كيف جميعا لم تبدأ؟

نظريات مختلفة حول بداية الكون

تصف أسطورة سفر التكوين، مثل أساطير الخلق الأخرى في الثقافات والأديان المختلفة، خلق العالم بطرق مختلفة. وتبين أن هذا السؤال شغل الجنس البشري منذ بداية الزمان، لكن فيما يتعلق بكل قصة يمكننا أن نسأل كيف خلقت المواد التي شاركت في عملية الخلق، وأكثر من ذلك – كيف خلق الخالق؟ وعلى عكس هذه الأساطير، يصف علم الكونيات والفيزياء الفلكية بدقة عملية تطور الكون، ولكن منذ البداية فقط. عادة لا يتطرق العلماء إلى مسألة ما سبق ذلك، لأنه إذا لم يكن هناك كون - فلا يوجد مكان ولا زمان أيضا. تتشابك بداية الكون والتفسيرات الفيزيائية المختلفة المتعلقة به في العديد من أعمال الخيال العلمي، لذلك من المناسب أن نشرح لأنفسنا الأفكار التي يتضمنها هذا اللغز.

هناك عدة سيناريوهات محتملة لنهاية الكون، لكن البداية، على الأقل بداية كوننا، هناك سيناريو واحد فقط. كما نعلم، بدأ الكون بما يعرف بالانفجار الكبير، والذي حدث قبل حوالي 15 مليار سنة. كانت البداية نقطة طاقة لا أبعاد لها، وذلك من خلال مراحل مختلفة من الطاقة، والجسيمات، والقوى الفيزيائية، وتكوين العناصر الكيميائية، وبلورة مجموعات المادة التي شكلت المادة الخام لمختلف الهياكل في الكون. كل هذا في عملية توسع مستمرة، أو بالأحرى تورم، وهي عملية مستمرة حتى يومنا هذا وستستمر في المستقبل أيضًا. وتتجلى هذه العملية اليوم في حقيقة أن مجموعات المجرات تبتعد عن بعضها البعض، مما يدل على أنها جاءت ذات يوم من نقطة واحدة. هذه الحقيقة المرصودة تدعم نظرية الانفجار الكبير، لكنها ليست الدليل الوحيد عليها.

هل الكون لانهائي؟

وهناك نظرية أخرى (لم تقبل فكرة الانفجار الكبير)، ادعت أن الكون كان موجودًا دائمًا، وأن متوسط ​​كثافة الكتلة في الكون لا يتغير؛ المجرات تبتعد بالفعل عن بعضها البعض، لكن ما يحدث هو أن مادة جديدة تنشأ في الفجوات التي نشأت في الكون. بالمناسبة، تقبل الفيزياء أن الكتلة تنشأ من لا شيء، لأن الكتلة الكلية يتم التخلص منها مع طاقة الجاذبية السلبية لتلك الكتلة. إن تطور الكون وفقا لنظرية الانفجار الأعظم يشمل أيضا عملية تكوين الكتلة/الطاقة، لذا لا ينبغي النظر إلى حقيقة تكوين المادة والطاقة من العدم على أنها دحض.

النظرية التي تنكر الانفجار الأعظم لا يقبلها الفيزيائيون اليوم. ومع ذلك، يجب على المرء أن يفهم السبب الذي جعل معظم علماء الفيزياء، بما في ذلك أينشتاين وإيدنجتون، يميلون إلى افتراض أن الكون لانهائي في الزمكان. بداية لا يمكن استكشاف ما وراءها، وأكثر من ذلك - بداية نقطة صغيرة ذات كثافة طاقة هائلة لا تستطيع قوانين الفيزياء المعروفة التعامل معها، كانت مثيرة للضحك في عيون الفلاسفة والفيزيائيين.

الأدلة على الانفجار الكبير

؟ تتحرك مجموعات المجرات بعيدًا عن بعضها البعض؛ ينزاح الضوء الذي يمتصه إلى اللون الأحمر بواسطة تأثير دوبلر، تمامًا كما يتحرك البوق بعيدًا - تنخفض درجة صوته. ويكون الإزاحة أكبر كلما كانت المجرات أبعد، لأننا نشاهد الماضي - قبل أن تتباطأ السرعة.

؟ كلما كانت العناقيد المجرية أبعد، كلما كانت أكثر كثافة - مما يعني أنها كانت أقرب في الماضي (نراها الآن كما كانت في الماضي).

؟ لو لم يكن الكون يتوسع - لكان من الضروري أن تضاء السماء ليلاً بضوء أثمن من مجموع إضاءة كل النجوم (يُعرف هذا الادعاء باسم مفارقة أولفرز - نسبة إلى عالم الفلك الذي قام برفعها).

؟ إشعاع الخلفية الكونية - إشعاع منتظم ومتجانس في الموجات الميكروية من جميع الاتجاهات في الفضاء، تم التنبؤ به مسبقًا، كنتيجة ضرورية للانفجار الأعظم، منذ أكثر من خمسين عامًا، وتم اكتشافه عمليًا وبالصدفة منذ أكثر من ثلاثين عامًا، بواسطة وأوضح أفراد الاتصالات الذين تعاملوا مع أطباق الاتصال بالموجات الدقيقة واكتشفوا إشعاع الضوضاء الموحد

؟ إن توزيع العناصر في الكون (حوالي 75% هيدروجين، وحوالي 25% هيليوم، والعناصر الأخرى حوالي XNUMX%)، يتم شرحه بالضبط طبقاً لوصف العمليات الفيزيائية التي حدثت مباشرة بعد الانفجار الأعظم.

؟ الانفجار الكبير هو أيضًا نتيجة مباشرة للنسبية العامة. أينشتاين الذي كما ذكرنا لم يقبل فكرة توسع الكون حينها، أضاف إلى معادلته ما أسماه "الثابت الكوني"، لوصف كون لا نهائي ومتجانس في المكان والزمان (بالمناسبة) ، هذه الإضافة كانت خاطئة ليس فقط من الناحية المادية، بل أيضًا من الناحية الرياضية، لتعلمك أنه حتى العباقرة يمكن أن يخطئوا، لكنهم يعترفون بالخطأ بعد أن يتضح لهم).

؟ وحتى طبقاً للفيزياء النيوتونية فمن الممكن أن نفهم أن الكون لا يمكن أن يكون ساكناً لأنه إذا كان كذلك فإن التجاذب المتبادل بين مكوناته سيؤدي إلى انهياره، ولو كان لانهائياً وبالتالي فإن التجاذب من جميع الاتجاهات متوازن - صغير جداً. الاضطرابات كافية لتؤدي إلى انهيارات محلية لمجموعات المجرات.

الكون النابض

تقول فكرة الكون النابض أنه قبل الانفجار الكبير، كان هناك انهيار كبير، وقبل ذلك انفجار كبير، وهكذا إلى ما لا نهاية. الكون يتوسع حاليا، ولكن سيأتي وقت بعد عشرات المليارات من السنين، عندما يتوقف التوسع بسبب التجاذب بين عناصر الكون ثم يبدأ الانكماش. سينتهي الانكماش عند نقطة واحدة، وبعد ذلك سيكون هناك ضجة مرة أخرى. يعتبر التناظر والدورية أمرًا أنيقًا في الفيزياء، ولكن حتى هذا التفسير يثير التساؤل حول كيف بدأ كل شيء. وفي هذا السياق تجدر الإشارة إلى أنه لا يوجد دليل على أن الكون سوف يتقلص مرة أخرى. تُعرف هذه المشكلة بالكون المغلق مقابل الكون المفتوح. من الممكن تمامًا أن يستمر الكون في التوسع إلى الأبد ثم يبرد كل شيء فيه وبالطبع تنقرض الحياة التي ستكون فيه (إن وجدت). أي من السيناريوهين سيحدث؟ ذلك يعتمد على الكمية الدقيقة للمادة في الكون. فالكمية كما هي معروفة لنا اليوم، هي على العتبة بين الاحتمالين.

منتج تكنولوجي لعالم آخر

لقد نشرنا مؤخرًا فكرة مفادها أن كوننا تطور من ثقب أسود تم إنشاؤه في ظل الظروف المناسبة في مختبر ثقافة تكنولوجية في كون آخر. لقد أوضح لنا ستيفن هوكينج منذ زمن طويل، أنه يمكن إنشاء عملية الترميم من ثقب أسود. كل كتلة تشوه المساحة المحيطة بها. عرض توضيحي على المستوى ثنائي الأبعاد يصور دمبلًا يستريح على لوح مرن. يتمتع الثقب الأسود بكثافة كتلة عالية لدرجة أن انحناء الفضاء الذي يخلقه يتسبب في خروجه خارج كوننا. وفي ظل الظروف المناسبة، يمكن لمثل هذا الثقب الأسود أن يخلق كونًا جديدًا. وهذا يعني - ولا يهم إذا كان الثقب صناعيًا أم لا - أنه يتم إنشاء ترميمات جديدة من بعضها البعض. ولكن مرة أخرى - كيف بدأ كل شيء؟

أكوان متعددة

إن كوننا ثلاثي الأبعاد، مرتبط بجاذبيته الخاصة بمجال رباعي الأبعاد، تمامًا كما يصبح المستوى غلافًا للكرة. ولذلك فإن العديد من الأكوان الأخرى يمكن أن توجد خارج كوننا عندما لا تكون لدينا إمكانية مراقبتها أو ملاحظتها، لأنها تقع خارج فضاء كوننا. يتوافق هذا المفهوم للأكوان مع العديد من المفاهيم الفلسفية والفيزيائية. دعنا نذكر فقط أن السفر عبر الزمن يتوافق وفق مفهوم معين، مع الانتقال إلى عالم آخر، وهذه فكرة وجدت تعبيرها في العديد من قصص الخيال العلمي.

لماذا يستحيل فهم البداية؟

إن أي وصف لبداية الكون، أو الانفجار الأعظم، أو الكون النابض، أو الكون العظيم الذي يضم أكوانًا عديدة - كلها تدفع مشكلة البداية إلى الوراء، أو تخرجها عن حدود بحثنا وتفكيرنا، أو تدعي اللانهاية. . نحن غير قادرين على فهم معنى اللانهاية مع أنها عذر جيد لمشكلة البداية. من الصعب أيضًا فهم مفهوم الزمكان، ومن الممكن أن يكون هذا هو المكان الذي يكمن فيه عدم قدرتنا على حل مشكلة البداية.

يدعي ستيفن هوكينج أن المكان والزمان محدودان، لكن لا حدود لهما. نحن ندرك الزمن الحقيقي، لكن الزمن الحقيقي الذي يحكم الكون هو الزمن الافتراضي (جذر الرقم السالب). في الزمن الحقيقي هناك نقطة بداية واحدة، لكنها في الزمن المحاكي هي نقطة مثل كل النقاط، وبالتالي لا يوجد حديث على الإطلاق عن بداية، أو عن خلق، أو عن خالق. نحن لا ندرك بشكل صحيح مفهوم الزمن – ولا حتى الوقت الحقيقي – ناهيك عن الزمن الافتراضي. ولا ننسى أن الزمن هو بعد مثل الأبعاد الأخرى للمكان، ونحن نعيش في كون رباعي الأبعاد (على الأقل، الأبعاد الأخرى لا تنعكس على المستوى الكلي)، ولكننا قادرون على التحرك في ثلاثة منها فقط.

النسبية العامة وميكانيكا الكم تصفان اليوم الكون وبدايته في الانفجار الأعظم، بأفضل طريقة ممكنة، لكنهما لا تتفقان مع بعضهما البعض على الإطلاق. وفي بحثنا عن توراة موحدة تشرح الكون كله، وبداية البدايات، علينا أن نتذكر أننا أنفسنا جزء من الكون ونحاول حل مشكلة نحن أنفسنا جزء منها... و الذي يقول إن قوانين الكون تسمح لنا بحل هذه المشكلة حلاً صحيحاً أو حلاً على الإطلاق... قد تظن أنه ليس من شأننا التحقيق في البداية، حيث أن هذا ليس له أي تأثير على القوى العاملة في الكون اليوم، ولكن فإذا تمكنا من النزول إلى دراسة البداية، فسنصل أيضًا إلى النظرية الموحدة التي نسعى جاهدين من أجلها - أو العكس - فالنظرية الموحدة ستشرح لنا البداية.