هناك لغزٌ في قلب الكون
لا نعلم عمر الكون
فَهْم عمر الكون
ضروري لفهم الكون في الأساس
إنه قلب كل شيء
إنه أكثر من مجرّد الاحتفال بيوم مولده
نريد معرفة كمية الكتلة به
وكمية الطاقة به وكيف يتصرّف
نريد معرفة ذلك الرقم تحديدًا
عمر الكون
لا يمكنّنا من فهم منشأنا وحسب
..لكن مصير الكون احتمالاً
ما سيحدث بعد ملايين وبلايين السنوات
لكن سعينا في استكشاف عمر الكون
يبدأ حربًا
في العادة، تهمس الطبيعة لنا ليس إلا
الآن، تصرخ الطبيعة في آذاننا
أننا نقوم بشيء خاطئ، وهذا مثير
"طرق عمل الكون" "البحث عن أصل الكون"
تـرجمة: د.سـامح نـور drsamehnour@gmail.com
نعتقد أن الكون بدأ بانفجار
كل ما يتواجد منسحقٌ
في حيّز أدقّ من رأس الدبوس
وفجأة، بدأ يتوسّع الفضاء
في كل مكان مرة واحدة
فكرة نموّ الكون من
كرة أصغر من رأس الدبوس عسيرة الفهم
لكن معرفة وقت حدوثها
تبدو أنها ينبغي أن تكون يسيرة
يبدو سؤالاً بسيطًا، صحيح؟
لكن اتضح أن معرفة
عمر الكون أمرٌ بالغ الصعوبة
لدى العلماء حقيقة واحدة
..يبدأون بها
الكون يتوسّع
عندما أدرك البشر أن الكون يتوسّع
اعتقدوا أخيرًا أن لديهم
طريقة لتقدير عمر الكون
خذ الكون حاليًا، وأرجعه في الزمن
تتقارب الأشياء وتقترب حتى تصير
نقطة واحدة
الوقت حتى تلك النقطة هو عمر الكون
معدّل التوسّع بالغ الأهمية
..حيث أعطينا له اسمًا
ثابت هابل
ثابت هابل هو معدّل توسّع الكون حاليًا
إنه مكوّن رئيسي لفهم
التاريخ التوسّعي الكامل لكوننا وعمره
اكتشف العلماء إشارة راديو غريبة تتخلّل الكون
إنها بقايا ضوء قديم من باكورة الكون
ندعوها إشعاع الخلفية الكونية الميكروي
إشعاع الخلفية الكونية الميكروي
هو وَهَج ما بعد الانفجار العظيم
ما بدا عليه الكون بعمر 400 ألف عام
أطلقت وكالة الفضاء الأوروبية قمر بلانك الاصطناعي
باستخدام مستقبلات راديو حساسة
قام القمر بدراسة السماء في كل اتجاه
يقيس أقل اختلافات في حرارة واستقطاب
إشارة الإشعاع
لدى إشعاع الخلفية جميع تلك التفاوتات
في الحرارة ولم تتولّد عشوائيًا
إنها موجودة بسبب العمليات الفيزيائية
التي حدثت عندما كان الكون
في مرحلة الكرة النارية البدائية
النقاط الحمراء حيث المادة أحرّها
والمناطق الزرقاء حيث المادة أبرد
أصغر النقاط الحمراء هي حيث
تتراصّ المواد الساخنة متكدّسة
كانت المادة في الكون هنالك
أكثف، وهناك تكوّنت المجرّات على نحوٍ أفضل
من الرائع النظر إلى تلك المخططات ودراستها
ورؤية كيف نما الكون الوليد
لاحقًا إلى الكون الذي نراه حولنا اليوم
رغم أنه لا يشبه كوننا تمامًا
فيتوارى في الصورة تقريبًا كل شيء
يسعنا معرفته عن الكون
في عملية معقّدة تُعرَف
النماذج الرياضية المختلفة
اكتشف علماء الكون كيف أصبح الكونُ القديمُ المُصوَّر في إشعاع الخلفية
الكونَ الذي نراه اليوم
عرفوا كيف صار الكون
،من الصغر إلى الضخامة ومدى سرعة حدوث التوسّع
البيانات من إشعاع الخلفية الكونية الميكروي
هي المعيار الذهبي الكامل لعلم الكون
،إنها واضحة على نحوٍ رائع بوسعنا فهمها جيدًا
ولدينا كل الثقة
أن ما تعلّمناه منه قويّ
بإرجاع التوسّع للوراء
..حصلنا على عمر
13.82بليون عام
أنجزنا المهمة
لكن ليست بتلك السهولة
يجب تأكيد الرقم
لا نقوم بقياس واحد
باستخدام تقنية واحدة
نقوم بقياسات عديدة عن طريق أساليب متعدّدة
استخدمَت مجموعة أخرى من العلماء
نهجًا مختلفًا تمامًا
لحساب عمر الكون
بقياس الأجسام التي يمكننا رؤيتها
في كوننا لتحديد مدى بُعدها والسرعة
التي تبتعد بها عنا بينما يتوسّع الكون
أكثر قياس مباشر ودقة
ما يستخدم ما يُعرف بالتزيّح
التزيّح هو التغيّر الظاهري في موقع الجِرم بالنسبة
إلى خلفيته المنظورة
من موقعين مختلفين
فلو نظرتُ إلى إبهامي بعينٍ واحدة ثم أغلقتها
ثمّ نظرتُ بعيني الأخرى فيبدو إبهامي يتحرّك
ولو قرّبتُ إبهامي إلى وجهي
فتختلف مسافة تحرّكه للأمام والخلف
يبدو أنه يتحرّك أكثر للأمام والخلف
اختلاف التزيّح ونحن نقرّب الإبهام
ونُبعده عن الوجه
هو طريقة قياسنا للمسافات إلى الأجرام البعيدة
باستخدام التزيّح، يمكننا قياس
المسافة إلى النجوم "اللامعة المسمّاه "القيفاوية
في درب التبانة
النجوم القيفاوية هي النجوم التي تحترق أسطع مائة ألف مرة من شمسنا
فهي شديدة السطوع وتنبض، ما يعني
أنها تصير أسطع وأخفت في فترة زمنية منتظمة
القيفاويات التي تنبض
بنفس المعدّل لديها نفس السطوع
تُعرف بالشمعة المعيارية
الشمعة المعيارية شيء معياري، يعني
نعلم بطبيعة الحال ماهية السطوع
فما علينا سوى قياس
السطوع الذي ندركه على الأرض
فتحلّ أمر المسافة
فتخيّل أنك في الشارع
بالنظر إلى الشارع
ستجد أن أضواء الشارع تخفت وتخفت
كلما ابتعدَت
لكن ذلك ليس سطوعها الفعلي
سطوعها الفعلي مماثل
فبرؤية مدى خفوت أبعدها
بوسعك فهم مدى بُعدها عنك
بوسعنا استخدام الشمعات المعيارية لقياس
المسافة إلى النجوم الأبعد
..لكن ثَمّ مشكلة عويصة عبر الكون
توجد منافسة بين التوسّع الذي يُبعد الأشياء
والجاذبية التي تشدّها
،في درب التبانة
توجد مادة كثيرة فتفوز الجاذبية
حتى بالنظر إلى المجرات في جوارنا
يكون التوسّع قليلاً
لكن بالمقاييس الكونية للمجرات المختلفة
المادة منتشرة أكثر، فيفوز التوسّع
فلا يمكننا قياس التوسّع إلا في المسافات الشاسعة
الطريقة التي بدأنا بها قياس الأشياء
البعيدة والبعيدة للغاية
هي استخدام شيء ندعوه سُلّم المسافات
كل فئة من الأجسام التي نرصدها
على درجة منفصلة من ذلك السلّم
قياس مسافة إحدى الدرجات ستُخبرنا مسافة
الدرجة التالية ثم الثالثة
فتعتمد كل درجة على سابقتها
ومن جمعها معًا، يمكننا البدء بقياس الأجرام
البعيدة للغاية عنا
قياس التزيُّح لقياس النجوم القِفائية
في درب التبانة يُعطينا علامة إرشادية
يمكننا استخدام سطوعها المعياري
لقياس القفائيات في المجرات الأخرى
الدرجة التالية شمعة معيارية أسطع تسمّى
المستعرات العظمى-1 إيه
يمكن رؤيتها في المجرات الأبعد
في النهاية، يمكننا قياس الضوء من المجرات الحلزونية البعيدة
وبالنظر إلى مدى حُمرة الضوء
يمكننا معرفة مدى سرعة تحرّكها بعيدًا عنّا
فتعطينا تلك الأشياء الثلاثة الكون القريب
،وإلى حدّ ما الكون البعيد والكون البعيد للغاية
درجة تلو الأخرى
،مارس 2021
قاس العلماء الضوء من 63 مجرة حلزونية عملاقة
أبعد درجة لسلم المسافات
يأملون الحصول على أدق قياسات
،ثابت هابل حتى الآن والعمر الدقيق للكون
قدّرَت قياساتهم عمر الكون 13.3 بليون عام
ليس بعيدًا عن الرقم 13.82 بليون عام
الذي أعطاه إشعاع الخلفية الكونية الميكروي
اختلاف قرابة ستة بالمئة
هذا يبدو طفيفًا، لكنه يعادل مئات ملايين
السنوات من التاريخ الكوني الذي حدث
أو لم يحدث
قبل خمسين عامًا، حينما لم نكن جيّدين جدًا
في قياس كل شيء في الكون
لكنّا تحمّسنا
باتفاق أرقامنا إلى ذلك المستوى
لكن حاليًا، اختلافٌ كهذا
ليس مقبولاً
من الواضح أن الأسلوبين لا يتفقان
انقسم علماء الكون إلى معسكرَين
كنا نأمل أن الأسلوبين يشبهان بناء
جسر على ناحيتن ثم يتقابلان في المنتصف
لكن لم يحدث ذلك
نعلم الآن أن شيئًا يحدث
لا نفهمه
رغم أن ذلك القياسين
متشابهان تقريبًا
فمن الخطير قبولهما وحسب وافتراض
أن كل شيء جيّد، لأنه في العلم
الاكتشافات الأولية الكبيرة تبدأ
كفروقات صغيرة، لكن متى تمعن النظر بها
يظهر شيء جميل
فهل يقوم سؤال بسيط
"كم عمر الكون" بكشف كل شيء؟
يتوسّع الكون للخارج
معدّل نموّه يُسمّى ثابت هابل
إنه مفتاح معرفة عمر الكون
فقد يبدو ثابت هابل
كرقمٍ نظري لا يعني أي شيء
لكن يحتوي ذلك الرقم على معلومات عن
مكوّنات
وتطوّر ومصير الكون
إنه رقم هام
لكن هناك مشكة
أفضل طريقتَي قياس لنا لا يتوافقان
من المحبط ألا نعرف عمر الكون
المحبط أكثر معرفة
وجود تجربتين، ممتازتين
نؤمن بهما
وتتعارضين مع بعضهما
سقط شعري منذ أمدٍ على مثل ذلك
ظلّ السؤال رقم واحد
لأكثر من نصف عِقد
لابدّ وأنّ إحدى الطريقتين خاطئة
يوجد إحساس في المجتمع
أنه متى تكون في أي معسكر
فتكمن المشكلة في المعسكر الآخر
فلو كنت تعمل مع إشعاع الخلفية الكونية الميكروي فقد تعتقد
بوجود مشكلة في سلّم المسافات
لو كانت هناك مشكلة مع سلم المسافات
فيوجد مشتبهٌ رئيسي
يعتمد السلم على نجومٍ لها سطوع متوقَّع تسمّى الشمعات المعيارية
لكن هناك دليل أنّ تلك النجوم ليست دائمًا بنفس السطوع
فلو توقعتَ جسمًا بسطوعٍ معيّن
وله سطوع مختلف
فأيًا كانت الحسابات المبنية
على سطوع ذلك الجسم
فستُخطئ
تخيّلوا النجوم كإضاءات الشوارع
لو كُسرت إضاءة وباتت أعتم من الأخريات
فستعتقد أنها أبعد
مشكلة سلم المسافة
أنه لو صارت درجة واحدة غير مثالية
فقد يختلّ السلم كله
عندما تصل إلى القمة
نريد نَهجًا جديدًا
لقياس عمر الكون
نأمل في نهجٍ حاسم
حكم، أسلوب جديد تمامًا
لا يأبى بهذا أو ذاك
ويخبرنا ما هو ثابت هابل
ربما وجدنا طريقة
ليس لذلك المرصد مقرابًا
إنه يبحث عن موجة خفيّة
اضطرابٌ في الزمكان نفسه، تُحدثه
أجرامٌ ضخمة تتسارع أو تتصادم
يسمّى ليغو
يرمز ليغو إلى
مرصد الموجات الثقالية بالتداخل الليزري
إنه مرصد أرضي للموجات الثقالية
شعاعٌ ليزري بالغ الاتزان يرتدّ
في نفق بطول خمسة أميال على L -شكل
عندما تمرّ الموجة الثقالية بالمرصد
يتمدّد المكان
فيدفع الضوء للسفر أسرع قليلاً
إنك تجعل الليزر يرتدّ لمسافة شاسعة
وتقيس الزمكان نفسه
عندما يتمدّد وينكمش
إن سافر الليزر أسرع قليلاً
أو أقصر قليلاً
والقليل هنا عرض ذرة واحدة
في مسافة أميال وأميال
رصد ليغو بالفعل ثقبين أسودين متراطمين
لكنه استقبل أيضًا إشارة من شيء
أقل ضخامة
النجوم النيترونية أكثف شيء في
الكون بخلاف الثقوب السوداء
إنها آخر نقطة توقّف قبل الانهيار
إلى النهاية لتكوين ثقب أسود
"إنها بحجم العاصمة "واشطن
لكن قد تحوز كتلة شمسين
التصادم بين النجوم النيترونية بالغ القوة
إنها إحدى أنشط الأحداث في الكون
وتُشوّه نسيج الزمكان بقوّة
لأن جاذبيتها بالغة القوة
لكن على خلاف اندماج الثقوب السوداء
بوسع ارتطامات النجوم النيترونية أن تُصدر ضوءًا
في 2017، أرسل ليغو إنذارًا.. أكثر من
سبعين مقرابًا على الأرض والفضاء تمّ توجيهه
اندماج النجمين النيترونين كان المرة الأولى
التي نشهد فيها موجات ثقالية
وموجات ضوءٍ تنبعثان من نفس الحدث
كان سَبْقًا
هذا الحدث مثالي للباحثين عن ثابت هابل
يخبرنا الضوء مدى سرعة
ابتعاد النجميين المتصادمين عنا
الموجات الثقالية تُعطينا المسافة
لو عرفنا بُعدهما وسرعة تحرّكهما
فهذا ثابت هابل
حَدَثُ اندماج نجمين نيترونيين الذي أضاف لترسانة طرق قياس
توسّع الكون أمرٌ عظيم، لأنه مستقلٌ تمامًا
يستخدم فيزياء ليس لها علاقة
بالطريقتين المتنافستين المتواجدتين لدينا إلى الآن
يبدو مثاليًا
النتيجة؟
ذلك القياس الجديد
..الذي أملنا أن يفضّ الاشتباك
انتهى بقياسٍ وسط بين النهايتين
!شكرًا للمساعدة
لكن قد لا يبدو سيئًا كما يبدو
عدد النجوم النيترونية المتصادمة
التي رصدنا فيها الموجات الثقالية وموجات الضوء.. واحد
حريٌ بنا ألا تثبّطنا حقيقة
أنها لم تحسم المشكلة
لوجود هامش كبير للخطأ
بوجود جسمٍ واحد
نودّ رصد مئة حدثٍ
من ارتطام ذلك النجمين النيترونيين
يبدو تحسينًا ضخمًا نريده
لكن من الملائم أكثر
أنه في العقد القادم سنصل إلى ذلك
قد تمنحنا الموجات الثقالية العمر الدقيق
للكون، لكن هناك فرصة
أن تخبرنا أن المشكلة لا تكمُن في قياساتنا
بل في فهمنا للكون
لو حصلنا باستمرار على قياسات مختلفة لثابت هابل
خصوصًا بالاعتماد على الطرق المستخدَمة
فهذا دليلٌ كبير أننا لا
نفهم شيئًا أساسيًا
عن تطوّر الكون
تركيبه.. شيء هام
بَحْثُنا عن عمر الكون
قد يدمّر نموذجنا في طريقة فهمنا لعمل الكون
ليُوقع الفيزياء في الفوضى
لا نعلم عمر الكون
كنا نأمل أن نتائج تجاربنا
كبناء جسر، نبدأ من النهايتين المتقابلتين
ونتلاقى في المنتصف
بمرور الوقت
بتراكم الأدلة
لن تتلاقى نهايتا الجسر
يجب حدوث شيء
يعتقد البعض أن المشكلة تكمن في طريقة
،تفسيرنا للكون المبكّر
النمط المتواري في إشعاع الخلفية الكونية الميكروي
نثق في البيانات لدينا من
إشعاع الخلفية، لكنها في الواقع قياس غير مباشر لعمر الكون
يعتمد على صحّة نموذجنا للكون
قد يكون نموذجنا الكوني الأساسي الذي نستخدمه
للوصف الصحيح للكون قاصرًا
حيث قد يكون هناك شيء خاطئ
أنّ ذلك المحرّك مكسور
ذلك المحرّك هو النموذج الكوني المعياري
بناءً على معرفتنا بفيزياء الجسيمات
والنسبية العامة
فكأنه دليل التشغيل
لطرق عمل الكون
إعادة كتابته اقتراح جذري
في أغلب أجزائه يتوافق مع ما نراه
لكنه لا يُوافق شيئًا واحدًا
بينما يتوسّع الكون من الانفجار العظيم
فالبديهي الذي تتوقعه أن تبدأ الجاذبية
بشَدّه مجددًا
فعلى مدار الوقت، قد تعكس الجاذبية
وتشدّ كل شيء حتى الوصول إلى نقطة واحدة
لكن ما نراه في البيانات هو النقيض تمامًا
ما نراه أن الكون لا يستمرّ بالتوسّع وحسب
لكن تزداد سرعته أكثر فأكثر طول الوقت
لتفسير تلك الظاهرة الغريبة
يعتمد النموذج الكوني على
..وجود قوة غريبة مجهولة
الطاقة المظلمة
الطاقة المظلمة أكثر شيء محيّر وغامض واجهته في بحثي
الطاقة المظلمة مصطلح يضرب
بفكرة أنّ توسُّع الكون يتسارع
هذا كل ما نعرفه عنها
لا نعلم ما يُحدثها
لا نعلم سلوكها
لا نعلم ماهيتها
في الماضي أو في المستقبل
إننا ندعوها وحسب الطاقة المظلمة
..إنها خفيّة تملأ الكون برمّته
وتُباعد المجرّات
بمعنى آخر، كأنها نبع
نبعٌ ضيّق وتدعه، ويريد أن يدفع كل شيء بعيدًا
وتصير الأمور أغرب
لا تَخفت الطاقة المظلمة بتوسّع الكون
بنشأة الفضاء أو توسّعه
تظل الطاقة المظلمة المصاحبة له كما هي
إنها تملأ ذلك الفضاء
تخيّلوا أني أصرف دلوًا من المياه
ويظهر الماء من العدم
هكذا تتصرّف الطاقة المظلمة
عندما يتوسّع الكون
تلعب الطاقة المظلمة دورًا هامًا
في النموذج الكوني المعياري
لو كان فهمنا لنا خطئًا
فكذلك فهمنا للنموذج
ما يعني أن عمر الكون من إشعاع الخلفية
خاطئٌ أيضًا
بما أنه ليس لأحد دليل على ماهية الطاقة المظلمة
هناك العديد من النظريات المختلفة
لكن أكبر الأسئلة جميعها، أهو ثابت؟
افتراضنا المعياري للطاقة المظلمة
أنها تُباعد الكون
بنفس القوة عبر تاريخ الكون
يتساءل الفيزيائيون الآن إن كانت تلك الفكرة خاطئة
ربما في الكون المبكّر تصرّفَت الطاقة المظلمة بطريقة مختلفة
تعلمون الآن أمر الطاقة المظلمة التي تعبث
بالكون حاليًا؟
ربما عبثت بالكون حينها
ربما أثّرت الطاقة المظلمة
على معدّل التوسّع أكثر مما اعتقدنا
يمثّل ذلك عقبة لفكرتنا
عن عمر الكون
وكيف بدا في الحقبات المختلفة
تُدعَى النظرية الطاقة المظلمة المبكّرة الجديدة
فكرة الطاقة المظلمة المبكّرة الجديدة
أن الطاقة المظلمة تواجدَت أثناء الفترات الأولى
للكون لكن في حالة مختلفة تمامًا
كما ترون الماء في حالتين
قد يكون سائلاً لو كان الطقس حارًا
أو متجمّدًا
لو كان الطقس أبرد
ندعو ذلك تغيّر الحالة
ربما في الكون المبكّر
خضعت الطاقة المظلمة لتغيُّر الحالة أيضًا
كانت مختلفة من قبل وتختلف حاليًا
..طبقًا للنظرية الحالة الأنشط
للطاقة المظلمة الأولية باعدَت
الكون المبكّر أسرع مما اعتقدنا
فسرّعت الأشياء في اللحظات الأولى
لكوننا
الذي بدأ بتوفيق الأمور
عند تفسير
قياسات كلّ من إشعاع الخلفية وسلم المسافات
إحدى الأمور التي نراها في الكون
..أن الأشياء تتغيّر بمرور الوقت ،تتغيّر الكثافة
،تتغيّر المادة ،تتغيّر الطاقة
فلم لا تتغيّر الطاقة المظلمة؟
إضافة الطاقة المظلمة الأولية
إلى الكون المبكّر يُغيّر النموذج المعياري
إشعاع الخلفية يُعطي رقمًا أكبر لتوسُّع
الكون، وأخيرًا
عمرٌ يماثل العمر الذي حققته
طريقة سُلم المسافة
لو تخيّلتم مثال الجسر حيث لا يتقابل الطرفان
فإن الطاقة المظلمة الأولية تضبط
زاوية جزء الكون المبكّر من الجسر
ويجعلهما يتلاقيان في المنتصف
لا زالت جدلية، لكن الطاقة المظلمة الجديدة
رُصدَت في القياسات المفصّلة
لإشعاع الخلفية الكونية الميكروي
أعني أنه بمعنى
أنحتاج إلى تعقيد
الكون هنا؟ أوتدري؟
لا يجب أن يكون الكون بسيطًا
لكن هناك شيء قد يتفق عليه الفيزيائيون
الطاقة المظلمة هي علبة مشاكل إنما فتحناها
وقد تظهر تغيّرات كبيرة
هناك احتمالية جذرية
ربما نحتاج إلى التخلص من الطاقة المظلمة كلية، ونشكّك
في إحدى أشهر النظريات.. النسبية العامة
أهذا ممكن؟
أقام "آينشتاين" بخطأ جسيم؟
في محاولة معرفة عمر الكون
بدأ الفيزيائيون ثورة
ثورة قد تَقلب كل ما اعتقدنا
أننا نعرفه عن طرق عمل الكون
ومنها حجر أساس الفيزياء الحديثة
.."نظرية الجاذبية لـ"آينشتاين
النسبية العامة
في أساس كل شيء
علم الكون برمّته.. النسبية العامة
لقد قد نحتاج إلى فهم جديد بالكامل
للجاذبية
الجاذبية قوّة غريبة
إنها جاذبة دائمًا
تشدّنا الأرض فتمنحنا وزنًا
تعمل قوة الجاذبية على مسافات شاسعة
الشمس تجذب الأجرامَ عبر النظام الشمسي
درب التبانة تجذب المجرات الأخرى
،من ناحية أخرى الجاذبية نألفها تمامًا
التفاحة الساقطة من الشجرة
وما شابه
ونعلم أيضًا أن الجاذبية تتصرّف
بطريقة متوقَّعة عبر نظامنا الشمسي
من كل المركبات والأشياء التي أرسلناها
لكن عندما يتعلق الأمر بكيفية تصرّفها
في المقاييس الدقيقة، وأيضًا
في المقاييس الضخمة التي تغطي الكون برمّته
فيمكن أننا لم نفهم بعد الصورة الصحيحة لما يجري
نموذج "آينشتاين" للجاذبية ظلّ
كما هو لمئة عام
تستند الكثير من الفيزياء الحديثة على
،"أكتاف "آينشتاين
لكن في آن الوقت
لا يمكننا الاستهانة بشيء
تعمل "كلوديا دي رام" على نظرية تسمّى الجاذبية الهائلة
تستند على جزءٍ رئيسي
من نظرية "آينشتاين" التي تنصّ أن الجاذبية ليس لها كتلة
عندما تفهم أن النسبية العامة نظرية
الجسيم غير الكتلي
فحريٌ أن يكون ردّ الفعل الفوري
ماذا لو كانت عملاقة؟
الجسيم النظري الذي يحمل
"جاذبية يسمّى "جرافيتون
إن لم تمتلك الجرافيتونات أي وزن
فلن يبطّئها شيء وهي تُسرع
عبر الفضاء
يمكنها العمل على مسافات شاسعة
كفوتونات الضوء
فمجرّة على ذلك الجانب من الكون يمكنها شدّ
مجرّة في جانب الكون الآخر
لكن لو كانت للجاذبية وزنًا، تتغير الأمور
بمعنى
لو ربطنا حقيبة ظهر بجسيم الجرافيتون
فيكون التأثير تَبطيئه ببطء، فلِكَي
يقوم بتأثيره على مسافات شاسعة
فسيكون أضعف، فتلك طريقتنا
لإلغاء تأثير
الجاذبية على مسافات كونية شاسعة
لو كانت الجاذبية أضعف فالمجرّة على ذلك الجانب
من الكون لا يسعها جذب
مجرّة على الجانب الآخر من الكون
لديها تأثير ضخم على توسّع الكون
لو توقّفَت قوّة الجاذبية
في المسافات الكبيرة
فلا يلزمك حينها أن تعدّ في الحسبان حقيقة
أن كل شيء يشدّ
كل شيء آخر، لأنه لم يعُد يقم بذلك
قد يفسّر ذلك سبب
زيادة تسارع توسّع الكون
هذا التسارع هو ما نراه في الكون اليوم
حاليًا، نستخدم الطاقة المظلمة لتفسيره
فلو كان للجرافيتون كتلة
فيعني أنه بوسعنا الخروج من الكون
الذي نراه دون الحاجة إلى الطاقة المظلمة
ماذا لو كان ما نراقبه
الدلالة الأولى لتوقّف الجاذبية في المسافات الشاسعة
ربما نلاحظ التأثير الأول
لجرافيتون بكتلة
دون الطاقة المظلمة لتتعامل معها
فتفسير الكون أسهل بكثير
ربما لا نحتاج إلى تلك الفيزياء المعقدة
ربما هي مكوّنات الكون الطبيعية
لكن تعمل وفق مجموعة مختلفة من القواعد
تأمل "كلوديا" اختبار نظريتها قريبًا
،قرابة 2037
سنحظى بمرصد جديد للموجات الثقالية
هوائي مقياس التداخل الليزري الفضائي، أو ليزا
سيكون أكبر من ليغو وسيدور حول الأرض
متى يوضع ليزا في الفضاء
سنتعامل بصورة أكبر مع
الموجات الثقالية التي تنشأ عبر الكون كافة
فيسمح لنا بالتعمّق في فهمنا
للجاذبية
ليزا نظامٌ من ثلاثة أقمار اصطناعية مصطفّة في
تكوين مثلثي عملاق تُفرّقها مسافة 1.5 مليون ميل
ينبغي أن تلتقط أخفت
تردداتٍ للموجات الثقالية من أحداث أقدم
ربما حتى الموجات الصدمية من مولد الكون
لو امتلك الجرافيتون كتلة
فستصل الموجات أبطأ من المتوقع
لكن حتى نستقبل تلك الإشارات فلن نعرف
إنه أمر جَللٌ أن تفترض اختلافًا في الجاذبية
لكن مجددًا، لا ندري
لا أراهن على شيء
أثبت الكون أنه خادعٌ
فسأنتظر حتى يخبرني ماهيته
مسألة عمر الكون
فتحَت مشاكل أكبر
ومعدّل توسّع الكون
يحمل سرًا آخر
..مصيرنا النهائي كيف سينتهي الكون؟
نعلم بالضبط متى ستنتهي الأرض
،بعد قرابة 5.4 بليون عام
ستتحوّل الشمس إلى عملاقٍ أحمر
لتتمدّد ألف ضعف حجمها الحالي
ستَهلك الأرض
البشر، لو كنا موجودين
سيكونون قد هجروا كوكبنا منذ أمد
لكن كيف سينتهي الكون؟
عمر الكون لا يمكّننا
من فهم منشأنا وحسب
لكن ربما مصير الكون
ماذا سيحدث بعد ملايين وبلايين السنوات؟
لو أكّد العلماء قيمة
،ثابت هابل
الرقم المحيّر الذي يخبرنا مدى سرعة توسّع الكون
فسيخبرنا عمر
الكون، وسيساعدنا في التنبّؤ بنهايته
قياس ثابت هابل
،يقيس معدّل التوسّع اليوم
حاليًا، وكأنك تفحص عدّاد سرعتك حاليًا
لكن سرعتك الآن
لا تعني أنها كانت ذات السرعة التي غادرت بها
منزلك أو ذات السرعة التي تكون عليها في الطريق السريع
كيف يتحكّم التغيّر في التوسّع على مرّ الوقت في مصير الكون؟
،فبالاعتماد على ثابت هابل
قد يستمرّ الكون في التوسّع
قد يسرّع معدّل توسّعه
أو يبطّئه
حاليًا، تتباعد المجرّات بسرعة
الكون دائم التوسّع
سيبرد بينما يتوسّع
الاسم الآخر لذلك التوسّع "السرمدي "التجمّد الكبير
لأنه كلما بُسطت الأشياء
تقلّ الكثافة، ولا مجال أكثر
لفروقات الحرارة
يبرد كل شيء أكثر فأكثر فأكثر فأكثر
ببطء ليصل في النهاية إلى الصفر المطلق
كلما بُسطت مادة أكثر
قلّت فرصة تكوين النجوم
فالتوسّع المستمرّ للكون يعني
أن سماء ليلتنا وكل ليلة في الكون ستستمر حتمًا
أن تصير أقتم وأقتم وأقتم كلما تباعدت الأشياء
وكلما احتضرَت النجوم
في النهاية ستنكدر النجوم كافّة
ولن يتبقّى سوى بقايا
،ندعوها المتحللات، الثقوب السوداء
الأقزام البيضاء، الكواكب الشاردة
سيكون مكانًا تعيسًا
آخر مفرّ لأي مادّة على الإطلاق
ستكون الثقوب السوداء
ستجد ثقبًا أسود كبيرًا بمنتصف كل مجرّة
على مرّ تريليونات السنوات سيسقط كل شيء بالمجرّات
ففي النهاية لن تتبقّى سوى ثقوبٌ سوداء ضخمة على
مسافات شاسعة، متباعدة
بمسافات جَمّة
فبالتوجّه نحو التجمّد الكبير
تبدأ الثقوب السوداء أنفسها بالتلاشي
لن تتواجد حتى ثقوب سوداء في نهاية ذلك
الكون المتسارع
لن تتبقّى سوى
فوتونات منخفضة الطاقة والقليل من المادة متناثرة
خلال الكون، ولا يتبقّى شيء آخر
هذا كل شيء
ندعو ذلك الموت الحراري للكون
لن تعُد توجد بقاعٌ بالمزيد من الطاقة
..أو المزيد من الحرارة لن تكاد توجد سوى فوتونات
الأمر مذهلٌ علميًا
لكن من وجهة النظر البشرية
لن يكون التفكير به ممتعًا
لكن لو كان ثابت هابل
معدّل توسّع الكون، يستمرّ بالتزايد
فقد تكون نهاية الكون أفزع
وتأتي أقرب
ثَمّ احتمالية أنّ توسُّع الكون
سيأخذ في التسارع
ويستمر بالتسارع للأبد
أسرع وأسرع وأسرع
ولو حدث ذلك سنواجه سيناريو ندعوه
التمزّق الكبير حيث يتمزّق الكون بأكمله إربًا
فسيتمزّق النظام الشمسي
ثم تبدأ الشمس والكواكب أنفسها بالتمزّق
وفي النهاية، يستمر التمزّق إلى ذرّات، ثم تتمزّق الذرات
ثم نبدأ برؤية التأثيرات على المكان والزمان
يتمزّق المكان
يتوقّف الزمان
في هذا السيناريو لن يكون هناك معنى للزمان والمكان
لو تباعدَ كل شيء في النهاية
فلن يتواجد المكان
سيكون خارج إدراكنا
معرفة معدّل التوسّع
سيخبرنا أي سيناريو سنواجهه
لكن حاليًا، عمر الكون غير معروف
ربما علينا أن نتحرّى النهاية الأخرى لخط الزمن
لكن كيف نحدّد
عمر الكون دون فهم
أصله؟
عندما ترجعون في الزمن إلى الانفجار العظيم
تقلّ معرفتنا بالفيزياء
الحرارة دون القياس الضغط دون القياس
سلوك كل شيء مختلفٌ تمامًا
لا تنطبق عليه القوانين التي لدينا
..أكبر المشاكل جميعًا
ما أتى بعد الانفجار العظيم؟
نسبية "آينشتاين" العامة تنبّأَت أن كل المادة
والطاقة في الكون
..كانت متركّزة في نقطة واحدة
التفرّد
التفرّد كقطعة
من الخرائط القديمة "التي تقول "هنا تنانين
التفرّدات مشكلة، لا نحبّها
حيث لديك كمية متناهية من المادة
في الكون لكنها تركَّزَت
إلى حجم صفري، فهي متناهية الكثافة
الكثافات المتناهية لا تتواجد في الطبيعة
هذه علامة أن رياضياتنا تتداعى
هذه علامة نحتاجها
لنستبدلها بفهم جديد
يعتقد الكثيرون الآن أنّ "آينشتاين" كان مخطئًا
،لم يكن هناك تفرّد ..ما يفرض السؤال
هل عمر الكون لا متناهٍ؟
العلماء المتحرّون عمر
الكون يناضلون لفهم أصوله
أهذا لأنه لم تكن هنالك بداية؟
هل الكون لا متناه؟
لأننا نفكّر أننا نحيا ونموت
فنُسقط ذلك على الكون
لكن قد لا يكون الوضع كذلك
فكرة الكون غير المتناهي
ليست أكثر غرابة من التفرّد
وفي الواقع، على مدار أغلب التاريخ
اعتقد الفلكيون أن الكون
ربما غير نهائي
..أساس فهمنا الرياضي للكون
النسبية العامة لـ"آينشتاين"، به مشكلة
لا تعمل في العالم الدقيق
لهذا تُخرَق قوانينها قُرب الانفجار العظيم
النسبية العامة ممتازة في وصف الأشياء
على مقاييس آلفُها وتألفونها
وأشياء مثل كيف تتحرك الكواكب
وكيف تنشأ المجرات، كل الأشياء الكبيرة
ميكانيكا الكمّ، من ناحية أخرى تصف العالم
الدقيق، عالم الذرات
المشكلة أن النظريتين
لا تتوافقان معًا
نظرية جديدة تدعى الجاذبية الكمية الحلقية
تجمع نظرية الكم والنسبية معًا
وتُحقّق تنبّؤًا مذهلاً
فإحدى الاحتمالات أن نهاية الكون
قد تُوافق بداية كونٍ جديد
وتصنع دورة من الأكوان
كونٌ تلو الآخر
"مُكنّاة "الارتداد الكبير
تتنبّأ كونًا
يتوقّف عن التوسّع، وينعكس
والفكرة هنا أن الكون قد يتوسّع وقتًا
ثم يتوقّف عن التوسّع
ثمّ يبدأ بالتقلّص مجددًا
وافترض البعضُ أنه ربما
هناك دورة من التوسّع والانضغاط
يرتدّ مجددًا
إحدى محاسن نموذج الارتداد
أنه يسمح لنا أن نتعدّى التفرّد
وكأنها إعادة تدويرٍ على الأرض
كل المكوّنات تُسحق ثم يُعاد استخدامها
فلا تعطي الكون بداية أو نهاية
لو كان الكون دوريًا
فهل للعمر معنى؟
العمر من إنشاء البشرية
لأننا نريد عدّ الزمن
لكن لو كان الكون غير متناهٍ
فلا يهمّ في الصورة العامة
الكون المنكمش و المتوسّع
يعبث بفكرة العمر
لكن فكرة
الكون المتوسّع تفرض مفاجأة كونية
..قد لا يكون وحده
قد يكون كونًا واحدًا لا عُمر له بين أكوان كثيرة
إنها نظرية راسخة في رياضيات الانفجار العظيم
أشهر نظرية لدينا في الفيزياء الفلكية
ما تضع الفرقعة في انفجارنا العظيم.. التضخّم
تفترض تلك النظرية وجود طاقة مظلمة
نشطة جعلت كوننا يتضاعف مرات ومرات
ليس كل سبعة بلايين عام
لكن كل جزء من الثانية
لتصنع من لاشيءٍ تقريبًا.. انفجارًا عظيمًا
عندما كان الكون بعمر واحد على مئة بليون تريليون تريليون ثانية
خضع لفترة من التوسّع السريع تسمّى التضخّم
تَضاعَف حجمه على الأقل 90 مرة، من حجم
جسيم دون ذري إلى حجم كرة غولف
مشكلة ذلك التضخّم
أنه لا يتوقّف
صنع ذلك الفضاء الأكبر وقال
كانت هناك بقعة من الفضاء
تَوقّف فيها هذا التضاعف المجنون ونشأت المجرات
وهذا نحن
لكن هناك عالم كبير لا يزال يحدث فيه التضخّم
في البقعات التي تَوقفَ فيها التضخم
نشأت أكوانٌ متوازية
هذا التضخّم الأبدي يعني
انبثاق أكوانٍ إلى الوجود طوال الوقت
لكنها منفصلة تمامًا عن بعضها
الكثير من زملائي يكرهون الأكوان المتوازية
لا يحبّذون فكرة أن كوننا
ضخمٌ للغاية وأغلبه خارج حدودنا
لو تواضعتَ وقبِلتَ
أنّ الواقع قد يكون أكبر بكثير
مما رأيناه مطلقًا
فستبدو الأكوان المتوازية طبيعية للغاية
من المثير أن كل شيء
في الكون مرتبطٌ ببعضه
يمكننا البدء بسؤال بسيط مثل كم عمر
الكون، وها نحن، نشكّك افتراضيًا
في كل شيء عن الكون
البحث على مرّ قرنٍ في علم الكون عن عمر الكون
يُجبرنا على التشكيك في نموذجنا الكوني
طبيعة الجاذبية، وحتى الزمن ذاته
عمر الكون يَطرح بالتأكيد
أسئلة فلسفية عميقة عن
كيفية بداية الكون
وكيف تخلق شيئًا من العدم؟
أغلب الكون أيًا كان
متوارٍ عنا للأبد
،فأجبنا أسئلة ما حجم وكم عمر
وترينا تلك الإجابات أننا لا نعرف حتى
إن كنا سألنا الأسئلة الصحيحة أصلاً
تـرجمة: د.سـامح نـور drsamehnour@gmail.com