هل حدث الانفجار الكبير؟

عندما تقرأ في الكوسمولجي ( علم الكونيات) يجب أن تعي الفرق بين أمران,أو ستصبح الأمور مشوشة قليلًا,والإجابة على سؤال "هل حدث الإنفجار الكبير؟" تعتمد على أي انفجار كبير تقصد؟

الكون يتوسع,والمسافة بين مجرتنا و مجرة بعيدة أخرى تتباعد مع الوقت,طبقًا لهذا الكلام,لو عدنا بالزمن للخلف,سنصل لنقطة تكون فيها المجرات قريبة لبعضها أكثر من اليوم,مايقارب قبل 14 مليار سنة,رحلتنا إلى الماضي ستقودنا لمرحلة في الكون لايوجد فيها مجرات منفصلة,أو حتى نجوم,كان الكون خليط متجانس من مواد جسيمية متنوعة و أشعة كهرومغناطيسية..بشكل عام لو ضغطت غاز ما سيسخن,ولو تركته لينتشر سيبرُد,وحرارة الكون تشبه هذا المثال,فقد كانت في الماضي ساخنة جدًا..وبالمزيد من العودة سنصل لكون حرارته الآف و ملايين الدرجات المئوية.

إذا اتبعنا تنبؤات نظرية اينشتاين في النسبية العامة في تطور توسع الكون المتجانس المليء بالمادة و الأشعة,فرحلتنا الكونية للخلف ستصل أخيرًا لنهاية,نقطة في الزمن,حيث لانستطيع العودة أكثر منها,وعند هذه النقطة,جميع المجرات التي نعرفها اليوم كانت مضغوطة في حجم صفري القيمة,لنقطة في المكان,و بما أن تعريف "الكثافة" هو الكتلة مقسومة على الحجم,ستكون الكثافة لانهائية..في نظرية اينشتاين تؤثر المادة على الشكل الهندسي للمكان والزمان,وفي نقطة الكثافة اللانهائية,يكون منحنى الزمكان لامتناهي..ووفق النموذج الكوني المبني على النسبية العامة,لايمكن العودة لزمن خلف هذا الزمن,أي حد للزمان..أو بمعنى أدق الزمكان نسميه "مُفردة"

الآن..وبعد ما تتبعنا تطور الكون بأقصى حد يسمح لنا هذا النموذج,دعونا نُقيّم مالدينا وفق هذ النموذج:

في هذا النموذج,بداية الكون عبارة عن مُفردة عادة ماتسمى "مفردة الانفجار الكبير" أو فقط "الانفجار الكبير" يتبعها مباشرة فترة من التوسع خلالها كانت الحرارة و الكثافة للمادة مرتفعة جدًا حتى أن العلم المعاصر لا يستطيع أن يخبرنا ماذا حدث حينها,لانملك ببساطة النظرية الفيزيائية التي تصف خصائص المادة تحت حالة متطرفة كهذه.

بعد تقريبًا مليون ثانية نعود للحالة الطبيعية,أو على الاقل حالة ضمن امكانيات علماء الطاقة العالية..لمادة وكثافة ذات حرارة يمكن أن ننتجها في مُعجلاتنا الجسيمية اليوم,ويمكن وصف جسيماتها الكونية عبر "نموذج الجسيمات المعيارية" و النسبية العامة..وبعد ثواني قليلة ندخل مرحلة "تخليق الانفجار العظيم النووي" حينها سطع أول نور للعنصر الأول "الهيليوم",وبعد 380 ألف سنة برد الكون فتمكن من تشكيل أول ذرة مستقرة,وخلال الـ14 مليار سنة,برد الكون أكثر,وتشكلت النجوم والمجرات,وبجانب نجم غير ملحوظ تطورت فصيلة من  القردة فضولية,تتخذ لنفسها مهمة شاقة في محاولة لإعادة بناء مامضى.

ونصل الآن لطريقة التي يُستعمل بها جملة الانفجار الكبير,وكما هو موضّح بالصورة أدناه من اليسار إلى اليمين:

أحيانًا يُستخدم "الانفجار الكبير" لوصف= "مفردة الانفجار الكبير" نقطة مفردة الزمان وفق نموذجنا الكوني هي بداية الكون. وفي حالة أخرى يستعمل المصطلح للإشارة لـ الدقيقة الأولى أو أول 380 ألف سنة من كوننا, أي حالة تدعى "الانفجار الكبير".

أي أنها تُستخدم لوصف زمن افتراضي من الاتساع السريع يُدعى "التضخم", والذي بدأ قبل 10^-43 ثانية بعد "مفردة الانفجار الكبير"

على مستوى زمن الكون الكلي,هذا الفارق يصبح غير مهم..لكن إذا عدنا حيث كان عمر الكون شاب يكون هذا التفريق مهم..كيف؟ لنرى..

هل حدث الانفجار الكبير؟ في الحالة والتي هي "الزمن الافتراضي" الذي ذكرناه قبل قليل (التضخم..الخ) نملك أدلة جيدة على حدوثها قبل مايقارب الـ14 مليار سنة,تطور الكون بطريقة توافق الموضوعة في النموذج..

اما اذا كان السؤال حول "مُفردة الانفجار الكبير" يكون سؤال مختلف تمامًا,سيصاب بالدهشة معظم الفيزيائين لو كان فعلًا الكون ذو بداية ذات حرارة وكثافة وانحناء لانهائي.كون أن النموذج يعطينا نتائج لانهائية هذا يعني بساطة النموذج وكونه لايشمل بعض الأمور كـ "الكثافة العالية"..

مع ضغط الكون في حجم أقل من الذرة سنتوقع أن التأثير الكوانتمي سيكون مهمًا,لكن النموذج الكوني لا يُعبر عنه بشكل كوانتمي(ميكانيكا الكم),لأننا لانملك في الوقت الحالي نظرية موثوقة عن الجاذبية الكمية,لكن يوجد نظريات مرشحة يتم العمل عليها.

وفي حين لا يمانع بعض علماء الكونيات بوصف بداية الكون بالمُفردة,يعتبرها الأغلب مؤقتة إلى حين إيجاد وصف أكثر دقة عبر الجاذبية الكمية,وهناك اقتراحات لاستبدال الوضع الحالي,اقتراح لايخلصنا من اللانهائية,واقتراح يخلصنا من جميع اللانهائيات لكن بمفهوم جديد للـزمان.

وعلى العموم,إذا تحدث عالم كونيات عن مابعد الانفجار الكبير بدقيقة أو 400 ألف سنة,نقطتهم المرجعية دائمًا هي المُفردة,لأن نموذجنا الكوني مبني على النسبية العامة..لذلك الصيغة التي نبدأ بها الحديث عن التوسع الكوني نُعرّف الزمان عند المفردة  بـ الزمن=صفر , لأن هناك ميزات نكسبها بفعلنا هذا ويجعل الأمور تبدو منطقية وأسهل أكثر

لكن هذا قد يُحدِث خلط للبعض بأن استعمالنا لمصطلح " بعد الانفجار الكبير بـ مئة او عشر ثوان" يشير أننا نبدأ من مُفردة اضطراريًا..وهذا غير صحيح, هو مجرد اختصار لجملة " بعد مئة أو عشر ثوان في كون مُعرّف ببداية بطريقة تجعله أبسط للفيزياء"

--

التدوينة مبنية على مراجع معهد ماكس بلانك الالماني