- التاريخ
- تفسير
- المجرات المتراجعة وقانون هابل
- حاضر
- الباحثون يؤيدون نظرية الحالة المستقرة
- إشعاع الخلفية الكونية
- الحجج لصالح
- الحجج المضادة
- وجهات نظر الكون
- بانوراما بعيدة
- بانوراما قريبة ومتوسطة
- المراجع
و نظرية الحالة المستقرة هو نموذج الكوني الذي الكون دائما تبدو هي نفسها، بغض النظر عن مكان أو عندما لوحظ. هذا يعني أنه حتى في الأماكن النائية في الكون توجد كواكب ونجوم ومجرات وسدم مكونة من نفس العناصر التي نعرفها وبنفس النسبة ، على الرغم من حقيقة أن الكون يتوسع.
لهذا السبب ، يُقدَّر أن كثافة الكون تتناقص بمقدار كتلة بروتون واحد فقط لكل كيلومتر مكعب في السنة. للتعويض عن ذلك ، تفترض نظرية الحالة المستقرة وجود إنتاج مستمر للمادة.
الشكل 1: صورة للحقل العميق للغاية الذي التقطه تلسكوب هابل الفضائي على بعد 13.2 مليار سنة ضوئية. (الائتمان: NASA ، ESA ، G. Illingworth، D.Magee، and P. Oesch، University of California، Santa Cruz؛ R. Bouwens، Leiden University؛ and the HUDF09 Team)
ويؤكد أيضًا أن الكون كان دائمًا موجودًا وسيستمر في الوجود إلى الأبد ، على الرغم من أنه كما قيل سابقًا ، فإنه لا ينكر توسعه ، ولا الفصل اللاحق للمجرات ، وهي حقائق أكدها العلم تمامًا.
التاريخ
تم اقتراح نظرية الحالة المستقرة في عام 1946 من قبل عالم الفلك فريد هويل ، وعالم الرياضيات وعالم الكونيات هيرمان بوندي ، وعالم الفيزياء الفلكية توماس جولد ، بناءً على فكرة مستوحاة من فيلم الرعب عام 1945 Dead of night.
في وقت سابق ، صاغ ألبرت أينشتاين مبدأً كونيًا ينص على أن الكون يجب أن يكون "ثابتًا في ظل الترجمات المكانية والزمانية وتحت التدوير". بعبارة أخرى: يجب أن تكون متجانسة وتفتقر إلى أي اتجاه تفضيلي.
في عام 1948 أضاف بوندي وجولد هذا المبدأ كجزء من نظريتهما عن الحالة المستقرة للكون ، مشيرين إلى أن كثافة الكون تظل موحدة على الرغم من توسعها المستمر والأبد.
تفسير
يضمن النموذج الثابت أن الكون سيستمر في التوسع إلى الأبد ، لأنه ستكون هناك دائمًا مصادر للمادة والطاقة التي تحافظ عليه كما نعرفه اليوم.
بهذه الطريقة ، يتم إنشاء ذرات الهيدروجين الجديدة باستمرار لتشكيل السدم التي ستؤدي في النهاية إلى ظهور نجوم ومجرات جديدة. كل ذلك بنفس المعدل الذي تتحرك به المجرات القديمة بعيدًا حتى تصبح غير قابلة للرصد والمجرات الجديدة لا يمكن تمييزها تمامًا عن الأقدم.
كيف تعرف أن الكون يتمدد؟ فحص الضوء الصادر عن النجوم التي تتكون أساسًا من الهيدروجين الذي ينبعث منه خطوط مميزة للانبعاثات الكهرومغناطيسية تشبه بصمات الأصابع. يسمى هذا النمط بالطيف ويمكن رؤيته في الشكل التالي:
الشكل 2. طيف انبعاث الهيدروجين. يتوافق الخط الأحمر مع الطول الموجي البالغ 656 نانومتر.
تتكون المجرات من نجوم تتشابه أطيافها مع الأطياف المنبعثة من الذرات في مختبراتنا ، باستثناء اختلاف بسيط: يتم تحويلها نحو أطوال موجية أعلى ، أي نحو اللون الأحمر بسبب تأثير دوبلر ، وهو علامة لا لبس فيها على وجود بعد.
معظم المجرات لديها هذا الانزياح الأحمر في أطيافها. يظهر تحول أزرق في عدد قليل فقط من "مجموعة المجرات المحلية" القريبة.
إحداها هي مجرة أندروميدا ، التي تقترب ومعها ربما ، بعد دهور عديدة من الآن ، ستندمج مجرة درب التبانة ، مجرتنا الخاصة
المجرات المتراجعة وقانون هابل
الخط المميز لطيف الهيدروجين هو الخط عند 656 نانومتر (نانومتر). في ضوء مجرة ، انتقل هذا الخط نفسه إلى 660 نانومتر. لذلك لديها انزياح أحمر من 660-656 نانومتر = 4 نانومتر.
من ناحية أخرى ، فإن حاصل القسمة بين إزاحة الطول الموجي وطول الموجة عند السكون يساوي الحاصل بين سرعة المجرة v وسرعة الضوء (c = 300000 كم / ثانية):
مع هذه البيانات:
الخامس = 0.006 ج
أي أن هذه المجرة تبتعد بسرعة 0.006 ضعف سرعة الضوء: حوالي 1800 كم / ثانية. ينص قانون هابل على أن مسافة المجرة d تتناسب مع السرعة v التي تتحرك بها بعيدًا:
ثابت التناسب هو معكوس ثابت هابل ، والمشار إليه بالرمز Ho ، وقيمته هي:
هذا يعني أن المجرة في المثال تقع على مسافة:
حاضر
حتى الآن ، يظل النموذج الكوني الأكثر قبولًا هو نظرية الانفجار العظيم. ومع ذلك ، يواصل بعض المؤلفين صياغة نظريات خارجها ودعم نظرية الحالة المستقرة.
الباحثون يؤيدون نظرية الحالة المستقرة
قام عالم الفيزياء الفلكية الهندوسي جايانت نارليكار Jayant Narlikar ، الذي عمل بالتعاون مع أحد مبتكري نظرية الحالة المستقرة ، بعمل منشورات حديثة نسبيًا لدعم نموذج الحالة المستقرة.
ومن الأمثلة على ذلك: "تكوين المادة والانزياح الأحمر الشاذ" و "نظريات امتصاص الإشعاع في الأكوان المتوسعة" ، وكلاهما تم نشرهما في عام 2002. وتبحث هذه الأعمال عن تفسيرات بديلة للانفجار العظيم لشرح توسع الكون و خلفية الميكروويف.
عالم الفيزياء الفلكية والمخترع السويدي يوهان ماسريليز هو أحد المدافعين المعاصرين عن نظرية الحالة المستقرة ، من خلال اقتراح التوسع الكوني إلى الحجم ، وهي نظرية بديلة غير تقليدية للانفجار العظيم.
نشرت الأكاديمية الروسية للعلوم ، تقديرًا لعمله ، دراسة عن مساهماته في الفيزياء الفلكية في عام 2015.
إشعاع الخلفية الكونية
في عام 1965 ، اكتشف مهندسان من مختبرات بيل الهاتف: أ. بنزياس و آر ويلسون إشعاع الخلفية الذي لم يتمكنوا من القضاء عليه من هوائيات الميكروويف الموجهة الخاصة بهم.
الأمر الأكثر فضولًا هو أنهم لم يتمكنوا من تحديد مصدرها. ظل الإشعاع كما هو في أي اتجاه تم توجيه الهوائي. من طيف الإشعاع ، قرر المهندسون أن درجة حرارته كانت 3.5 كلفن.
بالقرب منهم واستناداً إلى نموذج الانفجار العظيم ، توقعت مجموعة أخرى من العلماء ، علماء الفيزياء الفلكية هذه المرة ، إشعاعًا كونيًا بنفس درجة الحرارة: 3.5 كلفن.
توصل كلا الفريقين إلى نفس النتيجة بشكل مختلف تمامًا ومستقل دون معرفة عمل الآخر. وبالمصادفة ، تم نشر العملين في نفس التاريخ وفي نفس المجلة.
إن وجود هذا الإشعاع ، المسمى إشعاع الخلفية الكونية ، هو أقوى حجة ضد النظرية الثابتة ، لأنه لا توجد طريقة لتفسيرها إلا إذا كانت بقايا إشعاع من الانفجار العظيم.
ومع ذلك ، سارع المدافعون إلى اقتراح وجود مصادر إشعاعية منتشرة في جميع أنحاء الكون ، والتي نثر إشعاعها بالغبار الكوني ، على الرغم من عدم وجود دليل حتى الآن على وجود هذه المصادر بالفعل.
الحجج لصالح
في الوقت الذي تم اقتراحه ومع وجود الملاحظات المتاحة ، كانت نظرية الحالة المستقرة واحدة من أكثر نظرية قبولًا من قبل الفيزيائيين وعلماء الكون. بحلول ذلك الوقت - منتصف القرن العشرين - لم يكن هناك فرق بين الكون الأقرب والكون البعيد.
تشير التقديرات الأولى المستندة إلى نظرية الانفجار العظيم إلى تأريخ الكون بحوالي 2 مليار سنة ، ولكن في ذلك الوقت كان معروفًا أن النظام الشمسي كان عمره بالفعل 5 مليارات سنة وأن مجرة درب التبانة بين 10 و 12 مليار سنة. سنوات.
أصبح هذا التقدير الخاطئ نقطة لصالح نظرية الحالة المستقرة ، حيث من الواضح أن الكون لا يمكن أن يبدأ بعد مجرة درب التبانة أو النظام الشمسي.
تقدر الحسابات الحالية المستندة إلى الانفجار العظيم عمر الكون بـ 13.7 مليار سنة وحتى الآن لم يتم العثور على أي أجسام في الكون قبل هذا العمر.
الحجج المضادة
بين الخمسينيات والستينيات من القرن الماضي ، تم اكتشاف المصادر اللامعة للترددات الراديوية: الكوازارات والمجرات الراديوية. لم يتم العثور على هذه الأجسام الكونية إلا على مسافات بعيدة جدًا ، أي في الماضي البعيد.
تحت فرضيات نموذج الحالة المستقرة ، يجب توزيع هذه المصادر المكثفة للترددات الراديوية بشكل أو بآخر بشكل موحد في جميع أنحاء الكون الحالي والماضي ، ولكن الأدلة تظهر خلاف ذلك.
من ناحية أخرى ، فإن نموذج Big Bang أكثر واقعية مع هذه الملاحظة ، حيث يمكن أن تكون الكوازارات والمجرات الراديوية قد تشكلت في مراحل أكثر كثافة وسخونة من الكون ، لتصبح فيما بعد مجرات.
وجهات نظر الكون
بانوراما بعيدة
الصورة في الشكل 1 هي صورة مجال عميق للغاية تم التقاطها بواسطة تلسكوب هابل الفضائي بين عامي 2003 و 2004.
إنه يتوافق مع جزء صغير جدًا أقل من 0.1 درجة من السماء الجنوبية في كوكبة Fornax ، بعيدًا عن وهج مجرة درب التبانة ، في منطقة لا تلتقط فيها التلسكوبات العادية أي شيء.
في الصورة يمكنك أن ترى مجرات حلزونية تشبه مجراتنا وجيراننا المقربين. تُظهر الصورة أيضًا مجرات حمراء منتشرة ، حيث توقف تشكل النجوم ، بالإضافة إلى نقاط أبعد مجرات في المكان والزمان.
يُقدر عمر الكون بـ 13.7 مليار سنة ، وتُظهر صورة المجال العميق المجرات على بعد 13.2 مليار سنة ضوئية. قبل تلسكوب هابل ، كانت أبعد المجرات التي تم رصدها على بعد 7 مليارات سنة ضوئية ، وكانت الصورة مشابهة لتلك التي تظهر في صورة المجال العميق.
لا تُظهر صورة الفضاء السحيق الكون البعيد فحسب ، بل تُظهر أيضًا الكون الماضي ، لأن الفوتونات التي استخدمت لبناء الصورة عمرها 13.2 مليار سنة. لذلك فهي صورة جزء من الكون المبكر.
بانوراما قريبة ومتوسطة
تحتوي المجموعة المحلية من المجرات على مجرة درب التبانة وجوار أندروميدا ، مجرة المثلث وحوالي ثلاثين مجرة أخرى ، تبعد أقل من 5.2 مليون سنة ضوئية.
وهذا يعني 2500 مرة مسافة ووقت أقل من مجرات المجال العميق. ومع ذلك ، فإن مظهر الكون وشكل مجراته يبدو مشابهًا للكون البعيد والقديم.
الشكل 3: مجموعة مجرات هيكسون 44 في كوكبة الأسد على بعد 60 مليون سنة ضوئية. (قروض: فريق التصوير MASIL)
الشكل 2 هو عينة من المدى المتوسط للكون المستكشف. تقع مجموعة مجرات هيكسون -44 على بعد 60 مليون سنة ضوئية في كوكبة الأسد.
كما يمكن أن نرى ، فإن ظهور الكون على مسافات وأزمنة وسيطة مشابه لظهور الكون العميق الذي يبعد 220 مرة ومظهر المجموعة المحلية ، أقرب بخمس مرات.
يقودنا هذا إلى الاعتقاد بأن نظرية الحالة المستقرة للكون لها أساس رصدي على الأقل ، لأن بانوراما الكون في نطاقات زمنية مختلفة متشابهة جدًا.
في المستقبل ، من الممكن إنشاء نظرية كونية جديدة مع أكثر الجوانب نجاحًا لكل من نظرية الحالة المستقرة ونظرية الانفجار العظيم.
المراجع
- فرقعة - أزمة - بانغ. تم الاسترجاع من: FQXi.org
- موسوعة بريتانيكا اون لاين. نظرية الحالة الثابتة. تم الاسترجاع من: Britannica.com
- نيوفرورترز. نموذج الحالة الثابتة. تم الاسترجاع من: neofronteras.com
- ويكيبيديا. نظرية الحالة الثابتة. تم الاسترجاع من: wikipedia.com
- ويكيبيديا. المبدأ الكوني. تم الاسترجاع من: wikipedia.com