طی یک سدۀ گذشته، دو مباحثۀ بزرگ برای پاسخ به این پرسش قدیمی انجام شده است. در آوریل سال ۱۹۲۰، هارلو شپلی (Harlow Shapley) و هبر کورتیس (Heber Curtis) در سالن بزرگ موزه تاریخ طبیعی، واقع در واشنگتن آمریکا، به بحث در مورد وسعت جهان پرداختند.
در این مباحثۀ مهم، که چند سال قبل از کشف بزرگ ادوین هابل (Edwin Hubble) در مورد طبیعت کهکشان‌ها صورت گرفت، کورتیس بیان داشت که کیهان از تعداد پرشماری از گیتی‌های جزیره‌ای (island universes) تشکیل شده است. او معتقد بود که سحابی‌های به اصطلاح مارپیچی، مجموعه‌هایی از ستارگان هستند که در دوردست‌ها و خارج از راه شیری واقع شده‌اند. در سوی مقابل، شپلی اصرار داشت که سحابی‌های مارپیچی در عمل توده‌ای از گاز هستند، که اتفاقاً در داخل راه شیری قرار دارند. از دیدگاه وی، خورشید در لبۀ کهکشان راه شیری قرار داشت. او گمان می‌کرد کهکشان ما، تمام گیتی را می‌سازد. اما کورتیس چنین نمی‌اندیشید، بلکه باور داشت خورشید به مرکز راه شیری نزدیک‌تر است. امروزه می‌دانیم که کورتیس دیدگاه درستی در مورد عظمت وسعت جهان داشته است؛ ولی متأسفانه در مورد جایگاه خورشید اشتباه می‌کرد. از سوی دیگر، شپلی به اشتباه معتقد بود که جهان وسعت چندانی ندارد؛ اما به درستی محل قرارگیری خورشید را در راه شیری پیش‌بینی کرده بود.
با ظهور ابزار ویژه برای اندازه‌گیری فواصل بین کهکشانی، مسئله‌ی پیچیده‌ای به نام “ثابت هابل” پیش رو آمد، که ستاره‌شناسان را به دو دسته تفکیک نمود. هر یک از دو گروه، مقدار متفاوتی برای این ثابت به دست آورده بودند. پیش از این گفتیم که ثابت هابل (hubble constant) نوعی واحد اندازه‌گیری برای نشان دادن سرعت انبساط جهان است. جبهه‌گیری بزرگی که در این زمینه بین دانشمندان به وجود آمده بود، در نهایت به یک مباحثۀ بزرگ دیگر انجامید که در سال ۱۹۹۶ صورت گرفت.
داستان محاسبۀ ثابت هابل: بزرگ‌ترین اسرار گیتی (۱): سن جهان چقدر است؟
مباحثۀ سال ۱۹۹۶، درست در همان سالن بزرگی که ۷۶ سال قبل میزبان کورتیس و شپلی بود، انجام شد. دو طرف این مباحثه، سیدنی ون دن برگ (Sidney Van den Bergh) و گوستاف تامان (Gustav Tammann) بودند. ون دن برگ، ستاره‌شناس ۸۹ سالۀ کانادیی و از دریافت‌کنندگان جایزه گروبر در حوزۀ کیهان‌شناسی است. تامان نیز ستاره‌شناس ۸۶ آلمانی است که پیش از این مدیریت انستیتوی ستاره‌شناسی دانشگاه بازل سوئیس را بر عهده داشته است.
ون دن برگ در این رویارویی، شواهدی را ارائه کرد که نشان می‌داد ثابت هابل مقدار بالاتری دارد (در حدود ۸۰ کیلومتر بر ثانیه بر مگاپارسک)؛ بدین مفهوم که جهان سن کوچک‌تر بوده و وسعت آن نیز کمتر است. اما محاسبات تامان نشان می‌داد که این ثابت مقداری برابر با ۵۵ کیلومتر بر ثانیه بر مگاپارسک دارد؛ که یعنی از دیدگاه وی، جهان کهن‌سال‌تر بوده و از وسعت بیش‌تری نیز برخوردار است.
دقیقاً مشابه با وضعیتی که در مباحثۀ کورتیس و شپلی بر سالن حاکم بود، هر یک از دو طرف این مباحثه شواهد و داده‌های محکم و کافی ارائه دادند که حاکی از درست بودن دیدگاه هر یک از طرفین بود. و باز هم شبیه به همان جلسۀ ۷۶ سال قبل، در این جلسه نیز کسی نتوانست گروه مقابل را نسبت به صحت مدعای خود قانع کند. حتی همین حالا نیز محدودیت داده‌های در دسترس، موجب شده ستاره‌شناسان نتوانند به اتفاق نظر در مورد وسعت کیهان برسند.
علی‌رغم تمام این قضایا، ستاره‌شناسان باز هم می‌توانند بر اساس نتایج سال‌ها تلاش خود و مطابق با داده‌هایی که تا کنون تولید شده، نوعی کران یا حد برای وسعت جهان تعریف کنند. دانشمندان به کمک تلسکوپ‌های قدرتمند امروزی می‌توانند کهکشان‌هایی را مشاهده کنند که ۱۳ میلیارد سال نوری از زمین فاصله دارند. (یک سال نوری برابر با مسافتی به اندازۀ ۶ تریلیون مایل، یا ۱۰ تریلیون کیلومتر است.) از آن‌جایی که ما قادر هستیم کهکشان‌های دوردست را در تمامی جهات مشاهده کنیم، افق نمایانی کنونی حداقل قطری معادل با ۲۶ میلیارد سال نوری دارد (دایره‌ای به شعاع ۱۳ میلیارد سال نوری).
اما به احتمال زیاد، وسعت جهان بسیار بیشتر از آن چیزی است که ما می‌توانیم ببینیم. مطابق با فرضیه تورم کیهانی (cosmic inflation) که در سال ۱۹۸۰ از سوی الن گوت (Alan Guth) پیشنهاد شد، این گزاره ممکن است درست باشد. بر اساس این فرضیه، جهان ما در زمانی بسیار دور که بی‌نهایت جوان بود، دورۀ بسیار کوتاهی از رشد انفجاری را تجربه کرده که در طی آن، اندازه‌اش از یک ذره زیراتمی به یک سافت‌بال افزایش یافته است. اگر انبساط یا تورم کیهانی واقعاً رخ داده باشد، در آن صورت وسعت جهان بسیار بیشتر از آن چیزی خواهد بود که مشاهدات امروزی به ما نشان می‌دهد.
مطالعه‌ی بیشتر در مورد تورم کیهانی و جهان‌های موازی:
- نظریات بزرگ به زبان ساده: تئوری جهان‌های موازی
- فرضیه چندجهانی: تئوری علمی یا دیوانگی ابطال‌ناپذیر؟
- آخرین مقاله استیون هاوکینگ منتشر شد: گریز از تورم کیهانی
اما دوباره مثل همیشه، در یک جایی به مشکل برمی‌خوریم. اگر تورم کیهانی اتفاق افتاده باشد، در آن صورت ممکن است در چندین مکان (یا بی‌نهایت مکان) رخ داده باشد؛ که از افق نمایانی و محدودیت‌های پیوستار فضا – زمان، که ما می‌شناسیم، فراتر است. اگر این قضیه واقعیت داشته باشد، در آن صورت ممکن است جهان‌های دیگری هم وجود داشته باشند که ما هنوز نتوانسته‌ایم شناسایی‌شان کنیم. علم از پاسخ دادن به این پرسش، شانه خالی می‌کند. اما همین قدر برای ما کافی است که بدانیم در جهانی زندگی می‌کنیم که حداقل پهنایی برابر با ۵۵۰ میلیارد تریلیون مایل، یا حتی بیشتر، دارد.
