هندسة الحياة

مدونة مهتمة بنقل المعرفة من لغات العالم الى اللغة العربية

آخر الأخبار

جاري التحميل ...

هل يمكن أن ينهار الكون إلى حالة فردية ؟ دراسة جديدة توضح كيف universe

 

هل يمكن أن ينهار الكون إلى حالة فردية؟ دراسة جديدة توضح كيف

هل كان الكون موجودًا إلى الأبد؟ إذا كان الأمر كذلك ، فربما كان يتأرجح ذهابًا وإيابًا في دورة لا تنتهي من الانفجارات الكبيرة حيث تتفجر كل المادة من التفرد ، متبوعة بضربات كبيرة ، حيث يتم ابتلاع كل شيء مرة أخرى لتشكيل تلك النقطة الكثيفة التي ينطلق منها الكون ولد من جديد. وتستمر الدورة مرارًا وتكرارًا.

ومع ذلك ، فإن حسابات هذه النظريات لم تنجح أبدًا بطريقة يمكن أن تخبرنا ما إذا كان كوننا دوريًا أو له بداية ونهاية واحدة. لكن مؤخرًا ، استند فريق من المنظرين إلى قوى ما يسمى بنظرية الأوتار لحل بعض الألغاز الأساسية للكون المبكر. يمكن أن تعطينا النتيجة الدفع النظري اللازم لبناء الكون من الصفر ، وبالتالي تقديم الدعم لكون متكرر.

رسم الصورة

إذا كنت ترغب في بناء نموذجك النظري الخاص للكون ، فكن ضيفي. لن يمنعك أحد أبدًا من صنع علم الكونيات الخاص بك. ولكن إذا كنت تريد أن تلعب لعبة الكون ، فعليك أن تلعب وفقًا لقواعدها. هذا يعني أنه بغض النظر عن ما يحتويه نموذجك للكون ، عليك أن تواجه بعض أدلة الملاحظة القاسية والباردة.

على سبيل المثال ، نعلم أننا نعيش في كون متوسع ، حيث تطير المجرات والنجوم بعيدًا عنا بسرعة متزايدة باستمرار. يمكن للعلماء معرفة ذلك باستخدام أنواع مختلفة من التقنيات لحساب مدى سرعة ابتعاد المجرات على مسافات مختلفة عنا. لدينا أيضًا صور لكون الأطفال ، عندما كان عمره 380،000 سنة فقط (وأنا أعني حقًا "طفل" ، حيث يبلغ عمر الكون حاليًا 13.8 مليار سنة).

ضمن صورة الطفل تلك ، نرى أنماطًا مثيرة للاهتمام - لطخات صغيرة وبقع تكشف عن وجود اختلافات طفيفة في درجة الحرارة والضغط في ذلك الكون الشاب.

نحن قادرون على شرح كل هذه الملاحظات (وأكثر) مع ما يسمى بعلم الكونيات الانفجار العظيم ، بالإضافة إلى فكرة إضافية تُعرف باسم التضخم ، وهي عملية نعتقد أنها حدثت عندما كان عمر الكون أقل من ثانية. خلال تلك العملية (التي استمرت في حد ذاتها لأكبر جزء من الثانية) ، أصبح الكون أكبر بكثير ، حيث أخذ الاختلافات الكمية وجعلها أكبر في هذه العملية. نمت هذه الاختلافات في النهاية ، حيث كان للبقع الأكثر كثافة قليلاً جاذبية أقوى قليلاً ، مما يجعلها أكبر. بمرور الوقت ، أصبحت هذه الاختلافات كبيرة بما يكفي لتطبع نفسها على هيئة بقع في الصورة الطفولية للكون (وبعد مليارات السنين ، أشياء مثل النجوم والمجرات ، لكن هذه قصة منفصلة).

ملك الكون المبكر

هل سئمت من نظرية الانفجار العظيم وتريد نسختك الخاصة من علم الكونيات؟ هذا جيد ، لكن عليك أن تشرح أشياء مثل توسع الكون والبقع في الصورة الصغيرة للكون. بعبارة أخرى ، عليك أن تقوم بعمل أفضل في تفسير الكون أكثر من عمل التضخم.

يبدو هذا سهلاً ، لكنه ليس كذلك. أدت الاختلافات في الضغط والكثافة  ودرجة الحرارة في السنوات الأولى للكون إلى إفساد العديد من الكوسمولوجيات البديلة ، بما في ذلك واحدة من أكثر أفكار "دعنا نذهب أكبر من الانفجار الكبير" المعروفة باسم (هل أنت مستعد لهذا) ، Ekpyrotic الكون . تأتي كلمة ekpyrotic من الكلمة اليونانية التي تعني "حريق" ، والتي تشير إلى فكرة فلسفية قديمة عن كون متكرر باستمرار.

في السيناريو Ekpyrotic ، الكون ... يتكرر باستمرار. في ظل هذا المنظور ، نحن حاليًا في مرحلة "الانفجار" ، والتي سوف تتباطأ (بطريقة ما) ، وتتوقف ، وتعكس ، وتعود إلى درجات حرارة وضغوط عالية بشكل لا يصدق. بعد ذلك ، سوف يرتد الكون (بطريقة ما) ويعيد الاشتعال في مرحلة جديدة من الانفجار العظيم.

تكمن المشكلة في أنه من الصعب تكرار اللطخات والبقع في صورة الطفل للكون في عالم Ekpyrotic. عندما نحاول تجميع بعض الفيزياء الغامضة لشرح دورة الانهيار الارتدادي (وأنا أؤكد "غامضة" هنا ، لأن هذه العمليات تتضمن طاقات ومقاييس لم نقترب حتى من فهمها مع الفيزياء المعروفة) ، كل شيء يخرج فقط ... سلس. لا مطبات. لا اهتزازات. لا بقع. لا توجد فروق في درجة الحرارة والضغط والكثافة.

وهذا لا يعني فقط أن النظريات لا تتطابق مع ملاحظات الكون المبكر. هذا يعني أن هذه الكونيات لا تؤدي إلى كون مليء بالمجرات أو النجوم أو حتى الناس.

هذا نوع من المشكله.

غشاء S ينقذ اليوم  The S-brane saves the day

كان اسم اللعبة في السنوات القليلة الماضية من نظريات Ekpyrotic محاولة مطابقة نفس الملاحظات التي يقوم بها التضخم. في المحاولة الأخيرة للتغلب على هذه العقبة وجعل علم الكونيات Ekpyrotic على الأقل محترمًا إلى حد ما ، لم يستدعي فريق من الباحثين سوى S-brane .

حق. S- أغشية. إذا سمعت عن نظرية الأوتار ، أليس كذلك؟ هذا هو عالم الفيزياء الأساسية حيث كل جسيم عبارة عن وتر صغير مهتز. لكن قبل بضع سنوات ، أدرك المنظرون أن الأوتار لا يجب أن تكون أحادية البعد. وما الاسم الذي يطلقونه على سلسلة متعددة الأبعاد؟ غشاء.

أما بالنسبة للجزء "S"؟ حسنًا ، يمكن لمعظم الأغشية في نظرية الأوتار أن تتجول بحرية عبر كل من المكان والزمان ، لكن الغشاء S الافتراضي يمكن أن يوجد فقط في لحظة واحدة في الوقت المناسب ، في ظل ظروف خاصة جدًا.

في هذا السيناريو Ekpyrotic الجديد ، عندما كان الكون في أصغر تكوين ممكن وأكثره كثافة ، ظهر غشاء S ، مما أدى إلى إعادة تمدد الكون المليء بالمادة والإشعاع (انفجار كبير) ومع اختلافات صغيرة في درجة الحرارة والضغط (مما أدى إلى ظهور البقع المعروفة في صور الأطفال للكون). هذا ما يقترحه ثلاثة فيزيائيين في ورقة بحثية جديدة نُشرت على الإنترنت في يوليو على خادم ما قبل الطباعة arXiv ، مما يعني أن الورقة لم تخضع بعد لمراجعة النظراء.

هل هذه الفكرة صحيحة؟ من تعرف. ظهرت نظرية الأوتار على الجليد النظري الرقيق مؤخرًا ، حيث فشلت تجارب مثل تلك التي أجريت في مصادم الهادرون الكبير في العثور على أي تلميحات لنظرية تُعرف باسم التناظر الفائق ، والتي تعد أساسًا حاسمًا لنظرية الأوتار. ومفهوم S-Branes هو بحد ذاته فكرة مثيرة للجدل داخل مجتمع نظرية الأوتار ، لأنه ليس معروفًا تمامًا ما إذا كان سيتم السماح للأغشية بالوجود في لحظة واحدة فقط من الزمن.

هناك أيضًا حقيقة أن الكون ليس فقط كما نعرفه يتوسع ، ولكنه يتسارع في تمدده ، مع عدم وجود أي إشارة على الإطلاق على تباطؤه (ناهيك عن الانهيار) في أي وقت قريب. إن معرفة ما يمكن أن يجعله يصطدم بالمكابح ويعكس مساره أمر صعب.

ومع ذلك ، فإن الأفكار Ekpyrotic (وغيرها) تستحق الاستكشاف ، لأن اللحظات الأولى من الكون توفر بعضًا من أكثر الأسئلة المحيرة والصعبة للفيزياء الحديثة.

بول م سوتر  هو عالم الفيزياء الفلكية في  جامعة ولاية نيويورك  في ستوني بروك ومعهد المكواة، مجموعة من  طرح رائد فضاء  و  راديو الفضاء ، ومؤلف كتاب  مكانك في الكون .




عن الكاتب

Life engineering

التعليقات


اتصل بنا

إذا أعجبك محتوى مدونتنا نتمنى البقاء على تواصل دائم ، فقط قم بإدخال بريدك الإلكتروني للإشتراك في بريد المدونة السريع ليصلك جديد المدونة أولاً بأول ، كما يمكنك إرسال رساله بالضغط على الزر المجاور ...

جميع الحقوق محفوظة

هندسة الحياة