عندما تخبز رغيفًا من الخبز أو مجموعة من الكعك، فإنك تضع العجينة في مقلاة. عندما تُخبز العجينة في الفرن، تتمدد في صينية الخبز. تصبح أي رقائق شوكولاتة أو توت في خليط المافن بعيدة عن بعضها البعض مع تمدد خليط المافن.
ال توسع الكون هو، في بعض النواحي، مماثلة. لكن هذا التشبيه يخطئ في شيء واحد، فبينما يتمدد العجين في صينية الخبز، لا يوجد لدى الكون أي شيء يتوسع فيه. إنه يتوسع فقط في نفسه.
يمكن أن يبدو الأمر وكأنه دعابة للدماغ، لكن الكون يعتبر كل شيء داخل الكون. في الكون المتوسع، لا يوجد مقلاة. مجرد عجينة. وحتى لو كان هناك مقلاة، فإنها ستكون جزءًا من الكون، وبالتالي ستتوسع مع المقلاة.
حتى بالنسبة لي أ أستاذ تدريس في الفيزياء وعلم الفلك الذي درس الكون لسنوات، يصعب فهم هذه الأفكار. لا تواجه شيئًا كهذا في حياتك اليومية. إنه مثل السؤال عن الاتجاه الأبعد شمال القطب الشمالي.
هناك طريقة أخرى للتفكير في توسع الكون وهي التفكير في كيفية تحرك المجرات الأخرى بعيدًا عن مجرتنا، درب التبانة. يعرف العلماء أن الكون يتوسع لأنهم يستطيعون تتبع المجرات الأخرى أثناء ابتعادها عن مجرتنا. إنهم يحددون التوسع باستخدام المعدل الذي تبتعد به المجرات الأخرى عنا. يتيح لهم هذا التعريف تخيل التوسع دون الحاجة إلى شيء يتوسعون فيه.
متعلق ب: تشير دراسة جديدة إلى أن الثقوب السوداء يمكن أن تكون السبب وراء توسع الكون
الكون المتوسع
بدأ الكون ب الانفجار العظيم منذ 13.8 مليار سنة. يصف الانفجار الكبير أصل الكون بأنه متفرد شديد الكثافة والساخنة. مرت هذه النقطة الصغيرة فجأة بتوسع سريع يسمى التضخم، حيث توسع كل مكان في الكون إلى الخارج. لكن اسم Big Bang مضلل. لم يكن انفجارا عملاقا، كما يوحي الاسم، ولكن في الوقت الذي توسع فيه الكون بسرعة.
ثم تكثف الكون بسرعة وبرد، وبدأ في تكوين المادة والضوء. وفي نهاية المطاف، تطورت إلى ما نعرفه اليوم باسم كوننا.
كانت فكرة أن كوننا لم يكن ثابتًا ويمكن أن يتوسع أو ينكمش نشر لأول مرة من قبل الفيزيائي الكسندر فريدمان في عام 1922. وأكد رياضيا أن الكون يتوسع.
وبينما أثبت فريدمان أن الكون يتوسع، على الأقل في بعض المواقع، كان إدوين هابل هو الذي بحث بشكل أعمق في معدل التوسع. وأكد العديد من العلماء الآخرين أن المجرات الأخرى تبتعد عن مجرتنا درب التبانةولكن في عام 1929، هابل نشر ورقته الشهيرة التي أكدت أن الكون بأكمله يتوسع، وأن معدل توسعه يتزايد.
ولا يزال هذا الاكتشاف يحير علماء الفيزياء الفلكية. ما هي الظاهرة التي تسمح للكون بالتغلب على قوة الجاذبية التي تحافظ على تماسكه بينما تتوسع أيضًا عن طريق إبعاد الأجسام الموجودة في الكون عن بعضها البعض؟ وفوق كل ذلك، فإن معدل توسعها يتسارع بمرور الوقت.
يستخدم العديد من العلماء صورة مرئية تسمى قمع التوسع لوصف كيفية تسارع توسع الكون منذ الانفجار الكبير. تخيل قمعًا عميقًا ذو حافة واسعة. الجانب الأيسر من القمع – النهاية الضيقة – يمثل بداية الكون. عندما تتحرك نحو اليمين، فإنك تتحرك للأمام في الوقت المناسب. يمثل اتساع المخروط توسع الكون.
لم يتمكن العلماء من قياس مكان وجوده بشكل مباشر الطاقة المسببة لهذا التوسع المتسارع يأتي من. ولم يتمكنوا من اكتشافه أو قياسه. ولأنهم لا يستطيعون رؤية هذا النوع من الطاقة أو قياسه بشكل مباشر، يسمونه الطاقة المظلمة.
ووفقا لنماذج الباحثين، يجب أن تكون الطاقة المظلمة هي الشكل الأكثر شيوعا للطاقة في الكون، مما يشكل حوالي 200000000000000000000000 من 68% من إجمالي الطاقة في الكون. الطاقة من المادة اليومية التي تشكلها الأرض، ال شمس وكل ما يمكننا رؤيته يمثل حوالي 5% فقط من إجمالي الطاقة.
خارج قمع التوسع
إذًا، ما الذي يوجد خارج مسار التوسع؟
ليس لدى العلماء دليل على أي شيء خارج كوننا المعروف. ومع ذلك، يتوقع البعض ذلك يمكن أن يكون هناك أكوان متعددة. يمكن للنموذج الذي يتضمن أكوانًا متعددة أن يحل بعض المشكلات التي يواجهها العلماء في النماذج الحالية لكوننا.
إحدى المشاكل الرئيسية في فيزياءنا الحالية هي ذلك لا يمكن للباحثين التكامل ميكانيكا الكمالذي يصف كيفية عمل الفيزياء على نطاق صغير جدًا، والجاذبية التي يحكم الفيزياء واسعة النطاق.
تعتمد القواعد الخاصة بكيفية سلوك المادة على نطاق صغير على الاحتمالية وكميات الطاقة الكمية أو الثابتة. على هذا المقياس، يمكن للأشياء أن تأتي إلى الوجود وتخرج منه. يمكن للمادة أن تتصرف كموجة. ال العالم الكمي يختلف كثيرًا عن الطريقة التي نرى بها العالم.
على المقاييس الكبيرة، وهو ما يسميه الفيزيائيون الميكانيكا الكلاسيكيةتتصرف الأشياء بالطريقة التي نتوقع منها أن تتصرف بها على أساس يومي. الكائنات ليست كمية ويمكن أن تحتوي على كميات مستمرة من الطاقة. الأشياء لا تظهر وتختفي من الوجود.
يتصرف العالم الكمي مثل مفتاح الضوء، حيث يكون للطاقة خيار التشغيل والإيقاف فقط. إن العالم الذي نراه ونتفاعل معه يتصرف كمفتاح باهت، مما يسمح بجميع مستويات الطاقة.
لكن الباحثين يواجهون مشاكل عندما يحاولون دراسة الجاذبية على المستوى الكمي. على نطاق صغير، يجب على الفيزيائيين أن يفترضوا أن الجاذبية كمية. لكن الأبحاث التي أجراها العديد منهم لا يدعم هذه الفكرة.
إحدى الطرق لجعل هذه النظريات تعمل معًا هي نظرية الأكوان المتعددة. هناك العديد من النظريات التي تنظر إلى ما هو أبعد من كوننا الحالي لشرح كيفية عمل الجاذبية وعالم الكم معًا. وتشمل بعض النظريات الرائدة نظرية الأوتار, علم الكونيات البرين, حلقة نظرية الكم وغيرها الكثير.
وبغض النظر عن ذلك، سيستمر الكون في التوسع، وستصبح المسافة بين مجرة درب التبانة ومعظم المجرات الأخرى أطول بمرور الوقت.
تم تقديم هذا السؤال بواسطة مايل، 10 سنوات، من ميسولا، مونتانا كجزء من سلسلة الأطفال الفضوليين الخاصة بالمحادثة.
أعيد نشر هذه المقالة المحررة من المحادثة تحت رخصة المشاع الإبداعي. اقرأ المادة الأصلية.
