الكون: هل هو أبدي أم له نهاية؟ 6 أسئلة شائكة يجيب عنها الفلك
25/9/2024
–
|
آخر تحديث: 26/9/202401:31 م (بتوقيت مكة المكرمة)
مدخل لفهم الكون
في ليلة جميلة وهادئة، وأنت تتأمل السماء في صمت ورهبة، يبرز أمامك عالم متسع يثير فضولك. عالم مليء بالأسرار والجواهر. قد تعتقد أن كل شيء في هذا الكون يسير بهدوء، لكن وراء تلك السكينة تكمن حقائق مثيرة. لطالما أثار هذا الكون الغامض تساؤلات البشر: هل الكون أزلي؟ ما حجمه الحقيقي؟ كيف يظهر شكله؟ وما مدى سرعة توسعه؟ وإذا لم يكن أزليًا، فمتى سينتهي؟ هذه المادة تستعرض الأجوبة المحتملة لهذه التساؤلات وغيرها.
تاريخ فهم الكون
قبل قرن من الزمان، كان علماء الفلك يعتبرون الكون “أبديًا”. وقد تم تأسيس هذه الفكرة في عام 1917 عندما قدم ألبرت أينشتاين نظرية موحدة توضح أن الكون ثابت ولا يتوسع. ومع ذلك، في منتصف العشرينيات، أثبت عالم الفيزياء الفلكية جورج لومتر أن الكون في توسع مستمر، مما يعني أنه كان أصغر في الماضي. في ستينيات القرن الماضي، دعم اكتشاف “إشعاع الخلفية الكونية الميكروي” نظرية الانفجار العظيم، التي تُعتبر بداية الكون منذ حوالي 13.85 مليار سنة. اعتمادًا على قياسات توسع الكون، تتباين تقديرات عمره بين 12 و14.5 مليار سنة، مما يثير بعض النقاشات بين العلماء.
النجم الأقدم: مقارنة مع عمر الكون
يمكن مقارنة عمر الكون بتقديرات عمر أقدم نجم معروف. فكلما اتسعت معرفتنا بعالم الفلك، زادت الأسئلة والتحديات التي نواجهها في فهم كوننا. التقدم في العلوم الدقيقية والتلسكوبات المتطورة يعزز من قدرتنا على استكشاف المزيد وبالتالي الحصول على إجابات دقيقة حول هذا الكون العجيب.
### نجم متوشلخ: أقدم نجم معروف
يعتبر النجم “إتش دي 140283” المعروف أيضًا باسم “متوشلخ” من أقدم النجوم اكتشافًا، حيث يُعتقد أنه يتشكل بشكل شبه كلي من غازي الهيدروجين والهيليوم، وهما العنصران الأساسيان اللذان سادا بعد الانفجار العظيم. وقد قدّر علماء الفلك عمر هذا النجم بحوالي 14.46 مليار سنة، مع إمكانية وجود هامش خطأ يصل إلى 0.8 مليار سنة. يشير ذلك إلى أن عمر النجم قد يكون أقدم قليلًا من عمر الكون نفسه، مما يثير بعض التساؤلات حول دقة التقديرات الحالية لعمر الكون.
النموذج القياسي لعلم الكونيات
تقارب عمر أقدم نجم معروف مع تقديرات عمر الكون الحالي يعزز من موثوقية النموذج القياسي لعلم الكونيات، والذي يفسر كيفية تطور الكون. يُعتبر هذا النموذج دقيقًا، مما يجعل التساؤلات حول عمر الكون نفسه أقل بكثير. ومع ذلك، لا يزال هناك العديد من الخصائص الأخرى للكون التي تحتاج إلى المزيد من البحث والتحقق.
ما حجم الكون؟
قد يؤدّي التأمل في السماء ليلاً إلى تساؤلات حول مدى اتساع الكون. في معظم تاريخ البشرية، كان يُعتقد أن الكون مفصول عن الأرض والنجوم المحيطة بها عبر منطقة غامضة. ومع الثورة العلمية في القرن السابع عشر، طوّر علماء الفلك طرقًا مختلفة لقياس المسافات إلى الأجرام السماوية، وهو ما يُعرَف باسم “سُلَّم المسافة الكونية”. من جهته، يوضح جيمس شومبرت، من جامعة أوريغون، أن هذا السُّلَّم يشبه البناء التدريجي، حيث يعتمد كل جزء على الجزء الذي يسبقه. يبدأ هذا التسلسل بالقياسات القريبة، ثم يتوسع ليشمل الأجرام البعيدة مثل المستعرات العظمى.
قياسات الكون المرئي
أبعد مجرة معروفة عنا هي “GN-z11″، التي استغرق الضوء المنبعث منها 13.4 مليار سنة ليصل إلينا. ومع توسع الزمكان، يمكن أن تبعدنا هذه المجرة حاليًا حوالي 32 مليار سنة ضوئية. أما علماء الفلك، فيقدرون أن قطر الكون المرصود حوالي 93 مليار سنة ضوئية. يجدر بالذكر أن قياس قطر الكون القابل للرصد يعكس فقط المسافة إلى أبعد الأجرام التي يمكن رصدها، ولا يشير إلى نهاية الكون، كما يشدد توني باديلا، من جامعة نوتنغهام.
التضخم الكوني
يتعذر علينا رؤية ما يتجاوز الأفق الكوني، لكن يعتمد علماء الكونيات على النموذج القياسي لشرح التوسع السريع المعروف بـ”التضخم الكوني”. وهذه النظرية تقدم أفضل تفسير لملاحظاتنا حول الكون الموحد. تشير نظرية الكم إلى أن التغيرات الطفيفة في الطاقة ستؤدي إلى توزيع غير متوازن للمادة، مما يتطلب فترة التضخم كي تتحول هذه التباينات إلى كون أكثر تجانسًا.
توسع الكون
يتوسع الزمكان في الكون باستمرار، مما يشبه انتفاخ العجين في الفرن. وقد ثبتت هذه الحقيقة لأول مرة في عام 1929 بواسطة عالم الفلك إدوين هابل، الذي أظهر أن المجرات البعيدة تبتعد عن مجرتنا بسرعة متزايدة. قام العلماء بقياس معدل التوسع، الذي يُعبر عنه بسرعة التمدد لكل مليون فرسخ فلكي في الثانية، حيث تُستخدم وحدة الفرسخ الفلكي لقياس المسافات في الفضاء الخارجي.
في أوائل الألفينيات، أظهر تلسكوب هابل الفضائي أن معدل التوسع الحالي للكون يقترب من 75 كيلومترًا في الثانية لكل فرسخ فلكي.
(الجزيرة)### تسارع توسع الكون: اكتشافات مثيرة للدهشة
أكد علماء الفلك في فترة معينة على قدرتهم على تقدير معدل توسع الكون بدقة ومعرفة كيفية تأثير الجاذبية عليه. ولكن حينما حصلوا على النتائج، فوجئوا بمعلومة صادمة حيث اكتشفوا أن التوسع لا يتباطأ كما كان متوقعاً، بل يزداد تسارعاً، مما لا يمكن تفسيره بأي من قوانين الفيزياء المتاحة في ذلك الوقت. العنصر الوحيد الممكن لتفسير هذا التغير كان “الثابت الكوني” الذي أضافه أينشتاين في معادلاته عندما اعتقد أن الكون ثابت. هذا الثابت، عند تعديله، يظهر تأثير الجاذبية ويحفز التوسع المتسارع، مما أطلق ظهور فكرة “الطاقة المظلمة”، وهي مفهوم غامض لا يزال العلماء يسعون لفهمه.
تناقضات في قياسات الكون
في عام 2013، أثبت القمر الصناعي بلانك التابع لوكالة الفضاء الأوروبية “إيسا” الحصول على أدق خريطة لإشعاع الخلفية الكونية الميكروي، ما أدرج بيانات جديدة في النموذج القياسي لعلم الكونيات. وقد توصل الباحثون إلى أن الكون يتمدد بمعدل أقل من التوقعات السابقة. جهود العلماء لجعل قياسات معدلات التوسع متوافقة أدت إلى تناقضات أكبر بدلاً من تقليل الفجوة بين القيمتين. وهذا دفع بعض العلماء للتساؤل حول ما إذا كان ينبغي إعادة تقييم نظرية النسبية العامة.
حاجة إلى تقييم الجاذبية على المقاييس الكبيرة
تؤكد تيسا بيكر، عالمة الفلك بجامعة كوين ماري بلندن، أن هناك أهمية لدراسة كيفية عمل الجاذبية في الأبعاد الكبيرة للكون، ربما بصورة مختلفة عما توقعه أينشتاين. وفي الوقت الذي يبدو فيه أن النتائج الجديدة تثير الحماس، إلا أن كريس فان دين بروك يحذر من التسرع في نتائج نهائية، مشدداً على الحاجة إلى مزيد من الأبحاث.
وزن الكون والمادة المظلمة
نجح علماء الفلك في إدراك أن الكثير من المادة في الكون غير مرئي، مثل المادة المظلمة التي لا تتفاعل مع الضوء. من خلال دراسات حول إشعاع الخلفية الكونية، يُقدر أن الكون يتكون من 5% مادة عادية، و27% مادة مظلمة، و68% طاقة مظلمة. على الرغم من وجود تقديرات دقيقة، إلا أن هناك مشكلة جديدة تتعلق بتجمع المجرات، تشير إلى أن النماذج الحالية قد تحتاج إلى تحديث.
قياسات جديدة للكثافة المجرية
درس هندريك هيلدبراندت وفريقه من ألمانيا قياسات كثافة المجرات باستخدام تقنية الأثر العدسي الثقالي الضعيف، ووجدوا اختلافات كبيرة مع التوقعات من النموذج القياسي. بينما يُتوقع أن تكون قيمة “سيغما-8” نحو 0.81، فقد حصلوا على نتيجة قدرها 0.74، مما يشير إلى وجود كمية أقل من المادة في الكون.
المستقبل المشرق للفلك
مع استمرار الأبحاث والمراصد مثل “مرصد فيرا روبين” و”مهمة إقليدس”، يأمل العلماء في تحسين قياساتهم. إذا استمر التباين بين القياسات الفعلية والتوقعات، قد يتطلب الأمر تعديل الموديل القياسي لعلم الكونيات، مما يفتح أفقًا جديدة لفهم أسرار الكون.### هندسة الكون: الاحتمالات والنظريات
يتناول علماء الكونيات مفهوم هندسة الكون، مشيرين إلى الشكل العام للزمكان (الزمان والمكان) في كوننا المتزايد. هناك احتمالان رئيسيان في هذا السياق: الأول يتعلق بأن يكون الكون مغلقًا أو كرويًا، مما يعني أن جاذبية المادة فيه ستفوق قوة التوسع، مما سيؤدي في النهاية إلى تجمع كل شيء معًا. بينما يشير الاحتمال الثاني إلى أن قوة التوسع ستكون أقوى، مما يجعل الكون مفتوحًا ويستمر في التوسع للأبد.
فترة التضخم الكوني وتأثيرها
لا يزال من غير المؤكد ما إذا كان الكون سيظل في حالة توسع دائم أو قد ينتهي بتجمع كل شيء. تساعدنا نظرية التضخم الكوني في فهم عدم وضوح شكل الكون، وتفسر أنه شهد فترة توسع سريع للغاية بعد الانفجار العظيم. أدى هذا التوسع إلى تسطيح الكون، مما يجعل ملاحظته اليوم تبدو مسطحة بشكل كبير. تُعتبر هذه النظرية جزءًا أساسيًا من النموذج القياسي لعلم الكونيات، لكن لا تزال هناك تساؤلات حول صحتها الكاملة.
البيانات الحديثة من مهمة بلانك
بدأ أليساندرو ميلكيوري وفريقه من جامعة سابينزا في روما بتحليل بيانات جديدة من مهمة بلانك، التي قيست تقلبات درجة الحرارة في إشعاع الخلفية الكونية الميكروي. وأظهرت النتائج وجود تشوهات أكبر مما توقعه النموذج القياسي للكون، إلا في حالة إزالة افتراض كون الكون مسطحًا. وعلّق ميلكيوري قائلاً إن تعديل النموذج للسماح بانحناء الكون قد يشير إلى كون مغلق يحتوي على كمية أكبر من المادة المظلمة.
التناقضات في النموذج القياسي
في دراسة لاحقة، أشار ميلكيوري وزملاؤه إلى أن فرضية الكون المغلق تعزز التناقضات التي يلاحظها العلماء في النموذج القياسي، مثل سرعة توسع الكون التي تفوق التوقعات. وتعزز القياسات الأخرى فكرة أن الكون قد يكون مسطحاً. وفي حال كانت ملاحظات الكون المغلق صحيحة، قد تكون مجرد نتيجة عرضية تنكشف عند إجراء مسوح كونية جديدة.
مستقبل الأبحاث في علم الكونيات
إذا لم تكن النتائج الأخيرة عشوائية، فسيتعين علينا جمع بيانات أفضل حول طبيعة الانفجار العظيم والتضخم الكوني. تلعب موجات الجاذبية دورًا مهمًا في ذلك. فقد تكشف هذه الموجات، الناتجة عن تصادمات ثقوب سوداء بعيدة، عن أسرار الكون المبكر إذا استطعنا رصدها من أعماق الفضاء.
يقول توني باديلا من جامعة نوتنغهام: “إذا استطعنا رصد الموجات الثقالية البدائية، فسيكون الأمر مثيرًا للغاية وسنبدأ في تعلم الكثير عن الكون”.
الاكوان المتعددة والتضخم الأبدي
تعتبر نظرية التضخم الكوني معقدة وقد تفضي إلى ظاهرة تدعى التضخم الأبدي، التي تنبئ بوجود “أكوان فقاعة” مستمرة في النمو. وفقًا لهذا السيناريو، قد تتواجد أكوان متعددة تعمل في تناظر مع كوننا، لكن لا يمكن رصدها لأنها تقع خارج حدود كوننا المرئي. يعتقد العديد من علماء الفلك أن هذا السيناريو قد يكون موجودًا بالفعل.
### نظريات الكون المتعدد
تنبع فكرة الأكوان المتعددة من نظريتي التضخم الكوني وميكانيكا الكم، إذ أثبت العلماء صحتهما بأشكال مختلفة. ورغم عدم تمكننا من رؤية الأكوان الأخرى، فإن ذلك لم يمنع الناس من التكهن بعدد تلك الأكوان ومحتوياتها. الكون المتعدد الناتج عن نظرية التضخم الأبدي يتضمن عددًا لا نهائيًا من الأكوان، وقد يختلف كل كون عن الآخر بشكل كامل. وقد ظهرت هذه الفكرة نتيجة لمحاولات العلماء تفسير الجاذبية كقوة كمية، مما استدعى التفكير في نظريات مثل نظرية الأوتار التي تمهد لفهم الجاذبية في إطار الأكوان المتعددة.
في هذه النظريات، يتم استبدال الجسيمات التقليدية بجزيئات صغيرة تشبه الأوتار، تتحرك في أبعاد متعددة (عادةً 10 أو 11 بعدًا). هذه النظريات تتوقع وجود مجموعة ضخمة من الاحتمالات التي تحدد كيفية عمل الفيزياء في الأكوان المختلفة، بحيث يمكن أن تكون لكل كون قوانينه الفيزيائية الخاصة وقيمه المختلفة للثوابت الطبيعية.
أدلة محتملة على الأكوان الموازية
يوجد احتمال آخر متعلق بوجود كون موازٍ، وقد تم رصد أدلة مادية على ذلك. في عام 2016، اكتشف هوائي “أنتاركتيكا الاندفاعي العابر للقارة” (ANITA) جسيمًا عالي الطاقة بدا وكأنه ينطلق من داخل الأرض بدلاً من الفضاء. وبعد عامين، تم اكتشاف جسيم آخر مشابه. واحدة من التفسيرات المحتملة تفيد بأن هذا الجسيم قد جاء من كون موازٍ يتواجد في نفس الوقت مع كوننا ولكنه يتحرك في اتجاه معاكس للزمان.
مصير الكون: التصورات المتعددة
قبل اكتشاف الطاقة المظلمة، كانت التوقعات حول مستقبل الكون تعتمد على شكله الهندسي. كان من المتوقع إما أن ينغلق الكون وينهار على نفسه في “الانسحاق العظيم”، أو أن يظل مفتوحًا ويتوسع إلى الأبد. إلا أن النموذج القياسي لعلم الكونيات الآن يشير إلى أننا نعيش في كون مسطح يتوسع بفضل الطاقة المظلمة، مما يعني أنه سيتواصل في هذا التوسع إلى ما لا نهاية.
إذا لم تتغير الطاقة المظلمة مع الزمن، فإن تداخل الكون سيصل في النهاية إلى حالة ثابتة، مما يؤدي إلى تباعد المجرات. ويقول توني باديلا من جامعة نوتنغهام: “سنُترك وحدنا تقريبًا في الكون”. في هذا السيناريو، المعروف بموت الكون الحراري أو التجمد العظيم، تنتهي جميع النجوم بحياتها، وتكبر الثقوب السوداء، وتتحول المادة المتبقية في الكون إلى حالة استقرار حراري.
التأثيرات الكارثية للنفق الكمي
من جهة أخرى، يُظهر سيناريو “التمزق العظيم” استمرار الطاقة المظلمة في اكتساب القوة، مما يجعل الكون يتمدد بشكل متسارع. تؤكد تيسا بيكر من جامعة كوين ماري بلندن أن “التمزق العظيم” هو السيناريو الأكثر إثارة، حيث يمكن للطاقة المظلمة أن تتغلب في النهاية على قوى الجاذبية التي تحتفظ بالأجرام معًا.
لكن لن نتأكد من أي السيناريوهين هو الصحيح إلا بعد فهم طبيعة الطاقة المظلمة. وعلاوة على ذلك، يشير الباحثون إلى أنهم ربما لا يكون لديهم الوقت الكافي، إذ يمكن أن ينتهي الكون في أي لحظة. وفقًا لنظرية الأوتار، يمكن أن تتواجد أكوان متعددة تحمل قوانين فيزيائية مختلفة، وقد يحدث تحول مفاجئ إلى كون آخر بخصائص مغايرة، مما قد يؤدي إلى تفكك الذرات وفناء كل شيء بشكل فوري.
وفي حال حدوث ذلك، يقول بيكر: “إذا حصلت مثل هذه التحولات المفاجئة، لن نلاحظها. في لحظة رمشة عين، يمكن أن ينتهي كل شيء”. ومع اقتراب العلماء من محاولاتهم لفهم النموذج القياسي لعلم الكونيات، يبقى السؤال الأهم حول ما إذا كان بإمكانهم تأكيد صحة نموذجهم قبل أن تحدث تحولات كارثية قد تؤدي إلى نهايتنا في لمح البصر.
