پارادوکس اولبرس: ‌چرا آسمان شب تاریک است؟

0

این معمای معروف که نخستین بار در سـدهٔ شـانزدهم مـطرح شد، اکنون با نام پارادوکس اولبرس شناخته می‌شود. در سال 1823 ویلهلم اولبرس، منجم آلمانی، این مـعما را به ساده‌ترین شکل بیان کرد: در عالمی نامتناهی، که همه جای آن با ستاره‌هایی بـه اندازه‌های متناهی اشغال شـده اسـت، هر خط دید در هر راستا، هنگامی که در فضا امتداد پیدا کند، در نهایت باید با سطح ستاره‌ای برخورد کند، در نهایت باید با سطح تمام آسمان را بپوشانند. اگر تمام ستاره‌ها شبیه خورشید بـاشند، هر نقطه از آسمان باید به درخشنده‌گی قرص خورشید باشد. اولبرس اگرچه برخلاف آن‌چه معروف است کاشف این معما نیست، اما به‌هرحال آن را به صورت روشنی بیان کرد و نشان داد که حتا اگر سـتاره‌ها بـه‌طور نامرتب و به صورت خوشه‌ای توزیع شده باشند نیز این معما هم‌چنان به قوت خود باقی است.

عالم بی‌کرانه با فضای تخت یا خمیده، که در آن ستاره‌های درخشان تا بی‌کران گسترده‌اند، تـصویر کـیهان شناختی نامعقولی به نظر نمی‌رسد. ولی، این تصویر منجر به نتایجی می‌شود که با تجربه ناسازگار است. آسمان شب تاریک است و درخشش پیوسته‌ای از ستاره‌ها به چشم نمی‌خورد. محاسبه‌ای که نـخستین‌بار در سـال 1744 توسط منجم سوییسی، ژان فیلیپ لوی دو شزو، انجام شد نشان داد که نور ستاره‌ها باید 90 هزار برابر شدیدتر از نور خورشید در سطح زمین باشد. شزو نشان داد که در عالمی نامتناهی، که به‌طور یک‌نواخت با سـتاره‌ها اشـغال شـده است، تنها شمار محدودی از سـتاره‌ها دیـده مـی‌شوند. ستاره‌های مرئی، آسمان را تا فاصله‌ای (که «فاصلهٔ زمینه» نامیده می‌شود) پر می‌کنند و با پیوند به یک‌دیگر زمینه‌ای پیوسته تشکیل می‌دهند؛ ستاره‌هایی کـه در فـواصل دورتـر قرار دارند با ستاره‌های نزدیک‌تر پوشیده می‌شوند و قـابل دیـدن نیستند.

مقایسهٔ این مطلب با جنگل به درک معما کمک می‌کند. در یک جـنگل نـامتناهی، هـر خط (افقی) دید در پایان به تنهٔ درختی منتهی می‌شود. هر جـا کـه ایستاده باشیم، خود را در میان درختانی می‌یابیم که تا زمینهٔ پیوسته‌ای گسترده‌اند. فاصلهٔ زمینه برابر است بـا مـتوسط مـساحتی که هر درخت اشغال می‌کند تقسیم بر ضخامت نوعی تنهٔ درخت در ارتـفاع خـط دیـد. (برای مثال، هر گاه فاصلهٔ درختان از یک دیگر برابر 5 متر و قطر تنهٔ هر یـک بـرابر نـیم متر باشد، فاصلهٔ زمینه برابر 50 متر می‌شود.)

تعبیر اول

در تعبیر اول فرض می‌شود که استدلال درسـت اسـت و آسمان واقعاً با ستاره‌هایی که بیش‌تر آن‌ها دیده نمی‌شوند پوشیده شده است و مـعما ایـن پرسـش را مطرح می‌کند که برای نور ناپیدای ستاره چه اتفاقی افتاده است؟ شزو و اولبرس هردو این تـعبیر را پذیـرفتند و چنین اظهار نظر کردند که نور هنگام حرکت در فواصل طولانی فضا به کـندی جـذب مـی‌شود. این وضعیت قابل مقایسه با یک جنگل مه آلود است که در آن تنها درختان نزدیک دیده مـی‌شوند و مـه، درختان زمینه را پنهان می‌سازد. این راه حل، با توجه به این‌که محیط مـیان سـتارهٔ جـذب‌کنندهٔ نور به سرعت گرم می‌شود و تابش جذب شده را دوباره تـابش مـی‌کند، بـا شکست روبه‌رو می‌شود. در دههٔ 1950 هرمان باندی نیز این تعبیر را پذیرفت و استدلال کـرد کـه بر اثر انبساط عالم، نور ستاره‌های دور با انتقال به سرخ به صورت نامریی در می‌آید. راه حل انـتقال بـه سرخ به میزان زیادی به فراگیر شدن کیهان‌شناسی کمک کرد، و برای سـال‌ها اعـتقاد بر این بود که تاریک بودن آسـمان شـب حـاکی از انبساط عالم است. اما راه حل انتقال بـه سـرخ باندی در عالمی که محصول مه بانگی است اعتباری ندارد و تنها در عالم پایای در حـال انـبساط، که نادرستی آن در سال 1956 بـا کـشف تابش بـاقی مـانده از مـه بانگ نشان داده شد، قابل استفاده اسـت.

تـعبیر دوم

در این تعبیر که با مشاهده نیز سازگاری دارد فرض می‌شود که آسـمان بـا ستاره‌ها پوشیده شده نیست و بنابراین ادعـای این‌که هر خط دیـد نهایتاً باید با سطح ستاره‌ای بـرخورد کـند گم‌راه‌کننده است. در این حالت، معما در واقع این پرسش را مطرح می‌کند: هنگامی که بـه فـواصل بین ستاره‌ها می‌نگریم، خطوط دیـد مـا بـا چه چیزی روبـه‌رو می‌شود؟ در اوایـل قرن هفدهم، یوهان کـپلر تـعبیر دوم را پذیرفت و اظهار داشت که ما از میان تعداد محدودی ستاره به آسمان می‌نگریم و سـطح تـاریکی را می‌بینیم که عالم را دربرگرفته است. ایـن وضـعیت، قابل مـقایسه بـا جـنگلی با ابعاد محدود اسـت که با دیوارهای بلندی احاطه شده است. راه حل دیگری که با این تعبیر سازگاری دارد و در بـین مـنجمان اواخر قرن نوزدهم و اوایل قرن بـیستم هـم طـرف‌دارانی داشـت. ایـن ادعا بود کـه کـهکشان ما -راه شیری – تنها کهکشان موجود در عالم است و ما از میان سـتاره‌ها بـه فـضای نامتناهی، خالی و تاریک فراسوی آن نگاه می‌کنیم. ایـن وضـعیت، قـابل مـقایسه بـا جـنگل محدودی است که از میان درختان آن به دشت بدون درخت فراسوی آن نگریسته شود. در سال 1843، ادگار آلن پو این نظر جدید را پیش کشید که عمر عالم کم‌تر از آن است کـه نور ستاره‌های بسیار دور به ما برسد؛ بنابراین، خطوط دیدی که با ستاره‌ها برخورد نمی‌کنند به تاریکی‌ای منتهی می‌شوند که قبل از تولد ستاره‌ها حاکم بود. لرد کلوین، در سال 1901، به بررسی ریاضی ایـن نـظریه پرداخت. او فرض کرد که عمر ستاره‌ها بیش از 001 میلیون سال نوری برای پوشانیدن کل آسمان کافی نیست. ستاره‌های ناپیدا در واقع سر جایشان قرار دارند، ولی چیزی که ما با نگاه کـردن بـه فضا می‌بینیم به دورانی قبل از تولد ستاره‌ها بازمی‌گردد.

محاسبات نوین، نتایج کلوین را تأیید و تکمیل می‌کنند، و ازاین‌رو پارادوکس اولبرس با تعبیر دوم درست است: بـیش‌تر خـطوط دید با ستاره‌ها برخورد نـمی‌کنند. بـل‌که به فضای قبل از تولد عالم منتهی می‌شوند. سرعت نور برابر سیصد هزار کیلومتر بر ثانیه است و در عالمی ایستا که سن آن 10 تا 20 میلیارد سال است، چنین سـنی بـرای آن‌که نور ستاره‌ها از مـناطق بـسیار دور به ما برسد و ستاره‌های مربی آسمان را بپوشاند کافینیست. اگر آسمان شب در عالم ایستا تاریک باشد، آشکار است که در عالم در  حال انبساطی با همان سن، بـه سـبب انتقال به سرخ نور ستاره‌ها، آسمان شب باید تاریک‌تر هم باشد. محاسبات نشان می‌دهند که اثر انتقال به سرخ، درواقع، اثری نسبتاً کوچک است.

معمای قدیمی چرا آسمان شب تـاریک اسـت، در کیهان‌شناسی نـوین حل شده است. در عالم حاصل از مه بانگ، با عمر 10 تا 20 میلیارد سال، نمی‌توانیم ستاره‌های کافی برای آنـ‌که آسمان را بپوشانند ببینیم. در عوض، با نگریستن در فضا به زمان دور آغاز عـالم بـاز مـی‌گردیم و در تمام امتدادها مه بانگ را می‌بینیم که تمام آسمان را فرا گرفته است. انبساط عالم، درخشش خیره‌کنندهٔ مه بـانگ ‌ را کـاهش داده است و تابش آن را با انتقال به سرخ به فرو سرخ نامریی تبدیل کـرده اسـت.


اگر خواننده جدید سایت «یک پزشک»  هستید!
شما در حال خواندن سایت یک پزشک (یک پزشک دات کام) به نشانی اینترنتی www.1pezeshk.com هستید. سایتی با 18 سال سابقه که برخلاف اسمش سرشار از مطالب متنوع است!
ما را رها نکنید. بسیار ممنون می‌شویم اگر:
- سایت یک پزشک رو در مرورگر خود بوک‌مارک کنید.
-مشترک فید یا RSS یک پزشک شوید.
- شبکه‌های اجتماعی ما را دنبال کنید: صفحه تلگرام - صفحه اینستاگرام ما
- برای سفارش تبلیغات ایمیل alirezamajidi در جی میل یا تلگرام تماس بگیرید.
و دیگر مطالب ما را بخوانید. مثلا:

سلبریتی‌ها اگر کاری عادی داشتند – پاسخ‌های تصویری میدجرنی

چه می‌شد اگر یک هنرپیشه نامدار در سنی طلایی امکان جذب شدن در رشته بازیگری را پیدا نمی‌کرد یا بحرانی خانوادگی او را وادار به سال‌ها کار عادی می‌کرد. چه می‌شد اگر نخستین کسانی که تست بازیگری از او می‌گرفتند، به کلی مایوس و دلسردش می‌کردند.…

چرا غذاها در کتاب‌های مصور و انیمیشن‌ها اینقدر اشتها برانگیزند؟!

دوران کودکی خودم را که به یاد می‌آورم، یاد کتاب‌های داستان مصور می‌افتم که در بعضی از صفحات آن عکس میزهای پر از غذا درج شده بود. نقاشی‌های آنقد آنقدر خوب بودند که تصور می‌کردم میوه‌ها و مرغ و بوقلمون و سوسیس فرنگی‌ها مسلما باید کیفیت…

تصاویر طبقه‌بندی شدن پنتاگون البته «تخیلی» و حاصل میدجرنی از بازیابی یوفوها و برنامه‌ مهندسی معکوس…

بشقاب پرنده مخفف عبارت Unidentified Flying Object است. به هر شیء یا پدیده‌ای اطلاق می‌شود که در آسمان مشاهده شود و به راحتی قابل شناسایی یا توضیح نباشد. بشقاب پرنده‌ها اغلب با ادعا‌های مربوط به فضاپیما‌های فرازمینی مرتبط هستند، اما می‌توان…

نقاشی‌هایی که به بالاترین رقم‌ها قیمت‌گذاری و فروخته شده‌اند

در اینجا می خواهیم لیستی از گران‌ترین نقاشی هایی که در بازار حراجی‌ها به فروش رسیده اند را با هم مرور کنیم. البته هر لحظه امکان تغییر این لیست و جایگزینی نقاشی های دیگری وجود دارد ولی در آن صورت هم می توان نقاشی های زیر را جزء گرانترین های…

عکس‌های جالبی که مردم را در «گوگل مپ» به راستی شگفت‌زده کرده است!

گوگل مپ راه خوبی است برای آشنایی با شهرهای نام‌آشنا و یا دورافتاده‌ترین نقاط جهان. اما هر از چند گاهی در گوگل مپ، عکس‌هایی پیدا می‌شود که توجیه‌شان دشوار است یا بسیار خنده‌دار و جالب هستند.این پست مجموعه‌ای است از این عکس‌ها:دورهمی…

عکس‌های قبل و بعد بی‌نظیر تاریخی: بناها و مناظر در گذر زمان

عکس‌های قبل و بعد همیشه علاقه‌مند زیادی دارند. مدتهاست که در اینترنت عکس‌های قبل و بعد افرادی که رژیم لاغری اختیار می‌کنند یا بدنسازی می‌کنند یا جراحی زیبایی می‌کنند، منتشر می‌شود و محبوبیت زیادی هم دارند.اما در سطحی ژرف‌تر، بیایید…
آگهی متنی در همه صفحات
دکتر فارمو / شیشه اتومبیل / نرم افزار حسابداری / خرید سیلوسایبین / هوش مصنوعی / قیمت وازلین ساج / مقاله بازار / شیشه اتومبیل / قیمت ایمپلنت دندان با بیمه /سپتیک تانک /بهترین دکتر لیپوماتیک در تهران /بهترین جراح بینی در تهران / آموزش تزریق ژل و بوتاکس / دوره های زیبایی برای مامایی / آموزش مزوتراپی، PRP و PRF /کاشت مو / مجتمع فنی تهران /قیمت روکش دندان /خدمات پرداخت ارزی نوین پرداخت / درمان طب / لیست قیمت تجهیزات پزشکی / دانلود آهنگ / سریال ایرانی کول دانلود / دانلود فیلم دوبله فارسی /داروخانه اینترنتی آرتان /اشتراك دايت /فروشگاه لوازم بهداشتی /داروخانه تینا /لیفت صورت در تهران /فروش‌ دوربین مداربسته هایک ویژن /سرور مجازی ایران /مرکز خدمات پزشکی و پرستاری در منزل درمان نو /توانی نو / ثبت برند /حمل بار دریایی از چین /سایت نوید /پزشک زنان سعادت آباد /کلاه کاسکت / لمینت متحرک دندان /فروشگاه اینترنتی زنبیل /ساعت تبلیغاتی /تجهیزات پزشکی /چاپ لیوان /خرید از آمازون /بهترین سریال های ایرانی /کاشت مو /قیمت ساک پارچه ای /تولید محتوا /دانلود نرم افزار /

ارسال یک پاسخ

آدرس ایمیل شما منتشر نخواهد شد.

••4 5