جورج لماتر

در زمستان سال 1998 دو تیم اخترشناس در برکلی کالیفرنیا به طور جداگانه به کشفی شگفت‌آور و یکسان دست یافتند. هر دوی این تیم ‌ها مشغول رصد ابرنواختر بودند ـ ستاره ‌های در حال انفجاری که از فاصله‌ی بسیار دور قابل مشاهده هستند ـ تا دریابند سرعت انبساط عالم چقدر است. اخترشناسان بنابر معلومات خود انتظار داشتند که آهنگ انبساط را در حال کاهش بیابند، اما در عوض دریافتند که این نرخ در حال افزایش است، کشفی که علم اخترشناسی را از بنیاد لرزانده است.

این کشف برای جورج لماتر، ریاضی‌دان و کشیش کاتولیک بلژیکی و صاحب نظریه‌ی انفجار بزرگ جای هیچ شگفتی نمی‌داشت. لماتر آغاز عالم را به صورت انفجاری از مواد آتش ‌بازی توصیف کرده بود و کهکشان‌ها را به بقایای آتش‌ها تشبیه کرده بود که به صورت یک کره‌ی در حال رشد از مرکز این انفجار به سمت خارج گسترش می‌یابند. به عقیده‌ی او این انفجار سرآغاز زمان بود که در «روزی بدون دیروز» رخ داده است.
پس از ده ‌ها سال کشمکش، سایر دانشمندان به تدریج نظریه انفجار بزرگ را به عنوان یک حقیقت و امر مسلم پذیرفتند. اما در حالی که اکثر دانشمندان ـ شامل استیون هاوکینگ ـ پیش‌بینی می‌کردند که نهایتاً نیروی جاذبه سرعت انبساط عالم را کاهش می‌دهد و باعث می‌شود که جهان دوباره به سمت مرکزش بازگردد (منقبض شود)، لماتر بر این باور بود که جهان به روند گسترش خود ادامه خواهد داد. او می‌گفت که انفجار بزرگ رخدادی یگانه است، در صورتی که سایر دانشمندان معتقد بودند که جهان منقبض می‌شود تا جایی که به نقطه‌ی آغاز یک انفجار بزرگ دیگر می‌رسد. رصدی که در برکلی انجام شد استدلال لماتر را که انفجار بزرگ در حقیقت «روزی است بدون دیروز» تأیید می‌کرد...هنگامی که جورج لماتر در بلژیک به دنیا آمد، اکثر دانشمندان گمان می‌کردند که جهان از نظر سن بی‌نهایت است و ظاهرش هم ثابت و بدون تغییر است. نتیجه‌ی کارها و تحقیقات نیوتن و ماکسول جهانی ابدی و جاودان را پیشنهاد می‌کرد. هنگامی که انیشتین برای نخستین بار در سال 1916 تئوری نسبیت خود را منتشر کرد، به نظر می‌رسید که این تئوری هم بی‌انتها و ابدی بودن عالم را تأیید می‌کرد، دنیایی پایدار و بدون تغییر. لماتر فعالیت علمی خود را در سال 1913در کالج مهندسی لووین آغاز کرد. اما پس از یک سال مجبور به ترک آنجا شد تا در توپخانه‌ی ارتش بلژیک در جنگ جهانی اول خدمت کند. پس از پایان جنگ وارد حوزه‌ی علمیه‌ی تحت کنترل پاپ (میسون سنت رامبوت) شد، در آنجا در اوقات فراغتش به مطالعه‌ی ریاضیات و علوم پرداخت. پس از مراسم اعطای رتبه مقدس در کلیسا در سال 1923 وارد دانشگاه کمبریج شد و در رشته‌ی ریاضیات و علوم به تحصیل پرداخت. دکتر آرتور ادینگتون، یکی از اساتید لماتر در کمبریج مسوول رصدخانه بود. لماتر مجبور بود برای تحقیق‌اش تئوری نسبت عام را مرور کند. طبق محاسبات انیشتین که ده سال پیش‌تر انجام شده بود، لماتر نتیجه گرفته بود که عالم باید یا در حال انقباض یا انبساط باشد. اما انیشتین نیرویی ناشناخته را متصور بود ـ یک ثابت کیهانی ـ که دنیا را پایدار نگه می‌داشت، در حالی که لماتر به این نتیجه رسیده بود که عالم در حال انبساط است. او پس از رصد هاله‌ی سرخ مایل به قرمز که اطراف اجرام خارج از کهکشان را احاطه کرده است به این نتیجه رسیده بود. اثر دوپلر این تغییر رنگ را به این معنا می‌داند که کهکشان‌ها در حال دور شدن از ما هستند. لماتر استدلال‌ها و محاسباتش را در سال 1927 که در یک مجله به چاپ رساند، تنها عده‌ی اندکی به این نظریه توجه کردند. در همان سال لماتر با انیشتین در این باره گفت ‌وگو کرد اما انیشتین در حالی که اصلاً تحت تأثیر قرار نگرفته بود گفت: «محاسبات‌ات درست هستند اما تسلط‌ات بر فیزیک افتضاح است».

هر چند تسلط خود انیشتین بر فیزیک بود که خیلی زود مورد انتقاد قرار گرفت. در سال 1929 رصدهای منظم ادوین‌ هابل از سایر کهکشان‌ها تغییر هاله‌ی قرمز رنگ را تأیید کرد. انجمن سلطنتی نجوم لندن همایشی ترتیب داد تا مسأله‌ی تضاد ظاهری میان مشاهدات و نظریه‌ی نسبیت را مورد بررسی قرار دهد. سرآرتور ادینگتون پذیرفت تا راه حل ارائه دهد. وقتی لماتر از این جریانات مطلع شد نسخه‌ای از مقاله‌ی سال 1927 خود را برای ادینگتون ارسال کرد. به این ترتیب اخترشناسان دریافتند که نظریه‌ی لماتر فاصله‌ی میان مشاهدات و نظریه را پر می‌کند. به پیشنهاد ادینگتون انجمن سلطنتی نجوم نسخه‌ی انگلیسی مقاله‌ی لماتر را در شماره‌ی ماه مارس «خبرهای ماهانه» در سال 1931 منتشر کرد.

اکثر دانشمندانی که مقاله‌ی لماتر را خواندند، پذیرفتند که عالم در حال اتساع، حداقل در عصر حاضر است. اما همگی در مقابل این نظر که آغازی برای عالم وجود دارد موضع گرفتند. آنها به این نظر که زمان نه آغاز دارد نه پایان عادت کرده بودند. به نظر غیرمنطقی می‌رسید که پیش از آن که عالم آغاز شده باشد میلیون‌ها سال بی‌کران بر او گذشته باشد. خود ادینگتون در مجله‌ی انگلیسی طبیعت نوشته بود که تصور آغازی برای جهان «نفرت‌انگیز» است.

لماتر در پاسخ به ادینگتون نامه‌ای نوشت که در 9 می 1931 در همان نشریه به چاپ رسید. وی در این نامه نوشته بود که جهان آغازی معین و مشخص دارد که همه‌ی ماده و انرژی‌اش در یک نقطه متمرکز شده‌اند. اگر دنیا با یک کوانتوم تنها آغاز شده است، تصور فضا و زمان در ابتدا بی‌معنی خواهند بود؛ این دو تنها در صورتی معنادار هستند که کوانتوم اولیه به تعداد مشخصی از کوانتا تقسیم شده باشد. اگر این نظر صحیح است، آغاز دنیا اندکی پیش از آغاز زمان و فضا اتفاق افتاده است.

در ژانویه‌ی 1933 انیشتین و لماتر به کالیفرنیا سفر کردند تا در یک سری سمینار شرکت کنند. هنگامی که این کشیش بلژیکی تئوری خود را مطرح نمود، انیشتین به پا ایستاد و برای او کف زد و گفت: «این زیباترین و مناسب‌ترین توضیحی است که من تاکنون به آن گوش داده‌ام». در فوریه‌ی 1933 مقاله‌ای درباره‌ی لماتر در مجله‌ی نیویورک تایمز منتشر شد که در کنار آن عکسی از انیشتین و لماتر در حالی که آن دو را ایستاده در کنار یکدیگر نشان می‌داد چاپ شده بود. عنوان مقاله این بود: «این دو، احترام فوق‌العاده‌ای برای یکدیگر قائل‌اند».

علی‌‌رغم آن همه تحسین، تئوری لماتر چند اشکال داشت. سرعتی که لماتر برای اتساع جهان محاسبه کرده بود، در عمل چنین نبود. اگر دنیا با نرخی ثابت در حال انبساط بود، زمانی که طی کرده بود تا شعاع‌اش را طی کند کوتاه‌تر از آن بود که به تشکیل ستارگان و سیارات بیانجامد. لماتر این مشکل را با به کار گرفتن ثابت فضایی (کیهانی) انیشتین حل کرد. در حالی که انیشتین از این ثابت استفاده کرده بود تا عالم را در اندازه‌ای ثابت نگاه دارد، لماتر آن را به کار گرفته بود تا سرعت اتساع را در زمان افزایش دهد. انیشتین از این کار لماتر خوشش نیامد. او این ثابت را بدترین خطای حرفه‌ای‌اش می‌دانست و از این رو که لماتر از نیروی فراکیهانی‌اش آن گونه استفاده کرده بود ناخرسند بود.

پس از مرگ آرتور ادینگتون در سال 1944 دانشگاه کمبریج به مرکز مخالفت با تئوری لماتر، یعنی همان انفجار بزرگ (Big Bang) تبدیل شد. این «فرد هویل» یک اخترشناس همین دانشگاه بود که واژه‌ی بیگ بنگ را برای تئوری لماتر و برای تمسخر او استفاده می‌کرد. هویل و دیگران با آن عقیده درباره‌ی تاریخ عالم موافق بودند که «حالت پایدار» نام داشت. طبق این نظر اتم ‌های هیدروژن به طور مداوم پدید می‌آیند و به تدریج با یکدیگر ادغام شده و ابرهای گاز هیدروژن را می‌سازند. این ابرها ستارگان را به وجود می‌آورند.

در سال 1964 پیشرفت مهمی حاصل شد که بخش‌هایی از تئوری لماتر را تأیید می‌کرد. کارگران آزمایشگاه های بل در نیوجرسی مشغول دست‌کاری یک رادیو تلسکوپ بودند که با اختلال میکرو ویو مواجه شدند. آنها تلسکوپ را به سمت مرکز کهکشان قرار دادند ولی باز هم این اختلال وجود داشت. تلسکوپ را به سمت مخالف مرکز کهکشان چرخاندند و با کمال تعجب مشاهده کردند که این اختلال به همان شدت وجود دارد. از این مهم‌تر آن که طول موج ‌های دریافت شده و دما هم یکسان بود. این کشف اتفاقی نیاز به چند ماه زمان داشت تا اهمیت‌اش کاملاً درک شود. در نهایت باعث شد آرنو پنزیاس جایزه‌ی نوبل فیزیک را از آن خود کند. این اختلال میکروویو را به عنوان تشعشعات پس‌زمینه‌ی فضا شناختند، باقی‌مانده‌ی همان انفجار بزرگ! این خبر مسرت ‌بخش در حالی به لماتر رسید که او سلامت خود را پس از یک سکته‌ی قلبی بازمی‌یافت و نهایتاً در سال 1966 در سن 71 سالگی درگذشت.

پس از مرگ لماتر، اتفاق نظری دربارة تئوری او پدید آمد، اما ابهامات همچنان وجود داشت: آیا واقعاً این رویداد در روزی بدون دیروز اتفاق افتاده است؟ شاید نیروی جاذبه می‌توانست توضیحی جایگزین داشته باشد. برخی این طور استدلال کردند که نیروی جاذبه باعث کندشدن سرعت اتساع عالم و بازگشت آن به سمت مرکزش شده و دوباره برخوردی بزرگ و انفجار بزرگ دیگری روی داده باشد. به این ترتیب انفجار بزرگ رویدادی یگانه نبوده که آغاز زمان را مشخص کند بلکه بخشی از سکانس بی‌نهایت انفجارهای بزرگ و برخوردهای بزرگ است.

هنگامی که استیون هاوکینگ خبر کشف 1998 دانشگاه برکلی را شنید که دریافته بودند جهان در حال انبساط، سرعتی فزاینده است، گفت این واقعه خیلی پیش‌ پا افتاده‌تر از آن است که جدی گرفته شود. بعداً نظرش را تغییر داد و در گفت‌وگو با مجله‌ی ستاره ‌شناسی در اکتبر در سال 1999 گفت که: «وقت بیشتری داشته‌ام که به رصدها فکر کنم و آنها را در نظر بگیرم و فهمیدم که این مشاهدات ارزشمند بوده‌اند. این باعث شد که من تعصب نظری‌ام را بازبینی کنم».

در واقع هاوکینگ خیلی متواضع بود. در ناآرامی‌هایی که نتایج ابرنواختر ایجاد کرده بود، او خیلی زود خود را با شرایط موجود تطبیق داد. اما شاید «تعصب نظری» باعث شود که به طرز تفکرهایی بیاندیشیم که سال‌ها پیش برای دانشمندان مشکل ‌ساز بودند. این تعصب باعث شد که یک ریاضی‌دان که اتفاقاً یک کشیش کاتولیک هم بود با ذهنی باز به شواهد مراجعه کند و مدلی ارایه دهد که کارساز بود.

آیا در این شرایط تضادی وجود دارد؟ به نظر لماتر وجود نداشت. دانکن ایمکن که در سال 1933 دیدگاه لماتر را در نیویورک تایمز منعکس می‌کرد نوشته بود «هیچ تقابلی میان دین و علم وجود ندارد. لماتر نظریات‌اش را بارها و بارها برای مردم این سرزمین [طی سمینار] عنوان کرده است. دیدگاهش جالب و مهم است. نه به این دلیل که او یک کشیش کاتولیک است، نه به این دلیل که او یکی از دانشمندان فیزیک زمان ماست، بلکه به این دلیل که او هر دوی آنها است».