انفجار بزرگ
كشيش بلژيكي با نام ژرژ لِمِتره، پس از آنكه در مورد نظريه اينشتين مطالبي شنيد، مجذوب اين ايده شد كه اين نظريه به طور منطقي جهاني در حال انبساط را پيش بيني مي كرد و بنابراين شامل جهان نخستین نيز مي شد. از آنجايي كه دماي گاز با فشرده شدن بالا مي رود، او دريافت كه جهان در ابتداي زمان مي بايست فوق العاده داغ بوده باشد. در سال 1927، او بيان داشت كه جهان احتمالاً از يك اَبَر اتم با دما و چگالي غير قابل تصوري نشأت گرفته است. اين اَبَر اتم ناگهان منفجر شده و جهان در حال انبساط هابل را ايجاد كرده است. او چنين نوشت: "سيرتكاملي جهان را مي توان به يك آتش بازي تشبيه كرد كه در حال حاضر به پايان رسيده است؛ آنچه باقي مانده عبارت است از: كمي تكه هاي پاره هاي قرمز رنگ، خاكستر و دود. ما، ناظراني هستيم كه بر روي باقيمانده هاي سرد شده اين آتش بازي بزرگ ایستاده ايم و افول آهسته خورشد را نظاره مي كنيم و تلاش مي كنيم درخشندگي از دست رفته منشاء جهان را بياد آوريم ."
(كسي كه براي اولين بار ايده اَبَر اتم را مطرح كرد، باز هم كسي نبود، جز ادگار آلن پو. او بيان داشت كه مواد شكل هاي ديگر ماده را جذب مي كنند. بنابراين در ابتداي زمان مي بايست تمركزي كيهاني از اتم ها وجود داشته است.)
لِمِتره با حضور مداوم در كنفرانس هاي فيزيكي و مطرح ساختن ايده خود، ديگر دانشمندان را به ستوه آورده بود. آن ها با حوصله به حرف هاي او گوش مي دادند و سپس به راحتي ايده او را رد مي كردند. آرتور ادينگتون، يكي از برجسته ترين فيزيكدانان زمان خود گفته است: "به عنوان يك دانشمند، نمي توانم به راحتي بپذيرم كه وضعيت فعلي اجرام تنها با يك شليك شروع شده باشد... براي من تصور آغازي ناگهاني براي نظم موجود طبيعت، غير ممكن است."
ولي با گذشت سال ها، اصرار او به مرور زمان جامعه فيزيكدانان را به زانو در آورد. سر انجام، اصلي ترين مطرح كننده نظريه انفجار بزرگ، توانست قانع كننده ترين دليل را براي اين نظريه ارائه كند.
تلاش هاي هابل، اين نجيب زاده خبره علم ستاره شناسي، از طريق چهره شاخص ديگري به نام جورج گاموف ادامه يافت. در بسياري از موارد، گاموف درست نقطه مقابل هابل بود: دلقك، نقاش كارتون، شوخ طبع و مولف بيست كتاب در زمينه علم، كه بسياري از آن ها براي نوجوانان نوشته شده بود. نسل هاي متعددي از فيزيكدانان با كتاب هاي مفرح و آموزنده او درباره فيزيك و كيهان شناسي، كار خود را آغاز كردند. در زماني كه ظهور نظريه هاي نسبيت و كوانتوم انقلابي را در جامعه علمي بپا كردند، كتاب هاي او در اين تلاطم كاملاً مستقل بودند؛ در آن زمان، آن ها تنها كتاب هاي معتبر موجود در زمينه علم پيشرفته براي نوجوانان بودند.
گاموف يكي از نوابغ خلاق زمان خود به شمار مي رفت، صرفاً از اين خشنود بود كه در انبوهي از داده هاي خام، به كار سخت مشغول است. او "همه چيز داني" بود كه ايده هايش به سرعت مباحث فيزيك هسته اي، كيهان شناسي و حتي تحقيقات را تغيير داد. شايد بي دليل نبوده است كه اتوبيوگرافي جيمز واتسون، كسي كه به همراه فرانسيس كريك پرده از راز مولكول هاي برداشت، "ژن ها، گاموف و دختران" نام گرفت. يكي از دوستان گاموف، به نام ادوارد تِلِر، گفته است: "90% نظريه هاي پيشنهادي گاموف اشتباه بودند و فهميدن اين موضوع هم بسيار ساده بود. ولي او اهميتي نمي داد. گاموف از آن دسته انسانهايي بود كه تعصب خاصي بر روي يافته هاي خود نداشت. او ايده هاي خود را بدون تعصب دور مي ريخت و مثل يك شوخي به آن ها نگاه مي كرد." ولي با اين حال 10% باقي مانده ايده هايش، ادامه مي يافتند و چشم انداز علم را تغيير مي دادند.
گاموف در سال 1904، در سال هاي اوليه انقلاب سوسياليستي، در اودِساي روسيه متولد شد. او در خاطراتش اينگونه نوشته است: "در ان زمان، هنگامي كه اودِسا به وسيله كشتي هاي دشمن بمباران مي شد يا زماني كه نيروهاي اعزامي يوناني، فرانسوي يا انگليسي در خيابان هاي اصلي شهر، به نبرد در مقابل نيروهاي سنگر گرفته سفيد، قرمز يا حتي سبز پوش روسي مي پرداختند و باز هم زماني كه نيروهاي روسي، از رنگ هاي مختلف، با يكديگر مي جنگيدند، اغلب كلاس هاي درس تعطيل مي شدند."
تحول در زندگي گاموف زماني رخ داد كه او به طور مخفيانه كمي از نان مراسم عشاء رباني را با خود از كليسا به خانه آورد. زماني كه او از درون يك ميكروسكوپ به نان نگريست، نتوانست در تكه هاي نان عشاء رباني، تفاوتي را نسبت به نان معمولي مشاهده كند، تفاوتي كه نشانگر وجود جسمانيت عيسي مسيح باشد. او نوشته است: "فكر مي كنم چنين آزمايشي من را به دانشمند تبديل كرده است."
گاموف در دانشگاه لنينگراد در محضر فيزيكداناني مثل الكساندر فريدمن به تحصيل پرداخت. بعدها در دانشگاه كپنهاك افتخار آشنایي با بسياري از زرگان فيزيك ، مثل نيلز بور را پيدا كرد. ( در سال 1932 او به همراه همسرش تلاشي ناموفق براي ترك اتحاد جماهير شوروي داشتند. آن ها قصد داشتند با استفاده از قايق، از طريق دريا، از كريمه به تركيه بگريزند. البته بعد ها گاموف هنگام شركت در كنفرانس فيزيك در بروكسل موفق به اين كار شد
در دهه 1920 در روسيه، گاموف با حل معماي چگونگي واپاشي پرتو زا، به اولين موفقيت بزرگ خود نائل آمد. درنتيجه تلاش هاي مادام كوري و ديگران، دانشمندان مي دانستند كه اتم اورانيم ناپايدار است و پرتوهايي را به صورت آلفا(متشكل از هسته هليم) منتشر مي كند. ولي بر اساس مكانيك نيوتني، انتظار مي رود نيروي هسته اي مرموزي كه هسته را متمركز نگه مي دارد، از اين انتشار جلوگيري به عمل آورد. سوال اين بود، كه اين واپاشي چگونه امكان پذير است؟
گاموف ( به همراه آر دبليو گورني و اي يو كاندون) دريافت كه دليل امكان پذير بودن واپاشي پرتو زا اين است كه در نظريه كوانتوم، مطابق اصل عدم قطعيت، هرگز نمي توان مكان و سرعت يك ذره را به دقت تعيين كرد؛ بنابراين احتمال كمي دارد كه ذره با تونل زدن از درون يك سد به بيرون نفوذ كند. ( امروزه ايده تونل زني در فيزيك بسيار اهميت داشته و در تشريح ويژگي هاي وسايل الكترونيكي، سياهچاله ها و انفجار بزرگ به كار مي رود. خود جهان نيز ممكن است از طريق تونل زني ايجاد شده باشد.)
براي درك بهتر مسئله، گاموف فردي را در زنداني تصور كرد كه با ديوارهاي بلند محصور شده است. در دنياي كلاسيك نيوتوني، فرار غير ممكن است. ولي در دنياي مرموز نظريه كوانتوم، شما نمي دانيد كه زنداني دقيقاً در چه نقطه ايست و با چه سرعتي حرکت مي كند. اگر زنداني به اندازه كافي با ديوارهاي زندان برخورد كند، اين امكان را مي توان محاسبه كرد كه روزي بتواند از درون ديوار عبور كند. اين احتمال در تناقض آشكار با مكانيك نيوتوني و همين طور عقل سليم است. ولي با اين حال احتمال محدود و قابل محاسبه اي وجود دارد كه او را بتوان خارج از ديوارهاي زندان يافت. براي اجرام بزرگي مثل زنداني، بايد مدت طولاني، حتي بيشتر از عمر جهان، صبر كرد تا اين رخداد معجزه گونه به وقوع بپيوندد. ولي براي ذرات آلفا و ذرات زيراتمي، از آنجا كه اين ذرات مدام با مقادير بزرگ انرژي به ديواره هاي هسته برخورد مي كنند، اين پديده همواره رخ مي دهد. بسياري معتقدند كه گاموف به خاطر اين كشف مهم مستحق دريافت جايزه نوبل بوده است.
در دهه 1940، توجه گاموف از نسبيت به كيهان شناسي معطوف شد. از نظر او علم كيهان شناسي، تا به آن روز، اقليمي قدرتمند و كشف نشده به شمار مي رفت. تمام آنچه كه در آن زمان در مورد جهان مي دانستند اين بود كه آسمان تاريك است و جهان در حال انبساط. گاموف با اين ايده كار خود را آغاز كرد: پيدا كردن هر مدرك يا فسيلي كه نشان دهنده وقوع انفجار بزرگ در ميلياردها سال پيش باشد. از آنجا كه كيهان شناسي ، به معناي واقعي كلمه، يك علم تجربي نيست، اين ايده مايوس كننده به نظر مي رسيد. هيچ آزمايشي را نمي توان براي تائيد صحت انفجار بزرگ ترتيب داد. كيهان شناسي بيشتر شبيه به يك داستان كارآگاهي است. علمي كه بر خلاف يك علم تجربي، كه در آن مي توانيد آزمايش هاي دقيقي ترتيب دهيد، تها مبتني بر مشاهده است؛ يعني شما تنها به دنبال آثار يا شواهدي در صحنه جرم هستيد.