پاسخ به پرسشی دیرینه؛ چرا آسمان در شب تاریک است؟

 اولبرز شروع به مطالعه در حوزه نجوم کرد، او در دنیای آکادمیک شهرت خوبی به دست آورد و شب های طولانی را به رصد آسمان از رصدخانه طبقه دوم خانه اش سپری کرد. در آن صبح، اولبرز به یک نتیجه عجیب رسیده بود؛ بر اساس تمام آنچه در آن زمان در مورد کیهان شناخته شده بود، آسمان شب نباید تاریک می شد. در واقع، تمام آسمان ها باید به روشنی خورشید می درخشیدند.

 

اولبرز اولین کسی نبود که به این پارادوکس اشاره کرد. معمای تاریکی آسمان شب از اولبرز و شاعر ادگار آلن پو تا اخترشناسان قرن بیستم و کاوشگرهای فضایی امروزی طنین انداز شده است. مانند بسیاری از معاصران خود، اولبرز از اسحاق نیوتن و رنه دکارت پیروی کرد و معتقد بود که جهان بی نهایت است.

اگر کیهان متناهی و ساکن بود، نیروی گرانش باید همه ستارگان را در یک نقطه مرکزی به هم نزدیک کند. اما اگر کیهان برای همیشه ادامه داشته باشد، نیروهای گرانشی به طور متوسط در همه جهات متعادل خواهند بود.

اما اولبرز متوجه شد که این مدل از کیهان با مشاهدات ناسازگار است. در یک جهان بی حد و حصر پر از تعداد بی نهایت ستاره، به هر کجا که در شب نگاه می کنیم، نگاه ما باید بر سطح یک ستاره بیفتد، تقریباً به همان شکلی که هر نقطه دید در یک جنگل به یک درخت ختم می شود.

این مشکلی است که اولبرز در مقاله خود در ۷ مه ۱۸۲۳ مطرح کرد: مدل کیهانی آن زمان پیشنهاد می کرد که هر نقطه در آسمان باید به اندازه سطح خورشید روشن باشد. شبی نباید باشد.

اولبرز راه حلی پیشنهاد کرد: نور ستاره های دورتر توسط غبار یا مواد دیگری که در فضا شناور بودند جذب می شد. اخترشناس انگلیسی جان هرشل بعداً خاطرنشان کرد که این نمی تواند درست باشد، زیرا هر چیزی که این مقدار نور را جذب کند در نهایت به اندازه کافی گرم می شود تا بدرخشد.

هنگامی که اولبرز در ۲ مارس ۱۸۴۰ در سن ۸۱ سالگی درگذشت، معمایی که امروزه به عنوان پارادوکس اولبر می شناسیم حل نشده بود.

هشت سال بعد، در آن سوی اقیانوس اطلس، شاعر و نویسنده ادگار آلن پو فکر کرد که پاسخی پیدا کرده است. در ۳ فوریه ۱۸۴۸، او یک سخنرانی عمومی در مورد ایده های خود برای ۶۰ نفر در کتابخانه جامعه نیویورک ایراد کرد.

پو با انحراف بین متافیزیک و علم، استدلال کرد که کیهان از یک حالت ماده («یگانگی») پدید آمده است که تحت تأثیر نیروی دافعه تکه تکه شده و پراکنده شده است. این بدان معنی بود که جهان یک کره متناهی از ماده است. اگر جهان متناهی با تعداد کافی ستاره پر شده باشد، در هر جهتی که نگاه کنیم، یکی را نخواهیم دید. شب می تواند دوباره تاریک شود.

مخاطبان پو در کتابخانه جامعه نیویورک از او استقبال هیجان انگیزی نکردند که او انتظارش را داشت. در اواخر همان سال، او نظریات خود را در منظومه منثور Eureka منتشر کرد که انتشار کمی داشت.

سال بعد، در ۷ اکتبر ۱۸۴۹، پو در سن ۴۰ سالگی درگذشت. بیش از یک قرن طول کشید تا دانشمندان شهود او را در مورد معمای آسمان تاریک شب تایید کنند.

در نیمه اول قرن بیستم، بسیاری از نظریه‌های جدید درباره کیهان ایجاد شد که توسط نظریه نسبیت عام انیشتین، که گرانش، فضا و زمان را به روش‌های جدیدی توضیح می‌داد، برانگیخت. در نیمه دوم قرن، این نظریه های کیهان شناسی شروع به آزمایش با مشاهدات کردند.

در سال ۱۹۶۳، ستاره شناس بریتانیایی پیتر شوئر استدلال کرد که کیهان شناسی تنها بر اساس "دو واقعیت و نیم" است:

واقعیت ۱: آسمان شب تاریک است
واقعیت ۲: کهکشان ها در حال دور شدن از یکدیگر هستند، همانطور که مشاهدات هابل در سال ۱۹۲۹ نشان داد.
واقعیت ۲.۵: محتوای جهان احتمالاً با گذشت زمان کیهانی در حال تکامل است.

مناقشات شدید در مورد تفسیر حقایق ۲ و ۲.۵ جامعه علمی را در دهه های ۱۹۵۰ و ۱۹۶۰ برانگیخت. آیا جهان اساساً ساکن بود، یا با یک انفجار مهیب آغاز شده بود.

ادوارد هریسون کیهان شناس بریتانیایی در سال ۱۹۶۴ این کشمکش را حل کرد. او نشان داد که عامل اصلی تعیین کننده روشنایی آسمان شب در واقع سن محدود ستارگان است. تعداد ستارگان در جهان قابل مشاهده بسیار زیاد است، اما محدود است. این تعداد محدود، که هر کدام برای مدت محدودی می سوزند، در یک حجم عظیم پخش می شوند و اجازه می دهند تاریکی بین ستارگان ظاهر شود.

هریسون بعداً متوجه شد که این راه حل قبلاً نه تنها توسط ادگار آلن پو، بلکه توسط فیزیکدان انگلیسی لرد کلوین در سال ۱۹۰۱ پیشنهاد شده بود. مشاهدات در دهه ۱۹۸۰ قطعنامه پیشنهادی پو، کلوین و هریسون را تایید کرد. پارادوکس اولبرز بالاخره از بین رفت.