الفلك

هل كوننا مسطح؟

هل كوننا مسطح؟

سمعت أن كوننا مسطح. ثم هناك سؤال محير في ذهني. إذا كان كوننا مسطحًا حقًا ، فلماذا نقيس المسافة من أي نقطة عبر طريقة كروية. بعبارة أخرى ، لماذا نقول أن مسافة الانتقال (نصف القطر) هي الآن حوالي 46.6 مليار سنة ضوئية. إذا تم التعامل مع نصف القطر هذا فقط للكون المرئي ، فكيف يجد العلم أن الكون مسطح ولا يعرف شيئًا يتجاوز حدود الكون.

هناك بعض الأسئلة في SO ، ومع ذلك ، فهي لا تستوعب ما كنت أنوي معرفته. في هذا السؤال ، على سبيل المثال ، سأل OP عن شكل الكون. وأيضًا هناك بعض المصطلحات المتعلقة بالثقوب السوداء والشكل ثلاثي الأبعاد والكرة وما إلى ذلك ، وبصرف النظر عن تلك التعقيدات ، فإن نيتي هي ببساطة التوضيح ، لماذا نسمي كوننا مسطحًا؟ وبكلمة مسطحة ، ما قصدته "وجود سطح مستوٍ ؛ بدون مناطق مرتفعة أو مسافات بادئة" هل أفتقد أي معنى بديل للشقة هنا؟


وأيضًا هناك بعض المصطلحات المتعلقة بالثقوب السوداء والشكل ثلاثي الأبعاد والكرة وما إلى ذلك ، وبصرف النظر عن تلك التعقيدات ، فإن نيتي هي ببساطة التوضيح ، لماذا نسمي كوننا مسطحًا؟ وبكلمة مسطحة ، ما قصدته "وجود سطح مستوٍ ؛ بدون مناطق مرتفعة أو مسافات بادئة".

من أجل قبول الإجابة ، عليك أن تدرك التناقض في الجملة أعلاه: أنت تعني سطح مستو ، لكن نحن نتصل الكون مسطح :) "مسطح" في النسبية العامة لا تشير إلى "وجود سطح مستوٍ ؛ بدون مناطق مرتفعة أو مسافات بادئة". الرجاء قبول هذا أولاً.

لنفكر الآن في كرة (نعم ، كرة ؛ إنها ليست تعقيدًا). هل تسمي سطحه مسطحًا أم منحنيًا؟ سأسميها منحنية. دعونا نفكر في المقلاة. كنت أسمي سطحه مسطحًا.

كل من سطح الكرة والمقلاة لهما بعدين. ال كرة من الواضح أن نفسها لها ثلاثة أبعاد ، لكنها سطح - المظهر الخارجي له بعدين. آمل أن يكون هذا واضحًا.

الآن ، كل ما هو موصوف أعلاه حول الأسطح ينطبق أيضًا على الأحجام. يمكن أن تكون الأحجام مسطحة ويمكن أن تكون منحنية. تكمن المشكلة في أن البشر لا يمكنهم تصور الأشياء بثلاثة أبعاد منحنية ، لذلك لا يمكنهم تصور حجم منحني. لكن هذا جيد: لا يزال بإمكاننا فهم معنى المسطح والمنحني ، فقط من خلال رؤيته على الأسطح ، وفهم أنه يمكن توسيعه ليشمل الأحجام.

ومع ذلك ، فالأمر ليس مجرد تصور وفهم: فالأحجام المسطحة والمنحنية (أي الفراغات) لها خصائص فيزيائية ورياضية مختلفة تمامًا. المثال المعتاد هو أنه في الفضاء المنحني لا يكون مجموع زوايا المثلث 180 درجة. هناك أيضًا خصائص أخرى وتلك التي تمكن علماء الفيزياء الفلكية من قياس الانحناء الفعلي للكون. اتمنى ان يكون ذلك مفيدا.


وصف الكون بأنه "مسطح" هو انحناء الزمكان. في النسبية العامة ، لا يتم التعامل مع الجاذبية كقوة ولكن باعتبارها انحناء لمشعب الزمكان. على المستويات الكبيرة ، يتوسع الكون: انحناء سلبي مثل قمة التل ، حيث تتدحرج الأشياء إلى أسفل التل بعيدًا عن بعضها البعض. لكن الكتلة تسبب انحناءًا إيجابيًا مثل الوعاء ، حيث تتدحرج الأشياء معًا ، باتجاه قاع الوعاء. في المتوسط ​​، يبدو أن نظامي الانحناء متوازنان - أي أن الكون ، في المتوسط ​​، مسطح.


مستوي هنا تعني "لديها هندسة Euklidean" (على نطاقات كبيرة) ، كما أوضحت إجابة هيلين. من الناحية الملاحظة ، يبدو الكون مسطحًا ، أي أن أي انحرافات تقع ضمن أوجه عدم اليقين. بالطبع ، إذا كان الكون لانهائيًا ، فلا يمكن أبدًا إصدار أي بيانات حول الكون بأسره ، ولكن فقط على رقعتنا المحلية المرصودة منه.


هل الكون منحني؟ ليس بهذه السرعة

في حين أن الكون المنحني يبدو غير مرجح للغاية ، إلا أن المزيد من البيانات والمزيد من التنقيب في هذا المجال سوف يحسم الخلاف.

ال شكل الكون هي واحدة من أهم الأسئلة في علم الكونيات ، ولها آثار بعيدة المدى ، بما في ذلك المصير النهائي للكون.

لعقود من الزمان ، كنا نقيس كوننا مسطحًا هندسيًا ، لكن فريقًا من علماء الكونيات يبلغون الآن أن أحدث قياساتنا تفضل في الواقع شيئًا أكثر استدارة. لكن هناك ما هو أكثر بكثير من مجرد قياس بسيط.


هل كوننا مسطح؟ - الفلك


جرب هذا: تخيل عالمك المحلي

هل المنظر من نافذتك نموذجي لكوكب الأرض؟

هل هناك أي شيء يشير إلى أن الأرض مستوية أو مستديرة؟

هل هناك أي شيء يعطيك فكرة أن العالم الأكبر قد يكون مختلفًا تمامًا؟

لا أحد يعرف ما إذا كان الكون كبيرًا بشكل لا نهائي ، أو حتى إذا كان كوننا هو الكون الوحيد الموجود هناك.

على الرغم من أن نظرتنا إلى الكون محدودة ، فإن خيالنا ليس كذلك. يمتلك علماء الفلك أدلة غير مباشرة على أن كون المجرات يمتد إلى ما هو أبعد من المنطقة التي يمكننا رؤيتها. لكن لا أحد يعرف ما إذا كان الكون كله كبيرًا بشكل لا نهائي - كبير إلى ما لا نهاية.

وفقًا للنظريات الرائدة ، قد تبدو أجزاء أخرى من الكون مختلفة تمامًا عن أجزاءنا - وقد يكون لها قوانين طبيعة مختلفة. قد لا نتمكن من معرفة ذلك على وجه اليقين. لكن من الممكن أن تكون الدلائل على الإجابة تكمن في مرأى ومسمع ، فقط في انتظار من يكتشفها!

المستقبل. ستبحث مهمة LISA التابعة لوكالة ناسا عن تموجات في نسيج الفضاء ، والتي تنبأ بها ألبرت أينشتاين. قد تساعد هذه القرائن في تحسين النظريات حول شكل بقية الكون.


أعلاه: التلسكوبات الجديدة على الأرض وفي الفضاء ستستمر في توسيع رؤيتنا لهذا الكون الرائع.


يعتقد علماء الفلك أن الكون كروي. إليكم سبب كون هذا الادعاء مثيرًا للجدل

بقلم نيكول كارليس
التاريخ: 5 نوفمبر 2019 06:57 م (بالتوقيت الشرقي القياسي)

مجال هابل شديد العمق تم تصوره على أنه كرة (ناسا / صالون)

تشارك

لفترة طويلة ، جادل الناس حول ما إذا كانت الأرض مسطحة. بينما لا يزال قلة من الناس يفعلون ذلك ، انتقلت نسخة أكثر أهمية من هذا النقاش إلى الكون. مع نشر دراسة جديدة للفيزياء الفلكية ، توجد الآن معسكرات لـ "الكون المسطح" و "الكون الدائري" في عالم الفيزياء ، على الرغم من أنه في هذا السياق ، فإن الكون "المسطح" ليس مشابهًا تمامًا لـ أرض مسطحة.

وفقًا لدراسة جديدة نُشرت في مجلة Nature Astronomy ، تشير البيانات المأخوذة من إشعاع الخلفية الكونية الميكروويف (CMB) المتبقية من الانفجار العظيم والتي رصدها مرصد بلانك الفضائي ، إلى أن الكون قد يكون "منحنيًا" ، شبيهًا ببالون متوسع ، بدلا من مسطحة. نتيجة أخرى لهذه الدراسة هي أنها تشير إلى أن الكون مغلق ، مما يناقض سنوات من الحكمة التقليدية والدراسات السابقة.

في كون مسطح ، قد يترك المرء الأرض بسرعة عالية ولا يعود أبدًا إلى حيث بدأ ، ولكن في كون مغلق ومنحني ، فإن الجسيم الذي يغادر الأرض ويتحرك في خط مستقيم سيعود في النهاية إلى حيث بدأ.

صرح المؤلفون في الدراسة: "لقد أظهرنا أنه نظرًا لأن أطياف القدرة بلانك تفضل كونًا مغلقًا ، فإن التناقضات الأعلى مما هو مقدر عمومًا تنشأ بالنسبة لمعظم الملاحظات الكونية المحلية ، بما في ذلك التذبذبات الصوتية الباريونية". "إن افتراض وجود كون مسطح يمكن أن يخفي أزمة كونية حيث تبدو الخصائص المتباينة المرصودة للكون غير متسقة بشكل متبادل."

إذا كان هذا صحيحًا ، فمن المحتمل أن يكون ما يسمى بالمنحنى لطيفًا ، وفقًا للدراسة. ومع ذلك ، كما هو مذكور أعلاه ، هذا يعني أنه إذا كنت ستسافر خارج مجرتنا ، في خط مستقيم ، فسينتهي بك الأمر في النهاية إلى حيث بدأت.

وفقًا لنظرية النسبية العامة ، فإن الكتلة تنحني الزمكان. نتيجة لذلك ، تحدد الكتلة الكلية للكون شكله. في الواقع ، عُرف العلماء بحساب "الكثافة الحرجة" للكون ، والتي تتناسب مع مربع ثابت هابل ، وهو متغير يستخدم في تقدير حجم الكون وعمره ومعدل تمدده. إذا كانت الكثافة الفعلية للكون أقل من الكثافة الحرجة ، فمن المتوقع أن الكون سوف يتمدد إلى الأبد ، حيث لا توجد مادة كافية لإيقافه. هذا يخلق كونًا مسطحًا ومفتوحًا.

ومع ذلك ، إذا كانت كثافة الكون أكبر من الكثافة الحرجة ، فهذا يعني أن لديه كتلة كافية لوقف التوسع ، وهو ما تقترحه أحدث دراسة تستخدم بيانات بلانك.

يمكن أن ينتهي الكون المغلق نتيجة لذلك بسيناريو يعرف باسم "الأزمة الكبرى" - وهو عكس الانفجار العظيم ، بمعنى ما ، والحالة التي يتقلص فيها الكون حتى يتم ضغطه مرة أخرى إلى نقطة حيوية واحدة.

توصل الباحثون إلى الاستنتاج لأنهم لاحظوا وجود تناقض بين تركيز المادة المظلمة والطاقة المظلمة والتوسع الخارجي للكون عند النظر إلى البيانات من مرصد بلانك. ووفقًا للدراسة ، فإن وفرة أحداث العدسة التثاقلية - التي تسببها الأجسام الضخمة التي تنحني الضوء - تجاوزت ما كان متوقعًا ، وكان لها تأثير على إشعاع الخلفية الكونية الميكروويف.

تقول الدراسة: "يمكن للكون المغلق أن يقدم تفسيرًا ماديًا لهذا التأثير ، حيث تفضل أطياف الخلفية الكونية الميكروية بلانك الآن انحناءًا إيجابيًا عند مستوى ثقة يزيد عن 99٪".

لاحظ الباحثون أن "القياسات المستقبلية ضرورية لتوضيح ما إذا كانت الاختلافات الملحوظة ناتجة عن منهجيات غير مكتشفة ، أو إلى فيزياء جديدة أم أنها ببساطة تذبذب إحصائي."

هناك أيضًا ورقة بحثية جديدة أخرى تشير إلى أن التناقض هو حظ إحصائي ، لكنه لم يخضع لمراجعة النظراء بعد.

نظرًا لأنه شذوذ في بيانات CMB - الإشعاع الكهرومغناطيسي المتبقي من الكون المبكر - يلاحظ الخبراء في هذا المجال.

"النتيجة مثيرة للفضول ، ولكن فقط ذات أهمية إحصائية حدية يمكن تصديقها. قال آفي لوب ، رئيس قسم علم الفلك في جامعة هارفارد ، لصالون عبر البريد الإلكتروني ، "هناك العديد من الأدلة المستقلة التي تشير إلى أن الكون مسطح ، وأن هذا الادعاء مجرد صدفة إحصائية أو تفسير خاطئ للبيانات".

وأضاف لوب أنه إذا كانت البيانات المستقبلية تتفق مع هذا الاستنتاج ، "فسيكون ذلك ذا أهمية استثنائية لفهمنا لكيفية بدء [الكون]."

قال لوب: "سيناريو التضخم القياسي يتنبأ بانحناء يقارب الصفر ، أي أقل بآلاف المرات من القيمة المستنتجة". "سيتعين علينا أن نفهم لماذا يبدو كوننا مختلفًا للغاية."


دراسة جديدة تقترح أن الكون هو مجال مغلق وليس مسطحًا

عندما تكون داخل شيء ما ، من الصعب رؤية شكله. ما زلنا نكتشف أشياء جديدة حول شكل مجرتنا.

شكل الكون؟ يصعب قياس ذلك كثيرًا ، لكن سنوات من بيانات الرصد والنماذج الكونية والفيزياء تشير إلى أنها مسطحة. أرسل شعاعًا من الفوتونات عبر الفراغ ، وسيستمر في السير في خط مستقيم.

دراسة جديدة تقول خلاف ذلك. استنادًا إلى البيانات التي تم إصدارها العام الماضي والتي تم جمعها من قبل القمر الصناعي بلانك التابع لوكالة الفضاء الأوروبية ، جادل علماء الفلك في حالة أن الكون منحني ومغلق بالفعل ، مثل الكرة المتضخمة.

مما يعني أن حزمة الفوتونات ستعود في النهاية إلى حيث بدأت ، متجاوزة الحزم الأخرى التي ستبقى متوازية في سيناريو الكون المسطح.

وستكون صفقة كبيرة. وفقًا لفريق دولي من علماء الفلك بقيادة إليونورا دي فالنتينو من جامعة مانشستر في المملكة المتحدة ، فإن النتائج التي توصلوا إليها تمثل "أزمة كونية" تتطلب "إعادة تفكير جذرية في نموذج التوافق الكوني الحالي".

يقولون إن الدليل على انحناء الكون هو الطريقة التي تنحني بها الجاذبية مسار الضوء ، وهو تأثير تنبأ به أينشتاين يسمى عدسة الجاذبية.

ليس فقط أي ضوء ، ولكن الخلفية الكونية الميكروية (CMB). هذا هو الإشعاع الكهرومغناطيسي المتبقي في الفضاء بين النجوم والمجرات ، والذي يعود تاريخه إلى حوالي 380 ألف سنة بعد الانفجار العظيم عندما تشكلت أول ذرات محايدة في الكون.

بمجرد حجب جميع مصادر الضوء الأخرى ، يضيء الفضاء ، بشكل ضعيف حقًا ، نوعًا من الخلفية الثابتة. إنه أقدم ضوء في الكون.

إذا نظرت إلى البيانات من القمر الصناعي بلانك ، وبيانات 2018 القديمة على وجه الخصوص ، فإنها تُظهر أن CMB يتم تصويره بقوة أكبر من حيث الجاذبية مما ينبغي أن يكون. دعا تعاون بلانك هذا الشذوذ أعدسة، ولم يتم حلها بعد ، لكن الفريق يعتقد أن أحد التفسيرات يمكن أن يكون شكل الكون.

وكتبوا "يمكن للكون المغلق أن يقدم تفسيرًا ماديًا لهذا التأثير ، حيث تفضل أطياف الخلفية الكونية الميكروية بلانك الآن انحناءًا إيجابيًا عند مستوى ثقة يزيد عن 99 بالمائة".

"هنا ، نقوم بالتحقيق بشكل أكبر في الدليل على وجود كون مغلق من Planck ، مما يوضح أن الانحناء الإيجابي يفسر بشكل طبيعي سعة العدسة الشاذة."

قد يفسر الكون المنحني هذا الشذوذ ، ولكن هناك العديد من المشاكل الكبيرة - ليس أقلها أن جميع التحليلات الأخرى لمجموعات بيانات بلانك ، بما في ذلك بيانات 2018 القديمة ، قد خلصت إلى أن نماذجنا الكونية صحيحة. يتضمن الكون المسطح.

هناك بعض المشاكل الأخرى أيضًا ، وكان الفريق حريصًا على تدوينها في ورقتهم. أحدهما هو ثابت هابل ، معدل تمدد الكون وشوكة في جانب علم الكونيات. لا يتفق قياسان لثابت هابل ، وانحناء الكون يجعل التنبؤ به أكثر صعوبة.

البيانات المستمدة من مسوحات التذبذب الصوتي للباريون للطاقة المظلمة - الطاقة غير المعروفة التي تسرع من توسع الكون - لا تتوافق أيضًا مع نموذج الكون المغلق ، كما هو الحال مع بيانات القص الكونية التي تم الحصول عليها من ملاحظات عدسة الجاذبية.

هناك ورقة جديدة أخرى تقترح بلانك أعدسة التناقض هو نوع من الضوء في البيانات (على الرغم من أنه لم تتم مراجعته بعد).

قام عالما الفيزياء الفلكية جورج إفستاتيو وستيفن جراتون من جامعة كامبريدج أيضًا بتحليل بيانات بلانك لعام 2018 ووجدوا دليلًا على الانحناء ... ولكن عند مقارنتها بمجموعات بيانات بلانك الأخرى وبيانات التذبذب الصوتي الباريون ، وجدوا "دليلًا قويًا لدعم الكون المسطح مكانيًا" . "

لذلك ، بشكل عام ، يبدو أن الكثير من البيانات تدعم الكون المسطح ، وليس الكون المغلق - باستثناء ذلك الكون Aعدسة شذوذ. مثل حصاة في حذائك ، أو نتوء في قميصك ، فهي تستمر في الضحك. ولا نعرف ما إذا كان التناقض بينه وبين جميع القياسات الأخرى له معنى في الواقع ، أو أنه يمثل مشكلة على الطرف البشري.

إنها مشكلة تحتاج إلى حل ، ولكن في الوقت الحالي ، قد لا يكون ذلك ممكنًا.

وكتب الباحثون في ورقتهم البحثية: "هناك حاجة إلى قياسات مستقبلية لتوضيح ما إذا كانت الاختلافات الملحوظة ناتجة عن علم اللاهوت النظامي غير المكتشف ، أم إلى فيزياء جديدة أم أنها ببساطة تذبذب إحصائي".


مصير الكون

[/ caption] ما هو المصير النهائي لكوننا؟ أزمة كبيرة؟ تجميد كبير؟ مزق كبير؟ أو ارتداد كبير؟ القياسات التي تم إجراؤها بواسطة WMAP أو مسبار Wilkinson Microwave Anisotropy Probe تفضل التجميد الكبير. ولكن حتى يتم إنشاء فهم أعمق للطاقة المظلمة ، لا يمكن تجاهل الثلاثة الآخرين تمامًا.

منذ أن أثبت العلماء أن الانفجار العظيم هو أكثر النظريات الكونية منطقية ، وبما أنه ركز فقط أكثر على الكيفية التي يمكن أن يبدأ بها كل شيء ، بدأ انتباههم يتحول إلى الكيفية التي سينتهي بها الكون. وبالتالي ، فإن جميع النظريات الأربع المذكورة أعلاه (Big Crunch ، Big Freeze ، إلخ) هي في الواقع فروع للانفجار العظيم.

تتنبأ The Big Crunch أنه بعد أن توسع الكون إلى أقصى حجم له ، سينهار الكون أخيرًا على نفسه ليشكل أكبر ثقب أسود على الإطلاق.

على الجانب الآخر من العملة ، يتنبأ التجمد الكبير بوجود كون سيستمر في التمدد إلى الأبد ، ويوزع الحرارة بالتساوي في العملية حتى لا يُترك أي شيء صالحًا للاستخدام بشكل كافٍ. ومن ثم ، يُعرف أيضًا باسم الموت الحراري.

نسخة أكثر دراماتيكية من Big Freeze هي Big Rip. في هذا السيناريو ، سيزداد معدل تمدد الكون بشكل كبير بحيث يتمزق كل شيء فيه ، وصولاً إلى أصغر ذرة.

في النموذج الدوري أو التذبذب للكون ، لن تكون هناك نهاية & # 8230 للمادة والطاقة ، أي. لكن بالنسبة لنا والكون الذي نعرفه ، ستكون هناك بالتأكيد نتيجة. في النموذج التذبذب ، يشكل الانفجار الكبير والسحق الكبير زوجًا يعرف باسم الارتداد الكبير. بشكل أساسي ، فإن مثل هذا الكون سوف يتوسع ويتقلص (أو يرتد) إلى الأبد.

لكي يقرر علماء الفلك ما يجب أن يكون عليه المصير النهائي للكون ، سيحتاجون إلى معرفة معلومات معينة. من المفترض أن تكون كثافتها واحدة من أكثرها دلالة.

كما ترى ، إذا تم العثور على كثافته أقل من الكثافة الحرجة ، فعندئذٍ فقط سيكون التجميد الكبير أو التمزق الكبير ممكنًا. من ناحية أخرى ، إذا كانت أكبر من القيمة الحرجة المذكورة ، فمن المرجح أن يترتب على ذلك حدوث أزمة كبيرة أو ارتداد كبير.

تُظهر القياسات الأكثر دقة حول إشعاع الخلفية الكونية الميكروويف (CMBR) ، والتي تعد أيضًا الدليل الأكثر إقناعًا للانفجار العظيم ، أن الكون له كثافة مساوية تقريبًا للكثافة الحرجة. تظهر القياسات أيضًا خصائص الكون المسطح. في الوقت الحالي ، يبدو أن جميع البيانات التي تم جمعها تشير إلى أنه من غير المرجح حدوث أزمة كبيرة أو ارتداد كبير.

لجعل هذه النتائج نهائية ، سيحتاج العلماء إلى معرفة السلوك الدقيق للطاقة المظلمة. هل تتزايد قوتها؟ هل يتضاءل؟ هل هو ثابت؟ فقط من خلال الإجابة على هذه الأسئلة ، سيعرفون المصير النهائي للكون.

لقد حصلنا على بعض المقالات التي تتناول مصير الكون هنا في Universe Today. هنا اثنين منهم:

عيون متعبة؟ دع أذنيك تساعدك على التعلم من أجل التغيير. إليك بعض الحلقات من Astronomy Cast والتي قد تناسب ذوقك:


هل كوننا مسطح؟ - الفلك

هل يمكن أن يكون الكون محدود الحجم؟ إذا كان الأمر كذلك ، فما هو خارج الكون؟ تتضمن الإجابة على هذين السؤالين مناقشة الهندسة الجوهرية للكون.

في هذه المرحلة ، من المهم أن نتذكر الفرق بين انحناء الفضاء (سالب ، موجب أو مسطح) وقوس الكون (ما هو شكله = كيف يرتبط). من الممكن تقوسات مختلفة بأشكال مختلفة. على سبيل المثال ، يحتوي الطارة (الدونات) على انحناء سلبي على الحافة الداخلية على الرغم من كونه تبلوجيًا محدودًا. جميع أنواع الطوبولوجيا ممكنة مثل الأكوان الكروية ، الأكوان الدائرية ، الأكوان التكعيبية ذات الحواف المتعارضة المحددة أو التباديل الأكثر تعقيدًا للتعريفات بما في ذلك التقلبات والانعكاسات أو عدم وجود جوانب متقابلة. يمكن أن تكون طوبولوجيا الكون معقدة للغاية إذا كانت الجاذبية الكمومية والنفق النفقي مهمين في العصور المبكرة. سننظر أولاً في الأنواع الثلاثة الأساسية.

هناك ثلاثة أشكال محتملة للكون: كون مسطح (إقليدي أو انحناء صفري) ، كون كروي أو مغلق (انحناء إيجابي) أو كون زائدي أو مفتوح (انحناء سلبي). لاحظ أن هذا الانحناء مشابه لانحناء الزمكان بسبب الكتل النجمية فيما عدا أن الكتلة الكاملة للكون تحدد الانحناء. لذلك الكون ذو الكتلة العالية / الطاقة العالية له انحناء إيجابي ، كون منخفض الكتلة / منخفض الطاقة له انحناء سلبي.

جميع الأشكال الهندسية الثلاثة عبارة عن فئات لما يسمى الهندسة الريمانية ، بناءً على ثلاث حالات محتملة للخطوط المتوازية

أو يمكن للمرء أن يفكر في مثلثات حيث يكون مجموع زوايا المثلث 180 درجة للكون المسطح ، وفي الكون المغلق يجب أن يكون المجموع أكبر من 180 ، وفي الكون المفتوح يجب أن يكون المجموع أقل من 180.

لا تذكر الملاحظات الكونية القياسية أي شيء عن كيفية توافق هذه الأحجام معًا لإعطاء الكون شكله العام - طوبولوجيته. تتوافق الأشكال الهندسية الكونية الثلاثة المعقولة مع العديد من الهياكل المختلفة. على سبيل المثال ، يمكن أن تصف النسبية كلاً من طارة (شكل يشبه العجين) ومستوى له نفس المعادلات ، على الرغم من أن الحلقة محدودة والمستوى غير محدود. يتطلب تحديد الهيكل بعض الفهم المادي وراء النسبية.

مثل قاعة المرايا ، قد يكون الكون الذي لا نهاية له على ما يبدو يخدعنا. في الواقع ، يمكن أن يكون الكون محدودًا. سيحدث وهم اللانهاية عندما يلتف الضوء على طول الطريق حول الفضاء ، ربما أكثر من مرة - مما يخلق صورًا متعددة لكل مجرة. يستحضر صندوق المرآة كونًا محدودًا يبدو بلا نهاية. يحتوي الصندوق على ثلاث كرات فقط ، ومع ذلك فإن المرايا التي تبطن جدرانه تنتج عددًا لا نهائيًا من الصور. بالطبع ، في الكون الحقيقي لا توجد حدود يمكن للضوء أن ينعكس منها. بدلاً من ذلك ، يمكن أن تظهر العديد من الصور عندما تلتف أشعة الضوء حول الكون مرارًا وتكرارًا. من نمط الصور المتكررة ، يمكن للمرء أن يستنتج الحجم الحقيقي للكون وشكله.

تُظهر الطوبولوجيا أن قطعة مسطحة من الزمكان يمكن طيها في طارة عندما تتلامس الحواف. بطريقة مماثلة ، يمكن لف شريط مسطح من الورق لتشكيل شريط موبيوس.

الإصدار ثلاثي الأبعاد لشريط moebius عبارة عن زجاجة Klein ، حيث يتم تشويه الزمكان بحيث لا يوجد داخل أو خارج ، سطح واحد فقط.

الافتراض المعتاد هو أن الكون ، مثل المستوى ، "متصل ببساطة" ، مما يعني أنه لا يوجد سوى مسار واحد مباشر للضوء للانتقال من مصدر إلى مراقب. سيكون الكون الإقليدي أو الزائدي المتصل ببساطة بلا حدود. لكن الكون قد يكون بدلاً من ذلك "مترابطًا بشكل مضاعف" ، مثل الطارة ، وفي هذه الحالة هناك العديد من المسارات المختلفة. يمكن للمراقب أن يرى صورًا متعددة لكل مجرة ​​ويمكن أن يسيء تفسيرها بسهولة على أنها مجرات مميزة في فضاء لا نهاية له ، تمامًا مثلما يتوهم زائر غرفة عاكسة أنه يرى حشدًا ضخمًا.

أحد أشكال الهندسة المحدودة المحتملة هو مساحة الدونات أو ما يُعرف بشكل صحيح باسم الطور الإقليدي 2 ، وهو مربع مسطح تتصل جوانبه المقابلة. أي شيء يتجاوز حافة واحدة يعود إلى الحافة المقابلة (مثل لعبة فيديو ، انظر 1 أعلاه). على الرغم من أن هذا السطح لا يمكن أن يوجد داخل فضاءنا ثلاثي الأبعاد ، إلا أنه يمكن إنشاء نسخة مشوهة عن طريق لصق الجزء العلوي والسفلي معًا (انظر 2 أعلاه) وكسر الأسطوانة الناتجة في حلقة (انظر 3 أعلاه). بالنسبة للمراقبين في المجرة الحمراء المصورة ، يبدو الفضاء لانهائيًا لأن خط بصرهم لا ينتهي أبدًا (أدناه). يمكن للضوء القادم من المجرة الصفراء أن يصل إليهم عبر عدة مسارات مختلفة ، لذلك يرون أكثر من صورة واحدة لها. يتم بناء الطور الإقليدية الثلاثية من مكعب بدلاً من مربع.

الفضاء الزائدي المحدود يتكون من مثمن الأضلاع المتقابلة متصلة ، بحيث أن أي شيء يتقاطع مع حافة واحدة يعود من الحافة المقابلة (أعلى اليسار). من الناحية الطوبولوجية ، فإن الفضاء الثماني الأضلاع يعادل قطعة بريتزل ذات فتحتين (أعلى اليمين). يمكن للمراقبين الذين عاشوا على السطح أن يروا شبكة لا نهائية مثمنة الأضلاع من المجرات. يمكن رسم مثل هذه الشبكة فقط على مشعب زائدي - سطح مرن غريب حيث كل نقطة لها هندسة سرج (أسفل).

من المهم أن نتذكر أن الصور أعلاه عبارة عن ظلال ثنائية الأبعاد لمساحة رباعية الأبعاد ، ومن المستحيل رسم هندسة الكون على قطعة من الورق ، ولا يمكن وصفها إلا بالرياضيات. كل الأكوان الممكنة منتهية لأنه لا يوجد سوى عمر محدود ، وبالتالي ، أفق مقيد. قد تكون الهندسة مسطحة أو مفتوحة ، وبالتالي فهي غير محدودة في الحجم المحتمل (تستمر في النمو إلى الأبد) ، لكن مقدار الكتلة والوقت في كوننا محدودان.

يمكن قياس انحناء الكون بسبب القدرة على رؤية مسافات كبيرة باستخدام تقنيتنا الجديدة. على الأرض ، من الصعب أن نرى أننا نعيش على كرة. يقف المرء على جبل شاهق ، لكن العالم لا يزال يبدو مسطحًا. يمكن للمرء أن يرى سفينة تأتي في الأفق ، ولكن كان يُعتقد أن هذا الانكسار في الغلاف الجوي لفترة طويلة.

تتيح لنا تقنيتنا الحالية رؤية أكثر من 80٪ من حجم الكون ، وهو ما يكفي لقياس الانحناء. تتطلب أي طريقة لقياس المسافة والانحناء "مقياسًا قياسيًا" ، بعض الخصائص المادية التي يمكن تحديدها على مسافات بعيدة ولا تتغير مع وقت المراجعة.

الطرق الثلاث الأساسية لقياس الانحناء هي اللمعان وطول المقياس والعدد. يتطلب اللمعان من المراقب أن يجد بعض "الشمعة" القياسية ، مثل الكوازارات الأكثر سطوعًا ، ويتبعها إلى انزياحات حمراء عالية. يتطلب طول المقياس استخدام بعض الأحجام القياسية ، مثل حجم أكبر المجرات. أخيرًا ، يتم استخدام التعداد الرقمي حيث يحسب المرء عدد المجرات في المربع كدالة للمسافة.

حتى الآن ، لم تكن كل هذه الأساليب حاسمة لأن ألمع المجرات وحجمها وعددها يتغير بمرور الوقت بطريقة لم نكتشفها بعد. حتى الآن ، تتوافق القياسات مع كون مسطح ، وهو أمر شائع لأسباب جمالية.


مصير الكون

على مدار الثمانين عامًا الماضية ، كان الفلكيون يقومون بإجراء قياسات دقيقة بشكل متزايد لمعيارين كونيين مهمين: Hا - معدل تمدد الكون - ومتوسط ​​كثافة المادة في الكون. معرفة هذين المعيارين سيخبرنا أي من النماذج الثلاثة يصف الكون الذي نعيش فيه ، وبالتالي المصير النهائي لكوننا. مسح سلون الرقمي للسماء ، بقياسه المنهجي الكبير لكثافة المجرة في الكون ، يجب أن يمكّن علماء الفلك من قياس معامل الكثافة بدقة.


هل الكون عبارة عن اثني عشر الوجوه؟

يتنبأ النموذج القياسي لعلم الكونيات بأن الكون لا نهائي ومسطح. ومع ذلك ، فإن علماء الكونيات في فرنسا والولايات المتحدة يقترحون الآن أن الفضاء يمكن أن يكون محدودًا ويتشكل مثل ثنائي الوجوه بدلاً من ذلك. يزعمون أن الكون الذي له نفس شكل المضلع ذي الجوانب الاثني عشر يمكن أن يفسر قياسات الخلفية الكونية الميكروية & ndash الإشعاع المتبقي من الانفجار الكبير & ndash الذي لا تستطيع المساحات ذات الأشكال الدنيوية أكثر (J-P Luminet وآخرون. 2003 طبيعة 425 593).

توفر الخلفية الكونية الميكروية صورة للكون كما كان بعد حوالي 400000 سنة من الانفجار العظيم. بحلول هذا الوقت ، برد الكون بدرجة كافية لتشكل الذرات ، مما يعني أنه لم يعد هناك أي إلكترونات حرة لتشتت الفوتونات المنتجة في الكون المبكر. أي اختلافات أو تباين في درجة حرارة إشعاع الخلفية تعكس بالتالي الاختلافات في كثافة الكون في هذا الوقت.

يمكن التعبير عن تقلبات درجة الحرارة هذه كمجموع من التوافقيات الكروية ، ويرسم علماء الفيزياء الفلكية القوة النسبية لهذه التوافقيات كدالة للزاوية. يرتبط ارتفاع ومواضع القمم في ما يسمى & # 8216 طيف الطاقة & # 8217 بالخصائص الفيزيائية الفلكية الأساسية للكون.

تتفق البيانات من السنة الأولى للقمر الصناعي WMAP & # 8211 الذي تم الكشف عنه في فبراير & # 8211 مع تنبؤات نموذج الانفجار الكبير بالإضافة إلى التضخم القياسي لعلم الكونيات لمناطق الفضاء مفصولة بزوايا صغيرة. ومع ذلك ، على المقاييس الزاويّة الأكبر & # 8211 أكبر من 60 & # 176 & # 8211 ، كانت ملاحظات WMAP أقل بكثير مما توقعه هذا النموذج (الشكل 1).

يعتقد جان بيير لومينيت من Observatoire de Paris وزملاؤه أن الحجم المحدود للكون نفسه هو المسؤول عن هذا السلوك. علاوة على ذلك ، أظهروا أن تنبؤات نموذج يتكون فيه الفضاء من 12 خماسيًا منحنيًا مرتبطًا معًا في كرة تتفق مع ملاحظات WMAP (الشكل 2). يجب أن يكون & # 8216small & # 8217 ، الكون المغلق على بعد حوالي 30 مليار سنة ضوئية.

& # 8220 يتعامل عملنا حقًا مع هذا السؤال القديم حول ما إذا كان الكون محدودًا أم لا نهائيًا ، & # 8221 عضو الفريق جيف ويكس ، عالم الرياضيات المستقل المقيم في نيويورك ، قال فيزياءويب. & # 8220 النقطة المثيرة هي أن هذه لم تعد مجرد تكهنات & # 8211 لدينا الآن بيانات حقيقية. & # 8221

يقول الفريق إن نتيجته ، إذا تأكدت ، سيكون لها آثار على نظريات ونماذج الجاذبية الكمومية ، والتضخم والانفجار الأعظم نفسه. ومع ذلك ، يحتاج النموذج إلى مزيد من الاختبار من خلال دراسة خلفية الميكروويف بزوايا أكبر باستخدام المزيد من البيانات من WMAP و Planck Surveyor ، والذي من المقرر إطلاقه في وقت لاحق من هذا العقد.


الأرض ليست كرة أرضية

صموئيل بيرلي روبوثام ، تحت الاسم المستعار "Parallax" ، حاضر لمدة عقدين من الزمن صعودًا وهبوطًا في بريطانيا للترويج لنظريته الفريدة للأرض المسطحة. هذا الكتاب ، الذي وضع فيه نظامه العالمي ، مر بثلاث طبعات ، بدءًا من كتيب من 16 صفحة نُشر عام 1849 وطبعة ثانية مؤلفة من 221 صفحة نُشرت عام 1865. الطبعة الثالثة لعام 1881 (التي تضخمت إلى 430 صفحة) تم استخدامه كأساس لهذا etext.

كان Rowbotham مناظرًا بارعًا قهر جميع المعارضين ، وكان أتباعه ، الذين كان من بينهم العديد من الأشخاص المتعلمين جيدًا ، عنيدًا بنفس القدر. شارك أحدهم ، جون هامبدن ، في رهان مع عالم الطبيعة الشهير ألفريد راسل والاس حول الأرض المسطحة. لم تحل التجربة التي اقترحها هامبدن المشكلة ، وانتهى الأمر بالاثنين إلى المحكمة في عام 1876. حكم القاضي ضد هامبتون ، الذي بدأ حملة طويلة من المضايقات القانونية ضد والاس. يلمح Rowbotham إلى الحادث في هذا الكتاب.

يعتقد Rowbotham أن الأرض مسطحة. تطفو القارات على محيط لا نهائي يحتوي بطريقة ما على طبقة من النار تحتها. الأراضي التي نعرفها محاطة ببرية لا نهائية من الجليد والثلج ، وراء المحيط المتجمد الجنوبي ، يحدها جرف جليدي دائري ضخم. ما نسميه القطب الشمالي يقع في مركز الأرض.

يخلق الإسقاط القطبي للأرض المسطحة تناقضات واضحة مع الجغرافيا المعروفة ، لا سيما في أقصى الجنوب الذي تذهب إليه. يوضح الشكل 54 هذه المشكلة عن غير قصد. تحتوي خريطة Zetetic على أمريكا الجنوبية وإفريقيا المهشومين بشدة ، وأستراليا ونيوزيلندا في وسط المحيط الهادئ. أعتقد أنه بحلول القرن التاسع عشر كان الناس سيلاحظون لو كانت أستراليا وأفريقيا تفصل بينهما آلاف الأميال عما كان متوقعًا ، ناهيك عن أن تكون إفريقيا أوسع مما كانت عليه!

تقع الشمس الزيتكية والقمر والكواكب والنجوم على بعد بضع مئات من الأميال فقط فوق سطح الأرض. تدور الشمس حول القطب الشمالي مرة واحدة يوميًا على ارتفاع ثابت. القمر مضاء بنفسه وشبه شفاف. يمكن تفسير الكسوف ببعض الأشياء غير المعروفة التي تحجب الشمس أو القمر. علم الكونيات الزيتي "قائم على الإيمان" ، أي على التفسير الحرفي للاقتباسات الكتابية المختارة. الجحيم هو بالضبط كما هو معلن ، مباشرة تحتنا. السماء ليست حالة ذهنية ، إنها مكان حقيقي ، في مكان ما فوقنا. إنه يستخدم التسلسل الزمني التوراتي أوشري للسخرية من مفهوم أن النجوم يمكن أن تكون على بعد ملايين السنين الضوئية. إنه يهاجم مفهوم تعددية العوالم لأنه لا يوجد عالم آخر غير هذا العالم مذكور في الكتاب المقدس.

لم يشرح Rowbotham بشكل كافٍ علم الفلك البديل الخاص به. إذا كانت النظرية الكوبرنيكية تشرح بشكل كافٍ حركات الكواكب ، فلماذا نتجاهلها ، وماذا سيستخدم في مكانها؟ ما هي الشمس التي تدور حولها مرة واحدة في اليوم وكيف تعمل مثل ضوء كشاف وليس "مصدر نقطة"؟ إذا كان القمر مضيئًا ذاتيًا ، فما الذي يخلق أطواره؟ إذا كان يبدو أن الجاذبية تعمل هنا على الأرض ، فلماذا لا تنطبق على الأجرام السماوية التي ترتفع بضع مئات من الأميال؟

لكي يعمل نظامه ، كان عليه أن يتخلص من قدر كبير من العلم ، بما في ذلك المنهج العلمي نفسه ، مستخدمًا بدلاً من ذلك ما يسميه طريقة "Zetetic". بقدر ما أستطيع أن أرى ، هذا مجرد ترخيص لتوظيف التفكير الدائري (على سبيل المثال ، الأرض مسطحة ، وبالتالي يمكننا رؤية المنارات البعيدة ، وبالتالي الأرض مسطحة).

Zetetic Astronomy is a key work of flat-earth thought, just as Donnelly's Atlantis, the Antediluvian World is still considered required reading on the subject of Atlantis. If you ever have to debate the flat earth pro or con , this book is a complete agenda of each point that you'll have to argue.


Is our universe flat? - الفلك


making a mental model: how big is the milky way?

Imagine that our entire Solar System were the size of a quarter. The Sun is now a microscopic speck of dust, as are its planets, whose orbits are represented by the flat disc of the coin.

On this scale, the diameter of our Milky Way galaxy will be about the size of the United States! How far away is the nearest star to our sun? In our model, Proxima Centauri (and any planets that might be around it) would be another quarter, two soccer fields away. This is the typical separation of stars in our part of the galaxy.

Our Milky Way galaxy of stars is so huge that even at the speed of light it would take 100,000 years to travel across it!

The further a star, the fainter it looks. Astronomers use this clue to figure out the distance to very distant stars. But there&rsquos a big challenge to this method: You need to know the star&rsquos "wattage"- how bright it really is - to begin with.

1908. Henrietta Leavitt discovers a way to tell the "wattage" of certain pulsating stars by observing how long it takes them to brighten and dim. The method opens the way to measuring distances all the way across the Milky Way galaxy.

ABOVE: This view toward the center of our galaxy shows the Milky Way as an immense city of stars. Our Sun and all the stars in the night sky are its residents.