تويت
من أين أتينا؟ هذا هو أقدم سؤال فى تاريخ البشرية. كل شخص قد سأله، بداية من الفلاسفة والشعراء، حتى علماء الرياضيات والفيزياء. والجواب الأفضل حسب العلم اليوم هو نظرية الإنفجار العظيم.
يعتقد معظم العلماء أن كل شئ نعرفه، وخبرتنا حول أنفسنا؛ كل هذا قد بدأ فى لحظة تُعرف بـ “الإنفجار العظيم” وذلك قبل 14 مليار سنة. ولكن كيف يمكن أن تتكون لدينا فكرة عن شئ من المفترض أنه قد حدث منذ فترة طويلة جدًا؟
من المجرات المُسرعة إلى سحب الغاز القديمة، هناك أدلة قد تمكنّا من كشفها اليوم؛ فبقايا الإنفجار العظيم تحكي قصة واضحة عن أصول عالمنا.
ما هي الأدلة التي تدعم نظرية الإنفجار العظيم
1- يمكننا أن نرى الكون آخذ فى الاتساع
عندما ننظر إلى السماء ليلًا، يمكننا أن نرى نجومًا تقع فى حدود مجرتنا، ولكن هناك أيضًا بعض البقع الغامضة؛ هذه هى المجرات الأخرى –مثل مجرتنا– ولكنها أبعد بكثير من النجوم.
تقريبًا كل هذه المجرات تتحرك بعيدًا عنا، والبعض منها يتحرك مبتعدًا بسرعة مئات الآلاف من الكيلومترات فى كل ثانية.
إذا كانت معظم المجرات تبتعد عنها؛ فهذا يعنى أن الكون آخذ فى التوسع، وإذا كان الكون آخذا فى التوسع؛ فإنه فى الماضي كان يجب أن يكون أصغر بكثير، وبالعودة بعيدًا للوراء بدرجة كافية؛ كان هناك لحظة زمنية حيث كانت كل المادة التي فى الكون مكتظة فى نقطة، ثم توسعت للخارج. هذا في الواقع من أهم دعائم نظرية الإنفجار العظيم.
اللحظة التي كانت فيها المادة متجمعة معاً في نقطة واحدة ومن ثم بدأت بالتباعد هى الإنفجار العظيم.
يمكننا حتى استنباط زمن حدوثها من خلال سرعة المجرات؛ فمنذ حوالى 14 مليار سنة، لا يمكننا أن نرى المجرات تتحرك فعليًا، ولكن الفكرة هى أن الضوء القادم منها يصبح أكثر احمرارًا مما ينبغى –ظاهرة الإنزياح الأحمر.
2- لماذا تبدو المجرات أكثر احمرارا مما ينبغي؟
الدليل على أن المجرات تُسارع فى الابتعاد عنّا يمكننا كشفه بنفس الطريقة التى يمكننا أن نقولها عندما تمر بنا سيارة شرطة تشغّل صفارة الإنذار؛ فعندما يحدث ذلك، فإن نبرة صفارة الإنذار تبدو لنا منخفضة؛ بسبب تمدد الأمواج.
يتكون الضوء من موجات أيضًا، وبالتالى فإن نفس الشيء ينطبق على الأجسام التى تتحرك بسرعة كبيرة جدًا مثل المجرات.
وإذا كانت المجرات تتحرك بعيدًا عنا؛ فإن موجات الضوء تتمدد، وهذا ما يجعل الضوء يبدو أكثر احمرارًا؛ فكلما تحركت المجرات أسرع، كلما كان الضوء أكثر احمرارًا. أي أننا نعرف أن المجرات تبتعد وفي الماضي كانت متقاربة مما يقودنا مجدداً إلى نظرية الإنفجار العظيم.
3- التقاط بقايا وميض الإنفجار العظيم.
لا يمكننا أن نرى ذلك بالعين المجردة، ولكن بعض التليسكوبات لدينا تستطيع.
إشعاع الخلفية الكونية الميكروي (CMBR).
فى الواقع، أعيننا لا ترى سوى جزء صغير جدا من الضوء فى الكون.
بالإضافة إلى الضوء المرئي، هناك أنواع أخرى من الضوء مثل: الأشعة السينية، الأشعة تحت الحمراء، الأشعة فوق البنفسجية، موجات الراديو والمايكروويف؛ لديها طول موجي أقصر أو أطول من الطول الموجي للضوء المرئي.
بعد الإنفجار العظيم، غمر الكون كله ضوء ساطع جدًا بشكل لا يُصدق، ولأن الكون يتوسع؛ فقد تمددت موجات الضوء لتصل إلى مدى موجات المايكروويف.
تليسكوب المايكروويف يمكن أن يرى هذا الضوء القديم من بدايات الكون.
فى الواقع، الرؤية من خلال تليسكوبب المايكروويف تُظهر السماء كلها متوهجة ليلًا أو نهارًا، وهذا التوهج يُسمى “إشعاع الخلفية الكونية الميكروي”.
4- كيف يختلف ضوء النجوم عن موجات المايكروويف؟
على عكس الضوء القادم من النجوم؛ فإن اشعاع الخلفية الكونية الميكروي يكون هو نفسه أينما نظرت له، وأينما كنت في الفضاء.
5- يمكننا البحث فى ماضي الزمن.
النظر بعيدًا فى الفضاء مثل النظر إلى الوراء فى الزمن، وذلك لأن الضوء من الأجسام البعيدة يستغرق وقتًا أطول للوصول إلينا من ضوء الأجسام القريبة؛ فإذا كان الجسم على بعد مليون سنة، فنحن نشاهد ما كان عليه قبل مليون سنة.
التليسكوبات الحديثة قوية بدرجة كافية لعرض الأجسام التى تبعد عنا مليارات السنين الضوئية، والتى هى على مقربة من وقت الانفجار العظيم.
إذا كان الانفجار العظيم قد حدث؛ كنا لنتوقع هذه الرؤى البعيدة للكشف عن السحب الغازية، والتى لم تتحول بعد إلى نجوم ومجرات، وقد وجد علماء الفلك سحب مثل هذه فى الكون البعيد، والبعض منها عمره حوالى 12 أو 13 مليار سنة، وحتى من خلال هذه المسافة الهائلة يمكننا معرفة مما تتكون هذه السحب؛ باستخدام تقنية التحليل الطيفى لتحليل الضوء الذى يمر من خلالها.
تتنبأ نظرية الانفجار العظيم، أن هذه السحب الغازية القديمة تتكون من أشياء مختلفة جدًا عن الكون الحديث؛ فمعظم العناصر الكيميائية فى الكون الحديث قد تكونت داخل النجوم، ولأن السحب الغازية تلك قد وُجدت قبل النجوم؛ لذا فهى تقريبًا تتألف بالكامل من العناصر الأساسية، وهى الهيدروجين والهيليوم.
ما الذى تسبب فى حدوث الانفجار العظيم؟
ما الذى تسبب فى الانفجار العظيم، هو السؤال الذى لازال يحيّر بعض أفضل العقول العلمية، وهناك بعض النظريات التى تحاول الإجابة على السؤال لجعل نظرية الإنفجار العظيم منطقية أكثر ولنتمكن من فهم كوننا. بعض أهم الفرضيات عن نشأة الإنفجار العظيم تتضمن:
1. انفجار الكون من ثقب أسود
هذه نظرية الفيزيائى (نيكوديم بوبلاواسكي-Nikodem Poplawski)، ويقترح فيها أن كل ثقب أسود يمتص المادة، قد يقابله ثقب أبيض فى واقع آخر، حيث يقذف المادة خارجه مسببًا الانفجار العظيم.
2- عودة ميلاد الكون بعد انسحاق عظيم
نظرية الارتداد العظيم-The Big Bounce theory، تقترح أن توسع الكون قد تباطأ، وفى نهاية المطاف انهار للداخل بسبب الجاذبية فى انسحاق عظيم للكون، قبل أن ينفجر فى انفجار عظيم مرة أخرى.
3- الكون جاء من أحد الأكوان المتعددة
نظرية التضخم الفوضوي-The chaotic inflation theory، تقترح أنه فى أحد الأكوان المتعددة التى لانهاية لها، قد يكون كوننا مجرد مولود واحد من بين العديد من فقاعات الطاقة التضخمية؛ التى تؤدي إلى إنفجار عظيم، وتوالد فقاعات أكثر.
4- الكون والزمن كلاهما قد بدأ لحظة الانفجار العظيم
نظرية البروفيسور (ستيفن هوكينج) تقترح أن الكون لم يأت من أى شيء؛ فلم يكن هناك زمن قبل الإنفجار العظيم أصلًا، وهذا يشبه فكرة نقطة شمال القطب الشمالي.
يعتقد معظم العلماء أن كل شئ نعرفه، وخبرتنا حول أنفسنا؛ كل هذا قد بدأ فى لحظة تُعرف بـ “الإنفجار العظيم” وذلك قبل 14 مليار سنة. ولكن كيف يمكن أن تتكون لدينا فكرة عن شئ من المفترض أنه قد حدث منذ فترة طويلة جدًا؟
من المجرات المُسرعة إلى سحب الغاز القديمة، هناك أدلة قد تمكنّا من كشفها اليوم؛ فبقايا الإنفجار العظيم تحكي قصة واضحة عن أصول عالمنا.
ما هي الأدلة التي تدعم نظرية الإنفجار العظيم
1- يمكننا أن نرى الكون آخذ فى الاتساع
عندما ننظر إلى السماء ليلًا، يمكننا أن نرى نجومًا تقع فى حدود مجرتنا، ولكن هناك أيضًا بعض البقع الغامضة؛ هذه هى المجرات الأخرى –مثل مجرتنا– ولكنها أبعد بكثير من النجوم.
تقريبًا كل هذه المجرات تتحرك بعيدًا عنا، والبعض منها يتحرك مبتعدًا بسرعة مئات الآلاف من الكيلومترات فى كل ثانية.
إذا كانت معظم المجرات تبتعد عنها؛ فهذا يعنى أن الكون آخذ فى التوسع، وإذا كان الكون آخذا فى التوسع؛ فإنه فى الماضي كان يجب أن يكون أصغر بكثير، وبالعودة بعيدًا للوراء بدرجة كافية؛ كان هناك لحظة زمنية حيث كانت كل المادة التي فى الكون مكتظة فى نقطة، ثم توسعت للخارج. هذا في الواقع من أهم دعائم نظرية الإنفجار العظيم.
اللحظة التي كانت فيها المادة متجمعة معاً في نقطة واحدة ومن ثم بدأت بالتباعد هى الإنفجار العظيم.
يمكننا حتى استنباط زمن حدوثها من خلال سرعة المجرات؛ فمنذ حوالى 14 مليار سنة، لا يمكننا أن نرى المجرات تتحرك فعليًا، ولكن الفكرة هى أن الضوء القادم منها يصبح أكثر احمرارًا مما ينبغى –ظاهرة الإنزياح الأحمر.
2- لماذا تبدو المجرات أكثر احمرارا مما ينبغي؟
الدليل على أن المجرات تُسارع فى الابتعاد عنّا يمكننا كشفه بنفس الطريقة التى يمكننا أن نقولها عندما تمر بنا سيارة شرطة تشغّل صفارة الإنذار؛ فعندما يحدث ذلك، فإن نبرة صفارة الإنذار تبدو لنا منخفضة؛ بسبب تمدد الأمواج.
يتكون الضوء من موجات أيضًا، وبالتالى فإن نفس الشيء ينطبق على الأجسام التى تتحرك بسرعة كبيرة جدًا مثل المجرات.
وإذا كانت المجرات تتحرك بعيدًا عنا؛ فإن موجات الضوء تتمدد، وهذا ما يجعل الضوء يبدو أكثر احمرارًا؛ فكلما تحركت المجرات أسرع، كلما كان الضوء أكثر احمرارًا. أي أننا نعرف أن المجرات تبتعد وفي الماضي كانت متقاربة مما يقودنا مجدداً إلى نظرية الإنفجار العظيم.
3- التقاط بقايا وميض الإنفجار العظيم.
لا يمكننا أن نرى ذلك بالعين المجردة، ولكن بعض التليسكوبات لدينا تستطيع.
إشعاع الخلفية الكونية الميكروي (CMBR).
فى الواقع، أعيننا لا ترى سوى جزء صغير جدا من الضوء فى الكون.
بالإضافة إلى الضوء المرئي، هناك أنواع أخرى من الضوء مثل: الأشعة السينية، الأشعة تحت الحمراء، الأشعة فوق البنفسجية، موجات الراديو والمايكروويف؛ لديها طول موجي أقصر أو أطول من الطول الموجي للضوء المرئي.
بعد الإنفجار العظيم، غمر الكون كله ضوء ساطع جدًا بشكل لا يُصدق، ولأن الكون يتوسع؛ فقد تمددت موجات الضوء لتصل إلى مدى موجات المايكروويف.
تليسكوب المايكروويف يمكن أن يرى هذا الضوء القديم من بدايات الكون.
فى الواقع، الرؤية من خلال تليسكوبب المايكروويف تُظهر السماء كلها متوهجة ليلًا أو نهارًا، وهذا التوهج يُسمى “إشعاع الخلفية الكونية الميكروي”.
4- كيف يختلف ضوء النجوم عن موجات المايكروويف؟
على عكس الضوء القادم من النجوم؛ فإن اشعاع الخلفية الكونية الميكروي يكون هو نفسه أينما نظرت له، وأينما كنت في الفضاء.
5- يمكننا البحث فى ماضي الزمن.
النظر بعيدًا فى الفضاء مثل النظر إلى الوراء فى الزمن، وذلك لأن الضوء من الأجسام البعيدة يستغرق وقتًا أطول للوصول إلينا من ضوء الأجسام القريبة؛ فإذا كان الجسم على بعد مليون سنة، فنحن نشاهد ما كان عليه قبل مليون سنة.
التليسكوبات الحديثة قوية بدرجة كافية لعرض الأجسام التى تبعد عنا مليارات السنين الضوئية، والتى هى على مقربة من وقت الانفجار العظيم.
إذا كان الانفجار العظيم قد حدث؛ كنا لنتوقع هذه الرؤى البعيدة للكشف عن السحب الغازية، والتى لم تتحول بعد إلى نجوم ومجرات، وقد وجد علماء الفلك سحب مثل هذه فى الكون البعيد، والبعض منها عمره حوالى 12 أو 13 مليار سنة، وحتى من خلال هذه المسافة الهائلة يمكننا معرفة مما تتكون هذه السحب؛ باستخدام تقنية التحليل الطيفى لتحليل الضوء الذى يمر من خلالها.
تتنبأ نظرية الانفجار العظيم، أن هذه السحب الغازية القديمة تتكون من أشياء مختلفة جدًا عن الكون الحديث؛ فمعظم العناصر الكيميائية فى الكون الحديث قد تكونت داخل النجوم، ولأن السحب الغازية تلك قد وُجدت قبل النجوم؛ لذا فهى تقريبًا تتألف بالكامل من العناصر الأساسية، وهى الهيدروجين والهيليوم.
ما الذى تسبب فى حدوث الانفجار العظيم؟
ما الذى تسبب فى الانفجار العظيم، هو السؤال الذى لازال يحيّر بعض أفضل العقول العلمية، وهناك بعض النظريات التى تحاول الإجابة على السؤال لجعل نظرية الإنفجار العظيم منطقية أكثر ولنتمكن من فهم كوننا. بعض أهم الفرضيات عن نشأة الإنفجار العظيم تتضمن:
1. انفجار الكون من ثقب أسود
هذه نظرية الفيزيائى (نيكوديم بوبلاواسكي-Nikodem Poplawski)، ويقترح فيها أن كل ثقب أسود يمتص المادة، قد يقابله ثقب أبيض فى واقع آخر، حيث يقذف المادة خارجه مسببًا الانفجار العظيم.
2- عودة ميلاد الكون بعد انسحاق عظيم
نظرية الارتداد العظيم-The Big Bounce theory، تقترح أن توسع الكون قد تباطأ، وفى نهاية المطاف انهار للداخل بسبب الجاذبية فى انسحاق عظيم للكون، قبل أن ينفجر فى انفجار عظيم مرة أخرى.
3- الكون جاء من أحد الأكوان المتعددة
نظرية التضخم الفوضوي-The chaotic inflation theory، تقترح أنه فى أحد الأكوان المتعددة التى لانهاية لها، قد يكون كوننا مجرد مولود واحد من بين العديد من فقاعات الطاقة التضخمية؛ التى تؤدي إلى إنفجار عظيم، وتوالد فقاعات أكثر.
4- الكون والزمن كلاهما قد بدأ لحظة الانفجار العظيم
نظرية البروفيسور (ستيفن هوكينج) تقترح أن الكون لم يأت من أى شيء؛ فلم يكن هناك زمن قبل الإنفجار العظيم أصلًا، وهذا يشبه فكرة نقطة شمال القطب الشمالي.