- اقتراح نظرية الكون المتذبذب
- المسألة البدائية
- الانفجار العظيم والأزمة الكبيرة والنتروبيا
- تطور الكون
- التمزق الكبير
- المادة المظلمة هي المفتاح
- المراجع
في الكون تتأرجح أو الكون الدورية نظرية يقترح أن الكون يتوسع والعقود لأجل غير مسمى. ريتشارد تولمان (1881-1948) ، عالم رياضيات في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا ، اقترح نظرية قائمة على الرياضيات للكون النابض في حوالي عام 1930.
لكن الفكرة لم تكن جديدة في زمن تولمان ، لأن الكتب المقدسة الفيدية القديمة كانت قد اقترحت بالفعل شيئًا مشابهًا حوالي 1500 قبل الميلاد ، مشيرة إلى أن الكون بأكمله كان محتويًا في بيضة كونية تسمى براهماندا.
الشكل 1. منظر للكون العميق من هابل. يتوسع الكون حاليًا ، ولكن وفقًا لنظرية الكون المتذبذب ، يأتي وقت يتقلص فيه. المصدر: ويكيميديا كومنز.
بفضل إدوين هابل (1889-1953) ، ثبت أن الكون يتوسع حاليًا ، والذي وفقًا لمعظم علماء الفلك يتسارع حاليًا.
اقتراح نظرية الكون المتذبذب
ما يقترحه تولمان هو أن توسع الكون يحدث بفضل الدافع الأولي للانفجار العظيم وسيتوقف بمجرد أن تتوقف النبضة بسبب تأثير الجاذبية.
في الواقع ، كان عالم الكونيات الروسي ألكسندر فريدمان (1888-1925) قد قدم بالفعل رياضيًا في عام 1922 فكرة الكثافة الحرجة للكون ، والتي يتمدد دونها دون أن تتمكن الجاذبية من منعها ، بينما فوقها ، نفس الشيء يمنع الجاذبية التوسع ويسبب تقلصه حتى ينهار.
حسنًا ، في نظريته يتوقع تولمان أن تصل كثافة الكون إلى النقطة التي يتوقف عندها التمدد بفضل مكابح الجاذبية ، وستبدأ مرحلة الانكماش ، المسماة Big Crunch.
خلال هذه المرحلة ، ستنمو المجرات أكثر فأكثر لتشكل كتلة ضخمة وكثيفة بشكل لا يصدق ، مما يتسبب في الانهيار المتوقع.
تفترض النظرية أيضًا أن الكون ليس له بداية ونهاية محددين ، حيث يتم بناؤه وتدميره بالتناوب في دورات من ملايين السنين.
المسألة البدائية
يقبل معظم الكوسمولوجيين نظرية الانفجار العظيم باعتبارها أصل الكون ، والذي تشكل من خلال الانفجار البدائي العظيم ، من شكل معين من المادة والطاقة ذات كثافة لا يمكن تصورها ودرجة حرارة هائلة.
من هذه الذرة الأولية العظيمة ظهرت الجسيمات الأولية التي نعرفها: البروتونات والإلكترونات والنيوترونات ، في شكل يسمى ylem ، وهي كلمة يونانية استخدمها أرسطو الحكيم للإشارة إلى المادة البدائية ، مصدر كل المادة.
يبرد الصفصاف تدريجيًا مع توسعها ، وتصبح أقل كثافة في كل مرة. تركت هذه العملية بصمة إشعاعية على الكون ، والتي تم اكتشافها الآن: خلفية إشعاع الميكروويف.
بدأت الجسيمات الأولية تتحد مع بعضها البعض وتشكل المادة التي نعرفها في غضون دقائق. لذلك كان ylem يتحول على التوالي إلى مادة واحدة وأخرى. إن فكرة ylem هي بالضبط ما أدى إلى نشوء فكرة الكون النابض.
وفقًا لنظرية الكون النابض ، قبل الوصول إلى هذه المرحلة التوسعية التي نحن فيها الآن ، من الممكن وجود كون آخر مشابه للكون الحالي ، والذي تقلص ليشكل العصر.
أو ربما يكون كوننا هو أول الأكوان الدورية التي ستحدث في المستقبل.
الانفجار العظيم والأزمة الكبيرة والنتروبيا
وفقًا لتولمان ، يبدأ كل تسلسل تذبذب في الكون بانفجار كبير ، حيث يؤدي ylem إلى ظهور كل المادة التي نعرفها وينتهي مع Big Crunch ، وهو الانهيار الذي ينهار فيه الكون.
في الفترة الزمنية بين أحدهما والآخر ، يتمدد الكون حتى توقفه الجاذبية.
ومع ذلك ، كما أدرك تولمان نفسه ، تكمن المشكلة في القانون الثاني للديناميكا الحرارية ، الذي ينص على أن الانتروبيا - درجة الفوضى - لنظام ما لا تتناقص أبدًا.
لذلك يجب أن تكون كل دورة أطول من الدورة السابقة ، إذا كان الكون قادرًا على الاحتفاظ بذكرى إنتروبيا السابقة. من خلال زيادة طول كل دورة ، ستأتي نقطة يميل فيها الكون إلى التوسع إلى ما لا نهاية.
والنتيجة الأخرى هي أنه وفقًا لهذا النموذج ، يكون الكون محدودًا وفي نقطة ما في الماضي يجب أن يكون له أصل.
لمعالجة المشكلة ، ادعى تولمان أنه من خلال تضمين الديناميكا الحرارية النسبية ، ستختفي مثل هذه القيود ، مما يسمح بسلسلة غير محددة من الانقباضات والتوسع في الكون.
تطور الكون
الشكل 2. تحدد معلمة الكثافة ثلاثة أشكال هندسية محتملة للكون. المصدر: ناسا عبر ويكيميديا كومنز.
اكتشف عالم الكونيات الروسي ألكسندر فريدمان ، الذي كان أيضًا عالم رياضيات عظيمًا ، ثلاثة حلول لمعادلات أينشتاين. هذه 10 معادلات تشكل جزءًا من نظرية النسبية والتي تصف كيفية انحناء الزمكان بسبب وجود المادة والجاذبية.
تؤدي حلول فريدمان الثلاثة إلى ثلاثة نماذج للكون: واحد مغلق ، وآخر مفتوح ، وثالث مسطح. الاحتمالات التي توفرها هذه الحلول الثلاثة هي:
- يمكن للكون المتوسع أن يتوقف عن التوسع ويتقلص مرة أخرى
- قد يصل الكون المتوسع إلى حالة من التوازن.
- يمكن أن يستمر التوسع إلى ما لا نهاية.
التمزق الكبير
إن معدل تمدد الكون وكمية المادة الموجودة فيه هما مفتاح التعرف على الحل الصحيح من بين الثلاثة المذكورة.
قدر فريدمان أن الكثافة الحرجة المشار إليها في البداية هي زائد أو ناقص 6 ذرات هيدروجين لكل متر مكعب. تذكر أن الهيدروجين والهيليوم هما المنتجان الرئيسيان لليلم بعد الانفجار العظيم وأكثر العناصر وفرة في الكون.
حتى الآن ، يتفق العلماء على أن كثافة الكون الحالي منخفضة جدًا ، بحيث لا يمكن معها توليد قوة الجاذبية لإبطاء التوسع.
لذلك سيكون كوننا كونًا مفتوحًا ، والذي يمكن أن ينتهي بالدموع العظيمة أو التمزق الكبير ، حيث تنفصل المادة إلى جسيمات دون ذرية لا تعود معًا أبدًا. ستكون هذه نهاية الكون الذي نعرفه.
المادة المظلمة هي المفتاح
لكن عليك أن تأخذ في الاعتبار وجود المادة المظلمة. لا يمكن رؤية المادة المظلمة أو اكتشافها مباشرة ، على الأقل في الوقت الحالي. لكن آثاره الجاذبية تفعل ذلك ، لأن وجوده يفسر تغيرات الجاذبية في العديد من النجوم والأنظمة.
نظرًا للاعتقاد بأن المادة المظلمة تشغل ما يصل إلى 90٪ من الكون ، فمن الممكن أن يكون كوننا مغلقًا. في هذه الحالة ، ستكون الجاذبية قادرة على تعويض التمدد ، وإحضاره إلى الأزمة الكبيرة ، كما هو موضح سابقًا.
على أي حال ، إنها فكرة رائعة ، والتي لا يزال لديها مجال كبير للتخمين. في المستقبل ، من الممكن أن يتم الكشف عن الطبيعة الحقيقية للمادة المظلمة ، إن وجدت.
توجد بالفعل تجارب لهذا في مختبرات محطة الفضاء الدولية. في غضون ذلك ، تُجرى تجارب على الأرض أيضًا للحصول على المادة المظلمة من المادة العادية. ستكون النتائج التي ستنتجها هي المفتاح لفهم الطبيعة الحقيقية للكون.
المراجع
- Kragh، H. نماذج دورية للكون النسبي. تم الاسترجاع من: arxiv.org.
- بيريز ، 1. أصل الكون ونهايته. تم الاسترجاع من: revistaesfinge.com.
- SC633. اصول الكون. تم الاسترجاع من: sc663b2wood.weebly.com.
- فيلانويفا ، نظرية الكون المتذبذب. تم الاسترداد: universetoday.com.
- ويكيبيديا. النموذج الدوري. تم الاسترجاع من: en.wikipedia.org.
- ويكيبيديا. شكل الكون. تم الاسترجاع من: en.wikipedia.org.