How the Universe Works

الانفجار العظيم

قصة كل شيء

الزمان والكون ونحن

الانفجار العظيم أولاً: اسم جميلٌ

ثانيًا: إنه تاريخ كوننا

إنه هكذا، إنه جميعنا، إنه كل شيء

تلك هي النظرة التقليدية

لكن هل هي صحيحة؟

وأكثر العلماء غير متأكدين

ونظرية الانفجار العظيم القديمة أن الكون ظهر فجأة من العدم

نتكلم عنه كبداية الكون لكنه في الواقع نهاية فهمنا

يخرق الفلكيون القواعد القديمة

لكن خلق ذلك مشاكل جديدة

كيف نقول أن الكون قد توسّع بأسرع من الضوء

لكن هل يسألون أسئلة ليس لها إجابات؟

ماذا كانت البداية؟ أيُعقل أن نسأل هل هناك زمان قبل الزمان؟

لا ندري، ليس لدينا شيء، الأمر صعب

إنه لا يخبرنا ما حصل بالفعل في البداية، لا يزال لغزًا مطلقًا

كيف بدأ كل شيء إذًا؟

كانت نظرية الانفجار العظيم قصة جيدة

لكن هل هي حقيقية؟

كيف يعمل الكون هل حدث الانفجار العظيم بالفعل؟

لنبدأ من البداية

لا يوجد مكان أو زمان

كلّ ما بالكون المعروف مضغوط في نقطة أصغر من الذرة

فجأة، توسّع الكون منها

نشأت النجوم والمجرات لتصنع الكون الذي نراه اليوم

تبدأ قصة كوننا بالانفجار العظيم، أوليس كذلك؟

الانفجار العظيم هو الحقيقة الملحوظة لكن هناك تفاصيل لم تُعرف

لربما حدثت الكثير من الأمور، إنه مجرّد تفسير واحد

ليس العلم بأن تكون محقًا طول الوقت، بل أن تكون مخطئًا

قد نكون مخطئين بخصوص عنصر رئيسي في فهمنا للكون

إننا نختبر إحدى أعظم قصص العلم

قد يبدو الانفجار العظيم كالانفجار، لكن أكان كذلك؟

الانفجار هو انبعاثٌ مفاجئ للطاقة من نقطة واحدة ليولّد في العادة ضوءًا وحرارة وضغطًا

وفرقعة

لكن هل انفجر الانفجار العظيم؟

عندما تسمع لفظة انفجار تتصوّر الضوضاء لكن عليك أن تدرك أنها موجات صوتية تنتشر عبر الهواء

بعد الانفجار العظيم لم يكن هناك هواء لا محالة أن تسمع شيئًا فبهذا المعنى فإنه كان صامتًا

لذا الانفجار العظيم لم ينفجر

لكن لتكوين الكون يجب دفع المواد .. الكثير من المواد

لكل انفجار نقطة اشتعال فماذا عن الانفجار العظيم؟

لو فكرت بالانفجار العظيم كانفجارٍ وحسب

فلك الحق أن تسأل أين مركز هذا الانفجار؟ أين مركز الكون؟

لم تكن هناك نقطة مركزية، لم يكن هناك مكان في السماء حيث تشير إلى موضع وقوع الانفجار العظيم

الانفجار العظيم هو كل شيء، حدث هنا حيث أجلس

حدث الانفجار العظيم في الجانب الآخر من الأرض، وحدث في مجرّة المرأة المسلسلة

حدث الانفجار العظيم عبر الكون في آن واحد

أثناء الانفجار، تنتشر الشظايا من المنتصف

تنتشر تلك الشظايا غير متساوية بنثائر مختلفة الحجم تسقط بمختلف المسافات عن مركز الانفجار

لكن هل قام الانفجار العظيم بقذف الموادّ في هذا النمط الانفجاري؟

لنجد الدلائل علينا أن نبحث في سماء الليل

إحدى الأشياء المذهلة عن الكون عندما تضع المقراب وتبدأ بالنظر إلى مختلف الاتجاهات

أنه يبدو متساويًا تقريبًا في كلّ الاتجاهات

رغم أن الكون مرصّعٌ بالمجرات والعناقيد المجرّية

فإن الصورة العامة هي ما "يُطلق عليها الفلكيون"متجانس

عندما نقول أن الكون متجانس فيعني أنه متماثل

بالمقاييس الكبيرة باختلافات ضئيلة، إنه متناظر تمامًا

لو صدقنا قصة الانفجار العظيم التقليدية

فإن نفس كمية المواد قد انطلقت بنفس المسافة في كافة الاتجاهات

كوننا المتجانس المتساوي لا يبدو أنه نتاج ما نعرفه كانفجار

لم يكن عظيمًا ولم يكن انفجارًا

لم يكن الانفجار العظيم كانفجار مقذوفة أو قنبلة أو متفجّرات حيث تتواجد مادّة تنتشر من مركز واحد

لا توجد حلقة من المجرات انبثقت من انفجار

،انفجار المفرقعة النارية يحدث بفتيل فما الذي أشعل فتيل الانفجار العظيم؟

أقول أنه لا يوجد ذلك، أن شيئًا أشعل فتيل الانفجار العظيم

نعتقد أنه متى يحدث شيء ومتى يحدث تأثير فيوجد سبب

أنه يوجد شيء أحدثه

لكننا نتكلم هنا على الكون بأكمله، لا يوجد شيء خارجه ليوجده

العلم واضح، لم يبدأ الكون بانفجار

لكن إن لم يحدث انفجار، فكيف بدأ كل شيء صغيرًا للغاية وصار كبيرًا جدًا؟

...الكون الوليد نفهمه والكون المتزامن القديم نفهمه أيضًا

قمنا بربط تلك القصة التي لا نفهم أولى صفحاتها بالكامل

لكن نعلم بقية الكتاب

كيف نسبر أغوار قصة الانفجار العظيم ولا نستطيع حتى قراءة الصفحة الأولى من الكتاب

أملنا الوحيد أن نبحث في الماضي سطرًا سطرًا

إحدى أذهل الأمور في كوني عالمة كونيات

أن المقرابات آلات زمنية

يستغرق الضوء وقتًا حتى يصل هنا

فلو نظرنا أبعد فإننا نحدّق في الواقع في تاريخ الكون، هذا مذهل

أتت أولى دلائل كشف لغز الانفجار العظيم بظهور المقرابات المتقدّمة في التسعينات

كان "إدوين هابل" يدرس الضوء القادم من المجرات البعيدة

أدركنا أنه كلما كانت المجرات أبعد كان الضوء أكثر حُمرة

لم ذلك؟ اتضح أن الضوء يميل للحمرة لو ابتعدَت المجرّة عنا، هذا يسمّى بالانزياح الأحمر

كان قد اكتشف أن كل مجرّة في السماء كانت تبتعد عن درب التبانة

كانت تلك إحدى لحظات العلم الفارقة

أثبت "هابل" إحدى القواعد الأساسية لقصة الانفجار العظيم

يتوسّع الكون باستمرار

كانت هناك نتيجة واحدة مستخلَصة

لو استقرأت عودة الزمن فإن كل شيء كان ينبثق من نقطة واحدة في وقت واحد .. هذا هو الانفجار العظيم

اكتشاف "هابل" تصدّر الأخبار

لكن فكرة الكون المتوسّع فُرضت قبلها بعامين

من كاهن وفيزيائي بلجيكي

الفكرة الحقيقية للانفجار "العظيم أتت من "جورج لاميترا

أدرك أنه لو عدنا بالزمن إلى بداية الزمان فيجتمع كل شيء في ذرة واحدة

الذرة البدائية

اعتقد "لاميترا" أن الكون الوليد كان بالغ الصغر والكثافة

...منضغطٌ في نقطة واحدة

الذرة البدائية

بعدها ميّز العلماء تلك النقطة ككيان غير متناهي يسمّى التفرّد

لكن هناك مشكلة

التفرّد وقوانين الفيزياء لا يتماشيان

ربما كانت نقطة بالغة الصغر لكنها سبّبت مشاكل بالغة الضخامة

الانفجار العظيم، لأكثر من قرن كان الوصف العلمي الأمثل لكيفية نشأة كل شيء

لكن لم يكن هناك انفجار أو فرقعة ولم يكن عظيمًا

"في الحقيقة، ادّعى والد الانفجار العظيم "جورج لاميترا أن كل شيء قد نشأ من نقطة صغيرة سمّاها الذرة البدائية

أعتقد أن أصعب ما نحيط به عن نظرية الانفجار العظيم

أن كل ما ترونه وما عرفتوه يومًا

كل إنسان ومنزل وشجرة وكوكب وقمر ونجم ومجرّة في الكون بأكمله

في وقت ما قبل 13.8 بليون عامًا كان مضغوطًا في نقطة ضئيلة

في الحقيقة أصغر بكثير من نقطة بالغة الضآلة، متناهية الصغر

نقطة تسمّى التفرّد

وظلّ هذا التفرّد يؤرّق الفلكيين لعقود

"كل ذلك بسبب كلمة واحدة "متناهية

بمجرّد أن تُلفظ كلمة "متناهية"، كمتناهية الكبر أو متناهية الصغر، فتعني في الفيزياء أنك لا تفهم شيئًا

"تنبّأت النسبية العامة لـ"آينشتاين بالوجود الافتراضي للتفرّدات

لكن عمليًا، تُخرَق قواعد الفيزياء عند التفرّد

لا نفهم التفرّدات

إنها إحدى الأسئلة النظرية الغامضة ويحاول الناس فهمها

يخبرنا الكون بحدوث أمر لا نفهمه جيّدًا برياضياتنا

رياضياتنا ناقصة

هذه دلالة أن النسبية العامة ليست أهلاً لوصف أولى لحظات الكون

النسبية العامة تتنبّأ بالتفرّدات

لكنها في الحقيقة لا تنطبق مع الأشياء بالغة الصغر

النسبية العامة لـ"آينشتاين" تنجح بقوّة

في وصف حركة الكواكب حول الشمس وانكسار الضوء حول الأجسام العملاقة

ونموّ الكون وتمدّده

لكنها تتعطّل متى تصير الجاذبية بالغة القوّة أو الضعف

ربما لا تكون النسبية العامة بالأداة الأنسب لفهم نشأة الكون

مثلاً لو أردتَ وزن بعض التوابل في مطبخك

فإن استخدام ميزان المطبخ يعمل جيدًا

من ناحية أخرى لو أردت وزن شاحنتك فلن يكون الأداة المناسبة

انسوا أمر النسبية

ربما يفيد فرعٌ أساسي آخر من الفيزياء النظرية

ميكانيكا الكَمّ

إنه يتعامل مع الأشياء الصغيرة، بالغة الصغر

لكن ماذا عن متناهية الصغر؟

أيمكن لميكانيكا الكم أن تبرهن على وجود التفرّد؟

تفترض النسبية العامة وجود التفرّدات

هذا افتراض صريح للنسبية العامة

إنها لا تتناسب مع قوانين ميكانيكا الكمّ

تميل ميكانيكا الكمّ أن تجعل الأمور ضبابية وهذا عكس التفرّدات

في بعض نظريات ميكانيكا الكم علم الأشياء الضئيلة

هناك حدّ لمدى الضآلة

على سبيل المثال، لن أتمكّن من طي تلك الورقة لأكثر من سبع مرات

واحد، اثنان، ثلاثة، أربعة، جيد خمسة، ستة، بوسعى فعلها

..بوسعي فعلها، يمكنني خرق قواعد الفيزياء محال، هناك حدّ، لا أستطيع المضيّ قُدُمًا

لا يمكنك متابعة طيّ الورقة أو الفضاء لأجزاءٍ أصغر وأصغر

وطبقًا لأغلب قوانين ميكانيكا الكمّ لا يمكنك أن تجعل الشيء متناهي الصغر و متناهي الكثافة

يبدو أن التفرّدات محالة

فهل نظرية الانفجار العظيم خاطئة أم أن عقلنا لا يستطيع حلّ الأمر؟

ليست قوانينا للفيزياء أفضل محاولاتنا لنتعامل مع رياضيات ملاحظاتنا للكون

لا يهتمّ الكون بما نفكّر به

لا يبالي الكون بكيفية فهمنا له

هذه محاولاتنا لتفسير السلوك الذي نراه

وأولى لحظات الانفجار العظيم هي أكبر مثال على قصور فهمنا

ربما يكمُن الحلّ في جمع النسبية العامة وميكانيكا الكم

لكنهما لا يتماشيان معًا

تخيّلوا أن قواعد ميكانيكا الكم كقواعد لعبة اللاكروس التي يستخدمها لاعبوها

وأن قواعد النسبية العامة مثل قواعد كرة السلة التي يستخدمها لاعبوها

لو شاهدتم لعبة كرة السلة فسترون اللاعبين يتبعون قواعد كرة السلة أو النسبية العامة

ولو شاهدتم لعبة اللاكروس فأنتم تشاهدون قواعدها أو قواعد ميكانيكا الكم

لكن لو أخذنا فريقًا من اللاكروس مع فريق من كرة السلة وجمعناهما معًا وطلبنا منهما بدء اللعب

فلن يعلمون حتى كيف يلعبون مع بعضهم البعض

إنها قواعد مختلفة في الأساس والتي لا تجتمع معًا

إنهما ركنان العلم المعاصر، ميكانيكا الكم والنسبية العامة رائعان في نطاقهما

لكن متى نريد أن نجمعهما وهذا ما نحتاجه لوصف أولى لحظات الكون فإن الأمور تتلخبط

ربما لَعِب كلا الفريقين بمجموعة موّحدة من القواعد يسلّط بعض الضوء على الانفجار العظيم

مزج ميكانيكا الكم مع النسبية العامّة هو المعيار الذهبي

إنه ما يحبّ أن يفعله كل فيزيائي نظري في العصر الراهن

لم نقم بذلك بعد، لكن لدينا بعض النظريات

فعندما أقول أننا لم نقم بذلك بعد، يعني أننا لم نتفق على أي نظرية هي الصائبة

ما الذي سيوفّق ميكانيكا الكم مع النسبية العامة؟

!أيوجد توافقٌ بينهما؟

ماذا نحتاج؟ نحتاج لملاحظات مذهلة وأكثر قوة

وبيانات لم نكن نتوقعها

وعبقري آخر أو آلاف العباقرة الذين يضطلعون وينجحون في الجمع بينهما

أو ربما كل ما سبق

لذا يظلّ مستهلّ قصة الانفجار العظيم غير مبرهن

لكن ماذا عن الافتراضات "الأخرى لسيادة الكاهن "لاميترا

أكان الكون الوليد، الذرة البدائية، بالغ السخونة؟

ولو كان كذلك فما مدى سخونته؟

تستند قصة الانفجار العظيم على اكتشاف أن الكون يتوسّع دائمًا

ولو عدنا للوراء فسيؤدّي ذلك لنتيجة واحدة حتمية

لو عدنا للوراء ودعنا الكون يصير أصغر

فسيصير أصغر فأصغر حتى ينضغط كل شيء إلى نقطة واحدة

تفترض قصة الانفجار العظيم أن تلك النقطة كانت متناهية الصغر

لكن لم يتمكّن العلماء من إثبات وجود هذه التفرّدات في كوننا

نرى في كوننا أن كل المجرّات تبتعد عن كافة المجرات الأخرى على العموم

لو نظرنا إلى قطارات تغادر محطة

ولو عدنا للوراء فستتلاقى كافة القطارات في نفس المحطة

هل أتت جميعها من نفس المحطة؟ ربما

هل أتت جميعها من نفس الرصيف؟ ربما لا

لا يمكن وضع كافة القطارات معًا في نفس الرصيف

رغم عدم تمكّن الفيزيائيين من إثبات نشوء كل شيء من تفرّدٍ متناهي الصغر والكثافة

فلا يزالون مقتنعين أن الكون المنظور قد توسّع من نقطة واحدة صغيرة بالغة الكثافة والسخونة

تخيّل أنك وأصدقاءك في حجرة فسيحة

وتتسكعون جميعكم ويبدو كل شيء طبيعي

لكن لو تكدّستم في مصعد ضيّقٍ للغاية

فستشعرون بالحرّ لأنكم تتبادلون تلك الحرارة