أهلا وسهلا بك ضيفنا الكريم، إذا كانت هذه زيارتك الأولى للمنتدى، فيرجى التكرم بزيارة صفحة التعليمات، بالضغط هنا.كما يشرفنا أن تقوم بالتسجيل بالضغط هنا إذا رغبت بالمشاركة في المنتدى، وفي حال رغبت بقراءة المواضيع والإطلاع فتفضل بزيارة القسم الذي ترغب أدناه.
نظرية التمدد الكوني من احدث النظريات الكونية وقد تمكنت من الاجابة على اسئلة عويصة، بالرغم من حداثتها، واهم الاسئلة هي:: 1-كم عمر الكون 2- لماذا يملك الوقت اتجاه؟ 3-كيف نشأت المجرات؟ 4-لماذا يتمدد الكون؟
من تاريخ المشاكل الكونية
عندما نبحث عن القنوات التلفزيونية نرى بقع بيضاء تظهر على شاشة التلفزيون قبل العثور على قناة عاملة. حوالي 1% من هذه النقاط يرتبط اصلها بالانفجار الكبير الذي وضع نقطة البداية لبدء الحلقة الراهنة من التتطور. هذه الإلكترونات صدرت عند الانفجار وجاءت كموجات تسمى ميكرووايف، وتشكل اليوم الخلفية الكونية.
هذه الموجات الصوتية اصبحت المساعد التي اعطى جواب العديد من الاسئلة الغامضة حول الكون. من خلالها نعرف عمر الكون ومما يتألف. كما نعرف لماذا توجد المجرات ولماذا يتجه الوقت بأتجاه واحد. الاجوبة لم تأتي بالطبع فقط من هذه الموجات بل ايضا من الترابط مع ظاهرة التوسع الكوني.
حسب نظرية التوسع الكوني يتزايد تباعد المكونات الكونية بأستمرار عن بعضها البعض مباشرة بعد الانفجار الكبير. في الخلفية الكونية لازالت هذه الموجات تعكس فترة اقدم من فترة التوسع، الامر الذي يسمح بدراسة الحالة الاولى للكون.
نظرية اينشتاين إكتشفت تمدد الكون قبل إينشتاين نفسه
نظرية التوسع الكوني ظهرت منذ عشرات السنين، وتتطورت بفضل مجموعة من العلماء، احدهم كان البريت إنشتاين. عام 1915 طرح إينشاتين نظرية النسبية المشهورة. هذه النظرية حلت مجموعة معقدة من الظواهر واعطت اجوبة على الكثير من المشاكل الفيزيائية. لقد تتطابقت النظرية مع الملاحظات. غير ان نظرية النسبية كانت تملك مشكلة خطيرة، عند استخدام المعادلة بالمنظومة الكونية ، يظهر من الواضح ان الكون غير مستقر فهو إما في حالة توسع وإما في حالة تقلص.
في ذلك الوقت كان كل إنسان متعلم " يعلم" ان الكون بلا حدود وابدي. إينشتاين وجد نفسه تحت تأثير الافكار المسبقة ملزما بإضافة مُعامل ثابت، اسماه المُعامل الكوني، الى المعادلة الذي قام بخلق ضغط الى الداخل يعادل ضغط التباعد، وفي نفس الوقت حافظت نظرية النسبية على مقوماتها الاخرى. غير ان إينشتاين تخلى سريعا عن المُعامل الذي اضافه. عام 1929اكتشف الفلكي ايدوين هوبله ان جميع المجرات تبتعد عن بعضها. الكون لم يكن غير متغير كما كان العالم يعتقد سابقا وبالتالي لاحاجة له الى قوة دافعة. لقد اعتبر إينشتاين الإضافة خطيئة العمر.
بعد عام 1929 يكتشف الفيزيائيون ان الكون ينقصه احد الاشعاعات. من المعروف ان جميع مصادر الحرارة تطلق اشعة مميزة خاصة بالمصدر المطلق، وبأعتبار ان الانفجار العظيم كان مصدر حراري، يفترض به ان يطلق إشعاعاته الخاصة. بالرغم هذه المعرفة والسعي للوصول الى هذا الاشعاع لم يتمكن العلماء حتى عام 1965 من اكتشافه وحتى هذا حصل عن طريق الخطأ. في مختبراتAT&T Bell Labratories كان العالم Arno Penzias & Robert Wilson يعملون من اجل ايجاد نوع جديد من المستقبلات (انتين) ولكن لم يتوفقوا من التخلص من الذبذبات التشويشية المزعجة، ولذلك حاولوا ايجاد مصدر إرسال هذه الذبذبات، يبنتهي الامر بحصولهم على جائزة نوبل في الفيزياء، لإكتشافهم ذبذبات الانفجار العظيم.
الاكتشاف جلب معه مشكلة جديدة، من حيث ان الموجات القصيرة للغاية كانت ذات حرارة واحدة في كافة الاتجاهات. لننظر الى المثال التالي: إذا بدأت بقياس حرارة الاشياء بمنزلك ووجدت ان جميع الاشياء لها درجة حرارة واحدة بالضبط ولنفترض انها 2,727 مئوية بالرغم من ان حرارة الغرفة تختلف من مكان الى اخر إختلافا كبيرا. هذا الامر لايمكن ان يكون بلا سبب. عند قياس درجة حرارة الثلاجة تجدها ايضا 2,727 وبالتالي لابد ان تكون جميع الاشياء ذات الحرارة الواحدة قادمة من الثلاجة. من هنا توصل العلماء الى ان المواد المتشابهة الحرارة لها مصدر واحد.
المشكلة مع الموجات القصيرة انهم ليسوا من مكان واحد. اماكنهم تبعد عن بعضها البعض مسافات هائلة الى درجة انه حتى الضوء لايمكنه قطع هذه المسافة خلال منذ لحظة بدء المرحلة الكونية والى اليوم. بتعبير اخر المناطق المقاسة لها درجة حلرارة واحدة بالرغم من انهم لم يتصلوا ببعضهم ابدا. هذه المشكلة إطلق عليها " المشكلة الافقية" وتمكنوا من حلها بعد عشرين عاما من اكتشافها، بفضل اكتشاف تمدد الكون.
المفاجئة بأكتشاف تمدد الكون لاتقل عن الانفجار الكبير
عالم الفيزياء الشابAlan Cuth من معهد Massachussets Institute of Technology, MIT هو الذي فتح الباب لنظرية تمدد الكون عام 1979، عندما كان يسعى للوصول الى معرفة كثافة الجزيئات الكونية، ولكنه توصل الى نظرية نشوء الكون عوضا عن مسعاه الاول.
حتى في الفراغ الكوني يجابه الجسم مايمكن تسميته بحالة "التلكؤ"وهو تبديل السرعةعندما يمر الجسم بحقل التلكؤ مما يدل على ان الحقل له كثافته التي تختلف عن كثافة بقية الفراغ. كلما إزدادت قيمة التلكؤ كلما كانت كثافة الجسم اكبر. من اجل ايضاح حالة التلكؤ بالجسيمات الكونية درس العالم الشابAlan Cuth ظاهرة تعرف بأسم حقل Higgs، والاسم اطلق على مكتشفه Peter Higgs. بالضبط كما ان حركة الجسم في حوض ممتلئ بالعسل ستكون اكثر تلكوء من حركة في حوض ممتلئ بالماء، نرى ان حقل Higgs يتواجد في كل الكون الخالي وكأن هناك " مادة" من نوعية خاطئة، تقدم مقاومة للجسيمات الكونية السابحة ضد زيادة سرعتها. نعرف ان بعض الجسيمات اثقل من غيرها من كونها تجد عبأ اكبر في مقاومة حقل Peter Higgs والخروج منه.
عام 1979 شكل انعطافا كبيرا عندما قامAlan Cuth بتجربة حقل هيغس Higgs في الظروف المشابهه لما كان علية الامور في لحظة الانفجار العظيم. المفاجأة ان حقل هيغس اظهر خواصا دافعة عنه، وعندها اجرى تجربة فيزياء حقل هيغس Higgs على الكون بأكمله. النتائج كانت غير متوقعة. حقل هيغس لديه قدرات هائلة على الدفع والابعاد الى درجة انه لحظة الانفجار وخلال 10 مرفوعة الى ناقص 35 من الثانية انتفخ الكون الى 10 مرفوعا الى 100 مرة من حجمه اليوم. ان الارقام خيالية الى درجة ان العلماء يتساءلون لماذا لم ينفجر البالون الكوني؟ الحسابات تشير الى ان التمدد كان غاية في الكبر ولكن بسرعة جرى التقلص، وخلال بضعة مليارات من الاعوام وصل الى الحجم الطبيعي الخاضع لقوى الجاذبية .
بهذه الحسابات اصبح واضح ان الانفجار العظيم ليس إلا نتائج لقوى حقل التمدد وحلقة من حلقاته.
المعضلات الكونية تجد حلولا
تمكنت نظرية التمدد من حل مجموعة معضلات كونية كانت مستعصية على الحل ومن بينها " المشكلة الافقية". التمدد يتضمن تسارع مستديم للسرعة. هذا يعني ان السرعة تتصاعد بسرعة عبر الزمن، ولكن ايضا تعني انها تتضاءل عند كل خطوة الى الوراء عبر الزمن. إذا استمرينا بالعودة الى الوراء نصل الى لحظة عندما كانت فيه جميع اجزاء الكون بصف بعضها البعض مايسمى" ضوء الافق"، وبالتالي توصلنا الى توضيح المشكلة الافقية.
غير ان هذه النتائج لم تكن كافية لاعطاء نظرية التمدد الاعتراف الكافي. كانت النظريات الكلاسيكية تتمتع بوضع افضل بسبب انهم عدة مرات استطاعوا التنبأ بالنتائج المختبرية ومعطيات المراقبة بدقة تصل الى بضعة ديسمتر. لفترة طويلة كانت التساؤلات قائمة الى اي درجة تستطيع نظرية آلان الوصول الى معطيات مماثلة من الدقة.
تشكك العلماء انتهى عندما ثبت بما لايدع مجال للمقارنة ان التمدد للبالون الكوني جعل صوت الانفجار العظيم بما يماثل مثيله الصادر من الاداة الموسيقية الهوائية المسماة مزمارة الاورغيل، اي يملك نغمة سطحية ونغمة اخرى خلفية تحمل بصمة خاصة مرتبطة بالانفجار ذاته، والتي امكن قراءتها من صور الموجات الخلفية.
الاصوات المرتدة عن موسيقى الاورغيل يمكن قياسها بدقة بمساعدة طول اسطوانة الاورغيل وسرعة الصوت. التجربة تثبت ان القياس تتطابق فيه المعطيات النظرية مع العملية. معطيات ميكانيك الكفانت يظهر ان حقل التمدد كان ملئ بالالتفافات والتشويش ذو موجات مختلفة. في كرة الانفجار العظيم وصل مستوى التشويش الى مستوى الموجات الصوتية. تماما كما في اسطوانة الاورغيل ، يصبح الصدى ثابتا (غير متحرك) وطول الموجة يعتمد على بعد الكرة. نغمات الانفجار العظيم لم تفقد وانما حفظت في موجات قصيرة في البالون الكوني. بفضل الضغط الصوتي حدث إحماء مناطق الضغط، في حين المناطق التي بها ضغط اقل بقيت ابرد. ومن هنا نرى ان نظرية التمدد تنبأت بطول وارتفاع كل موجه على حدة بدقة عالية، ومنذ عام 1990 اصبح العلماء يتسارعون لاجراء القياسات في الواقع العملي.
افضل القياسات حتى الان للموجات الخلفية جاءت من القمر الصناعي ويلكينسونWilkinson Microwave Anisotropy Probe, WMAP. . بتاريخ 16 آذار عام 2006 وبعد خمسة اعوام من المراقبة ، تم الحصول وللمرة الاولى على صورة كاملة لمجمل القدح الصوتي (على غرار قوس القدح) للكرة الكونية. منحنيات القدح الصوتي تتطابقت مواضعها بالضبط كما تنبأت نظرية التمدد الكوني. من المهم الإشارة الى ان النظرية تمكنت من تحديد شكل القدح الصوتي للكون فيما لو لم يكن هناك تمدد له،وظهر ان صورته ستكون مخالفة للغاية. إن التمدد يشكل جوهر الكون ومحركه.
تعديل صورة الكون
بربط التمدد بالصورة الخلفية للموجات القصيرة اصبح من الممكن إعادة بناء مكونات الكون. قبل الحصول على القياسات القادمة من Wilkinson Microwave Anisotropy Probe, WMAP.. قبل هذه القياسات كان بمقدور العلماء تقدير عمر الكون بين 12 الى 18 مليار سنة، اما اليوم فنعرف ان عمره بين 13,6 الى 13,8 مليارد سنة.
بالطريقة نفسها تكشف طول موجات الصدى ان الكون يتألف من 4% ذرات، 22% مادة مظلمة، 74% طاقة مظلمة. بمعنى اخر 96% من الكون يتألف من مادة وطاقة غير معروفة لنا حتى الان. المعطيات تتطابق تماما مع مجموعة دراسات سابقة. في التسعينات قام فريق امريكي واوسترالي بدراسة مايعرف ب"لا-سوبرنوفLa-Nova ا". هذا النوع من السوبرنوفا يتكون من نجمة قزمة تمتص المادة من النجوم المحيطة بها. في اللحظة التي تصل بها النجمة الى حجم معين بدقة، تنهار بأنفجار هائل مطلقة طاقة عظيمة. بمساعدة الاشعاعات المنطلقة يتمكن العلماء من قياس ، ليس فقط البعد الى تلك النجمة ولكن ايضا سرعتها ووقت اصدارها للضوء.
بفضل هذه النجوم بالذات تمكن العلماء من رؤية سرعة تمدد الكون في لحظات زمنية مختلفة بعد حدوث االانفجار العظيم. كان علماء الفلك على قناعة بأن سرعة التمدد ، بالضرورة، ستتباطئ في النهاية، وقوة الجاذبية ستبدأ بأعادة الشد الى الخلف.
من هنا، الصدمة كانت هائلة عندما ظهر ان التمدد قد تباطئ بعد المليارات السبعة الاولى من لحظة الانفجار العظيم، ثم بدأ بالنمو من جديد. المعطيات الجديدة تعارض تنبوأت الاعوام السابقة وتظهر ان هناك قوة مجهولة اطلقت المادة. ولكن اي قوة لديها "فضاء هائل" بما يكفي من اجل تعطيل قوة الجاذبية؟
هنا اضطر العلماء الى إعادة تذكر القيمة الثابتة في نظرية إينشتاين الكونية وإعادتها الى المعادلة بأسم جديد " المُعامل الثابت للطاقة المظلمة". بالرغم من انه لااحد يعرف ماهي الطاقة المظلمة، نعلم انها تشكل 74% من الكون في حين المادة المتأثرة بها تشكل 4% فقط.
معضلة الزمن: من النظام الى الفوضى، من اطلقه؟
لماذا يتحرك الزمن بأتجاه واحد فقط؟ سؤال كان يعاني منه الفيزيائيون منذ عشرات السنين. وهنا تجيب نظرية التمدد.
جميع قوانين الفيزياء الكلاسيكية متناظرة بغض النظر عما إذا كان الزمن بأتجاه واحد ام لا. قوانين نيوتن يمكن استخدامها من اجل حساب مواقع الكواكب بعد مئة عام ولكن ايضا يمكن استخدامها لمعرفة مواقع الكواكب قبل مئة عام. نقطة الضعف في قوانين الطبيعة انهم لايستطيعوا تفسير سبب وجود إتجاه واحد للزمن.
الفيزيائي Ludwig Bolzmann الذي عاش في القرن الثامن عشر كان الاول الذي طرح الذرة كطرف في السبب. عالَم الذرة يتجه بأستمرار نحو الفوضى، وبالتالي إذا عرفنا الزمن باللانظام، يزيد الوقت بالتوازي مع زيادة اللانظام وفي إتجاهه. لننظر الى المثال التالي: صفيحة من البتزا اُخرجت للتو من الفرن تعكس القضية برمتها. بالنسبة لجو المطبخ البارد فأن البيتزا اسخن وذراتها تتحرك بسرعة اكبر. الفرق بين الذرات الحارة والذرات الباردة هو درجة النظام القابل للتغيير، من حيث ان ذرات البيتزا تتصادم بأستمرار مع ذرات الجو البارد، سيؤدي ذلك الى تغيير سرعة كلا منهما، يصلا الى قيمة المتوسط المشترك من الطاقة، وهذا التغيير المستمر بإتجاه الوصول الى القيمة المتوسطة المشتركة تمثل " اللانظام". مبدأ التحول بأتجاه زيادة المجموع الكلي " لللانظام" هو الذي يشكل محرك عمليات الفيزياء برمتها.
لسوء الحظ يجلب هذا الامر معه مشكلة كبيرة. إذا تابعنا الزمن الى الوراء يبدأ الكون بالتقرب من حالة النظام كلما اقتربنا اكثر الى لحظة الانفجار الكبير. ليصل الى حالة خاصة من النظام، حالة من الصعب التفكير بوجود قدرة على خلخلتها وبالتالي هذه الحالة من النظام تصبح اكثر فأكثر غير محتملة من وجهة نظر قانون الاحتمالات، لتصل درجة احتمالها الى درجة احتمال ان لص بيد واحدة يحصل ثلاث آسات متتابعة. من هنا نرى ان العملية الكونية قد انطلقت في ظروف غاية في الندرة ومن الصعب تصوراحتمال تجمع مكوناتها.
التمدد هو القوة التي رفعت التفاعل. عند الانفجار انتشرت المادة والطاقة بدرجات وطبقات متساوية للغاية في البالون الكوني بأسره. نقاط التمايز كانت كافية فقط لإنشاء المجرات . يمكن الاعتقاد ان ذلك كان سينشئ حالة من الانتظام العالي، غير ان المسافات الهائلة بين المجرات تجعل ان التغييرات والتأثيرات المتبادلة تجري فقط من خلال تأثير قوة الجاذبية. ومن حيث ان قوة الجاذبية تقوم بعملية الشد، تصبح هذه القوة ممثلة للإحتمال المؤكد بأن "اللانظام" سيتجمع من جديد في نقطة واحدة، في حين الغير محتمل ان المادة ستبقى موزعة بدون انتظام. التمدد خلق كون يملك نسبة عالية من النظام، ولذلك امكن للزمن ان يتجه بأتجاه اللانظام الذي يحقق غاية الاحتمال المؤكد بالعودة الى نقطة واحدة.
بالرغم من ان نظرية التمدد تشكل واحدة من اهم نظريات علم الفلك الحديث واهم منابع معلوماته، لازالت نظرية التمدد تملك الكثير لاخبارنا عنه وكشف اسراره ، فالنظرية لم تملك الوقت الكافي لرفدنا بالمعلومات.
جزاك الله خير الجزاء وبارك الله فيك واسأل الله ان يزيدك من الخير والعلم ويجزاك الفردوس الاعلى وأن يبعد الله عنك شر النفوس .. ويحفظك باسمه السلام القدوس .. ويجعل رزقك مباركا غير محبوس .. ويجعل منزلتك عنده في جنة الفردوس ..
منتديات غربة الروح 
التقييم
النقـــاط
عنوان الموضوع : ( تمدد الكون )
الإثنين 24 سبتمبر - 13:27 
موضوع: تمدد الكون 
كلمات دلاليه للموضوعع
