💆 🍢 💇🏽 اسأل إيثان رقم 113: هل العلماء على استعداد للتنازل عن حياتهم من أجل النظرية؟ 🤚🏾 👌🏽 👍🏾

من بين واجبات الخبير الذي يأمل أن ينقل إلى الإنسانية شغفه ومعرفته في مجال معين ، هناك حاجة للحوار مع جمهور متنوع. في بعض الأحيان يسبب هذا التنوع مشاكل للجمهور نفسه. من بين الأسئلة والاقتراحات ، وجدت الاستعلام التالي من كريس شو:

إذا طلب منك شخص ما وتحتاج إلى الإجابة بصدق ، فهل ستقول إن توسع الكون من حالة كثيفة ساخنة ليس مجرد نظرية ، بل حقيقة حقيقية؟ إذا كان عليك أن تخاطر بحياتك ، فماذا تقول؟

هناك العديد من الفروق الدقيقة المهمة في هذا الأمر ، لذلك دعونا نبدأ بأحدها: الانفجار الكبير.

الصورة

على عكس ما قد تكون سمعته ، لا تفترض نظرية الانفجار الكبير الوجود الإلزامي للفردية التي بدأ بها الكون. تقول أن الكون بدأ بحالة ساخنة وكثيفة ومتنامية ، ومنذ ذلك الحين برد. تم لعب الدور في بناء هذه النظرية من خلال ملاحظة رئيسية واحدة وتطور نظري واحد:

• لوحظ أن السدم الحلزوني ، حيث تم التعرف على المجرات الفردية في عشرينيات القرن العشرين ، تتحرك بسرعة كبيرة منا ، وأنه كلما ابتعدنا عنا ، كلما أسرعوا في الابتعاد عنا.
• في نفس الوقت تقريبًا ، تم اكتشاف أن نظرية النسبية العامة لأينشتاين ، التي تم التحقق منها في عام 1919 من خلال ملاحظة انحناء ضوء النجوم عن طريق الجاذبية خلال كسوف كلي للشمس ، تحظر وجود الكون الساكن ، وأن نسيج الفضاء يجب أن يتمدد أو يتقلص بمرور الوقت.

بمقارنة الملاحظة مع التنبؤ بأفضل وأنجح النظريات ، توصل العلماء إلى استنتاج لا مفر منه: نسيج الكون يتوسع ، وسبب الهروب المرئي للمجرات هو أن الضوء من مصادر بعيدة ممتد بسبب توسع الفضاء. تقدم الانفجار الكبير النظرية إلى المستوى التالي ، معلنا أن الكون المتوسع يمكن استقراءه في الوقت المناسب إلى حالة ساخنة وكثيفة ومتوسعة.

لكن هذا المزيج وحده لا يجعل الانفجار الكبير إلزاميًا. كان مجرد واحدة من العديد من الفرضيات التي ظهرت ، جنبًا إلى جنب مع نظرية الضوء المتعب ، ونموذج لحالة ثابتة ، ثم نموذجًا لعلم الكون والبلازما والكون الكهربائي. لكن نظرية الانفجار العظيم برزت مع هذه التنبؤات الفريدة:

• كان الكون في يوم من الأيام حارًا وكثيفًا لدرجة أن النوى الذرية لم تتشكل فيه. أدى هذا إلى وفرة من العناصر الخفيفة في الكون المبكر ، بما في ذلك الديوتريوم والهيليوم 3 والهيليوم -4 والليثيوم ، ولا ينبغي أن تتغير هذه الحالة حتى ظهرت النجوم الأولى.
• كان على الكون بعد ذلك أن يبرد ، ويمر بحالة يمكن أن تتشكل فيها الذرات المحايدة ، ونتيجة لذلك يجب أن يصبح شفافًا لكل الإشعاع الموجود في ذلك الوقت. لذا ، يجب أن يمتد هذا الضوء ، أي ، يتم تبريده ، من خلال توسع الكون ، ويجب أن يترك لنا التوهج المتبقي للانفجار العظيم ، على بعد بضع درجات فقط فوق الصفر المطلق ، ومع طيف جسم أسود.
• بالإضافة إلى ذلك ، تنبأت بالكون ، الذي ظهرت هياكله - النجوم والمجرات والعناقيد - بمرور الوقت بأشكال معقدة بشكل متزايد ، وكلما كان أبعد في الماضي ، كان يجب أن يبدو أقل تطورًا.

أثبتت مراقبة التوهج المتبقي للانفجار الكبير ، في وقت اكتشافه في الستينيات ، والمعروفة باسم "كرة نارية بدائية" ، واليوم - كإشعاع بارز - نموذج الانفجار العظيم وتجاهل الباقي. بعد ذلك ، مع ملاحظة عيوبه ، وقياس طيف درجة الحرارة وخصائص أخرى استبعد تمامًا بدائل أخرى. لن تذهب النظرية العلمية لأصل الكون ، الانفجار الكبير ، إلى أي مكان.

هذا لا يعني أنها حقيقة - بمعنى أنها ليست الإجابة النهائية التي توضح كل شيء. هذه هي إحدى خطوات المسار ، تشرح بنجاح وبشكل لا لبس فيه العديد من خصائص الكون. لا يوجد تفسير آخر يطابق جميع الملاحظات. لكن لا تزال هناك أسئلة لا يستطيع الانفجار الكبير تفسيرها:

• من أين أتت أجنة الهياكل - مناطق أكثر كثافة حيث تم تشكيل النجوم والمجرات والعناقيد؟
• لماذا يوجد في كل مكان في الكون نفس درجة الحرارة والكثافة وجميع الخصائص الأخرى بالضبط في جميع الاتجاهات؟
• لماذا يكون الانحناء المكاني للكون مسطحًا تمامًا وليس إيجابيًا أو سلبيًا؟
• لماذا يتصرف معدل التوسع في الوقت المناسب بهذه الطريقة وليس بطريقة أخرى؟
• لماذا لا توجد بقايا طاقات فائقة ، مثل الأقطاب المغناطيسية؟
• لماذا تشير الهياكل الناشئة إلى وجود مكون للمادة ، ومعظم المادة لا تتفاعل مع الإشعاع؟

لذلك ، لدينا تحسينات إضافية على النسخة الأصلية من نظرية الانفجار الكبير ، بما في ذلك وجود التضخم الكوني (الذي سبق وأدى إلى الانفجار الكبير) ، والمادة المظلمة (التي لم يتم تحديد طبيعتها بعد) والطاقة المظلمة (التي لا تزال خصائصها قيد الدراسة). لذلك ، نحن في انتظار اكتشافات كونية جديدة تشرح كتلة النيوترينوات وتفوق المادة على المادة المضادة في الكون وطبيعة المادة المظلمة.

النقطة هي أننا ما زلنا بحاجة إلى تعلم الكثير ، وإذا كان هناك شيء يحل محل الانفجار العظيم ، فلن يلغيه تمامًا. لم تصبح الجاذبية النيوتونية كاذبة بعد ظهور الموارد الوراثية. لقد حددت ببساطة نطاق العمل: إنها تعمل بسرعات منخفضة ومع مجالات جاذبية ضعيفة. ولدى الانفجار الكبير أيضًا مجموعة من التأثيرات: فقط في السنوات الـ 13.8 مليار الماضية ، ولكن ليس قبل ذلك.

والجدير بالذكر أن هذا ينطبق أيضًا على جميع النظريات العلمية! تشرح نظرية التطور تنوع الحياة على الأرض ، وآلية كيفية ظهورها ، لكنها لا تفسر من أين أتت الحياة. تشرح نظرية الجاذبية الجذب الذي تعيشه المادة والطاقة ، والتأثير على المكان والزمان ، لكنها لا تفسر التفاعلات الأساسية الأخرى ، أو طبيعة المكان والزمان نفسه. لكل نظرية مجال عمل ، وبعدها يجب أن تكون هناك نظرية علمية أفضل توسع هذا المجال.

هل سأراهن بحياتي من أجل هذه النظرية؟ بمعنى ما ، تم تعيينه بالفعل. أدرسها باحتراف. كل العلوم - وهي طريقة للشفاء الذاتي لجمع البيانات ومقارنتها بالملاحظات والتحسينات بناءً على الاكتشافات - هي العملية التي نكتسب فيها مثل هذه المعرفة والفهم. حياتي "وضعت" على افتراض أن هذه طريقة جيدة وصحيحة ومفيدة لدراسة الواقع الذي نعيش فيه. ومع ذلك ، أعلم أن ملاحظة واحدة يمكن أن تقلب كل ما نعرفه ، ويمكن دحض جميع استنتاجاتنا ونظرياتنا الأكثر حرمة إذا كانت البيانات تتناقض مع توقعاتهم. لكنهم لن يدحضوا المعرفة التي لدينا ؛ سيقدمون ببساطة طريقة لتحسين فهم الكون. وعندما يحدث ذلك ، يجلب معه أعلى متعة علمية: متعة الاكتشاف.

اسأل إيثان رقم 113: هل العلماء على استعداد للتنازل عن حياتهم من أجل النظرية؟

More articles: