أفكار خاطئة عن الانفجار العظيم
 

بسم الله الرحمن الرحيم

أفكار خاطئة عن الانفجار العظيم .
( مجلة Scientific American عدد مارس\أبريل 2005 م
ترجمة وائل الأتاسي لمجلة العلوم )


سؤال : أي نوع من الانفجارات كان الانفجار العظيم ؟
جواب :
( خطأ ) : كان الانفجار العظيم مثل قنبلة تنفجر في موضع معين من خلاء\فضاء سابق .
من وجهة النظر هذه ، وجد الكون عندما انفجرت المادة التي كانت كلها في مكان معين . كان لضغط في المركز في أقصاه و في الفراغ المحيط بها في أدناه،و هذا الفرق في الضغط هو الذي دفع المادة إلى الخارج .

( صح ) : إن الفضاء نفسه هو الذي انفجر .
إن الفضاء نفسه الذي نعيش فيه يتوسع . فلم يكن ثمة مركز لهذا الانفجار ، بل حدث في كل مكان . و كانت الكثافة و الضغط هما نفسيهما في كل مكان ، فلم يكن ثمة اختلاف في الضغط ليؤدي إلى الانفجار .


سؤال : هل يمكن للمجرات أن تتقهقر ( Recede ) بأسرع من سرعة الضوء ؟
جواب :
( خطأ ) : طبعا لا ، لأن نظرية آينشتاين النسبية لا تسمح بذلك .
لنأخذ رقعة من الفضاء فيها بعض المجرات ، إن هذه المجرات تبتعد عنا ، و كلما كانت المجرة
أبعد كلما كانت أسرع ، فإذا كانت سرعة الضوء هي السرعة القصوى ، فإن سرعة المجرات يجب أن تستقر في نهاية المطاف .

( صح ) : من المؤكد أنه ممكن ، لأن النظرية النسبية لا تنطبق على سرعة التقهقر .
في كون يتوسع ؛ تحافظ سرعة التقهقر على تزايدها مع المسافة . و بعد مسافة معينة تعرف بمسافة هبل تتجاوز سرعة الضوء . و ليس في ذلك خرق لنظرية النسبية ، لأن سرعة التقهقر ليست ناتجة من الحركة عبر\خلال الفضاء و إأنما من توسع\حركة الفضاء نفسه .


سؤال : هل نستطيع مشاهدة مجرات تتقهقر بأسرع من سرعة الضوء ؟
جواب :
( خطأ ) : قطعا لا ، لأن الضوء الآتي من هذه المجرات لن يصل إلينا أبدا .
إن كل مجرة أبعد من مسافة هبل ، تتقهقر عنا بأسرع من سرعة الضوء ، و الفوتون المنبعث منها و المتجه إلى الأرض يبعده توسع الكون مثل شخص يسبح عكس التيار . إذن فالفوتون لن يصل إلينا أبدا .

( صح ) : من المؤكد أننا نستطيع ذلك ؛ لأن معدل التوسع يتغير مع الزمن .
في البداية لا يمكن لهذا الفوتون أن يقترب منا ، و لكن مسافة هبل ليست ثابتة بل تتزايد مع الزمن ، و يمكن أن تكبر لتشمل الفوتون ، و عند ذلك يقترب منا حتى يصل إلينا .


سؤال : لماذا يوجد انزياح كوني نحو الأحمر ؟
جواب :
( خطأ ) : لأن المجرات المتقهقرة تتحرك عبر الفضاء و تتعرض لمفعول\ أثر دوبلر .
عندما تبتعد المجرات عن المراقب تتطاول موجات ضوئها فتجعلها أكثر احمرارا و يبقى طول موجة الضوء هذا على حاله أثناء رحلته عبر الفضاء . و يكشف الراصد الضوء و يقيس انزياح دوبلر نحو الأحمر و يحسب سرعة المجرة .

( صح ) : لأن توسع الكون يمدد جميع موجات الضوء عندما تنتشر .
تتحرك المجرات بصعوبة عبر الفضاء ، و هكذا تبث ضوءا يكاد يكون جميعه بنفس طول الموجة و في جميع الاتجاهات ، و يتمدد طول الموجة أثناء رحلته لأن الفضاء يتوسع و لذلك ينزاح الضوء إلى الأحمر . و مقدار الاحمرار هذا يختلف عما يولده مفعول\أثر دوبلر .


سؤال : كم يبلغ كبر الكون المرئي ؟
جواب :
( خطأ ) : يبلغ عمر كوننا 14 بليون سنة ، فقطر الجزء المرئي منه هو 14 بليون سنة ضوئية .
لنأخذ أبعد مجرة يمكن رصدها ، أي المجرة التي انطلقت فوتوناتها بعد الانفجار العظيم بقليل ، و تصل إلينا الآن فقط . و لما كانت السنة الضوئية هي المسافة التي يقطعها الضوء في سنة ، فالفوتون الآتي من هذه المجرة اجتاز مسافة 14 مليون سنة ضوئية .

( صح ) : لما كان الفضاء يتوسع ، فالقسم المرئي من كوننا يزيد قطره على 14 مليون س ض
حين يتابع الفوتون رحلته ، يتوسع الفضاء الذي يجتازه . و لدى وصوله إلينا تصبح المسافة الكلية التي تفصلنا عن المجرة التي أصدرته أكبر ، و هذا ما يثبته حساب سهل قائم على المدة التي استغرقها الفوتون لكي يصل إلينا .


سؤال : هل تتوسع الأشياء داخل الكون أيضا ؟
جواب :
( خطأ ) : يؤدي توسع الكون إلى تضخم كل شيء
لنأخذ حالة مجرات في عنقود مجري ، فبما أن الكون يتوسع ، فإن المجرات و العنقود بمجمله تتوسع أيضا ، و من ثم تتوسع حافة العنقود .

( صح ) : لا ، الكون يتوسع ، و لكن الأشياء المتماسكة داخله لا تكبر .
في البدء تتباعد المجرات المتجاورة عن بعضها ، و لكن تجاذبها الثقالي يتفوق على التوسع فيتشكل عنقود . و من ثم يستقر على حجم متوازن .

و قد كتبتُ تلخيصا للموضوع؛ أطرحه قريبا إن شاء الله

مشاركة: أفكار خاطئة عن الانفجار العظيم
 

بسم الله الرحمن الرحيم
أفكار خاطئة عن الانفجار العظيم ( تلخيص )

مقدمة :

قد يثير مفهوم توسع الكون حيرةً لدى كثير من العامة ، بل إن الفلكيين كثيرا ما يتناولونه بشكل خاطئ يدل على اختلال فهمهم لهذا المفهوم .
إن تكوين جميع البنيات في كوننا هذا ( مجرات ، و نجوم ،و كواكب ، بل حتى هذا المقال ) يعتمد اعتمادا كليا على توسع الكون ، لذلك بإمكاننا أن نقول إن توسع الكون هو من أهم الحقائق التي جرى اكتشافها عن أصولنا .
و حيث إن العلماء قد عثروا – قبل أربعين عاما - على الشفق البارد للانفجار العظيم ، الذي هو بمثابة الدليل القاطع على توسع الكون ، فقد وحدت نظرية توسع الكون و تبرده كل الأطروحات الكزمولوجية ( الكونية ) .
على الرغم من كل ذلك ، إلا أن توسع الكون ، الذي تم اكتشافه قبل 75 عاما - يظل مستعصٍ على فهم كثير من العامة ، بل و قد يختلف بعض العلماء على فهم معناه .
و دليل ذلك هو قيام بعض العلماء الذين أرادوا تيسير ( تبسيط ) العلوم ، بطرح تعبيرات غير صحيحة ، بل و مضللة . بل إن بعض مؤلفي الكتب المنهجية في الفلك قد حذوا حذو أولئك في ارتكاب الأخطاء الفادحة في سبيل شرح توسع الكون .



ما هو التوسع ، على أية حال ؟

في الملاعب تكثر إصابات التواء الكاحل ، حيث تنتفخ ( تتوسع ) ! ، و كذلك القنبلة التي تتضخم نتيجة توسع شظاياها في الفضاء حولها .
لاحظ أن القنبلة ( و غيرها ... ) لها مركز توسع ، و طرف ، و هناك فضاء تتوسع فيه .
إن هذا غير محقق بالنسبة إلى توسع الكون ، حيث إنه بلا طرف و لا مركز ، بل و لا يوجد شيء في الخارج ليتوسع فيه !
و أصح تشبيه لتوسع الكون هو توسع ( تضخم ) البالون ، إذ أن المسافات بين المجرات البعيدة تزداد .
و قد استخدم الفلكيون تعبير : تقهقر \ ابتعاد المجرات عنا ، و هو تعبير خاطئ ، لأن المجرات لا تسير في الفضاء مبتعدة عنا ، بل إن الفضاء بيننا هو الذي يتوسع . لكن المجرات تتحرك كما قدر لها داخل العناقيد ، التي هي ساكنة ( جوهريا ) بدورها .
إن كوننا المتوسع هذا ، لا يحتاج إلى مركزٍ يبتعد عنه ، و لا إلى فضاءٍ يمتدُّ فيه ، بل هو قائم بذاته ، متوسع بنفسه .
و عليه فإن كل شيء في كوننا هذا يبتعد عمّا سواه بسبب توسع الفضاء الذي لم ينفجر في مركز محدد ، بل إن ذلك الانفجار قد حدث في كل مكان !
يشير بعض الكسمولوجيين إلى حجم الكون بأنه كان مثل حجم حبة الجريب فروت grapefruit ، و الذي يعنونه بهذا هو الجزء المشاهد الآن من الكون .
و على هذا فإن سكان مجرة أندرو ميدا الذين يرون أجزاء لا نراها من الكون ، كان كونهم المرئي ( الذي يشاهدونه الآن ) بمثل حبة الجريب فروت أيضا ، و كذلك لغيرهم ...
لذلك فإن الكون كله كان بمثابة تجمع غير منتهٍ لحبات الجريب فروت ، و على ضوء ذلك فإن الفكرة القائلة بأن الانفجار العظيم كان صغيرا هي فكرة مضللة . لأن الشيء غير المنتهي عندما ينكمش فاقدا جزءا من حجمه يظل غير منتهٍ أيضا .
إذن فإن حدوث الانفجار العظيم في كل مكان هو أمر مقبول و صحيح لهذا الكون مهما كان حجمه .



تقهقر Receding أسرع من الضوء !

لقد وجد " هبل " في عام 1929 م أن معدل تزايد المسافات بين المجرات يخضع إلى علاقة هي v = Hd ، حيث إن v هي سرعة التقهقر ، و d هي بعد المجرة عنا ، و أما H فهو ثابت التناسب الذي يسمى " ثابت هبل "
إن ثابت هبل هذا يحدد مدى السرعة التي يتمدد بها الكون حول أي راصد في الكون .

لكن إذا علمنا أن مجرة أندرو مينا ، التي هي أقرب مجرة إلينا ، تتحرك نحونا و ليس بعيدا عنا ! و لا يدل هذا على خطأ علاقة هبل ، لأنها تنطبق على السلوك الوسطي للمجرات ، فهي ( أي العلاقة ) تبلي بلاءً حسنا على المجرات البعيدة عنا .
كذلك فإن الكون لا يتوسع بسرعة واحدة ، استنادا إلى علاقة هبل ، بل إنها تتنبأ بوجود مجرات بعيدة عنا تتقهقر عنا بأسرع من سرعة الضوء ، و لكن بشرط أن تقع على مسافة محددة تسمى " مسافة هبل " .
و تصل تلك المسافة إلى 14 بليون سنة ضوئية ، بناء على ثابت هبل الذي قيس .
و هنا نصل إلى إشكالٍ طالما أربك عديدا من الطلبة ، و هو : أليست تقول النظرية النسبية الخاصة إن لا شيء بإمكانه أن يتجاوز سرعة الضوء ؟ فكيف إذن تتقهقر تلك المجرات بأسرع من السرعة القصوى ؟ أوليس هذا اختلال في علاقة هبل !؟
و الجواب واضح و يسير ، هو أن النظرية النسبية الخاصة لا تنطبق إلا على السرعات العادية ، أي التي تكون فيها الحركة خلال الفضاء ، أما توسع الكون فهو حركة الفضاء ذاته ، الذي يخضع بدوره للنسبية العامة . إذن لا يعد ذلك خرق أبدا ، و يظل صحيحا أن لا شيء بإمكانه تجاوز سرعة الضوء .



يتمدد الكون و يبرد .

لقد لوحظ أن الموجات الواردة من المجرات البعيدة تنـزاح نحو الموجات الطويلة ( الانزياح نحو الأحمر ) . و التفسير المباشر هو : طالما أن الكون يتوسع ، فإن الموجات الضوئية تتمدد خلال رحلتها في الفضاء ، فتتضاعف أطولها الموجية بتضاعف الاتساع ، مع انخفاض إلى النصف في الطاقة.
و المشكل هنا هو اختلاف مفهوم الانزياح نحو الأحمر الكزمولوجي الناتج عن توسع الكون ، و بين الانزياح نحو الأحمر الناتج من أثر دوبلر ، و كم يخطئ كثير من الفلكيين عندما ينسبون ذلك الانزياح إلى أثر دوبلر على الرغم من خضوعهما لقانونين مختلفين إذ أن أثر دوبلر يشتق من النسبية الخاصة ، أما الانزياح الكزمولوجي نحو الأحمر فهو مشتق من النسبية العامة .
فنحن عندما نطبق قانون دوبلر على الأجرام التي تقارب سرعتها سرعة الضوء ، فإننا نجد أن الانزياح نحو الأحمر يقترب من اللانهاية . و بذلك تصبح موجات الضوء أطول من أن تلاحظ .
و لكن قانون الانزياح الكزمولوجي يؤدي إلى نتائج غير تلك ، بإمكان من أراد التوسع فيها أن يعود إلى المقالة الأصلية .

نعود إلى قضية تبرد الكون . فحيث إن الفوتونات المنبعثة من المجرات لها درجة حرارة ، و بما أنها تزداد طولا بسبب توسع الكون ، و بالتالي تخسر شيئا من طاقتها ، و عليه فإن درجة حرارتها سوف تنخفض ، و بناء على ذلك فإن الكون يبرد بتوسعه . و هذا ما أثبتته القياسات .



يركض ليظل ساكنا

إن التغييرات في توسع الكون ؛ أعطت صفة القبول لوجود مجرات تتقهقر بسرعة تتجاوز سرعة الضوء .
افترض أن شعاعا ضوئيا أبعد من مسافة هبل يسير نحونا ، مع ملاحظة أن فضاءه يتقهقر بأسرع من سرعة الضوء عنا ، و هو يسير بأقصى سرعة كي يحافظ على موضعه . قد تظن للوهلة الأولى أنه ليس بإمكاننا أن نرى ذلك الضوء ، إذ أنه لن يصل إلينا أبدا !
إلا أن الحقيقة التي أنت بصدد معرفتها الآن هي أن ثابت هبل ليس ثابتا ، و إنما يتغير مع الزمن ، و عليه تكبر مسافة هبل . و بهذا فإن ذلك الفوتون سوف يجد نفسه و قد دخل ضمن نطاق مسافة هبل التي يتقهقر فيها الفضاء بأقل من سرعة الضوء . و بهذا يصل إلينا .
و عليك أن تعلم – بناءً على ما سبق - أن مسافة هبل ليست مؤشرا على حافة ( طرف ) الكون المرئي . بل في الواقع إن مسافة أبعد جرم سماوي يمكن رصده تتضاعف ثلاث مرات تقريبا لتصل إلى 46 بليون سنة ضوئية !
لقد اكتشف العلماء مؤخرا أن معدل توسع الكون يتسارع ، و هذا يزيد من أهمية مسألة أقصى بعد نراه ، فاستنادا إلى الاعتقاد القديم القائل إن الكون يتباطأ ؛ ظن العلماء أن المزيد من المجرات ستتوالى في الوصول إلى مجال الرؤية .
أما في كونٍ متسارعٍ فإنه أشبه ما يكون بثقب أسود . إذ يكون له أفق حدث بحيث لا يمكننا أن نرى ما خلفه أبدا ، فمهما ازدادت مسافة هبل ؛ فإن تسارع الكون يقاومها بحيث يمنع ضوء المجرات التي خلف أفق الحدث بعيدة عن الوقوع ضمن مسافة هبل .
إن المسافة الحالية التي تفصلنا عن ذلك الطرف هي 16 بليون سنة ضوئية ، فالضوء المنبعث الآن عن المجرات التي أصبحت الآن خلف أفق الحدث لن تستطيع الوصول إلينا أبدا .
و سوف تتوسع تلك المسافة كثيرا ، و بذلك سنظل قادرين على رؤية ما كان خلفها ، إلا أن الأحداث اللاحقة تظل دوما خارج مدى الرؤية إلى الأبد .
نناقش الآن الفكرة القائلة إن الكون تسود فيه قوة الجاذبية ، و بناءً عليه فسيتباطأ التوسع نتيجة للجذب بين الأجسام ، مما يجعلها أصغر حجما ( تنكمش ) ، و هذا ما كان يظنه أكثر الكوزمولوجيين حتى وقت قريب . إلا أنه غير صحيح .
و في الواقع فإن تسارع التوسع يسبب زيادة قليلة في حجم الأجرام بعكس ما هو عليه الحال في كونٍ غير متسارعٍ . و لكن هذا لا يعني أن الأجرام سوف تتوسع بسبب توسع الكون فهي ليست مثل الموجات التي ليست متماسكة بسبب تحديد القوة لحجمها كما هو الحال عليه بالنسبة للأجرام .

و في ختام الموضوع ، دعونا نقرُّ أن نموذج الانفجار العظيم الذي يدرس و يرصد التوسع ، و الخلفية الإشعاعية الكونية ، و التركيب الكيميائي للكون ، هو نموذج عرضة للتبديل . و لكنه حتى الآن يعد أفضل نموذج يناسب البيانات المتوفرة لدينا .

أخيرا ، تظل هناك أسئلة تحير الكوزمولوجيين ( على الأقل ) ، فهم يتساءلون ما هو سبب توسع الكون ؟ و يعزونه أحيانا إلى ما يعرف بالتضخم . و لكن هذا التضخم أيضا يخضع إلى نفس السؤال ! كما أن هناك أسئلة أخرى تتعلق بما وراء ما نستطيع رؤيته ؟ و عن معدل تسارع الكون و غير ذلك العديد من الأسئلة التي لا تفتأ تلوح في أفق الحدث !


--------------
قد لا يبدو هذا تلخيصا ! إلا أنني بذلت جهدي في اختصار الأفكار و تعديل الصياغة ، فما كان فيه من صواب فبفضل الله و ما كان فيه من زلل فمني و من الشيطان .

مع ملاحظة أنه كان الأجدر أن أطرح الموضوع ( التلخيص ) أولا ثم أتبعه بالأسئلة . و لكن النقص سمة الإنسان ، فاعذروني .

--------------
لخصه أخوكم \\ جرافيتون

مشاركة: أفكار خاطئة عن الانفجار العظيم
 

مشاركة: أفكار خاطئة عن الانفجار العظيم
 

بارك الله فيك

مشاركة: أفكار خاطئة عن الانفجار العظيم
 

شكرا لك ياخي الكريم على الموضوع المميز

كلام سليم وأوضح تشبيه لتوسع الكون ، اما الانفجار وغيره فهو تشبيه يزيد حيرة الناس وتساؤلاتهم في هذا الموضوع الذي لازال حديث العلماء.

بصراحة سبق لي وان قرأت مقال لعالم فيزيائي يتحدث عن نفس الموضوع ، وانا اعتقد انها اكثر صوابية وسلاسة ودقة من موضوع الانفجار وحائط بلانك وغيرها من المواضيع التي تتشعب لتكون في النهاية انفجار عظيم في رؤسنا :D

شكرا لك مرة اخرى

مشاركة: أفكار خاطئة عن الانفجار العظيم
 

بارك الله فيك واتحفنا بالمزيد من هذه المواضيع الجيدة وياحبذا لوكان هناك بعض الشرح البسط

مشاركة: أفكار خاطئة عن الانفجار العظيم
 

شكرا جزبلا لك
جعله الله في موازين حسناتك

مشاركة: أفكار خاطئة عن الانفجار العظيم
 

شكرا جزيلا على هذا الموضوع القيم ,, في الحقيقة لدي مداخلة بسيطة ,,
,,
اولا .. اذا تمدد الكون وتوسع هذا لا يعني ابتعاد المجرات عن بعضها البعض , بل ابتعاد المجرات وتمددها في نفس الوقت ليس هذا فحسب ,, بل نحن ايضا نتمدد مع تمدد الكون اي كل ما في الكون يتمدد ( بنسب ثابته ) لذلك لا نشعر بهذا التمدد ما دمنا نحن ايضا نتمدد .. اذن كيف نشعر بابتعاد المجرات ؟ .
ثانيا .. انزياح ضوء المجرات نحو الاحمر , يدل على ان المجرات بذاتها تتحرك وتبتعد عنا داخل الكون لا بسبب تمدد الكون والا كيف شعرنا بذلك ؟ عن طريق الانزياح , وكيف شعرنا بهذا الانزياح ؟,, عن طريق حركة المجرات مع ثباتنا نحن لاننا لم نتمدد ( حدث تغير في النسب )
ثالثا .. الا يحدث وان تظهر جسيمات جديدة في الفراغ اثناء عملية الشد اي توسع الفضاء ؟
هذا والله أعلم

مشاركة: أفكار خاطئة عن الانفجار العظيم
 

بالاضافة الى ذلك اذا كان الكون لا يتمدد في مستوى واحد , بل لو كان تمدد الكون في جميع الاتجاهات , هل يعقل ان تبتعد المجرات من دون ان تتمدد هي ايضا ؟
ثانيا تمدد الكون يستند الى ماذا ؟؟ اذا تنبؤا بهذا التمدد هذا يعني يعلموا ماذا يوجد في ما وراء الكون لكي يستند هذا االتمدد الى ما وراء الكون , حتى الانفجار العظيم بامكانهم ان يستندوه الى ما وراء الكون ايضا .. صحيح قد توجد اشارات تساعد العلماء على فهم طبيعة المجرات عندما كانت بدائية وبالاضافة الى الجسيمات دون الذرية , لكن اتصور ان العلماء يعجز في التقاط اي اشارة قد تدلهم على نشأة الكون وسلوكه .
والله أعلم