۹۵ درصد جهان از پدیده هایی ساخته شده است که ما کمترین اطلاعی از آنها نداریم غیر از اینکه از حرکت کهکشانها و ستاره های آنها به این نتیجه رسیده ایم که باید وجود داشته باشند. این پدیده ها عبارتند از “ماده تاریک” و “انرژی تاریک”. ماده تاریک معادل ۲۴ درصد جهان و انرژی تاریک معادل ۷۱٫۴ درصد جهان است. تنها ۴٫۶ درصد جهان از ماده و انرژی ساخته شده است که ما با آنها آشنا هستیم. بنابر این، بطور تقریبی، ترکیب درصد مادی جهان بقرار زیر است:

%۱۰۰ کل جهان، %۷۰ انرژی تاریک، %۲۵ ماده تاریک، و ۵% ماده و انرژی معمولی.

ماده معمولی

ماده و انرژی معمولی، که تنها ۵ درصد از هستی را در بر میگیرد، شامل جرم و انرژی نهفته در تمام ستاره ها و کهکشانها و ابرهای کیهانی می باشد. ما میدانیم که ماده معمولی از اتمها تشکیل شده است و اتمها بنوبه خود از الکترونها و پروتونها و نوترونها تشکیل میشود. الکترون از ذرات بنیادی هست اما پروتونها ونوترونها از اجزاء کوچکتری بنام کورکها تشکیل میشوند. کورکها از طریق ذراتی که حامل نیرو هستند و بوزون نامیده میشوند به همدیگر وصل میشوند. کل ذرات تشکیل دهنده ماده و حامل های نیرو یا انرژی در جدولی بنام “مدل استاندارد” یا standard model جمع آوری میشوند، همانطور که ۱۲۸ نوع اتم در جدول مندلیف یا جدول پریودیک گرد آوری میشوند.

مدل استاندارد

مدل استاندارد ذرات بنیادی ماده و انرژی را طبقه بندی یا قفسه بندی می کند و در یک جدول گرد می آورد، همانطور که جدول پریودیک در باره عناصر یا اتمها همین کار را می کند. مدل استاندارد شامل شش نوع کورک، شش نوع لپتون که الکترون یکی از آنهاست، و پنج نوع حامل نیرو یا بوزون هست. یعنی در مجموع ۱۷ ذره. اگر ضد ماده یا ضد ذره های این ۱۷ نوع ذره را هم در نظر بگیریم، در مجموع ۳۴ ذره خواهیم داشت. یعنی کل جهان قابل مشاهده یا آن ۵ درصد ماده و انرژی معمولی از این ۳۴ نوع ذره تشکیل شده است. طبق فرمول مشهور انشتین ………… E = MC2 ما میدانیم که ماده و انرژی از یک جنس هستند و قابل تبدیل بهمدیگر می باشند.

از کجا میدانیم که ماده تاریک وجود دارد؟

همانطور که اسم ماده تاریک اشاره می کند این ماده قابل روئیت نیست. برخلاف اینکه شما می توانید یک سکه را در دست خود بگیرید، آن را لمس کنید، شکل و رنگ و بافت آنرا توضیح دهید، و انرا نشان دیگران بدهید، اما هیچ دانشمندی تا بحال نتوانسته است ماده تاریک را ببیند یا لمس کند. پس از کجا میدانیم که چنین ماده ای وجود دارد؟ ما وجود ماده تاریک، و همینطور وجود انرژی تاریک، را از مشاهده حرکت اجسام آسمانی نتیجه میگیریم، یعنی وجود آنها را از مشاهدات خود استنتاج می کنیم یا استنباط می کنیم.

وقتی ما حرکت سیاره ها بدور خورشید را در منظومه شمسی خود مشاهده می کنیم می بینیم که هر چه سیاره به خورشید نزدیک تر باشد حرکت دورانی آن بدور خورشید سریعتر است. این از قانون جاذبه نیوتون نتیجه میشود. نیروی جاذبه بین خورشید و زمین، و بین خورشید و سیارات دیگر، یا بین هر دو جسم هر کجای دنیا، مثلا بین شمائی که در اطاق خود در شهر خودتان نشسته اید و منی که در اطاق خودم در شهر ونکوور کانادا این مطالب را می نویسم، رابطه عکس با مربع فاصله دارد. یعنی هر چه فاصله زیادتر باشد نیروی جاذبه کمتر است و هر چه فاصله بین دو جسم کمتر باشد نیروی جاذبه بین آنها بیشتر است. البته باید مربع فاصله را هم در نظر بگیریم. البته مولفه دیگری هم در سرعت سیاره ها بدور خورشید دخیل است و آن جرم سیاره هاست. هر چه جرم سیاره ها بیشتر باشد سرعت باید بیشتر باشد. اما ما به این مسئله نمی پردازیم.

همانطور که سیاره ها بدور خورشید میگردند، ستاره ها هم در کهکشان خود بدور مرکز کهکشان در گردش هستند. مثلا زمین ما فاصله اش با خورشید ۱۵۰ میلیون کیلومتر است و یک سال طول می کشد تا با این شعاع بدور خورشید بگردد. این سرعت معادل ۳۰ کیلومتر بر ثانیه است. فاصله خورشید ( یا زمین) تا مرکز کهکشان راه شیری حدود ۲۷ هزار سال نوری هست. نزدیک ۲۵۰ میلیون سال طول میکشد تا خورشید یک دور به اطراف مرکز کهکشان بزند. سرعت خورشید در این حرکت معادل ۲۳۰ کیلومتر بر ثانیه است. یعنی شمایی که در اطاق خود نشسته اید و این مطلب را می خوانید دارید با سرعت ۲۳۰ کیلومتر در ثانیه در فضای اطراف مرکز کهکشان راه شیری دوران می کنید. اگر با این سرعت بدور زمین بگردیم، که محیط آن حدود ۴۰۰۰۰ کیلومتر است، تنها ۱۷۴ ثانیه یا کمتر از ۳ دقیقه طول می کشد تا زمین را کاملا دور بزنیم.

مطالعه فاصله های بین ستاره ها از مرکز کهکشان و سرعت حرکت آنها نشان می دهد که سرعت حرکت ستاره ها از فرمول نیوتون که در بالا توضیح داده شد، یعنی هر چه نزدیک تر سرعت بیشتر، تبعیت نمی کند. بنظر میرسد که سرعت حرکت ستاره ها بدور مرکز کهکشان رابطه مستقیمی با فاصله آنها از مرکز کهکشان ندارد. مثلا ستاره هایی که نزدیک مرکز کهکشان هستند سرعتشان آنطور که باید زیاد نیست. این مسئله دانشمندان را به این استنتاج یا استنباط می رساند که باید “چیزی” وجود داشته باشد که این مسئله را بوجود می آورد و اسم آن چیز را “ماده تاریک” می گذارند. یعنی یک ماده ای هست که به چشم ما نمی خورد، نوری ساطع نمی کند، هیچگونه انرژی یا موج یا اشعه دیگری هم ساطع نمی کند، ولی هست و باعث میشود که فرمول نیوتون کار نکند. نوع تقسیم شدن یا پخش شدن ماده تاریک در اطراف مرکز کهکشان است که باعث میشود ستاره های دور و نزدیک سرعت کما بیش مشابهی به دور مرکز داشته باشند.

یک نکته بسیار مهم در باره ماده تاریک این است که این ماده، تا جائی که به مسئله جاذبه بین اجسام یا اجرام برمیگردد، این است که ماده تاریک مثل ماده معمولی عمل می کند: یعنی اجسام یا اجرام را بسمت همدیگر می کشد. از نوع نیروی جاذبه است. همانطور که ماده معمولی در خورشید و زمین این دو را بسمت همدیگر جذب می کند یا می کشد، ماده تاریک هم اجسام و اجرام را بسمت همدیگیر جذب می کند و یا می کشد. این نکته از آنجا مهم است که خواهیم دید که انرژی تاریک درست عکس این عمل می کند و اجسام را از هم دور می کند.

از کجا میدانیم انرژی تاریک وجود دارد؟

ما هیچ چیز غیر از اینکه انرژی تاریک وجود دارد و اینکه چه مقدار از آن ممکن است وجود داشته باشد در باره آن نمی دانیم. مثلا در باره انرژی معمولی، مثلا انرژی جنبشی یک جسم در حال حرکت یا انرژی نهفته در ذرات نوری که از خورشید بسمت زمین ساطع می شوند، ما میتوانیم خیلی چیزها بگوییم، مثلا طول موج و فرکانس و دامنه و رنگ این انرژی یا موج چقدر است. همین شناخت از امواج انرژی هست که ما را قادر می کند مثلا امواج رادیوئی یا تلویزیونی تولید کنیم یا امواج مادون قرمز و اکس و غیره. اما هیچ شناختی از امواج انرژی تاریک نداریم. ما وجود انرژی تاریک را از “گسترش” جهان نتیجه میگیریم یا استنباط می کنیم.

وقتی ما حرکت کهکشانها را مورد مطالعه قرار می دهیم می بینیم که کهکهشانها اولا دارند از هم فاصله می گیرند و ثانیا سرعت این فاصله گرفتن بطور مرتب زیاد میشود. اینکه فاصله گرفتن کهکشانها از همدیگر شتاب مثبت دارد ( سرعت فاصله گرفتن زیادتر میشود) اشاره به این دارد که باید “چیزی” وجود داشته باشد که این کهکشانها را از همدیگر فاصله میدهد یا جدا می کند. اسم این چیز “انرژی تاریک” است. ما می دانیم که سه مولفه “انرژی معمولی، ماده معمولی، و ماده تاریک” همه به این شکل عمل می کنند که ذرات ماده را بسمت همدیگر بکشند یا نزدیک کنند، یعنی کهشکشان ها را بسمت همدیگر بکشند، ولی مشاهده می کنیم که کهشکشانها با سرعت هر چه بیشتر از هم فاصله میگیرند، پس باید چیزی باشد که علیه این نیروهای جاذبه عمل می کند. این چیز یا انرژی تاریک از نوع نیروی دافعه هست. اجسام و اجرام را از هم دور می کند. انرژی تاریک را انرژی دافعه یا انرژی منفی هم می خوانند.

کشمکش تاریکی ها به کجا میرود؟

ما دیدیم که ماده و انرژی معمولی کمتر از ۵ درصد هستی ما یا جهان ما را شامل می شود. بیشتر از ۹۵ درصد هستی از ماده تاریک و انرژی تاریک ساخته شده است. این را هم دیدیم که اولا مقدار انرژی تاریک که باعث “گسترش یا expansion” جهان میشود و کهکشانها را از هم دور می کند بیشتر از دو برابر مقدار ماده تاریک یا کل ماده تاریک و معمولی هست. بنابر این، اگر نیروهای دیگری در کار نباشند، ناگزیر به این نتیجه میرسیم که جهان به توسعه و گسترش خود ادامه خواهد داد و کهکشانها بطور مرتب از هم دور خواهند گشت. پس از بیلیونها بیلیون سال دیگر کهکشانهای دور و بر کهکشان راه شیری چنان از آن دور خواند بود و دورتر خواهند گشت که نور آنها دیگر به ما نخواهد رسید و کهکشان ما در فضایی سرد و تاریک تک و تنها خواهد ماند. همین اتفاق به تک تک کهکشانهای دیگر هم خواهد افتاد. بخاطر داشته باشیم که سرعت دور شدن کهکشانها از همدیگر بطور مرتب افزایش می یابد. این مسئله باعث خواهد شد که سرعت دور شدن کهکشانها از همدیگر از سرعت نور زیادتر شود و نور کهکشانهای دیگر هرگز نتواند به ما برسد. قضیه البته به تنها ماندن کهکشانها ختم نخواهد شد. نیروی دافعه انرژی تاریک بند از بند کهکشانها تنها مانده خواهد گشود و آنها را بتدریج یا بسرعت لت و پار خواهد کرد. ستاره های ما یک یک از مرکز کهکشان راه شیری دورتر و دورتر خواهند گشت و در تنهائی خود لت و پار خواهند شد. بالاخره مولکولها و اتمها در هم خواهند شکست و تجزبه خواهند گشت. آنچه که از جهان شگفت انگیز ما باقی خواهد ماند چیزی جز مقدار ثابتی از انرژی و ماده (انرژی و ماده کنونی) از هم دریده و تنها در پهنای، شاید، بی نهایت فضا و زمان نخواهد بود. این جهان بسیار سرد و تاریک خواهد بود. دما به صفر مطلق، منفی ۲۷۴ سلسیوس، خواهد رسید و ستاره ای برای سوسو زندن باقی نخواهد بود. انرژی و ذرات بدن ما، زمانی بسیار طولانی بعد از اینکه ما ترک دیار کرده ایم، از هم دریده خواهند گشت و در وسعت نامتناهی زمان و مکان سرگردان خواهند گشت، بی آنکه آواز بلبلی وجودشان را به ترنم در آورد.

دو راه غرقه شدن در تاریکی

احتمال اول این است که نیروی دافعه یا انرژی تاریک یواش یواش و بتدریج ذرات ماده را از هم بگسلد و دور کند و یا اینکه در مرحله ای بسرعت و با شدت دست به این کار بزند. اگر پروسه تاریکی بشکل تدریجی صورت بگیرد همان پیش خواهد آمد که در بالا توصیفش رفت. اگر از هم گسستن و دور ساختن ماده سریع تر و شدیدتر صورت بگیرد بافت فضا-زمان از هم دریده خواهد شد، درست مثل بریدن یک تکه کاغذ با قیچی یا در هم شکستن لیوان شراب. اینکه این چه معنی خواهد داشت من نمی دانم ولی میدانم که نخواهم بود تا ببینمش.