کیهان شناسی
کیهان‌شناسی (cosmology)
شاخه‌ای از اخترشناسی[۱]، برای بررسی ساختار و تحول عالم به‌‌مثابۀ یک کلّ. کیهان‌شناسان «الگوهای عالم[۲]» را به‌صورت ریاضی مدون می‌سازند و خواص بزرگ‌مقیاس آن‌ها را با خواص عالمِ قابل مشاهده مقایسه می‌کنند. کیهان‌شناسی نوین، در دهۀ ۱۹۲۰، با کشف عالمِ در حال انبساط آغاز شد. این کشف نشان می‌داد عالم با انفجاری موسوم به مِهبانگ[۳] پیدا شده است. دیدگاه دیگر، یا نظریۀ حالت پایا[۴] که اکنون رد شده است، مدعی بود که عالم خاستگاه یا سرآغازی ندارد و علت انبساط آن آفرینش بی‌وقفۀ مادۀ جدید است. نتایجی که از نظریه‌های حالت پایدار و مِهبانگ به‌دست می‌آیند بسیار متفاوت‌اند. مثلاً، اگر نظریۀ حالت پایدار صحیح باشد، نسبت شمار کهکشان‌ها به واحد حجم با افزایش فاصله بی‌تغییر می‌ماند؛ اما اگر نظریۀ تکاملی[۵] درست باشد، با افزایش فاصله، نسبت یاد شده افزایش خواهد یافت و بنابراین هرچه به دورتر نگاه کنیم، به‌سبب محدودیت سرعت نور، گویی در حال نگاه‌کردن به زمان گذشته‌ایم و عالم را در حالی می‌بینیم که رفته‌رفته فشرده‌تر می‌شود. تازه‌ترین شمارش منابع رادیویی ضعیف نشان داده است که نسبت تعداد این منابع به واحد حجم، با افزایش فاصله، زیاد می‌شود. این امر الگوی تکاملی را تأیید می‌کند. به‌علاوه، براساس نظریۀ حالت پایدار، آمیختگی کهکشان‌های نو و کهنه در فواصل کم و زیاد همانند است، در حالی‌که براساس نظریه‌های تکاملی، با افزایش فاصله، نسبت اجسام جوان روبه فزونی خواهد گذاشت. با این که ماهیت اختروَش‌ها[۶] هنوز معیّن نیست، اجسام جوانی به‌نظر می‌رسند و فقط در انتقال به سرخ[۷] به‌فراوانی یافت می‌شوند، بنابراین به زمان‌های بسیار دور برمی‌گردند. پرتعدادبودن آن‌ها دلیل بطلان نظریۀ حالت پایدار است. تابش زمینۀ کیهانی[۸] گواه دیگری بر نظریۀ مِهبانگ است. این تابش نخستین‌بار در ۱۹۶۵ مشاهده شد و می‌توان آن را مانند تابش پیش‌بینی پذیری از پی‌آمدهای مِهبانگ تعبیر کرد. اگر این تشخیص پذیرفتنی باشد، می‌توان از دمای فعلی تابش زمینه‌ای چنین برآورد کرد که کدام اتم ابتدایی در مراحل اولیۀ انبساط عالم موجود بوده است. بدین ترتیب نسبت ابتدایی هیدروژن[۹] به هلیوم[۱۰] را می‌توان حدس زد. این حدس کاملاً با نتایج حاصل از مشاهده مطابقت دارد. نهایتاً، تا آن‌جا که از داده‌های رصدی[۱۱] برمی‌آید، هیچ نشانی از نوعی کاهش آهنگ انبساط و در نتیجه مدرکی برای دفاع از الگوهای نوسانی عالم در دست نیست. این الگوها زمانی مطرح شدند که احتمال می‌رفت آهنگ انبساط عالم کند نشده، بلکه در واقع، برعکس شده و انقباض جای انبساط را گرفته است.