیم غیرممکن می‌بود. زمین زیر و زبر یا منجمد می‌شد تا آخر. ستاره شناسی به نام هیو راس، برای تاکید بر قابل توجه بودن این شرایط، این مسئله را با شرایطی مقایسه کرده است که در آن در نتیجه برخورد یک توفان با یک هواپیمای اوراق، یک هواپیمای بوئینگ ۷۴۷ به طور کامل سر هم و ساخته شود.

دنیای در اوج زیبایی و ظرافت

به نظر بسیاری از فیزیک دانان مثل «ورا کیستیاکوفسکی» در MIT، این سلسله از زیبایی و ظرافت که منجر به وجود حیات شده، گویای وجود خداست. او می‌گوید: «ترتیب دقیقی که در یافته‌های علمی ما از دنیای فیزیکی دیده می‌شود، مستلزم وجود نیروی یزدانی است.» جان پولکینگهورن هم که یک فیزیک دان ذره‌ای بود موقعیت خود را در دانشگاه کمبریج رها و در کلیسای انگلستان ردای کشیشی بر تن کرد. او می‌گوید: «این جهانی که می‌بینیم، جهان معمولی نیست، بلکه ویژه است و به دقت برای حیات تنظیم شده است، زیرا خالق خلاقی وجود دارد که مایل است این گونه باشد.»

دقت اعداد برای دنیایی باشکوه

لرد مارتین دیس ستاره شناس سلطنتی از انگلستان معتقد است جهان تحت حکومت ۶ عدد است که هرکدام از آن‌ها قابل اندازه گیری اند و مقادیر دقیقی دارند. این شش عدد باید به گونه‌ای باشند که شرایط حیات را فراهم کنند، وگرنه به ایجاد جهان‌های عاری از حیات منجر می‌شوند.

اپسیلون اولین آن‌ها اپسیلون، برابر ۰.۰۰۷ است. اپسیلون، مقدار نسبی هیدروژنی است که در انفجار بزرگ از طریق همجوشی به هلیم تبدیل می‌شود. اگر این عدد به جای ۰.۰۰۷ برابر ۰.۰۰۶ بود، به تضعیف نیروی هسته‌ای منجر می‌شد و به این ترتیب پروتون‌ها و نوترون‌ها به یکدیگر وابسته نمی‌شدند. بعد هم دوتریم (دارای یک پروتون و یک نوترون)، نمی‌توانست شکل بگیرد و بنابراین عناصر سنگین‌تر هرگز در ستاره‌ها ایجاد نمی‌شدند، اتم‌های بدن ما هرگز شکل نمی‌گرفتند و کل جهان به هیدروژن تبدیل می‌شد.

عدد گرانش دومین عدد N است؛ برابر با ۱۰به توان ۳۶، که برابر است با قدرت نیروی الکتریکی تقسیم بر قدرت گرانش. این عدد نشان می‌دهد گرانش تا چه حد ضعیف است. اگر گرانش حتی از این هم ضعیف‌تر می‌بود، آن گاه ستارگان نمی‌توانستند متراکم شوند و دما‌های زیاد مورد نیاز برای همجوشی را ایجاد کنند؛ بنابراین ستارگان نمی‌درخشیدند و سیارات به درون سیاهی سردی فرو می‌رفتند، اما اگرگرانش کمی قوی‌تر بود باعث می‌شد که ستارگان بسیار سریع داغ شوند و سوخت خود را چنان سریع بسوزانند که حیات هرگز فرصت آغاز پیدا نکند. همچنین گرانش قوی‌تر به این معنی است که کهکشان‌ها زودتر شکل بگیرند و بنابراین کوچک‌تر باشند. در این صورت ستارگان متراکم‌تر بود و برخورد‌های فاجعه باری بین ستارگان و سیارات مختلف رخ می‌داد.

چگالی جهان سومین عدد اُمگا است؛ چگالی نسبی جهان. اگر امگا خیلی کوچک می‌بود، آن گاه جهان بسیار سریع منبسط و خنک می‌شد. ولی اگر امگا خیلی بزرگ بود جهان قبل از این که حیات فرصت شروع پیدا کند از هم فرو می‌پاشید.

ثابت کیهانی چهارمین عدد لاندا یا ثابت کیهانی است. اگر این عدد تنها به مقدار کمی بزرگ‌تر بود با نیروی ضد گرانشی که ایجاد می‌کرد، جهان از هم می‌پاشید و به یک حالت می‌رفت که در نتیجه حیات را غیر ممکن می‌ساخت، اما اگر ثابت کیهانی عددی منفی بود، جهان به شدت متراکم و قبل از این که پا بگیرد دچار فروپاشی بزرگ می‌شد.

دامنه اختلالات تابش ریزموج عدد پنجم Q است. دامنه اختلالات موجود در تابش ریز موج پس زمینه که برابر ۱۰ به توان منفی ۵ است. اگر این عدد کمی کوچک‌تر از این بود، آن گاه جهان به شدت یکنواخت بود؛ توده بی جانی از گاز و غبار، که هرگز به شکل ستارگان و کهکشان‌های امروزی در نمی‌آمد.

ابعاد فضا آخرین عدد D است؛ تعداد ابعاد فضا. فیزیک دانان به این سوال پرداخته اند که آیا حیات در ابعاد بالاتر یا پایین‌تر امکان پذیر هست یا نه؟ اگر فضا یک بعدی باشد، احتمالا حیات نمی‌تواند وجود داشته باشد. زیرا در این صورت محتویات جهان چیز قابل توجهی نخواهد بود. در فضا‌های دو بعدی هم با این مشکل مواجه هستیم که احتمالا شکل‌های مختلف حیات در این فضا در نهایت متلاشی یا تجزیه می‌شوند. استدلال دیگری در علم زیست شناسی وجود دارد که نشان می‌دهد هوش نمی‌تواند در کمتر از سه بُعد وجود داشته باشد. مغز ما، حاوی تعداد زیادی سلول‌های عصبی همپوشان است که از طریق یک شبکه الکتریکی گسترده به هم متصل هستند. اگر جهان یک یا دو بعدی می‌بود، آن گاه ایجاد شبکه عصبی پیچیده مشکل می‌شد.

با این اوصاف حالا می‌فهمیم چرا کشف به ظاهر ساده‌ای مثل پلوتون می‌تواند به ما در درک بهتر و کامل‌تر هستی کمک کند و افق‌های تازه‌ای پیش روی ما ایجاد کند که بدانیم نظمی عجیب و دقتی منحصربه فرد به کار برده شده تا جهان پیش روی ما همه مکانیزمی باشد در خدمت تشکیل حیات روی سیاره زمین.
در تهیه این پرونده از کتاب «جهان‌های موازی» اثر «میچیوکاکو» انتشارات مازیار استفاده شده است.

منبع: خراسان