من بين جميع المفاهيم والمواضيع التي تمت مناقشتها ، فإن الانفجار الكبير هو المفهوم الأكثر إثارة للجدل. بالطبع ، هذه نظرية علمية قديمة إلى حد ما كانت موجودة منذ الأربعينيات ، ومنذ الستينيات كان هناك عدد لا يحصى من الأدلة لصالحها. الفكرة بسيطة: كان للكون بداية. كان لديها عيد ميلاد. كان هناك يوم لم يكن فيه "الأمس" ، عندما لم تكن المادة والإشعاع والكون المتسع والتبريد ، المعروف لنا ، موجودًا حتى وقت معين. ومع ذلك نحن هنا. مما يتسبب في سلسلة من الأسئلة في أي ذهن مستفسر. أحد قرائنا لديه مثل هذا العقل ، ويريد أن يعرف:
هل هناك أي نظريات أو تجارب يمكن أن تحسب وتثبت موقعنا في الفضاء بالنسبة لنقطة الانفجار الكبير؟ أعتقد أنه نظرًا لأن قدراتنا على المراقبة محدودة جدًا من موقع كوكبنا ، فلن يكون من السهل تحديد انحناء الفضاء. لماذا نعتقد أن الانفجار الكبير حدث في مرحلة ما في الفضاء ثلاثي الأبعاد؟ لماذا نعتقد أن الكون مجال؟
هذه أسئلة جيدة جدًا ، وكلها تظهر وجهة نظر مشتركة للناس عن الكون. لكن هل هذه الأفكار صحيحة؟
تطور الهياكل الكون واسعة النطاقغالبًا ما نعتقد أن الانفجار العظيم كان انفجارًا حقيقيًا. وبدا الكون وكأنه كرة نارية ضخمة ونشيطة وموسعة في مراحله الأولى.
• تمتلئ بالجزيئات والجسيمات المضادة من مختلف الأنواع ، وكذلك الإشعاع.
• تم توسيع كل هذا وتم فصل جميع الجسيمات والجسيمات المضادة وكميات الإشعاع عن بعضها البعض.
• كل هذا يبرد ويتباطأ مع توسعه.
يبدو حقا وكأنه انفجار. في الواقع ، إذا تم نقلك إلى هذه اللحظات الأولى ، وبطريقة ما تكون محمية من كل هذه الطاقة ، فسيكون هناك صوت يمكنك سماعه بفضل الفيديو التالي.
ولكن ليس من دون سبب أن أستخدم كلمة "توسع" بدلاً من "انفجار" ، واصفا هذه الظاهرة. الانفجار هو ما يحدث في نقطة ما في الفضاء ، حيث تطير الشظايا بعيدًا. المستعر الأعظم هو انفجار. انفجار أشعة غاما هو انفجار ؛ تفجير قنبلة هو انفجار. تشغيل قنبلة يدوية هو انفجار.
رأي الفنان في انفجار المستعر الأعظم 1993J في المجرة M81لكن الانفجار الكبير ليس انفجارًا (بالإنجليزية ، الإنفجار الكبير ، الانفجار الكبير ، يعني حرفياً "القطن الكبير" - تقريبًا. ترجم.]. بالحديث عن "الانفجار الكبير الساخن" ، نأخذ في الاعتبار اللحظة الأولى التي يمكن فيها وصف الكون على أنه حالة تحتوي على جسيمات ومضادات جسيمات وإشعاع. منذ تلك اللحظة ، بدأ الكون في التمدد والتبريد وفقًا لقوانين النظرية النسبية العامة ، وذهبنا على طول طريق تدمير المادة المضادة ، وتشكيل النوى الذرية والذرات المحايدة ، ونتيجة للنجوم والمجرات والهياكل واسعة النطاق المرئية اليوم. مفتاح السؤال الأول هو أن نفهم بالضبط ما كان الكون يفعله في هذه اللحظة: في اللحظة التي يمكننا وصفها لأول مرة ، بالاعتماد على هذه المنصة من الانفجار الكبير الساخن.
على حد علمنا ، لم يكن هناك نقطة انطلاق خاصة. لم يكن هناك "مصدر" بدأ منه الكون. كل الأدلة تتحدث عن بديهية ، ولكن من هذا الاستنتاج لا يقل صدقًا: حدث الانفجار الكبير في كل مكان في وقت واحد. هناك الكثير من الأدلة على ذلك ، والكون نفسه يقدمها لنا. الكون ، بالحكم على الهياكل واسعة النطاق ، وعناوين المجرات ، وظهور شفق الانفجار الكبير ، ومتوسط كثافة الكون على مدى عدة مئات من ملايين السنين الضوئية ، وما إلى ذلك ، يعطينا حقيقتين مهمتين يمكن ملاحظتهما. خصائصها هي نفسها في كل مكان ، وتبدو متشابهة في جميع الاتجاهات. من الناحية الجسدية ، الكون متجانس ومتناحي.
لا يمكن الحصول على خصائص الكون هذه بمساعدة انفجار - وهذه هي النقطة. في الانفجار ، اتضح أن الأجزاء الأكثر حركة هي الأكثر بعدًا ، ولكنها أيضًا الأكثر تشتتًا في الفضاء. كلما كانت المسافة أكبر ، قل عدد المجرات لكل وحدة حجم - ولكن الأمر ليس كذلك في الكون. في حالة حدوث انفجار ، يمكن للمرء أن يشير صراحة إلى نقطة انطلاقه. يعمل الكون بحيث تكون هذه النقطة على بعد بضعة ملايين من السنين الضوئية من درب التبانة ، على حدود مجموعة محلية. من الناحية الإحصائية ، فإن فرص الحصول على مثل هذه النقطة ، نظرًا لوجود أكثر من 170 مليار مجرة في الكون ، هي 100 مرة أسوأ من الفوز في يانصيب Powerball أو Mega Millions.
تشير حقيقة كون الكون متجانس ومتناحي إلى أن الانفجار العظيم حدث في لحظة واحدة ، قبل حوالي 13.8 مليار سنة ، وفي جميع الأماكن متشابهة. لكننا لا نستطيع رؤيته في كل الأماكن. نراه فقط حيث نحن. مراجعتنا محدودة. لذلك ، يمكنك في كثير من الأحيان مشاهدة الرسوم التوضيحية المماثلة: كيف ينظر إلى كوننا من وجهة نظرنا ، معنا في المركز.
رؤية الفنان للكون المرئي على مقياس لوغاريتميلكن هذا لا يعني أن الكون مجال! في الواقع ، يمكننا قياس شكل الكون ، وفرض بعض القيود عليه. إذا خرجت وأرسلت صديقين في اتجاهين مختلفين حتى تتمكن من رؤية بعضكما البعض ، فإن الثلاثة منكم سيشكلون مثلثًا. سيتمكن كل واحد منكم من قياس الزاوية الظاهرة بين الاثنين الآخرين. بعد ذلك ، يمكنك إضافة هذه الزوايا وتحصل على 180 درجة - هذا هو مجموع زوايا المثلث.
أي مثلث في مساحة مسطحة.
لكن لا يجب أن تكون المساحة مسطحة! قد يكون له انحناء سلبي ، مثل سطح السرج ، عندما يكون مجموع الزوايا أقل من 180 درجة. يمكن أن يكون منحنيًا بشكل إيجابي ، مثل سطح الكرة ، عندما يكون مجموع الزوايا أكبر من 180 درجة. إذا كنت تقف عند خط الاستواء في أمريكا الجنوبية ، يقف أحد أصدقائك عند خط الاستواء في أفريقيا ، والثاني عند القطب الشمالي ، ستجد أن الفرق في الزوايا سيكون كبيرًا. مجموع الزوايا أقرب إلى 270 درجة من 180 درجة. ليس لدينا أصدقاء في الفضاء ، ولكن لدينا شيء أسوأ: تقلبات في إشعاع الخلفية. اعتمادًا على انحناء المساحة ، يجب أن تبدو مختلفة تمامًا.
قدمنا ملاحظات واكتشفنا شيئًا مثيرًا للدهشة: الكون ، بقدر ما يمكننا الحكم عليه ، ثابت. مسطحة جداً. تشير البيانات الحديثة من تجارب Planck و Sloan Digital Sky Survey إلى أنه إذا كان الكون منحنيًا إما إيجابًا أو سلبًا ، فإنه يمكن ملاحظته على مقياس أكبر من 400 جزء من الكون الذي نلاحظه على الأقل. ويمكننا رؤية جزئها بقطر 92 مليار سنة ضوئية.
لذا ، حدث الانفجار العظيم في كل مكان في وقت واحد ، قبل 13.8 مليار سنة ، وكان الكون مسطحًا مكانيًا وفقًا لأفضل القياسات لدينا. لم يحدث الانفجار الكبير في أي وقت ، ويمكننا الحكم على ذلك من خلال تماثل الخواص وتجانس الكون. هذه الخصائص دقيقة للغاية لدرجة أننا عندما نواجه عدم تجانس مع انحراف 0.01٪ عن المتوسط ، فإننا نعتقد بالفعل أن هناك خطأ ما. لذا ، إذا كنت تدعي أن الانفجار الكبير حدث بالضبط في مكانك ، وأنت تقف في وسط كل ما يحدث ، فلن يعترض عليك أحد. كل شيء وكل شيء في الكون بأكمله يمكنه أن يقول الشيء نفسه عن نفسه.