"/>الانفجار الكبير - أصل النظرية

الانفجار الكبير – أصل النظرية

الانفجار الكبير – أصل النظرية


إذا كان العالم قد بدأ ، كيف كان سيبدأ؟ إذا كانت هناك نهاية ، كيف ستنتهي؟

لقد طرح هذه الأسئلة من قبل الفلاسفة والمفكرين الآخرين منذ آلاف السنين. ولكن حتى القرن العشرين ، لم يكن هناك ما يكفي من البحث العلمي لتقديم نظريات حول تاريخ الكون. يطلق على الأشخاص الذين يعملون في هذا المجال علماء الكونيات ومجال عملهم هو علم الكونيات. أدواتهم هي النسبية العامة ، نظرية الكم ، والبيانات التجريبية من علماء الفلك.
واحد من أوائل علماء الكونيات المعروفين في عصرنا هو فريد هويل ، الذي خلف إدينجتون في كامبريدج. في أواخر الثمانينيات ، دافع هويل مع هيرمان بوندي وتوماس جولد ، وهما من النمساويين المقيمين في إنجلترا ، عن نموذج الحالة الثابتة للعالم دون بداية أو نهاية. في إصدار Hoyle ، ينتج عن "حقل الخلق" الدائم المادة تلقائيًا ، ويتكون بشكل أساسي من الهيدروجين ، وبالتالي يوسع الكون ويوازنه ويحافظ على كثافته.
لكن عملية الخلق المستمر تفرض شروطًا معينة على النظرية التي لم يستطع علماء النظريات الثابتة تفسيرها.
استبدل علم الكونيات الثابت الآن منافسه الرئيسي نظرية Big Bang.
بالنسبة لمنظري نظرية الانفجار الكبير ، بدأ العالم من حالة أولية صغيرة للغاية وكثيفة. الكون يتوسع مع انفجار ، ويرتبط مصيره إلى الأحداث الجسدية مع التوسع.
مصطلح Big Bang ، في البداية ، كان يستخدم بشكل يبعث على السخرية من قبل هويل لمهاجمة خصومه.
ألكساندر فريدمان ، المنظر الروسي الشاب اللامع ، وضع بعض أساسيات نظرية الانفجار الكبير قبل عمل هويل. طور فريدمان نماذج ديناميكية للكون من خلال تطبيق معادلات آينشتاين الحقل الجاذبية على الكون الذي كان يفترض أن تكون موحدة في المتوسط. حدث أحد هذه النماذج ، وهو "إنشاء الكون" الذي وضعه فريدمان ، في مرحلة ما ، وعملية التوسع اللاحقة وصلت به إلى حجمه وعمره الحاليين.
كانت نماذج فريدمان رياضية ، وكان سيناريو التوسع واحدًا فقط من عدة نماذج. جورج Lemaitre ، الفيزيائي البلجيكي ، عالم الفلك والكاهن ، شرع بشكل لا لبس فيه على نموذج التوسع. اقترح نظريته عن "الألعاب النارية" في الثمانينات. لقد كتب:
"في البداية ، كانت كل كتلة الكون موجودة في شكل ذري واحد. كان نصف قطر الكون ، على الرغم من عدم الصفر بالضبط ، صغيرًا جدًا. تم إنشاء الكون كله من خلال تحليل الذرة الأولي إلى نجوم ذرية ، وأصبحت النجوم المادة العادية والإشعاع الكوني. ما نراه اليوم هو الرماد والدخان ، ولكن الألعاب النارية سريعة للغاية. "
عالم الكونيات الآخر الذي اتخذ الخطوة التالية أثناء تطويره لنظرية نظرية هويل الثابتة هو جورج جاموف ، المهاجر الروسي (وطالبًا طالب فريدمان) الذي جاء أخيرًا إلى الولايات المتحدة بعد توقف في غوتنغن وكوبنهاجن وكامبريدج. كان من بين تخصصات جاموف ، في جملة أمور ، الفيزياء النووية ، وبنى علم الكونيات عن طريق إضافة العمليات النووية إلى طرازي فريدمان وليمير المطورين. لقد كان يعتقد أن الانفجار الكبير ، الذي أطلق عليه اسم "Yelm" ، بدأ بالإشعاع عالي الطاقة ، بما في ذلك النيوترونات والبروتونات والإلكترونات والبحر. جادل جاموف وزميله رالف الفير في تقرير شهير في مجلة Physical Review بأنه مع توسع الكون ، فإن هذه المحتويات النووية تصنع ذرات مادة عادية. بطبيعة الحال ، لم يستطع جاموف تجنب إضافة اسم هانز بيت ، الذي كان مجرد مراقب خارجي لتقدم العمل ، إلى مقالة المراجعة البدنية. لذلك كانت أسماء المؤلفين ألفر وبيت و جاموف. حاول Gamov دون جدوى إقناع آخر من زملائه ، Robert Herman ، بتغيير اسمه إلى Delter ، وذلك ببساطة لأن مؤلفي الأبجدية اليونانية كانوا alpha و beta و gamma و delta.
في المراحل المبكرة من الأحداث في نموذج جاموف ، توقف تفاعل المادة في الكون مع الإشعاع وظل الإشعاع كحقل إشعاعي كوني. توقع جاموف أن تكون الدرجة على مقياس مطلق (ناقص 1 على مقياس مئوية). بعد حوالي تسع سنوات من توقع Gamov ، لاحظ أرنو بينزياس وروبرت ويلسون ، اللذين كانا يعملان في Bell Labs في Helmdal ، نيو جيرسي ، إشعاعات كونية. قاموا بقياس درجة الحرارة المكافئة عند 1.5 درجة ، والتي كانت قريبة جدًا من تقدير جاموف. لم يحاول علماء بيل تقديم الأهمية الكونية لملاحظاتهم. وقد تم ذلك بواسطة مجموعة في برينستون ، بما في ذلك روبرت ديكي وجيمس بيبلز ، الذين كانوا يعدون ملاحظاتهم الخاصة. تمت ملاحظة إشعاع الخلفية الكونية بواسطة أجهزة متصلة بالأقمار الصناعية. تم التحقق من خصائص الجسم الأسود بدقة شديدة وقياس درجات الحرارة إلى حوالي 1.5 درجة مئوية.
كتب هيلج كراغ ، عالم الكونيات المعاصر ، ما يلي:
"منتصف العقد هو علامة فارقة في علم الكونيات. ليس فقط بسبب نتائج الملاحظات الجديدة ولكن أيضًا بسبب الابتكارات النظرية في نظرية النسبية العامة ".
التطورات النظرية التي تركز على مشكلة التفرد. أثبت روجر بنروز في السابعة باستخدام طرق رياضية جديدة ، وفقًا لمبادئ النسبية العامة ، سينتهي حتماً الانهيار الجاذبية للنجم الهائل عند النقطة المكانية لوحدة الثقب الأسود. أدى عمل بنروز ، هوكينج ، وغيره على مدار السنوات الخمس القادمة إلى نظرية الكونيات الكبرى بأن الكون الواقع تحت سيطرة النسبية العامة يبدأ من حيث ينتهي الثقب الأسود ، وحدانية الفضاء.
هذه النتيجة جعلت علماء الكونيات يواجهون مشكلة أخرى صعبة. وفقًا لنظرية الثقب الأسود ، لا يمكن التسامح مع التفرد العاري. لذا فإن القصة التي تقول النسبية العامة للعالم غير مكتملة. لا توفر النسبية العامة ملاحظات معقولة للأحداث المبكرة التي يبدو أنها معقدة بسبب التفرد. يحتاج المنظرون إلى تحسين صورتهم للعالم الافتراضي الصغير الذي ولد فيه العالم. حجم ذلك العالم صغير جدًا ، أصغر بكثير من الذرة ، وهكذا توجد طرق للجمع بين نظرية الكم ونظرية الجاذبية النسبية العامة. باختصار ، المطلوب هو نظرية موحدة لـ "الجاذبية الكمية". لم ينجح الفيزيائيون لعقود في محاولة تشكيل نظرية موحدة.
كان هوكينج وما زال رائدًا في أبحاث وحدة الجاذبية الكمية. وهو يدعو إلى تطبيق الإصدار الميكانيكي الكمومي لريتشارد فاينمان استنادًا إلى تلخيص جميع مسارات الأحداث الممكنة التي لكل منها مراحل مختلفة (مسار مسار فاينمان) لتحقيق مسار الحدث الفعلي. كما يفترض تقنيًا مخلوقًا يسمى "التخيلي". لا تزال المكافأة صعبة المنال ، لكن هوكينج ، الذي يصف نفسه بأنه "متفائل خلقي" ، يعتقد أننا سنرى نظرية واحدة ناجحة.
ربما في نهاية القرن الحادي والعشرين وربما قبل ذلك بكثير.

اقرأ
رواد الفضاء على استعداد للانطلاق في الفضاء

إرسال تعليق

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *