كيف أصبح الكون؟
ربما يكون أعظم سر كبير ، وجذر كل الآخرين. أعظم أسئلة الإنسانية - كيف بدأت الحياة؟ ما هو الوعي؟ ما هي المادة المظلمة ، الطاقة المظلمة ، الجاذبية؟ - تنبع منه.
قالت آن درويان ، مؤلفة وأرملة عالم الفلك كارل ساجان: "كل الألغاز الأخرى تكمن في نهاية هذا السؤال". "هذا يهمني لأنني بشر ولا أحب عدم المعرفة."
على الرغم من أن النظريات التي تحاول حل هذا اللغز تزداد تعقيدًا بشكل متزايد ، فإن العلماء يلاحقونهم احتمال أن بعض الروابط الأكثر أهمية في سلسلة تفكيرهم خاطئة.
الألغاز الأساسية
وفقًا لنموذج Big Bang القياسي ، ولد الكون خلال فترة تضخم بدأت منذ حوالي 13.8 مليار سنة. مثل بالون سريع التوسع ، تضخم من حجم أصغر من الإلكترون إلى حجمه الحالي تقريبًا في جزء صغير من الثانية.
في البداية ، تم اختراق الكون بالطاقة فقط. تجمعت بعض هذه الطاقة في جزيئات تجمعت في ذرات خفيفة مثل الهيدروجين والهيليوم. تجمعت هذه الذرات أولاً في المجرات ، ثم النجوم ، التي داخل أفرانها النارية تم تشكيل جميع العناصر الأخرى.
هذه هي الصورة المتفق عليها بشكل عام لأصول الكون كما تصورها العلماء. إنه نموذج قوي يشرح العديد من الأشياء التي يراها العلماء عندما ينظرون في السماء ، مثل النعومة الملحوظة للزمكان على المقاييس الكبيرة والتوزيع المتساوي للمجرات على جوانب متقابلة من الكون.
ولكن هناك أشياء حول هذه القصة تجعل بعض العلماء غير مرتاحين. بالنسبة للمبتدئين ، لا يمكن اختبار فكرة أن الكون مر بفترة تضخم سريع في وقت مبكر من تاريخه ، وهي تعتمد على وجود شكل غامض من الطاقة في بداية الكون اختفى منذ فترة طويلة.
قال إريك أغول ، عالِم الفيزياء الفلكية بجامعة واشنطن ، "إن التضخم نظرية قوية للغاية ، ومع ذلك ما زلنا لا نملك أي فكرة عن سبب التضخم أو ما إذا كانت حتى النظرية الصحيحة ، على الرغم من أنه يعمل بشكل جيد للغاية".
بالنسبة لبعض العلماء ، يعد التضخم إضافة متقطعة لنموذج Big Bang ، وهو التعقيد الضروري الملحق به لجعله مناسبًا للملاحظات. لن تكون هذه الإضافة الأخيرة.
قال بول ستينهاردت ، الفيزيائي النظري في جامعة برينستون: "تعلمنا أيضًا أنه يجب أن تكون هناك مادة مظلمة في الكون ، والآن طاقة مظلمة". "لذا فإن الطريقة التي يعمل بها النموذج اليوم هي أن تقول ،" حسنًا ، أنت تأخذ بعض الانفجار الكبير ، وتتحمل بعض التضخم ، وتضبط ذلك للحصول على الخصائص التالية ، ثم تضيف كمية معينة من المادة المظلمة والطاقة المظلمة. " هذه الأشياء ليست مرتبطة بنظرية متماسكة ".
يقلق شتاينهاردت من أن علماء الكون يتصرفون كمهندسين أكثر من العلماء. إذا لم تتطابق الملاحظة مع النموذج الحالي ، فإنها ترفق مكونًا أو عبثًا آخر مع العناصر الموجودة لتناسبها. المكونات غير متصلة ولا يوجد سبب لإضافتها إلا لمطابقة الملاحظات. الأمر أشبه بمحاولة إصلاح سيارة قديمة عن طريق إضافة أجزاء جديدة من طرازات أحدث ولكن مختلفة. قد تعمل هذه الأجزاء على المدى القصير ، ولكنك تحتاج في النهاية إلى سيارة جديدة.
كون دائم الشباب
في السنوات الأخيرة ، عمل Steinhardt مع آنا إيجاس ، الفيزيائية النظرية في جامعة هارفارد ، على بديل جذري لنموذج Big Bang القياسي.
وفقا لفكرتهم ، التي تسمى علم الكونيات المرتد ، ولد الكون ليس مرة واحدة فقط ، ولكن ربما عدة مرات في دورات لا نهاية لها من الانكماش والتوسع. تستبدل النظرية "الانفجار الكبير" بـ "ارتداد كبير" ، والذي يربط بسلاسة فترات الانكماش والتوسع في الكون ويحل العديد من القضايا التي ابتليت بها نظرية التضخم.
يدعي الزوجان أن نظريتهما ekpyrotic ، أو "الدورية" ، لا تفسر التضخم فحسب ، بل أيضًا الألغاز الكونية الأخرى ، بما في ذلك المادة المظلمة والطاقة المظلمة ولماذا يبدو أن الكون يتوسع بسرعة متواصلة.
في حين أن علم الكونيات المرتد المثير للجدل يثير إمكانية كون الكون دائم الشباب ومتجددًا ذاتيًا. ربما يكون الأمر أكثر إثارة للإعجاب من كون ذي بداية ونهاية محددين ، لأنه يعني أن النجوم في السماء ، حتى أقدمها ، تشبه اليراعات القصيرة العمر في المخطط الكبير للأشياء.
قال عالم الفلك في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا ريتشارد ماسي: "أتمنى أن يقترب الجهد الذي يبذله المجتمع في البحث العلمي من تقريبنا من الحقائق الأساسية ، وليس مجرد طريقة لصنع أدوات مفيدة". "لكنني مرعوب بنفس القدر من معرفة أن كل ما أعرفه خطأ ، وآمل سرا أنني لا أفعل ذلك."
تم تحديث هذه المقالة في 27 يونيو 2019 ، بواسطة Live Science مساهم Tim Childers.
