الطاقة المظلمة - فصل من كتاب "الفيزياء الفلكية لمن ليس لديه الوقت" للكاتب نيل ديجراس تايسون

كان كتاب نيل ديجراس تايسون، "الفيزياء الفلكية لأولئك الذين ليس لديهم وقت"، مدرجًا في قائمة أفضل الكتب مبيعًا في صحيفة نيويورك تايمز لأكثر من 40 أسبوعًا، وتم نشره مؤخرًا باللغة العبرية من قبل دار النشر Techelet

وكأن ليس لدينا ما يدعو للقلق، فقد اكتشف في العقود الأخيرة أن الكون تحت ضغط غامض تمارس قوة من داخل فراغ الفضاء وتقاوم الجاذبية الكونية. وهذا ليس كل شيء، ففي النهاية ستنتصر "الجاذبية السلبية" في لعبة شد الحبل، وستجبر التوسع الكوني على التسارع بشكل كبير في المستقبل.

إن أغلب الأفكار غير التقليدية في فيزياء القرن العشرين هي خطأ أينشتاين.

نادرًا ما يطأ ألبرت أينشتاين مختبرًا، فهو لم يختبر الظواهر أو يستخدم معدات متطورة. لقد كان مُنظِّرًا أوصل "التجربة الفكرية" إلى الكمال، حيث يتعامل المرء مع الطبيعة من خلال الخيال، ويخترع موقفًا أو نموذجًا ثم يستنتج النتائج وفقًا لبعض المبادئ الفيزيائية. في ألمانيا ما قبل الحرب العالمية الثانية، اعتبر العلماء الأرمن الفيزياء المبنية على التجارب المعملية أكثر شهرة بكثير من الفيزياء النظرية. تم دفع جميع الفيزيائيين اليهود إلى صندوق رمل المنظرين الفقير وتركوا هناك لأجهزتهم الخاصة. وانظر ماذا خرج من صندوق الرمل هذا.

وكما كان الحال مع أينشتاين، إذا كان من المفترض أن يمثل نموذج الفيزيائي الكون بأكمله، فمن المفترض أن يكون التلاعب بالنموذج مثل التلاعب بالكون نفسه. يمكن للمراقبين والمجربين الخروج والبحث عن الظواهر التي تنبأ بها النموذج. إذا كان النموذج معيبًا، أو إذا أخطأ المنظرون في حساباتهم، فسيجد المراقبون تناقضًا بين تنبؤات النموذج والطريقة التي تحدث بها الأشياء في الكون الحقيقي. وهذا هو الدليل الأول للمنظر للعودة إلى لوحة الرسم المجازية، أو تجديد النموذج القديم أو إنشاء نموذج جديد مكانه.

واحدة من أقوى وأبعد النماذج النظرية التي تم اختراعها على الإطلاق، والمعروضة هنا بالفعل، هي نظرية النسبية العامة لأينشتاين. تنشر النظرية النسبية العامة عام 1916 تفاصيل الرياضيات المتعلقة بحركة كل شيء في الكون تحت تأثير الجاذبية. كل بضع سنوات، يقوم علماء المختبرات بتطوير تجارب أكثر دقة لاختبار النظرية، فقط لتوسيع نطاق دقتها. في عام 2016، تلقينا عرضًا حديثًا لهذه المقدمة المذهلة عن الطبيعة التي قدمها لنا أينشتاين: تم اكتشاف موجات الجاذبية باستخدام مرصد مصمم لهذا الغرض بالذات.^[1] هذه الموجات، التي تنبأ بها أينشتاين، هي عبارة عن تموجات تتحرك بسرعة الضوء على طول نسيج الزمكان، وتنشأ عن اضطرابات الجاذبية الشديدة، مثل اصطدام ثقبين أسودين.

وهذا بالضبط ما لوحظ. ونشأت موجات الجاذبية الخاصة بالكشف الأول عن اصطدام ثقوب سوداء في المجرة قبل 1.3 مليار سنة ضوئية، في وقت كانت الأرض تزحف بكائنات بسيطة وحيدة الخلية. وبينما كان التموج يتحرك عبر الفضاء في كل الاتجاهات، وبعد ثمانمائة مليون سنة أخرى تطورت حياة معقدة على الأرض، بما في ذلك الزهور والديناصورات والمخلوقات الطائرة وأيضًا فرع من الفقاريات المعروفة بالثدييات. طور فرع فرعي من الثدييات فصوصًا أمامية وقدرة فكرية معقدة جاءت معها. نحن نسميهم الرئيسيات. طور فرع واحد من هذه الرئيسيات طفرة جينية تمكنها من الكلام، وهذا الفرع- الإنسان العاقل - اخترع الزراعة والحضارة والفلسفة والفن والعلوم. كل ذلك في العشرة آلاف سنة الماضية. وفي النهاية، قام أحد علماء القرن العشرين بإخراج النظرية النسبية من رأسه، وتنبأ بوجود موجات الجاذبية. وبعد قرن من الزمان، أصبحت التكنولوجيا قادرة أخيرًا على تمييز الموجات وسد الفجوة مع التنبؤ، وذلك قبل أيام فقط من غمر موجة الجاذبية، التي كانت في الطريق لمدة 1.3 مليار سنة، الأرض وتم اكتشافها.

نعم، كان أينشتاين مدفعاً.

*

يتم تقديم معظم النماذج العلمية في البداية في حالة غير ناضجة، مما يترك مجالًا للمناورة لضبط المعلمات لتناسب الكون المعروف بشكل أفضل. وفي الكون "مركزية الشمس"، القائم على الشمس، والذي ابتكره عالم الرياضيات نيكولاس كوبرنيكوس في القرن السادس عشر، كانت الكواكب تتحرك في دوائر. الجزء المتعلق بمدار الشمس كان صحيحا، وتقدما كبيرا بالنسبة للكون "مركز الأرض"، حيث تكون الأرض في المركز، ولكن تبين أن مسألة الدوائر انحرفت قليلا عن الواقع - فكل الكواكب تدور حول الشمس. الشمس في دوائر مسطحة تسمى القطع الناقص، وهذا الشكل هو أيضًا مجرد تقدير لمدار أكثر تعقيدًا. لقد كانت فكرة كوبرنيكوس الأساسية صحيحة، وهذا هو الأمر الأكثر أهمية. استغرق الأمر بعض التغيير والتبديل لجعله أكثر دقة.

ومع ذلك، في حالة النظرية النسبية لأينشتاين، فإن المبادئ التأسيسية للنظرية بأكملها تتطلب أن يحدث كل شيء تمامًا كما تنبأ. في الواقع، بنى أينشتاين ما يبدو من الخارج وكأنه بيت من ورق بناءً على اثنين أو ثلاثة من الافتراضات الأساسية البسيطة التي تربط الهيكل بأكمله معًا. وبالفعل، عندما سمع عن كتاب صدر عام 1931 بعنوان "مئة كاتب ضد أينشتاين"،^[2] فأجاب أنه لو كان مخطئا لكفى كاتب واحد فقط.

وهناك زُرعت بذور واحدة من أروع الأخطاء الفادحة في تاريخ العلم. تضمنت معادلات أينشتاين الجديدة للجاذبية مصطلحًا أطلق عليه "الثابت الكوني"، وكان يمثله الحرف اليوناني الكبير للمادة: Λ. كمتغير رياضي اختياري، سمح له الثابت الكوني بتمثيل كون ثابت.

في ذلك الوقت، كانت فكرة أن كوننا يفعل شيئًا آخر غير مجرد الوجود كانت فكرة تفوق الخيال. وهذا يعني أن الوظيفة الوحيدة للامدا كانت مقاومة الجاذبية في نموذج أينشتاين، والحفاظ على توازن الكون، ومقاومة الميل الطبيعي للجاذبية لسحب الكون بأكمله إلى كتلة عملاقة واحدة. وبهذه الطريقة اخترع أينشتاين كونًا لا يتوسع ولا يتقلص، وفقًا لتوقعات الجميع في ذلك الوقت.

أظهر الفيزيائي الروسي ألكسندر فريدمان لاحقًا أن كون أينشتاين رياضيًا، على الرغم من أنه في حالة توازن، كان في حالة غير مستقرة. مثل كرة تستقر على قمة تل، تنتظر أدنى دفعة لتتدحرج في اتجاه أو آخر، أو مثل قلم رصاص متوازن على طرفه، كان عالم أينشتاين جاثمًا بشكل غير مستقر بين التوسع والانهيار التام. علاوة على ذلك، كانت نظرية أينشتاين جديدة، ولم يصبح أي شيء حقيقيًا لمجرد تسميته باسم - فقد عرف أينشتاين أن لامدا، باعتبارها القوة السلبية لجاذبية الطبيعة، ليس لها نظير معروف في الكون الملموس.

*

تختلف نظرية النسبية العامة لأينشتاين جذريًا عن جميع المفاهيم السابقة لجاذبية الجاذبية. بدلًا من الاكتفاء بوجهة نظر السير إسحاق نيوتن حول الجاذبية باعتبارها فعلًا غريبًا عن بعد (وهو استنتاج لم يكن نيوتن نفسه مرتاحًا له)، ترى النسبية العامة الجاذبية كاستجابة للكتلة لتشويه محلي للمكان والزمان ناجم عن كتلة أو طاقة أخرى. مجال. وبعبارة أخرى، فإن تركيز الكتلة يسبب تشوهات - مثل الدمامل - في نسيج المكان والزمان. تقوم هذه التشوهات بتوجيه الكتل المتحركة على طول خطوط جيوديسية مستقيمة،^[3] على الرغم من أنها تبدو لنا مسارات منحنية نسميها مسارات الجاذبية. لقد صاغ عالم الفيزياء النظرية الأمريكي، جون أرشيبالد ويلر، فكرة أينشتاين بأفضل طريقة: «المادة تملي على الفضاء كيفية الانحناء؛ الفضاء يملي على المادة كيفية التحرك."^[4]

في النهاية، وصفت النسبية العامة نوعين من الجاذبية. الأول هو النوع المألوف، كالتجاذب بين الأرض والكرة الملقاة في الهواء، أو بين الشمس والكواكب. كما أنها تصورت نسخة أخرى، وهو ضغط غامض مضاد للجاذبية يرتبط بفراغ الزمكان نفسه. لقد حافظ لامدا على الافتراض شبه المؤكد لأينشتاين، وكل فيزيائي آخر في عصره: الوضع الراهن للكون الساكن - كون ساكن غير مستقر. لكن الادعاء بأن الحالة غير المستقرة هي الحالة الطبيعية للنظام الفيزيائي هو بمثابة انتهاك لوصايا العلم العشر. ولا يمكن القول بأن الكون بأكمله هو حالة خاصة تصادف الحفاظ على التوازن إلى الأبد وإلى الأبد. لم يسبق أن شوهد أو تم قياسه أو تصور أي شيء يتصرف بهذه الطريقة في تاريخ العلم، مما يعني أنها سابقة ثورية.

وبعد ثلاثة عشر عامًا، في عام 1929، اكتشف عالم الفيزياء الفلكية الأمريكي إدوين هابل أن الكون ليس ثابتًا. لقد وجد وجمع أدلة مقنعة على أنه كلما كانت المجرة أبعد، كلما كانت أسرع في الابتعاد عن درب التبانة. وبعبارة أخرى، الكون يتوسع. ثم شعر أينشتاين، الذي أضاع فرصة التنبؤ بتوسع الكون بنفسه بسبب الثابت الكوني - الذي يبدو أنه لا يتوافق مع أي قوة معروفة في الطبيعة - بالحرج، فحذفه تمامًا. ووصف ذلك بأنه "أكبر خطأ" في حياته. وبحذف اللامدا من المعادلة، افترض أن قيمتها صفر، كما في هذا المثال: لنفترض أن A = B + C. وإذا اكتشفنا لاحقًا أن A = 10 وB = 10، فإن A لا تزال تساوي B زائد C، ولكن فقط في حالة أن C تساوي 0 وتكون زائدة عن الحاجة في المعادلة.

لكن هذه ليست نهاية القصة. لعقود من الزمن، اعتاد المنظرون على إخراج لامدا من قبرها، وتخيل كيف ستبدو أفكارهم في كون ذي ثابت كوني. وبعد تسعة وستين عامًا، في عام 1998، أخرجها العلم للمرة الأخيرة. في بداية ذلك العام، أصدرت مجموعتان متنافستان من علماء الفيزياء الفلكية إعلانات مثيرة للإعجاب: إحداهما بقيادة شاول بيرلماتر من مختبر لورانس بيركلي الوطني في بيركلي، كاليفورنيا، والأخرى بقيادة بريان شميدت من مرصدي جبل ستروميلو وسيدينج سبرينج في كانبيرا. أستراليا، وآدم ريس من جامعة جونز هوبكنز في بالتيمور بولاية ماريلاند. العشرات من المستعرات الأعظمية البعيدة التي تم رصدها على الإطلاق بدت باهتة إلى حد كبير عما كان متوقعًا، نظرًا للسلوك الموثق جيدًا لهذا النوع من النجوم المتفجرة. يمكن حل المشكلة إذا تم استيفاء أحد الشرطين التاليين: إما أن تلك المستعرات الأعظمية البعيدة تتصرف بشكل مختلف عن أخواتها الأقرب، أو أنها كانت أبعد بنسبة خمسة عشر بالمائة مما يفترض أن تكون عليه النماذج الكونية التقليدية. الشيء الوحيد المعروف الذي كان موجودًا لتفسير هذا التسارع "طبيعيًا" هو لامدا لأينشتاين، وهو الثابت الكوني. وعندما نفض علماء الفيزياء الفلكية الغبار عنها وأعادوها إلى المعادلات الأصلية لنظرية النسبية العامة لأينشتاين، تطابقت الحالة المعروفة للكون مع معادلات أينشتاين.

*

إن المستعرات الأعظمية التي درسها بيرلماتر وشميدت تستحق وزنها في النوى الذرية القابلة للانشطار. وفي حدود معينة، ينفجر كل نجم من هذه النجوم بنفس الطريقة، ويشعل نفس كمية الوقود، ويطلق نفس الكمية الهائلة من الطاقة في نفس مقدار الوقت، وبالتالي يصل إلى نفس ذروة السطوع. ولذلك، يتم استخدامها كنوع من المقياس، أو "الشمعة القياسية"، لحساب المسافات الكونية إلى المجرات التي تنفجر فيها، في المناطق النائية من الكون.

تعمل الشموع القياسية على تبسيط الحسابات إلى حد كبير: نظرًا لأن جميع المستعرات الأعظمية لها نفس المواصفات، فإن الشموع الخافتة تكون بعيدة والأخرى الساطعة قريبة. وبعد قياس سطوعها (مهمة بسيطة)، من الممكن أن نقول بالضبط مدى بعدهم عنا ومدى بعدهم عن بعضهم البعض. إذا كان لكل مستعر أعظم سطوع مختلف، فلن نتمكن من استخدام السطوع وحده لتحديد مسافة مستعر أعظم مقارنة بآخر. يمكن أن يكون المستعر الأعظم الخافت عبارة عن مصباح بعيد عالي الطاقة أو مصباح قريب منخفض الطاقة.

كل شيء بخير. ولكن هناك طريقة أخرى لقياس المسافة إلى المجرات: السرعة التي تبتعد بها عن مجرتنا درب التبانة، وهو التراجع الذي يعد جزءًا لا يتجزأ من توسع الكون. كان هابل أول من أظهر أنه مع توسع الكون، تهرب الأجسام البعيدة منا بشكل أسرع من الأجسام القريبة. لذلك، من خلال قياس سرعة تراجع المجرة (مهمة بسيطة أخرى)، يمكن استنتاج مسافة المجرة.

إذا وجدت طريقتان تم اختبارهما مسافات مختلفة من نفس الكائن، فلا بد أن يكون هناك خطأ ما. إما أن المستعرات الأعظمية عبارة عن شموع قياسية سيئة، أو أن نموذجنا لمعدل توسع الكون مقاسًا بسرعات المجرات خاطئ.

حسنا، شيئا كان غير صحيح. تبين أن المستعرات الأعظم كانت عبارة عن شموع قياسية عظيمة، نجت من الاختبارات الصارمة التي أجراها العديد من الباحثين المتشككين، وهكذا بقي علماء الفيزياء الفلكية أمام كون يتوسع بشكل أسرع مما كانوا يعتقدون، ومع وجود مجرات أبعد مما ينبغي أن تضعها سرعتها المتراجعة. ولم تكن هناك طريقة سهلة لتفسير التوسع الإضافي دون استحضار لامدا، ثابت أينشتاين الكوني.

وهنا كان أول دليل مباشر على وجود قوة تنافر في الكون، وهي قوة تقاوم الجاذبية، وبالتالي عاد الثابت الكوني من الموت. فجأة حصلت ميدا على كيان مادي يحتاج إلى اسم، وبالتالي حصلت "الطاقة المظلمة" على مركز الصدارة في الدراما الكونية. يصف الاسم بشكل مناسب كلا من الغموض وجهلنا بسببه. وقد تقاسم بيرلماتر وشميدت وريس جائزة نوبل في الفيزياء لعام 2011 عن هذا الاكتشاف.

وتكشف القياسات الأكثر دقة حتى الآن أن الطاقة المظلمة هي أهم شيء في المدينة، فهي مسؤولة حاليًا عن 68% من إجمالي طاقة الكتلة في الكون؛ وتشكل المادة المظلمة 27% منه، بينما تشكل المادة العادية 5% فقط.

*

تم تحديد شكل كوننا رباعي الأبعاد من خلال النسبة بين كميات المادة والطاقة الموجودة في الكون والمعدل الذي يتوسع به الكون. والمقياس الرياضي المتفق عليه هو أوميغا: Ω، وهو حرف يوناني كبير آخر له سيطرة قوية على الكون.

إذا أخذت كثافة المادة والطاقة في الكون وقسمتها على كثافة المادة والطاقة المطلوبة بالضبط لوقف التوسع (وتسمى الكثافة "الحرجة")، فستحصل على أوميغا.

وبما أن كلاً من الكتلة والطاقة تشوه أو تلوي الزمكان، فإن أوميغا تخبرنا عن شكل الكون. إذا كانت أوميغا أقل من 1، فإن كتلة الطاقة الفعلية تكون أقل من القيمة الحرجة، ويتوسع الكون إلى الأبد في كل الاتجاهات والأزمنة، ويأخذ شكل سرج، حيث تتحرك الخطوط المتوازية في البداية بعيدًا عن بعضها البعض. إذا كانت أوميغا تساوي 1، فإن الكون يتوسع إلى الأبد، ولكن ببطء شديد. في هذه الحالة، يكون شكله مسطحًا، ويحقق جميع قوانين الهندسة التي تعلمناها في المدرسة الثانوية حول الخطوط المتوازية. إذا كان أوميغا أكبر من 1، فإن الخطوط المتوازية تتقارب، وينحني الكون مرة أخرى على نفسه، وينهار في النهاية إلى كرة النار التي جاء منها.

لم يحدث في أي وقت منذ أن اكتشف هابل أن الكون يتوسع أن أي فريق من جميع فرق المراقبين الذين قاموا بقياس أوميغا بشكل موثوق وجد أنه قريب من 1. عندما جمعوا كل الكتلة وكل الطاقة التي يمكن لتلسكوباتهم رؤيتها، بما في ذلك الاستقراء إلى النطاق خارج حدودها، بما في ذلك المادة المظلمة، بالكاد وصلت أعلى القيم لأفضل الملاحظات إلى النتيجة Ω = 0.3. وبقدر ما كان المراقبون مهتمين، كان الكون "مفتوحا" للأعمال التجارية، وركوب سرج في اتجاه واحد نحو المستقبل.

في هذه الأثناء، بدءًا من عام 1979 فصاعدًا، قام الفيزيائي الأمريكي آلان جوت من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، بالإضافة إلى آخرين، بتطوير تعديل على نظرية الانفجار الكبير أدى إلى إزالة بعض المشكلات المحيرة حول تكوين كون كثيف المادة والطاقة. مثل الذي نعرفه. أحد النتائج الثانوية الأساسية لمراجعة نظرية الانفجار الكبير هو دفع أوميغا في اتجاه القيمة واحد. ليس في منتصف الطريق. ليس في الاتجاه الثاني ليس في اتجاه المليون. في اتجاه واحد.

ولم ير أي منظّر في العالم تقريبًا مشكلة في هذا المطلب، لأنه ساعد على إلقاء مسؤولية الخصائص العالمية للكون المعروف على الانفجار الكبير. ومع ذلك، ظهرت مشكلة صغيرة أخرى: تنبأ التحديث بوجود طاقة كتلة أكبر بثلاث مرات مما تمكن المراقبون من العثور عليه. لم يتراجع المنظرون وقالوا إن المراقبين ببساطة لا يبذلون جهدًا كافيًا في ملاحظاتهم.

في نهاية كل الحسابات، أوضحت المادة المرئية وحدها ما لا يزيد عن 5% من الكثافة الحرجة. وماذا عن المادة المظلمة الغامضة؟ وأضافوه أيضا. لم يعرف أحد ما هو، وما زلنا لا نعرف ما هو، لكن لا شك أنه ساهم في المجموع. ومن هذه الحسابات نحصل على مادة مظلمة أكثر بخمسة أو ستة أضعاف من المادة المرئية. لكنها لا تزال قليلة جدا. وكان المراقبون في حيرة من أمرهم، وأجاب المنظرون: "واصلوا البحث".

وكان كل معسكر على يقين من أن المعسكر الآخر كان على خطأ - حتى اكتشاف الطاقة المظلمة. هذا العنصر الوحيد، المضاف إلى المادة العادية، والطاقة العادية، والمادة المظلمة، رفع كثافة كتلة الطاقة في الكون إلى المستوى الحرج، مما أرضى المراقبين والمنظرين في نفس الوقت.

كانت هذه هي المرة الأولى التي يقبل فيها المنظرون والمراقبون ويتصالحون. كلا المعسكرين، بطريقتهما الخاصة، كانا على حق. أوميغا تساوي واحدًا، تمامًا كما طالب المنظرون بالكون، على الرغم من أننا لا نستطيع الوصول إلى هناك حتى لو أضفنا كل المادة - مظلمة أم لا - كما افترضوا بسذاجة. لا توجد اليوم مادة أخرى تدور في الكون لم يتم تقديرها من قبل المراقبين.

لم يتوقع أحد الوجود المهيمن للطاقة المظلمة الكونية، ولم يتخيل أحد أنها ستكون سد الفجوات العظيم.

*

إذن ما هو هذا الشيء؟ لا أحد يعرف. أقرب فرضية تم طرحها هي أن الطاقة المظلمة هي ظاهرة كمومية - أي أن الفراغ الموجود في الفضاء ليس فارغا، ولكنه يعج بجزيئات المادة والمادة المضادة المتوافقة. يقفزون أزواجًا بين الوجود والعدم، ولا يدومون طويلاً بما يكفي ليتم قياسهم. ويعكس لقبهم وجودهم الزائل: الجسيمات الافتراضية. إن الإرث المذهل لفيزياء الكم - علم الأشياء الصغيرة - يتطلب منا أن نولي هذه الفكرة اهتمامًا جديًا. يمارس كل زوج من الجسيمات الافتراضية ضغطًا خارجيًا قليلًا، كما لو أنه في غمضة عين يشق طريقه إلى الفضاء.

ولسوء الحظ، عندما نقدر مقدار رفض "ضغط الفراغ" الذي يأتي من العمر القصير للجسيمات الافتراضية، تكون النتيجة أكبر من 10 مرات¹²⁰ مجموعة الثابت الكوني المحدد تجريبيا. وهذا مضاعف كبير إلى حد الجنون، مما أدى إلى أكبر تناقض بين النظرية والملاحظة في تاريخ العلم.

في الواقع، ليس لدينا أي فكرة. لكن هذا ليس نقصًا مخزيًا في الفهم. الطاقة المظلمة لا تنجرف بعيدًا بدون أي نظرية لترسيخها. تتواجد الطاقة المظلمة في أحد أكثر الموانئ أمانًا التي يمكن أن نتخيلها: معادلات أينشتاين للنسبية العامة. هذا هو الثابت الكوني. هذه لامدا. ومهما كانت الطاقة المظلمة، فنحن نعرف بالفعل كيفية قياسها وكيفية حساب تأثيرها على ماضي الكون وحاضره ومستقبله.

مما لا شك فيه أن أكبر خطأ ارتكبه أينشتاين هو إعلانه أن مدى هو أكبر خطأ ارتكبه في حياته.

*

وتستمر المطاردة. الآن بعد أن عرفنا أن الطاقة المظلمة حقيقية، وضعت فرق من علماء الفيزياء الفلكية خططًا طموحة لقياس المسافات وقياس نمو بنية الكون باستخدام التلسكوبات الأرضية والفضائية. ستفحص هذه الملاحظات بالتفصيل تأثير الطاقة المظلمة على تاريخ توسع الكون، ولا شك أنها ستبقي المنظرين مشغولين. إنهم بحاجة ماسة إلى التكفير عما خرج من حساباتهم المحرجة للطاقة المظلمة.

هل نحن بحاجة إلى بديل للنسبية العامة؟ هل يحتاج التزاوج بين النسبية العامة وميكانيكا الكم إلى إصلاح شامل؟ أم أن هناك نظرية ما عن الطاقة المظلمة تنتظر أن يكتشفها رجل حكيم لم يولد بعد؟

من السمات البارزة للامدا والكون المتسارع أن قوة التنافر تأتي من داخل الفراغ، وليس من شيء مادي. ومع زيادة الفراغ، تتناقص الكثافة (المعروفة) للمادة والطاقة داخل الكون، ويزداد التأثير النسبي للميدا على الحالة الكونية. بالتزامن مع زيادة ضغط التنافر يأتي المزيد من الفراغ، ومع المزيد من الفراغ يأتي ضغط تنافر أكبر، مما يفرض تسارعًا لا نهائيًا وأسيًا للتوسع الكوني.

ونتيجة لذلك، فإن أي شيء لا ينجذب إلى منطقة مجرة ​​درب التبانة سوف يتحرك بعيدًا بسرعة متزايدة، كجزء من التوسع المتسارع في نسيج الزمكان. المجرات البعيدة المرئية حاليًا في سماء الليل ستختفي في نهاية المطاف خلف الأفق الذي لا يمكن الوصول إليه، وتبتعد عنا بسرعة أكبر من سرعة الضوء. وهذا إنجاز ممكن ليس لأنهم يتحركون عبر الفضاء بهذه السرعات، ولكن لأن نسيج الكون نفسه يحملهم بهذه السرعات. ولا يوجد قانون فيزيائي يمنع ذلك.

من المحتمل أنه خلال تريليون عام، لن يعرف أي شخص يعيش في مجرتنا شيئًا عن المجرات الأخرى. سيكون عالمنا المرئي مجرد نظام من النجوم القريبة طويلة العمر داخل مجرة ​​درب التبانة. وبعد هذه الليلة المرصعة بالنجوم سيبقى هناك فراغ وظلام لا نهاية له في الأعماق.

الطاقة المظلمة، وهي خاصية أساسية للكون، سوف تنتقص في نهاية المطاف من قدرة الأجيال القادمة على فهم الكون الذي أعطيت لهم. إذا لم يحتفظ علماء الفيزياء الفلكية المعاصرون عبر المجرة بسجلات ذات معنى وقاموا بدفن كبسولة زمنية ضخمة تبلغ تريليون سنة، فإن علماء ما بعد نهاية العالم لن يعرفوا شيئًا عن المجرات - الشكل الأساسي لتنظيم المادة في عالمنا - وبالتالي سيتم حرمانهم من الوصول إلى المعلومات الأساسية. معلومات عن الدراما الكونية في عالمنا.

وهنا كابوسي المتكرر: هل نفتقد أيضًا بعض الأجزاء الأساسية من الكون التي كانت موجودة في السابق؟ في أي جزء من كتاب التاريخ الكوني كتبت بالفعل عبارة "ممنوع الوصول"؟ ما الذي ينقص نظرياتنا ومعادلاتنا رغم أنه كان ينبغي أن يكون موجودًا، مما يتركنا نبحث عن إجابات لن نجدها أبدًا؟

הערות

^[1]    كاشف الليزر LIGO لكشف موجات الجاذبية، كاشفان متطابقان في الولايات المتحدة، أحدهما في هانفورد، واشنطن، والآخر في ليفينغستون، لويزيانا.

^[2]    R. Israel، E. Ruckhaber، R. Weinmann، وآخرون، Hundert Autoren Gegen Einstein (لايبزيغ: R. Voigtlanders Verlag، 1931)

^[3]    "الجيوديسيا" هي كلمة مضخمة بشكل غير مبرر تصف أقصر مسافة بين نقطتين على سطح منحني - والتي في هذه الحالة تم تمديدها إلى أقصر مسافة بين نقطتين في النسيج المنحني رباعي الأبعاد.

^[4]    كجزء من دراستي العليا، أخذت دورة في النسبية العامة مع جون ويلر (حيث التقيت بزوجتي)، وكان يقول هذا كثيرًا.

للمزيد حول هذا الموضوع على موقع العلوم:

• لغز الطاقة المظلمة
• يكشف بحث جديد أن الكون المبكر توسع بشكل أسرع بكثير من اليوم
• هل الطاقة المظلمة مسؤولة عن تسريع توسع الكون؟
• جائزة نوبل لاكتشاف تسارع توسع الكون
• هل يتم الحكم على الكون بشكل أسرع مما كنا نعتقد؟