كانت لجنة نوبل قد منحت جائزة سنة 2016 في الفيزياء لثلاث بريطانيين وهم ديفيد ثاوليس، وف. دانكن هولداين، وج. مايكل كوستيرليتس، لقيامهم بأبحاث "أتاحت تحقيق تقدم في الفهم النظري للأسرار الغامضة للمادة".أكما علنت لجنة نوبل بالسويد قبل أيام، عن منح جائزة سنة 2017 في الفيزياء لثلاثة علماء أمريكيين. وأكدت الأكاديمية الملكية السويدية للعلوم أن الأمر يتعلق بكل من رينير وايس Rainer Weiss، وباري باريشBarry Barich، وكيب ثورن، Kip Thornوأبرزت اللجنة المشرفة على منح جوائز نوبل، في حيثيات قرارها، أن هؤلاء الأمريكيين فازوا بالجائزة "تقديرا لإسهاماتهم الحاسمة في رصد موجات الجاذبية" التي تفتح آفاقا جديدة لفهم الكون وتحملنا إلى الغوص في أعماق الانفجار العظيم البغ بانغ وذلك بفضل أجهزة الرصد المتطورة ليغو Ligo أي المرصد الليزري الأنتيرفيرومتري الثقالي Laser interferometer Gravitational Wav observatory
لقد جاء هذا التكريم تتويجاً "لمساهماتهم الحاسمة في مرصد ليغو ورصد موجات الجاذبية" في تثبيت عملي للتنبؤات النظرية لأينشتاين قبل مئة عام، وهو اكتشاف "غيّر العالم" بحسب الأكاديمية السويدية التي تمنح الجائزة. فبعد قرن على حديث آينشتاين عن هذه الموجات التي تسبح في الفضاء مؤرخة للأحداث الفلكية الكبيرة التي وقعت فيه، تمكن المرصد "ليغو" من رصد هذه الموجات فعلا لأول مرة في تاريخ العلم، وذلك في أيلول/سبتمبر من العام 2015. وأشارت إلى أن "هذا أمر جديد ومختلف تماما ويفتح عوالم غير مرئية".
بعد هذه المقدمة الضرورية التي تعد مفتاح لمقاربة جديدة، نود أن نطرح التساؤل التالي: ماذا يعني اكتشاف موجات الجاذبية أو الموجات الثقالية كما يسميها البعض؟ ولماذا تدفعنا لمراجعة معلوماتنا وحساباتنا عن ولادة وطفولة الكون المرئي، ما يعني أن هناك خلاف بين العلماء حول هذا الموضوع وحول موضوع الأسرار الغامضة للمادة المكونة للكون المرئي وتوزيعها وكميتها وعلاقتها بالمادة المضادة المختفية والمادة السوداء أو المظلمة والطاقة الداكنة أو المعتمة أو السوداء، إلى جانب العديد من الألغاز والأسرار والتحديات الأخرى التي لم تحل بعد بالرغم من سيادة وهيمنة نظرية الانفجار العظيم وإثبات صحتها رياضياً ومختبرياً أو تجريبياً ورصدياً أي من خلال المراقبة والمشاهدة والرصد.
عند دراسة مفارقات نظرية الانفجار العظيم والنظرية الكوسمولجية المعيارية من قبل العلماء وتفنيدها، كادت أن تنهار لولا اقتراح بعض العلماء المعاصرين الأفذاذ لفرضية التضخم الكوني الهائل والمفاجيء الذي حدث بعد الانفجار العظيم فوراً L'inflation، فلقد حل معضلة النموذج المعياري لعلم الكوسمولوجيا مؤقتاً لكنه طرح في نفس الوقت معضلات ومشاكل أخرى جديدة، فمازلنا لحد الآن لا نعرف طبيعته وماهيته ولا أسباب وكيفية حدوثه، إلى جانب صعوبة فهمنا لماهية الفرادة الكونية الأولية التي انبعث منها الانفجار العظيم. هل حدثت قفزة أو عملية ارتداد rebond للكون المرئي سابقة للانفجار العظيم إثر عملية تقلص وإنكماش عظيم سابقة على نحو تعاقبي تفادياً للمرور بالفرادة الكونية الأولية؟ النقاش مازال مفتوحاً خاصة بعد النتائج المذهلة التي قدمها لنا التلسكوب الفضائي بلانك وما ستقدمه التلسكوبات المتطورة جداً التي ستطلق بعده في السنوات القادمة والتي ستدرس بتعمق أكبر حيثيات وتفاصيل ونتائج ومعطيات الخلفية المكروية الكونية الأحفورية المنتشرة le fond diffus cosmologique، التي نقلت لنا حالة الكون المرئي الأولية الأقدم التي وصلتنا لحد الآن، أي صورة الكون الوليد.
مما لا شك فيه أن الكون المرئي في حالة توسع وهناك فترات تسارع فيها هذا التوسع لكن الفترة التي سبقت ذلك عرفت بالتضخم الكبير الهائل السرعة أقل من واحد من مليار المليار المليار من الثانية بحيث انتفخ الكون أو كبر من نقطة الفرادة إلى حجم هائل، ومن ثم بدأ بالتسارع المنتظم وما يزال يتوسع إلى يومنا هذا. إن هذا التوسع التضخمي المفترض ينطوي على حصول مسافات خير متخيلة بين نقاط تباعدت على النسيج الكوني الزمكاني وبسرعة تفوق كثيراً سرعة الضوء التي نعرفها، أي 300000 كلم / ثانية، وهذا لا يتعارض مع القاعدة المطلقة التي حددتها نظرية النسبية الخاصة la relativité restreint، والتي تقول أنه لايمكن لأي مادة أو معلومة أن تنتشر بسرعة تفوق سرعة الضوء، ففي النموذج التضخمي، إن الذي يتوسع بسرعة ليس المادة بل الفضاء أو الزمكان الذي يحتوي تلك المادة أي هندسته وتكوينه sa géométrie، أي إن المقياس la métrique هو الذي يتوسع وليس الجسم المقاس، والمقصود بهذا الأخير هو الموتر المتري الذي هو عبارة عن كينونة رياضية للقياس tenseur métrique qui est un objet objet mathématique تسمح بتحديد وحساب المسافات والزوايا في فضاء أو زمكان معين.
لا بد من الإشارة هنا إلى أنه في بداية سنوات السبعينات من القرن الماضي، القرن العشرين، قام عالم الفيزياء السوفيتي ألكسي ستاروبنسكي Alexei Starobinsky، من معهد لاندو للفيزياء النظرية في موسكو باقتراح فكرة التوسع الأسي expansion exponentielle المفاجئ غير القابل للقياس، أي التضخم المفاجئ والفوري للفضاء أو الزمكان، وفي حساباته الرياضية نتج أن التوسع الأسي نجم عن تعديلات في معادلات النسبية العامة لآينشتين التي تصف الثقالة أو الجاذبية بغية الأخذ بالاعتبار التأثيرات الكمومية أو الكوانتية التي يفترض أن تكون موجودة في الكون البدئي. ومن ثم جاء دور العالم آلان غوث Alan Guth الأستاذ في معهد ماساشوسيت للتكنولوجيا MIT الشهير الذي اقترح هو أيضاً نموذج كوسمولوجي للكون البدئي يحدث فيه التوسع الأسي expansion exponentielle التضخمي مستنداً إلى نظرية الحقول الرقمية les champs scalairse، بعبارة أخرى إن المقصود بذلك هو الربط بين كل نقطة في الزمكان برقم سكالير scalaire. لكن نموذجه الأولي شابه بعض النقص والقصور، فجاء العالمان الروسي أندريه ليند Andrei Linde، الأستاذ في جامعة ستانفورد الأمريكية، والعالم بول ستينهارد Paul Steinhardt من جامعة برينستون اللذين قدما في بداية ثمانينات القرن المنصرم تجسيدات وإنجازات ملموسة من الناحية العلمية للنموذج التضخمي للكون المرئي البدئي.
لقي هذا التعديل المقترح على النموذج التضخمي قبولاً واسعاً لدى العلماء لأنه ساهم في حل الكثير من المعضلات والعقبات التي تقف في طريق النموذج الكوسمولوجي المعياري. ومن بين تلك العقبات أو التحديات والمشاكل المطروحة، مشكلة " الأفق " Horizon" فالمشاهدات وعمليات الرصد والتحليل للخلفية الكونية الأحفورية المكروية المنتشرة التي تنتشر وتسبح في كافة أنحاء الكون المرئي، والتي رصدها بدقة تلسكوب بلانك الفضائي، تظهر أنه في الفترة التي انبعثت فيها تلك الإشعاعات البدئية الأولية الناجمة عن عملية الانفجار العظيم بعد مرور 380000 سنة من حدوث البغ بانغ الانفجار العظيم، كان الكون البدئي متجانساً ومتناحي الخواص homogène et isotrope، أي أن الكون كان يبدو متشابهاً أي كان الاتجاه الذي ننظر منه إليه، والحال أنه لم يكن هناك سبب علمي منطقي في أن يغدو الكون ذو خواص متناحية أو متشابهة ومتناظرة أو متماثلة، على سبيل المثال أن تكون درجات الحرارة فيه متجانسة ومتماثلة من قبل التحلل homogénéisées par thermalisation، بينما كانت هناك مناطق متباعدة في الكون لم تتبادل فيما بينها المعلومات والخواص التي لديها، حتى ولو كان التبادل يتم بسرعة الضوء، لأن المسافات التي تفصل بينها من الشساعة بمكان بحيث لن يتسنى لها أن تكون على اتصال ببعضها البعض بهذه السرعة بعد الانفجار العظيم بدون حدوث التضخم المفاجيء المفترض، لذا فإن نموذج التضخم le paradigme de l'inflation يحل هذه المعضلة ويلغي عدم التوافق incompatibilité هذا وذلك بافتراض أن الكون البدئي الناجم عن الانفجار العظيم كان مضغوطاً في منطقة غاية في الصغر والكثافة و بفعل التغطية الحرارية thermalisé، توزعت فيه الحرارة على نحو متجانس ومتماثل أو متناظر ومتناحي بحيث جاءت مرحلة التضخم الفوري الهائل لتنفخ الكون البدئي وتباعد بين مناطقه التي كانت متقاربة ومتشابهة،وظلت على نفس الحالة رغم تباعدها عن بعضها بمسافات هائلة. وهناك معضلة أو لغز الإستواء والتسطح la platitude في الكون المرئي التي تتواجد في النموذج الكوسمولوجي المعياريmodèle standard de la cosmologie فالزمكان يبدو مسطحاً أو مستوياً plat فانحنائه أو تحدبه الهندسي يقترب من الصفر، فكيف يمكن تفسير مثل هذه المشاهدة في حين أنه من وجهة نظر فيزيائية، يتطلب ذلك إحداث تعديلات دقيقة للغاية في المعايير الكوسمولوجية؟ والحال إنه مع فرضية التوسع الأسي expansion exponentielle، فإن أي انحناء أو تحدب، مهما كانت قيمته الأولية، فإنه سيبدو بعد التضخم المدوي المفاجئ صغيراً للغاية يمكن إهماله، أي أقرب ما يمكن للصفر. ومن المفارقات المطروحة في النموذج الكوسمولوجي المعياري هناك الأنثروبي l'entropie، والذي يمثل قيمة فيزيائية ترتبط بدرجة الفوضى واللا انتظام في النظام القائم على المستوى الميكروسكوبي. كيف يبدو الأنثروبي في الكون الحالي كبيراً في حين كان الأنثروبي الأولي في الكون البدئي المعروف بأنثروبي بلانك l’entropie de Planck صغيراً جداً؟، هنا أيضاً جاء التضخم ليحل الإشكال. ومع ذلك مايزال هناك من العلماء من يعترض على فرضية التضخم الكوني الهائل والمفاجيء لكنهم أقلية في الوسط العلمي.
كانت شرارة الحملة الاعتراضية قد انطلقت على يد العالم الفيزيائي بول شتاينهارد Paul Steinhardt، والذي كان أحد أعمدة نظرية التضخم الكوني إلى جانب آلان غوث وأندريه ليند، لكنه انقلب عليهم وبات من اشد المتحمسين لمعارضتها ومحاربتها بحيث وصفها بأنها لا ترقى إلى مصاف النظرية العلمية، وذلك في مقالة له بهذا الخصوص أثارت جدلاً واسعاً في الوسط العلمي الفيزيائي. وأدعى شتاينهارد بأن هذه النظرية لم تقدم تكهنات أو تنبؤات كما هو شأن النظريات العلمية الأخرى، وهذا تجني مقصود لأن نموذج التضخم هو من بين أكثر النماذج التي تتميز بالمصداقية بعد التثبت والتدقيق بمصداقية وصلاحية تنبؤاته وتكهناته والتي تتوافق مع نتائج الرصد والمشاهدات الحديثة بواسطة الأجهزة الأكثر تطوراً من الناحية التكنولوجية مثل تلسكوب بلانك الفضائي الذي درس وحلل الأشعة الخلفية الكونية المنتشرة، وقد اقترح شتاينهارد نموذجاً بديلاً أسماه ekpyrotique وهو مأخوذ عن الإغريقية ekpyrisis والتي تعني الاحتضان embrassement وهي إشارة إلى مرجعية قديمة، أو إلى الرؤية التعاقبية الدورية أو الحلقية للكون عند الفلاسفة الإغريق الـمتحملون stoïciens، وهذه الرؤية الفلسفية للكون تقول أن هذا الأخير شهد مراحل دورية متعاقبة حيث يتم استبدال الانفجار العظيم بنوع من الارتداد العظيم انطلاقاً من مرحلة سابقة للكون في حالة تقلص وانكماش. ولقد رد عليه زملاؤه بشدة وقسوة تقرب للتسفيه من بينهم آلكسي ستاروبنسكي وآلان غوث وأندريه ليند، بل وكذلك من جانب العالم البريطاني ستيفن هوكينغ وستيفن وينبيرغ وإدوارد ويتن.
تجدر الإشارة إلى أن ستلايت أو تلسكوب بلانك الفضائي قدم لنا خارطة دقيقة للكون البدئي ولدرجات الحرارة المتوزعة فيه وكيفية اهتزازاتها وتقلباتها واختلالاتها، وإذا كان لدى الأشعة الخلفية المكروية المنتشرة معدل متوسط لدرجة حرارة يقدر بــ 2.7 كلفن أو مايعادل _270.4° C فإن هذه تتخلخل وتتقلب على نحو ضعيف بين مختلف المناطق في الفضاء الخارجي، وانطلاقاً من تلك التقلبات fluctuations، يمكننا بناء ما يعرف بطيف القوة Le spectre de puissance للتخلخلات والاهتزازات والتقلبات الكوسمولوجية والكوانتية أو الكمومية الذي يحدد كثافة وقوة وعمل التقلبات على المستوى الذي تحدث فيه، والذي هو بمثابة إمضاء لحالة الكون في تلك المرحلة البدئية الغائرة في القدم، وقد سجل تلسكوب بلانك الفضائي قيمة تلك التقلبات بدقة تتطابق مع ما تكهن به ستاروبنسكي. من هنا يمكننا القول أن النموذج التضخمي صالح وقدم تكهنات ثبت حدوثها تجريبياً بالقياس والمشاهدة والرصد. هناك كذلك نماذج أخرى للموديل الكوسمولوجي المعياري خاصة من بين من تتحدث منها عن ماقبل البغ بانغ الانفجار العظيم، ونموذج الارتداد للمادة، وهي نماذج قدمها علماء مرموقين من أمثال موريزيو كاسبرتيني وغابرييل فينيزيانو وفابيو فينيللي لكنها لا ترقى إلى مستوى النظرية العلمية على غرار نسبية ىينشتين الخاصة والعامة التي تمتلك أسس راسخة تعدت وتجاوزت التحديات والعقبات والاختبارات التجريبية والرصدية والمختبرية والرياضياتية، و لا ننسى نظريات حيرت العقول كنظرية الأوتار الفائقة وغيرها من نظريات الحقول ممن قدم عمقاً وأساساً فيزيائياً لمعظم النماذج الكوسمولوجية لكنها لم تفلح في عرض الطبيعية والماهية الحقيقية للتضخم ولا أسباب حدوثه مما يجعله محض افتراض نظري لا أكثر رغم التأكد من حدوثه في مرحلة من مراحل الكون المرئي البدئي. فهو من نوع الحقل الرقمي champs scalaire، على غرار حقل هيغز المرتبط ببوزونات هيغز كما شارات إلى ذلك نظريات الحقول كالأوتار الفائقة وأطروحة النطاق والامتداد أو التمدد والتوسع extension في نظرية التناظر الفائق في فيزياء الجسيمات وباقي النظريات الغريبة والمتفردة.
فلكي تترسخ النظرية العلمية وتفرض نفسها عليها أن تثبت وجودها وتتجاوز الاختبارات والتدقيق كما هو حال نظرية النسبية لآينشتين التي فسرت وشرحت كافة المشاهدات القديمة والتي كانت غامضة ولغزية حتى تاريخ ظهورها، مثل اضطراب مدار كوكب عطارد mercure، وقامت بالعديد من التكهنات والتنبؤات التي ثبتت صحتها فيما بعد مع مرور الزمن وتقدم العلم والتكنولوجيا وأجهزة القياس والرصد والمشاهدة، وإن المشاهدات المستقبلية سوف تحسم أمر صلاحية ومصداقية النماذج الكوسمولوجية مثل اكتشاف الموجات الثقالية أو موجات الجاذبية الأولية القديمة وكتلك الناجمة عن تصادم واندماج ثقبين أسودين كما حصل مؤخراً وهي عبارة عن تأرجحات وترددات مرحلية ودورية périodiquesتحدث في النسيج الزمكاني بيد أن الموجات الثقالية الأولية أو موجات الجاذبية البدئية الأساسية تختلف نوعاً ما، فالتقلبات والتأرجحات والتذبذبات الكمومية أو الكوانتية في كون في حالة توسع تؤدي إلى نشوئها وانبثاقها أوتوماتيكياً على نحو آلي في نفس وقت حدوث التقلبات أو التأرجحات في الكثافة، فكل النماذج الكونية الكوسمولوجية للكون الأولي البدئي تتكهن بحدوثها ووجودها إلا أن أطيافها تختلف حسب النموذج، فبالنسبة لنموذج التضخم فإن الطيف اللوني يتجه نحو الأحمر أي أطوال الموجة الكبيرة بينما في نماذج أخرى يميل الطيف نحو الأزرق أطوال الموجة القصيرة. يصعب رصد موجات الجاذبية لأن التغيير الذي تحدثه في النسيج الزمكاني صغير للغاية لكنها تركت آثاراً في الإشعاعات الأحفورية المكروية في الخلفية الكونية المنتشرة وهذا ما رصدته تجربة Bicep2 سنة 2014 وأكد القائمون على التجربة تأكيد حصول التضخم بفضلها، لأنهم ادعوا أنهم رصدوا آثار موجات الجاذبية في الأشعة الخلفية ألأحفورية الميكروية الكونية المنتشرة لكن التدقيق اثبت أنهم على خطأ فالذي رصدوه هو عبارة عن تلوث عن طريق الاستقطاب في الأغبرة الكونية الموجودة في مجرة درب التبانة ولو كان ما رصدوه هو حقاً إشارة كونية أصيلة لما تم تأكيد التضخم بل على العكس لأن الإشارة هي التي سوف تشير إلى ذلك الانزياح الطيفي نحو الأزرق وليس نحو الأحمر لكن الدعاية والتركيز الإعلامي هو الذي انتصر في هذه القضية وأوهم الجميع أنه تم اكتشاف موجات الجاذبية الأولية الأصلية داخل أشعاعات الخلفية الأحفورية الميكروية المنتشرة وبالنتيجة فإن عمليات الرصد والمشاهد المستقبلية هي التي ستحسم الموضوع خاصة بواسطة التلسكوب المستقبلي وكاشفه SPT-3G في القطب الجنوبي والتلسكوب الميللميتري ACT في صحراء تشيلي في آتاكاماATACAMA في السنوات القليلة القادمة.
يتبع
ولادة وطفولة الكون المرئي المختلف عليها
هل الكون المرئي يتيم ووحيد؟ -1-
مواضيع ذات صلة