، على مدى آلاف السنين ونحن ننظر إلى سماء الليل
ونعتقد أن الأجرام المضيئة
هي كل ما يتكون منه الكون
العلماء يدركون الآن ، أنه ليس ما يبزغ في النور
ولكن ما يقبع في الظلام
هو ما يحمل الأسرار الحقيقية لسمائنا
هناك مادة مظلمة غامضة تربط النجوم والمجرات معًا
وجسيمات غريبة
مثل الجسيمات ضعيفة التفاعل
"و"الأكسيونات "و"الماتشوز
قد تكون المسئولة
وهناك طاقة مظلمة طاردة
التى تُكوِّن الفضاء في الكون
لكنها تدفع المجرات أبعد وأبعد عن بعضها
نحو مصير كئيب
معًا , المادة المظلمة والطاقة المظلمة
تشكلان 96 % من الكون
وكشف أسرارهما
هو كإصابة الهدف في الصميم
لو اكتشفت أسرارهما , فإن مصير الكون
قد يتم اكتشافه
هل سيتحطم ويحترق عبر انسحاق كبير
بسبب قوى الجاذبية
أم أن الطاقة المظلمة ستمزق الكون إربًا؟
الأرجح هو... أن الكون سوف يتجمد حتى الموت
فهم هاتين الكميتين : المادة المظلمة والطاقة المظلمة
هو حقًا أمر أساسي لفهم الكون
هذه رحلة إلى الجانب المظلم من الكون
هذا هو البحث عن "المادة "المظلمة" و"الطاقة المظلمة
ترجمة : د/ محمد فتحى hamadah_ali@yahoo.com www.facebook.com/ArabTranslators
الكــــــون المادة المُظلمه والطاقة المُظلمه
المادة المظلمة لا تشبه أي شيء نعرفه على الأرض
البلايين من هذه الجسيمات الغريبة
تخترق أي شيء يعترض طريقها ، كل ثانية
إنها ثقيلة جدًا
، ولديها القدرة على التأثير في المجرات
في كيفية تكوّنها وفى سرعة دورانها
إن المادة المظلمة الخفية موجودة في كل مكان
أو هكذا يبدو الأمر
العلم لم يثبت بشكل مباشر وجود جسيمات المادة المظلمة
هناك العديد من الجسيمات المشتبه بها , ولكن لا توجد إجابات حاسمة
ورصد شيء لا تراه ، ليس بالأمر السهل
إنها لا تبعث الضوء , ولا تمتص الضوء
إنها لا تتفاعل مع الضوء على الإطلاق
ليس الأمر أنها لا تضيء فحسب
ولكن لا يمكننا رؤيتها على الإطلاق
، ولكن الدليل موجود العلماء على يقين من ذلك
كل الكتب لدينا
تقول أن الكون مكون من الذرات وبعض الجسيمات دون الذرية
حسنًا , كل هذه الكتب على خطأ
وسينزلون تحت الأرض لإثبات ذلك
عندما يسمع الناس عن هذه المادة الغير مرئية
المسماة "المادة المظلمة" يقولون : هراء
أرني الدليل على أن المادة المظلمة" موجودة"
سودان -مينيسوتا , 200 ميل بعيدًا عن أضواء المدينة الساطعة
المكان المثالي لاصطياد المادة المظلمة
ولكن لأسباب غير واضحة
ربما تعتقدون أننا نريد البحث في السماء عن المادة المظلمة
فالمادة المظلمة تأتي من هناك على أية حال
لكن بدلا من ذلك , سنرتدي خوذاتنا
وسننزل إلى هذا المنجم
على عمق 2431 قدم تحت الارض يقع مختبر "سودان" القومي
منجم حديد مهجور أعيد تجهيزه ليصبح مركز أبحاث
هذا مجرد واحد من العديد من المختبرات في جميع أنحاء العالم
مبنية تحت الأرض كي تحمي التجارب من الأشعة الكونية
الكل يتسابق من أجل اكتشاف المادة المظلمة
الجسيمات الغير مرئية التي قد لوحِظت فقط بشكل غير مباشر
لكن لم نُمسك بها قط
نحن نفعل ذلك منذ حوالي عشر سنين
ولم نرَ أي جسيم من المادة المظلمة
بدأ البحث عن المادة المظلمة منذ ما يقارب قرنًا من الزمان
أصبح لدى علماء الفلك أخيرًا الأدوات للنظر عميقًا في السماء
وبدأت الأسئلة
حتى عشرينات القرن الماضي
لم تكن التكنولوجيا متطورة بما فيه الكفاية
حتى نأخذ البقع الصغيرة الغامضة
التي لاحظها الناس عبر تلسكوباتهم
ونُحلِلها ونتبين ماهيتها
ثم فاجأ "إدوين هابل" العالم
وأعلن أن الكون أكبر من مجرد مجرة درب التبانة
أدرك الناس أن بعض هذه البقع الغامضة الصغيرة
هي مجرات مستقلة , تمامًا مثل مجرتنا درب التبانة
بينما اكتشف علماء الفلك مجرات جديدة
نظر "فريتز زويكي" -الأستاذ في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا
إلى عنقود مجرات الذؤابة" المجاور"
ولاحظ شيئًا غريبًا
عندما قاس التحركات في عنقود مجرات الذؤابة
حصل على تقدير لكمية الكتلة الموجودة في ذلك العنقود
ثم قارنها بمقدار الكتلة
التي يمكننا رؤيتها بالفعل عند النظر إلى المجرات
هناك شيء ما مفقود
كانت المجرات تتحرك داخل العنقود بسرعة أكبر
من المتوقع بالنسبة لكمية المادة المرئية التي رصدها
عندما أجرى حساباته
كان ينبغي أن تكون المادة المرئية أكبر ب 160 مرة
كي تفسر السرعات العشوائية للمجرات في العنقود المجري
لابد أن هناك شيئًا آخر يؤثر في حركاتها
ولكن ما هو ؟
قام بدراسة حركاتها
واستنتج أن العنقود المجري لا يمكن أن يكون مستقرًا
إلا إذا كانت هناك كمية كبيرة من المادة المظلمة
في عام 1933 , كان من أوائل من أدركوا حقًا أهمية
وجود المادة المظلمة
"أطلق عليها اسم "المادة المفقودة
المادة المظلمة ؛ كتلة غير مرئية ذات قوة جاذبة
وبإمكانها أن تؤثر على سرعة مجرات بأكملها في العنقود المجرّي
فكرة ثورية ؟
نعم , ولكنّ الاكتشاف تم تجاهله إلى حد كبير
أعتقد أنهم أخذوا فكرة زويكي" على محمل الجد"
لكنهم لم يصلوا إلى أي استنتاجات
كان هذا الزمن هو مجرد بداية استكشاف الكون
لقد كنا في العشرينات عندما أدركنا لأول مرة أن
هناك مجرات غير مجرتنا
ما لم نكن نعرفه آنذاك هو ما إذا كانت ببساطة مجرات
أم نجوم أم غاز أم غبار لم نستطع رؤيته
أم أنه كان شيئا مختلفًا حقًا
"استندت ملاحظات "زويكي على قياس الكتلة
بداخل النجوم والمجرات
ولكن كيف يمكننا أن نزِن الأشياء في الفضاء ؟
لا يمكننا أن نأتي بالشمس ونضعها في الميزان
! هذا صعب شيئًا ما
ولكن ما يمكننا القيام به هو حساب سرعة دوران الكواكب حول الشمس
وكلما كانت كتلة الشمس أكبر
كلما كانت حركة الكواكب أسرع كي تبقى في مداراتها
: قرر "نيوتن" و "أينشتاين" أن
كلما ازدادت كتلة الجسم
كلما ازدادت جاذبيته
وكلما ابتعد الجسم عن المركز
كلما أبطأ من سرعة دورانه
لأن الجاذبية أضعف
"طبقًا لنظرية النسبية العامة لـ"أينشتاين
"أو حتى طبقًا لنظرية الجاذبية لـ"نيوتن
فإن جميع المجرات يجذب بعضها بعضًا
الأمر يشبه تأثير الشمس في مجموعتنا الشمسية
كتلة الشمس تجذب عطارد ليدور أسرع من بلوتو
لأن عطارد أقرب إلى الشمس
وبالمثل في المجرة , تتوقع
أننا كلما ابتعدنا أكثر عن المركز
ستتحرك الأجسام بسرعة أبطأ كي تبقى في مداراتها
لكن "زويكي" لم يلاحظ ذلك
ولم يلاحظ ذلك أيضًا عالمة شابة تدعى فيرا روبن" بعد خمسين سنة من ذلك"
كانت تراقب منحنيات الدوران لمجرات مشابهة لمجرة درب اللبانة
، "كما حدث مع "زويكي بدَت ملاحظاتها غريبة أيضًا
ما وجدته "فيرا روبين" كان أنه كلما ابتعدنا أكثر وأكثر
ظلت سرعة دوران الغاز والغبار ثابتة
ما لاحظته "روبن" كان أنه لو مثّلنا المجرة بمدينة
وكل سيارة في الطريق بكوكب أو نجم
وبغض النظر عن كمية حركة المرور
فإن جميع السيارات في المدينة تتحرك بنفس السرعة
هذه السرعة الثابتة في الدوران
على الرغم من كمية الأشياء , أو حركة المرور
"هي بالضبط ما لاحظته "روبن
كانت الأجزاء الخارجية من المجرة تدور بسرعة كبيرة
تستلزم وجود كتلة أكثر بكثير وإلا , لتمزقت المجرة إربا
الطريقة الوحيدة لحل هذا التناقض
بالنسبة للمجرات التي تدور أسرع بعشر مرات
..."هو أن نفترض أن هناك "هالة
هالة من مادة غير مرئية تحيط بالمجرة
وتحافظ على تماسكها
المادة المظلمة كانت موجودة في المجرات
ولديها كتلة كافية للحفاظ على سرعة الدوران ثابتة
تخيل أنني المادة المظلمة
هذه الكرة هي نجم يدور حولي
لأن قوة جاذبيتي تبقيها في مكانها
لكن حتى لو لم تكن تراني
فستعرف أنه لا بد وأن هناك شيء ما
وإلا سيطير النجم في خط مستقيم
يجب أن يكون هناك شيء يتسبب في هذه الجاذبية
وبهذه الطريقة ، نعلم أن المادة المظلمة لا بد أن تكون موجودة
قَدّرت "روبين" أن هناك مادة مظلمة أكثر بعشر مرات
من المادة المرئية العادية
منذ ذلك الحين , قمنا بدراسة المئات من المجرات
وكانت جميعها على نفس النمط
جميعها تدور بسرعة أخطر من اللازم
وتحتاج إلى المادة المظلمة لتبقيها متماسكة
في هذه المرة , أبدى العلماء اهتمامًا
: وبدأوا يتساءلون ما هي المادة المظلمة ؟
كيف تعثر على شيء غير مرئي في الفضاء ؟
أرادوا معرفة أين تختبئ المادة المظلمة في الفضاء
وحتى لو لم يتمكنوا من رؤيتها
أدرك العلماء أن المادة المظلمة تُفصِح عن وجودها
بأن تُحدث انكسارًا في الضوء المار خلالها
"هذا يسمى "تأثير عدسة الجاذبية
وهي بمثابة ضوء كاشف ، يكشف أي شيء غير مرئي في الكون
ما تقوم بفعله هو ما تقوم أي مادة بفعله
وهو أنها تَحرِف شعاع الضوء
لذا يمكن أن ينحرف مسار شعاع الضوء بواسطة المادة المظلمة
من خلال تتبع مسار الضوء المنحرف
"أوضحت لنا "عدسة الجاذبية
أن المادة المظلمة تتركز في "هالة" المجرات
لقد ثبُت أن "عدسة الجاذبية" لا تخطئ
وفجأة ، أصبح وجود "المادة المظلمة" جليًا
تقنية "عدسة الجاذبية" تلك
هي الأكثر دقة لأننا لا نستطيع فقط تحديد
كمية المادة المظلمة الموجودة
ولكن كيفية توزيعها عبر السماء
وهذا لأننا نستطيع قياس الانحراف
في آشعة الضوء التي تمر عبر المادة المظلمة
كيف يمكنك أن تعرف أن نظّارتك موجودة ؟
لأنها تَحني الضوء
بنفس الطريقة
عندما ننظر في صور الكون "بواسطة التلسكوب "هابل
ونبحث عن انحراف الضوء
أثناء مروره عبر المجرات
يتكون لدينا في الواقع خرائط للمادة المظلمة
تتكون أغلب كتلة المجرة من المادة المظلمة
والمادة العادية تتجمع
في مجال جاذبية المادة المظلمة
ولكن عندما برزت المادة المظلمة على الساحة
تساءل العلماء عما إذا كانت تتكون من جسيمات جديدة لم تُكتشَف بعد
أم مجرد مادة عادية ولكن غير مرئية
عندما وجد الناس المادة المظلمة
الجميع أراد أن يعرف ، ما طبيعتها ؟
وبالطبع , فإن الجواب الأول هو
أنها نفس المادة التي تتكون منها أنا وأنت
ولكنها غير مضيئة
بدأ العلماء بدراسة الأجرام الكونية التي لا ينبعث منها الضوء
أُخِذت الثقوب السوداء بعين الاعتبار
، إنها لا تُصدر ضوءًا ويمكنها أن تجذب المادة إليها
ويمكن اكتشافها بواسطة عدسة الجاذبية
من الممكن أنها تتكون من الثقوب السوداء
أو من الماتشوز "الأجسام الهاليّة المضغوطه الضخمة"
التي هي في الأساس نجوم مظلمة صغيرة
لا ينبعث منها الكثير من الضوء
تختبئ الماتشوز في "هالة" درب التبانة
"ويمكن اكتشافها بواسطة "عدسة الجاذبية
ولكنها لم تكن تكفي لتفسير كمية المادة المظلمة المطلوبة
أشباه النجوم مثل "الأقزام البنية" وُضعت أيضًا في الحسبان
إنها كبيرة بما يكفي لتكوين المادة المظلمة
، أيًا كانت طبيعة المادة المظلمة
فكميتها تزيد على المادة العادية من النجوم والكواكب بعشر مرات
جميع الأشياء التي تتكون من الذرات العادية
من بروتونات ونيوترونات وإلكترونات
لا يمكن أن تكون كافية لتفسير الكمية الإجمالية للمادة
التي نراها في المجرات وعناقيد المجرات
استمر العلماء في تقديم تفسيرات أخرى
بينما استمر البحث عن المادة المظلمة
الجسيمات الغريبة المكتشفة سابقًا مثل "النيوترينو" وُضعت في الحسبان
مثل المادة المظلمة , تمر جسيمات "النيوترينو" عبر الأرض
ملايين الجسيمات في نفس الوقت
لكنها خفيفة جدا
كي تفسر تأثير المادة المظلمة على الجاذبية
ويمكن للعلماء إعادة صنع جسيمات "النيوترينو" في "مُصادِم الجسيمات"
إنها تأتي أيضًا من الشمس
الـ"أَكسيونات" هي أيضًا مرشح محتمل آخر للمادة المظلمة
لقد افتُرِض وجودها من أجل سد خلل معين
في إحدى نظريات فيزياء الجسيمات
ستكون خفيفة للغاية
بحيث نحتاج للبحث عنها بطريقة مختلفة تمامًا
عما نقوم به , ولكننا سنجدها
وستكون أيضًا كثيرة جدًا
ولذلك يمكن أن تكون هي المادة المظلمة
ال"أكسيونات" خفيفة جدًا
ويعتقد أنها خُلِقت لحظة الانفجار الكبير , تمامًا مثل المادة المظلمة
لكن النظريات تقترح أنها يمكنها أن تتحول إلى بروتونات
في حين أن المادة المظلمة مستقرة
بعد استنفاد جميع الاحتمالات الاعتيادية
يعتقد كثير من العلماء أن المادة المظلمة هي جسيمات جديدة غريبة
لا تشبه أي شيء على الأرض
والبلايين منها تمر عبر أجسادنا كل ثانية
، قبل اكتشاف المادة المظلمة كان العلماء يعتقدون أن الكون
يتكون فقط من البروتونات والنيوترونات , والإلكترونات
وهي المادة التي خُلِق منها كل شيء على الأرض
ونحن نعلم أن لديها كتلة ما
وقد أصبح لدينا شيء لم نكتشفه بعد
ولكن ، كي يصلح جسيم ما أن يَكون المادة المظلمة
فيجب أن يكون له خواص فيزيائية معينة
ولم يطابق أي من الجسيمات التي سبقت تلك المواصفات
لذلك نحن نعلم أن المادة المظلمة هي مادة ما ثقيلة
ونعلم أنها لا تتحرك بسرعة كبيرة جدًا
ونعلم أننا لا نستطيع رؤيتها
جسيمات المادة المظلمة لا تسير بسرعة الضوء
ولا تتفاعل معك أو معي ، أو أي شيء بصورة جيدة
ولهذا السبب فمن الصعب للغاية تعقب هذه الجسيمات
وهي لا تتفاعل مع المادة العادية إلا من خلال الجاذبية
لو كنت أحمل بعضًا من المادة المظلمة في يدي
لكان لها وزن
ولكن قبل ذلك ستتسرب عبر أصابعي
لا يوجد هناك أي مرشح يصلح ليَكون "المادة المظلمة الباردة"
ضمن ما نسميه "النموذج "القياسي لفيزياء الجسيمات
مثل رجل خفي يمر عبر الجدران
تمر المادة المظلمة عبر الأرض ببلايين الجزيئات في نفس الوقت
بدون أن تصطدم أبدًا مع المادة العادية
لذا فالفكرة الأكثر شيوعًا لما قد يكون هو المادة المظلمة
هي ما تسمى : ويمب
"إنها "الجسيمات الضخمه ضعيفة التفاعل
لم يتم اكتشافها ، ولكن خصائصها
تجعلها مرشحًا مثاليًا لأن تكون المادة المظلمة
في مختبر "سودان" نزل فريق "فيرمي-لاب" تحت الأرض
في مواجهة آلاف الخفافيش
" في محاولة اصطياد جسيم " الويمب
هذا يسمى "البحث عن المادة "المظلمة باستخدام التبريد الشديد
على سبيل الاختصار "CDMS" أو
كان هذا منجمًا للحديد الخام حتى أغلق عام 1962
نحن على عمق نصف ميل تحت الارض
صمم "فيرمي-لاب" آلة , تستطيع في درجات حرارة تحت الصفر
أن تكشف عن جسيمات المادة المظلمة التي تمر عبرها
وحساساتها مصنوعة من الجرمانيوم
معدن كثيف ، ذراته مكدسة للغاية
هذه قطعة نقية جدًا من الجرمانيوم
يوجد على سطحها
نموذج من الترمومترات الصغيرة للغاية
قادرة على الكشف عن الجسيمات عندما تمر
من خلال هذا القطعة الصغيرة من الجرمانيوم
المادة المظلمة تتدفق عبر أجسادنا في هذه اللحظة
دون أن تتسبب بأي شيء
في بعض الأحيان , ستصطدم بنواة ذرة
وهذا هو الأثر الذي نأمل أن نجده
للحصول على صدمة نقية من المادة المظلمة
كان على "فيرمي-لاب" حجب نفايات الفضاء
سوف نحصل على الكثير من الجسيمات
بحيث سيبدو الأمر كالبحث عن إبرة في كومة قش
تجربة "فيرمي-لاب" تلتقط كل الجسيمات التي تمر عبر هذا الكاشف
كلما كان الجو نقيًا
سيكون من الأسهل الكشف عن جسيمات المادة المظلمة
لأن المادة المظلمة لا تتفاعل بسهولة
مع البروتونات والإلكترونات العادية
قام "فيرمي-لاب" بتجميد أقراص الجرمانيوم لدرجات حرارة تحت الصفر
إذا مر جسيم من المادة المظلمة واصطدم بنواة
سوف تتغير درجة حرارة البلورة بقدر طفيف جدًا
وهكذا فنحن نبحث عن هذا التغير الطفيف في درجة الحرارة البلورة
لندرك أن جسيمًا من المادة المظلمة قد مر خلالها
ستة عشر قرص من الجرمانيوم
"موجودة في حجرة داخل "غرفة نظيفة
لذلك نرتدي السُترات
نحن على وشك الدخول إلى غرفة التجربة
"إنها "غرفة نظيفة من الفئة 10 آلاف
ولهذا نرتدي جميعًا سُترات كي لا نحمل أي غبار
لأن ذلك قد يلوث جو التجربة
هيا ندخل
"لدينا "عدّادات وميضية
تلتقط أي جسيمات للآشعة الكونية التي تصل إلى هنا تحت الارض
وهذا هو ما يبقي تجربتنا باردة بمقدار طفيف فوق الصفر المطلق
"هذه "ثلاجة تخفيف * تستخدم الهليوم في التبريد*
وبالداخل هنا
توجد كواشف الجرمانيوم والسيليكون
"ونحن فقط ننتظر جسيم "ويمب ؛ جسيم المادة المظلمة
ليصل حتى هذا العمق
ويصطدم بواحدة من بلورات الجرمانيوم والسيليكون هذه
المحفوظة داخل كل هذه الدروع
ظل "فيرمي-لاب" يتردد على المنجم لمدة عامين تقريبًا
في محاولة لاصطياد المادة المظلمة
هذا أصعب بكثير مما يبدو عليه
على الرغم من أن بلايين الجزيئات تمر عبر الأرض كل لحظة
إلا أنها احتمالية واحد بالمليون
أن تتفاعل المادة المظلمة مع المادة العادية
فرصة أن يصطدم جسيم من المادة المظلمة بذرة جرمانيوم
هو كمحاولة رامي السهام أن يصيب مركز الهدف
وهو على مسافة ميل
كل هذه الأضواء الخضراء تشير إلى جسيمات
تمر بكاشفات الجرمانيوم والسيليكون التي رأيناها في الطابق السفلي
هذه في الغالب الجسيمات العالقة في جو الخلفية
"ولكن ربما يختبئ بداخلها جسيم "ويمب
ولكننا لن نتأكد من ذلك حتى نقوم بتحليل البيانات
البحث عن المادة المظلمة شيء ممل
"كل يوم , يحضر فريق "فيرمي-لاب إلى المختبر تحت الأرض
ويقوم بتحليل البيانات ويلعبون كرة الطاولة
في انتظار الاصطدام الذي سيثبت وجود المادة المظلمة
ولكن رغم كل هذا الجهد والانتظار
لم تُكتشَف المادة المظلمة بواسطة "فيرمي-لاب" أو أي شخص آخر
لسوء الحظ , لم نرى على وجه التحديد
أية جسيمات من المادة المظلمة حتى الآن
في أي يوم الآن , قد يُعلَن أن
علماء الفيزياء قد حصلوا على المادة المظلمة في زجاجة
لدينا فرضية
يبدو بالتأكيد أنها تفسر الكون الذي نعيش فيه
لكن الحقيقة الواضحة هي أننا لم نكتشف بعد
"هذه الجسيمات من "المادة المظلمة الباردة
العثور على المادة المظلمة لن يمنحنا فقط الدليل على وجودها
ولكن ربما أيضا يجيب على الأسئلة الأخرى الهامة عن الفضاء
اكتشاف المادة المظلمة
سيفتح لنا نافذة مباشرة على ما كان يحدث
بعد جزء من 10 آلاف جزء من الثانية بعد الانفجار الكبير
إذا تمكن العلماء من اكتشاف ماهية المادة المظلمة
فقد يكتشفون أيضًا كيف كان سلوك الكون في بداياته المبكرة
المادة المظلمة ليست مجرد كمية غامضة في الكون
بل إنها أساسية لوجودنا ذاته في الواقع
لولاها لكان من الصعب تشكيل المجرات
وبالتالي , المجموعة الشمسية
وبالتالي , الحياة على الأرض
قصة المادة المظلمة والطاقة المظلمة
لا يمكن أن تُحكى من دون الرجوع الى بداية الزمن
إلى لحظة الانفجار الكبير عندما لم يكن هناك وجود للمكان
لم يكن هناك مركز يمكنك تحديده
وهذا هو بالضبط هو وصف الانفجار الكبير
لم تكن هناك نقطة معينة في السماء ينطلق منها توسُع كل المجرات
من هذه اللحظة من العَدَم ، إلى انفجار عنيف
خُلِق المكان , والكون بدأ ينمو من بِذرته
تشكلت الجسيمات عن طريق اندماج نووي من الغاز والطاقة
كانت المادة العادية تتفاعل مع مادة عادية أخرى
كان الكون المبكر في الواقع كمفاعل نووي
عندما كان عُمره دقيقة واحدة
وبعد 380 ألف سنة تجمعت الجسيمات
لتخلق البذرة الأولى التي ستتشكل منها النجوم والمجرات فيما بعد
الكتل الكبيرة تنمو لتُشكل كتلاً أكبر
وهكذا تعمل الجاذبية ببطء لتجمّع الأشياء معًا
ما يدركه العلماء الآن ، أنه في لحظة الانفجار الكبير
خُلِقت المادة المظلمة
ولعبت دورًا حاسمًا في مساعدة المادة العادية
لتتجمع معًا لتشكل النجوم والكواكب
مثل العوارض الفولاذية المستخدمة في موقع للبناء
كانت جسيمات المادة المظلمة بطيئة الحركة مثل السقالات
التي تتعلق بها جسيمات المادة العادية
نعتقد أن كونها بطيئة الحركة ولا تتفاعل كثيرًا
فإن هذه المادة المظلمة تجمعت معًا عن طريق الجاذبية
ببطء شديد على مر الزمن
وشكلت في الواقع البذور
التي تجمعت حولها المادة العادية لتكوّن مجرات
إنها شَبَكة كونية مثل شَبَكة العنكبوت
حيث توجد خيوط من المادة المظلمة
، وتتشابك هذه الخيوط مثل نمط السقالات
لذا فالمادة المظلمة هي هيكل البناء
إنها توفر الدعائم التي ترتكز عليها المجرات اللامعة التي نراها بسهولة
المجرات في الواقع مثل أضواء شجرة عيد الميلاد
إنها ليست شجرة عيد الميلاد ذاتها
ولكنها الأشياء التي يمكن رؤيتها من بعيد جدًا
"لكن المجرة عبارة عن "هالة كبيرة لا يمكننا رؤية معظمها
نحن نرى الشذرات اللامعة التي هي نجوم وكواكب
تراكمت في وسط الهالة الضخمة التي هي في معظمها مادة مظلمة
لطالما تساءل العلماء عن سبب توزيع المجرات
فيما يبدو توزيعًا عشوائيًا عبر الفضاء
العلماء الآن يعرفون أن سبب ذلك هو جاذبية المادة المظلمة
الكون ليس متجانسًا على الإطلاق , ولكن يوجد به فراغات
يوجد به تجمُعات , ويوجد به ما تبدو كمناطق تشبه الفقاعات
حسنًا , نحن الآن نعتقد أن ذلك يُعزى إلى المادة المظلمة
في العام الماضي , تمكن علماء الفلك من التقدم بنظريتهم خطوة أبعد
وصمموا خريطة مُفصّلة ثلاثية الأبعاد
للمادة المظلمة في الكون , وذلك "باستخدام تقنية "عدسة الجاذبية
قال آينشتاين أن الجاذبية تؤثر في كل شيء
مثلما أن كل شيء يؤثر في الجاذبية
لذا فإن أحد الأشياء التي تتأثر بالجاذبية هو الضوء نفسه
لأنه عندما يمر الضوء خلال المادة المظلمة , فإنه ينكسر
تمامًا كما ينكسر الضوء عند مروره خلال الزجاج
والضوء لا يميز بين المادة العادية والمادة المظلمة
كلا النوعين من المادة يشوهان مسار الضوء خلال مروره عبر المجرات
مثل رسم مسار على الخريطة
قام علماء الفلك بتتبع الآلاف من مصادر الضوء
عند مرورها عبر المادة المظلمة
لقد زودنا ذلك بالصورة الأكثر دقة حتى الآن
عن توزيع المادة المظلمة في الفضاء
يمكننا مقارنة هذه الخريطة من المادة المظلمة
بأماكن توزيعات المجرات ، ويا للعجب
لقد وجدنا أن المادة المظلمة تعمل كالهيكل
إنها العمود الفقري الذي تتكدس حوله المادة المرئية
عن طريق رسم خريطة للكون , يمكن لعلماء الفلك أيضًا النظر عبر الزمن إلى الماضي
ويتوقعون كمية المادة التي خُلقت خلال الانفجار الكبير
حسنًا إذا عرفنا كتلة الكون الآن
وعندما كان بنصف حجمه الحالي
يمكنك معرفة الكمية الإجمالية للمادة في الكون
إن ذلك يعطينا وسيلة جيدة جدًا للوصول إلى
ما نعتقد أنه الكمية الإجمالية للمادة المظلمة
يُقدَر أن المادة المظلمة تشكل 23 % من الكون
في حين أن المادة العادية لا تشكل سوى أربعة بالمائة
إننا نحتاج إلى الكثير من المادة المظلمة
لتفسير المقدار الكّلي للجاذبية الموجود في هذه العناقيد وهذه المجرات
ولكن ما الذي يُشكّل الـ73 % المتبقية من الكون ؟
ذُهِل العلماء لاكتشاف
أن نوعًا جديدًا غامًضا من الطاقة المظلمة" تسيطر على الفضاء"
وهي طاقة طاردة تُباعد ما بين المجرات وبعضها
لطالما افترض العلماء أنه على الرغم من أن الكون لا يزال يتمدد
إلا أن هذا التمدّد سيتباطأ في نهاية الأمر
أو ربما حتى ينهار على نفسه
ستتغلب الجاذبية على قوته الدافعة
ولكن أثناء قياس تاريخ تمدُد الكون
ذُهل العلماء حين أدركوا أن الكون لا يتباطأ
بل يتسارع
وأن مصيرًا كئيبًا ينتظر كل شيء حي
سوف يتفكك الكون
وسوف تنخفض درجات الحرارة جدًا
لدرجة أن أي شيء حي سيتجمد حتى الموت
منذ بداية خلق الكون لحظة الانفجار الكبير
والفضاء يتسع بلا توقف
حاملاً المجرات على متنه
الفضاء ما بين المجرات يتمدد
ولكن المجرات ذاتها لا تتمدد
الأرض لا تتمدد
المجموعة الشمسية لا تتمدد
اكتشف "إدوين هابل" لأول مرة
أن المجرات تبتعد عن درب التبانة في عام 1929
من خلال اكتشاف أن المجرات البعيدة
تتحرك مبتعدةً عنا بسرعة أكبر من المجرات القريبة
أدرك أنه يمكن قياس سرعاتها
من خلال دراسة أطوالها الموجية بواسطة منشور زجاجي
"ويُدعى ذلك قياس "الإزاحة الحمراء
ولا زالت تلك التقنية تستخدم لقياس المسافات في الفضاء
ووجد أنه في الواقع
كلما كانت المجرة أكثر بُعدًا الآن
كلما زادت السرعة التي تتحرك بها مبتعدةً عنا
وبالتالي تزداد إزاحتها الحمراء
منذ بضعة سنوات
قرر علماء الفلك استخدام "قياسات "الإزاحة الحمراء
لقياس تاريخ تمدُد الكون
ولكن كيف يمكن قياس التاريخ الكامل لتمدد الكون ؟
كيف يمكننا السفر 12 بليون سنة إلى الماضي عبر الزمن ؟
لدينا القدرة على العودة بالزمن مباشرة لمراقبة الماضي
تمامًا بنفس طريقة عالِم الجيولوجيا
حين ينظر إلى طبقات الأرض في "الأخدود العظيم "جراند كانيون
وينزل إلى طبقات أخفَض أكثر وأكثر لينظر إلى ماضي الأرض
إذا نظرت إلى مجرات متدرجة في البُعد عنا
فأنت تنظر إليها كما كانت منذ أزمنة متدرجة في القِدَم
لقياس تاريخ تمدد الكون ، استخدم العلماء "سوبرنوفا 1-أ"
"باعتبارها "شموع معيارية
"يمكن ضرب مثال "للشموع المعيارية بمصباح كهربي بقدرة 100 واط
يمكنك أن تضع حولك بعضًا منها في الحجرة على مسافات متفاوتة منك
وأبعدها في المسافة ستبدو أكثر خُفوتًا
وأقربها سيبدو أكثر سطوعًا
الـ "سوبرنوفا.1-أ" لها دومًا نفس قدر اللمعان
بغض النظر عن مكانها
السوبرنوفا" هو عبارة عن" انفجار ضخم لنجم في نهاية حياته
إنها تنفجر بشدة
وتحدث تلك الظاهرة في نجوم "ميتة تسمى "الأقزام البيضاء
تمر بمرحلة جموح نووي
وتفجر نفسها حرفيًا إلى قطع صغيرة
"نحن نجد "السوبرنوفا.1-أ في مجرات بعيدة جدًا
ولذا تبدو خافتة حقًا
ومن ثم نقارنها مع السوبرنوفا.1-أ" في المجرات القريبة"
التي قيست مسافة بُعدها باستخدام "نجوم "المتغيرات القيفاوية
أو أي تقنية أخرى
"باستخدام "السوبرنوفا.1-أ
شرع فريقان مختلفان في تسعينات القرن الماضي
في قياس معدل تباطؤ الكون
ولكن من أجل رصد انفجار سوبرنوفا" أثناء حدوثه"
احتاج علماء الفلك لعمل مَسح للكون
يمكنك تمثيل هذا إلى حد ما بعمل مَسح لكازينو
تعمل كل هذه الكاميرات طوال الوقت
ومعظم الوقت , لا تجد شيئًا هامًا
ولكن , أحيانًا , تجد ما تبحث عنه
لا بد من البحث في الكثير من المجرات
وما فعلناه هو أننا استخدمنا تلسكوبات كبيرة
بكاميرات ذات مجالات رؤية واسعة
بمقدار عَرض البدر على سبيل المثال
وأخذنا العديد من اللقطات من الفضاء باستخدام هذه الكاميرا واسعة المجال
وتحتوي كل لقطة على عشرات الآلاف من المجرات
"وبمقارنة "السطوع الظاهري لنجوم "السوبرنوفا.1-أ" البعيدة
مع مثيلاتها في المجرات القريبة
يمكننا قياس مسافة المجرات البعيدة
وبالتالي , الزمن الذي ننظر إليه في الماضي من تاريخ الكون
بعدما درس الفريقان النتائج "من 60 نجم من نوع "سوبرنوفا.1-أ
تملَكهم الذهول
لم يكن الكون يتباطأ
بل كان تمدُده يزداد تسارعًا
كنا نتوقع جميعًا أن تمدد الكون يتباطأ بمرور الزمن
لأن كل المجرات تشد بعضها بعضًا على أية حال
لقد كنا واثقين أننا سوف نقيس معدل تباطؤ الكون
ولكننا وجدنا , بالطبع , جوابًا سلبيًا
الكون لا يتباطأ
إنه يتسارع
وكان هذا محض لغزٍ كبير
هذا غريب حقًا
كما تعلمون , كنا نتوقع أن نقيس كمية من التباطؤ
وبدلاً من ذلك , وجدناه يتمدد بسرعة أكبر
كان هذا مثل اللافتة الخطأ
كنا خائفين جدا
أن نكون قد حصلنا على الإجابة الخاطئة تمامًا
أعدنا فحص القياسات
فحصنا التحليل
قامت مجموعة من العلماء من كلا الفريقين
بإجراء القياسات والتحاليل بصورة مستقلة
وظلوا يحصلون على نفس النتيجة
أحد أكبر المفاجآت في مجال عِلم الكونيات هو أننا
لم ندرك إلا في السنوات القليلة الماضية فقط أن كوننا يتسارع
هذه القوة الطاردة التي تحرك الكون
سُميت "الطاقة المظلمة" , طاقة غير مرئية
لم يتوقع وجودها أحد أو يفهمها أحد
إنها تقترح أنه : على امتداد مسافات الكون الشاسعة
توجد قوة طاردة تسود على قوة الجاذبية
والطاقة المظلمة تخلق الفضاء
وتحمل معها المجرات على متنها
هذه الطاقة التي يبدو أنها تملأ الكون وتزيد من تمدد الكون
، بسرعة أكبر وأكبر بمرور الزمن "تُسمى الآن "الطاقة المظلمة
ها هنا أرمي تفاحة ، وفي البداية تتباطأ
وبعد ذلك تجعلها الطاقة المظلمة تتسارع مبتعدة عني
لذا نرمي التفاحة فتطير بعيدا أسرع وأسرع مع الوقت
مثل التفاحة التي تسافر في الفضاء إلى الأبد
تُحمَل المجرات بعيدًا كلما خُلقت مساحات أكثر
تخيل أحد الفصول المشغولة بالكراسي
وهذه الكراسي تبتعد ببطء عن بعضها داخل الصف
لأن كل الكراسي تبتعد عن بعضها
مثلما يحدث في الكون المتمدد
فَبِغَضّ النظر عن ، الكرسي الذي تجلس عليه
ستجد جميع الكراسي تتحرك بعيدًا عنك
لذا فإن الكراسي نفسها لا تتمدد
الكراسي كلها لا يتغير حجمها في الحقيقة
ما يحدث هو أن الغرفة تكبر في الحجم
المساحة الموجودة بين الكراسي
تتمدد وتُمطّ
تُخلَق مساحات أكبر بين المجرات
ولكن المجرات ذاتها تبقى ثابتة في الحجم
في كونٍ يتسع فيه كل الفضاء أكثر وأكثر
الطاقة المظلمة مختلفة جدًا عن المادة المظلمة
إنها لا تتجمع مثلما تتجمع المجرات في عناقيد مجرية
أو مثلما تتجمع النجوم في المجرات
ولكنها تبدو منتظمة تمامًا
حيث نجد نفس القدر من التسارع
بغض النظر عن المكان الذي ننظر إليه
إنها متجانسة على الأرجح
ولكن البعض يعتقد أنه قد يكون هناك تراكيب في توزيعها وتأثيرها
الطاقة المظلمة هي طاقة الفراغ
طاقة العَدَم
حتى العَدَم له طاقة
وهي تدفع المجرات بعيدًا لتخلق كونًا جامحًا
يبدو أن الطاقة المظلمة والمادة المظلمة
في حرب فيما بينهما منذ بداية الزمن
يعتقد العلماء أن الطاقة المظلمة خُلِقت
جنبًا إلى جنب مع المادة المظلمة في لحظة الانفجار الكبير
وكانت موجودة على الدوام في الكون
لكن قوة جاذبية المادة المظلمة أبقتها تحت السيطرة
وأبطأت من تمدد الفضاء
خلال التسعة بلايين سنة الأولى من عُمر الكون
لقد تغير هذا منذ خمسة بلايين سنة مضت
عندما نما حجم الكون بصورة كافية
بحيث أن المادة المظلمة تشتتت في كل أنحاء الكون
وبهذا لم تعد الطاقة المظلمة تتأثر كثيرًا بجاذبية المادة المظلمة
ونتيجة لذلك , بدأ الكون يتمدد بمعدل متسارع
الطاقة المظلمة موجودة طوال الوقت ، ولكن لم يكن لها أية أهمية
عندما كان الكون ساخنًا وكثيفًا في البداية
لذا لا يهم حقًا إذا كانت الطاقة المظلمة موجودة أم لا
لقد كانت موجودة ، ولكنها فقط لم تلعب أي دور على الإطلاق
وبعد ذلك , بعدما أصبح الكون أكثر برودة وأقل كثافة وأكبر حجمًا
أصبحت الجاذبية أقل أهمية
ومن ثم ، تغلّبت الطاقة المظلمة
إنها خاصية للفضاء لم نفهمها بعد جيدًا
حين تمدد الكون , أدرك علماء الفلك أن الطاقة المظلمة
فازت في صراعها مع المادة المظلمة
وبدأت التسارع منذ خمسة بلايين سنة مضت
وهكذا ، أتى وقت , منذ حوالي خمسة بلايين سنة مضت
عندما بدأت الطاقة المظلمة تتغلب
على المادة الجاذبة في الكون
إذا رسمت رسمًا بيانيًا للقوة مقابل الزمن
فإن قوة الجاذبية تتناقص مع مرور الزمن
وقوة الطرد تتزايد مع مرور الزمن
ومنذ حوالي خمسة بلايين سنة مضت , تقاطَعَ المُنحنَيان
وحينئذٍ بدأ الكون يتسارع في تمدُده
الطاقة المظلمة أمر أساسي للفهم
لأنها تخبرنا إلى أين يتجه الكون
ما هو مصير الكون؟
هل سيتمدد إلى الأبد ويصبح باردًا ومظلمًا ؟
أم أن هناك نهاية ما تلوح في الأفق ؟
الطاقة المظلمة تدفع الكون الآن للتمدد
ولا يبدو أنها تتوقف
لقد ازداد التأثير الطارد للطاقة المظلمة
لأنه كلما ازداد الفضاء بين المجرات
كلما ازداد التأثير التراكمي للطاقة المظلمة ؛ التأثير الطارد
ويبدو أن المجرات المنفردة تتجه إلى مصير منعزل
لذا ، يبدو أن هذه هي نهاية كل شيء
الغريب أن نظرية الطاقة المظلمة
قد اقتُرِحَت ثم نُبِذت منذ فترة طويلة
بواسطة أحد أعظم العقول في الفيزياء
لقد سماها : خطأه الفادح
كان اسمه "آينشتاين"، وربما كان
على عتبة أعظم اكتشاف في القرن الحادي والعشرين
قبل ثمانين عام من أن يخطر على بال أي شخص
العلماء يفهمون الآن أن الطاقة المظلمة تخلق وتُوسّع الفضاء
ولكن في بدايات القرن العشرين
كان علماء الفلك يعتقدون أن الكون كان فقط بحجم
درب التبانة , وأنه لن يزداد في الحجم أبدًا
لكن آينشتاين كان لِتوّه قد وضع نظريته النسبية
وقرر تجريبها بالنسبة لكون "ثابت" لا يتمدد
ولكن برغم ما بذله من جهد
لم يستطع موازنة معادلته لتتلاءم مع كون ثابت
أظهرت حساباته أن الكون
لا بد أنه إما يتمدد أو ينكمش
لقد أدرك أنه إذا كان لدينا كونًا متجانسًا
حيث المادة فيه موزعة بالتساوي
فإن نظريته تنبأت بشكل قاطع أنه إما يتمدد وإما ينكمش
لذا افترض آينشتاين وجود "طاقة فراغ" طاردة
كي توازن قوة الجاذبية وتحافظ على ثبات الكون
"لقد سماها "الثابت الكوني
وهو طاقة ثابتة ستحافظ على توازن الكون
لقد أدخل الثابت الكوني
أو الطاقة المظلمة كي يظل الكون ثابتاً
عندما أعلن "هابل" أن الفضاء يتمدد
فجأة , بدا الثابت الكوني لأينشتاين غير موضوعي
ووصفه أنه خطأه ألفادح
الآن اتضح أن الطاقة المظلمة
"ذلك المفهوم الذي نبذه "أينشتاين في عشرينات القرن الماضي
هو في الحقيقة القوة المهيمنة التي تفرق أجزاء الكون
ما سُمِي خطأ أينشتاين الفادح
سيحدد في نهاية المطاف ما إذا كان مصير الكون هو الاحتراق أم التجمد
والأرجح هو أن الكون سوف يموت متجمدًا
في طريق دراسته لسلوك الكون
تنبأ أينشتاين عن طريق الخطأ بالطاقة المظلمة
وبالتركيب الكلّي للكون
الكمية الإجمالية للمواد الموجودة في المادة العادية والمادة المظلمة
لا تكفي لتفسير انحناء الفضاء الذي نلاحظه
بما يشبه النظر عبر الأفق من على الأرض
فإن حجم الكون ضخم بما يجعل انحناء الفضاء يبدو مسطحًا
ضع المادة العادية والمادة المظلمة والطاقة المظلمة معًا
وسيجعلنا ذلك نتنبأ بانحناء الفضاء
وهذا التنبؤ يتحقق على الفور
لقد حصلنا على الجواب الصحيح
كشفت الآن بيانات أقمارنا الصناعية حقيقة
أن 73 % من محتوى المادة والطاقة في الكون هو طاقة مظلمة
الطاقة المظلمة , التي اعتُبرت يومًا زَلّة أينشتاين
قد تبين الآن أنها القوة المهيمنة في الكون
زلاّته هي اكتشافاتنا العظيمة
لا زال العلماء في بداية فهم تأثير الطاقة المظلمة على مصير الكون
نرغب بدقة في قياس
سلوك الطاقة المظلمة بينما يتقدم الكون في العُمر
في نهاية المطاف , عندما تتغلب الطاقة المظلمة تمامًا على المادة المظلمة
سيدخل الكون في مرحلة "تعرف باسم "التمدُد الهائل
سوف يتضاعف في الحجم في كل وحدة زمنية
وما لم تقع تغييرات في الطاقة المظلمة يومًا ما
وتصبح قوة جاذبة
سيكون مصير الكون هو التمدُد إلى الأبد
بسرعة أكبر وأكبر مع مرور الزمن
نحن لا نفهم إذا كانت طاقة الفراغ تدفع الكون للتسارُع
فلماذا هي بهذه الكمية ؟
هذا أحد أعقَد الألغاز المتبقية في الفيزياء النظرية اليوم
بعد تريليونات السنوات من الآن
سوف يصبح الكون مكانًا موحِشًا جدًا
سوف ننظر عاليًا إلى السماء
وسوف تكون السماء مظلمة
وسوف تتجمد المحيطات
ويبدو أن هذه نهاية كل شيء حي
يبدو كما لو أن الطاقة المظلمة وقوانين الفيزياء
هي عقوبة إعدام لجميع أشكال الحياة في الكون
، باكتشاف المادة المظلمة والطاقة المظلمة
تقدم العلم خطوة نحو "صياغة "نظرية كل شيء
معادلة واحدة ستحدد طريقة عمل الكون كله
"بمجرد أن نصل إلى "نظرية كل شيء
سنكون قادرين على الإجابة على بعض أصعب التساؤلات
منذ بدأ أول رجل وامرأة النظر إلى السماوات
قد يكون هذا الإنجاز تتويجًا لألفَي عام من دراسة قوانين الطبيعة
: منذ أن تساءل الإغريق مِمّ تتكون الأشياء
في الوقت الراهن , المادة المظلمة والطاقة المظلمة
لا تزالان أكبر الأسئلة في عِلم الكونيات
في القرن الحادي والعشرين
إنه أمر محبط حقًا
نعم , أعني أنه من المشين أن تعلم أن
كل ما نعرفه عن الفيزياء يقتصر على المادة العادية
رغم وجود كل تلك المادة المظلمة والطاقة المظلمة
التي لا نعلم عنها إلا القليل جدًا
إنها بداية عصر جديد وأسرار الجانب المظلم من الكون
إنها كالصحراء الموحشة بالنسبة لفيزياء الجسيمات
الذي هو اسم ذلك الفرع من العلوم
إنها خاصية للفضاء التى لم نفهمها بشكل كامل
دان باور فيرمي لاب
ريتشارد إليس معهد كاليفورنيا للتقنية
ميتشيو كاكو مؤلف كتاب:العوالم المتوازية
شون كارول معهد كاليفورنيا للتقنية
أليكس فليبينكو جامعة كاليفورنيا-بيركلي
: السلسله من ترجمة Dr.M.Fathi drmansoob
Our Best Wishes -(-( Arab Translators )-)- www.facebook.com/ArabTranslators