کتاب بهرام

چرا آسمان شب تاریک است؟ (معمای اولبرس)

آسمان شب همیشه الهام‌بخش انسان بوده است. از نخستین شکارچیان-گردآورندگان که در کنار آتش، به آسمان پرستاره نگاه می‌کردند تا دانشمندان امروزی که با تلسکوپ‌های فضایی به اعماق کیهان می‌نگرند، همه یک پرسش ساده اما عمیق داشته‌اند:
اگر جهان پر از ستاره است، چرا آسمان شب سراسر نورانی نیست؟

این پرسش در تاریخ علم به «معمای اولبرس» (Olbers’ Paradox) مشهور است. اما پاسخ به این پرسش، ساده و مستقیم نیست. بیایید مرحله به مرحله بررسی کنیم.

ریشه‌ی معما

فرض کنید جهان بی‌نهایت بزرگ و پر از ستاره باشد. اگر از هر نقطه‌ی آسمان به هر جهت نگاه کنیم، در نهایت باید به سطح یک ستاره برخورد کنیم، درست مثل این‌که در یک جنگل بی‌انتها بایستید: هر جا نگاه کنید تنهٔ درختی می‌بینید. پس آسمان باید سراسر درخشان باشد، حتی در شب!

این استدلال در قرن هفدهم و هجدهم ذهن دانشمندان را به خود مشغول کرد. نخستین بار یوهانس کپلر در سال 1610 این سؤال را مطرح کرد، ولی نام این معما از هاینریش ویلهلم اولبرس، پزشک و ستاره‌شناس آلمانی، گرفته شده است که در 1823 آن را به شکل رسمی بیان کرد.

پاسخ‌های تاریخی

در قرن‌های پیشین چند پاسخ مطرح شد:

1. گرد و غبار میان‌ستاره‌ای نور را می‌بلعد – اما این فقط آسمان را برای مدتی تاریک نگه می‌دارد؛ گرد و غبار پس از جذب نور گرم می‌شود و خودش شروع به تابش می‌کند، پس باز هم باید آسمان روشن شود.

2. ستاره‌ها محدود و کم هستند – ولی رصدها نشان داد که ستاره‌ها و کهکشان‌ها بسیار بسیار بیشتر از آن‌اند که آسمان تاریک بماند.

این معما تا اوایل قرن بیستم بی‌پاسخ ماند.

پاسخ مدرن: جهان ایستا نیست!

کلید حل معما زمانی پیدا شد که دو کشف بزرگ انجام شد:

1. انبساط جهان: ادوین هابل در دههٔ ۱۹۲۰ نشان داد که کهکشان‌ها از ما دور می‌شوند و جهان در حال انبساط است. این یعنی نور کهکشان‌های دور کش می‌آید (اثر دوپلر/سرخ‌گرایی) و از محدودهٔ دید ما خارج می‌شود.

2. سن محدود جهان: بیگ‌بنگ حدود ۱۳٫۸ میلیارد سال پیش رخ داد. بنابراین نوری که از کهکشان‌های دورتر از فاصلهٔ ۱۳٫۸ میلیارد سال نوری می‌آید، هنوز به ما نرسیده است. پس ما کل ستاره‌های موجود در جهان را نمی‌بینیم.

به بیان ساده:

• آسمان تاریک است چون جهان بی‌نهایت قدیمی نیست.

• و چون نور کهکشان‌های بسیار دور قرمز شده و به مادون قرمز یا امواج رادیویی تبدیل شده که چشم ما نمی‌بیند.

نگاه کیهان‌شناسی مدرن

امروزه می‌دانیم که بخش عظیمی از تابش پس‌زمینهٔ کیهان (CMB) پر از فوتون است، ولی این تابش در طول موج میکرونی قرار دارد و برای چشم انسان نامرئی است. اگر چشم ما قادر به دیدن امواج ریزموج بود، آسمان شب تقریباً یکنواخت روشن به نظر می‌رسید!

پس معمای اولبرس نه‌تنها حل شد، بلکه به ما کمک کرد تا مدل بیگ‌بنگ و تاریخ جهان را بهتر درک کنیم.

چرا این معما مهم است؟

این پرسش ساده ما را به سمت کشف حقیقت‌های بزرگی دربارهٔ کیهان برد:

• جهان آغاز داشته است (بیگ‌بنگ)

• جهان در حال گسترش است

• نور در سفر خود تغییر می‌کند (سرخ‌گرایی کیهانی)

هر شب که به آسمان تاریک نگاه می‌کنیم، در واقع به گذشتهٔ کیهان نگاه می‌کنیم؛ به جهانی که هنوز کامل روشن نشده است.

جمع‌بندی

آسمان شب تاریک است نه به خاطر کمبود ستاره‌ها، بلکه به خاطر جوانی و پویایی جهان. اگر جهان بی‌نهایت قدیمی و ایستا بود، شب هم به روشنی روز بود. معمای اولبرس یکی از بهترین نمونه‌های پرسش‌های به‌ظاهر ساده‌ای است که انقلاب علمی به پا کردند.