الفلك

دراسات الخواص من نهايات مختلفة من الكون المرئي؟

دراسات الخواص من نهايات مختلفة من الكون المرئي؟

هل كانت هناك دراسات لمقارنة الهياكل التي تبعد 26 مليار سنة ضوئية (أي من جانب واحد من الكون المرئي إلى الجانب الآخر) للبحث عن اختلافات طفيفة؟


أبعد الأشياء التي يمكن رؤيتها باستخدام التلسكوبات هي على بعد حوالي 13.39 لي ، مع انزياح أحمر $ z = 11 $. ترى التلسكوبات كونًا موحدًا تقريبًا ، على الرغم من تحديد بعض الهياكل الكبيرة جدًا بالفعل.

تبلغ قيمة الخلفية الكونية الميكروية 1000 دولار.

تم قياسه من أجل التباين الطفيف المحتمل من قبل COBE ، و Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) و Planck الأقمار الصناعية.

قام بقياس درجة حرارة الخلفية الكونية الميكروية 2.7 كيلو بايت بدقة $ 10 ^ {- 5} K $. لم تكن التكنولوجيا سهلة.

كانت هناك نتيجتان:

أولاً ، هناك تباين عالمي ثنائي القطب يوضح أننا نتحرك بـ $ almost 368 frac {km} {s} $ إلى كوكبة هرقل. إنه أقرب ما يمكن رؤيته ، وكأننا وجدنا إطارًا مرجعيًا مطلقًا.

ثانيًا ، باستبدال هذا من النتائج ، تم العثور على تباين آخر أقل:

ساعد في الحصول على توزيع تباين الخواص ، جنبًا إلى جنب مع نتائج التجارب الأخرى

  • أدق قياس لعمر الكون (13.7 غراي).
  • القياس الأكثر دقة لانحناء الكون (0 ، أقل من دقة القياس).
  • أن تمدد الكون يتسارع.

كما تم قياس القطبية ، مما يدل على أن إعادة التلقيح حدثت في وقت سابق كما كان يعتقد سابقًا.

هذه أفضل نتيجة ما لدينا حتى الآن.


أسئلة حول استخدامي لعلم الكونيات Carmeli & # 8217s

أدناه أجيب على استفسار حول النموذج الكوني المقدم في كتابي ونظرية كارميلي للنسبية الكونية. لقد استخدمت علم الكونيات Carmeli & # 8217s لإنشاء نموذج خلقي توراتي لأصل الكون ، مع جدول زمني يتضمن 6 أيام من تكوين التكوين الذي بدأ منذ حوالي 6000 عام. أخذت أجزاء من علم الكونيات الانفجار الكبير كارميلي & # 8217 وأضفت فرضيات تستند إلى الكتاب المقدس (وتكهنات) لجعلها متوافقة مع الكتاب المقدس.

هذا يعني أنه لم يعد علم الكونيات كارميلي & # 8217 ، ولكنه نوع من علم الكونيات الهجين. قامت كارميلي ببناء 4 أبعاد فقط (4D) سرعة الفضاء نموذج للكون. لم يجد أبدًا نموذجًا خماسي الأبعاد كاملًا للكون بأكمله والذي يمكن استخدامه لبناء تاريخ قريب من حقبة الخلق. لقد وضعت نظريًا على نموذج جديد & # 8211 ، أطلق عليه نموذج Carmeli-Hartnett إذا أردت & # 8211 وهو 5D. أضفت البعد الزمني إلى أبعاد مساحة وسرعة Carmeli & # 8217 ، لإنشاء نموذج خطي خماسي الأبعاد. هذا موضح في الملحق 6 من كتابي & # 8220ضوء النجوم والفيزياء الجديدة& # 8220. ثم استخدمت ذلك ، مع وضع افتراضات إضافية ، لاستكشاف فكرة التمديد السريع للوقت أثناء الخلق.

أنا لا أدعي أنه كذلك الاجابة لمشكلة وقت السفر في ضوء النجوم الخلقي. إذا فعل الله شيئًا مثل ما أصفه ، فيمكنه تزويدنا بفهم له. قد تكون إضافة فيزياء جديدة طريقة بسيطة لتجنب العديد من عوامل الغش في علم الكونيات ، لكنها تعني إضافة بُعد جديد من الصعب جدًا حتى تصوره.

شكرا لاستفسارك. تعليقاتي أدناه مشتتة بين & # 8217s بطريقة البريد الإلكتروني المعتادة. أنا سعيد لأنك قرأت كتابي الآن ، ضوء النجوم والفيزياء الجديدة.

في الملحق 6 ، تقول إن v يتغير. أنت تجعل dv / dt ضخمًا لتغيير سرعة الضوء.

سرعة الضوء في ذلك المعادل. (A6.17) هو ثابت c ولا يتغير. يُفترض أن هذا ثابت طوال تاريخ الكون.

(1 أ) لماذا يتغير v وفقًا لك؟

أفترض أن التسارع dv / dt كبير خلال يوم الخلق 4. إنه افتراض مبني على فكرة أن الله خلق مضيف السماء في ذلك اليوم. إنه افتراض إضافي خارج علم الكونيات Carmeli & # 8217s تم تقديمه كمصطلح / فرضية إضافية. في Carmeli & # 8217s cosmology dv / dt هو ثابت عالمي أ 0 = ج / τ. في علم الكونيات الخاص بي أفترض أنه كان كبيرًا للغاية خلال يوم الخلق 4. التسارع (dv / dt) هناك فيما يتعلق بالساعات الذرية المحلية. ليس v في حد ذاته ولكن dv / dt الذي يتغير بشكل كبير.

من خلال البديهية الخاصة بك ، v هي دالة لـ r (وهي خطية تقريبًا للكون المرئي) ،

هذا هو نموذج كارميلي & # 8217s & # 8212 قانون هابل هو بديهية في هذا النموذج. هذا ينطبق على نطاق التسارع الضعيف والمقاييس الكبيرة ، بعد أن توسع الكون إلى ما نراه.

هذا لا يتبع بالضرورة. أقوم بافتراض إضافي هنا أنه في الماضي غير المرئي في الخلق فرض الله على الخليقة هذا التسارع السريع عبر الكون. ليس من الضروري تطبيق قانون هابل في ذلك الوقت. وعندما تقول & # 8216speed & # 8217 ، من المهم أن تحدد فيما يتعلق بما. كل شيء نسبي.

هل تقصد u ، المعامل المستخدم لتحديد سرعة الجسيمات عبر الفضاء؟ هذه ليست سرعة تمدد الفضاء ، فهما ليسا نفس الشيء بأي حال من الأحوال. هذا مفهوم أيضًا في علم الكونيات القياسي. يجب أن نفهم هنا أنني أتحدث عن نظريتين في الفيزياء. من نفس مجموعة المعادلات يمكن للمرء أن يشتق معادلة تنطبق على النسبية الخاصة (SR) على النطاق المحلي حيث يتم ضبط توسع الكون على الصفر ، والمعادلة التي تنطبق على نظرية كارميلي في الفضاء للكون حيث الجسيمات ، المجرات ثابتة في الفضاء. ليس لدي نظرية موحدة للجمع بين هذه ، ولا كارميلي. في كل نظرية ، يتم تطبيق معاني مختلفة على الإحداثيات الشعاعية r. هذا يعني أن نظرية كارملي غير مكتملة أيضًا.

إذا كانت r vs v خطية تقريبًا ، فإن المساهمات في تمدد الوقت من u 2 / c 2 و a 2 متساوية ، لذلك لا يسيطر أي منهما.

قد تخلط أو تخلط بين الزمكان والمكان. من الناحية النظرية المطبقة على الكون (علم الكونيات) ، نفترض أن u = 0. والفكرة هي أن المجرات ثابتة في الفضاء ، بينما يتمدد الفضاء. بالإضافة إلى أنه لا توجد تجربة يمكنك القيام بها لقياس تمدد الفضاء محليًا. إن توسيع الفضاء ، في رأيي ، موضوع مثير للجدل إلى حد كبير ، لكن هذا نقاش في مكان آخر.

لا ، الإحداثي r هو الإحداثي الشعاعي في كون متماثل كرويًا.

في الاتجاهين θ و الزاوي؟ هذه هي الاتجاهات المتعامدة مع التنسيق الشعاعي ، r. لديك تمدد هابل ولكن في تلك الإحداثيات يمكنك ضبط الحد الزاوي الكلي في المقياس dΩ 2 = 0 لاعتبارات الخواص. يقوم الإحداثي r بترميز التمدد في جميع الاتجاهات الثلاثة ، ببساطة عن طريق تعريف الخواص. يفترض أيضًا الخواص في نموذج الانفجار الأعظم القياسي. يمكن العثور على نفس حل معادلات مجال أينشتاين & # 8217s في الفضاء الفضائي Carmeli & # 8217s لعلم الكونيات حيث يمتلك الكون مركزًا فريدًا ومحدودًا ولكنه محدود ، وعدد محدود من المراكز المحلية وبدون مركز ، غير محدود أو محدود.

لأن الملاحظات دائمًا ما ترى في اتجاه المكون الشعاعي فقط. في علم الكونيات Carmeli & # 8217 ، ننظر فقط إلى الوراء في الزمن الكوني أو الانزياح الأحمر. هذا كل ما يمكننا قياسه على أي حال. ومع ذلك ، لا يوجد اقتراح مثلك تحاول تقديمه. أعتقد أن لديك سوء فهم حقيقي هنا.

لا ، هذا ليس صحيحًا على الإطلاق. سرعة الضوء ج ثابتة وعددية. إنها المعلمة المادية الوحيدة القابلة للقياس.

لا أرى كيف أن تجربة MM لها علاقة بعلم الكونيات. لقد قاس فقط السرعات المحلية (لا شيء) ، وليس أي شيء على المقياس الكوني. إلى جانب ذلك ، أعتقد أنه من المستحيل بشكل أساسي ابتكار أي تجربة يمكنها ، حتى من حيث المبدأ ، قياس إشارة الضوء الصادرة والواردة في الكون المتوسع والحصول على نتيجة غير خالية.

مرة أخرى ، في هذا النموذج c ثابت لجميع المراقبين. لا أتوقع رؤية أي شيء غير عادي في ثابت الهيكل الدقيق. لا يوجد تغيير كبير في سرعة الضوء ج. لكن إذا كنت تتحدث عن سرعة الضوء في اتجاه واحد ، وليست خاصية مادية للزمكان ، ولكن شيء يمكن للمرء حسابه ، أقترح عليك قراءة ما يلي:

في الواقع ، تتنبأ نظرية كارميلي & # 8217 بتغير طفيف في ثوابت الاضمحلال للنظائر المشعة ولكن فقط عند انزياح أحمر مرتفع للغاية. نظرًا لعدم وجود تغيير في سرعة الضوء ، فهو تأثير نسبي بحت. ولكن منذ أن كان SN 1987a قريبًا للغاية من المجرة وفي ظل انزياح أحمر منخفض للغاية ، لا يتوقع أي شيء غير عادي.

هل تقصد في الاتجاهين و ، متعامد مع الاتجاه الشعاعي؟ المكونات الزاويّة؟ ولكن كما قلت ، الخواص تلغي أي اعتماد زاوي. لا يوجد مثل هذا التأثير الذي قد تحاول اقتراحه.

لا أحد يقيس الطاقات في الاتجاهين و. جميع القياسات في علم الكونيات هي في الإحداثي الشعاعي (ص). وإلى جانب ذلك ، لا توجد قياسات كونية للطاقات من أي نوع لا تختلط جوهريًا مع علم الكونيات المفترض.

في الفصل السادس من كتابي أناقش بإيجاز عوامل التوسيع. يمكنني فقط التكهن بأنه لا توجد تأثيرات غير عادية ، كما في ظل هذا النموذج نتوقع أن نرى الكون كما نفعل نحن. نظرًا لأننا نتعامل مع الفضاء المكاني ، لا تختلف عمليات الزمكان قليلاً عما قد تتخيله.

انظر الصفحة 96 ، أظن أن زيادة الكثافة بمقدار 10000 ضعف (نتيجة صافية بسبب تقليل الحجم مع التوسع وخلق مادة جديدة) لن تكون مشكلة كبيرة. تذكر أن نموذجي لا يبدأ في الانفجار الكبير. فعل Carmeli & # 8217s ، لكنني اقترحت افتراضات حدودية أخرى. إنه كون خلقه الله الذي خلق لا شيء ، لذا فإن السؤال المطروح هو إلى أي مدى يمكن أن نفهم بالفيزياء المعروفة.

في صفحة المقدمة قبل جدول المحتويات ، كتب أليكس ويليامز توصية حيث كتب (من بين أمور أخرى) ،

لا يوجد ما يشير إلى أن كارملي كان من خلق الكتاب المقدس. كان يهوديًا عرقيًا ، لكنه كان مؤمنًا بانفجار كبير. لقد أخذت عمله ببساطة وأضفت نقطة انطلاق جديدة.

من الغريب سماع ذلك. كنت أعرفه جيدًا. على الرغم من أن زوجته كانت يهودية مؤمنة ليبرالية ، لم يكن لديه دين. ذات مرة كتب ورقة بحثية (الأيام الستة الأولى من الكون) لمؤتمر الحاخام العبري & # 8217s حيث حاول ربط الجدول الزمني لكونه الانفجار الكبير بـ 6 أيام من تكوين التكوين. أدى ذلك إلى إصابته بالكثير من الصحافة السيئة ، لكن لم يكن هناك أي مؤشر منه على الإطلاق أنه يؤمن بالله ، ناهيك عن كونه مؤمنًا بالخلق طويل العمر. الورقة التي قالها لي كانت للحاخام & # 8217s الذي دعاه إلى المؤتمر. إذن ما تقوله هو أخبار بالنسبة لي.

نشر كارملي نموذجه في مجلات الفيزياء النظرية العلمانية ، أثناء تطويره له. أعتقد أنه من السيئ حقًا اتهامه بالكذب ، عندما كان يفعل ما قام به طوال حياته الأكاديمية ، والذي يمكنني القول أنه كان متميزًا تمامًا. أود أن أضيف على الرغم من أن نظرية المسؤولية الاجتماعية للشركات الخاصة به لم تعمل بشكل جيد. لقد كان أكثر من عرض للأفكار. فقط عندما طور نظريته العامة كان هناك أي شيء مفيد للكون الحقيقي.

ما اقترحه كارميلي كان مبنيًا ببساطة على الملاحظات المطروحة. لم يكن يحسب ما يمكن قياسه في إطار مستقبلي. طبقت نظريته الخاصة فقط على العصور الماضية والمراقبين الافتراضيين في العصور الماضية. نظرًا لأنه غير قابل للقياس ، فإن مفهومه عن إضافة الأزمنة الكونية مثير للفضول ولكنه ليس شيئًا يجب أخذه على محمل الجد. في الواقع ، هذا هو أحد أسباب عدم صلاحية نظرية المسؤولية الاجتماعية للشركات الخاصة به.

لا ، إنه يشرح ما يمكن قياسه من خلال التأثير النسبي وفقًا لنظريته. غالبًا ما يبدو أن مثل هذه التأثيرات تتحدى الفطرة السليمة. كما أوضحنا سابقًا ، لن آخذ هذا الجانب من نظرية المسؤولية الاجتماعية للشركات على محمل الجد. لكن أينشتاين واجه الأمر نفسه خلال الثلاثين عامًا الأولى بعد نشره كتاب النسبية الخاصة. إذا قمت بحساب سرعة جسيم سريع الحركة جدًا وقمت بذلك من إطارات مرجعية متحركة مختلفة ، فستحصل على إجابة مختلفة في كل مرة. هذا ليس كذبا إذا قمت بتغيير إطارات الإحداثيات ، من واحدة إلى أخرى ، يمكن أن تحدث سلسلة من الأحداث في إطار واحد بترتيب معاكس لذلك في الإطار الآخر. هذا ليس كذبا إنها النسبية. ما يمكنك القيام به في المختبر لا يمكنك فعله للكون بأسره. في نظريته في المسؤولية الاجتماعية للشركات ، بنى كارميلي نظيرًا لـ SR ولخص الأوقات الكونية بدلاً من سرعات الجسيمات.

وفقًا لهذا النموذج ، فإنه سيتم تحديد نفس المعدل الذي نقيسه محليًا. بالطبع ، لا يمكن قياسه. نحن نفترض أن الأمر كذلك قبل أن نجري قياسات حول الأشياء ذات الصلة في الكون.

القياس الصحيح هو الجمع النسبي الخاص لصيغة السرعات. يمكنك إضافة سرعات مركبة فضائية بطريقة مماثلة والحصول على 1 + 1 لا يساوي 2 ولكن 1.8. هذا راسخ في ريال.

من الواضح أن الأمر ليس بهذه البساطة. بالتطبيق على الكون ، حسنًا ، لم نتمكن أبدًا من اختبار فكرة Carmeli & # 8217. ما نقيسه هو الجواب. إنه مقدار الوقت الذي انقضى.

أسارع إلى إضافة ، أنا لا أمسك بشدة بأي شيء في علم الكونيات ، كارميلي & # 8217s أو أي شيء آخر. لدى Carmeli & # 8217s العديد من المشكلات التي لم يتم حلها. حتى مفهوم بُعد السرعة نفسه. هل هذا منطقي؟ ربما توجد نظرية أخرى تحتوي على بعض جوانب علم الكونيات كارميلي & # 8217 ، مثل كون حيث الوقت ليس عدديًا ، بل متجه. ربما لا يتمدد الكون ، إذن قانون هابل ، الذي يبدو صالحًا للمجرات العادية ، يجب أن يكون بسبب عملية أخرى ، وليس توسع الكون. هل يمكننا العثور على علم كوني يكون فيه قانون هابل صالحًا ولكنه يتضمن كونًا ثابتًا؟ يمكن؟

من وجهة نظري ، هذه كلها خدوش على قطع من الورق مقارنة بكلمة الله ، وهذا صحيح وجدير بالثقة وصولاً إلى الكلمة الأولى في سفر التكوين ، & # 8220 في البداية الله & # 8230 & # 8221


الانفجار الكبير أو الإخفاق الكبير: DOA-RIP

الانفجار العظيم هو النسخة المشهورة لعلم الكونيات التطوري. تنص على أن المادة والطاقة والفضاء كلها مضغوطة بمليارات المرات أصغر من البروتون ثم انفجرت لسبب غير محدد لإنشاء كون موسع يستمر في الانتشار حتى اليوم. يوجد حاليًا حوالي 50 نظرية اقترحها علماء الكون لتفسير الانفجار العظيم ، وكلها ليست سوى نماذج رياضية. لماذا الكثير من النظريات؟ من الواضح أن الحكم على ما حدث بالفعل لم يصدر بعد.

إذا كان الانفجار العظيم صحيحًا كما قدمه علماء الكونيات ، فيجب أن يكون لديهم أرضية علمية للوقوف عليها. لاقتراح أن الكون نشأ عن انفجار كبير له آثار بعيدة المدى تؤثر على كل إنسان. لكي يتم قبول التطور الكوني ، يجب الإجابة على الأسئلة أدناه ليس فقط من خلال النظرية التأملية أو الصياغات الرياضية الإبداعية ، ولكن مع الأدلة التجريبية الصعبة.

1. ما الذي يسبب اندماج جسيمات المادة في الأجرام السماوية؟
يجب الإجابة على هذا السؤال الأساسي. إذا تسبب الانفجار العظيم في انفصال المادة والطاقة والتحرك للخارج بسرعات هائلة ، ففي وقت ما يجب أن تتحد هذه المادة وتجتمع معًا. التفسير المقدم هو أنه عندما يحدث التبريد ، تتباطأ الجزيئات وتتجمع معًا. لكن المشكلة هي أن هذه الأجرام السماوية تتحرك بسرعات عالية نسبيًا بعيدًا عن بعضها البعض. لا يوجد دليل تجريبي يدعم نظرية تشكل النجوم التي اقترحها علماء الكون التطوريون. لم يسبق أن شوهد أي نجم أو مجرة ​​تتشكل في الفضاء من غاز النجوم. كما صرح عالم الفيزياء الفلكية بجامعة هارفارد ، أبراهام لوب ، "الحقيقة هي أننا لا نفهم تكوين النجوم على المستوى الأساسي." أبرام لوب ، كما استشهد بها ماركوس تشاون ، "ليكن ضوء" ، نيو ساينتست ، (المجلد 157 ، 7 فبراير 1998) ص 30

2. يمكن أن ينتج عن انفجار أمر؟
القانون الثاني للديناميكا الحرارية ، كما هو مذكور أعلاه ، يميل إلى إحداث اضطراب في النظام. الكون ليس مستثنى من القانون الثاني. عندما يلاحظ المرء الكون ، يكون القانون الثاني واضحًا في كل مكان. الشمس تتآكل ببطء النجوم تحترق بل وتنفجر. من الواضح أن قانون الفوضى الثاني باقٍ. تتعارض نظرية الانفجار العظيم مع القانون الثاني لأنها تتطلب من الجسيمات أن تنظم وتتماسك على نطاق كوني. لا يوجد دليل علمي لهذا الادعاء. يشبه إلى حد كبير توقع أن إلقاء قنبلة نووية على جبل سوف ينتج عنه أكوام نظيفة من الأرض بدلاً من تدمير كامل. ما نراه في الكون هو عكس توقعات علماء الكون التطوريين. نلاحظ كونًا متحللًا يتدهور ترتيب التعقيد فيه. يتحدى علم كوزمولوجيا التطور هذا القانون العظيم للعلم.

3. ماذا كان قبل الانفجار العظيم؟
بينما يقول البعض أن المادة والطاقة أزليان وكانا حاضرين دائمًا ، يبقى السؤال: من أين أتى كل شيء؟ هل جاء من مصدر خارجي؟ كيف بدأت؟ كل ما لوحظ له بداية ونهاية. المادة والطاقة ليسا استثناء.

4. هل توسع الكون يمكن ملاحظته؟
التحولات الحمراء - حركة الضوء القادم من الأجسام في الفضاء إلى الطرف الأحمر من الطيف - تعتبر دليلاً على توسع الكون. ومع ذلك ، هناك حوالي 50 نموذجًا لعملية التوسع. هناك ارتباك وقليل من الإجماع حول هذه المسألة. هذا ليس مستغربا. بعد كل شيء ، يتعامل المرء مع كون عملاق من إطار مرجعي محدود. لا توجد إجابات واضحة في هذا الوقت ، فقط تخمينات إبداعية. يتضح هذا من خلال مفهوم علم الكونيات للبداية - ما أطلق عليه "البيضة الكونية". لم تُلاحظ أبدًا ، فإن فكرة البيضة الكونية عن أصل الكون تأخذ الكون إلى الوراء في الوقت المناسب وتقلص كل المادة أصغر بمليارات المرات من بروتون واحد. فكرة أن كل المادة والطاقة يمكن جمعها في مكان واحد تثير الخيال ، وبالطبع ليس لها أساس تجريبي. ومع ذلك ، هناك نماذج رياضية تصور الجزء الدقيق من الثانية عندما حدث ذلك. يتم تقديم هذا كحقيقة علمية وتحتاج إلى الطعن. (1)

ما هي مشاكل نظرية الانفجار العظيم؟
الغرض من هذه الورقة هو أن تقدم للقارئ الأساس الذي يمكن أن يفهم عليه بعض أساسيات نظرية الانفجار العظيم. وبشكل أكثر تحديدًا ، ستكون محاولة لوصف بإيجاز العديد من المشكلات الرئيسية في النظرية بالإضافة إلى تحديد المصطلحات المستخدمة. يتم تشجيع القارئ على توسيع معرفته من خلال مزيد من القراءة حول أي موضوع معين. ستشمل القراءات المقترحة تلك النصوص المقتبسة في هذا الملخص. نص واحد على وجه الخصوص جدير بالملاحظة. يسرد تحليل William C. Michell للانفجار العظيم في كتابه Bye Bye Big Bang ، Hello Reality ، كعناوين فصول العديد من المشكلات التي سننظر فيها بمزيد من التفصيل. فيما يلي قائمة ببعض عناوين الفصول المذكورة: (2)

مشاكل التفرد
مشاكل الثابت الكوني
مشاكل النعومة
مشاكل إشعاع الخلفية الميكروويف
مشاكل الأفق
مشاكل الانزياح الأحمر
مشاكل الكتلة المسطحة والمفقودة
مشاكل الكوازار
مشاكل العمر الانفجار الكبير
مشاكل نظرية الكم
مشاكل تكوين المجرة
المزيد من مشاكل الكم

مشاكل التفرد
ما هي "التفرد"؟ يبدأ الكون ذو الانفجار العظيم في حالة فردية (يتم سحق كل المادة والطاقة والفضاء والوقت إلى نقطة ذات كثافة لا نهائية).
لا توجد آلية معروفة لبدء الكون في التوسع خارج التفرد - المعادلات في النظرية تعمل فقط بعد بدء التوسع. (3) يعتبر التفرد انهيارًا للنظرية. أي أنه لا يمكن افتراض أن قوانين الفيزياء كما نعرفها يمكن أن تنطبق على الحدث ، وبالتالي تطرح أسئلة جادة حوله. دبليو. كتب بونور (في عام 1960) أن "التفرد في الرياضيات هو مؤشر على انهيار نظرية" يجب التخلص منها ، وقال عالم الفيزياء الفلكية بجامعة كامبريدج بي جيه كار (في عام 1982) إن "كل الفيزياء المعروفة تتعطل" في التفرد. أعلن أستاذ الفيزياء الفلكية في جامعة أكسفورد دينيس سياما (في عام 1967) أن تفرد الانفجار العظيم هو "أحد الفوضى" في الكون.

(4) من المحتمل أن يكون الجانب الأكثر جدية في تفرد الانفجار العظيم ، بالطبع ، هو أنه خلق كل كتلة وطاقة الكون كله من لا شيء. وفقًا لنظرية الانفجار الأعظم القياسية ، لم يكن هناك شيء قبل الانفجار العظيم: لا مكان ولا وقت ولا طاقة. لم يتم تقديم أي تفسير لذلك ضمن الحدود المعقولة للعلوم الفيزيائية المعروفة.

الصعوبات الأخرى التي تحتاج إلى شرح:

- ديناميات سرعات أكبر من الضوء التي ستكون ضرورية.
- الكون كثقب أسود. سيكون الكون ذو الانفجار العظيم اللامتناهي في تلك الحالة بالضبط في البداية.
- كون دائري مغلق الانفجار العظيم الذي يتعامل مع انهيار الكون الحالي أو الكون السابق.
- مشكلة تقارب لكون دائري مغلق يتعامل مع عدم انتظام توزيع المادة في الفضاء.
- انتهاك القانون الثاني للديناميكا الحرارية في كون دائري مغلق ، مما يستلزم تناقص الكون الكلي من مستوى عالٍ إلى ما يقرب من الصفر. (5)
- ديناميات سرعات أكبر من الضوء التي ستكون ضرورية.
- الكون كثقب أسود. سيكون الكون الانفجار العظيم اللامتناهي في تلك الحالة بالضبط في البداية.
- كون دائري مغلق الانفجار العظيم الذي يتعامل مع انهيار الكون الحالي أو الكون السابق.
- مشكلة تقارب لكون دائري مغلق يتعامل مع عدم انتظام توزيع المادة في الفضاء.
- انتهاك القانون الثاني للديناميكا الحرارية في عالم مغلق ، مما يستلزم تناقص الكون الكلي من مستوى عالٍ إلى ما يقرب من الصفر. (5)

مشاكل النعومة
ما هو النعومة؟ يعتقد منظرو الانفجار العظيم عمومًا أن الكون متجانس أو متناحي الخواص (نفس الشيء في جميع الاتجاهات وكذلك في كل مكان). بعبارة أخرى ، عندما حدث الانفجار الأعظم ، انتشرت المادة بالتساوي في جميع أنحاء الكون. يأتي الدليل على هذا التوحيد من إشعاع الخلفية الميكروويف (MBR). يُعتقد أن MBR هي بقايا إشعاع الانفجار العظيم الذي يعود إلينا من الكون من جميع الاتجاهات. يعد MBR سلسًا وسلسًا للغاية لدرجة أنه لمدة 25 عامًا بعد اكتشافه ، لم يتم اكتشاف أي اختلافات. تم تصميم أدوات دقيقة بشكل متزايد وإطلاقها في الفضاء للبحث عن الاختلافات في كثافة MBR ، لأن نظرية الانفجار العظيم قالت إنه يجب أن تكون هناك. (6)

تكمن المشكلة الرئيسية في استخدام MBR لإثبات نظرية الانفجار الأعظم في صعوبة التوفيق بينها وبين تكتل المادة في المجرات ، ومجموعات المجرات ، والميزات الأكبر التي تمتد عبر مناطق شاسعة من الكون ، مثل "الجدران" و "الفقاعات" ". (7) إشعاع الميكروويف القادم من هذه المجموعات والمناطق غير المتجانسة ، لن يكون موحدًا. قام تلسكوب هابل الفضائي بتصوير الحواف القصوى للكون المرئي. توقع معظم الخبراء أن يروا المادة المنتشرة تنجذب ببطء معًا لتشكل مجرات. هذا ما يتوقعه المرء إذا تركت MBR السلس للغاية من الانفجار الكبير. وبدلاً من ذلك ، كانت المجرات "مجمعة معًا" بالفعل - حيث تشكلت في وقت مبكر جدًا من تاريخ الكون. (8)

يبدو أن استخدام MBR كدليل على الانفجار العظيم يمثل مشكلة كبيرة لأن نعومة الإشعاع لا يمكن التوفيق بينها وبين "نقص النعومة" الذي لوحظ في تكوين المجرات وغيرها من الميزات. وبالتالي ، يُعتقد أن MBR ليس نتيجة للانفجار العظيم ويجب أن يكون ناتجًا عن شيء آخر. سيقال المزيد عن MBR لاحقًا في هذه الورقة.

مشاكل الأفق
"الأفق" BB هو ببساطة الحافة الخارجية للكون والتي تتوسع بالطبع. لماذا توجد مشكلة أفق؟ ترتبط هذه المشكلة بـ MBR وتوحيدها. لكي يحدث إشعاع متجانس في الكون ، من الضروري أن يتم خلط الفوتونات كثيرًا وتسخينها ، من خلال تصادم الجسيمات تمامًا كما ينتشر العطر المنبعث من حاوية في غرفة في جميع أنحاء الغرفة بمرور الوقت حتى حالة متجانسة أو متناحرة. تم الوصول إليه. تكمن مشكلة نظرية الانفجار العظيم في أن الاصطدامات لا يمكنها نقل المعلومات أسرع من سرعة الضوء. في الكون الذي نعيش فيه ، لا يمكن للفوتونات التي تتحرك بسرعة الضوء أن تنتقل من جانب واحد من الكون إلى الجانب الآخر في الوقت المناسب لتفسير هذا الخواص المرصودة في الإشعاع الحراري. لا تستطيع الفوتونات السفر عبر الكون وتختلط جيدًا بما يكفي مع الفوتونات الأخرى لإنتاج توحيد MBR. (9) كيف يمكن للمادة المنفصلة على نطاق واسع في اتجاهات مختلفة عن المصدر أن تتفاعل لاحقًا لإنتاج التكافؤ الذي يتم قياسه حاليًا؟ على عكس الرسم التوضيحي للعطور ، فإن الكون المتوسع ليس نظامًا مغلقًا.

إذا كان نصف قطر الكون ذي الانفجار الأعظم على سبيل المثال ، 15 مليار سنة ضوئية (BLYs) ، فإن منطقتين على حافة الفضاء تفصل بينهما 30 BLY. ولكن نظرًا لأن عمر الكون يبلغ 15 عامًا فقط ، فمن المستحيل أن تكون هاتان المنطقتان على اتصال ببعضهما البعض. (10)

مشاكل التسطح
ما هو المقصود ب "التسطيح"؟ التسطيح له علاقة بشكل الكون. تخضع الهندسة واسعة النطاق للكون للنظرية النسبية العامة لأينشتاين. أظهر أينشتاين أن الجاذبية تنحني للفضاء ثلاثي الأبعاد ، وأن الفضاء بدوره يحرك المادة. بالنسبة للكون ككل ، يعتمد شكل الانحناء على متوسط ​​كثافة المادة. أوميغا هو المصطلح المستخدم لوصف نسبة متوسط ​​الكثافة إلى الكثافة الحرجة. إذا كان أوميغا واحدًا بالضبط - أي إذا كان متوسط ​​كثافة الكون مساويًا للكثافة الحرجة - فسيتمدد الكون إلى أقصى كثافة ويبقى هناك إلى الأبد. الكون مسطح وليس لديه أي انحناء. (11)

يبدو أن كوننا مسطح. أي أنه يبدو أنه يمتلك الكثافة "المناسبة" - أو ما يقرب من ذلك - لمواصلة توسعها البطيء إلى الأبد. لجعل نظرية الانفجار الأعظم القياسية تتوافق مع الواقع ، كان على علماء الكونيات أن يفترضوا أن متوسط ​​كثافة الكون كان مساويًا للكثافة التي تلي BB مباشرة. ستكون هذه الكثافة عالية بشكل ملحوظ. ليس من الواضح كيف يمكن أن يؤدي معدل التمدد السريع للغاية إلى كثافة متوسطة في هذا المستوى الحرج. تمثل الكثافة المرصودة المنخفضة للكون الآن مشكلة خطيرة بشكل خاص لنظرية التضخم. هذا الافتراض ، مثل افتراض الخواص ، غير مفسر. نظرًا لأن أوميغا واحد تتوافق مع كون مسطح ، يُعرف هذا باسم "مشكلة التسطيح". هناك انفصال بين "ما يجب أن يكون" - كون كثيف - وما هو "يمكن ملاحظته" - كثافة أقل بكثير مما ينبغي.

يأتي التضخم للإنقاذ. تسبب التوسع السريع للتضخم في جعل المساحة أكثر انبساطًا ، مما دفع أوميغا نحو واحد ، بغض النظر عن قيمته الأولية. حتى لو كان الكون ما قبل التضخم منحنيًا مثل كرة (تقابل أوميغا أقل من 1) أو قطعي (أوميغا أكبر من 1) ، فإن هذا الاندفاع الهائل من التوسع دفع مقياس أي انحناء إلى التسطح. على الرغم من أن القيم المقدرة لأوميغا تحوم حول واحد ، فإن النطاق يشير إلى الكثير من عدم اليقين بشأن متوسط ​​كثافة الكون. يكمن جزء من المشكلة في حقيقة أنه لا يمكننا رؤية سوى 5-10٪ من المادة التي يُعتقد أنها تتألف من الكون. الباقي عبارة عن "مادة مظلمة" غامضة يُستدل على وجودها من حركات الجاذبية للمجرات. نحن فقط لا نعرف مقدار المادة المظلمة الموجودة هناك. (12) يُفترض أن تكون المادة المظلمة مسؤولة عن الكثافة التي لا يمكننا رؤيتها أو قياسها.

مشاكل العمر الانفجار الكبير
إن أبسط طريقة لحساب عمر الكون ، في إطار النظرة العالمية للانفجار الأعظم ، هي إعادة توسع الكون إلى الصفر. وهذا ما يسمى "عصر هابل" لأنه معكوس ثابت تمدد هابل. أفضل تقدير حالي هو 15 مليار سنة.

ومع ذلك ، هناك بعض الحالات الشاذة العميقة ضمن مقياس وقت الانفجار الكبير. تم العثور على المجرات إلى حد كبير في عنقود - ومجموعات من العناقيد تسمى "عناقيد فائقة". تحتوي بعض العناقيد على ما يصل إلى ألف مجرة. من المفترض أن يكون الفضاء قد توسع بشكل هائل منذ تشكل المجرات لأول مرة ، ومع ذلك لا تزال هذه المجرات مجمعة معًا. و "الغراء" الوحيد المتاح لربطهم ببعضهم البعض هو الجاذبية. ومع ذلك ، عندما يتم حساب السرعات والكتل داخل المجرات الفردية ، غالبًا ما يتبين أنها تتحرك بسرعة كبيرة جدًا بحيث يتم ربطها ببعضها البعض بواسطة الجاذبية. كان يجب أن تكون المجموعات قد اختفت منذ فترة طويلة. (13)

تتضمن المشكلة الثانية الوقت الذي يستغرقه تكوين المجرات. ربما لم يكن هناك وقت لتشكيل تكوينات المجرات العملاقة المرصودة. تم تقدير الوقت اللازم لتكوين تلك العناصر (بسبب الجاذبية) وفقًا لنظرية الانفجار العظيم بحوالي 100 مليار سنة. من بين أنصار هذه الفترة الزمنية بول شتاينهارت ، الذي نُقل عنه (في عام 1991) قوله: "لم يكن هناك وقت كاف في تاريخ الكون للجاذبية لتجميع هذه الهياكل" ، وقال عالم الفيزياء الفلكية إدوين تورنر ، " لقد بدأنا في اكتشاف أنه ليس لدينا الوقت الكافي لنقل الكون من حالة مبكرة إلى الحالة التي نراها الآن ". (14)

تشير تقارير أخرى إلى أن بعض الكوازارات تشكلت في غضون بضع مئات من ملايين السنين بعد الانفجار العظيم. تشير انزياحاتها الحمراء إلى سرعة تعادل 94-95٪ من سرعة الضوء ، مما يجعل تشكيلها مبكرًا بعد الانفجار الأعظم. (15) لذلك ينتهي بنا المطاف بتشكيل الكوازارات والمجرات بسرعة كبيرة لمنظري BB.

مشاكل تكوين المجرة
تكمن مشكلة تكوين المجرات في فكرة أن معظم علماء الكونيات يعتقدون أن الكون الانفجار العظيم بدأ كتوزيع سلس للمادة ، ويبدو الآن أنه أصبح متكتلًا بالمجرات ، والمجرات الفائقة ، والفراغات ، والعناقيد ، والجدران ، وصفائح المجرات. الخ. السؤال هو كيف؟ عدم الانتظام العشوائي (الاضطرابات في النعومة) في الكون المتسع ليست كافية للسماح بتكوين المجرات. في وجود تمدد سريع ، يصل إلى سرعة الضوء أو أسرع ، يكون التجاذب الثقالي بطيئًا جدًا بحيث لا يمكن للمجرات أن تتشكل مع أي نموذج معقول للاضطراب الناتج عن التمدد نفسه. كان السؤال عن كيفية ظهور بنية الكون واسعة النطاق مشكلة رئيسية لم يتم حلها في علم الكونيات. (16)

تم اقتراح حل لهذه المشكلة باستخدام مفهوم المادة المظلمة الباردة. يعتقد المؤيدون أنه إذا كانت المادة المظلمة تتكون من جسيمات غريبة ليست بروتونات ولا نيوترونات ، ولكنها أثقل كثيرًا في الوقت الذي كان فيه عمر الكون 300 ألف عام ، فإن تجمع المادة الغريبة يمكن أن يوفر آلية للمادة العادية لتنمو بسرعة أكبر. . هذه المادة المظلمة (ذات الطبيعة غير المعروفة) ستوفر "البذور" التي كانت ضرورية لبدء عملية تكوين المجرات. ومن ثم قد تكون 15 مليار سنة طويلة بما يكفي لتشكيل الهياكل مثل المجرات.

لقد حقق السيناريو نجاحًا كبيرًا في شرح تكوين المجرات في الواقع ، فقد كان النموذج الأكثر شيوعًا. ومع ذلك ، كشفت دراسة مفصلة أن النموذج يعاني من عدة عيوب خطيرة ، على سبيل المثال ، يمكنه تفسير توزيع المجرات إما على نطاق واسع (مئات الملايين من السنين الضوئية) أو على نطاق صغير (عدة ملايين من السنين الضوئية) ولكن ليس على كليهما. (17) نقلاً عن كوري إس باول في مجلة Scientific American ، 1992 ، "يمكن لبعض النماذج الكونية التي تتضمن المادة المظلمة الباردة أن تفسر وجود عناقيد كبيرة وعناقيد مجرات فائقة. ويمكن لنماذج أخرى تفسير تكوين المجرات الفردية. ولا يمكن لأي منها فعل الأمرين معًا. كان الفيزيائيون مترددين بشدة في قبول ما يظهره علم الفلك ، كما يقول أرنو بينزياس ، الذي يجادل لصالح كون أقل كثافة يحتوي على مادة عادية فقط. "المادة المظلمة الباردة ماتت." يوافق بيبلز على ذلك. "(18) لا تزال مسألة تكوين المجرات سؤالًا مفتوحًا ، وقد تكون التحدي الأكبر الذي يواجهه علماء الكونيات اليوم. في الأساس ، لا يوجد تفسير لتشكيل المجرات.

مشاكل الثابت الكوني
ما هو "الثابت الكوني"؟ عندما طور أينشتاين لأول مرة نظرياته عن النسبية ، كان يعتقد أن الكون كان ثابتًا (لا يتمدد ولا ينهار). يبدو أن حلًا مختلفًا لمعادلات أينشتاين بواسطة ألكسندر فريدمان يشير إلى أن الكون موجود في شكل ديناميكي - إما يتمدد أو ينهار. لإعادة الكون إلى شكله الثابت "الصحيح" ، خدع أينشتاين الرياضيات بإضافة "ثابت كوني". (19)

لقد تخلى عن هذا التعديل في نظريته لتحقيق كون ثابت ، لكن آخرين حاولوا مؤخرًا إحيائه. في هذه الأثناء ، قرر إدوين هابل ، باستخدام مطياف ، أن الضوء القادم من معظم المجرات قد تم إزاحته باللون الأحمر. هذا يعني ، من خلال تعريف تأثير دوبلر ، أن هذه المجرات تبتعد عنا تم إثبات التوسع.

وصف موجز لتأثير دوبلر هو أن الضوء القادم من جسم إما يتحرك بعيدًا أو نحو مراقب يتم إزاحته إلى طول موجي أطول أو أقصر. الكائنات التي تتحرك بعيدًا يتم إزاحتها باللون الأحمر (تظهر باللون الأحمر) ، والأشياء التي تتحرك نحوك يتم إزاحتها باللون الأزرق (تظهر باللون الأزرق). لقد أظهر هابل بالفعل أن المجرات التي ابتعدت عنا كانت تتحول إلى اللون الأحمر وتتراجع بسرعات لا تصدق لم تتخيلها من قبل ، وأن المجرات الأبعد كانت تنحسر أسرع من المجرات الأقرب. لم يكن أينشتاين مدركًا لتوسع هابل ، ولم يكن هابل مدركًا لتضليل أينشتاين. في وقت لاحق علم أينشتاين باكتشاف هابل ، وقبله على الفور ، وتجاهل "الثابت الكوني". (20)

ومع ذلك ، لم يختف الثابت الكوني حتى يومنا هذا. أصبحت قيمة الثابت أصغر بشكل كبير - وإذا طُلب منك ذلك ، فمن المرجح أن يختفي معظم علماء الكونيات. إن دقتها الشديدة هي الآن مشكلة أكبر من أي مشكلة أخرى في علم الكونيات الحديث. ما هي المشكلة؟ عندما يضيف علماء الفلك كل المادة المرئية والطاقة في الكون ، فإن ذلك يصبح أقل بكثير من القيمة الحرجة (قيمة يتم تحديدها رياضيًا - وليس عن طريق الملاحظة). لا تصدر كل المادة الضوء ، لذلك يُعتقد أن هناك بعض "المادة المظلمة" في الكون. قد يكون هناك أيضًا بعض "الطاقة المظلمة". يرتبط الثابت الكوني الحديث بهذه الطاقة المظلمة. (21)

نتحدث عن فراغ الفضاء. عندما ننظر إلى الكون نأتي بكمية هائلة من "لا شيء" (أو ما يبدو أنه لا شيء). ومع ذلك ، تشير أحدث القياسات إلى أن طاقة الفراغ (الطاقة في العدم) ، قد تساهم بنسبة تتراوح بين 60 و 70 في المائة من الإجمالي الكلي وهي المادة والطاقة الكلية في الكون. مشكلتنا هي أن التقديرات النظرية تشير إلى أن القيمة يجب أن تكون كبيرة جدًا ، بينما تشير أدلة الملاحظة إلى أن القيمة صغيرة جدًا. (22) يريد علماء الكونيات التمسك بالتقديرات النظرية ، بدلاً من التعامل مع أدلة حقيقية يمكن ملاحظتها.

في مايو 1988 ، ألقى البروفيسور ستيفن واينبرغ محاضرات موريس لوب في الفيزياء في جامعة هارفارد تحت عنوان "مشكلة الثابت الكوني". وقال: "التناقض بين القيم المرصودة والمتوقعة لكثافة طاقة الفراغ أكبر من 118 مرتبة من حيث الحجم". أحال واينبرغ قرائه إلى مقال غير رياضي في Scientific American بقلم لاري أبوت ، "لغز الثابت الكوني ،" Scientific American ، 258 (5): 82-88 (مايو 1988). قال المقال:

إن الفشل الذريع الذي اختبرناه في محاولة التنبؤ بقيمة الثابت الكوني هو أكثر بكثير من مجرد إحراج ... من الواضح أن افتراضاتنا خاطئة بشكل مذهل. في الواقع ، يجب أن تكون هناك مؤامرة معجزة تحدث بين كل من المعلمات المعروفة وغير المعروفة التي تحكم فيزياء الجسيمات ... تخبرنا القيمة الصغيرة للثابت الكوني بوجود علاقة دقيقة بشكل ملحوظ وغير متوقعة تمامًا بين جميع معايير النموذج القياسي الثابت الكوني المجرد والفيزياء غير المعروفة ... تشير العلاقة الغامضة التي تنطوي عليها القيمة الصغيرة المتلاشية للثابت الكوسمولوجي إلى أن الاكتشافات الجديدة الدرامية والثورية ... لا تزال بحاجة إلى القيام بها. (23)

إذا تذكر القارئ مشكلة "الكون المسطح" ، فهناك علاقة بين الكون المسطح والثابت الكوني. لكي يكون ثابتًا مستويًا ، يجب أن يكون الثابت الكوني "صفرًا". السؤال يتعلق بضبط دقيق للثابت الكوسمولوجي بمقدار 118 مرتبة من حيث الحجم ، أو الضبط الدقيق لمشكلة التسطيح التي ربما لا تزيد عن 60 مرتبة فقط. إن الضبط الدقيق بهذا المعنى يوسع الحدود إلى ما هو أبعد من العقل. في كل مرة يكون لديك ترتيب واحد من حيث الحجم ، تضرب في 10. إن أخذ الرقم "10" لأعلى بمقدار 3 أوامر من حيث الحجم سيغيره إلى 1000 4 أوامر ، 10000. من خلال الفحص ، يبدو الكون أكثر تملقًا ، وكثافة الطاقة الناتجة عن الثابت الكوني أعلى بكثير من الناحية الإحصائية من الصفر. (24) لا يزال علماء الكونيات يواجهون معضلة بعد معضلة. لا شيء يبدو كما ينبغي وما يجب أن يكون في حد ذاته ، بعيدًا عن اليقين.

مشاكل التحول الأحمر
ما هو التحول الأحمر؟ قرر إدوين هابل في أواخر العشرينيات من القرن الماضي أن الضوء المنبعث من المجرات قد تحول نحو اللون الأحمر. يعني تحول الضوء بهذه الطريقة أن الطول الموجي قد زاد ويبدو أنه أحمر. أيضًا ، هذا يعني أن شيئًا ما ، مثل المجرة ، يبتعد عنا. يمكن تجربة انخفاض درجة الصوت عندما يمر بك محرك إطفاء. عندما تتحرك السيارة في الماضي ، تتمدد الموجات الصوتية ، وتُسمع هذه الموجات الصوتية بترددات أقل. تُعرف هذه التجربة باسم تأثير دوبلر.

وجد هابل أن التحول إلى اللون الأحمر يتناسب بشكل وثيق مع المسافة إلى المجرة ، وهي علاقة أصبحت تعرف باسم قانون هابل. تم استخدام هذا القانون لتقديم دليل على أن الكون كان يتوسع. غالبًا ما يطلق منظرو BB على التحول الأحمر تحول دوبلر. ومع ذلك ، فإن النظرية العامة تصف التحول إلى اللون الأحمر الذي يحدث ، ليس بسبب تحرك المجرات عبر الفضاء ، ولكن بسبب توسع الفضاء نفسه. يخضع تمدد المادة في الكون لسؤال جاد ، ولكن الأمر يتعلق أكثر من ذلك بكثير توسع الفضاء.

لاحظ عالم الفلك هالتون آرب (25) العديد من أزواج المجرات التي تبدو قريبة جدًا من بعضها البعض ، حتى أنها متصلة جسديًا ، ومع ذلك لديها تغيرات حمراء مختلفة إلى حد كبير. يشير هذا إلى أن بعض التحولات الحمراء على الأقل لها سبب آخر غير الحركة. إذا كانت بعض الانزياحات الحمراء لها سبب غير متحرك ، فمن الممكن أن يكون لمعظمها مثل هذا السبب ، مما يترك لنا كونًا ثابتًا. الكون الثابت هو الكون الذي لا يتمدد. (26)

استندت مسافة الانزياح الأحمر لتلسكوب هابل إلى تحليل بضع عشرات من المجرات فقط. إن التحليل الإحصائي الأحدث والأكثر اكتمالاً لآلاف المجرات يخرج بشكل كبير عن قانون هابل الخطي. دراسات بواسطة I.E. وجد سيغال أن العلاقة التربيعية ، حيث يختلف الانزياح الأحمر بمقدار مربع المسافة ، تعطي ملاءمة أفضل بكثير. هذا يتناقض مع توسع BB ويدعم علم الكون الثابت. (27) هل يمكن أن يكون للانزياح الأحمر سبب آخر غير السرعة؟ تتضمن النظريات الأخرى ما يسمى "الضوء المتعب" ، أو الطاقة المفقودة أثناء انتقال الضوء عبر الفضاء ، أو "الانزياح الجاذبي الأحمر" وهو حالة ناتجة عن تأثيرات الجاذبية على الطاقة القادمة من المجرات. يسرد جون بيل في كتابه ، الله والكون ، عشرين آلية غير سريعة للتحول إلى اللون الأحمر. (28) وفقًا لميتشل ، فإن نظريات "الضوء المتعب" قد قدمها عدد من المنظرين. إنهم يؤمنون بوجود ما يسمونه قوى المادة "الأثير" ، أو المجالات التي تسبب بطريقة ما انزياح اللون الأحمر. ادعى بعض المدافعين عن الضوء المتعب أن كل التحول الأحمر يرجع إلى ظاهرة ضوئية متعبة. ومع ذلك ، سيكون من الصعب عليهم تقديم تفسير مرضٍ لبعض الملاحظات الفلكية ، مثل التحولات الزرقاء للإشعاع من بعض النجوم داخل مجرتنا ، مما يشير إلى أنها تتحرك نحونا بسرعة عالية. (29)

مشكلة أخرى أثارها ليرنر. تشير التحولات الحمراء إلى مدى سرعة تحرك الجسم بعيدًا عنا. تزداد التحولات الحمراء مع المسافة ، ولكن أيضًا مع سرعة الكائن نفسه ، بالنسبة إلى الكائنات من حوله. اتضح أن المجرات لا تتحرك أبدًا بسرعة أكبر من ألف كيلومتر في الثانية ، أي حوالي واحد إلى ثلاثمائة من سرعة الضوء. وهكذا ، في (على الأكثر) عشرين مليار سنة منذ أن تحركت BB ، أو المجرة ، أو المادة التي تشكل مجرة ​​، فقط حوالي خمسة وستين مليون سنة ضوئية. لكن إذا بدأت مع انتشار المادة بسلاسة عبر الفضاء ، وإذا كان بإمكانك تحريكها فقط خمسة وستين مليون سنة ضوئية ، فلا يمكنك بناء أجسام كبيرة وكثيفة مثل مجمعات تولي. (30) مجمعات تولي هي عناقيد ضخمة من النجوم ، كل واحدة تتكون من عشرات الخيوط العنقودية الفائقة التي تحتوي على ملايين التريليونات من النجوم. تبلغ الكثافة داخل الشريط حوالي خمسة وعشرين ضعفًا خارجها. (31)

مما سبق يمكننا أن نرى أن مشكلة التحول الأحمر بعيدة عن الحل. ليس هناك شك في حدوث التحول الأحمر ، لكننا بعيدين عن تحديد كيفية حدوثه. هل الكون الخاص بنا يتمدد أم ثابتًا أم أنه في حالة لم نحددها بعد؟ يمكن للعلماء أن يقضوا حياتهم بأكملها في دراسة هذه الأشياء ، ليجدوا في النهاية بعد سنوات عديدة ، أنه يجب التخلي عن نظريتهم وعملهم. يا لها من مضيعة أن تسافر في هذا الطريق الذي لا يؤدي إلى أي مكان.

مشاكل الكوازار
ما هو الكوازار؟ عندما تم تشغيل التلسكوبات الراديوية لأول مرة في السماء ، تم اكتشاف مصادر موجات موجات الراديو. ثم قام علماء الفلك بتحويل تلسكوبات الضوء المرئي نحو نقاط الراديو هذه لمعرفة ما كان هناك. شوهدت أجسام مختلفة من بقايا المستعر الأعظم ومنطقة ولادة النجوم والمجرات البعيدة. في بعض الحالات ، شوهدت نقطة ضوء فقط ، على غرار شكل النجم. كانت تسمى هذه الأشياء "مصادر الراديو شبه النجمية" أو الكوازارات. لا يمكن أن تكون هذه الأجسام نجومًا لأنها كانت بعيدة جدًا ، بعيدًا عن أي من المجرات المعروفة. يُعتقد أن الكوازارات هي المراكز الساطعة جدًا للمجرات غير المرئية ، حيث يحدث نوع من النشاط النشط ، ربما بسبب وجود ثقب أسود هائل في المركز. إن طيف الكوازارات غير عادي. في البداية لا يمكن تحديد خطوط الامتصاص الخاصة بهم. في عام 1963 اكتشف مارتن شميدت أن خطوط الامتصاص في طيف الكوازار 3C273 كانت شائعة ، لكنها تحولت نحو النهاية الحمراء للطيف بكمية غير عادية. تم العثور على العديد من النجوم الزائفة منذ ذلك الحين بها هذه الانزياحات الحمراء الكبيرة. (32)

تسمى التحولات الحمراء الناتجة عن توسع الكون بالتحولات الحمراء الكونية. إذا كانت الانزياحات الحمراء للكوازارات كونية ، فإن الكوازارات هي أبعد الأشياء التي لوحظت في التلسكوب. علاوة على ذلك ، إذا أمكن رصد النجوم الزائفة عبر مثل هذه المسافات ، فيجب أن يكون إنتاجها من الطاقة هائلاً. (33)

التناقضات المتعلقة بالتفسير الحالي للتحول الأحمر الملحوظ تمثل مشاكل نظرية BB. تُظهر بيانات الإزاحة باللون الأحمر كما هي مستخدمة حاليًا أن الكوازارات "متكتلة" على مسافات بعيدة. وفقًا لنظرية BB ، سيتطلب ذلك تكوين أعداد كبيرة من النجوم الزائفة بعد فترة قصيرة جدًا من BB. ينتج عن هذا التفسير للبيانات أيضًا شذوذ للكوازارات على مسافات مختلفة ، وبالتالي من مختلف الأعمار ، والتي لوحظ أن لها أطياف كهرومغناطيسية مماثلة. (34)

ولكن ربما حتى في حالة تعارض أكبر مع نظرية BB ، فإن تكتل الكوازارات البعيدة في جميع الاتجاهات قد يبدو وكأنه يضعنا في مركز الكون. هذا الموقف ، المعروف باسم مشكلة كوبرنيكان ، يتعارض بشكل مباشر مع مبدأ النعومة الأساسي لنظرية BB. (35) هناك مشاكل تتعلق بالسبب في التحول إلى اللون الأحمر. تشير أدلة المراقبة إلى أن التفسير المقبول حاليًا لبيانات التحول الأحمر خاطئ إلى حد ما. أظهرت الملاحظات التي قام بها علماء الفلك المرموقون على مدى سنوات عديدة أن العديد من "المجرات المرافقة" لها انزياحات حمراء أعلى بكثير من تلك الموجودة في المجرات المجاورة بشكل لا لبس فيه. ومن أبرز هؤلاء الفلكيين هالتون آرب ، الذي قدم أيضًا دليلًا كبيرًا على أن الإشعاع الصادر من المجرات المشكلة حديثًا يتحول إلى اللون الأحمر بطريقة ما بخلاف تأثير دوبلر. (36) بالنظر إلى التفسيرات الأخرى ، يمكن العثور على الكوازارات أقرب بكثير وسرعتها أقل بكثير ، وبالتالي حل تصور التألق المفرط والكتلة والكثافة والمشكلات الأخرى. لم يكن هابل نفسه مقتنعًا بأن التحول إلى اللون الأحمر كان حصريًا بسبب تأثير دوبلر. (37)

يُعتقد أن الثقب الأسود فائق الكتلة الموجود في مركز المجرة يوفر الطاقة الهائلة للكوازار. ومع ذلك ، يشير تقرير حديث في الاجتماع السنوي للجمعية الفلكية الأمريكية إلى أن أربعة فقط من أصل 15 كوازارًا تم مسحها بواسطة تلسكوب هابل الفضائي مرتبطة بالمجرات. نشر فريق من علماء الفلك / علماء الفيزياء الفلكية ، بما في ذلك جيفري بوربيدج وهالتون آرب ، اكتشاف الكوازار الجديد في مجلة الفيزياء الفلكية. هذا الكوازار جزء لا يتجزأ من المجرة NGC7319 القريبة من مركزها. السؤال الذي يجب طرحه هو "هل يمكن أن يقع كوازار" بعيد داخل مجرة ​​قريبة؟ " (39)

وفقًا لقانون هابل ، فإن المجرة NGC7319 ، ذات الانزياح الأحمر البالغ 0.022 ، تبعد حوالي 360 مليون سنة ضوئية عن الأرض. ولكن نظرًا لأن الكوازار له مائة مرة الانزياح الأحمر للمجرة ، فلا بد أنه ينحسر أسرع بنحو 100 مرة وأن يكون بعيدًا عنه بمقدار 30 مرة. قدمت Arp حجة قوية مفادها أن الكوازارات التي تقع بالقرب من المجرات النشطة مرتبطة ماديًا بتلك المجرات. ويؤكد هو وآخرون أن الكوازارات قد طردت من قلوب المجرات الأم. (40) يواجه منظرو BB مشكلة في هذه الملاحظات لأنهم يتحدون معتقداتهم الأولية فيما يتعلق بكيفية تشكل المادة في BB لأول مرة بالإضافة إلى تصورهم للمسافات والتحول إلى اللون الأحمر. من المحتمل أن نجد في المستقبل أن الملاحظات الحالية ، مثل التي لاحظها هالتون آرب أو بوربيدج وآخرون ، التي تكافح من أجل فهم الكون ، ستواجه تحديات أيضًا من خلال الملاحظات الأحدث. هذه هي محنة العلم اليوم ، حيث يتحول إلى الأبد ، ويتكيف ، ويعيد التفسير ، بل ويبدأ من جديد بنظريات جديدة.

مشاكل نظرية الكم
ما هي نظرية الكم؟ تُعنى نظرية الكم بانبعاث وامتصاص الطاقة عن طريق المادة وبحركة جسيمات المادة ، وتشكل نظرية الكم ونظرية النسبية معًا الأساس النظري للفيزياء الحديثة. تعتبر نظرية النسبية مهمة عندما يتعلق الأمر بسرعات كبيرة ، لذا فإن نظرية الكم ضرورية للحالة الخاصة حيث يتم تضمين كميات صغيرة جدًا مثل مقياس الجزيئات والذرات والجسيمات الأولية. أثارت جوانب نظرية الكم مناقشات فلسفية قوية تتعلق ، على سبيل المثال ، بمبدأ عدم اليقين والطبيعة الإحصائية لجميع تنبؤات النظرية. وفقًا لنظرية الكم ، تُنبعث الطاقة وتُمتَص بكميات ضئيلة ومنفصلة. تتصرف حزمة أو حزمة فردية من الطاقة ، تسمى الكم ، في بعض المواقف إلى حد كبير مثل جزيئات المادة وفي أوقات أخرى مثل الموجة. (41) هناك مجال آخر سيتم مناقشته في هذا القسم والذي سيكون ضروريًا لفهم BB هو المادة والمادة المضادة.

ما هي المادة المضادة؟ في عام 1930 صاغ بول ديراك نظرية كمومية لحركة الإلكترونات في المجالات الكهربائية والمغناطيسية. تتطلب المعادلات التي تصف ذلك وجود نوع آخر من الجسيمات ، له نفس كتلة الإلكترون تمامًا ، ولكن بشحنة كهربائية موجبة بدلاً من سالبة. هذا الجسيم ، الذي يسمى البوزيترون ، هو الجسيم المضاد للإلكترون ، وكان أول مثال على المادة المضادة. تم إنشاء المادة المضادة في المختبر ، ولكن لم يتم رؤيتها في أي مكان آخر.

يجب أن يكون لكل جسيم مشتمل على مادة نوع مضاد للجسيمات. جميع الخصائص ، مثل الكتلة ، متطابقة باستثناء أن جميع علامات جميع الشحنات معكوسة. (42) إذا كانت هناك مجرة ​​بعيدة مكونة من مادة مضادة ، فلا يمكنك تمييزها عن مجرة ​​مادة بمجرد رؤية الضوء منها. ما هي مشكلة نظرية BB فيما يتعلق بنظرية الكم؟ يعتقد منظرو الكم أن كمية المادة في الكون يجب أن تكون مساوية لكمية المادة المضادة. ومع ذلك ، تشير الملاحظات إلى أن هناك مادة أكثر من المادة المضادة. اذا ماذا حصل؟

بعد عشرة مليارات من الثانية بعد BB ، سيكون الكون بأكمله مناسبًا لغرفة المعيشة الخاصة بك. في الداخل ، كانت الطاقة والمادة قابلة للتبديل تمامًا - كانت درجة الحرارة بلايين الدرجات. تم إنشاء جسيمات جديدة وجسيمات مضادة ثم ابادتها مرة أخرى إلى طاقة. في هذا الوقت كان يجب أن تكون هناك كميات متساوية من المادة والمادة المضادة ، ولكن بطريقة ما تم كسر التناظر وانتصرت المادة. لا نعرف أين ذهبت المادة المضادة. ومع ذلك ، فإن فائض المادة المتبقي أدى (وفقًا للتطور) إلى ظهور النجوم والكواكب وما إلى ذلك. ويشرح ويليامز هذا على النحو التالي:

هذا له آثار عميقة وغير مرحب بها على نظرية الانفجار العظيم ، لأن كوننا مكون من مادة عادية ، وليس كميات متساوية من المادة والمادة المضادة. الطريقة الوحيدة المعروفة التي يمكن أن تتشكل بها المادة من الطاقة هي عن طريق إنتاج زوج الكم ، وإنتاج زوج الكم ينتج كميات متساوية من المادة والمادة المضادة. نظرًا لأن كوننا يتكون فقط من المادة (بقدر ما نستطيع أن نقول - فمن المعقول أن كوننا لا يمكن أن يكون قد تم إنتاجه من خلال إنتاج زوج كمي.

اقترح هوكينج حلاً لهذه المشكلة بمفهومه لمليارات الثقوب السوداء الصغيرة الناتجة عن BB. عندما انهارت مسألة الكون المبكر لتشكيل هذه الثقوب السوداء ، فقد اقترح أن كميات غير متساوية من المادة والمادة المضادة قد حوصرت في براثن الجاذبية لكل منهما. ثم تختفي كميات غير متساوية من المادة والمادة المضادة في كل ثقب. (44) هذا مثال ممتاز لإضافة النظرية إلى النظرية ، أو الافتراضات فوق الافتراضات. بشكل أكثر دقة ، يضيف علماء الكونيات التخمينات إلى التخمينات. ذكرنا سابقًا حقيقة أن هناك العديد من أوجه عدم اليقين فيما يتعلق بنظرية الكم. كان أينشتاين نفسه مترددًا في قبوله. (45) حتى فلسفة نيلز بور ، الشخصية الرئيسية في تطوير نظرية الكم ، كان هناك بعض الشك. كان رأيه أنه لا يوجد حقًا عالم كمي ، فكل المعرفة تقريبًا مؤقتة ، ونظرية الكم توفر فقط وسيلة مؤقتة لوصف سلوك الجسيمات الأساسية في الطبيعة. (46) يبدو أن نظرية الكم لها بعض التطبيقات في الكون الصغير على الأرض ، لكنها تفتقر إلى القدرة المتقاطعة على تجاوز عالم الفضاء في الكون الكلي.

المزيد من مشاكل نظرية الكم
يلقي نايجل براش في كتابه "حدود الحقيقة العلمية" ضوءًا كبيرًا على مشاكل نظرية الكم. فيما يلي مجموعة مختارة من أفكاره حول هذا الموضوع. قوضت نظرية النسبية لأينشتاين الافتراض الهادئ أن العالم كما نراه. لقد أظهر أنه حتى المفاهيم الأساسية مثل الطول والكتلة والوقت ليست مطلقة - فهي تتغير تحت تأثير التسارع أو الجاذبية. بسبب نسبية الزمن ، لا يمكن أن يكون هناك "لحظة واحدة من الزمن" للكون بأسره. وهكذا تفرض النسبية قيودًا مكانية شديدة على ما يمكن للعلماء فعله أو معرفته. أعطت ميكانيكا الكم في بلانك صورة مختلفة تمامًا للواقع ، وهي حقيقة توصف بأنها "الغرابة الكمية" ، حيث يكون عدم اليقين ، وليس اليقين ، هو المبدأ الحاكم. عندما يمتص الإلكترون كمية من الطاقة ، فإنه لا ينتقل ببساطة عبر الفضاء من مدار إلى مدار آخر. بدلاً من ذلك ، يوجد الإلكترون إما في غلاف أو آخر ولكنه لا ينتقل أبدًا بين غلافين. تم تحدي منطق الانتقال من النقطة A إلى النقطة B عبر المساحة المتداخلة. يبدو أن القواعد الأساسية للسبب والنتيجة التي تحكم الأحداث في العالم الكلي لا تنطبق في العالم الجزئي. بدلا من ذلك ، تحركت الأشياء بطريقة مفككة أو متقطعة. لقد "قفزوا" من مكان إلى آخر ، على ما يبدو دون جهد ودون عناء التنقل بين المكانين. (47)

أسباب عدم اليقين الكمومي - الكون الصغير
تتصرف الإلكترونات أحيانًا بطريقتين أحيانًا كجسيمات وأحيانًا كموجات. عند محاولة تحديد الموقع الدقيق للإلكترون ، يكون التركيز على جانب الجسيم للإلكترون عند محاولة تحديد زخمه ، ويكون التركيز على جانب الموجة. وبالتالي ، لا يمكن تحديد الموقع الدقيق للإلكترون إلا عندما يتم التعامل معه على أنه جسيم ، فلا يمكن تحديد الزخم الدقيق للإلكترون إلا عند معاملته كموجة. تزيل نظرية الكم اليقين بأن العلماء لا يمكنهم أن يأملوا في اكتشاف العالم "الحقيقي" بتفاصيل لا نهائية ، ليس بسبب وجود أي حدود لإبداعهم الفكري أو خبرتهم التقنية ، ولا حتى بسبب وجود قوانين فيزيائية تمنع الوصول إلى المعرفة الكاملة. أساس نظرية الكم أكثر ثورية حتى الآن: فهي تؤكد أنه لا يمكن الحصول على المعرفة الموضوعية الكاملة للعالم لأنه لا يوجد عالم موضوعي. (48)

الكون الكلي
قاعدة النسبية الخاصة التي تنص على أنه لا يمكن تسريع أي شيء إلى سرعة أكبر من سرعة الضوء لا تنطبق على المجرات في الكون المتوسع. هذه القاعدة صحيحة في الفضاء الساكن ، لكن توسع الفضاء الكوني يمكن أن يحمل المجرات بعيدًا عن بعضها البعض بسرعات أكبر من سرعة الضوء. (49)

يشير نصف قطر هابل إلى أنه قد يكون هناك حد لما يمكن أن يتعلمه علماء الفلك عن الكون المادي. وجد هابل أنه كلما كانت المجرة بعيدة عن الأرض ، زادت سرعة انحسارها بسبب توسع الفضاء. تبتعد بعض المجرات عنا بسرعات تمثل نسبة كبيرة من سرعة الضوء. إذا ظل ثابت هابل صالحًا ، فسنصل إلى نقطة في أرصادنا تكون فيها المجرات بعيدة جدًا بحيث تنحسر بسرعة الضوء أو حتى أسرع. ستشير هذه النقطة إلى حافة الكون المرئي. خارج نصف قطر هابل ، قد يوجد عدد لا يحصى من المجرات الأخرى ، لكن علماء الفلك لن يكونوا قادرين على رؤيتها أبدًا لأنهم ينحسرون عن الأرض أسرع من انتقال ضوءهم نحو الأرض. إذا كان الأمر كذلك ، فإن المعرفة العلمية للكون ستقتصر إلى الأبد على الجزء "المرئي" من الكون داخل نصف قطر هابل. وهكذا ، في الكون الكلي - كما هو الحال في الكون الصغير - توجد قيود مكانية شديدة على مقدار ما يمكن للعلماء تعلمه عن الطبيعة. (50) لذلك فإن الفيزياء الحديثة تهيمن عليها نظريتان نشأتا في الجزء الأول من القرن العشرين: ميكانيكا الكم والنسبية. تشرح إحدى النظريات العالم الدقيق للذرات والجسيمات دون الذرية ، وتشرح النظرية الأخرى العالم الكلي للنجوم والمجرات. تظهر أسئلة واضحة. لماذا يحتاج الفيزيائيون إلى نظريتين مختلفتين لتفسير كون واحد؟ لماذا يجب أن تخضع النجوم والمجرات لقوانين مختلفة عن الإلكترونات والذرات؟

إذا حاول الفيزيائيون تخيل عودة الكون إلى حالته الأولية في بداية الانفجار العظيم ، فإنهم يواجهون مشاكل. في الكون المنهار ، تتنبأ النسبية العامة بأن الجاذبية ستضغط في نهاية المطاف على كل المادة في الكون في حالة فردية. عندما يتقلص الكون ، نمر بنقطة معينة ندخل إلى عالم تحكمه ميكانيكا الكم ، وليس النسبية. من أجل مناقشة بداية الكون ، نحتاج إلى نظرية تجمع بين النسبية العامة وميكانيكا الكم. محاولات لدمج النظريتين ، ووصفت القوات المشاركة بأنها تحاول خلط النار والماء. (51)

مشاكل إشعاع الخلفية الميكروويف
ما هو إشعاع الخلفية الميكروويف (MBR)؟ كوننا وفقًا لنظرية BB ، بدأ بما أسماه جورج جامو "كرة النار البدائية". خلال الثانية الأولى من الوجود ، مر الكون بتغيرات مختلفة. على مدى عدة آلاف من السنين ، تغيرت المادة مع توسع الفضاء وتبريده. ظل الكون شديد الحرارة بحيث لا تستطيع القوى الكهرومغناطيسية أن ترسخ وتربط الإلكترونات بنواتها الأم. استمر هذا لما يقرب من ثلاث إلى أربعمائة ألف سنة بعد BB ، هكذا تقول النظرية ، حتى تم التقاط الإلكترونات بواسطة النوى لتشكيل هياكل ذرية محايدة. في هذا الوقت ، اتخذ الضوء شكل أشعة جاما فائقة الطاقة. بعد حوالي أربعة عشر مليار سنة ، تم الآن شد أشعة جاما الشديدة أو تحولها إلى اللون الأحمر ، بمقدار ألف لتنتج ما نلاحظه اليوم على أنه إشعاع الخلفية الكونية الميكروويف.

هذا الإشعاع له توقيع حراري. حاول جامو مع رالف ألبير وروبرت هيرمون حساب درجة حرارة هذه الحرارة المتبقية. جاءت هذه الحسابات المبكرة في الجانب المرتفع بسبب مستوى التكنولوجيا في ذلك الوقت. ومع ذلك ، من خلال قياس درجة الحرارة في الكون ، اعتبر العمل هائلاً.

بعد حوالي عشرين عامًا ، روبرت ديك ، عالم فلك برينستون معروف ببناء هوائيات جيدة ، و P. كان بيبلز ، عالم الفيزياء الفلكية ، يحرز تقدمًا في قياس درجة الحرارة بشكل أكثر دقة.في نفس الوقت تقريبًا ، كان هناك مهندسان يعملان في مختبرات بيل ، وهما أرنو بينزياس وروبرت ويلسون ، يعملان على بناء هوائيات للتواصل مع الأقمار الصناعية التي تدور في مدارات. واجهوا مشاكل مع ثابت ثابت يتداخل مع عملهم. بعد القضاء على المشاكل التقنية ، نظروا إلى السماء للحصول على إجابات. بغض النظر عن الطريقة التي وجهوا بها هوائياتهم ، كانت الإشارة هي نفسها مما أدى إلى استنتاج مفاده أن هذا الإشعاع قادم من خارج الغلاف الجوي. أصبح من الواضح أن الإشعاع كان يأتي من خارج النظام الشمسي وربما من خارج المجرة. كان هذا الإشعاع متجانسًا للغاية ، وله اختلافات تقل عن جزء واحد في 10000.

في عام 1965 ، سمع بينزياس وويلسون عن مشروع برينستون والتقيا بديكي وبيبلز. في عام 1978 ، فاز الرجلان بينزياس وويلسون بجائزة نوبل لاكتشافهما الطاقة التي تشبع كل شيء في الوجود ، ولا سيما إشعاع الخلفية الميكروويف.

يُعتقد أن إشعاع الميكروويف نشأ في وقت ما في حدود 100000 إلى مليون سنة بعد BB. أطلق عليه جورج جامو عام 1954 "الحدث العظيم" - وهو الوقت الذي استولت فيه المادة على الإشعاع. كان الكون "يهيمن عليه الإشعاع" قبل الانفصال و "سيطرت المادة" بعدها. في تلك المرحلة ، أصبح الكون المعتم سابقًا واضحًا ، ويقال إن الإشعاع قد سافر دون تشتيت عبر الفضاء ليصبح MBR الذي تم تلقيه اليوم. إذن ما هي المشاكل؟ إنها ليست حقيقة مثبتة ، أن هذا الإشعاع الذي تم قياسه اليوم نشأ من هذا الحدث ، سواء حدث ذلك على الإطلاق ، أو أن الإشعاع يأتي من مصدر آخر بالكامل. (52)

تم وضع القمر الصناعي COBE (مستكشف الخلفية الكونية) في المدار. كان الغرض منه هو قياس درجة حرارة MBR بدقة أكبر. كل طول موجي للضوء له ما يسمى درجة حرارة الجسم الأسود. الجسم الأسود هو جسم نظري افتراضي يمتص كل الإشعاع الساقط عليه. عند تسخينه ، يصدر إشعاعًا عند طاقات مميزة أو أطوال موجية تتوافق مع درجة حرارته وحدها. من هذا ، تم تحديد متوسط ​​درجة حرارة MBR على أنه 2.7 درجة كلفن.

هل توجد مشكلة في درجة الحرارة مرتبطة بـ MBR؟
يعتبر الكثيرون أن MBR أهم دليل لدعم نظرية BB. ومع ذلك ، فإن درجة الحرارة 2.7 درجة كلفن تتعارض مع تنبؤات مختلف منظري BB. تختلف التنبؤات على مدى يتراوح بين 5 إلى 50 كلفن ، وقد تم "تعديل" بعض تنبؤات علماء الكونيات لدرجات حرارة MBR بعد الحقيقة لتتوافق مع درجات الحرارة المرصودة. قال كراغ إن ديك تنبأ بدرجة حرارة MBR تبلغ حوالي 20 كلفن في عام 1946 وأعاد تقديرها لتكون 40 كلفن في الستينيات. ومن بين الآخرين ستيفن ج.براش الذي ذكر أن ديكي قدر "أقل من 20 كلفن" في عام 1946 ، ولكن في وقت لاحق ، راجع ذلك إلى 45 كلفن كما ذكرنا سابقًا ، تنبأ جامو بدرجة حرارة تبلغ حوالي 50 كلفن ، ولكن في عام 1948 طلابه أعاد ألفر وهيرمان تقدير تنبؤ جامو إلى 5 ك. وبعد عام غيروا توقعاتهم إلى 28 ك. (54) متى يأتي التنبؤ التالي؟ يبدو أننا نعتقد أننا وصلنا دائمًا إلى القدرة على "أحدث ما توصلت إليه التقنية" لفهم حقيقة الأشياء في وقتنا المحدد في التاريخ. بعد عشر سنوات من الآن ، سوف ننظر إلى الوراء ونرى أننا كنا مخطئين بشأن الكثير من الأشياء "العلمية". لماذا نحن على يقين من فهمنا اليوم ، فيما يتعلق بالأمور العلمية ، عندما نعلم أن التاريخ يوضح أن معظم ما "نعرفه الآن" هو هراء؟ عندما يتعلق الأمر بالكون ، يتم إعاقة معرفتنا إلى حد كبير لأنها "موجودة" ونحن "لسنا هناك" ولا تزال تقنيتنا بدائية ، على الأقل بدائية فيما يتعلق بما سيكون عليه بعد خمسين عامًا من الآن. يا لها من غطرسة يجب أن نكون على يقين مما نعرف القليل عنه. كم عدد الرجال والنساء الأذكياء (على ما يبدو أكثر من الرجال) ، الذين يكرسون حياتهم ومهنهم لشيء من المرجح أن يكون خاطئًا أكثر من كونه صوابًا مع مرور الوقت. تتفاقم هذه الغطرسة بسبب حقيقة أن المساعي العلمية تقتصر على معايير الاعتقاد الطبيعي. ماذا لو كان هناك حقا إله. عذرًا ، آسف لذلك.

أين ذهبت كل الطاقة؟
وفقًا لميشيل ، يُقال إن فوتونات MBR الناتجة عن الفصل قد بردت بمعامل يبلغ حوالي 1000 من 3000 كلفن إلى حوالي 3 كلفن ، وقد فقدت هذه الفوتونات 99.9 في المائة من طاقتها الأصلية ، وهو ما يقرب من ضعف الطاقة المكافئة التي يمكن ملاحظتها حاليًا. كون. السؤال الذي يطرح نفسه ، "ماذا حدث لتلك الكمية الهائلة من الطاقة؟" الإجابات الوحيدة على هذا السؤال المتلقاة من مصدر BB ، "أنه يختفي في" البنية الدقيقة للفضاء "(مهما كان معنى ذلك) ويظهر في النهاية في هياكل الذرات. (55)

أستطيع أن أرى أنه إذا فقد المرء بضع نقاط مئوية في تنوع القياس ، فقد يكون مقبولاً ، بالنظر إلى طريقتنا "البدائية" في قياس الأشياء. ومع ذلك ، فإن عدم القدرة على حساب 99.9 في المائة منه ، يعني بشكل أساسي أنك لا تعرف أين ذهب أي منها - بافتراض بالطبع أن درجة الحرارة الأصلية كانت كما هو مذكور ، وافتراض وجود فصل ، وافتراض أن الإشعاع موجود تم القياس من MBR ، وبافتراض وجود BB للبدء وما إلى ذلك. هل هناك سجل Guiness لعدد الافتراضات التي يمكن للمرء ربطها معًا. أفترض أنه قد يكون هناك.

هل يمكن أن تكون هناك مشكلة في تكوين المجرات تتعلق بـ MBR؟
ثانيًا ، هناك اختلالات كبيرة في تكوين المجرات ، والتي قد يُتوقع أن تسبب اختلافات اتجاهية كبيرة نسبيًا في MBR. (56) لا يمكن التوفيق بين التوحيد الاتجاهي لـ MBR وبين عدم الانتظام الملحوظ لتوزيع المادة في الكون. عندما ينتقل الإشعاع عبر الفضاء ، فإن عدم الانتظام هذا سيغير الإشعاع عن طريق الامتصاص وإعادة الانبعاث. سيحدث التشتت وستكون الحركة نحونا متغيرة. يجب أن تكون قياسات إشعاع الميكروويف غير منتظمة بحلول الوقت الذي تصل فيه إلى الأرض. (57)

نظرًا لأن MBR يُقال إنه "مثالي جدًا" ، فإنه يوفر دليلًا يستبعد أي طريقة لتشكيل الهياكل الكبيرة الحجم في الكون من BB. لا يمكن أن تكون الهياكل قد تشكلت قبل وقت BB أيضًا. سيظهر أي تركيز للمادة في ذلك الوقت على شكل بقع أكثر سخونة وإشراقًا في شدة إشعاع الخلفية. يجب ملاحظة تقلبات أكبر ألف مرة على الأقل. هذا "الكمال" يجعل من المستحيل على النظرية أن تشرح كيف يمكن أن يكون الكون المتكتل اليوم. (58)

شيء ما خاطئ هنا. ربما هناك حاجة إلى افتراض آخر لشرح هذه المشكلة. لسنا متأكدين حقًا من مصدر هذا الإشعاع. يقترح العلماء بدائل أخرى لمنشأه. بالطبع يمكننا التأكد من أن هذه النظريات الجديدة أكثر دقة من النظريات السابقة. إن الجمباز العقلي جيد ، لكن هل ينبغي لنا أن ندفع لهؤلاء الأشخاص رواتب كبيرة لمواصلة حلمهم بنظريات جديدة؟ هل يجب أن نقول لشبابنا أن عمر الكون يبلغ 15 مليار سنة دون تعليمهم القيود المرتبطة بهذه الأرقام؟ ألا ينبغي تزويد شبابنا ببعض الأفكار حول ما يمكن التحقق منه - حقيقة أن هؤلاء العلماء ليس لديهم حقًا أي دليل على ما يحدث هناك أو كيف بدأ كل شيء في المقام الأول؟ هل يمكن احتساب سجل السجل الرئيسي من خلال عمليات أخرى؟

في عام 1926 جادل السير آرثر إدينجتون أنه نظرًا لأن كل شيء يغمره باستمرار ضوء النجوم البعيد ، فإن الفضاء بين النجوم سيكون له درجة حرارة جسم سوداء تبلغ حوالي 3 درجات كلفن ، هل يمكن أن يكون السبب في الواقع أن درجة الحرارة هذه ليست ناتجة عن MBR على الإطلاق؟ هل هي درجة الحرارة الطبيعية للكون؟ تضيف نقاط الضعف في فهم MBR إلى الأدلة الدامغة على أن BB'ers ليس لديهم فكرة عما حدث في أي وقت في الماضي - متى حدث ، وكيف حدث ، أو إذا حدث. التكنولوجيا تتحسن ، لكنها لا تزال محدودة في قياس ما هو موجود هناك وتحديد ما تفعله. الكثير من التكهنات والافتراضات والنظريات المبنية على نظريات وافتراضات أخرى تجعلنا على خلاف حول ما يجب تصديقه وما هي الحقيقة.

المزيد من مشاكل التسلسل الزمني.
هل يبلغ عمر كوننا 15 مليار سنة ، صغير جدًا؟ حسنا هذا يعتمد كيف يبدو عليه. إذا كنت BB'r ، فهذا صحيح تمامًا. ومع ذلك ، ما الذي تخبرنا به الملاحظات؟ أولاً ، دعونا نلقي نظرة على أكثر الطرق المقبولة لقياس عمر الكون. كما هو موضح سابقًا ، عندما تبتعد الأشياء عنا ، فإنها تتحول إلى اللون الأحمر. يمكن أن يوفر مقدار الانزياح باللون الأحمر بعض الأدلة على السرعة والمسافة بين الأجسام في الفضاء ، وبالتالي إلى متى تقدم نشاطها عبر الزمن.

ولد إدوين هابل في ميسوري ، والتحق بجامعة شيكاغو ، وذهب إلى جامعة أكسفورد بصفته باحثًا في رودس ، وحصل على درجة الدكتوراه من جامعة شيكاغو. أنجز الكثير من أعماله في عشرينيات وثلاثينيات القرن العشرين. في أيام هابل ، لم تكن قياسات الانزياحات الحمراء مهمة سهلة ، كما أنها ليست أسهل بكثير اليوم. بناءً على افتراض انزياح دوبلر الأحمر ، يمكن تحديد ثابت هابل. يُعبر عن هذا الثابت بالسرعة كدالة للمسافة بوحدات إما كيلومترات في الثانية لكل ميجابرسك (كم / ثانية / Mpc) ، أو بوحدات كيلومترات في الثانية لكل مليون سنة ضوئية (كم / ثانية / MLYs). ميجا فرسخ هو مليون فرسخ. فرسخ واحد يساوي 3.26 سنة ضوئية ، أو المسافة التي يقطعها الضوء في غضون عام.

قبل أن ننظر إلى ثابت هابل ، الذي يستخدم لقياس عمر الكون ، علينا أن نفهم أن ثابت هابل "ليس ثابتًا". كيف هذا لبداية جيدة؟ على أي حال ، لم يتم تحديد القيمة الدقيقة للثابت. كانت التقديرات المبكرة عالية تصل إلى عدة مئات من الكيلومترات / ثانية / Mpc. اليوم ، "وفقًا للطرق المحسّنة ، الجيدة لليوم فقط" ، قلص ذلك إلى نطاق من 50 إلى 80 كم / ثانية / Mpc ، أو ما يقرب من 15 إلى 25 كم / ثانية / MLYs. أيضًا ، فقط بالنسبة للكون ذي المعدل الثابت ، سيكون ثابت هابل ثابتًا "أو على الأقل ثابتًا كما يرغب العلماء في أن يكون ثابتًا." (59)

بناءً على ثابت هابل هذا ، لدينا كون يقاس بحوالي 15 إلى 20 مليار سنة. وفقًا ليرنر ، تناقضت بعض الملاحظات الحاسمة بشكل قاطع افتراضات وتوقعات BB. نظرًا لأنه من المفترض أن يكون BB حدث قبل حوالي عشرين مليار سنة فقط ، فلا شيء في الكون يمكن أن يكون أقدم من هذا. ومع ذلك ، اكتشف علماء الفلك في عام 1986 أن المجرات تؤلف تكتلات ضخمة لمليار سنة ضوئية عبر مثل هذه التجمعات العملاقة من المادة لابد أن تكون قد استغرقت مائة مليار سنة لتتشكل. (60)

دعونا نلقي نظرة أخرى على بعض هذه التجمعات الكبيرة الموجودة في الكون. قد يستغرق الأمر بضعة ملايين من السنين فقط لتكوين النجوم وفقًا لمنظري تكوين النجوم. لكي تتكون المجرات ، ربما تكون هناك حاجة إلى مليار أو ملياري سنة. المجموعات تستغرق وقتًا أطول. عندما نصل إلى تشكيل الكتلة العملاقة ، نبدأ في مواجهة المشاكل. تبدأ كائنات تولي في تحير العقل. ما هي أغراض تولي؟ هذه عناقيد عملاقة ضخمة جدًا ، كان من الممكن أن تستغرق حوالي ثمانين مليار سنة لتشكل أربع أو خمس مرات أطول من التقدير الحالي للانفجار الأعظم.

كيف يتم تحديد هذا؟ يمكن لعلماء الفلك قياس السرعة والمسافة بالتحول إلى الأحمر. لا تتحرك المجرات أبدًا بسرعة أكبر من ألف كيلومتر في الثانية. منذ بداية BB ، كان من الممكن أن تتحرك المجرة حوالي 65 مليون سنة ضوئية فقط. إذا بدأت مع انتشار المادة بالتساوي عبر الفضاء ، فلن تتمكن من بناء أشياء كبيرة وكثيفة مثل كائنات تولي بناءً على تلك الفترة الزمنية. كان يتعين على المادة أن تتحرك إلى أبعد من خمسة وستين مليون سنة ضوئية - أكثر من 270 مليون سنة ضوئية. (61)

علاوة على ذلك ، وفقًا ليرنر في مقال على الإنترنت ، في عام 1989 ، أعلن عمل مارغريت ج.جيلر وجون بي هوشرا من مركز هارفارد سميثسونيان للفيزياء الفلكية ، اللذان قاما برسم خرائط لجميع المجرات في غضون ستمائة مليون سنة ضوئية من الأرض ، أحدث النتائج ، وكشفت ما أطلقوا عليه "سور الصين العظيم" ، ورقة ضخمة من المجرات تمتد في كل اتجاه خارج المنطقة المعينة. الصفيحة ، التي يبلغ عرضها أكثر من مائتي مليون سنة ضوئية وسبعمائة مليون سنة ضوئية ، ولكن سمكها حوالي عشرين مليون سنة ضوئية فقط ، تتطابق تمامًا مع مجمع العنقود الفائق الذي رسمه تولي. (62) تم اكتشاف هياكل أكبر من قبل فريق دولي من المراقبين الأمريكيين والبريطانيين والمجريين بما في ذلك David Koo of Lick Observatory و T.J. برودهيرست من جامعة دورهام بإنجلترا. يبدو أن هذه الأشياء قد استغرقت ما لا يقل عن 150 مليار سنة لتتشكل ، وهو ما يعادل سبعة إلى عشرة أضعاف عدد السنوات التي انقضت منذ حدوث BB المزعوم. (63)

لذلك ، يبدو أن الكون قد يكون صغيرًا جدًا. هل يمكن أن يكون الكون أصغر من مجراته؟ تم تعيين منظري BB على كون الكون شابًا ، ولكن يبدو أن الأدلة تجعل الكون أقدم بكثير. من ناحية أخرى ، قال علماء الفلك الذين يستخدمون تلسكوب هابل الفضائي لرؤية أبعد من أي وقت مضى أنه "حتى في الأوقات المبكرة كانت هناك بالفعل مجرات ذات عائلات ضخمة من النجوم" ، ووافقت عالمة الفلك مارسيا بارتوسياك ، قائلة: "يبدو أن هذا تشير إلى أن المكونات المجرية الرئيسية كانت موجودة في مكانها خلال بضع بلايين من السنين بعد الانفجار العظيم ". (64) تقول إحدى المجموعات إننا بحاجة إلى مزيد من الوقت وتقول مجموعة أخرى إننا نملك ما يكفي. كيف يمكننا معرفة من هو على حق؟ من يدري كم من الوقت تستغرق مجرة ​​لتتشكل ، ناهيك عن عنقود فائق؟ هل نقيس سرعة المجرات بشكل صحيح؟ هل تغيرت سرعتهم بمرور الوقت؟ هل كانت أسرع في وقت ما في الماضي ، وتباطأت؟ إن الطبيعة التأملية لجميع ملاحظاتنا الحالية ليست سوى تخمين. حتى تطبيقنا للصيغ الرياضية لمحاولة كبح قدر من الحقيقة في هذه المجالات موضع شك. نحن نعلم بالفعل أن الرياضيات والفيزياء المطبقة على المجالات الأرضية ، لا تنطبق بالكامل على المجالات في الفضاء الخارجي. المراجع الزمنية نسبية وكذلك ما يحدث للأشياء مع زيادة سرعتها.

تشرح نظريات أخرى بعض جوانب ما يتم ملاحظته بشكل أفضل من الانفجار الأعظم. كل النظريات لها حدود جدية. أيضًا ، لكل عالم تحيزاته الخاصة. إذا كنت قد أمضيت ثلاثين عامًا في الترويج لإحدى النظريات ، فما مدى احتمالية تغييرك وترويج نظرية أخرى خاصة عندما تبدو نظريتك جيدة مثل النظرية التالية؟ شيء واحد نعرفه عن كل هذا هو أننا لا نعرف.

حدود المنطق البشري

- مشاكل المنطق
- ما الذي يمكن أن نعرفه ، وكيف يمكننا أن نعرفه؟
- القيود البشرية المتأصلة والقيود الأخرى المفروضة ذاتيًا.

من ويليام سي ميتشل باي باي بيغ بانغ ص. 254 ، أولئك الذين يرفضون الأخطاء العديدة في علم الكونيات الحالي ، الذي يعتمد على الابتكار النظري الذي يفتقر إلى دعم البيانات التجريبية ، لديهم شركة جيدة جدًا.

كان ويلام ماكميلان يعتقد أن الكون نيوتوني ورفض نسبية أينشتاين باعتبارها خارج الفطرة السليمة ، وقال (في عام 1927) ، "إن الاستخدام الحصري للرياضيات أمر خطير" ، وكتب آرثر إدينجتون (في عام 1928) ، "كعالم أنا ببساطة لا أعتقد أن الكون بدأ بانفجار ". أعلن عالم الفلك والفيزيائي ، ورئيس الجمعية الفلكية الملكية من 1951 إلى 1953 ، هربرت دينجل (في عام 1961) أن عالم الفيزياء الرياضية ، "فقد ببساطة قوة فهم ما يفعلونه ... (و) استبدلوا الرياضيات بالتفكير. "

اعترف عالم الكونيات مايكل روان روبرتسون في كتابه الجامعي (في عام 1977) ، علم الكونيات ، "أن معظم نماذج الكون الموصوفة في كتابه (هذا) تستند إلى النسبية العامة ، والتي لا يمكن القول إنها تستند إلى تجربة قوية جدًا أساس."

كتب عالم الفلك البريطاني فريد هويل (في عام 1982) فيما يتعلق بعلم الكونيات ، "على مدار السبعة عشر عامًا الماضية ، أجرى علماء الفلك والفيزياء في جميع أنحاء العالم العديد من التحقيقات مع النتيجة بشكل أساسي. لقد كان هذا تمخضًا عديم الجدوى للرموز الرياضية ، وهو بالضبط السمة المميزة لعلامة غير صحيحة نظرية."

وفقًا ليرنر ، فشلت BB علميًا لأنها تسعى إلى اشتقاق الكون الحالي المتشكل تاريخيًا من الكمال الافتراضي في الماضي. كل التناقضات مع الملاحظة تنبع من هذا الخلل الأساسي. وفقًا لـ Alfven "لقد اعتقدت دائمًا أن الفيزياء الفلكية يجب أن تكون استقراءًا لفيزياء المختبرات ، وأننا يجب أن نبدأ من الكون الحالي ونعمل في طريقنا إلى الوراء تدريجياً إلى عصور بعيدة وغير مؤكدة بشكل تدريجي." (65) ميتشل ، يقول العبارة البسيطة "الطريقة العلمية تخرج من النافذة".

يمكن ملاحظة أن علم الكون BB لا يبدأ بالملاحظات بل بالافتراضات. يتم بعد ذلك افتراض المعادلات الرياضية لمحاولة تفسير الافتراضات. عندما لا تتوافق الملاحظات مع المعادلات ، بدلاً من التخلص من النظرية ، تتم إضافة مفاهيم جديدة إلى الافتراضات السابقة ويتم ابتكار معادلات جديدة لمحاولة تفسير المفاهيم الجديدة. ما ننتهي به هو أن الكثير من الرياضيات لها أسسها في لا شيء سوى "التخمينات" في شيء لا يمكن رؤيته أو قياسه في الواقع. يمكن للرياضيات أن تصف بعض جوانب الطبيعة ، ولكن لها حدودها فيما يتعلق بالواقع الحقيقي وراء المظاهر. يمكن لأي شخص أن يحلم بحلم ، ويخلق حقيقة في أذهانهم ، ويرمي بعض المعادلات ، ويعلن للعالم أن هذا هو كيف أصبح كل شيء. هذه هي الحالة الحالية للفهم الكوني. هل هو بيت من ورق جاهز للانهيار؟ كتب Nigel Brush كتابًا بعنوان The Limitation of Scientific Truth - P. Kregel Publications 2005 يتعلق بالقسم التالي الذي يتضمن اقتباسات جوهرية من كتابه. حدود الرياضيات في البحث عن الحقيقة المطلقة. ربما يعتقد المرء أن أي شيء (مثل النظرية العلمية) يمكن إثباته رياضيًا سيكون أنقى أشكال الحقيقة ، ويرجع ذلك جزئيًا إلى دقة الرياضيات نفسها. لكن هناك روابط ضعيفة في المنهجية والعمليات الرياضية. تم اكتشاف هذه الروابط الضعيفة لأول مرة من قبل عالم الرياضيات النمساوي كورت جودل (1906-1977). إذا كانت الرياضيات هي الحكم النهائي للحكم العلمي ، فقد أراد غوديل وعلماء آخرون إثبات أن الأنظمة الرياضية نفسها "كاملة" - أي أن كل بيان حقيقي لنظرية الأعداد يمكن اشتقاقه من داخل النظام نفسه - و "متسقة" - أي أن البيانات الرياضية لا تحتوي على تناقضات. (66)

توصل وديل إلى اكتشاف مذهل مفاده أن كل الأنظمة الرياضية الرسمية غير مكتملة - حيث أن الرياضيات لن تكون قادرة على إثبات جميع الحقائق الممكنة - وغير المتسقة - في ذلك ، فإن النظريات الرياضية لا يمكنها حتى إثبات نفسها.في عام 1931 ، نشر وديل نتائجه في ورقة بحثية أساسية حول اتساق واكتمال الرياضيات بعنوان "في المقترحات غير القابلة للفصل رسميًا في مبادئ الرياضيات والأنظمة ذات الصلة 1". ما فعلته نظرية عدم الاكتمال الأولى لجوديل هو إظهار أن جميع الأنظمة الرياضية غير مكتملة لأنها غير قادرة على استيعاب كل حقيقة ممكنة. بعبارة أخرى ، توجد بعض الأشياء التي نعلم تمامًا أنها صحيحة ولكن لا يمكننا إثباتها من خلال استخدام أي نظام رياضي.

كان وديل قادرًا أيضًا على إظهار أن جميع الأنظمة الرياضية غير متسقة من حيث أنها تحتوي على تناقضات. من خلال استبدال فكرة "الإثبات" بـ "الحقيقة" ، كان وديل قادرًا على إدخال مفارقة Epimenides الشهيرة في الرياضيات. كان Epimenides من القرن السادس قبل الميلاد. شاعر من جزيرة كريت أدلى ببيان متناقض ، "جميع الكريتيين كذابون". لقد حاصرت مفارقة Epimenides الفلاسفة إلى الأبد في حلقة غريبة لأنهم لم يتمكنوا من تحديد ما إذا كانت جملة Epimenides صحيحة أم خاطئة. كان Epimendes كريتيًا ، لذلك لا بد أنه يكذب. إذا كان يكذب ، فيجب أن تكون عبارة "جميع الكريتيين كاذبون" صحيحة. استخرج وديل جوهر مفارقة Epimenides - "هذا البيان الخاص بنظرية الأعداد ليس له أي دليل". من خلال القيام بذلك ، كان وديل قادرًا على إظهار أن الأنظمة الرياضية يمكن أن تحتوي على تناقضات وبالتالي فهي غير متسقة. (هذا التناقض ينطبق فقط على النظريات أو الأنظمة ، وليس على المعطيات الرياضية مثل 2 + 2 = 4.) لذلك ، كيف يمكن استخدام الرياضيات للتحقق من صحة الملاحظات التجريبية للعلماء إذا كان لا يمكن استخدامها حتى للتحقق من اتساقها؟ بلغة بسيطة ، لا يمكنها ذلك. (67) بناءً على عمل كل من هيوم وجوديل ، لا مفر من الاستنتاج بأن الحقيقة المطلقة لا يمكن حصرها ضمن حدود الأنظمة المنطقية (الاستقرائية) أو الرياضية (الاحتمالية). في أحسن الأحوال ، كل ما يمكن فعله بالاستقراء أو الرياضيات هو فهم جزء من الحقيقة الأكبر الموجودة هناك ، فالنظم المستخدمة ببساطة ليست قوية بما يكفي لالتقاط هذه الحقيقة بأكملها. (68)

ماذا يمكننا أن نفترض بشأن الافتراضات؟
نقلا عن كتاب "تفكيك الانفجار العظيم" بقلم أليكس ويليامز ص. 72 وليام أوكام ، راهب بريطاني درس ودرّس في جامعة أكسفورد في القرن الرابع عشر ، طرح حلاً معقولاً للغاية لمشكلة الافتراضات هذه. أصبح يعرف باسم "موس الحلاقة أوكام". يقول هذا المبدأ أن الافتراضات لا ينبغي أن تتضاعف دون ضرورة. من الناحية العملية ، فهذا يعني أنه إذا كان التفسير A يتطلب 3 افتراضات ، والتفسير B يتطلب 5 افتراضات ، فإن التفسير A هو المفضل على أساس الاقتصاد.

عندما نفكر في عدد الافتراضات المتأصلة في نظرية BB ، يجب أن يتم تنبيهنا إلى المستوى غير المعقول من الشك الذي يجب أن يكون لدينا حول احتمالات وجودها في أي مكان بالقرب من الحقيقة.

نظرًا لأننا نفهم أن هناك عدة عشرات من النماذج للكون ، يجب أن نستنتج أنه ليس من السهل بناء نموذج كوني من ملاحظاتنا. هل يقارن بعشرة أشخاص يراقبون حادثًا؟ ألا نحصل في كثير من الأحيان على عشرة عمليات ترحيل مختلفة لما حدث؟ ما مدى صعوبة قيام عشرة علماء بالنظر في الكون وإخبارنا بما حدث بعد الحقيقة. بشكل أكثر دقة ، يحاول هؤلاء الأشخاص العشرة وصف حدث وقع في الشارع التالي ، ولم يكن هناك أحد لرؤيته.

يمكن تفسير الملاحظات بعدة طرق مختلفة ، لكن الملاحظات التي يتم إجراؤها ليست كاملة في حد ذاتها ، ولكنها تفتقر إلى عناصر الملاحظة على مدار الفترة الزمنية بأكملها ويصعب التحقق منها. هناك افتراض بتطبيق الفيزياء المحلية على ظروف "بالخارج" حيث ربما لا تنطبق الفيزياء. لقد أجرينا مناقشة سابقة بشأن نظرية الكم حيث يبدو أن هذا المفهوم له ميزة. هناك افتراض بأن ما نلاحظه هو نفسه بغض النظر عن المكان في الكون الذي نصنع منه ملاحظاتنا. هل نحتل موقعًا "نموذجيًا" في الكون أم أن نقطتنا المرجعية غير نمطية للغاية؟ كيف أن الوقت والحركة ليسا ثوابت في كوننا تخلق افتراضات حول كيفية عمل الأشياء هناك حقًا.

في الأساس ، هناك سيناريوهان فقط من بين عشرات يرغب معظم العلماء في تعليق قبعتهم عليهما - نموذج الانفجار العظيم ونموذج الحالة المستقرة. إن نموذج الحالة المستقرة في الوقت الحالي سيئ السمعة ، لذا فإن البديل الوحيد لدينا هو الانفجار الكبير. يقول البروفيسور جوزيف سيلك ، رئيس الفيزياء الفلكية في جامعة أكسفورد ، ما يقوله عن سبب كون هذا التفكير خاطئًا: "نظرًا لعدم وجود نتيجة عقلية مباشرة ولا لبس فيها لافتراضاتنا حول الثواني الأولى من الانفجار العظيم ، فقد نشكك في نموذج للانفجار الأعظم البسيط والموحد والمتناحي. بالتأكيد ، يستمر التخمين الميتافيزيقي ، ويبدو أن البداية الفوضوية وغير المنتظمة للغاية هي الأكثر احتمالاً للمجموعة اللانهائية من النماذج المحتملة للكون المبكر. القيد الوحيد هو أن مثل هذه النماذج يجب أن تتحلل في النهاية ، إلى حالة توسع موحدة لتقديم وصف مناسب للكون المرصود حاليًا ". (69)

يقول الحرير إن هناك "مجموعة لا حصر لها من النماذج المحتملة للكون المبكر". أيضا ما هو "التخمين الميتافيزيقي"؟ التخمين هو "تكوين استنتاجات من أدلة غير كاملة أو تخمين". الميتافيزيقيا هي "فرع الفلسفة الذي يتعامل مع المبادئ الأولى ، وخاصة عن الكينونة والمعرفة." لذا فإن التخمين الميتافيزيقي حول ما حدث في البداية هو تخمين فلسفي. تخمين واحد جيد مثل الآخر. (70)

إمكانية التحقق - هل يمكنك إثبات ذلك؟
معظم الافتراضات الأساسية في علم الكونيات لا يمكن التحقق منها. يميز Oldershaw بين نوعين من عدم القابلية للاختبار: 1. عدم قابلية الاختبار من النوع الأول: النظرية غير القابلة للاختبار لأنها لا يمكن أن تولد تنبؤات نهائية قابلة للاختبار أو التي يستحيل اختبار تنبؤاتها بطبيعتها غير قابلة للاختبار. عدم قابلية الاختبار من النوع الثاني: النظرية التي تحتوي على العديد من المعلمات القابلة للتعديل أو قابلة للتعديل بشكل عام بطريقة مخصصة غير قابلة للاختبار بشكل فعال.

العديد من السمات الأساسية لعلم الكونيات العظيم لا يمكن اختبارها بطبيعتها. الأحداث الأكثر أهمية لنظرية BB ليست متاحة لنا. تعتمد أحدث نماذج الانفجار الأعظم التضخمية اعتمادًا كبيرًا على فيزياء الجسيمات ، والتي تتضمن بدورها كيانات نظرية لا يمكن التحقق منها. يحتوي النموذج القياسي لفيزياء الجسيمات على أكثر من عشرين معلمة (مثل كتل الجسيمات وقوى اقتران القوى) لا يمكن اشتقاقها بشكل فريد وبالتالي فهي قابلة للتعديل بحرية. كثير من المشاكل في فيزياء الجسيمات يتم "حلها" حسب الحاجة من خلال ابتكار مفاهيم جديدة. (71)

بحلول عام 1934 ، خلص كارل بوبر (1902-1994) إلى أن الاحتمال الرياضي لجميع النظريات العلمية كان صفرًا. صرح بوبر في عمله ، منطق الاكتشاف العلمي ، "وجهة نظري هي أن الصعوبات المختلفة للمنطق الاستقرائي الموضحة هنا لا يمكن التغلب عليها. لذا ، أخشى أيضًا ، تلك الصعوبات المتأصلة في العقيدة ، السائدة على نطاق واسع اليوم ، ذلك الاستقرائي على الرغم من أن الاستدلال ليس "صحيحًا تمامًا" ، إلا أنه يمكن أن يحقق درجة معينة من "الموثوقية" أو "الاحتمالية". " (72)

كان الإنجاز الكبير الثاني لبوبر هو اعترافه بـ "عدم التناسق بين إمكانية التحقق وقابلية التزييف". على سبيل المثال - استنادًا إلى ملاحظة عرضية للبجع ، يمكن للمرء بسهولة صياغة الفرضية ، "كل البجع أبيض." الطريقة الوحيدة ، بالطبع ، للتحقق من هذا البيان هي فحص كل بجعة في الكون للتأكد تمامًا من أن كل البجع أبيض بالفعل. ومع ذلك ، أشار بوبر إلى أن عددًا لا حصر له من الملاحظات لن يكون ضروريًا لإثبات أن هذا البيان خاطئ. إن ملاحظة واحدة لبجعة سوداء تكفي لتزوير عبارة "كل البجعات بيضاء". أظهر بوبر ، أنه على الرغم من أنه يتجاوز قدرتنا إلى الأبد على إثبات (التحقق) بشكل مطلق من بيان عالمي ، إلا أنه من الممكن أن ننقض (تزوير) مثل هذا البيان في إمكانياتنا. يجب كتابة جميع البيانات العلمية حقًا بحيث يمكن تزويرها - وليس التحقق منها. كما ذكر بوبر ، "معيار الوضع العلمي لنظرية ما هو قابليتها للتزوير ، أو قابلية دحضها ، أو قابليتها للاختبار". في عالم مثالي ، قد يكون العلماء على استعداد لفتح عملهم للنقد من خلال الإشارة إلى الأجزاء الضعيفة من نظرياتهم في ظل ظروف مثالية ، قد يتخلى العلماء عن طيب خاطر عن نظريات الحيوانات الأليفة بمجرد أن يكتشفوا أنها خاطئة. لكن في العالم الحقيقي ، الأمور مختلفة تمامًا. هل معيار بوبر لقابلية التزوير هو الحل لمشكلة الفصل بين العلم والعلوم الزائفة؟ لا ، لأن معيار بوبر يتجاهل المثابرة اللافتة للنظر للنظريات العلمية. العلماء لديهم جلود سميكة. إنهم لا يتخلون عن نظرية لمجرد أن الحقائق تتعارض معها. عادة ما يخترعون بعض فرضيات الإنقاذ لشرح ما يسمونه بعد ذلك مجرد شذوذ أو ، إذا لم يتمكنوا من تفسير الشذوذ ، فإنهم يتجاهلونها ويوجهون انتباههم إلى مشاكل أخرى. فشل مبدأ بوبر في التزوير في التمييز بين العلم والعلم الزائف. العلماء ، الذين لديهم بطبيعة الحال مصلحة خاصة في نتائج عملهم ، هم أكثر عرضة للتبرير من تزوير نظرياتهم. إذا لم يكن من الممكن استخدام الاستقراء أو التجريبية أو التحقق أو الاحتمال الرياضي أو التزييف لفصل الحقيقة العلمية عن الحقيقة الدينية أو الميتافيزيقية ، فماذا يمكن؟ (73)

بول فييرابند ، فيلسوف العلوم (1924-1994) - توصل إلى استنتاج طال انتظاره وهو أنه ، في الواقع ، لا يوجد فرق بين الحقيقة العلمية والدينية والميتافيزيقية. الحقيقة هي الحقيقة بغض النظر عن المكان الذي تجدها فيه هي الشيء الوحيد الثابت في الكون. كما استنتج ألبرت أينشتاين ، "كل الأديان والفنون والعلوم هي فروع من نفس الشجرة". استنتج فييرابند أن العلم نفسه دين. علاوة على ذلك ، في البحث عن الحقيقة ، لأنه لا توجد منهجية مفضلة أو متفوقة ، يجب على العقل البشري ببساطة أن يستخدم كل طريق يجده متاحًا. (74)

يقودنا إلى الاعتقاد بأن علماء الفلك يراقبون الماضي ، لكن هذا ليس صحيحًا في ظل مزيد من الدراسة. ما يرونه هو "قادم من الماضي" ، لكن الملاحظات الفعلية تتم "في الوقت الحاضر". يقال لنا أن هذه الملاحظات "بالمعنى التاريخي" ، ما كان يحدث منذ بلايين السنين ، ولكن ما تم حذفه هو الأحداث التي أثرت على تلك الملاحظات خلال الفترة الزمنية من "ذلك الحين" حتى "الآن". يأخذنا هذا مباشرة إلى الافتراضات التي سيتم تطبيقها على نشاط هذا الضوء على مدى مليارات السنين. من المهم أن نكون واضحين بشأن هذه المسألة. ما يراه الناس أو يفكرون فيه ، أو ما يعتقدون أنهم يرونه ، ثم ما يتم الإبلاغ عنه ، يترك الكثير للخيال.

المراقب يعمل ضمن "نموذج". النماذج هي طرق يفكر بها الناس في الأشياء ، والطرق التي يتم بها توصيل الأفكار والنظريات. هم دائما تقريب للحقيقة. في وقت لاحق ، قد يصمد النموذج أو سيتم تجاهله. اليوم ، ننتظر بصبر أن يأتي شخص ما بنموذج آخر يشرح الكون. أحد جوانب النماذج هو المثابرة التي يتمسك بها المرء بالبنى داخل النموذج. يكاد يبدو أن النموذج يصبح جزءًا من شخصية الفرد أو هويته. التخلي عنها يشبه أن تصبح شخصًا آخر. عادة يجب أن يموت العلماء الرئيسيون الذين يروجون لطريقة التفكير هذه قبل أن تترسخ أي نماذج جديدة.

أليس هذا كله مجرد سرد للقصص؟ يلاحظ ستيفن جيه جولد في مقال بعنوان "التحيز الأدبي على المنحدر الزلق" أن الكثير من العلم يستمر من خلال سرد القصص - وبشكل خاص عرضة لقيود هذه الوسيلة لأننا نادرًا ما ندرك ما نقوم به. نعتقد أننا نقرأ الطبيعة من خلال تطبيق قواعد المنطق وقوانين المادة على ملاحظاتنا. لكننا غالبًا ما نروي القصص - بالمعنى الجيد ، لكن القصص مع ذلك.

تتمتع قصة التطور البشري بجاذبية أدبية كبيرة لأننا نروي القصص لأطفالنا منذ أجيال. تم العثور على المؤامرات الأساسية المعتادة في الحكايات الشعبية حول العالم. يجب أن يحذرنا ظهور الزخارف والمؤامرات القصصية الشائعة في الروايات العلمية للتطور البشري من أنه لا يتم إعطاؤنا "الحقائق فقط". تم اختيار "الحقائق" في عمليات إعادة البناء التطوري وتوحيدها من مجموعة أكبر بكثير من البيانات وتم تنظيمها بطريقة تخبرنا بقصة منطقية وممتعة. غالبًا ما يتم تجاهل التناقضات أو البيانات المفقودة من أجل سرد قصة كاملة وتتدفق بسلاسة من نقطة إلى أخرى. هذا هو الحال مع نظرية BB. (75)

مشاكل الترجمة
إن فكرة أن الكون ، والمجرة ، والنظام الشمسي ، والأرض ، والحياة على الأرض ، والعقل البشري ، كلها نشأت عن طريق الصدفة العشوائية ، وبالتالي ليس لها معنى حقيقي ، أذهلت الخيال البشري - على الأقل بعض التخيلات البشرية. تجذب العديد من الأفكار في البداية العقل البشري لمجرد أنها غريبة جدًا عن الفطرة السليمة. ومع ذلك ، فقد افتخر العديد من العلماء بأنفسهم في تصديق ما لا يصدق وإدانة بقية المجتمع لعدم اتباعهم بهدوء. كما تباهت الملكة البيضاء أمام أليس في كتاب لويس كارول عبر الزجاج ، "لماذا ، أحيانًا كنت أؤمن بستة أشياء مستحيلة قبل الإفطار".

في كتابه The Creator and the Cosmos (1993) ، حدد هيو روس ما لا يقل عن ستة وعشرين معيارًا فيزيائيًا يجب أن يقع ضمن نطاقات محدودة للغاية حتى تتواجد الحياة في أي مكان داخل الكون. لقد حدد ثلاثة وثلاثين معيارًا آخر يجب تعيينها بدقة لتكون الحياة ممكنة على الأرض. لقد وجد العلم مرارًا وتكرارًا أن الاحتمالات الإحصائية للحياة التي تنشأ عن طريق الصدفة في الكون منخفضة بشكل يبعث على السخرية. لقد نظر العديد من العلماء إلى الأدلة ولم يفوتوا الآثار الكامنة في ضبط الكون ، بينما وصفه آخرون بأنه "وهمي".

(76) العلم ما هو إلا أحد مظاهر سعي البشرية إلى الحقيقة المطلقة - وليس الاكتساب النهائي للحقيقة المطلقة. لأن الحقيقة العلمية تتغير باستمرار ، فلا يمكن أن تكون حقيقة مطلقة. لأن العلم الحديث ليس حقيقة مطلقة ، يجب أن يحتوي على مزيج من الحقائق وغير الحقائق. ما إذا كان العلم قادرًا في يوم من الأيام على التغلب على هذه القيود والوصول إلى الحقيقة المطلقة أمر مفتوح بالتأكيد للنقاش. ما لا يمكن مناقشته هو الحالة الحالية غير الكاملة (غير المطلقة) للفهم العلمي الحالي. (77)

البحث عن الحقيقة يشبه العملة المعدنية. لها وجهان. ينظر العلماء اليوم إلى وجه واحد فقط من العملة ويرفضون قلبها ومراقبة المعلومات التي يمكن الحصول عليها على الجانب الآخر. يحتوي وجه واحد من العملة على قدر كبير من المعلومات ، لكنه غير مكتمل. من أجل فهم كل ما يمكن معرفته عن عملتنا ، يجب علينا قلبها. عندما أقلب عملتي ، يمكنني العثور على حل محتمل آخر لفهم الغرض والقيمة الكامنة في العملة. والأهم من ذلك أنني أستطيع قراءة عبارة "بالله نثق". ربما تم قلب عملة الكون ودوافع أخرى ، شخصية أو غير ذلك ، تدفع المرء إلى قلب العملة مرة أخرى وإخفاء مدى ملاءمتها.


المنظر من مركز الكون

في قلوبهم ، لا يزال معظم الناس يعيشون في كون متخيل ، حيث الفضاء مجرد فراغ ، والنجوم متناثرة بشكل عشوائي ، والفطرة السليمة هي دليل موثوق. في هذا الكون المتخيل ، ليس لنا نحن البشر مكانة خاصة ، وغالبًا ما نشعر بعدم الأهمية. لكن العصر الذهبي لعلم الفلك اليوم يكشف أن هذا الفهم الوحيد للكون مضلل. كوننا غني ورائع وذو مغزى ، وفيه نحتل نحن البشر مكانًا غير عادي.

إذا أغمضت عينيك وحاولت تصور الكون ككل ، فماذا تراه بعقلك & # 8217s عين؟ النجوم المتساقطة ، المجرات الحلزونية ، القمر الأحمر الشمسي يرتفع فوق كوكب غير معروف؟ يمكن لصور كهذه أن تثير الغرابة التي تكمن وراء الأرض ، لكنها لا تمثل الكون ككل أفضل مما تمثله ذرة واحدة أو وجهك. الحقيقة الغريبة هي أنه في عصر المعلومات هذا ، عندما تكون الصور القوية وسريعة الخطى هي عملتنا في التواصل ، فمعظمنا ليس لديه أي فكرة عن كيفية تصوير الكون. لكن كل ثقافة علمية كانت لها مكانة مركزية وهامة في الكون الخاص بها.

كان لدى الأشخاص ذوي البصيرة العلمية إجابات معقولة على الأسئلة الكبيرة التي أصبح من المستحيل الإجابة عليها بمجرد أن بدأنا في المطالبة بالدقة العلمية. هل الوقت يسير في اتجاه واحد أم هو دوري؟ هل كان الكون موجودًا دائمًا ، أم أنه نشأ؟ إذا كان لها بداية فكيف بدأت؟ من ما هو مصنوع؟ كيف يعمل؟ كيف نتأقلم نحن البشر؟ لم يعد الناس يسألون مثل هذه الأسئلة الأساسية بعد الآن ، أو يقدرون أن الإجابات لن تؤثر ليس فقط على طريقة عيشنا ولكن أيضًا على ما نعتقد أنه ممكن & # 8211 بما في ذلك جميع أهدافنا وخططنا. ربما تكون ثقافتنا هي أول ثقافة رئيسية في تاريخ البشرية بدون صورة مشتركة للواقع.

تنشأ العديد من المشاكل الإنسانية الأكثر خطورة من طريقتنا في القرن السابع عشر في النظر إلى الكون ، والتي تتعارض مع مبادئ العلم التي نستخدمها بكل سرور في تقنيات لا حصر لها. تنجم التهديدات الرئيسية لبقائنا من الانفصال شبه التام بين قوة تقنياتنا والحكمة المطلوبة لاستخدامها على مدى الفترة الطويلة التي ستستمر خلالها آثارها. يجب أن يشتمل المنظور الحكيم على مقياس زمني كوني وأن يستند إلى واقع يشمل فيزياء الكم والنسبية والتطور والنظريات العلمية الأخرى التي تكمن وراء تقنيات مثل أجهزة الكمبيوتر والهواتف المحمولة وأنظمة تحديد المواقع العالمية والهندسة الوراثية. لا يتعين عليك فهم هذه النظريات ، أكثر مما يجب أن تكون خبيرًا في ميكانيكا السيارات لقيادة السيارة. ولكن يمكنك & # 8217t قيادة السيارة بأمان إذا كنت أعمى عن السيارات الأخرى وتتوقع فقط الخيول والعربات التي ستلتف حول المنعطف التالي. كمجتمع ، نحن نستغل قوى الكون الذي نحن عميان لوجوده. الآن لدينا الفرصة أخيرًا لإنهاء هذا الاغتراب: علم الكونيات الحديث يكتشف الواقع الكوني الذي نحن جميعًا منغمسون فيه.

علم الكونيات هو فرع من فروع علم الفلك والفيزياء الفلكية يدرس أصل الكون وطبيعته ، وهو في خضم ثورة علمية تؤسس أسسها الدائمة. ما يظهر هو الصورة الأولى للبشرية والكون ككل والتي قد تكون في الواقع صحيحة. كان هناك عدد لا يحصى من الأساطير حول أصل الكون ، ولكن هذه هي المرة الأولى التي لم يصنعها أي حكواتي & # 8211 ، نحن جميعًا شهود على حواف مقاعدنا.

كانت آخر مرة شاركت فيها الثقافة الغربية في فهم متماسك للكون كمسكن كوني مريح في العصور الوسطى.اعتقد المسيحيون واليهود والمسلمون على مدى ألف عام أن الأرض كانت المركز الثابت للكون وأن جميع الكواكب والنجوم تدور حول كرات بلورية. فكرة أن الله قد اختار مكانًا لكل شخص وحيوان وشيء في السلسلة العظيمة للكينونة كانت منطقية للتسلسل الهرمي الاجتماعي الجامد في العصور الوسطى. لكن هذه الصورة دمرت من قبل العلماء الأوائل مثل جاليليو الذي اكتشف قبل حوالي أربعمائة عام أن الأرض ليست مركز الكون بعد كل شيء. فقدت فكرة التسلسل الهرمي الكوني مصداقيتها كمبدأ منظم للكون ، لكن هؤلاء العلماء الأوائل لم يتمكنوا من استبدالها. بدلاً من ذلك ، تمكنوا لقرون من أن يقولوا بسلطة ما ليس الكون ، ولكن ليس ما هو عليه.

مع القليل من البيانات من خارج النظام الشمسي ، استقرأ العلماء الأوائل صورة قاتمة للكون على أنه فراغ لا نهاية له مبعثر بشكل عشوائي مع النجوم. عندما استوعب عالم الفيزياء والرياضيات والفيلسوف والراهب الفرنسي بليز باسكال (1623-1662) صورة ما بعد جاليليو هذه ، فقد شعر بالضيق الكوني الذي لم يعبر عنه أحد من قبل في الأدب: & # 8220 أشعر بأنني غارق في ضخامة المساحات اللانهائية حيث لا أعرف شيئًا ولا أعرف شيئًا عني. أشعر بالرعب & # 8230 الصمت الأبدي لهذه المساحات اللانهائية يزعجني. & # 8221 1 من عالم القرون الوسطى ، الذي كان يبدو وكأنه كاتدرائية رائعة ذات سقف عالٍ ، شعر باسكال بأنه مقذوف في عالم & # 8220scientific & # 8221 الذي كان باردًا ، عديم الشكل ، وضخم بشكل غير مفهوم ، حيث يكون البشر بلا جذور وغير مهمين. استمر هذا الانطباع عن الكون حتى يومنا هذا.

بلا مأوى كونيًا ، قللت ثقافتنا على مر القرون من أهمية امتلاك منزل كوني اليوم وأصبح الكون # 8220 و # 8221 في العقل الشعبي أكثر من مجرد مساحة بلا شكل أو مكانًا خياليًا للخيال العلمي ، ولا يبدو أن أيًا منهما مهم كثيرًا في ما يسميه الناس & # 8220 العالم الحقيقي. & # 8221 في عكس كل سابقة تاريخية وحتى ما قبل التاريخ ، من الطبيعي اليوم اعتبار الأشخاص المهتمين بالواقع الكوني أكثر من اهتمامهم بجني الأموال ليكونوا بعيدًا عن الواقع وغير واقعيين. كشعب ، لدينا الآن القدرة العلمية على رؤية الكون بعمق أكبر بكثير من الأشخاص القدامى ، ومع ذلك فنحن نختبرها أقل بكثير ولا نتواصل معها على الإطلاق تقريبًا. هذه اللامبالاة الثقافية الواسعة الانتشار للكون هي حقيقة مذهلة في عصرنا & # 8211 وربما أكبر عائق عقلي لدينا في حل المشاكل العالمية.

لقد استوعب العالم الحديث بعمق الصورة البالغة من العمر أربعمائة عام لكون ليس لنا فيه مكان خاص بحيث يبدو وكأنه الواقع نفسه. ولكن في الواقع هذه الصورة النيوتونية مبنية على الفيزياء التي تشرح بدقة حركات نجم واحد وحاشية كوكبية # 8217s ، ولكن ليس الكون بأكمله. حتى أواخر القرن العشرين ، لم تكن هناك معلومات موثوقة تقريبًا عن الكون ككل. لقد تغير ذلك الآن. بدأت أنواع جديدة من التلسكوبات القوية بما في ذلك مستكشف الخلفية الكونية ، وتلسكوب هابل الفضائي ومراصد الأقمار الصناعية الأخرى ، وتلسكوبات كيك في هاواي وغيرها من التلسكوبات الأرضية الضخمة الجديدة في توفير البيانات الأولى الموثوقة ، ليس فقط حول الكون القريب ولكن أيضا عن الكون المبكر وأبعد المجرات. يمكن لعلماء الفلك الآن أن يرصدوا كل مجرة ​​لامعة في الكون المرئي ويمكنهم حتى أن يروا مرة أخرى إلى العصور الكونية & # 8220Dark Ages & # 8221 قبل تشكل المجرات. تدعم البيانات الضخمة من الكون الذي لم يسبق له مثيل اتجاهات التفكير المثيرة والمضادة للحدس. أصبح الفيلم العظيم لتطور الكون في بؤرة أكثر وضوحًا: نحن نعلم الآن أنه في جميع أنحاء الفضاء المتسع ، مع تطور الكون ، انهارت سحب شاسعة من الجسيمات غير الذرية الغامضة وغير المرئية التي تسمى & # 8220 المادة المظلمة & # 8221 تحت قوة جاذبيتها. في هذه العملية قاموا بسحب المادة العادية معًا لتشكيل المجرات. نشأت في هذه المجرات أجيال من النجوم ، أدت موتها المتفجرات إلى انتشار الذرات المعقدة التي يمكن أن تتكون منها الكواكب حول نجوم جديدة ، مما يوفر موطنًا لتطور الحياة مثل حياتنا. تشكلت العناقيد ، والخيوط الطويلة ، والتجمعات العملاقة الضخمة الشبيهة بالصفائح والمبنية من المجرات على طول التجاعيد في الزمكان والتي نشأت على ما يبدو قبل الانفجار العظيم وحُفرت في عالمنا إلى الأبد. قد تكون هناك أيضًا انفجارات كبيرة مختلفة خلقت أنواعًا مختلفة من الأكوان خارج عالمنا. في الواقع ، بدلاً من بدء قصصنا الأصلية & # 8220 في البداية & # 8221 ، قد نحتاج إلى تواضع العبارة لـ & # 8220 في البداية & # 8221 وهي ترجمة دقيقة بنفس القدر للكلمة العبرية Bereshit في بداية الكتاب المقدس. أو يمكننا أن نقول ببساطة ، & # 8220 في بدايتنا. & # 8221

إن امتلاك هذه القصة الجديدة هدية غير عادية لدرجة أن معظمنا لا يعرف ماذا يفعل بها. نحن نعيش منذ قرون في فيلم أبيض وأسود. لم تكن هناك فجوات واضحة في المشاهد أمامنا ، لذلك لم نلاحظ & # 8217t أن أي شيء كان مفقودًا. إن إدراك الكون يشبه رؤية الألوان فجأة ، وهذا لا يتغير فقط ما هو & # 8217s البعيدة ولكن ماذا & # 8217s هنا. الكون موجود هنا ، وهو أكثر تماسكًا وقد يكون ذا مغزى لحياتنا أكثر مما يتخيله أي شخص.

نشأ معظمنا وهو يعتقد أنه لا يوجد أساس لشعورنا بأنه مركزي أو حتى مهم للكون. ولكن مع الدليل الجديد اتضح أن هذا المنظور ليس سوى تحيز. لا يوجد مركز جغرافي لكون متوسع ، لكننا مركزون في عدة طرق غير متوقعة مشتقة مباشرة من الفيزياء وعلم الكونيات & # 8211 على سبيل المثال ، نحن في مركز جميع الأحجام الممكنة في الكون ، نحن مصنوعون من أندر المادية ، ونحن نعيش في منتصف الزمن لكل من الكون والأرض. كان كل من هذه الأشكال وغيرها من المركزية اكتشافًا علميًا ، وليس طريقة بشرية لقراءة البيانات. لطالما رأى الأشخاص ذوو البصيرة العلمية أنفسهم في مركز العالم ، مهما كان عالمهم. لقد كانوا مخطئين في التفاصيل ، لكنهم كانوا محقين في مستوى عميق: الغريزة البشرية لتجربة أنفسنا كمركزية تعكس شيئًا حقيقيًا عن الكون ، شيئًا مستقلًا عن وجهة نظرنا.

انطلاقاً من افتراض مركزيتهم الخاصة ، اتخذ القدماء الكون & # 8211 كما فهموه & # 8211 كنموذج لحياتهم ودياناتهم. يجادل هذا الكتاب في أننا يجب أن نفعل ذلك أيضًا. الاختلاف الكبير اليوم هو أن العلم يكتشف كيف يعمل الكون حقًا ، وبالتالي نحن الجيل الأول الذي يمكنه معرفة ما قد يقوله الكون حقًا. يتكلم الكون وكان دائمًا كذلك ، الآن فقط نحن البشر لدينا كل من الأدوات التكنولوجية والقدرة الفكرية لسماع وفهم الكثير منه.

إن اكتشاف كوننا يتحدانا لإعادة صياغة كل شيء ، وهذا أمر صعب حقًا. بالنسبة للغالبية العظمى من الأشخاص المشغولين ، لا فائدة تذكر من تعلم الكثير من العلوم إلا إذا كان بإمكانك القيام بشيء ذي قيمة في الحياة بهذه المعرفة. نريد أن نظهر لك أنه يمكنك. الهدف من هذا الكتاب ليس فقط مساعدة الناس على فهم الكون فكريا ، ولكن أيضًا لتطوير الصور التي يمكننا استخدامها جميعًا لفهم هذا الواقع الجديد بشكل كامل وفتح عقولنا لما قد يعنيه لحياتنا وحياة أحفادنا. أثناء قيامنا بذلك ، نبدأ في اكتشاف مكانتنا الاستثنائية في الكون.

على عكس علم الكونيات السابق ، فإن القصة العلمية الجديدة ليست بسيطة بشكل حدسي. يمكن & # 8217t أن يكون كذلك ، لأن كل من الحدس والحس السليم يعتمدان دائمًا على افتراض أننا & # 8217re على الأرض. لا توجد طريقة للحصول على حدس حول الأشياء التي لم يختبرها المرء من قبل ، ومعظم الكون يندرج ضمن هذه الفئة. يمكن أن يكون علم الكونيات الجديد & # 8217t بسيطًا بشكل حدسي لسبب ثانٍ أيضًا: فهو يعتمد على مفاهيم غير مألوفة بما في ذلك النسبية وفيزياء الكم. لكن يمكن ترجمة هذه النظريات إلى لغة عادية وصور مقنعة. يقترح هذا الكتاب صورًا أسطورية يمكننا تكييفها مع الفهم الحديث للكون. هذا ضروري ، لأنه مثلما لا يمكن تفسير علم الكونيات العلمي بالأرقام وحدها ، كما لا يمكن تفسيره بشكل مناسب بلغة الحياة اليومية. لدى العديد من الأديان مفاهيم تنسجم بانسجام مع جوانب الصورة العلمية الجديدة & # 8211 المفاهيم التي يمكن ، في الواقع ، أن تساعدنا بشكل كبير في تقدير عمق الكون ومعناه & # 8211 ولكن جميع الأديان لديها أيضًا مفاهيم لا & # 8217t. إن محاولة تفسير الكون الحديث من حيث الدين المفضل فقط من شأنه أن يؤدي إلى سحق الأفكار العلمية وتشويهها لتناسب المفاهيم المسبقة الضيقة ، في حين يتم رفض الصور الجميلة والملائمة. نحن بحاجة إلى إيجاد تلك المفاهيم الناجحة ، وفقط تلك ، المستعارة من ديانات عديدة بالإضافة إلى مصادر أخرى.

تُظهر صورة شهيرة مأخوذة من مركبة الفضاء أبولو من قبل البشر الأوائل الذين يدورون حول القمر الأرض على شكل كرة متلألئة باللونين الأزرق والأبيض ، معلقة باللون الأسود ، مع منظر قمري معقم في المقدمة. هزت هذه الصورة الكثير من الناس حتى أدركوا في قلوبهم ما يعرفونه فكريا بالطبع: أن الخرائط والكرات الأرضية قد طبعت صورة خاطئة للواقع في أذهاننا. لم تظهر الصورة أي دولة على كوكبنا ، فقط كتل اليابسة والمحيطات والغيوم. إن الانشغال اللانهائي بالأمم والجماعات العرقية أو الإثنية قد ضلل حدسنا تمامًا. تُظهر هذه الأيقونة الحديثة لكوكبنا المنزلي الرائع غير المقسم قوة الصورة الجديدة لتغيير التصورات والمواقف. نحاول في هذا الكتاب تصوير الكون في صور ذات مغزى مماثل.

لكننا نستخدم الكلمة & # 8220picture & # 8221 مجازيًا. يمكن لأي صورة للكون المتسع أن تكون رمزية فقط ، لأنه لا يمكن رؤية الكون مباشرة. لا أحد يستطيع أن يخرج منه لينظر إليه ، ولا أحد يستطيع أن يرى في جميع الأوقات ، وأكثر من 99٪ من محتوياته غير مرئية. الرموز هي السبيل لفهم الكون. إنها تحررنا من حدود حواسنا الخمس ، التي تطورت لتعمل في بيئتنا الأرضية. تسمح لنا الرموز برؤية العام بأذهاننا ، والذي ليس له حدود واضحة. والرموز أسهل بكثير في التذكر من الحجة الطويلة والمنطقية أو المعادلة الرياضية. كتب Carl Jung ، & # 8220a العمل الرمزي يمثل تحديًا دائمًا لأفكارنا ومشاعرنا لأنه حتى لو عرفنا ما هي الرموز ، فإنها لا تشير إلى شيء معين ، مثل علامة ، ولكنها & # 8211 جسور تم إلقاؤها نحو شاطئ غير مرئي. & # 8221 2 يمثل كل رمز من الرموز الموجودة في هذا الكتاب نظرة أساسية ولكنها غير كاملة حول الكون ، شاطئنا غير المرئي. لا يوجد رمز واحد يمكن أن يمثل الكون تمامًا. لفهم الكل ، علينا بطريقة ما استيعاب معاني جميع الرموز معًا ، وهذا يتطلب الخيال. من المفارقات أن رؤية الواقع تتطلب الكثير من الخيال.

يضع هذا الكتاب اللحم العلمي في المركز ، محشورًا بين الماضي البشري ومستقبل الإنسان. في الجزء الأول ، نلقي نظرة على الكيفية التي رأت بها الثقافات السابقة الكون وكيف شكلت نظرياتها الكونية إحساس الناس بما كانوا عليه وما يمكن أن يكونوا عليه. خلقت الكوسمولوجيات القديمة ليس فقط موطنًا عقليًا ذا مغزى في الكون لأعضائها ولكن أيضًا الكثير من اللغة الأسطورية والصور والأسئلة التي لا تزال مهمة اليوم والتي تستمر في إلهام الفنانين والمفكرين. على الرغم من سرد قصص أصل رائعة في جميع أنحاء العالم ، فإننا نركز هنا على تلك الكوسمولوجيات في خط التطور نحو الثقافة العلمية الغربية وعلى الثورتين الكوسمولوجيتين العظيمتين اللتين ميزتا التحولات من صورة كون إلى أخرى. عند التحقيق في هذه الكوسمولوجيات المبكرة ، نبحث عن رموز قوية تم اختبارها عبر الزمن وأشكال أخرى من التعبير والإلهام التي أثرت في أسلافنا ولكنها أيضًا تتناسب مع الأفكار الكونية الحديثة الأساسية. سنعيد تفسيرها في فصول لاحقة في ضوء علم الكونيات الحديث بحيث يمكن لهذه الرموز القديمة الجديدة أن تمثل القوة الأسطورية لعلم الكونيات الجديد.

في الجزء المركزي من الكتاب نقدم الصورة العلمية الجديدة من خلال التركيز على خمسة جوانب عالمية للواقع. إنها ، في جوهرها ، إجابات على هذه الأسئلة العميقة والخالدة:

مما صنع الكون؟

من أين أتت وأين تتجه؟

لكن السؤال الكبير الذي لا يجيب عنه العلم ولا يطرحه هو ، ما الفرق الذي يحدثه كل هذا بالنسبة لي؟ سيحاول هذا الكتاب الإجابة على كل هذه الأسئلة ، بما في ذلك السؤال الأخير ، لكن الإجابة الحقيقية على الاختلاف الذي سيحدثه علم الكونيات الجديد سوف تتضح فقط عندما يفتح المزيد من الناس أعينهم على الاحتمالات.

في الجزء الأخير من الكتاب ، نسأل ما هي الآثار المستقبلية للصورة الكبيرة الجديدة التي قد تكون لكوكبنا ، وللجنس البشري ككل ، ولكل منا شخصيًا. في عالم معقد ومتقلب كما هو الحال اليوم & # 8217s ، من أجل رفع احتمالية نجاحنا ، من الضروري تضييق مجال الأيديولوجيات السياسية وغيرها من الأيديولوجيات المتنافسة إلى أولئك الذين لديهم فرصة للنجاح في الكون الحقيقي ، ويعطي هذا الكتاب أمثلة عن الكيفية التي يمكن أن يبدأ بها الناس التفكير من منظور كوني بشأن الاهتمامات العالمية. لم يعد المستوى الكوني للوعي رفاهية. كما قال آينشتاين ، & # 8220 المشاكل لا يمكن حلها بنفس مستوى الوعي الذي أوجدها. & # 8221

في الفصل الأخير ، نستكشف كيف يمكن أن يساعدنا التفكير الكوني على تجربة ما يعنيه أن تكون الجزء البشري من الكون. على الرغم من أن الناس يميلون إلى التركيز على اختلافاتهم & # 8211 يصنفون الآخرين إلينا وهم & # 8211 عندما نواجه نحن البشر الكون ، تصبح جميع الاختلافات بيننا تافهة: نحن لا نختلف أكثر من اللآلئ على سلسلة مقارنة بما هو موجود هناك. وقد نكون نحن اللآلئ أكثر ندرة وثمنًا من الناحية الكونية مما يدركه معظم الناس. 8217 فقط لأن البشر مجتمعون معًا على كوكب واحد ، فإننا نفشل في رؤية كم نحن غير عاديين. يسمح لنا العلم بالبدء في رسم الخطوط العريضة لما يتطلبه كوكب ما لإنتاج حياة ذكية ، وهذا بدأ يخبرنا كيف يمكن أن يكون الفضائيون. بهذه الطريقة يمكننا أن نبدأ في وضع أنفسنا بين كل الحياة الذكية ونرى أنفسنا كما يراها الآخرون. الحياة الذكية ليست عرضية ولا تافهة ولكنها تتمتع بمكانة خاصة في الكون لدرجة أنه لم يكن من الممكن حتى تخيلها قبل اختراع المفاهيم الكونية الحديثة. من خلال فهم الكون ، نبدأ في فهم أنفسنا.

لا تزال القصص الدينية التقليدية تثير إحساسًا بالاتصال بشيء أكبر مما نحن عليه & # 8211 ولكن هذا & # 8220 & # 8220 شيء & # 8221 لا يشبه ما هو موجود بالفعل. لا يتعين علينا التظاهر بأننا نعيش في صورة تقليدية للكون لمجرد جني فائدة اللغة الأسطورية المرتبطة بهذه الصورة التقليدية. يجب أن يكون الناس في جميع أنحاء العالم قادرين على تصوير عالمنا بكل القوة والعظمة التي أثارتها الشعوب السابقة في التعبير عن علم الكونيات الخاص بهم. اللغة الأسطورية ليست حيازة لأي دين محدد ولكنها أداة بشرية ، ونحتاجها اليوم للحديث عن معنى كوننا. تحدث تغييرات كبيرة على كوكبنا ، وسيتطلب رعاية أنفسنا من خلالها بنجاح إبداعًا هائلًا. قد يكون أحد المكونات الأساسية منظورًا كونيًا ، وقد أصبح هذا المنظور متاحًا للتو. لا لحظة قريبا جدا.

يقدم هذا الكتاب أنواعًا مختلفة من التفسيرات ، بما في ذلك التأملات والرموز والاستعارات ، وبالنسبة لأولئك الذين يرغبون في ذلك ، مزيد من التفاصيل في الهوامش مع البيانات والرسوم البيانية في الحالات الرئيسية. (إذا ظهر رقم التعليق الختامي في محرف عادي ، فإنه يعد مجرد مرجع إذا ظهر الرقم بخط عريض ، فإنه يوفر شرحًا.) يرجى تخطي التفسيرات التي لا تناسبك ، ولا تشعر بأنك مضطر لقراءة التعليقات الختامية . ما يهم قبل كل شيء ليس التفاصيل ولكن الإدراك الشامل أننا نعيش في مركز كون جديد في وقت محوري.

1 - بليز باسكال ، Pensees (تم نشره بعد وفاته عام 1670) ، ثانية. الثالث ، لا. 206. أن هذا الشعور لم يتم التعبير عنه أبدًا في أدب العصور الوسطى تمت مناقشته في سي إس لويس ، الصورة المهملة: مقدمة لأدب العصور الوسطى وعصر النهضة (مطبعة جامعة كامبريدج ، 1964) ، ص 98-100.

2 - كارل يونغ ، الروح في الإنسان والفن والأدب (سلسلة بولينجن XX ، مطبعة جامعة برينستون ، 1966) ، ص 77. [عودة] حقوق النشر © لعام 2006 محفوظة لشركة Abrams and Primack، Inc.


كتالوج 2014-2015

تتعامل الفيزياء الفلكية مع بعض أروع الموضوعات التي يعرفها العلم. من بين هذه تطور الكون من الانفجار العظيم إلى يومنا هذا ، أصل وتطور الكواكب والنجوم والمجرات والعناصر نفسها ، وحدة القانون الفيزيائي الأساسي والعلاقة بين الخصائص دون الذرية للطبيعة والظاهرة العيانية المرصودة. كون.

تقدم ثلاث سلاسل من الدورات دراسة هذه الموضوعات في نطاق وعمق مختلفين:

  1. PHSC 11900-12000 علم الفلك النجمي والفيزياء الفلكية أصل الكون وكيف نعرف هو تسلسل من ربعين يلبي متطلبات التعليم العام في العلوم الفيزيائية. ويغطي تكوين وتطور النجوم والمجرة والكون خارج المجرة. NTSC 10100-10200-10300-10400 تطور البيئة البيئية I-II-III للعالم الطبيعي هو تسلسل من أربعة أرباع يلبي متطلبات التعليم العام في العلوم الفيزيائية والبيولوجية. NTSC 10200 Evolution of the Natural World II: Evolution of the Universe يتعامل مع تطور الكون.
  2. للطلاب الذين يسعون إلى إجراء فحص أكثر عمقًا لموضوعات فيزيائية فلكية مختارة ، يتم تقديم دورات علم الفلك المرقمة في عام 18000 ، وعادة ما يتم أخذها في عامهم الثاني أو بعد ذلك. هذه الدورات مخصصة للطلاب من جميع أنحاء الكلية.
  3. بالنسبة للطلاب الذين يفكرون في عمل الدراسات العليا في الفيزياء الفلكية ، يوصي قسم علم الفلك والفيزياء الفلكية بالبرنامج المؤدي إلى درجة البكالوريوس في الفيزياء مع التخصص في الفيزياء الفلكية. لمزيد من التفاصيل ، راجع قسم الفيزياء في هذا الكتالوج. تتوفر الدورات التعليمية والبحثية بالإضافة إلى المزيد من الفرص غير الرسمية للعمل والدراسة في قسم علم الفلك والفيزياء الفلكية. يوصى أيضًا بالمشاركة في ندوة أسبوعية حول الموضوعات الحالية في أبحاث الفيزياء الفلكية.

دورات علم الفلك والفيزياء الفلكية

ASTR 18100. درب التبانة. 100 وحدة.

في هذه الدورة ، يدرس الطلاب ما هو معروف عن مجرتنا ، درب التبانة. نناقش حجمها وشكلها وتكوينها وموقعها بين جيرانها وحركتها وكيف تتطور وأين نتواجد بداخلها ، مع التركيز على كيفية معرفتنا لما ندعي معرفته.ل.

المعلم (المدرسون): R. Kron الشروط المعروضة: الخريف
المتطلبات الأساسية: أي تسلسل تعليمي عام مكون من 10000 مستوى يتكون من مقررين دراسيين في الكيمياء أو العلوم الجيوفيزيائية أو العلوم الفيزيائية أو الفيزياء.
المقررات المعادلة: PHSC 18100

ASTR 18200. أصل وتطور الكون. 100 وحدة.

يناقش هذا المقرر الدراسي كيف تسمح لنا قوانين الطبيعة بفهم أصل الكون وتطوره وبنيته الواسعة النطاق. بعد مراجعة تاريخ علم الكونيات ، نرى كيف أن الاكتشافات في القرن العشرين (أي تمدد الكون وإشعاع الخلفية الكونية) تشكل أساس نموذج الانفجار العظيم الساخن. في سياق الانفجار العظيم ، نتعلم كيف تطور كوننا من كرة النار البدائية.

المعلم (المدرسون): N. Gnedin الشروط المعروضة: Winter
المتطلبات الأساسية: أي تسلسل تعليمي عام مكون من 10000 مستوى يتكون من مقررين دراسيين في الكيمياء أو العلوم الجيوفيزيائية أو العلوم الفيزيائية أو الفيزياء.
المقررات المعادلة: PHSC 18200

ASTR 18300. البحث بين النجوم. 100 وحدة.

مع ظهور تقنيات الرصد الحديثة (مثل الراديو وعلم الفلك الساتلي) ، أصبح من الممكن دراسة الذرات والجزيئات والغبار الحرة في الفضاء الشاسع بين النجوم. توفر مراقبة المادة بين النجوم معلومات عن الظروف الفيزيائية والكيميائية للفضاء وعن تكوين النجوم وتطورها.

المدرس (المدربون): D. شروط Harper المقدمة: يتم تحديدها لاحقًا
المتطلبات الأساسية: أي تسلسل تعليمي عام مكون من 10000 مستوى يتكون من مقررين دراسيين في الكيمياء أو العلوم الجيوفيزيائية أو العلوم الفيزيائية أو الفيزياء.
الدورات المعادلة: PHSC 18300

ASTR 20000. دروس في علم الفلك والفيزياء الفلكية. 100 وحدة.

يقرأ الطلاب في هذا البرنامج التعليمي موضوعات في علم الفلك والفيزياء الفلكية تحت إشراف أحد أعضاء هيئة التدريس. يجتمع المدرسون مع طالب إلى ثلاثة طلاب لمدة ساعتين تقريبًا كل أسبوع لمناقشة القراءات حول الموضوعات التي يختارونها معًا.

الشروط المقدمة: الصيف ، الخريف ، الشتاء ، الربيع
المتطلبات المسبقة: أي تسلسل تعليمي عام بمستوى 10000 في الكيمياء أو العلوم الجيوفيزيائية أو العلوم الفيزيائية أو الفيزياء.
ملاحظة (ملاحظات): يقتصر الفصل على ستة طلاب. متاح إما لدرجات الجودة أو لدرجات P / F.

ASTR 21300. أصل وتطور النظام الشمسي. 100 وحدة.

تشمل الموضوعات التمثيلية وفرة وأصل تكوين العناصر وتكثيفها وعمر نيازك النظام الشمسي والسجل التاريخي للنظام الشمسي الذي يحافظون فيه على المذنبات والكويكبات والكواكب ودرجات حرارة أقمارها والأغلفة الجوية للكواكب وأصل الأرض. الغلاف الصخري والغلاف المائي والغلاف الجوي والمحيط الحيوي. (ل)

المعلم (المدربون): L. Grossman الشروط المعروضة: الشتاء
المتطلبات المسبقة: يوصى بموافقة المعلم المطلوب معرفة الكيمياء الفيزيائية
ملاحظة (ملاحظات): يتم تقديم هذه الدورة التدريبية في سنوات بديلة.
الدورات المعادلة: GEOS 22000

ASTR 23000. الكون والضمير: البحث عن أنفسنا في مكان آخر. 100 وحدة.

العلم والدين طريقتان ، من بين العديد من الطرق الأخرى ، يمكن للناس أن يسعوا إلى معرفتها عن الواقع: كيف نبني صورًا مرتبة للكل - الكون أو الحضارة - وكيف نتعامل معهم من حيث الفعل؟ كيف نعرف ما لا نعرفه ، وماذا يعني هذا النوع من "المعرفة" لتوجيه واتجاه الوجود البشري؟ كيف يمكن أن تتأثر التحيزات الثقافية بمعرفة أن هناك آخرين "هناك" في الكون ، هل يجب علينا اكتشافهم؟ من وجهات نظر مختلفة ، يتناول هذا المقرر الدراسي هذه الأسئلة المتعلقة بأصول الواقع وهياكله وغاياته بينما نبحث عن أنفسنا - نسعى لفهم الحالة الإنسانية - في الكون ولكن أيضًا في التقاليد الدينية والثقافية المعقدة. بينما في ثقافتنا الشعبية ، غالبًا ما يتم تحديد العلم بمجال المعرفة والدين هو ببساطة "إيمان" أو "ممارسة" ، يسعى المقرر أيضًا إلى تتبع الحدود العقلانية للعلم والقوة العقلانية للدين فيما يتعلق بالمشكلة الأخلاقية لحسن سير الحياة البشرية.

المدرس (المدرسون): دبليو شويكر ، د. شروط يورك: غير معروضة 2014-2015
المتطلبات المسبقة: مكانة السنة الثالثة أو الرابعة
الدورات المعادلة: BPRO 23000، RLST 23603

ASTR 24100. فيزياء النجوم والأنظمة النجمية. 100 وحدة.

بناءً على معرفة الطالب السابقة بالفيزياء ، يقدم هذا المقرر الفيزياء الفلكية للنجوم والأنظمة النجمية مع التركيز على الطبيعة الفيزيائية للنجوم. تشمل الموضوعات أدوات علم الفلك ، مخططات هيرتزبرونج-راسل النظرية والرصدية ، وبنية النجوم وتطورها ، والنجوم الثنائية ، والعناقيد النجمية ، والحالات النهائية للنجوم (على سبيل المثال ، الأقزام البيضاء ، والنجوم النيوترونية ، والثقوب السوداء). ل.

المعلم (المدربون): H.-W. عرضت شروط Chen: الخريف
المتطلبات المسبقة: PHYS 23400 أو موافقة المعلم.

ASTR 24200. فيزياء المجرات والكون. 100 وحدة.

يتم تطبيق القوانين الفيزيائية في دراسة هياكل وتطور المجرات والكوازارات وعناقيد المجرات والكون ككل.

المعلم (المدربون): شروط دبليو هو: الشتاء
المتطلبات المسبقة: ASTR 24100 أو موافقة المعلم.

ASTR 28200. الموضوعات الحالية في الفيزياء الفلكية. 100 وحدة.

يستكشف هذا المقرر الدراسي بتفصيل كبير مجال الاهتمام البحثي الحالي في الفيزياء الفلكية. يختلف الموضوع ، ولكن الأمثلة الحديثة تشمل الكون المبكر ، والفيزياء الفلكية عالية الطاقة ، والديناميكا المائية المغناطيسية في الفيزياء الفلكية ، وعلم الكونيات الرصد.

المدرس (المدربون): D. Harper الشروط المعروضة: الربيع
المتطلبات الأساسية: ASTR 24100 و 24200 ، أو موافقة المعلم.

ASTR 29700. المشاركة في البحث. 100 وحدة.

يتم تكليف الطلاب بالعمل في مجموعة بحثية لأحد أعضاء هيئة التدريس. قد تأخذ المشاركة في البحث شكل عمل مستقل في مشروع صغير أو مساعدة طالب دراسات عليا متقدم أو عضو هيئة تدريس في بحثه.

الشروط المقدمة: الصيف ، الخريف ، الشتاء ، الربيع
المتطلبات الأساسية: الوقوف في السنة الثالثة أو الرابعة وموافقة المدرب ومستشار القسم.
ملاحظة (ملاحظات): يتعين على الطلاب تقديم نموذج دورة القراءة والبحث بالكلية. متاح إما لدرجات الجودة أو لدرجات P / F. يمكن للطلاب التسجيل في هذه الدورة لأكبر عدد من الفصول التي يرغبون فيها ولا يحتاجون إلى العمل مع نفس عضو هيئة التدريس في كل مرة.

دورات أخرى ذات أهمية

PHSC 11900-12000. علم الفلك النجمي والفيزياء الفلكية أصل الكون وكيف نعرف.

يجب أن تؤخذ في التسلسل. سيتم تدريس PHSC في فصلي الخريف والشتاء ، وسيتم تدريس PHSC 12000 في فصلي الشتاء والربيع.

PHSC 11900. علم الفلك النجمي والفيزياء الفلكية. 100 وحدة.

يستكشف هذا المقرر الدراسي الأسس النظرية والنظرية لفهمنا الحالي لهياكل النجوم وتطورها. بعد مقدمة موجزة لعلم الفلك الوصفي ومسح وتفسير الملاحظات ذات الصلة ، نقوم بتطوير المبادئ النظرية التي تحكم الخصائص الفيزيائية وديناميكيات النجوم. بعد ذلك ، نطبق مثل هذه الأساليب الرصدية والنظرية لدراسات تكوين النجوم وأنظمتها الكوكبية ، وحياة النجوم وموتها ، وتكوين العناصر الكيميائية. سيتم تقديم هذه الدورة أيضًا للطلاب في برنامج الدراسة في باريس في الخارج في Spring Quarter.

المدربين: R. Rosner، Autumn S. Meyer، Winter. L: A. Kravtsov، Autumn P. Privitera، شروط الشتاء المعروضة: الخريف والشتاء
المتطلبات الأساسية: رياضيات 10500 أو تحديد مكان في رياضيات 13100 أو أعلى.

PHSC 12000. أصل الكون وكيف نعرف. 100 وحدة.

يتكون الكون من مجرات مكونة من مجاميع من النجوم. تسمح لنا المجاميع النجمية بتحديد مواقع المجرات في الكون. تسمح لنا دراسات حركات المجرات والمستعرات الأعظمية باستكشاف طبيعة الفضاء حتى حافة الكون المرئي. يسمح لنا وصفنا للفضاء ببناء نماذج قابلة للخطأ في علم الكونيات ، أصل كل ما هو موجود. تتكون الدورة من استكشاف كيف نعرف ما نعرفه عن علم الكونيات ولماذا تغيرت تصوراتنا تدريجياً على مدى 2000 عام. يتم استكشاف النظريات والملاحظات الأساسية التي تستند إليها معرفتنا بالتفصيل. يتم تقديم هذه الدورة أيضًا للطلاب في برنامج الدراسة بالخارج في باريس في Spring Quarter.

المدربين: E. Kolb ، Winter S. Dodelson ، Spring. L: P. Privitera، Winter J. Carlstrom، Spring Terms المقدمة: Winter، Spring
المتطلبات المسبقة: PHSC 11900 أو موافقة المعلم

فيز 29100-29200-29300. أطروحة البكالوريوس.

تم تصميم تسلسل الدورات هذا العام لإشراك الطالب في البحث الحالي. على مدار العام ، يعمل الطالب في مشروع بحثي في ​​الفيزياء أو مجال وثيق الصلة (مثل الفيزياء الفلكية) يؤدي إلى كتابة أطروحة البكالوريوس. الطالب الذي يقدم أطروحة مرضية ، ويحصل على درجة B أو أعلى بناءً على المشروع ، ويحصل على معدل تراكمي 3.0 أو أعلى في دورات الفيزياء الجامعية المطلوبة ، مؤهل للحصول على درجة البكالوريوس مع مرتبة الشرف. قد يكون المشروع مقترحًا من قبل المعلم أو مشروعًا مقترحًا من قبل الطالب ويوافق عليه المعلم. في كلتا الحالتين ، يجب على الطالب تنفيذ جميع مراحل المشروع (بما في ذلك البحث في الأدب والتصميم وبناء التجارب والتحليل). المعلم ، ومستشار هيئة التدريس ، وما بعد الدكتوراه ، وطلاب الدراسات العليا ، بالطبع ، متاحون للاستشارة.

PHYS 29100. رسالة بكالوريوس. 100 وحدة.

الشروط المقدمة: الخريف
المتطلبات الأساسية: مفتوح للطلاب الذين يتخصصون في الفيزياء مع وضع السنة الرابعة وموافقة المعلم.
ملاحظة (ملاحظات): يتعين على الطلاب تقديم نموذج دورة القراءة والبحث في الكلية في فصل الخريف. يحصل الطلاب على درجة في كل ربع من التسجيل: تقدير P / F في فصلي الخريف والشتاء ، ودرجة جودة في Spring Quarter.

PHYS 29200. رسالة بكالوريوس. 100 وحدة.

الشروط المقدمة: الشتاء
المتطلب / المتطلبات الأساسية: PHYS 29100
ملاحظة (ملاحظات): يتعين على الطلاب تقديم نموذج دورة القراءة والبحث في الكلية في فصل الخريف. يحصل الطلاب على درجة في كل ربع من التسجيل: تقدير P / F في فصلي الخريف والشتاء ، ودرجة جودة في Spring Quarter.

PHYS 29300. رسالة بكالوريوس. 100 وحدة.

الشروط المقدمة: الربيع
المتطلب / المتطلبات الأساسية: PHYS 29200
ملاحظة (ملاحظات): يتعين على الطلاب تقديم نموذج دورة القراءة والبحث في الكلية في فصل الخريف. يحصل الطلاب على درجة في كل ربع من التسجيل: تقدير P / F في فصلي الخريف والشتاء ، ودرجة جودة في Spring Quarter.


الحلقة 123: التجانس

عندما اكتشف علماء الفلك أننا نعيش في كون كبير عظيم ، فكروا في سؤال أساسي: هل الكون هو نفسه في كل مكان؟ تخيل لو كانت الجاذبية أقوى على بُعد مليارات السنين الضوئية # 8230 أو في الماضي. يبدو وكأنه سؤال بسيط ، لكن الإجابة كانت صعبة الفهم.

وتظهر الملاحظات

ملاحظات إظهار التجانس

نسخة طبق الأصل: التجانس

قم بتنزيل النص

الدكتورة باميلا جاي: معي هذا الأسبوع بينما كان فريزر في إجازة عن جدارة هو الدكتور كريس لينتوت من أكسفورد الفيزياء الفلكية. مساء الخير كريس.

د. كريس لينتوت: أهلا. كيف حالك؟

باميلا: انا بحال جيدة. نحن على قيد الحياة! لقد كنا هنا في لونج بيتش ، كاليفورنيا لحضور الاجتماع 213 للجمعية الفلكية الأمريكية وإطلاق السنة الدولية لعلم الفلك.

د. لينتوت: تهانينا ، لقد ساعدتني في إطلاق السنة الدولية لعلم الفلك في الولايات المتحدة التي لاحظتها. سوف يلحق بقيتنا الأسبوع المقبل عندما يكون هذا هو الإطلاق الدولي. [ضحك] لكنها كانت ممتعة للغاية. كان لدينا عرض أول فيلم كان ممتازًا - بيرة مجانية وجميع أنواع الأشياء الجيدة.

باميلا: كل ذلك من باب المجاملة Interstellar Studios وكان إطلاق 400 عام من التلسكوب. كان لدينا جاليليو بير من سييرا نيفادا.

د. لينتوت: وافتتحت جزيرة الحياة الثانية.

باميلا: تم افتتاح جزيرة سكند لايف. كان لدينا جورج هراب من Geologic Podcast الذي يقوم بتشغيل موضوع الموسيقى لـ 365 يومًا من علم الفلك. التي يجب أن تذهبوا جميعًا وتشتركوا فيها في iTunes.

د. لينتوت: الذي أقوم بعمل حلقة لذلك ..

باميلا: نعم ، لدينا بالفعل بعض حلقات AstronomyCast هناك. لذا نعم ، لقد تخطينا. فريزر الآن في إجازة وأنا هنا للتأكد من أن AstronomyCast يستمر في المرور عبر كل هذه الأشياء الفوضوية الرائعة المختلفة.

سنتحدث هذا الأسبوع عن المبدأ الكوني. عندما اكتشف علماء الفلك أننا نعيش في كون كبير عظيم ، فقد اعتبروا سؤالًا أساسيًا. هل الكون هو نفسه في كل مكان؟

تخيل لو كانت الجاذبية أقوى على بعد بلايين السنين الضوئية ، أو في الماضي. يبدو وكأنه سؤال بسيط ولكن الإجابة كانت صعبة الكشف. يبدأ نوع الإجابة بهذا الشيء المجنون المسمى بالمبدأ الكوني.

د. لينتوت: والآن أنت فقط تريد مني أن أشرح ذلك. [ضحك] أحب الطريقة التي تجعلها تبدو وكأنها تحتوي على الأحرف الكبيرة التي تستحقها. قبل أن نخبرك ما هو عليه ، اسمحوا لي أن أوضح سبب أهميته.

إن المبدأ الكوني ليس شيئًا اكتشفناه عن الكون. هذا ليس مثل عمر الكون أو العملية التي تتشكل بها المجرات أو حتى حقيقة أن معظم المادة في شكل هذه المادة المظلمة الغامضة. هذه هي الحقائق التي أنشأناها.

المبدأ الكوني هو افتراض يجب علينا فعله حتى نقول أي شيء عن الكون ككل. ما يتعين علينا القيام به هو أن نفترض أن جزء الكون الذي يمكننا رؤيته والحصول على المعلومات منه هو نموذجي للكل لأنه إذا كان هذا صحيحًا ، فيمكننا إجراء قياسات محلية. يمكننا إجراء ما يعادل تجربة سطح الطاولة على الجزء الخاص بنا من الكون.

يمكننا قياس الكثافة والقول إنها يجب أن تكون كثافة الكون كله. يمكننا أن ننظر إلى الظروف من حولنا ونقول إنها يجب أن تكون الظروف في الكون كله. هذا يمكننا من القيام بأي علم كونيات.

يمكننا أن نقول أشياء عن الكون ككل. ليس فقط الجزء الصغير من الكون يبدو وكأنه بدأ قبل 13.7 مليار سنة ولكن الكون كله بدأ منذ 13.7 مليار سنة. لهذه الادعاءات العظيمة تحتاج إلى افتراض هذا. عليك أن تقول إن الكون كبير ونحن نعيش في جزء صغير منه.

باميلا: وبالتالي ، بعد أن وصلنا إلى هذه الحالة المتواضعة المتمثلة في كوننا لا شيء مميز ، وليس خاصًا في أي مكان ، وربما لأننا سنتحدث أكثر في هذا العرض ، في لا عندما نتحرك وننظر إلى مفهومين كبيرين.

فكرة أن الكون متجانسة وأن الكون متناحي الخواص ومع الخواص ، فإن عملك مع Galaxy Zoo ساعد في الواقع في النظر بشكل واضح إلى كيف يمكننا القول أن الخواص حقيقية؟

د. لينتوت: بالطريقة الصغيرة. طريقة أخرى لتوضيح المبدأ الكوني ، احتفظ بها في مؤخرة رأسك خلال هذه الحلقة ، كل ما هو ، هو أنه ليس لدينا أي مكان خاص. علينا أن نفكر في الأمر بطرق فنية إذا أردنا اختباره.

إحدى الطرق لقول ذلك تقنيًا هي أن الكون متجانس على نطاقات كبيرة ومتناح. الآن ما يعنيه الخواص أننا نأخذ ذلك أولاً هو أنه يبدو متماثلًا في جميع الاتجاهات. لذلك إذا نظرت مباشرة إلى الكون البعيد ، سأرى كونًا يشبه إلى حد كبير ذلك الذي أراه إذا نظرت إلى اليسار. نفس الشيء إذا نظرت لأعلى ونظرت إلى الأسفل ، وبهذه الطريقة لا يهم الاتجاه الذي أختار النظر فيه.

الكون هو نفسه على المقاييس الكبيرة. لذلك نرغب في اختبار ذلك. طريقة واحدة للقيام بذلك هي النظر إلى المجرات. يمكنك إعداد تجربة فكرية. دعونا ننظر من النافذة في غرفة الفندق هنا. تخيل أن كل مجرة ​​في هذا الاتجاه كانت تدور في اتجاه عقارب الساعة ، وكلها في نفس الاتجاه.

الآن تخيل مقدم البث الفلكي الفضائي [ضحك] حسنًا ، مقدم بث فلكي فضائي آخر ، ينظر للخلف من الجانب الآخر إلى تلك المجرات. نراهم في اتجاه عقارب الساعة ، سوف يراهم يتحركون عكس اتجاه عقارب الساعة. لذلك ، لديك قياس يعتمد على الاتجاه الذي تبحث عنه. في ذلك الكون يتم كسر الخواص.

لذلك اعتقدنا أنه مع Galaxy Zoo المستوحى من عمل مايكل لونغو ، يجب أن نتحقق مرة أخرى من أن هذا لم يكن هو الحال ، ولرعبنا ، وجدنا كما يعلم معظم المستمعين الآن ، يبدو أن المزيد من المجرات تسير عكس اتجاه عقارب الساعة أكثر من اتجاه عقارب الساعة. .

السبب في أن هذه النتيجة كانت مزعجة ومثيرة للجدل ولماذا استمتعت كثيرًا بإثارة علماء الكونيات [ضحك] بهذا إذا كان هذا صحيحًا ، فبشكل ما تم كسر المبدأ الكوني ولن تكون قادرًا على قول أي شيء على الإطلاق حول الكون واسع النطاق.

باميلا: الآن ما اتضح أنه أكثر من أن العقل البشري محطم قليلاً.

د. لينتوت: بالتأكيد ، لدينا تحيز نعتقده وهذا يعني أنه في الواقع عندما نجري الاختبار بشكل صحيح ، وننظر إلى الصور المرآة وما إلى ذلك - على موقع galaxyzoo.org - في حالة عدم حضور أي من مستمعيك ومساعدتنا ، فإننا إيجاد التناسق مع Isoptropy.

علماء الفلك غير راضين عن أنهم لم يتسكعوا في انتظارنا. ما تريد القيام به هو اختبار هذه الأشياء على أكبر نطاق ممكن. لذلك ننظر إلى أكبر ملاحظة لدينا للكون وهي الخلفية الميكروية. هذا كما تعلمون انبعث الإشعاع 300000 سنة أو نحو ذلك بعد الانفجار العظيم من النقطة التي تمكن الضوء فجأة من السفر عبر الكون كله.

باميلا: لدينا حلقة AstronomyCast كاملة حول هذا الموضوع ، لذا تابعها إذا كنت تريد معرفة المزيد عن الخلفية الكونية الميكروويف.

د. لينتوت: وإذا كنت لا تزال هنا ، [ضحك] فكل ما تحتاج إلى معرفته عن CMB في هذه المرحلة هو أنها صورة للكون - جزء من الكون كما كان بعد 300000 عام من البداية. في الواقع ، وجدنا أنه يعمل. إذا نظرت إلى اليمين ثم نظرت إلى اليسار ، إذا نظرت إلى الأعلى ونظرت إلى الأسفل فسترى كونًا مشابهًا جدًا.

على سبيل المثال ، يمكنك تمييز هذا الكون من خلال درجة الحرارة. كانت درجة حرارة الكون في ذلك الوقت هي نفسها أفضل من جزء واحد من 10000 أينما نظرت. إنه سلس بشكل لا يصدق. في الواقع ، إنه سلس للغاية لدرجة أنه يسبب مشكلة.

باميلا: هذا في الواقع مقلق للغاية لأننا بدأنا للتو في رؤية الضوء - بحكم التعريف - الذي ينتقل من الجانب الأيسر وقد بدأنا للتو في تلقي الضوء الذي ينتقل من الجانب الأيمن.

د. لينتوت: لذلك لم يكن لديهم الوقت للعبور أو للتواصل مع بعضهم البعض.

باميلا: كيف يعرفون درجة الحرارة التي يجب أن تكون؟ كيف يعرفون ما هو توزيع البقع الساخنة والباردة التي يجب أن يكون لديهم؟

د. لينتوت: الطريقة الشهيرة للنظر إلى هذا هي أنه حتى لو كانت هناك وحوش في كل جزء من الكون بها سخانات وثلاجات تتمثل مهمتها في محاولة مطابقة درجة الحرارة مع زملائهم الوحوش الآخرين ، فلا توجد طريقة يمكنهم القيام بذلك. لا يمكنهم التحدث مع بعضهم البعض حتى لا يتمكنوا من تنسيق أنشطتهم.

باميلا: هذه الأجزاء من الكون تتسارع مع توسع الكون.

د. لينتوت: لذلك لن يتحدثوا مع بعضهم البعض. ستترك الوحوش وشأنها [ضحك] مع ثلاجة ومدفأة ويفترض أن يكون هناك نوع من الإمداد بالكهرباء.

إنها مشكلة أساسية تسمى المؤامرة الكونية. طريقة واحدة للخروج منه - وضع الوحوش جانبًا - هو أن نقول فقط أن هناك شيئًا ما عن الانفجار العظيم ينتج أكوانًا سلسة.

باميلا: هذا هو المكان الذي نستحضر فيه فكرة التضخم.

د. لينتوت: بالتأكيد ، التضخم هو فكرة أنه ، خذ الانفجار الكبير القياسي الخاص بك ، حدث شيء ما ، لقد تمدد الكون ، واسمحوا لي فقط بتعديله قليلاً بحيث في الجزء الصغير الأول من الثانية كان هناك توسع سريع بشكل لا يصدق.

باميلا: بعد هاتين القطعتين من الكون تتحدثان إلى بعضهما البعض؟

د. لينتوت: نعم ، لأنه بعد ذلك يمكن أن يكون لديك كون أصغر بكثير لتبدأ به. يمكن للوحوش التواصل. يمكن للضوء أن ينتقل من جانب إلى آخر. حتى لو كانت هناك تقلبات عشوائية في درجة الحرارة ، فإن الحرارة ستتدفق من المنطقة الساخنة إلى المنطقة الباردة وستصل الأشياء إلى التوازن ثم تتوسع ثم يكون لديك الكون الذي نراه اليوم.

لذا ، فإن التضخم هو طريق آخر للخروج من هذا. لكننا ابتعدنا كثيرًا عن المبدأ الكوني. كانت النقطة هي أننا وصلنا إلى منتصف الطريق. لدينا كون خواص الخواص بقدر ما نستطيع رؤيته.

باميلا: ثم الشيء التالي الذي يجب أن نبدأ في القلق بشأنه هو فكرة التجانس. هنا يبدأ المقياس الجانبي في أن يصبح مهمًا للغاية. تنظر حول كوكب الأرض الخاص بنا وتقارنه بالمريخ - عوالم مختلفة تمامًا.

انظر حول نظامنا الشمسي. نظامنا الشمسي لا يشبه الأنظمة الشمسية الأخرى التي وجدناها حتى الآن. ربما يوجد البعض في مكان ما مثلنا.

انظر إلى مجرتنا. مجرتنا جزء من مجموعة محلية تختلف قليلاً عن الأشياء الموجودة بجانبها. لذلك ، في هذه المقاييس الصغيرة كل شيء مختلف قليلاً.

د. لينتوت: لجعل الأمر أكثر بساطة من ذلك ، إذا أردنا ذلك ، فإننا لا نمانع حقًا ما إذا كان كوكبًا أو مجرة ​​أو أيًا كان. خذ صندوقًا ، دعنا نقول مترًا مكعبًا. دعنا نضع هذا الصندوق في مكان ما في الكون ونسأل عن مقدار المادة الموجودة بداخله.

من الواضح أنني سأحصل على إجابة مختلفة إذا وضعتها في وسط الأرض [ضحك] سيكون لها كتلة أكبر بكثير مما لو وضعتها على ارتفاع مائة ميل فوق رأسي حيث سيكون هناك القليل جدًا. ومع ذلك ، سيظل هناك ما هو أكثر مما لو وضعته على بعد مليار سنة ضوئية ، وليس في منتصف أي مجرة. الاحتمالات أنه لن يكون هناك شيء على الإطلاق.

لذلك ترون الكثافة على هذا المقياس تتغير. من المهم أين أضع الصندوق في الكون. إذا كان لدي صندوق أكبر بكثير ، صندوق كبير حقًا ، لنقل مليار سنة ضوئية على جانبه ، ثم أينما أضع ذلك في الكون ، فإن الافتراض الذي نفترضه هو أنه سيكون هناك نفس المقدار تقريبًا بداخله. الكون متجانس على هذا النطاق.

إذا كنت تريد تشبيهًا محليًا ، خذ كعكة. من الجيد دائمًا تناول الكيك. [ضحك] تخيل كعكة إسفنجية بها زبيب. من المهم إذا كان لديك وخز دبوس تضعه في الكعكة. سيكون من المهم ما إذا كنت ستذهب إلى الكعكة أو ستذهب إلى الزبيب. لذا في هذه المقاييس ، مقياس رأس الدبوس ، تحصل على إجابات مختلفة جدًا لماهية الكعكة عندما تضغط على الدبوس للداخل والخارج.

ولكن إذا نظرت إلى صندوق ، إذا أخذت شريحة من الكعكة ، فلا يهم من أين تأتي هذه الشريحة ، طالما أنك لا تنتقي من تناول الجليد في الأعلى [ضحك] أو أي شيء آخر ، لأنك ستظل دائمًا الحصول على الزبيب والكعك في نفس الدائرة الانتخابية تقريبًا. لذا فأنت تريد صندوقًا كبيرًا بما يكفي لتهتم بالزبيب والكعك وليس بالأشياء الفردية.

باميلا: نرى هذا فقط داخل التقسيمات الفرعية هنا في الولايات المتحدة.

د. لينتوت: ما هو التقسيم الفرعي؟

باميلا: حسنًا ، هذا هو المكان لأي سبب من الأسباب يقرر المطورون أن الجميع سيعيشون في منازل متشابهة جدًا مع ساحات متشابهة جدًا.

د. لينتوت: في اللغة الإنجليزية نقول ملكية ، لكننا لا نزال

باميلا: لذا فأنا أجلس في الفناء الخلفي الخاص بي البسيط في ساحة جين الخاصة بي والعشب من حولي مختلف قليلاً عن الفناء الخلفي الذي يمكنني رؤيته. ولكن ، إذا قمت بتوسيع الصندوق الخاص بي لاحتواء الفناء والفناء ، يمكنني البدء في المتوسط. لا تزال متكتلة ووعرة وليست سلسة للغاية.

إذا قمت بدلاً من ذلك بتوسيع دائري للخارج وأخذت بيتي ، وساحتي ، ومنازل جارتي وساحاتي ، فلا يزال هناك تنوع. هناك دائمًا هذا الشخص مع المسبح. هناك دائمًا الشخص الذي قرر بناء إضافة فوق المرآب.

د. لينتوت: ولكن إذا كنت تأخذ قسمًا كبيرًا بما يكفي ، فمن المحتمل أن يكون هناك دائمًا مجموعتان متناثرة بينهما. سيكونون في أماكن مختلفة ، مرتبطين بمنازل مختلفة لكن كثافة المسبح ستكون هي نفسها.

باميلا: يعرف أي شخص حاول العثور على شخص يعيش في أحد التقسيمات الفرعية أن كل شيء يبدو كما هو حقًا. في كل مكان ، بمجرد أن تكون محاصرًا في جميع الطرق المتعرجة.

د. لينتوت: بالتأكيد ، ما يتلخص في هذا هو أنك حصلت على صندوق كبير بما يكفي لكوننا متجانسًا. نحن بحاجة إلى أن يكون الأمر كذلك حتى ينطبق المبدأ الكوني ويمكن لعلماء الكونيات أن يكونوا سعداء.

هل كان لدينا صندوق كبير بما يكفي لاختباره؟ أعتقد أن الجواب هو فقط لا. من الواضح أن صندوق مقياس المجرة لن يعمل. من الواضح أن حجم المجموعة المحلية لن يكفي. يجب أن يكون لديك شيء أكبر من أكبر مجموعات المجرات.

أكبر منظر للكون لدينا هو مسح سلون الرقمي للسماء ، صورة مليون مجرة. حتى على نطاق استطلاع سلون ، فإنه ليس كبيرًا بما يكفي لرؤية متجانسة.

هناك تقلبات كبيرة جدًا عبر سلون ، وبعض الميزات واسعة النطاق جدًا والتي قد تكون أو لا تكون مهمة. لذلك إذا ذهبنا إلى ما هو أكبر قليلاً من ذلك ، فإننا نعتقد أننا نتعامل مع كون متجانس. لكننا لسنا متأكدين.

باميلا: نحن نعيش بشكل أساسي في عالم الجبن السويسري. المشكلة هي أننا نعلم جميعًا أن الجبن السويسري يحتوي على ثقوب وقطع صغيرة من الجبن بأحجام مختلفة.

إحدى المشكلات التي نواجهها أيضًا في محاولة فهم قضايا الحجم هذه هي أن بنية الكون تتطور بمرور الوقت وعلينا تصحيح ذلك من بعض النواحي.

د. لينتوت: نعم ، بمجرد أن تصل إلى مستوى كبير جدًا. مع سلون نحن على ما يرام. بمجرد أن نصل إلى المقاييس الكبيرة ، علينا أن نقلق بشأن التغييرات مع مرور الوقت. لذا فكر في الأمر. تحدثنا عن خلفية الميكروويف ، هذا التقلب السلس للغاية ولكن ليس سلسًا تمامًا ، جزء صغير من 10000 في بداية الكون.

ومع ذلك فنحن ننظر حولنا اليوم ولدينا هذا العنقود المجري أو ليس عنقود المجرات ، كون متكتل للغاية. كلاهما متجانسين بقدر ما نستطيع أن نقول. لكن حجم التقلبات قد تغير. هذا يرجع تمامًا إلى عمل الجاذبية الجميل الذي يأخذ التقلبات الصغيرة التي كانت موجودة في البداية ويضخمها.

لقد ذكرت أنك في منطقة في الميكروويف الخلفية الكون ، 300000 سنة بعد الانفجار العظيم. هذا له أهمية أكثر من محيطه. سيكون لها شد جاذبي أقوى قليلاً ، لذا ستميل المواد في المتوسط ​​إلى التدفق فيه وبعيدًا عن المناطق الأقل كثافة.

لذلك يزداد الغني ثراءً ، ويزداد الفقراء فقرًا. تتضخم هذه الاختلافات في كل مرة تنتقل فيها من الكون السلس لـ CMB إلى التقلبات التي نراها اليوم. إنه انتصار عظيم لعلم الكونيات الحديث أن هذه الحسابات تعمل بشكل صحيح.

ولكن إذا بدأت بالخلفية الميكروية المرصودة ، فقم بتطبيق ما نعرفه عن الجاذبية وهذه القوة الأخرى ، الطاقة المظلمة التي أنا متأكد من أننا سنصل إليها في مرحلة ما ، فإنك تنتج شيئًا يشبه إلى حد كبير شبكة المجرات التي نراه اليوم.

باميلا: ما هو رائع حقًا هو أنه كانت هناك بعض الدراسات الحديثة حيث يحاولون اكتشاف الحركات الجماعية لمجموعة واحدة من المجرات مقارنة بمجموعة أخرى.

تبدأ في جمع القوى التي تحصل عليها من هذه الكتلة هنا ، تلك الكتلة هناك وعليك في الواقع أن تأخذ في الاعتبار نقص الجاذبية القادم من هذه الفراغات في الفضاء.

د. لينتوت: تأكد من المناطق التي لا تجذبك تمامًا مثل عنقود المجرات على الجانب الآخر. في الواقع ، نرى بعض هذه الحركات بمقاييس كبيرة جدًا. العمل مثير للجدل بعض الشيء. كانت هناك بعض البيانات الصحفية والأوراق قبل بضعة أشهر.

هناك اقتراح بأن حركة سلون المتقاطعة هي حركة صافية في اتجاه واحد. إذا كان هذا صحيحًا ، فهذا يعني أننا لم نصل بعد إلى النطاق الذي تكون عليه الأشياء متجانسة. خارج مجال رؤيتنا ، يجب أن يكون هناك ضغط كبير حقًا للمادة يجذبنا في هذا الاتجاه.

باميلا: أحد الأشياء التي يتعين علينا التعامل معها بينما ننظر ونحاول فك شفرة تطور الكون من الخلفية الكونية الميكروية غير الكاملة ولكن السلس في الغالب إلى عالم الجبن السويسري اليوم هو أننا نفترض نموذجًا له معنى معين. كمية الكتلة وكمية معينة من الطاقة والجاذبية التي تؤثر على الأشياء بطريقة متسقة.

د. لينتوت: آه ، حسنًا الآن هذا هو السؤال الصعب ، أليس كذلك؟ حتى الآن تعاملنا مع المبدأ الكوني كما لو كان يعتمد على الفضاء. لقد تحدثنا عن كون هذا مكانًا خاصًا ، ولكن بالطبع هذه ليست المشكلة الوحيدة.

تخيل ، لنكن علماء آثار ينظرون إلى السطح ، أو علماء أنثروبولوجيا ينظرون إلى الأرض. قد ترغب في وضع نفس الافتراض. إذا كنت ستأخذ منطقة صغيرة من سطح الأرض وتدرس الأشخاص هناك ، فأنت تريد أن تعرف أن هذا أمر نموذجي من أجل استخلاص استنتاجات حول جميع البشر.

ومع ذلك ، قد ترغب أيضًا في معرفة الوقت الذي كنت تعيش فيه ومعرفة ما إذا كنت تعيش في وقت خاص. إذا كنت في روما منذ 2000 عام ، فستستخلص استنتاجات مختلفة جدًا من دراسة روما اليوم. لكل ما أعرفه أن عادات قيادة العربات كانت هي نفسها. [ضحك] أنت تعرف ما أعنيه. الوقت مهم جدا. يجب أن نكون حريصين على عدم ارتكاب نفس الخطأ مع الكون.

على وجه الخصوص ، نفترض فقط أن قوانين الفيزياء التي نقيسها في المختبر اليوم هي تلك التي حكمت الكون لمدة 300000 عام بعد الانفجار العظيم بثلاث ثوانٍ بعد الانفجار العظيم بثلاث ثوانٍ دقيقة بعد الانفجار العظيم. وعلى طول الطريق ، نفترض أن الفيزياء هي نفسها.

باميلا: أحد الأشياء الرائعة هو أنه على الرغم من أننا نقوم بهذا الافتراض الجذري إلى حد ما ، إلا أننا قادرون على بناء نماذج رياضية متسقة تسمح لنا في أجهزة الكمبيوتر بمحاكاة ما نرصده بالفعل.

د. لينتوت: صحيح ، فهذه طريقة واحدة يمكننا التأكد من أن الأمور تسير على ما يرام. نحن نفترض ببساطة أن الفيزياء تعمل وأنها جيدة حتى الآن. لكن يمكننا أيضًا اختباره مباشرةً.

لنأخذ شيئًا بسيطًا. لنفترض أن كل الفيزياء هي نفسها. لا يزال أينشتاين على حق أينما كنت في الكون وميكانيكا الكم تفعل كل ما تفعله ميكانيكا الكم وكل ما تبقى. دعونا نغير شيئًا واحدًا. دعونا نغير سرعة الضوء.

باميلا: الآن ، سرعة الضوء هي واحدة من تلك الأرقام التي تظهر في جميع أنحاء الفيزياء. إنه نوع من مثل Pi و Fe ولكن الاختلاف هو أنه في الواقع له معنى. يصف المعدل الذي تنتقل به الفوتونات عبر الفضاء.

د. لينتوت: لها مثل هذا المعنى. إنه التعريف الأساسي للثاني. لكن ما يعنيه حساب الوقت يعتمد على سرعة الضوء. نحسب التذبذبات في السيزيوم. هل هذا صحيح؟

باميلا: إنه السيزيوم إنه صدى.

د. لينتوت: لدي شعور بأنهم ربما يكونون قد غيروا الأمر بطريقة مختلفة أكثر & # 8230

باميلا: لا ، لا يزال السيزيوم. لقد أجرينا حلقة حول هذا مؤخرًا ، لذا إذا كنت تريد معرفة المزيد عن الوقت ، فارجع إلى الوراء ثلاث أو أربع حلقات.

د. لينتوت: آمل أن أحصل على أموال مقابل كل حلقة فلكية [ضحك] أقمت بها & # 8230

باميلا: أنا لا أحصل على أجر.

د. لينتوت: على أي حال ، فإن النقطة هي إذن أن سرعة الضوء شيء يمكننا قياسه فيزيائيًا. إنها في قلب نظرية النسبية.

يبدو أن الجميع يعرفون. إنهم يعرفون شيئين فقط عن أينشتاين ، ويعرفون أن E = mc 2 ربما يكون موضوعًا لعرض قمت به بالفعل.

باميلا: نعم.

د. لينتوت: ها أنت ذا. وهم يعرفون أن سرعة الضوء ثابتة ، على الأقل في الفراغ. البيان الصحيح في فراغ. لذا ، نظرًا لأن الجميع يعرف هذا ، هل يمكننا اختباره في بداية الكون؟

الجواب بشكل مثير للدهشة هو نعم. يمكننا قياس سرعة الضوء ليس فقط هنا ولكن يمكننا قياس سرعة الضوء بعد مليار سنة من الانفجار العظيم.

باميلا: هذا بسبب ثابت البنية الدقيقة وهو أحد تلك الكميات التي تساعد في وصف تحولات مستوى الطاقة في ميكانيكا الكم التي تتسبب في إطلاق الضوء بأطوال موجية محددة للغاية في ذرات مختلفة حيث يكون لكل عنصر بصمة خاصة به من ألوان الضوء المسموح بها التي تنبعث منها.

د. لينتوت: لذلك عندما تنظر إلى ضوء الشارع الذي يميز الوهج الأصفر لأن الصوديوم ينبعث دائمًا باللون الأصفر على سبيل المثال. عندما ننظر إلى المجرات البعيدة نرى الكثير من هذه الخطوط من جميع العناصر المختلفة الموجودة هناك.

إنها الطريقة التي نعرف بها المجرات. يمكنك أن تأخذ عنصرًا معينًا مثل الهيدروجين على سبيل المثال وترى حرفياً مئات الخطوط في طيف المجرة من الهيدروجين فقط. الآن الفجوات بين هذه الخطوط تعتمد على هذا الشيء الذي يسمى ثابت البنية الدقيقة. لا يهم ما هو ، واحد يزيد عن 137 أو نحو ذلك في الوحدات المناسبة.

إنه [ضحك] جميل لا يُنسى. لكن هذا يعتمد على سرعة الضوء. لذلك إذا تغيرت سرعة الضوء عندما نظرنا إلى المجرات البعيدة ، يجب أن نرى هذا السلم من الخطوط بسبب تغير الهيدروجين ونحن لا نفعل ذلك. نراهم بنفس النسبة تمامًا كما ينبغي أن يكونوا أفضل من جزء واحد من مائة. لا يوجد دليل على أي تغيير على الإطلاق.

باميلا: هذا أفضل من جزء واحد في المائة هو شريط خطأ. لا أقول أنه يتغير من داخل ذلك.

د. لينتوت: لا ، إنها متوافقة مع الصفر.

باميلا: نعم أقرب ما يمكن أن نقول أن سرعة الضوء هي سرعة الضوء هي سرعة الضوء. بينما نبني تلسكوبات أكبر وأكبر تدريجيًا ، فإننا ننظر إلى الوراء إلى المجرات الأولى التي تكونت على الإطلاق. مع تلك الأضواء الأولى من العناصر المنبعثة ، ترى هذه البصمات المتسقة للعناصر.

د. لينتوت: لدينا مشكلة ولكن لا تزال لديك مشكلة لأن هذا يعيدنا فقط إلى ما يرام ، سأعترف بأن المجرات الأولى كانت كذلك ، لذا ربما كانت المجرات الأولى نصف مليار سنة؟ شيء من هذا القبيل بعد الانفجار العظيم؟

لنفترض أنه يمكننا تكرار هذه التجربة من ذلك. لسنا بعيدين عن القدرة على القيام بذلك ، ومع ذلك فأنا متأكد من أن سرعة الضوء ستكون متسقة مع كونها ثابتة في ذلك الوقت.

هذا لا يكفي لأن الكثير من الأشياء التي نود شرحها حدثت قبل ذلك. على سبيل المثال ، تحدثنا سابقًا عن نعومة الكون المبكر ، وتوازنه ، وحقيقة أن درجة الحرارة كانت على جانب واحد من السماء مثل الجانب الآخر.

أنت ، على ما أعتقد ، أو أحدنا طرح فكرة التضخم كحل لهذا ، هذا التوسع السريع. الذي يعمل ، فإنه يحل هذه المشكلة وعدد قليل من المشاكل الأخرى. أنا دائما أصفها تتطابق مع هذا على أنه تداول عدة مشاكل لفكرة واحدة مجنونة لأن هذا ما هو عليه.

لا يوجد سبب مادي للاعتقاد بالتضخم. لا توجد نظرية تخبرنا أن الكون يجب أن يسرع فجأة من تمدده المماثل.

باميلا: إنها تعمل فقط في الرياضيات.

د. لينتوت: نوعًا ما ، ليس الأمر كذلك ، لكن إذا سمحت بحدوث ذلك عن طريق إجبار المعادلات على القيام بذلك ، فأنت بذلك قد حللت الكثير من مشاكلك. لذا ، فإن الفيزيائيين متيقظين للحلول الأخرى التي قد تكون أكثر أناقة وتحل نفس الشيء.

تسمى مجموعة من هذه النظريات نظرية السرعة المتغيرة للضوء أو VSL. لقد تم تشغيله وإيقافه على مدار العشرين إلى 30 عامًا الماضية من قبل مجموعة كاملة من الأشخاص ، ولا سيما من قبل جواو ماجويجو في إمبريال كوليدج في لندن الذي كتب كتابًا حول هذا الموضوع يُدعى الكتاب "أسرع من سرعة الضوء" وربما يكون الكتاب الأكثر فظًا في علم الكونيات [ضحك] قرأته على الإطلاق.

إنه يستحق ذلك لقيمة الترفيه وحدها ، يجب أن تقرأ الكتاب. فكرته هي أنه إذا تغيرت سرعة الضوء بشكل كبير في تلك الأيام الأولى قبل أن نتمكن من قياسها ، عندها يمكنك التخلص من التضخم. يمكنك السماح لأجزاء مختلفة من الكون بالتحدث مع بعضها البعض. يمكنك أن ترى كيف يمكن أن يحدث هذا.

إذا قمت بتسريع سرعة الضوء ، فيمكن للأجزاء التي تبدو متباينة من الكون أن تتواصل بسرعة كبيرة. إنه مثل وجود اتصال عالي السرعة واسع النطاق [ضحك] وبدلاً من اللجوء إلى الاتصال الهاتفي. يمكن أن تصل إلى نفس درجة الحرارة ومن ثم يمكن للكون أن يمضي في طريقه المرح مع استقرار سرعة الضوء إلى وضعها الطبيعي. إنها فكرة جميلة وربما خاطئة.

ولكن على الأقل يبدو أنه يتناسب مع الطريقة التي نود أن يسير بها الاكتشاف العلمي. لم يكن نيوتن مخطئا. يمكنك أن تطير إلى القمر مع السيد نيوتن. لقد كان غير دقيق في السرعات العالية أو بالقرب من الكتل الكبيرة. لذلك ربما ، كما يقول الاقتراح ، لم يكن أينشتاين مخطئًا. سرعة الضوء ثابتة إلا في بدايات الكون.

باميلا: هذا يقودنا دائمًا إلى مسألة القابلية للاختبار. المشكلة هي ، الآن لدينا بصمات تعود إلى تشكيل المجرات الأولى. عندما نحاول وننظر إلى الوراء قبل ذلك ، لا يمكننا ذلك. إنها العصور المظلمة الكونية عندما نكون في كون حيث لا يوجد شيء معلق حوله ينبعث منه ضوء جديد.

د. لينتوت: في الواقع ، هناك الكثير من العمل الذي يتعين القيام به بشأن النظرية. إذن ، من يدري؟ قد تكون النظرية هي التي ستتنبأ بكيفية تغير الأشياء لاحقًا في الكون. في الوقت الحالي ، لا يزال الأمر أكثر من مجرد فكرة ممتعة. إنها فكرة لعبة. أنا لا أعني ذلك بقدر ما بدا مهينًا. إنه وصف لنموذج الفيزيائيين "دعونا نكسر هذا ونرى ما سيحدث".

دعني أعطيك مثالا آخر بالرغم من ذلك. كنا نلعب مع كسر المبدأ الكوني في بدايات الكون. هناك أسباب تجعلك ترغب في كسرها في مكان قريب أيضًا. بدأ عدد قليل من علماء الكونيات الراديكاليين في الدعوة. شارك الكثير من الناس في هذا.

كان هناك بعض الأعمال الحديثة التي جعلتني أفكر من جاري المجاور في أكسفورد ، تيم كليفتون الذي لديه مكتب بجواري وبيدرو فيريرا وكيت لاند من حديقة حيوان جالاكسي. لقد كانوا يفكرون في كيفية التخلص من هذه الطاقة المظلمة المزعجة. الآن يجب أن يكون لديك حلقة عن الطاقة المظلمة.

باميلا: أعتقد أنها كانت آخر مرة سجلناها.

د. لينتوت: ها أنت ذا. الطاقة المظلمة هي قوة متسارعة تدفع على ما يبدو تمدد الكون إلى الأمام وإلى الأمام وإلى الأمام بشكل أسرع وأسرع. لم يأمر به أحد. لا أحد يريد ذلك في نموذجهم للكون. لا معنى له ونحن لا نفهمه. نحن فقط نرى تأثيره.

تبذل معظم الجهود الكونية في محاولة تفسيرها ، وتحديد خصائصها وشرح ماهية هذه القوة المتسارعة.أو يمكنك السماح لي بالقيام بما يلي ، بقول تيم وبيدرو وكيت. اسمح لنا أن نكون في مكان مميز.

في الواقع ، اسمح لنا بالجلوس ليس في منطقة نموذجية تمامًا من الكون ولكن بالقرب من مركز فراغ كبير. منطقة من الفضاء تحتوي على مواد أقل من المناطق المحيطة بها ، من المتوسط ​​والتي تتخلص من الطاقة المظلمة ، يتضح لسبب بسيط للغاية.

عندما نتحدث عن تاريخ توسع الكون - التسارع والتباطؤ والجاذبية والطاقة المظلمة - ما نتحدث عنه حقًا هو قياس محلي لمعدل التوسع. نقيس ذلك هنا ونحصل على قيمة معينة.

باميلا: وهذا بعد تصحيح جميع الحركات المحلية.

د. لينتوت: نعم وكل هذا الهراء في الفيزياء الفلكية [ضحك] أيضًا وفهم النجوم التي ننظر إليها وما إلى ذلك. هذه مجرد تفاصيل.

تخيل أنك في وسط الفراغ ونحن ننظر إلى أبعد من ذلك ونقوم بهذا القياس من خلال النظر في المستعرات الأعظمية أو متغيرات Cepheid أو أيًا كانت الشمعة القياسية التي تختارها.

باميلا: ولدينا عرض على هذا.

د. لينتوت: بالتأكيد ، ممتاز [ضحك] أنت جيد. تنافسك لهذا الأسبوع هو تجميع جميع حلقات AstronomyCast في جملة واحدة وإرسالها إلي [ضحك].

كانت النقطة ، عندما تنظر أبعد وأبعد ، وأنت تغادر الفراغ ، لذا فأنت تقيس التمدد في الكون الذي يبدو أنه يزداد كثافة ، وجاذبية أكبر ، وسحبًا أكبر للتوسع بحيث يكون هناك توسع أبطأ. لذلك عندما ننظر خارج الفراغ ، يتباطأ التمدد.

هذا هو نفس النظر إلى الماضي لذا فإننا نفسر ذلك على أنه تسارع. من يعرف ما إذا كان هذا صحيحًا؟ اتضح أن حجم الفراغ الذي تحتاجه عميق جدًا. يجب أن نكون حوالي ثلثي متوسط ​​كثافة الكون كله. هذا تناقض كبير.

باميلا: لكننا نعلم أن هناك اختلافات كبيرة في الكثافة عبر الكون.

د. لينتوت: لا نرى أي شيء بهذا المقياس على ما يمكننا رؤيته. إذن السؤال هو ما المقياس الذي يجب أن تكون عليه هذه النقطة؟ سيكون من دواعي سروري أن تعرف ، بلا شك ، أن التوقع هو أنه يجب أن يكون أكبر قليلاً مما يمكن أن تكتشفه استطلاعاتنا الحالية.

بعبارة أخرى ، إذا كان لدينا شيء عمق ضعف ما يفعله استطلاع Sloan Digital Sky ، فسنرى حافة الفراغ وسنرى هذه الزيادة في الكثافة. لذلك ، هذا توقع.

إذا كان هذا موجودًا ، إذا كنا نعيش ليس فقط في نقطة ما ولكن بالقرب من مركزها - نحتاج إلى أن نكون في مركزها - وإلا سنرى الفرق إذا نظرنا في اتجاهات مختلفة. لكننا نعلم أننا لا نفعل ذلك. إذا كنا نعيش في مثل هذا العالم ، يمكننا التخلص من الطاقة المظلمة ويمكننا جميعًا الرد.

سيستغرق ظهور الجيل التالي من مسوحات السماء ، ولا سيما تلسكوب المسح الشامل الكبير ، على أمل عام 2015 [ضحك] ، فلن نأمل في عام 2015.

باميلا: أنا أعرف.

د. لينتوت: دعونا نأمل في عام 2015 للقيام بذلك. على الأقل هذا تنبؤ. في الوقت الحالي سوف نتمسك بالمبدأ الكوني.

باميلا: إذن لدينا نظرية ، لدينا اختبار ، لدينا تلسكوب في الطريق وعندما يبدأ كل شيء على الهواء مباشرة وعندما تعود النتائج العلمية ، سنضطر إلى إعادتك إلى العرض كريس. لقد كانت من دواعي سروري.


الحدود مع الميتافيزيقيا

تقودنا المشاكل التي عالجناها إلى طرح السؤال العام: "كيف يمكن للمرء أن يحاول فهم" الكل "؟" بما أنه من الواضح أن الكل ليس محتوى أي تجربة ممكنة ، ولكن ، كما رأينا بالفعل ، الخلفية الضمنية التي تجعل كل التجارب ممكنة ، لا يمكن أن يكون موضوع أي تحقيق تجريبي مباشر. يبدو أن هذه الملاحظة تدين بالتأكيد علم الكونيات بتقديم معرفة زائفة. ومع ذلك ، إذا تم تصور فهم الكل بهذه الطريقة ، فلن يتم إدانة علم الكونيات فحسب ، بل أيضًا الفلسفة كمشروع وهمي. لكن الأمر ليس كذلك ، لأنه ببساطة لا يجب فهم الكل على أنه "كلية الواقع" ، أي على أنه المجموعة التراكمية الفعلية لجميع الأفراد الموجودين ، بكل ميزاتهم وخصائصهم. من الواضح أنه إذا كانت الفلسفة تتظاهر بأنها تعرف مجمل الواقع ، فإنها تستحق السخرية الساخرة التي غالبًا ما ينظر إليها أعداؤها. لكن الفلاسفة ليسوا غير أذكياء وطموحين يؤمنون بأنهم قادرون على معرفة كل الأشياء وكل خصائص الأشياء ببساطة عن طريق التكهن أو قراءة كتب الفلاسفة الآخرين. تحاول الفلسفة بالأحرى فهم "الكل" بمعنى تفصيل وتحليل تلك المفاهيم والمبادئ الأكثر عمومية للواقع والتي يمكن أن تساعدنا على فهمها في تنوع جميع جوانبها ، ونأمل أن يكون هذا من خلال إيجاد قليلة مفاهيم ومبادئ عمومية كبيرة وهو ليس برنامج أحمق ، بعد كل شيء.

إن كيفية تنفيذ هذه المهمة هي من بين أكثر القضايا التي نوقشت في الفلسفة ، وبالتأكيد لن نتناولها هنا.

بدلاً من ذلك ، يجب أن نكتفي بالقول إن حل هذه القضية الذي نميل إلى قبوله ، والذي يتوافق جيدًا أيضًا مع الممارسة العلمية ، هو أن هذا التحقيق في الكل يتحقق باعتباره إعادة بناء مثالية تبدأ من التجربة الفعلية ، وتعميم مبادئ ومعايير الوضوح التي تثبت نجاحها في بعض المجالات المقيدة ، ولكنها في نفس الوقت تبدو ناجحة لأن لديهم هدف عالمي. (سواء كانت هذه المبادئ مستخلصة من التجربة بطريقة أرسطية ، أو هي فطرية أفلاطونية ، أو بديهية بالمعنى الكانطي الرسمي ، قد تُترك هنا دون حسم).

ما هو مهم في هذا الإجراء هو أن عواقب تطبيق هذه المبادئ العامة قد تؤدي أيضًا إلى تضمين الكيانات الكلية (التي تُفهم هذه المرة على أنها "كلية الحقيقة") التي لم يتم تضمينها في الدليل التجريبي الذي فيه تم استخدام المبادئ نفسها في البداية ، وذلك لأنها من المفترض أن تكون مبادئ الكل ، وبالتالي تكون عرضة للتطبيق إلى أجل غير مسمى. هذا الاستخدام للمبادئ والمفاهيم قد نسميه استخدام اصطناعي للسبب ، لمقارنتها مع استخدام تحليلي التي تحدثنا عنها بالفعل.

الحركة الموصوفة للتو هي نموذجية للميتافيزيقا ، لكنها مصنوعة أيضًا في العلم. يحاول كل علم تقديم وصف كامل لمجال بحثه ، وهذا يعني عدة أشياء: إمكانية أو حتى ضرورة إدخال الكيانات النظرية ، إلى جانب تلك التي تم اكتشافها ووصفها تجريبياً باستخدام الوسائل التجريبية التي أقرها ذلك العلم التطبيق غير المقيد من هذه المبادئ العامة ، والتي لا تعني فقط عدم اكتراثهم فيما يتعلق بالخصائص الخاصة أو العرضية للكيانات الفردية التي تنطبق عليها ، ولكن أيضًا إمكانية تطبيقها لتغطية كل مجال البحث بشكل متزامن (وهو ما يعني عمليًا فيما يتعلق بكل منطقة من الفضاء في وقت معين) ، وبشكل غير متزامن (مما يعني فيما يتعلق بجميع اللحظات الزمنية الممكنة). بهذه الطريقة نرى أن التجانس والتناحي للزمان والمكان متضمنان بالفعل في "وجهة نظر الكل" هذه والتي نجدها في كل من الميتافيزيقيا وفي الموقف الفكري الأكثر عمومية للعلم أيضًا.

هل النظر في الماضي والمستقبل ، ولا سيما مشكلة "الأصل" ، مشمول في هذا النهج؟ ليس بالضرورة. في حالة العلوم ، بما أنه من الواضح منذ البداية أن كل واحد منهم يركز بحثه على كل محدود ، فمن المسلم به ضمنيًا أن "بقية الواقعي" (بمعاني عديدة لن نذكرها هنا) لا يزال خارج الاعتبار ، بحيث لا تظهر مشكلة الأصل حقًا. على سبيل المثال ، تأخذ البيولوجيا الحياة كما هي دون أن تسأل من أين تأتي ، والكيمياء تفعل الشيء نفسه مع المواد ، والفيزياء مع المادة ، والطاقة ، والجسيمات ، والمجالات. ومع ذلك ، ليس من المستحيل (ويحدث بالفعل) طرح أسئلة حول هذه الأصول ، لكنها ليست أسئلة علمية ، بل أسئلة فلسفية ، وبشكل أكثر دقة ، أسئلة كونية ، على الرغم من أنها ليست بالضرورة مصاغة في علم الكونيات الصحيح. لذلك ، على سبيل المثال ، فإن مسألة أصل الحياة هي من الكونية الطبيعة ، لأنها لا تتعلق بشكل صحيح بـ "ماهية الحياة" (مشكلة ، بطريقة ما ، في علم الأحياء) ، ولكن "ما هو مكان الحياة في الكل" ، ويمكن اعتبار هذا سؤالًا ميتافيزيقيًا إذا كان هذا كله يُفهم بأكبر قدر من العمومية ، وكسؤال كوني إذا كان الكل يُفهم بالأحرى على أنه كل الطبيعة.

لذلك رأينا أن الأسئلة الكونية هي أسئلة فلسفية بطبيعتها. ومع ذلك ، يمكن للمرء أن يحاول الإجابة عليها باللجوء إلى المعرفة العلمية. لذا ، لنأخذ مثالنا ، يمكن للمرء أن يحاول الإجابة عن سؤال أصل الحياة بالرجوع إلى الكيمياء ، ثم الإجابة على مشكلة تكوين العناصر الكيميائية بالرجوع إلى الفيزياء. وثم؟ هل الفيزياء هي الأساس النهائي لحل مشكلة الأصل؟ الجواب دقيق: المشكلة لا تتغير طبيعة ببساطة لأننا نلجأ إلى بعض الأدوات الخاصة لحلها ، وبهذا المعنى تظل المشكلة الكونية فلسفية على الرغم من دراستها بمساعدة العلم. [12] من ناحية أخرى ، قد يكون المرء مقتنعًا بأن الفيزياء توفر بالفعل حلًا لهذه المشكلة ، أو على الأقل أنها المجال الوحيد المختص لتقديم حل ممكن: في هذه الحالة يمنح المرء الفيزياء الكفاءة اللازمة لعلاج ال كل بالمعنى الكامل لهذا المصطلح ، وهذا يعادل جعله ميتافيزيقيا. هذا الرأي ليس عبثيًا في حد ذاته ، ولكن يجب دعمه من خلال إظهار أن المفاهيم الفيزيائية والنظريات الفيزيائية مستقلة عن خارج الفيزياء. بداهة الافتراضات ، ولها صلاحية غير مقيدة وشاملة. ولكن هذا هو بالضبط ما ثبت أنه يمثل مشكلة خلال هذه الورقة.

دون أن نكرر الآن الأشياء التي ألمحنا إليها بالفعل ، دعنا نؤكد ببساطة أن كل الاستقراء الجذري المعتاد والذي لا غنى عنه في علم الكونيات له طابع التعميمات الميتافيزيقية ، على الرغم من أن الكل الذي يمتد إليه هو ببساطة "الطبيعة بأكملها ". والمثال الأكثر إفادة على ذلك هو الحقيقة التي نوقشت بالفعل وهي أن القوانين الفيزيائية المحلية يُفترض أنها صالحة "في كل مكان وفي كل وقت": يبدو أن هذا يعتمد على افتراض من التوحيد الكوني الذي قد يكون مبررًا إلى حد ما على أساس ما نعرفه تجريبياً عن الكون الذي يمكن الوصول إليه ، ولكن القليل من التفكير يكفي لنرى أن قبول الصلاحية غير المقيدة لهذه القوانين هو الذي في الواقع يحدد معنى هذا التوحيد الكوني. لهذا السبب ، يجب أن نقول إن هذه القوانين تلعب دور المبادئ غير المحلية بمعنى لا يتطابق مع المعنى المادي المعتاد لللامحلية ، بل يتوافق تمامًا مع المتطلبات الكلاسيكية لـ العالمية والضرورة ، وهي السمة المميزة للمبادئ الميتافيزيقية.

يتم تأكيد ذلك من خلال حقيقة أن هذه القوانين يُفترض أن يتم تحديدها بدرجة لا نهائية من الدقة عمليًا ، وإلا حتى الاختلاف العرضي في شروط التطبيق ، والذي يمكن اعتباره بشكل صحيح أنه مهمل من وجهة نظر محلية ، من شأنه أن يؤدي إلى عدم موثوقية تامة من وجهة نظر العواقب الكونية التي يجب أن نستخلصها من هذا التطبيق (انظر ما قلناه بالفعل فيما يتعلق بالتخيلات الكونية). الآن ، مثل هذه الدقة التي تتجاوز أي هامش للخطأ هي مرة أخرى علامة نموذجية للمبادئ الميتافيزيقية ، وهي غريبة عن مفهوم القانون الفيزيائي.

هناك ظرف آخر يثير الدهشة إلى حد ما ، إذا نظرنا إليه من وجهة نظر المنهج العلمي القياسي ، ولكنه يتماشى مع الطريقة الميتافيزيقية للتفكير ، وهو أن القوانين الفيزيائية المعنية يجب أن تكون ثابتة ليس فقط بالمعنى العام. ، فيما يتعلق بالزمان والمكان ، ولكن أيضًا فيما يتعلق بتطور الكون. هذه النقطة حاسمة لأنها تظهر بوضوح إلى حد ما أن التوحيد الكوني لم يكن حقًا افتراضًا مسبقًا ضروريًا لاستقراء القوانين الفيزيائية المحلية ، كما يبدو عندما ينظر المرء ببساطة إلى المكان والزمان. في الواقع ، تبدو هذه القوانين الآن صالحة حتى على الرغم من عدم التوحيد العميق ، أي على الرغم من أن مجال تطبيقها (الكون الملموس) أصبح مختلفًا جذريًا في المراحل المختلفة من تطوره: فهي ليست فقط "الزمكان" ثابت "، ولكن حتى" التطور الثابت ". علاوة على ذلك ، فهي تظل مستقلة عن تطور الكون وتتنبأ في نفس الوقت بمثل هذا التطور. من وجهة النظر هذه ، يتشاركون مرة أخرى في طبيعة المبادئ الميتافيزيقية ، التي تهدف إلى شرح الطفرة والتغيير ، وحتى التنبؤ بها ، لأنها صالحة بشكل مستقل عن التغيير ، لأن لها طبيعة ثابتة. علاوة على ذلك ، فهي أساسًا بسبب هذه الميزة ، فهي ميتا تجريبية ، لأن التغيير يسيطر على العالم التجريبي ، وإذا كان الأمر كذلك ، فلا عجب أنهم لا يخضعون لظروف المكان أو الوقت أو التغيير أو التوحيد أو عدم التوحيد ، إلخ. هذه الشروط تميز العالم التجريبي ، الملموس ، المادي ، ولكن ليس عالم الابن الحقيقي. وبالتالي فإن إسناد الثوابت المذكورة إلى المبادئ الميتافيزيقية هو مؤشر واضح على كونها مبادئ للعقلانية ، وإلى المدى الذي تُمنح فيه القوانين الفيزيائية ثوابت مماثلة ، يتم ترقيتها إلى مستوى كونها عقلانية ، بمعنى الوجود. ما هو على وجه التحديد ميتا التجريبية.

سننهي مناقشتنا لهذه النقطة بالإشارة إلى اعتبار نهائي يدعم وجهة النظر الموضحة أعلاه. حتى أنه يُنسب إلى القوانين الفيزيائية المعروفة السمات الميتافيزيقية التي ذكرناها للتو ، لا تزال هناك العديد من الصعوبات في النظريات الكونية. كيف يحاول المرء إزالتها؟ في بعض الأحيان عن طريق إدخال مبادئ نظرية جديدة ، ولكن حتى من خلال افتراض بعض ما وراءيا الظروف الواقعية والتي بدورها لا يمكن تبريرها ضمن النظرية التي تفترضها. من بين الصعوبات ، أو على الأقل ، كما رأينا جزئيًا ، من بين "الأسئلة المفتوحة" للنموذج الكوني القياسي ، انحراف صفري ، ومفارقة السببية ، وبنية الأفق ، والتناحي والتجانس ، وميزة النموذج التضخمي يمكنه حل هذه المشاكل. ومع ذلك ، يعتمد هذا النموذج على تخمينين: أن كوننا المرئي المنتظم هو نتيجة تمدد كمية من المادة تشغل منطقة في حدود 10 30 em ، وهو توسع بدأ عندما كان الكون 10 35 ثانية فقط. قديمًا على هذا المقياس المتلاشي تقريبًا من الطول ، لم تكن هناك بنية تحتية فوضوية موجودة في الفضاء ، بحيث يمكن أن تتطور هذه "النعومة" إلى النعومة (المزعومة) لعالمنا المرئي ، وذلك بفضل تأثير الجاذبية المضادة. من السهل ملاحظة أن هاتين الفرضيتين لا يمكن اختبارهما حقًا واقعي افتراضات أ اصطناعي الشخصية ، التي لا يوجد لها مبرر آخر في النظرية غير حقيقة أنها تحل أمرًا مؤكدًا نظري أسئلة مفتوحة. هنا مرة أخرى نجد ميزات استخدام العقل الاصطناعي وهو ما يميز الميتافيزيقيا.

حالة منفصلة ، ولكنها ليست أقل أهمية ، تتشكل من الاستخدام المباشر في علم الكونيات لتعبيرات متطابقة لفظيًا مع بعض الصيغ الميتافيزيقية بأقوى وأكثر معاني الميتافيزيقا إثارة للجدل. نشير هنا ، على سبيل المثال ، إلى مفاهيم مثل "التكوين" و "الخلق من لا شيء" التي تُستخدم في علم الكونيات الكمومي المعاصر لتفسير بعض النتائج النظرية (أو الرياضية). من أجل تجنب أي تفسيرات ميتافيزيقية حقيقية لهذه التعبيرات ، يمكن للمرء أن يحاول الإشارة ، أولاً ، إلى أنها ليست حتمية ، لأنه ليس من المؤكد تمامًا أن GTR (في إطارها) هي النظرية الوحيدة ذات الصلة بـ معالجة مشكلة الحالة الأولية للكون. ومع ذلك ، يعد هذا هروبًا رخيصًا للغاية ، لأننا لا نستطيع الاعتماد على GRT لبناء نظرياتنا الكونية ، ثم نذكر أنفسنا بأن هذه النظرية قد لا تكون الأساس الوحيد أو الأفضل لعلم الكونيات ، فقط في اللحظة التي نكتشف فيها أنها قد تكون. تؤدي إلى تفسيرات ميتافيزيقية نحن لا نحبها. يبدو أن الاعتراض الأكثر جدية هو أن النتائج الرياضية التي يتم تفسيرها على هذا النحو ليست سوى حالات معينة معينة من التفردات التي تعتمد على الخصائص الرياضية الخاصة لمشعب الزمكان المعقد الذي يستخدم لتمثيل كون يرضي بعض الافتراضات الكونية. في حالتنا ، قد يرقى هذا إلى الاعتراف بوجود ملف الصفر المطلق للوقت ، وهذا لا ينبغي أن يكون أكثر إثارة للدهشة أو "ميتافيزيقي" من اكتشاف وجود الصفر المطلق لدرجة الحرارة.[14] لكن الأمور ليست بهذه البساطة. أولا وقبل كل شيء لأنه في كل نموذج رياضي لنظام ملموس نحن مقيدون بالتفسير الكل التعبيرات الرياضية على أنها تعبر عن خصائص ذلك النظام ، بحيث لا يمكننا استبعاد بعضها على أنها منتجات ثانوية رياضية عرضية ليس لها أهمية ملموسة. (لاحظ ، بالمناسبة ، أن الاتجاه في علم الكونيات هو عكس ذلك تمامًا ، وأن جميع الاحتمالات التي كشفت عنها الآلية الرياضية يتم استغلالها عندما يمكن أن تعمل على إعطاء معقولية لبعض الافتراضات المرحب بها: فكر ببساطة في الجاذبية المضادة ، التي يؤكد مؤيدوها أنها يمكن تبريرها في النظريات الموحدة الكبرى). الآن ، إذا كان هذا هو الوضع ، يجب على المرء أن يدرك أن وجود الصفر المطلق للوقت يختلف بشكل قاطع عن وجود درجة حرارة الصفر المطلق ، على سبيل المثال ، لأنه يطرح مشكلة الأصل، الذي لا مثيل لدرجة الحرارة. من ناحية أخرى ، إذا بقي المرء في إطار GRT ، فمن الواضح أنه لا يمكن تصور أي فعل مادي يمكن أن ينتج الكون سببيًا "قبل" الصفر المطلق للوقت. هل يمنعنا هذا من التساؤل عما إذا كان هناك سبب للكون؟ بالطبع لا ، بشرط ألا نتظاهر بأن هذا السبب هو جسدي - بدني الأول ، أي سبب يتم التعبير عنه من خلال السمات شديدة التخصص والمحدودة لنظرياتنا الفيزيائية الحالية. في هذه الحالة ، يستحق مثل هذا السبب حقًا أن يُطلق عليه اسم ميتافيزيقي. الفيزياء بالتأكيد لا تفعل ذلك تجبر علينا أن نعترف بمثل هذا السبب ، لكنه بعيد كل البعد عن منعنا من القيام بذلك أيضًا. فقط إذا جعلنا من الفيزياء ميتافيزيقيا (أي إذا تظاهرنا بأن السببية المادية المحددة هي فقط السببية) هل يمكننا تقديم هذا الادعاء. [15] في ضوء هذه الملاحظات ، يبدو من التعسفي أن نقول إن الوضع المدروس هنا ، إذا تم تقديره بشكل صحيح ، يظهر أن الكون بحد ذاته سبب غير مسبب أو ، بالمصطلحات التقليدية ، «سبب ذاتي» ، بحيث «أي شخص يستطيع التعايش مع مفهوم الإله باعتباره سبب غير مسبب ، يمكن بالتأكيد التعايش مع الكون نفسه باعتباره السبب غير المسبب. »[16] في الواقع ، يجب أن نقول إن المفهوم المادي للسببية يستبعد بالفعل إمكانية وجود سبب غير مسبب (وإلا فإن كل تفسير سببي سيكون تعسفيًا في جوهره ، لأننا دائمًا توحي بأي ظاهرة أنها ناجمة عن نفسها ببساطة) ، مع الاعتراف بأن مفهوم السببية في أعلى مستوى من العمومية (أي على مستوى ميتافيزيقي) لا يستبعد إمكانية وجود سبب غير مسبب. الآن ، من المؤكد أنه إذا ظهر أن هذا المفهوم سليم منطقيًا في حد ذاته ، فلا يمكننا رفض تطبيقه ، بشرط أن نظل واعين بأن طريق حيث يتم تطبيقه يحدد مجال تطبيقه: هذا يعني أننا إذا طبقناه في علم الكونيات ، فنحن كذلك حقيقة ادعاء "علم الكونيات الميتافيزيقي". من الصحيح أننا نستطيع أن نتعايش جيدًا مع فكرة أن الكون هو السبب غير المسبب ، ولكن هذا يعني ببساطة (دون وعي) قبول الجوهرية ، وليس المتعالي ، الميتافيزيقيا.

يمكن تقديم أسباب مماثلة تمامًا فيما يتعلق بالطرق الأخرى "لإزالة" مشكلة المحاسبة عن الشروط الأولية أو الحدودية ، على سبيل المثال ضمن الجاذبية الكمومية: [17] هذه الإقصاءات لها معنى فقط إلى الحد الذي تُمنح فيه الفيزياء أساسًا دور وقوة الميتافيزيقا.


كوزموس 250 × الكون المرئي

نموذج جديد يقول أن الكون أكبر بمقدار 250 مرة على الأقل من الكون المرئي

ما هو حجم الكون على أي حال؟ نحن نعلم أن الكون يبلغ من العمر 4 مليارات سنة تقريبًا (14 مليارًا) ونعرف المسافة التي يقطعها الضوء في السنة ، لذلك يبدو ظاهريًا أن الكون المرئي محصور في دائرة نصف قطرها 14 مليار سنة ضوئية. لكننا نعلم أن الفوتونات في الخلفية الكونية الميكروية قد قطعت حوالي 45 مليار سنة ضوئية لتصل إلى الأرض (لأن الكون يتوسع أيضًا في أن أبعد الأجسام المرئية هي في الواقع أكثر من 14 مليار سنة ضوئية) ، مما يعطي الكون قطرًا ظاهريًا عند 90 مليار سنة ضوئية على الأقل.

إذن ما هو حجمها حقًا؟ يقول تحليل رياضي جديد أن الكون أكبر بـ 250 مرة على الأقل من الكون المرئي. وهو حقا كبير حقا.

لكنه في الواقع ليس أكبر حجم مقترح للكون. عندما يقوم علماء الكونيات بتحليل بياناتهم ، فإنهم يستخدمون نماذج مختلفة لإعطاء قيم لانحناء الكون وبالتالي حجمه. نظرًا لأننا لا نعرف شكل الكون ، أو ما إذا كان مسطحًا أم مفتوحًا أم مغلقًا أم لا نهائيًا ، فإننا نستخدم معايير مختلفة لتقديم أفضل التخمينات لدينا. يؤدي هذا إلى مجموعة كبيرة من القيم المخصصة لحجم الكون ، كل منها لا يمكن إثباته مثل الأخير.

وبالتالي مهران فاردانيان في جامعة أكسفورد ، قام عدد قليل من زملائه بما يبدو ظاهريًا واضحًا ولكنه في الواقع صعب للغاية: لقد قاموا بحساب متوسط ​​نتائج كل هذه البيانات بأسهل طريقة ممكنة. باستخدام تقنية رياضية معقدة تسمى نموذج بايزي ، وجدوا طريقة لتقييد تعقيد النماذج الفردية نفسها بطريقة أكثر صرامة من القيود المفروضة على النماذج نفسها. بعبارة أخرى ، فإن نموذج بايز الذي يقوم بتوسيط نفسه معقد ، لكنه ينتج حلاً مبسطًا من النماذج المعقدة.

ما هو هذا الحل البسيط؟ ووجدوا أن انحناء الكون مقيد بشكل صارم بالقرب من قيمة الصفر ، مما يعني أن الكون من المحتمل أن يكون مسطحًا. كما أنه أكبر بمقدار 250 مرة على الأقل من حجم هابل ، وهو حجم الكون المرئي تقريبًا.

الأناقة في البساطة ما الذي لا يعجبك؟ إذا كنت تحتاج إلى مزيد من التعقيد ، فاردانيان ويمكن العثور على ورق الشركة & # 8217s في arXiv.

رد: Cosmos 250 x Visible Universe


مهران فاردانيان وجورج سموت (الفائز بجائزة نوبل في الفيزياء لعام 2006 عن عمله في تجربة COBE ، CMB) ، كامبريدج ، المملكة المتحدة


مهران فاردانيان ومارتن لويس بيرل (الفائز بجائزة نوبل في الفيزياء لعام 1995 لاكتشاف تاو ليبتون) ، بلوا ، فرنسا

إنه السؤال الذي لطالما طرحه علماء الكونيات منذ عقود - فقط ما هو حجم الكون؟

الاعتقاد السائد هو أن الكون قد تم إنشاؤه بواسطة الانفجار العظيم منذ حوالي 13.7 مليار سنة.

لكن العلماء يعتقدون الآن أنه أكبر بمقدار 250 مرة على الأقل من الكون المرئي.

ركز الباحثون في جامعة أكسفورد وإمبريال كوليدج لندن على قياس انحناء الكون.

يجب أن يكون الكون مسطحًا أو مفتوحًا ، فيجب أن يكون لانهائيًا ، ولكن إذا كان مغلقًا مثل الكرة ، فيجب أن يكون حجمه محدودًا.

الباحث الرئيسي مهران فاردانيان توصل وفريقه إلى طريقة معقدة جديدة لتحليل جميع الأبحاث السابقة التي يسمونها طريقة بايزي.

بدلاً من التساؤل عن مدى ملاءمة نماذج الكون المختلفة للبيانات ، تساءلوا عن مدى احتمالية أن تكون النماذج المختلفة صحيحة ، بالنظر إلى البيانات.

كان أحد المصادر الرئيسية للبيانات التي استخدموها هو قياس حجم الموجات في الكون المبكر التي تجمدت في الخلفية الكونية الميكروية - أو التذبذبات الصوتية الباريونية - باستخدام التلسكوبات في الفضاء.

باستخدام هذه الطريقة ، وجدوا أن النموذج الأكثر احتمالًا هو انحناء الكون المقيد بشدة - مما يعني أنه مسطح.

كما أنه أكبر بما لا يقل عن 250 مرة من حجم هابل ، وهو حجم الكون المرئي تقريبًا.

الدكتور فاردانيان قال: "لقد أوضحنا كيف يمكن أن تؤثر الافتراضات الأولية على التحليل.

باستخدام افتراضات علماء الفلك المعاصرين & # 8217 ، التي تفضل الكون المسطح ، هذا يعطي
احتمال 98٪ أن الكون مسطح بالفعل.

ومع ذلك ، فقد أجرينا أيضًا هذا الحساب بدءًا من الافتراضات الأولية الأكثر استرخاءً ، وتغير الاحتمال إلى حوالي 46 في المائة ، مما جعل الكون المسطح أقل احتمالًا.

"في هذه الحالة يصبح التمييز بين النماذج أكثر صعوبة".

توصل العلماء مؤخرًا إلى حجم الكون المرئي باستخدام البيانات التي جمعها هابل.

اكتشف علماء الفلك الأسبوع الماضي أقدم وأبعد جسم في الكون - مجرة ​​بعيدة جدًا لدرجة أن ضوءها استغرق 13.2 مليار سنة للوصول إلى الأرض.

تم رصد مجموعة النجوم والغبار والغاز بواسطة هابل أثناء دورانه حول الأرض.

المجرة بعيدة جدًا ، يراقبها العلماء في وقت كان الكون في مهده ، بعد 480 مليون سنة فقط من الانفجار العظيم.

يقول علماء الكونيات إن الكوسموس أكبر بمقدار 250 مرة على الأقل من الكون المرئي

الكون أكبر بكثير مما يبدو ، وفقًا لدراسة أجريت على أحدث الملاحظات.


عندما ننظر إلى الكون ، يجب أن تكون الأشياء التي يمكننا رؤيتها قريبة بما يكفي حتى يصل إلينا الضوء منذ بداية الكون. يبلغ عمر الكون حوالي 14 مليار سنة ، لذلك من السهل للوهلة الأولى التفكير في أننا لا نستطيع رؤية الأشياء على بعد أكثر من 14 مليار سنة ضوئية.

لكن هذا ليس صحيحًا تمامًا. نظرًا لأن الكون يتمدد ، فإن الأشياء المرئية البعيدة تكون أبعد من ذلك بكثير. في الواقع ، قطعت الفوتونات في الخلفية الكونية الميكروية 45 مليار سنة ضوئية لتصل إلى هنا. هذا يجعل الكون المرئي يبلغ عرضه حوالي 90 مليار سنة ضوئية.

هذا كبير لكن الكون يكاد يكون بالتأكيد أكبر بكثير. السؤال الذي فكر فيه العديد من علماء الكونيات هو: ما هو الحجم الأكبر. اليوم لدينا إجابة بفضل بعض التحليل الإحصائي المثير للاهتمام بواسطة مهران فاردانيان في جامعة أكسفورد واثنين من رفاقه.

من الواضح أننا لا نستطيع قياس حجم الكون بشكل مباشر ولكن علماء الكونيات لديهم نماذج مختلفة تشير إلى الحجم الذي يجب أن يكون عليه. على سبيل المثال ، يتمثل أحد خطوط التفكير في أنه إذا تمدد الكون بسرعة الضوء أثناء التضخم ، فيجب أن يكون أكبر بمقدار 10 ^ 23 مرة من الكون المرئي.

تعتمد التقديرات الأخرى على عدد من العوامل وعلى وجه الخصوص على انحناء الكون: سواء كان مغلقًا ، مثل الكرة ، أو مسطحًا أو مفتوحًا. في الحالتين الأخيرتين ، يجب أن يكون الكون غير محدود.

إذا كان بإمكانك قياس انحناء الكون ، فيمكنك حينئذٍ وضع قيود على حجم الكون الذي يجب أن يكون عليه.

اتضح أنه في السنوات الأخيرة ، كان لدى علماء الفلك طرق بارعة مختلفة لقياس انحناء الكون. الأول هو البحث عن كائن بعيد ذي حجم معروف وقياس مدى حجمه. إذا كان أكبر مما يجب أن يكون ، فإن الكون مغلق إذا كان الحجم الصحيح ، والكون مسطح ، وإذا كان أصغر ، يكون الكون مفتوحًا.

يعرف علماء الفلك نوعًا واحدًا من الأجسام يناسب الفاتورة: موجات في الكون المبكر تجمدت في الخلفية الكونية الميكروية. يمكنهم قياس حجم هذه الموجات ، والتي تسمى التذبذبات الصوتية الباريونية ، باستخدام المراصد الفضائية مثل WMAP.

هناك أيضًا مؤشرات أخرى ، مثل لمعان المستعرات الأعظمية من النوع 1A في المجرات البعيدة.

ولكن عندما يفحص علماء الكونيات كل هذه البيانات ، فإن النماذج المختلفة للكون تعطي إجابات مختلفة على مسألة انحناءه وحجمه. أيهما تختار؟

اختراق ذلك فاردانيان وقد قام الزملاء بإيجاد طريقة لحساب متوسط ​​نتائج جميع البيانات بأبسط طريقة ممكنة. يُطلق على التقنية التي يستخدمونها اسم متوسط ​​نموذج Bayesian وهو أكثر تعقيدًا من طريقة المنحنى المعتادة التي يستخدمها العلماء غالبًا لشرح بياناتهم.

تشبيه مفيد مع النماذج المبكرة للنظام الشمسي. مع وجود الأرض في مركز النظام الشمسي ، أصبح من الصعب تدريجياً ملاءمة بيانات الرصد لهذا النموذج. لكن علماء الفلك وجدوا طرقًا للقيام بذلك عن طريق إدخال أنظمة أكثر تعقيدًا ، نموذج العجلات داخل عجلات للنظام الشمسي.

نحن نعلم الآن أن هذا النهج كان خاطئًا تمامًا. أحد مصادر القلق لعلماء الكونيات هو أن هناك عملية مماثلة تجري الآن مع نماذج الكون.

نموذج بايزي الذي يحمي المتوسط ​​تلقائيًا ضد هذا. بدلاً من السؤال عن مدى ملاءمة النموذج للبيانات ، يطرح سؤالاً مختلفًا: بالنظر إلى البيانات ، ما مدى احتمالية أن يكون النموذج صحيحًا. هذا النهج متحيز تلقائيًا ضد النماذج المعقدة - إنه نوع من شفرة أوكام الإحصائية.

بتطبيقه على نماذج كونية مختلفة للكون ، فاردانيان وزملاؤه قادرون على وضع قيود مهمة على انحناء الكون وحجمه. في الواقع ، اتضح أن قيودهم أكثر صرامة مما هو ممكن مع الأساليب الأخرى.

يقولون أن انحناء الكون مقيد بإحكام حول 0. وبعبارة أخرى ، فإن النموذج الأكثر احتمالا هو أن الكون مسطح. سيكون الكون المسطح أيضًا لانهائيًا وحساباتهم متوافقة مع هذا أيضًا. تُظهر هذه النتائج أن الكون أكبر بمقدار 250 مرة على الأقل من حجم هابل. (حجم هابل مشابه لحجم الكون المرئي).

هذا كبير ، لكنه في الواقع مقيد بشدة أكثر من العديد من الطرز الأخرى.

وحقيقة أنه يأتي من مثل هذه الطريقة الإحصائية الأنيقة تعني أن هذا العمل من المرجح أن يحظى بجاذبية واسعة. إذا كان الأمر كذلك ، فقد ينتهي الأمر باستخدامه لضبط وتقييد مجالات أخرى من علم الكونيات أيضًا.


الاعتماد الوظيفي لحجم الكون المرئي

تحذير واحد: قلة من علماء الكونيات يستخدمون قطر الكون. في بعض الأحيان يتم استخدام نصف قطر الكون المرئي. لا يوجد مقياس لحجم الكون خارج الرقعة المرصودة.

ومع ذلك ، لا يوجد تعبير مغلق. يجب أن تقدر عدديا.

معادلة الفائدة لتحديد هذه هي معادلة فريدمان الأولى:
## H ^ 2 = <8 pi G over 3> rho - ##

هنا ## a (t) ## هو عامل القياس ، وعادة ما يتم تعريفه بحيث ## a = 1 ## في الوقت الحالي. إذا كان قطر الكون في الوقت الحالي هو ## d_0 ## ، فإن قطر الكون في أي وقت آخر سيكون ## d_0 a (t) ##. ## rho ## هي كثافة الطاقة في الكون مقسومة على ## c ^ 2 ##. ## k ## هو الانحناء المكاني.

ما يتم فعله عادةً هو الاستفادة من الحفاظ على طاقة الإجهاد لإظهار كيف تتغير كثافة الطاقة لكل مكون من مكونات الكون بمرور الوقت. على سبيل المثال ، يتم قياس كثافة طاقة المادة كـ ## 1 / a ^ 3 ## ، وكثافة طاقة مقياس الإشعاع ## 1 / a ^ 4 ## ، وكثافة الطاقة من الطاقة المظلمة ثابتة (في أبسطها قضية). نقوم بعد ذلك بوضع معلمات المعادلة من حيث جزء الكثافة الحالية ، على النحو التالي:

هنا كل ## أوميغا ## هو رقم بدون أبعاد ، و ## H_0 ## هو معدل التوسع الحالي. نظرًا لأننا حددنا ## a = 1 ## في الوقت الحالي ، عندما ## a = 1 ## ، ## H ^ 2 = H_0 ^ 2 ##. وبالتالي ، لكي تكون المعادلة أعلاه صحيحة ، ## Omega_r + Omega_m + Omega_k + Omega_ Lambda = 1 ##. هذا هو السبب في أن المصطلحات ## Omega ## تسمى كسور الكثافة لكل مكون. يجب قياس كسور الكثافة الأربعة هذه ومعدل تمدد هابل الحالي ## H_0 ## بشكل تجريبي. بمجرد أن يكون لديك قيم للمعلمات الخمسة ، من الممكن استخدام أداة حل المعادلات التفاضلية للحصول على ## a (t) ## ، والتي يمكنك استخدامها للحصول على القطر كدالة للوقت.

فقط في حالة ما إذا كان القادمون الجدد إلى الموضوع يقرؤون سلسلة رسائل ، أريد أن أذكر الإجابة البسيطة على هذا السؤال بناءً على النموذج التقليدي المعتاد. من المحتمل أن يكون هذا مألوفًا لكل من A.N. وشالنوث.
يمكن للمرء أن يفترض أن ثابت الانحناء الكوني Lambda هو في الواقع ببساطة - انحناء ثابت صغير متأصل في الزمكان (كما في معالجة أينشتاين الأصلية) غير مرتبط بأي طاقة متخيلة & quot؛ مظلمة & quot؛.
يمكن للمرء أن يفترض أن U مسطح مكانيًا.
التاريخ بأكمله تقريبًا له كثافة طاقة إشعاعية ضئيلة مقارنة بالمادة. لذلك نحن نتجاهل المساهمة الصغيرة للعصر المبكر جدًا الذي هيمن عليه الإشعاع.

ثم يكون نصف قطر المنطقة التي يمكن ملاحظتها مباشرًا لحسابه باعتباره جزءًا لا يتجزأ من s = 1 / a = مقلوب عامل المقياس المعياري.

حيث R هو نصف قطر هابل على المدى الطويل c / H
و 0.4433 هي (Hالآن/ ح) 2 - 1

ما يحصل عليه هذا التكامل هو في الأساس 46 مليار ليرة لبنانية وهو أفق الجسيمات المسافة في أ = S = صف واحد من هذا الجدول:
[tex] < scriptsize start<| c | c | c | c | c | c |> hline R_ <0> (Gly) & amp R_ < infty> (Gly) & amp S_ & amp H_ <0> & amp Omega_ Lambda & amp Omega_m hline 14.4 & amp17.3 & amp3400 & amp67.9 & amp0.693 & amp0.307 hline end> [/ tex] [tex] < scriptsize begin <| r | r | r | r | r | r | r | r | r | r | r | r | r | r | r | r |> hline a = 1 / S & ampS & ampz & ampT (Gy) & ampR (Gly) & ampD_(Gly) hline 0.001 & amp1090.000 & amp1089.000 & amp0.0004 & amp0.0006 & amp0.001 hline 0.003 & amp339.773 & amp338.773 & amp0.0025 & amp0.0040 & amp0.006 hline 0.009 & amp105.913 & amp104.913 & amp035.0153 & amp0.02 040 hline 0.030 & amp33.015 & amp32.015 & amp0.0902 & amp0.1363 & amp0.249 hline 0.097 & amp10.291 & amp9.291 & amp0.5223 & amp0.7851 & amp1.491 hline 0.312 & amp3.208 & amp2.208 & amp2.9777 & amp8.733 hline 1.000 & amp1.000 & amp0.000 & amp13.7872 & amp14.3999 & amp46.279 hline 3.208 & amp0.312 & amp-0.688 & amp32.8849 & amp17.1849 & amp184.083 hline 7.580 & amp0.132 & amp-0.868 & amp47.7251 & amp17.2976 amp45.48.4 hline 17.911 & amp0.056 & amp-0.944 & amp62.5981 & amp17.2993 & amp1106.893 hline 42.321 & amp0.024 & amp-0.976 & amp77.4737 & amp17.2998 & amp2639.026 hline 100.000 & amp0.010 & amp-0.990 & amp92.34962 & amp.217.2 hline end> [/ tex]

يعتبر أفق الجسيمات تقليديًا هو نصف القطر الحالي للمنطقة التي يمكن ملاحظتها. يمكن تعريفه على النحو التالي: تخيل أنه في بداية التمدد ، أرسل مادتنا جسيمًا بسرعة c والذي لم يتم امتصاصه أو تناثره من خلال معجزة ما ، ولكنه واصل السفر في خط مستقيم. إلى أي مدى سيكون هذا الجسيم عنا الآن؟ وفقًا لنموذج فريدمان القياسي في علم الكونيات ، فإن الإجابة هي 46 مليار ليرة لبنانية.

هذا أيضًا هو الأبعد الذي يمكن أن تكون عليه بعض الأمور الأخرى الآن ، إذا تلقينا نوعًا من الإشارات منها اليوم. أنت فقط تدير الصورة. إذن فهو نصف قطر ما يمكن ملاحظته - أبعد ما يمكن أن تكون عليه أي مادة اليوم ، إذا استطعنا ، من حيث المبدأ ، تلقي إشارة منها.

مع مرور الوقت في هذه المنطقة التي يمكن ملاحظتها تشمل المزيد والمزيد من المواد البعيدة.


نسأل معلمة المتحف جانين جميع أسئلتك حول مدى بُعد الأشياء ، من القمر إلى نهاية الكون ، خلال بودكاست بولسار هذا الذي قدمه لك #MOSatHome. نحن نطرح أسئلة مقدمة من المستمعين ، لذلك إذا كان لديك سؤال تود أن نطرحه على خبير ، فأرسله إلينا على [email protected]

لا تفوت أي حلقة - اشترك في Pulsar على Apple Podcasts أو Spotify اليوم!

نسخة طبق الأصل

إيريك: في متحف العلوم ، كثيرًا ما يُسألون عن بُعد الأشياء في الفضاء. الجواب البسيط ، حقًا ، بعيد جدًا.

اليوم على Pulsar ، سنحصل على بعض الإجابات الأكثر دقة ، بدءًا من أقرب الأشياء إلى كوكبنا الأصلي ونشق طريقنا إلى حافة الكون. وعلى طول الطريق ، سنكتشف: كيف نعرف مدى بُعد هذه الأشياء؟

شكراً لفيسبوك بوسطن لدعمه هذه الحلقة من بولسار. أنا مضيفك ، إيريك ، وضيفتي اليوم هي جانين من قسم المنتديات لدينا. جانين ، شكراً جزيلاً لخوضك هذه الرحلة معي عبر الكون.

جانين: نعم ، بالتأكيد ، سعيد لوجودي هنا.

إيريك: فلنبدأ بأقرب جسم طبيعي لنا هنا على الأرض. كم يبعد القمر؟

جانين: حسنًا ، سأستخدم وحدة قياس ربما تكون على دراية بها. إنها حوالي 238،855 ميلاً في المتوسط ​​، وأقول في المتوسط ​​، لأن المسافة لا تتغير.

لا يدور القمر حول الأرض في دائرة كاملة ، لكن هذا نوع من الأشياء المجردة ، ولا يعني لك أي شيء حقًا ، أليس كذلك؟

لذلك إذا كانت الأرض بحجم كرة السلة ، فسيكون القمر بحجم كرة التنس. ستكون على بعد حوالي 23 قدمًا و 9 بوصات ، أي حوالي 30 أرضًا ، وهو أمر جنوني بالنسبة لي.

إيريك: إنه أبعد مما تعتقد.

جانين: هو حقا. أعتقد دائمًا أن كل شيء في الفضاء به مساحة أكبر مما نتوقعه ، لذلك حتى أقرب جار لنا يبعد 30 مرة عن الحجم الذي نحن عليه.

إيريك: وهو أبعد ما اكتشفناه مع البشر ، وغالبًا ما يُسألون ، كم من الوقت استغرق هؤلاء البشر للوصول إلى القمر؟

جانين: أبولو 11 ، لذا فإن أول رواد فضاء لدينا هبطوا على القمر. استغرق الأمر 102 ساعة و 45 دقيقة و 40 ثانية من الإقلاع إلى الهبوط للوصول إلى القمر.

هذا هو 4.25 يومًا ، لكنهم لم يسيروا في خط مستقيم ، وذلك لأنه - حسنًا ، هناك العديد من الأسباب ، ولكن في الغالب لأنه الطريقة الأكثر فاعلية للوصول إلى هناك.

كل شيء تضعه في مهمة للذهاب إلى الفضاء يكلف الوقود ، لذا فكلما زادت كمية الوقود لديك ، لكي تسير بشكل أسرع ، سيجعلك في الواقع تزن أكثر ، لذلك يوجد هذا التوازن بين القوة والكفاءة ، وأنت تحاول دائمًا صنع إنه خفيف قدر الإمكان.

لقد كان نوعًا ما أشبه بدائرة حول الأرض ثم دائرتين حول القمر ثم هبوطًا بدلاً من لقطة مباشرة.

إيريك: لذلك كان بإمكاننا الوصول إلى هناك أسرع قليلاً من أربعة أيام ، لكن ليس أسرع كثيرًا.

جانين: نعم ، أعتقد أنهم يقولون ، في المتوسط ​​، على مدار جميع المهمات ، يستغرق الانتقال من الأرض إلى القمر حوالي ثلاثة أيام.

إيريك: لذلك لم نرسل أي رواد فضاء إلى القمر منذ ما يقرب من 50 عامًا. في الآونة الأخيرة ، يقضون وقتهم في محطة الفضاء الدولية. كم يبعد هذا عن سطح الأرض؟

جانين: هذا في الواقع أقرب كثيرًا. إنه يبعد حوالي 254 ميلاً فقط ، وكنت أحاول معرفة المدن الموجودة على الأرض في الولايات المتحدة على الأقل القريبة من تلك المسافة ، واكتشفت أنها تقترب من المسافة إذا كنت ستطير من لوس أنجلوس إلى لاس فيغاس.

إيريك: والشيء التالي في قائمتنا في مركز النظام الشمسي ، الشمس. كم يبعد ذلك؟

جانين: لذا فإن الشمس هي أقرب نجم لنا ، وهي تبعد 92 مليون ميل ، وهذا جنون ، والآن بدأنا في الوصول إلى هذه المسافات في الفضاء حيث لا يعني الحديث عنها بالأميال أي شيء حقًا.

لذا في الواقع ، متوسط ​​المسافة من الأرض إلى الشمس هو وحدة استخدمها علماء الفلك تسمى الوحدة الفلكية ، لذلك قررنا للتو ، بالنسبة للرياضيات ، أنه من الأسهل كثيرًا معرفة ذلك ، سنقول فقط أن المسافة من الأرض إلى الشمس تساوي 1 ، ومن ثم يمكن أن تكون الرياضيات أسهل.

إذا كان بإمكانك السفر بسرعة الضوء ، وهو ما لا يمكنك القيام به لأنك مكون من كتلة ، ولكن إذا أمكنك ، فسيستغرق الأمر 8.3 دقيقة. الشيء الذي أذهلني حول هذا الأمر هو ، نظرًا لأن الضوء يستغرق ثماني دقائق للسفر ، فقد تنطفئ الشمس فجأة ، ولن نعرف عنها لمدة ثماني دقائق.

إيريك: لأنه سيستغرق ثماني دقائق حتى يتوقف الضوء عن الظهور على الأرض.

جانين: نعم ، هذا جنون.

إيريك: لذا ، بالقفز مباشرة إلى حافة منطقتنا ، غالبًا ما يُسألون عن حجم النظام الشمسي. إذن ما هو بعد حافة النظام الشمسي؟ هل لها حتى ميزة؟

جانين: حسنًا ، من الصعب التحدث عن النظام الشمسي وماذا يعني أن تكون جزءًا من النظام الشمسي. نتحدث عن ذلك ، حيث لم تعد جاذبية الشمس هي القطب المهيمن على جسم ما.

لذا فإن كل شيء في الفضاء يسحب بعضه البعض. هكذا تعمل الجاذبية. هذه هي الطريقة التي تعمل بها الكتلة.

نحن نعتبر الأشياء في النظام الشمسي هي الأشياء التي تجذبها الشمس أكثر من غيرها ، وهذا هو الحال عند حافة سحابة أورت ، وللعودة إلى تلك الوحدة من الوحدة الفلكية ، فهذا يعني حوالي 100000 وحدة فلكية وحدات بعيدا.

إيريك: لذا ابدأ على الأرض ، وتجاوز الشمس ، ثم اذهب إلى أبعد من ذلك 100000 مرة قبل أن تغادر النظام الشمسي.

جانين: نعم ، أليس هذا جنونًا؟

إيريك: أنه. هذا بالفعل حتى الآن ، وبالحديث عن ذلك ، عندما ذكرنا الجزء الخارجي من النظام الشمسي ، سئلنا عن الروبوتات التي أرسلناها إلى أعماق الفضاء. إذن ما هو بعد أبعد مركبة فضائية أطلقناها من الأرض؟

جانين: حسنًا ، لذلك بحثت عن هذا بالأمس. لذا فالأمر أبعد قليلاً الآن ، ولكن بما أننا نتحدث عن علم الفلك ، فكل شيء في علم الفلك به نطاق خطأ كبير على أي حال ، لذا فلا بأس بذلك. فوييجر 1 ، التي تم إطلاقها في عام 1977 ، تبعد حوالي 150 وحدة فلكية عن الأرض.

إيريك: هذا أمر شرير بعيدًا ، لكنه ليس قريبًا من ترك تأثير جاذبية الشمس. حسنًا ، إذا تركنا النظام الشمسي ورائنا ، ما هو أقرب نجم لنا وما هو بعده؟ وبما أن هذا السؤال يطرح كثيرًا ، فكم من الوقت سيستغرق الصاروخ للوصول إلى هناك؟

جانين: لذا فإن أقرب نجم إلينا هو في الواقع جزء من نظام ثلاثي النجوم.

أقرب هذه النجوم الثلاثة هو Proxima Centauri ، الذي يبعد 4.22 سنة ضوئية ، وبالتالي إذا كان بإمكانك السفر بسرعة الضوء ، فسوف يستغرق الأمر 4.22 سنة للوصول إلى هناك ، لكن لا يمكننا السفر بسرعة خفيف ، ما المدة التي سيستغرقها فوييجر 1 للوصول إلى هناك؟ سيستغرق الأمر أكثر من 73000 سنة.

إيريك: لذا باستخدام تكنولوجيا الصواريخ الحالية ، لن نصل إلى هناك في أي وقت قريب.

جانين: لا. لا ، الفضاء ، كما أعتقد أننا سننشئ في هذا البودكاست ، كبير جدًا.

إيريك: الآن ، قبل أن نكمل رحلتنا ، سيكون هذا مكانًا جيدًا لطرح سؤال حصلنا عليه من صوفي. أرادت أن تعرف كيف نقيس المسافة إلى الأشياء البعيدة جدًا في الكون.

من السهل جدًا قياس الكواكب ، لقد ذهبنا إليها جميعًا ، ويمكننا رؤيتها تتحرك ، كيف يمكننا قياس المسافة إلى النجوم والمجرات؟

جانين: نعم ، يستخدم علماء الفلك في الواقع مجموعة من الأدوات المختلفة ، ونسميها سلم المسافة ، على الرغم من أنني أحب أن أفكر في الأمر كما لو كان لديك مجموعة من المقاييس وحاولت ربطها معًا وأن المقياس الأول قوي حقًا و في النهاية ، يكون الانحناء وليس رائعًا ، لأن خطأنا في معرفة ما هو صحيح ومدى دقة شيء ما يزداد كلما استخدمنا خطوات مختلفة على هذا السلم.

لكن الخطوة الأولى التي يمكنك استخدامها تسمى المنظر ، ويمكنك بالفعل إجراء تجربة مع هذا الآن إذا كنت تريد ذلك.

يمكنك وضع إصبع أمام وجهك وإغلاق عينك اليسرى ثم إغلاق عينك اليمنى وإلقاء نظرة على ما يحدث خلفها. وستلاحظ أنه ، فيما يتعلق بالأشياء التي خلفها ، يتحرك في الأمام ، فقط لأن هناك مسافة صغيرة بين كل عين.

ولذا يمكننا فعل ذلك بالنجوم ، ولكن ليس بأعيننا ، لأن هذه المسافة صغيرة جدًا فيما يتعلق بمدى بُعد النجوم.

إيريك: نعم ، لا يبدو أن النجوم تتحرك كثيرًا إذا خرجت وغمزت في وجهها ذهابًا وإيابًا عدة مرات.

جانين: نعم ، ما يمكننا فعله في الواقع هو استخدام الأرض في مدارها مثل هذا النوع من الوميض ، وبالتالي إذا خرجنا وقياسنا في يونيو ثم خرجنا وقياسنا في ديسمبر ، فلدينا الآن ستة أشهر متباعدة لذلك نحن في منتصف الطريق حول الشمس.

إذن لدينا تلك المسافة بأكملها ، وهي 2 AU ، والعودة إلى تلك الوحدة الفلكية هي أطول خط أساسي يمكننا الحصول عليه أثناء وجودنا على الأرض. ويمكننا أن ننظر إلى النجوم ونرى كيف تتغير فيما يتعلق بالأشياء التي تقف خلفها ، وهكذا يمكننا الحصول على مسافة مباشرة.

إيريك: لذا يبدو المنظر جيدًا للنجوم القريبة إلى حد ما ، لكنك ذكرت طرقًا أخرى أيضًا. إذا ما هو التالي؟

جانين: نعم ، فالخطوة التالية هي شيء يسمى الشمعة القياسية ، وفي الواقع تم اكتشاف أول شمعة قياسية ليست بعيدة جدًا عن متحف العلوم بواسطة Henrietta Swann Levitt في مرصد كلية هارفارد في أوائل القرن العشرين.

كانت هناك جهاز كمبيوتر. إذا كنت مهتمًا بهذا على الإطلاق ، فهناك كتاب جيد حقًا يسمى The Glass Universe يتحدث عن جميع أجهزة الكمبيوتر التي عملت في مرصد كلية هارفارد ، بما في ذلك Annie Jump Cannon ، المشهورة جدًا باكتشاف سطوع النجوم ، علاقة حول ذلك.

حددت Henrietta Swan Levitt هذه الشمعة القياسية الأولى. لذلك كانت تعمل في مرصد كلية هارفارد ، تفحص لوحات التصوير من التلسكوبات. لذلك كانت هذه التلسكوبات تلتقط كل هذه الصور وكانوا بحاجة إلى أشخاص لتقليل البيانات ، وهو أمر تفعله الكثير من أجهزة الكمبيوتر المادية الآن ، لكن الناس فعلوه في ذلك الوقت.

وكانت تبحث في نوع معين من النجوم يسمى متغير Cepheid ، وأدركت أن هناك نوعًا من العلاقة بين مدى سرعة تعتيمها وإشراقها وما هو سطوعها.

هذه المتغيرات Cepheid متسقة للغاية ، لذلك كانت لديها فكرة أنه ، نظرًا لأن اللمعان والنقطة متماثلان ، فربما يمكن استخدامها لمعرفة مدى بُعد شيء ما.

لذا فإن فكرة الشمعة القياسية هي أن للشمعة سطوع جوهري نعرفه. يمكننا تحديد ذلك بسبب نوع من العلاقة الجسدية أو مجرد دراسة الفيزياء بشكل عام.

هذا النجم ، إذا كنا نعرف هذا الشيء الآخر عنه ، فإننا نعرف مدى سطوعه إذا كنت تقف على مسافة معينة منه. حسنًا ، إذا عرفنا مدى سطوعها وعرفنا مدى سطوعنا الذي نلاحظه ، يمكننا في الواقع معرفة المسافة بناءً على ذلك ، أليس كذلك؟

إذا كنت تعرف مدى سطوع مصباحك اليدوي وتعرف مدى سطوعه ، يمكنك معرفة مدى بعده.

إيريك: لذلك كلما كان شيء ما بعيدًا ، بدا خافتًا بالنسبة لنا ، وإذا عرفنا سطوعه الحقيقي ، فمن السهل جدًا حساب المسافة التي يجب أن يكون عليها لتظهر كيف نراه.

جانين: أجل ، بالضبط. لذلك اكتشفوا أنه يمكن استخدام هذه المتغيرات Cepheid بهذه الطريقة كشمعة قياسية. على الرغم من أن الشمعة القياسية الشخصية المفضلة لدي هي مستعر أعظم من النوع 1A.

وهذا تمامًا لأنني عندما كنت في الكلية ، عملت في مشروع على SS Cygni ، وهو متغير كارثي معروف جيدًا.

وما المتغير الكارثي هو أنه نجم عملاق أحمر ، وله شريك نجم ، رفيق نجم ثنائي ، يسمى القزم الأبيض ، وفي الواقع ، معظم النجوم في المجرة في أنظمة نجمية متعددة ، لذلك من الطبيعي جدًا أن ابحث عن نظام نجمي ثنائي.

إذن في متغير كارثي ، لديك هذا العملاق الأحمر وكان لديك هذا القزم الأبيض ، والقزم الأبيض قريب بما يكفي من العملاق الأحمر لدرجة أنه يسرق الكتلة من العملاق الأحمر.

إنها لا تعرف ما تنتمي إليه هذه الكتلة وتتولى تشغيلها وتتحول إلى هذا القرص الذي يدور حول القزم الأبيض وهناك نقطة يكون عندها كتلة كبيرة جدًا في القرص ، وتصبح غير مستقرة ، وكلها تقع عليها إلى القزم الأبيض والقزم الأبيض سطوع فجأة.

ولأننا نعرف ما هي تلك الكتلة ، فهناك علاقة فيزيائية رياضية بين مقدار الكتلة في هذا القرص.

ثم تعرف كم هو مشرق. لديك E يساوي mc تربيعًا ، لذا فأنت تعرف مقدار الكتلة التي ستتحول إلى طاقة ، ومن ثم يمكنك معرفة المسافة.

إيريك: وهذا يأخذنا إلى أبعد من ذلك على سلم المسافة ، لأن هذه الأشياء ساطعة جدًا ، يمكننا رؤيتها من بعيد جدًا ويمكننا قياس مسافات أكبر.

جانين: بلى. نعم ، وفي الواقع ، هكذا ابتعدنا عن مجرة ​​أندروميدا كان إدوين هابل ، الذي ربما سمعت عنه بسبب تلسكوب معين. كان هناك شخص سمي على اسمه.

لذلك استخدم إدوين هابل في عام 1924 متغيرات Cepheid التي ، كما افترض هنريتا سوان ليفيت ، يمكنك معرفة مدى بعد سديم أندروميدا ، لأنهم في تلك المرحلة لم يكونوا يعرفون أن المجرات كانت مجرات.

لكنه استخدمها لإثبات أنها ليست داخل مجرة ​​درب التبانة ، وكان عددها حوالي 900000 سنة ضوئية. استخدم 12 سيفيد لمعرفة ذلك. نعتقد الآن أنها حوالي 2.537 مليون سنة ضوئية ، لكن.

إيريك: لذلك في الملعب ، ليس سيئًا للغاية بالنسبة للتلسكوبات منذ 100 عام.

جانين: إنه علم الفلك ، أليس كذلك؟ لذا فهو قريب جدًا.

إيريك: حسنًا ، يمكننا استخدام هذه الأساليب لتقدير المسافات إلى المجرات الأخرى التي يتكون منها الكون ، والآن ، نحن في نهاية رحلتنا. كم تبعد حافة الكون؟

جانين: هذا أصعب. لا توجد ميزة للكون ، على الأقل ليست ميزة نعرفها ، والأشخاص الذين يحاولون اكتشاف ذلك يُطلق عليهم في الواقع علماء الكونيات.

هناك أناس يدرسون شكل الكون ، حجمه ، كيف تشكل ، كل هذه الأنواع من الأشياء. لكن يمكننا التحدث عن حافة الكون المرئي أو في الواقع إلى أي مدى يمكن أن نرى في الماضي.

تحدثنا عن هذا الحد الزمني والوقت الذي سيستغرقه ضوء الشمس للوصول إلى الأرض وكيف لن نعرف لمدة ثماني دقائق. حسنًا ، هذا ينطبق على كل ما نراه في الفضاء ، مما يعني أن النظر إلى الفضاء هو في الأساس آلة زمن ، أليس كذلك؟

نحن ننظر إلى الوراء في الوقت المناسب كلما ابتعدنا لأن الأمر يستغرق وقتًا حتى يسافر الضوء إلينا.

لذا فإن أبعد ما يمكننا رؤيته هو حوالي 46.5 مليار سنة ضوئية ، وهو أمر جنوني ، ولكنه يعني أيضًا أنه يمكنك النظر إلى الماضي ومحاولة اكتشاف كيفية تشكل الكون ، وهو ما يفعله علماء الكونيات مرة أخرى.

إيريك: حسنًا ، جانين ، شكرًا جزيلاً على إخبارنا بمدى بُعد كل شيء في الكون.


الكون مؤامرة سعيدة

يطرق الأطباء الذين يدرسون علم الكونيات باب السماء بصوت عالٍ ، ويسعون ، كما قال أينشتاين ، "لمعرفة ما كان في ذهن الله" عندما بدأ الكون قبل 10 إلى 20 مليار سنة. يشعر بعض العلماء بالذهول من الصدف الفيزيائية العديدة غير المحتملة في الكون ، والتي بدونها لا يمكن للحياة أن توجد. يجبرهم عملهم على طرح السؤال الفلسفي النهائي ، وهو مجال الدين لفترة طويلة: هل نشأ الكون عن طريق الصدفة أم عن قصد؟

في مواجهة قرون من التقاليد العلمية التي كانت محايدة أو غير مبالية بمثل هذه الأسئلة ، يقترح بعض علماء الكونيات أن الكون "مصمم" للحياة بشكل مثالي بطريقة لا يمكن أن تحدث "بالصدفة". كتب عالم الكونيات البريطاني بول ديفيز ، في كتابه المعنون "الكون العرضي" The Accidental Universe ، "تلزمنا الاكتشافات الحديثة حول الكون البدائي بقبول أن الكون المتوسع قد تم إنشاؤه في حركته بتعاون دقيق مذهل.

أصبح جون ويلر ، الفيزيائي ذو المؤهلات العالية ، لاهوتيًا تقريبًا عندما اقترح أن مبادئ ميكانيكا الكم تتطلب من الكون إنشاء ظاهرة مثل الحياة التي تراقب وتتأمل. يذهب هذا التفسير إلى حد القول بأنه بدون شيء مثلنا نلاحظه ، فإن الكون - كما يُفهم من منظور الفيزياء - سيكون مستحيلًا.

علماء الكونيات بعيدين عن ادعاء "دليل على وجود الله". ومع ذلك ، في الأدبيات العلمية المفتوحة ، فإنهم يستكشفون المعنى الحقيقي لـ "خلق الصدفة". يا لها من مفاجأة أن نرى المجال المعتاد للدين يغزو من قبل العلم السائد ، مما تسبب بلا شك في عدم ارتياح بعض العلماء والمتدينين.

يعتقد العلماء أن الحياة ، كما نعرفها على الأرض ، نشأت وتطورت على سطح كوكب فقط بفضل العديد من الظروف الملائمة - ليست دافئة جدًا ، ولا باردة جدًا ، والمواد الكيميائية المناسبة ، والطاقات المناسبة ، ولا قليلة جدًا ولا أيضًا. الكثير من الاستقرار في البيئة.

لكن هذه التفاصيل المحظوظة للتطور البيولوجي على كوكب صغير واحد ليست ما يثير اهتمام علماء الكون. إنهم يتساءلون بدلاً من ذلك عن سبب تكوين الكون بحيث تتماسك الذرات بالطريقة نفسها تمامًا - ليس أكثر إحكامًا ولا رخوة. إنهم يريدون معرفة سبب وضع قوانين الطبيعة بحيث تحترق النجوم ببطء كما تفعل. إنهم يريدون أن يعرفوا سبب تكوين فقاعة الكون والمكان والزمان بحيث لا يتمدد بشكل أبطأ أو أكثر مما يحدث.

إن سبب اندهاشهم الشديد من "الصدف" التي يجدونها في الطبيعة هو أن كوننا مهيأ للقيام بثلاثة أشياء غير عادية للغاية: تعزيز التعقيد الذي تجسده الحياة ، والسماح للأشياء شديدة التعقيد بالبقاء سليمة على مدى فترات طويلة من الزمن ومع ذلك السماح بالتغيير التدريجي الذي يمكن أن يؤدي إلى مزيد من التعقيد.

بغض النظر عن مدى تفكيرك في أنواع الحياة التي يمكن أن توجد في ظل ظروف فيزيائية مختلفة ، من الصعب تصديق أن الكائنات الحية المدركة لذاتها يمكن أن تتطور إلا في الكون الذي يسمح بالصفات الثلاث المذكورة أعلاه.

على سبيل المثال ، يسمح كوننا لشيء معقد مثل شفرتنا الجينية أن يتحد كيميائيًا من مواد أساسية جدًا. كما أنه يسمح لهذا الكود بالبقاء دون تغيير لعدة دهور (إذا كان الكون معاديًا للتعقيد ، فقد تنهار الجزيئات بترتيب قصير ، أو لا تتشكل على الإطلاق ، وبالطبع لن نكون موجودين) ومع ذلك ، فهو يسمح بالتغيير ، وبالتالي التطور (في بعض الكون البديل ، قد تتطور البلورة ، على سبيل المثال ، والتي كانت معقدة للغاية وطويلة العمر ، ولكن إذا لم تستطع التطور ، فلا توجد طريقة واضحة يمكن أن تتطور على الإطلاق. تصبح مدركًا للذات).

يسأل هؤلاء الفيزيائيون لماذا تم تكوين الكون بهذه الطريقة الدقيقة والحساسة وغير المحتملة للغاية ، هناك عدد لا حصر له من الطرق التي كان من الممكن أن يكون الكون قد تم إنشاؤها والتي كانت أكثر "بساطة" ، مع عدد أقل من المصادفات غير المحتملة.

بالطبع ، في أي من هذه الأكوان "الأبسط" تقريبًا ، فإن احتمالات تطور أي شيء معقد مثل الحياة - بغض النظر عن كيفية تخيلها - ستكون معدومة.

باختصار ، يتساءل علماء الكونيات عن سبب كون قوانين الفيزياء كما هي - بالأشكال الدقيقة والثوابت العددية الدقيقة التي تظهر مرارًا وتكرارًا في حساباتهم. إنه لأمر غير عادي أن العلم قد وصل إلى هذا الحد بحيث يمكنه أن يتساءل عن "لماذا" وليس فقط "ماذا وكيف" في الفيزياء.

كان أول شخص ألمح إلى شيء غريب صدفة عن الكون هو الحائز على جائزة نوبل في الفيزياء بول ديراك. في عام 1937 ، لاحظ أن الأرقام التي كانت في مرتبة مقدار واحد متبوعًا بـ 40 صفرًا ظلت تظهر بشكل غير متوقع.

كانت نسبة القوة الكهرومغناطيسية الضخمة بين جسيمين (بروتونات أو إلكترونات) إلى قوة الجاذبية الأضعف بكثير بينهما بهذا الحجم التقريبي. كما لاحظ أن نسبة عمر الكون إلى الوقت الذي يمر فيه الضوء عبر طول البروتون (أصغر مسافة يعرفها) كانت أيضًا حوالي واحد متبوعًا بـ 40 صفرًا. عدد البروتونات التي تساوي كتلة الكون المرئي كان ، بشكل ملحوظ ، هذا الرقم السحري مضروبًا في نفسه. كانت هذه كلها "أرقامًا نقية" بدون وحدات مثل الأقدام أو الأمتار أو الساعات - أي شخص في الكون سيشتق نفس الأرقام.

اعتقد ديراك أن هذا أظهر "علاقة عميقة بين علم الكونيات والنظرية الذرية" - بين العالم الكبير والصغير.

أعاد عالم الفيزياء الفلكية البريطاني براندون كارتر إثارة الاهتمام بهذا الشكل العلمي من "علم الأعداد" في أوائل السبعينيات. بدأ في تدوين مجموعة متنوعة من الظروف الكونية الضرورية للحياة تحت عنوان عام لما أسماه "مبدأ الأنثروبيا". هناك في الواقع نسختان على الأقل من هذا المبدأ ، والتي اكتسبت على التوالي اسمي مبدأ الإنسان "الضعيف" و "القوي".

يقول المبدأ الإنساني الضعيف فقط أنه بما أننا أحياء ونتأمل الكون ، فمن الأفضل أن تأخذ أي ملاحظات كونية ذلك في الحسبان وتدرك أننا بالضرورة نعيش في ظل ظروف خاصة. وبكلمات كارتر المبتذلة تقريبًا ، "ما يمكن أن نتوقع ملاحظته يجب أن يكون مقيدًا بالشروط اللازمة لوجودنا كمراقبين".

من ناحية أخرى ، يقول المبدأ الأنثروبي القوي أن أي كون ذي معنى أو حقيقي يجب أن يطور الحياة.

في ظل المبدأ الضعيف ، يمر الكون ببساطة بمرحلة تكون فيها الظروف مناسبة ونحن موجودون. ولكن بموجب المبدأ القوي ، يُنظر إلى القوانين الفيزيائية الأساسية على أنها تتطلب تطور الحياة - المراقبين - في نهاية المطاف!

هل نحلم؟ هل الثورة الكوبرنيكية - التي دمرت فكرة أن الأرض هي مركز الكون - دارت دائرة كاملة لتبني فكرة أن الكون يدور حول الحياة؟ على الرغم من أن الكثيرين يقاومون وجهة النظر الأنثروبية ، يبدو أن بعض علماء الكونيات قد استداروا تمامًا ، على الرغم من أنهم لا يقولون إنهم عثروا على عمل المصمم الكبير بين النجوم.

قام الفيزيائيان ب.ج.كار وم. ج. ريس بمراجعة حالة المعرفة حول المصادفات البشرية في مقال نُشر عام 1979 في مجلة الطبيعة.بعد فحص رياضي مفصل خلصوا إلى أن "جوانب عديدة من كوننا - يبدو أن بعضها متطلبات أساسية لتطور أي شكل من أشكال الحياة - تعتمد بشكل دقيق على المصادفات الظاهرة بين الثوابت الفيزيائية."

ما هي بعض المصادفات التي دفعت جوقة الفيزيائيين هذه إلى تبجيل الكون؟ من أكثر الحقائق المدهشة عن الكون أنه غارق في الوهج البارد الذي خلفه خلقه شديد الحرارة قبل مليارات السنين. باستخدام التلسكوبات الراديوية ، يمكن لعلماء الفلك أن يلتقطوا هذا الإشعاع المزعوم بـ "3 درجات كلفن" كصفير موحد في الشدة في جميع الاتجاهات ، لا يختلف بأكثر من جزء واحد في 10000.

هذا التوحيد في جميع الاتجاهات - يسمى الخواص - يجب أن يتم تكوينه من خلال ظروف أولية موحدة بشكل مذهل في الانفجار العظيم. إذا لم يكن الإشعاع شديد الخواص ، لأسباب مختلفة ، ستكون درجة حرارة الفضاء مرتفعة بشكل لا يطاق ولن يتمكن الكون من دعم الحياة المنظمة كيميائيًا.

كتب بول ديفيز ، "تتطلب درجة الحرارة الحالية للفضاء أن يتم ضبط معدل التمدد عند (ولادة الكون) في اتجاهات مختلفة إلى جزء واحد في جزء واحد متبوعًا بـ 40 صفرًا. وهذا مثال مذهل آخر على" المؤامرة الكونية . "

الجاذبية أضعف بشكل لا يصدق من القوة الكهرومغناطيسية التي تجعل النواة الكثيفة للذرة تعانق سحابة من الإلكترونات العابرة. إذا كانت الجاذبية أقوى قليلاً - لا تزال تسمح لها بأن تكون أضعف بكثير من الكهرومغناطيسية - لكانت النجوم تحترق بشكل أسرع وأكثر سخونة وستستهلك الشمس منذ فترة طويلة الهيدروجين الخاص بها. ربما لم يكن للحياة فرصة للتطور.

لو كانت الجاذبية أضعف قليلاً ، لكانت كل النجوم "أقزامًا حمراء" قاتمة. وأضاف بول ديفيز: "إن المقياس الطويل للغاية المطلوب لإحداث تغيير كوني كبير يُعزى مباشرة إلى ضعف الجاذبية".

الجسيم النووي الأكثر انتشارًا في الكون هو النيوترينو - 1 مليار منهم مقابل كل بروتون وإلكترون - من بقايا الانفجار العظيم. بالكاد تتفاعل مع المادة ويعتقد أنها ليس لها كتلة ، تمامًا مثل "جسيمات" الضوء - الفوتونات. لكن التجارب الحديثة كشفت أن بعض النيوترينوات لها كتلة صغيرة جدًا.

حتى نقطة معينة لن تكون هناك مشكلة ، ولكن حتى كتلة نيوترينو صغيرة قد تتسبب في انهيار الكون على نفسه بسبب الجاذبية المتزايدة. لا يرجع السبب في ذلك إلى أن النيوترينو عديم الكتلة حقًا أو أنه ليس ضخمًا بما يكفي "لإغلاق" الكون. لقد أثبت بعض المنظرين أن النيوترينوات الضخمة جدًا كانت ستمنع أيضًا تكون المجرات. يجب أن نكون شاكرين للأشياء الصغيرة.

تتطلب الحياة كما نعرفها الموت المذهل لنجوم متفجرة ضخمة تسمى المستعرات الأعظمية. قرب نهاية حياتهم ، تقوم المستعرات الأعظمية بطهي العديد من العناصر أثقل من الهيليوم. عندما تنفجر هذه النجوم ، فإنها تشتت تلك الذرات في جميع أنحاء الكون لإعادة تدويرها في أجسام الكائنات الحية وفي أحشاء الكواكب. يُعتقد أن هذا الانفجار يعتمد على ضغط هائل للنيوترينوات بينما يحاول النجم الانهيار على نفسه. كما يحدث ، فإن القوة النووية الضعيفة ليست قوية جدًا ولا أضعف من أن تمنع هذا الضغط ، ويسمح الكون بحدوث هذه الانفجارات الحاسمة.

حادث رقمي آخر: ترتبط القوة النووية الضعيفة بقوة الجاذبية بطريقة ظهرت فيها الهيدروجين بشكل أساسي بدلاً من الهيليوم كعنصر مهيمن في المرحلة الأولى من الكون. إذا كانت هذه العلاقة قد تأججت قليلاً في اتجاه واحد ، فمعظمها يكون الهيليوم قد تكوّن وكان هناك احتراق أسرع ونجوم أقصر عمراً.

الأهم من ذلك ، أنه لم يكن هناك هيدروجين تقريبًا لتكوين الماء. اذن اين ستكون الحياة؟ وفقًا لبول ديفيز ، "المحتوى النووي للكون حساس للغاية لما يبدو أنه حادث نووي عشوائي يشمل مجالات مختلفة تمامًا من الفيزياء."

تربط القوة الشديدة البروتونات والنيوترونات معًا في نواة الذرة. إذا كانت تلك القوة نصف قيمتها فقط ، فإن العناصر الأساسية مثل الكربون والحديد ستكون غير مستقرة ولن تبقى على قيد الحياة لفترة طويلة. إن زيادة القوة النووية بنسبة 2٪ فقط من شأنها أن تحرق كل الهيدروجين بشكل كارثي في ​​وقت مبكر من الكون.

قائمة الصدف الكونية تطول وتطول. قد يقترح المتشكك بشكل صحيح أنه يمكن أن يكون هناك مبدأ فيزيائي أساسي غير معروف (بخلاف الأنثروبيا) من شأنه أن يجبر الكون على أن يكون مضيافًا جدًا للحياة بكل هذه الطرق - وهي حقيقة لن يجدها بول ديفيز أقل أهمية. لقد كتب أنه "سواء كانت قوانين الطبيعة قادرة على فرض الصدف على الكون أم لا ، فإن حقيقة أن هذه العلاقات ضرورية لوجودنا هي بالتأكيد واحدة من أكثر الاكتشافات الرائعة في العلم الحديث".

كان للفيزياء بالفعل بعض النظريات المنتظرة التي يمكن أن تفسر العديد من المصادفات البشرية ، ولكن على حساب تبني عبء فكري مزعج بنفس القدر - أو ممتع! أحد الحلول اقترحه جون ويلر John Wheeler ، الفيزيائي المشهور عالميًا في نظرية الجاذبية والكم. يقترح أن هناك "مجموعة من الأكوان" ، لكل منها مجموعته الخاصة من القوانين الفيزيائية والثوابت. تصادف أننا في كون واحد متوافق مع الحياة.

قد توجد هذه العوالم بالتوازي أو بالتتابع ، إذا كانت عادة الأكوان تتوسع ثم تنهار. في بعضها يمكن أن يكون هناك هيكل وأشكال "حياة" لا يمكننا تخيلها أبدًا. ولكن على حد تعبير الفيزيائيين كار وريس ، "معظمهم" مولودون ميتًا "، حيث إن القوانين الفيزيائية السائدة لا تسمح بحدوث أي شيء مثير للاهتمام فيها ، فقط تلك التي تبدأ بالثوابت الصحيحة يمكن أن تصبح" مدركة لذاتها ". "هذه طريقة للحصول على عالم جيد" بالصدفة ".

ثم هناك تفسير "العوالم المتعددة" لميكانيكا الكم. هذه النظرية ، التي ابتكرها هيو إيفريت الثالث في الخمسينيات من القرن الماضي ، تقترح أن الكون ينقسم باستمرار عند كل قياس بواسطة "مراقب" إلى لانهاية شبيهة بالعالم المتوازي وغير المتصل. كل الأشياء الممكنة تحدث "في مكان ما". في عالم ما ، تموت قطة ، وفي عالم آخر تستمر في العيش. لذلك لدينا مجموعة من الأكوان المتوازية المتوسعة بلا حدود في هذه النظرية أيضًا - فرصة أكبر للحصول على هذه "الصدف" البشرية بالصدفة المطلقة.

يعبر بول ديفيز عن شعور قد يكون لدى الكثير من الناس حول أكوان متعددة. "يبدو أن تفسير الصدف من خلال التذرع بعدد لا نهائي من الأكوان غير المجدية يحمل عبءًا زائدًا إلى أقصى الحدود. ومع ذلك ، يجب أن نستنتج أن البدائل - الكون الذي تم إنشاؤه عمداً للسكنى ، أو الكون الذي يُنظر فيه إلى الهيكل الخاص جدًا على أنه معجزة خالصة هي أيضا منفتحة على التحدي الفلسفي ".

بدأت الثورة الكوبرنيكية في القرن السادس عشر وحلت مكان الأرض كمركز للكون. كانت الشمس ، وليس الأرض ، هي مركز النظام الشمسي. ثم لم تكن الشمس سوى واحدة من العديد من النجوم الأخرى ، حيث بدت شبيهة بالنقطة وبعيدة في الفضاء. تم تنظيم النجوم في كون جزيرة من مئات المليارات من النجوم تسمى مجرة ​​درب التبانة. وأخيرًا ، تم خلع مجرة ​​درب التبانة عن عرشها وأصبحت واحدة فقط من مئات المليارات من المجرات المنتشرة في الفضاء.

لقد كانت عملية إلغاء المقاطعات هذه واقعية ومفيدة للغاية للأنا البشرية غير الخاضعة للرقابة ، ولكن كان لها تأثير جانبي مؤسف يتمثل في تقليل أهمية الحياة في الكون. حتى لو كانت الحياة موجودة في عوالم أخرى ، ما هي الأهمية التي يمكن أن تكون لها مقارنة بضخامة الزمان والمكان؟

إذا كان مجرد "صدفة" نشأت الحياة على كوكب معين واكتسبت شكلاً معينًا ، فمن المؤكد أن الحياة لن يكون لها أهمية أكبر من السمات الرئيسية "العرضية" للكون - المجرات والنجوم والكواكب.

لكن الآن يتساءل بعض علماء الكونيات عما إذا كانت الحياة ذات أهمية مركزية للكون. يتخذ الفيزيائي ويلر ، وهو من أشد المؤمنين بالدور المركزي لميكانيكا الكم ، وجهة نظر بشرية متطرفة. إنه يشعر أن الكون يحتاج إلى "مشاركة مراقب" من أجل استمراره. في رأيه ، هناك حاجة إلى "المراقبين" - سواء كانت مسجلات الأحداث غير الحية مثل الصخور التي تحتفظ بآثار الأشعة الكونية ، أو الكائنات الواعية - بمعنى ما "لخلق" الكون. إنهم ينشئون رابطًا للرصد من خلال شبكة واسعة لا يمكن تصورها من الظواهر الكمومية الأولية التي تمتد إلى بداية الكون. وبهذه الطريقة ، فإن البشر - جميع أشكال الحياة - هم مراقبون لخلق الكون ، وبمعنى ميكانيكي كم غريب ، يجلبونه إلى الوجود.

ويلر عالم لامع ومحترم ، ولكن من السذاجة الاعتقاد أننا بأي حال من الأحوال ساعدنا في خلق الكون. لكن ميكانيكا الكم "العادية" ، التي يؤمن بها جميع الفيزيائيين مرتين في اليوم ، تعذب بالفعل الفطرة السليمة.

في غضون ذلك ، قدم الفيلسوف كينيث وينكلر وجهة نظر الفيلسوف لمبدأ الإنسان في مجلة Sky and Telescope العام الماضي ، وادعى أنه يجد افتراضات مخفية حول الإنسان في المبدأ الإنساني. إنه يتحدى مؤيدي هذا المبدأ: "إذا كانت النتيجة النهائية لتاريخ الكون هي أرض مليئة بأشكال حياة أكثر بدائية ، أو واحدة خالية من كل أشكال الحياة ، فهل سيكون المدافعون عن هذا المبدأ مستعدين للقول إن ذلك كان من أجل هذه الغاية أن الثوابت المادية كما هي؟

نحن نعرف القليل جدًا عن كل الطرق الممكنة "للحياة" حتى في كوننا. ربما يجب أن يكون لبعض أشكال الحياة النووية أو الكهرومغناطيسية الغريبة التي تخيلها الفيزيائيون - الذين تحولوا إلى خيال علمي - مبادئهم "البشرية" أيضًا. قد يكونوا قادرين على الوجود في ظل مجموعة أوسع من الظروف.

سيأخذ البعض من كل هذه التكهنات الانطباع بأن علماء الفيزياء المصلحين قد عثروا على مصمم كبير - الله - مختبئًا في نظرياتهم ومعادلاتهم. قد يستنتج الآخرون ، الذين يتبنون وجهة نظر حيادية ، أنه سواء عن طريق التصميم أو الصدفة أو العملية التي لم يتم تصورها بعد ، فإننا نعيش في عالم جيد جدًا - عالم واعد جدًا. إنه مكتوب في كتاب السماء العظيم.


شاهد الفيديو: Why our universe might exist on a knife-edge. Gian Giudice (شهر اكتوبر 2021).