☎️ 🌶️ 👼🏼 اسأل إيثان رقم 49: هل يرفض الفضاء المجهول نظرية الانفجار الكبير؟ 👨🏾‍🤝‍👨🏽 🚣🏻 🐯

لا نعرف طبيعة المادة المظلمة أو الطاقة المظلمة التي تشكل 95٪ من كوننا. هل هذا يعني أن نظرية الانفجار الكبير موضع شك؟

إذا كانت نظريتك لها لانهائية ، في هذه الأماكن تتوقف عن وصف الواقع. إذا كان الكون قد ولد من الانفجار العظيم ، وفي الوقت نفسه لا نهاية لها ، فعلينا أن نعتقد أنه أصبح على الفور كبيرًا بشكل لا نهائي. وهذا أمر سخيف.
- جين ليفين

في بعض النواحي ، إنها معجزة ، على الرغم من كل معرفتنا التي تم الحصول عليها من خلال البحث العلمي ، ما زلنا نواجه أسئلة ليس لدينا إجابات عنها. وكل أسبوع تحاول أن تبهرني في عمودي الأسبوعي بأسئلتك واقتراحاتك. هذا الأسبوع ، سأل قارئ jlnance:

العلماء على يقين من أنهم يفهمون تطور الكون منذ بداية الانفجار الكبير. وهم على يقين من أن الكون يتكون من مادة مظلمة ، وتكوينها غير معروف ، وأن ديناميكياتها تتحكم فيها الطاقة المظلمة ، والتي يتم دراستها بشكل سيئ أيضًا (هل هذه قوة جديدة؟)

وكيف يمكن بعد ذلك الاستقراء إلى الانفجار الكبير ، إذا كان الأمر يتعلق بالمادة والقليل جدا معروف في السلطة في الكون؟

هذا سؤال مهم تطرحه على نفسك في كل مرة تتلقى فيها حقائق جديدة: "هل طريقتنا القديمة في التفكير الآن؟" دعنا نكتشف.

الصورة

يجب أن نتذكر من أين جاءت نظرية الانفجار الكبير. تاريخيا ، وقعت العديد من الأحداث التي أرست الأساس للتفاهم الذي طورناه الآن. الأحداث هي كما يلي:

الصورة

تم تطوير نظرية النسبية العامة ، نظرية الجاذبية الجديدة ، وتم تأكيد تنبؤاتها. في البداية ، كان من المفترض أن يفسر المفهوم المداري للزئبق حول الشمس ، ولكن بعد ذلك تنبأ بمجموعة كبيرة من الظواهر ، وتم تأكيدها جميعًا ، بما في ذلك انحراف ضوء النجوم البعيدة بالكتلة ، والانزياح الأحمر الثقالي ، وتمدد الوقت بسبب الجاذبية ، وانخفاض مدار المدارات القريبة الجماهير ، وأكثر من ذلك بكثير.

الصورة

وجد أن المجرات هي أشياء خارج مجرة درب التبانة. في البداية ، تم اعتبارهم سدم ، مناطق تشكل النجوم ، تقع على بعد عشرات الآلاف من السنين الضوئية. لكن الجمع بين السرعات العالية جدًا ، والذي يشير إلى عدم وجود علاقة جاذبية مع درب التبانة ، وتمايز النجوم الفردية داخلها ، سمح لنا بالتوصل إلى استنتاج مفاده أنها تبعد ملايين السنين الضوئية.

الصورة

المجرات في الكون ، التي تقع بشكل متساوٍ في جميع الاتجاهات وعلى جميع المسافات ، تبتعد عنا. من خلال الجمع بين الانزياح الأحمر (سرعة الإزالة) والمسافة إليها (التي تم الحصول عليها من خلال مراقبة النجوم الفردية) ، وصلنا إلى قانون هابل ، والذي وفقًا له ، كلما كانت المجرة أبعد عنا ، كلما ابتعدت عنا بشكل أسرع.

الصورة

بدمج هذه البيانات مع النسبية العامة ، وجدنا أنه بدلاً من الكون ، حيث تتشتت جميع المجرات بعيدًا عنا ، كما هو الحال في مركز الانفجار ، الكون ، الذي يتوسع ، والذي يظهر فيه مسافة جديدة ثابتة بين المجرات ، مما يزيد المسافة بينهما. بالنسبة للمهتمين بالتفاصيل الفنية ، سأقول أن جميع الأوقات المتجانسة المتجانسة في الزمان (حلول GR التي هي نفسها في جميع الاتجاهات والمسافات) يجب أن تحتوي إما على مساحة تقلص أو توسيع.

الصورة

أحد الاستنتاجات المحتملة من هذا (على الرغم من أنه ليس الاستنتاج الوحيد) هو أنه في الماضي كان الكون أكثر حرارة وكثافة ، وسوف يبرد ويتغير بمرور الوقت. هذه هي فكرة الانفجار الكبير. هذا يعني أن الكون يتوسع ، والانزياح الأحمر هو الأكبر ، وكلما ابتعد عنا الجسم ، حيث كان في وقت سابق أكثر حرارة وكثافة.

كانت الأطوال الموجية أقصر ، مما يعني أن هناك المزيد من الطاقة. كانت المادة والإشعاع أقرب إلى بعضهما البعض ، ولم تكن التصادمات أقوى فحسب ، بل أيضًا في كثير من الأحيان. إذا كان الأمر كذلك ، فستتبع ذلك استنتاجات خطيرة للغاية.

الصورة

1) من الناحية المكانية ، كان الكون متجانسًا. عندما تصبح الجاذبية أقوى إذا تم جمع المزيد من الكتلة معًا ، أصبح الكون اليوم أكثر تكتلًا من ذي قبل. لذا ، بمجرد عدم وجود مجموعات مجرة فائقة ، ومجرات ، وحتى نجوم. لذلك ، في السابق ، لم يكن الفرق في كثافة المناطق المختلفة قويًا جدًا فحسب ، بل لم تكن العناصر الثقيلة موجودة ، لأنها تم تصنيعها فقط داخل النجوم ، والتي لم تكن موجودة لفترة طويلة.

الصورة

2) بمجرد أن تكون ساخنة بدرجة كافية بحيث لا تتشكل الذرات فيها. الاصطدامات القوية والمتكررة بين الفوتونات والذرات تطرد الإلكترونات خارج مداراتها. من خلال استقراء الماضي ، يمكننا أن نستنتج أنه في البداية كان من المستحيل تكوين ذرة مستقرة بحيث لا يتأين على الفور بواسطة أي فوتون.

الصورة

3) ذات مرة كانت ساخنة جدا لدرجة أنه حتى النواة الذرية لم تتشكل. وعلى الرغم من أن القوى النووية أكبر بحوالي ست مرات من تلك الذرية ، فإن الكون كان في الأصل ساخنًا وكثيفًا جدًا ، وبالتالي ، كان هناك وقت كان فيه بحر من البروتونات والنيوترونات والإلكترونات. ثم ، التبريد ، مرّ بمرحلة يمكن فيها دمج البروتونات والنيوترونات. كان من المفترض أن يؤدي ذلك إلى ظهور كمية معينة من العناصر الخفيفة والنظائر - الديوتريوم والهيليوم -3 والهيليوم -4 والليثيوم 7. يتم تحديد عددهم ونسبهم من خلال نسبة الباريونات (البروتونات والنيوترونات) إلى الفوتونات في الكون.

إذا كانت لديك مادة عادية (بروتونات ونيوترونات وإلكترونات) وإشعاع ، وكانت نظرية الانفجار الكبير صحيحة ، فيمكننا أن نرى دليلاً على جميع الاستنتاجات الثلاثة. على وجه التحديد ، سيكون هناك توهج متبقي من الإشعاع من المراحل المبكرة للكون - متساوي الخواص ومتجانس تمامًا تقريبًا ، وأكثر دفئًا فقط من الصفر المطلق.

الصورة

وستتواجد غيوم الغاز القديم أيضًا ، حيث لم تتشكل النجوم منذ الانفجار الكبير. ويجب أن نكون قادرين على تحديد عدد العناصر والنظائر من المراحل الأولى من التطور.

الصورة

وأخيرًا ، يجب أن نرى تقلبات في التوهج المتبقي ، على الرغم من أنه غير ذي أهمية.

الصورة

بالإضافة إلى ذلك ، يجب أن نرى تطورًا في التركيب والتكوين الكيميائي للكون ، حيث تتكون المناطق القديمة والأقرب من مجموعات أكبر ولديها كثافة أعلى من العناصر الثقيلة.

لن نقبل نظرية الانفجار الكبير إذا لم نلاحظ كل هذه الظواهر - لكننا نراقبها. لا يمكن لأي نظرية أخرى أن تتنبأ بهذه الأشياء أو تتجادل مع نظرية الانفجار الكبير.

الصورة

دعونا نعود إلى السؤال الرئيسي: لم يتوقع الانفجار الكبير الطاقة المظلمة أو المادة المظلمة. هل هناك مشكلة في هذا؟

كل شيء وصفته أعلاه سيكون صحيحًا ، بغض النظر عن ما يمكن العثور عليه في الكون. الشيء الوحيد الذي يغير وجود الطاقة المظلمة والمادة المظلمة هو ما يلي:

الصورة

تؤثر المادة المظلمة على بعض تفاصيل تكوين الهيكل. على وجه الخصوص ، نظرًا لأنها تتجمع تمامًا مثل المادة ، ولكنها لا تتفاعل من خلال التصادمات مع نفسها ، أو مع المادة العادية ، أو مع الإشعاع - فإن وجودها يغير حجم المجرات الصغيرة وعددها ، والمجرات الكبيرة ، وكيف يتم تجميعها. كما أنه يؤثر على طيف تذبذب الأشعة الكونية الميكروية.

الصورة

ولكن حتى عندما يكون هناك مادة مظلمة أكثر من المعتاد بخمس مرات ، فإن بقية القصة لا تتغير.

تؤثر الطاقة المظلمة على سرعة التوسع الكوني أقرب إلى اللحظة الحالية في حياة الكون. بدأوا في تخمين وجودها في عام 1933 ، ولكن ليس من المستغرب أن هذه الفكرة لم تؤخذ على محمل الجد حتى التسعينات: قياسات دقيقة جدًا لمسافات تبلغ عشرة مليارات سنة ضوئية مطلوبة فقط لبدء رؤية تأثيرها على تطور الكون.

الصورة

لذلك ، على الرغم من أن المادة المظلمة والطاقة المظلمة تشكل حصة كبيرة من محتوى الطاقة في الكون - تحتل المادة المظلمة 26٪ ، والطاقة المظلمة - 69٪ - إلا أنها لا تمثل صعوبات لنظرية الانفجار العظيم.

من حيث المبدأ ، في الكون يمكن أن يكون هناك أي شيء أو كل شيء دفعة واحدة من القائمة التالية (مرتبة حسب أعلى ضغط إيجابي إلى أقل سلبية):

الإشعاع في شكل جزيئات عديمة الكتلة
النيوترينو
(, , )
( )
, , « »

لدينا إشعاع ونيوتريونات ومادة ، وهذا معروف منذ ما يقرب من مائة عام. ماذا عن الباقي؟ يبدو أنها مادة مظلمة وثابت كوني في شكل شكل خاص من الطاقة المظلمة. ربما لا أكثر.

يمكنك ، بالطبع ، النظر إليها من وجهة نظر "الانفجار الكبير لم يتنبأ بهذا" ، لكن الانفجار العظيم ليس الجواب النهائي في تاريخ الكون ، ولكنه جزء من القصة فقط.

الصورة

سيكون هناك دائمًا شيء لا نعرفه حتى الآن ، لذا فإن التضخم الكوني والمادة المظلمة والطاقة المظلمة ليست مشكلة بالنسبة للانفجار الكبير - فهي تُظهر لنا فقط حدود هذه النظرية وتخبرنا القصة الكاملة للكون.

اسأل إيثان رقم 49: هل يرفض الفضاء المجهول نظرية الانفجار الكبير؟

لا نعرف طبيعة المادة المظلمة أو الطاقة المظلمة التي تشكل 95٪ من كوننا. هل هذا يعني أن نظرية الانفجار الكبير موضع شك؟

More articles: