الانفجار الذي قفز

 حتى الآن، لم يتم الاتفاق على نظرية واحدة من شأنها أن تفسر ما كان قبل الانفجار الكبير. الخبراء يحبون التحدث عن البازلاء

حتى الآن، لم يتم الاتفاق على نظرية واحدة من شأنها أن تفسر ما كان قبل الانفجار الكبير. الخبراء يحبون التحدث عن البازلاء. هذه هي الصورة التي يختبئ خلفها الافتراض التالي: قبل الانفجار، كان الكون بأكمله المعروف لنا اليوم مغلقا في نقطة واحدة لفترة لا نهائية. هذه هي البازلاء. ثم فجأة خلع ملابسه. وتسمى لحظة التوسع "الانفجار الكبير". وفي نظرية أخرى، يتعلق الأمر بالكون المتأرجح: فهو سلسلة لا نهاية لها ومتكررة من الانفجار والتمدد والتباطؤ والتوقف والتراجع والانهيار في نقطة واحدة - ثم الضرب مرة أخرى، والعياذ بالله. وهذه النظرية أقل قبولا اليوم، إلى حد رفضها. معظم النظريات تكتفي بالتفسير القائل بأن الزمن بدأ مع الانفجار الأعظم. ولذلك فإن مسألة ما الذي جاء أولاً ليس لها أي معنى. إذا لم يكن هناك وقت، فلا يوجد أول.

التضخم

ويوضح البروفيسور جاكوب بيكنشتاين، من معهد راكا للفيزياء في الجامعة العبرية، أنه على الرغم من تفسيرها بهذه الطريقة، إلا أن النظرية الجديدة التي طورها هوكينج ونيل توروك، لا تتعامل مع ما حدث قبل الانفجار الكبير، بل فقط مع صياغة الظروف التي جعلت الكون على ما هو عليه اليوم. وفقا للنظرية الشائعة اليوم، فإن الكون الحالي هو نتيجة لتوسع هائل، والذي لم يدوم سوى أجزاء من الثانية، مباشرة بعد الانفجار الأعظم - ثم التوسع المستمر بالمعدل الحالي البطيء نسبيا. إن الافتراض بوجود مثل هذا التوسع السريع - التضخم - يجب أن يحل العديد من المشاكل في علم الكونيات: إحداها هي مسألة كيف يمكن للكون أن يحافظ على درجة من الانتظام في التوسع، على الرغم من مرور مليارات السنين منذ الانفجار الأعظم . إذا قبلنا الافتراض القائل بأن معظم التوسع كان في الواقع دفعة واحدة، في جزء من الثانية، فمن الأسهل بكثير فهم هذا التماثل.

في الآونة الأخيرة، كرس عالمان، ستيفن هوكينج ونيل توروك، نفسيهما لنظرية جديدة. يحظى هوكينج، وهو شخصية ذات وزن عام، ويرجع الفضل في ذلك بشكل رئيسي إلى كتابه الأكثر مبيعًا "تاريخ موجز للزمن"، باهتمام كبير لكل خطوة علمية يتخذها، والموجة الحالية من المنشورات المحيطة بنظريته الجديدة تسبق مؤتمرًا علميًا في كاليفورنيا في عام شهر حيث سيعرض المقال الذي كتبه مصحوبا بالشرح. يوضح بيكنشتاين أن مقال هوكينج وتوروك يحتوي على افتراضين أساسيين. الأول هو افتراض رياضي: ورقة الزمكان لا نهائية وليس لها حدود. الافتراض الثاني، وهو الأسهل في التوضيح، ينص على أن الكون الذي سيتطور من حالة التضخم يجب أن يكون صديقًا للحياة. أي أنه يمكن أن تتشكل فيه العناصر الكيميائية اللازمة لتطور الحياة - الكربون والأكسجين وما إلى ذلك. ليس كل كون لديه بالضبط مقدار الوقت اللازم لإنتاج هذه العناصر. وهذا يعني، وفقًا لهوكينج وتوروك: أن الحياة تتطلب كونًا تضخميًا، وهو عالم يستمر في التوسع إلى الأبد.

إحدى مشاكل هذه الحجة هي أن النهاية تحدد البداية. وبما أن هناك حياة، فإننا نفترض أنه كان هناك تضخم بالدرجة المناسبة. يقول بيكنشتاين: «يبدو غريبًا جدًا أنه لكي تفهم كيف بدأ الكون، عليك التأكد من أنه صديق للحياة. "هذه حجة تتمحور حول الإنسان، وفي جوهرها الإنسان. وليس كل العلماء يأخذون مثل هذه الحجة على محمل الجد".

 أوميغا

والآن لهذه المشكلة. يوضح البروفيسور تسفي بيرين، من معهد راكا أيضًا، أن النظرية المقبولة حول تضخم الكون تتعارض مع الملاحظات. هناك معلمة معينة تسمى أوميغا - وهي معلمة تجيب على سؤال ما إذا كان الكون مفتوحًا (أي يستمر في التوسع) أو مغلقًا (أي أنه في مرحلة ما سيتوقف أو حتى يبدأ في الانكماش). إذا كانت هذه المعلمة أكبر من واحد، فهذا يعني أن الكون مغلق. وإذا كان أقل من واحد - فالكون مفتوح. بافتراض أن الكون مغلق، على سبيل المثال، إذا أخذنا سفينة فضائية وسافرنا طوال الوقت، إلى الأمام مباشرة، فسنعود في النهاية إلى نفس المكان الذي أتينا منه. أعني أنه عالم محدود. في الكون المفتوح - إذا سافرنا بشكل مستقيم طوال الوقت - فسوف نستمر في الابتعاد إلى الأبد. وإذا كان مفتوحا، فهو أيضا لا نهاية له.

"ترتبط هذه الاحتمالات، لأسباب عميقة جدًا، بمستقبل الكون. إذا كان الكون لانهائيًا في أبعاده المكانية، فإنه سيستمر أيضًا في التوسع إلى الأبد. ومن ناحية أخرى، إذا كانت محدودة في أبعادها المكانية، فإن توسعها سيتوقف عند نقطة ما وسيبدأ في الانكماش مرة أخرى، وفي غضون 20 مليار سنة سيصل إلى شيء معاكس للانفجار الأعظم - وسيكون الكون كله تتركز في نقطة واحدة. وهذان الخياران معروفان منذ سنوات.

ويوضح بيرين أنه وفقا للنظريات الموجودة حتى يومنا هذا، يمكن أن تحدث حالة التضخم عندما تكون أوميغا تساوي واحدا أو قريبة جدا من هذه القيمة. ومع ذلك، فمن خلال ملاحظات كثافة الكون، وهي إحدى القيم التي تحدد أوميغا، يبدو أن قيمة أوميغا هي .0.4 وهنا، في الواقع، يكمن المنجم. من ناحية أخرى، فإن النظرية المعقولة للتضخم هي أن عقد أوميغا يبلغ حوالي واحد. من ناحية أخرى، فإن الملاحظات التي تصف أوميغا .0.4 هي أيضًا اللغز الذي حاول هوكينج وتوروك حله.

بيرن: 'في السنوات الأخيرة، طور نيل توروك العديد من نظريات التضخم التي تحل مشكلة أوميغا الأصغر من 1، لكنها كانت جميعها مصطنعة وغريبة للغاية. الآن وجد، بالتعاون مع هوكينج، اختلافًا يأتي من اتجاه مختلف تمامًا - التضخم الذي يعطي حقًا أوميغا أصغر من 1، ومن ناحية أخرى يعطي التضخم كما يجب أن يوجد لتفسير الكون الحالي.

 السياقة النظرية

يوضح بيرين أن هذا المقال له بعد تأملي. هذه ليست مقالة قرأتها ووافقت على الفور على أنه من غير الممكن خلاف ذلك. هناك العديد من الافتراضات التي تكمن في أماكن كثيرة، وهذه ليست نظرية سيتم قبولها بين عشية وضحاها باعتبارها النظرية الرئيسية. أفترض أنه سيتم التعامل مع الأمر بمنتهى الجدية لأن هوكينج، على الرغم من أنه بناءً على اعتبارات لا تختلف كثيرًا، كان هوكينج يعتقد في الماضي أن الكون يجب أن يكون مغلقًا.

يقول البروفيسور أفيشاي ديكل، رئيس معهد الفيزياء في الجامعة العبرية، إن "عمل هوكينج هو مجرد واحد من العديد من الأعمال حول موضوع الكون المبكر". عند التعامل مع علم الكونيات هناك المجالات التأملية ولكن البداية تكون مع الملاحظات من التلسكوبات. يبدأ الأمر بالحصول على دليل على أن الكون مفتوح. وهذا لا يتعلق بهوكينج على الإطلاق، ولكنه رقم نحصل عليه من الملاحظات باستخدام جميع أنواع الأساليب. مجموعتنا في القدس هي إحدى الشركات الرائدة في هذا المجال.

جادل نقاد آخرون بأن الصدى الذي تلقاه مقال هوكينج المعقد في الصحافة الشعبية كان مجرد نوع من الدعاية. طبعة جديدة من كتابه على وشك النشر، والعالم الشهير يروج لها. وكيف تمكن هوكينج وتوروك من حل التناقض بين التضخم والأوميغا؟

 بيرين: 'في النظرية المعروفة حتى الآن كانت هناك لحظة من الانفجار الأعظم، ولا نعرف كيف نصف ما حدث فيها. كان الكون بكثافة لا نهائية تشكل بداية الزمن، ثم بعد تلك اللحظة جاءت تلك الفترة من التضخم التي استمرت أجزاء قليلة من الثانية. والجميل في نظرية هوكينج وتوروك هو أنهما يلغيان الحاجة إلى الانفجار الأعظم بالطريقة المتعارف عليها حاليا، ويتحدثان عن كون يبدأ بنقطة بداية صغيرة ثم ينفجر فجأة في توسع تضخمي. طالما أنك داخل هذه النقطة، فليس للوقت أي معنى. يبدأ الكون من كرة رباعية الأبعاد، والبعد الرابع داخل الكرة هو البعد الزمني. ولكن فقط بمجرد أن تترك تلك النقطة الصغيرة ويبدأ التضخم - يبدأ الوقت في أن يكون له معنى. أي أننا تحدثنا في النظرية السابقة عن انفجار يليه توسع تضخمي. وفي النظرية الجديدة، ما هو إلا تمدد، وهو في الواقع لحظة الانفجار.

 ثم، كما تقول النظرية الرئيسية، توسعت المادة، وعندما بردت، نتيجة للتمدد، تشكلت الجسيمات دون الذرية، وبعد ذلك بكثير تشكلت ذرات الهيدروجين والهيليوم. في مرحلة ما، نتيجة الاصطدامات بين الجزيئات، تم إنشاء إشعاع قوي أيضا، ولا يزال من الممكن العثور على صدى له اليوم. يُعرف هذا الإشعاع باسم إشعاع الخلفية، ويحاول عدد من الأقمار الصناعية تحديد الاتجاه في الفضاء الذي توجد فيه اختلافات في شدته، على الرغم من أنه يبدو في الملاحظات هو نفسه في كل مكان.

اليوم يتوسع الكون بمعدل معتدل. ويمكن إثبات ذلك من خلال الملاحظات التي تظهر أن جميع المجرات تبدو وكأنها تبتعد عنا، والمجرات البعيدة - تبتعد بمعدل سريع جدًا. تظهر الملاحظات حول بداية الكون - نحو المجرات الواقعة على مسافة عشرة مليارات سنة ضوئية من الأرض - كونًا مختلفًا كثيرًا عن الكون الحالي - على الرغم من أنه أقرب أيضًا إلى الكون الموجود اليوم منه إلى الكون الذي بعد الكون الكبير. انفجار. أي أنه حتى في ذلك الوقت كانت النجوم والمجرات موجودة. في محاضرة ألقاها مؤخرًا البروفيسور ماريو ليفيو (سابقًا من كلية الفيزياء في التخنيون) من مركز علوم التلسكوب الفضائي، والذي يجري أبحاثًا باستخدام تلسكوب هابل، قدم عروضًا توضيحية للملاحظات التي أجراها هابل عندما تم توجيهه إلى الفراغ نقاط في السماء بتعريض طويل جداً، مع التصوير في عدة مدارات. ولمفاجأة العلماء، تم العثور على مئات المجرات "البدائية" في كل مجال من مجالات الرؤية هذه. مجموعة من النجوم التي لم تتعطل بعد الاصطدامات بين المجرات والمجرات المجاورة - هذه الاصطدامات هي التي خلقت المجرات والتجمعات الفائقة كما هي معروفة اليوم.

أما نهاية الكون: فوفقاً للوضع اليوم، حيث أوميغا تساوي 0.4، فإن الكون سوف يتوسع إلى الأبد. تسمح لنا مقالة هوكينج وتوروك بافتراض أن هذا هو الرقم الصحيح، بشكل أو بآخر. ستحتفظ المجرات بالنجوم محتواة بالجاذبية، وعندما تنفد طاقة النجوم ستموت وسيصبح الكون مظلمًا.

 بقلم آفي بيليزوفسكي. ظهر في "هآرتس" في 24/02/1998