مقالات في الفيزياء

كيف تعرف ان الانفجار العظيم قد حدث اذا لم يكن هناك أحد!

كيف تعرف ان الانفجار العظيم قد حدث اذا لم يكن هناك أحد!

هناك عدة اشياء في حياتنا تستحث فضولنا وتبهرنا ومن اهم هذه الاشياء هو الكون الفسيح المتسع والذي حاول العديد من العلماء ورجال الدين والفلاسفة والفلكيين والمفكرين في شرح بدأ الكون وكيف تشكلت المجرات والاجرام السماوية والمجموعة الشمسية وغيرها من الاشياء العظيمة التي لانزال نكتشف المزيد منها كل يوم.

النظرية الاكثر انتشارا والمعتمدة من الناحية العلمية والاكاديمية هي الانفجار العظيم Big Bang وبالنظر إلى الادلة المتزايدة لهذا الحدث اصبح العديد من العلماء لا يعتبرها نظرية بل هذا ما حدث فعلا ولكن السؤال المطروح هنا انه قبل 14 مليار سنة لم يكن احد موجود فكيف للعلماء التحقق من ان الانفجار العظيم هو ما حدث فعلا!

اعلانات جوجل

 

ملخص سريع لنظرية الانفجار العظيم

لتبسيط الامر… تقترح نظرية الانفجار العظيم اننا نعيش في كون يتمدد بشكل دائم منذ 14 مليار سنة وان اول لحظة لوجود الكون ووجود المادة في الكون قد نتجت عن انفجار لنقطة ذات كثافة لانهائية تعرف باسم التفرد او التوحد وهي ترجمة للمصطلح singularity. تشكلت هذه المادة بما تحتويه من جسيمات دون ذرية في اول اجزاء من الثانية من تشكل الكون واخذت مئات الالاف من السنوات لتتجمع وتتكتل مع تمددها إلى الخارج. شكلت هذه الجسيمات دون الذرية البروتونات والتي بدورها ترابطت وتماسكت تحت تأثير الجاذبية لتشكل عناصر بسيطة وفي النهائية النجوم والمجرات والاجرام السماوية والاقمار والاشجار والانهار وكل شيء مادي في الكون.

Fotolia_89452701_Subscription_Monthly_M

اعلانات جوجل

اطوار الانفجار العظيم

اول مرة استخدم فيها مصطلح الانفجار العظيم Big Bang كان في العام 1949 في بث اذاعي لانتقاد النظرية في ذلك الوقع حيث لم يكن المذيع مؤيدا لمبدأ الانفجار العظيم وكان يفضل ان نظرية الحالة المستقرة للكون Steady State theory of the universe وهي نظرية منافسة لنظرية الانفجار العظيم. على اي حال توالت الاكتشافات العلمية وظهرت مجموعة من الادلة ترجح نظرية الانفجار العظيم ومن ضمنها اعمال البرت اينشتين. واصبحت منذ ذلك الوقت النظرية السائدة والمسيطرة في الاوساط العلمية الفلكية لانها تشرح الكثير من الظواهر الفلكية التي تحدث في الفضاء.

 

 

لكن كيف لنا ان نعرف بشكل قطعي؟

اعلانات جوجل

(١) الكون في اتساع مستمر

في بعض الاحيان يعمل العلم بطريقة معاكسة اي تطوير نظريات لشرح مشاهدات معينة بدلا من وضع فرضيات واختبارها، ونظرية الانفجار العظيم هي احد الامثلة على هذا الامر. عندما ننظر إلى النجوم والمجرات في الكون الفسيح تظهر لنا نسق غريب – حيث ان كل الاجرام التي نشاهدها تبتعد عنا. هذا يجعلنا نتفق على حقيقة ان الكون في اتساع مستمر وبالعودة في الزمن إلى الخلف فاننا سوف نصل إلى نقطة كان عندها الكون مركز في نقطة مركزية واحدة وحدث لها ان انفجرت ولازالت في حالت التوسع والانتشار.

كيف تعرف ان الانفجار العظيم قد حدث اذا لم يكن هناك احد

تمدد الكون

اعلانات جوجل

 

نعلم الان بكل تأكيد ان الكون يتحرك بعيدا عنا وذلك من خلال ظاهرة الانزياح نحو الاحمر للاجسام الفلكية. وهي الظاهرة التي وضعها العالم دبلر والتي اصبحت تسمى باسمه ولها تطبيقات كثيرة على الصوت والضوء وهي ببساطة تشير إلى ان الجسم المتحرك مبتعدا عنا كمراقبين نرصد امواج الضوء قد تمددت قليلا وظهرت مزاحة نحو الطيف الاحمر ولكن اذا كان الجسم يتحرك مقتربا منا كمراقبين فاننا سوف نشهد انزياح للامواج الضوئية نحو الازرق.

 

(٢) امواج الخلفية المكروية الكونية

عندما نفكر في الضوء فاننا نتحدث عن حزمة صغيرة جدا محصورة في الضوء المرئي وهي جزء من صغير من الطيف الكلي للضوء. على اي حال هناك اشكال اخرى من الضوء مثل اشعة اكس والضوء تحت الاحمر وامواج الراديو وامواج الميكروويف وهي اشعة مهمة جدا للفلكيين والعلماء لدراسة الكون ومعرفة الكثير حول تاريخه.

كيف تعرف ان الانفجار العظيم قد حدث اذا لم يكن هناك احد

امواج الخلفية المكروية الكونية

يعتقد العلماء انه في لحظة حودث الانفجار العظيم تحررت طاقة ومادة هائلة انتشرت في ارجاء الكون مع الضوء. وتخيل انه منذ ما يقارب 14 مليار سنة وهذا الضوء لازال يتمدد وينتشر ليمل الكون بانتظام. وعادة عندما نرصد ضوء يمكننا ان نحدد اذا ما كان مزاحا نحو الاحمر او نحو الازرق لانه قادم من مصدر محدد. على اي حال رصد العلماء امواج ميكروويف لها شدة متساوية وتنبثق من كل اتجاه، مما يقترح انها كانت هناك منذ بدأ كل شيء. وقد اطلق العلماء اسم امواج الخلفية المكروية الكونية Cosmic Microwave Background

(٣) التضخم الكوني وامواج الجاذبية

مباشرة بعد الانفجار العظيم افترض العلماء نظريا ان الكون دخل في فترة التضخم الكوني. خلال هذه الفترة من تاريخ الكون تولدت امواج جاذبية وقد رصد العلماء في الاونة الاخيرة هذه الامواج وصاحبها ضجة اعلامية لانها اكتشفت ورصدت لاول مرة بواسطة مرصد الليجو في ٢٤ سبتمبر من العام ٢٠١٥. مزيد من المعلومات حول رصد امواج الجاذبية.

 
 

امواج الجاذبية ببساطة هي تموجات في نسيج المكان والزمان وهي عنصر مهم جدا في النظرية الخاصة للنسبية لاينشتين. وقدرة العلماء على رصد امواج الجاذبية في تحسن ومن الممكن جدا ان ترصد امواج جاذبية لثواني تلت الانفجار العظيم. بمعنى ان معظم الاكتشافات والاستنتاجات العملية في دعم مستمر لنظرية الانفجار العظيم.

 

(٤) نضوج الكون 

تجادل بعض النظريات الحديثة وتذكر ان المجرات تشكلت بعد مرور 1 مليار سنة على الانفجار العظيم ومنذ لك الحين ادت عملية نضج المجرات والسدم لتكون المجرات والنجوم الكبيرة. على مدار الزمن تحترق النجوم والمجرات وتموت ولكن بقاياها لا تزال ترصد. عندما نلاحظ ونراقب المناطق القديمة من الكون بالقارنة مع الاصغر عمرا نشاهد بعض الفروقات.

هذا يقترح ان الكون لازال في مرحلة النضج والتغير، وعندما ننظر إلى الخلف نحو الانفجار العظيم فاننا نقلب دفتر صور ذكرياتنا في الماضي ونرصد التغيرات التي حدثت علينا مع مرور الزمن.

 

 

ملاحظة: نظرية الحالة المستقرة Steady State theory (تعرف أيضا بنظرية الكون اللامتناهي أو الخلق المستمر) هي عبارة عن نموذج تم تطويره في عام 1949 من قبل فريد هويل، توماس غولد، هيرمانبوندي وآخرون كبديل عن نظرية الانفجار العظيم. من وجهة نظر الحالة المستقرة، هناك مادة جديدة تتشكل وتخلق باستمرار مع توسع وتمدد الكون. مع أن هذا النموذج لديه عدد كبير من الداعمين ضمن علماء الكون خلال فترة الخمسينات والستينات من القرن الماضي، فإن عدد داعمي هذه النظرية نقص بشكل ملحوظ في أواخر الستينات مع اكتشاف إشعاع الخلفية المكروية الكونية cosmic microwave background radiation. في الوقت الراهن لم يبق من مؤيدي هذه النظرية إلا أعداد ضئيلة. أهمية هذه النظرية أنها حفزت تصميم عدة تجارب لاختبار فرضياتها لكن جميع هذه التجارب انتهت بدعم نظرية الانفجار العظيم.

 

هل لديك شك بعد هذا؟

في حين ان العديد من المشاهدات والاكتشافات في القرن الماضي قد ساعدت في دعم نظرية الانفجار العظيم، لازال هناك بعض جوانب الغموض. على سبيل المثال دور الطاقة المظلمة ودور المادة المظلمة غير واضح ومفهوم حتى الان، لكن يعتقد العلماء ان لها دور كبير في تسارع الكون وتمدده. نعم بالتأكيد فالكون لا يتسع فحسب انما يتسع وبتسارع ايضا … سبحان الله ….

 كما ان هناك بعض النقاط الهامة مثل شكل الكون ومصيره النهائي. هل سوف يستمر في التوسع إلى مالانهاية حتى تنتهي طاقته (نظرية التجمد الكبير Big Freeze theory)، او هل سينتهي بانهيار كبير Big Crunch، ام هل تعود كل المادة إلى التوحد والتفرد وتبدأ عملية انفجار عظيم مرة اخرى!

كيف تعرف ان الانفجار العظيم قد حدث اذا لم يكن هناك احد

نماذج مختلفة لنظريات لشكل الكون

يالتأكيد في اذهاننا الكثير والمزيد من الاسئلة والاستفسارات حول الانفجار العظيم وما تحمله لنا الاكتشافات العلمية في المستقبل، ولكن حتى الان كل الاكشافات تدعم نظرية الانفجار العظيم وربما ننتظر مزيد من النتائج والاكتشافات مع ظهور نتائج تجارب المصادم الهيدروني الكبير LHC.

 

 

 

الدكتور حازم فلاح سكيك

د. حازم فلاح سكيك استاذ الفيزياء المشارك في قسم الفيزياء في جامعة الازهر – غزة | مؤسس شبكة الفيزياء التعليمية | واكاديمية الفيزياء للتعليم الالكتروني | ومنتدى الفيزياء التعليمي

مقالات ذات صلة

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *

هذا الموقع يستخدم Akismet للحدّ من التعليقات المزعجة والغير مرغوبة. تعرّف على كيفية معالجة بيانات تعليقك.

زر الذهاب إلى الأعلى