محتويات
- علم الكونيات
- الشمس
- عالم المجرات
- التوسع الكوني
- الجاذبية وهندسة الزمكان
- الكوزمولوجيا النسبية
- نموذج آينشتاين
- نموذج دي سيتر
خلال أشهر الصيف في النصف الشمالي من الكرة الأرضية ، تمتد مجموعة باهتة من الضوء من الأفق إلى الأفق وتكون عبارة عن مجموعة قطع بيضاء شاحبة على خلفية سوداء عميقة.
علم الكونيات
علم الكونيات هو مجال الدراسة الذي يجمع بين العلوم الطبيعية وخاصةً علم الفلك والفيزياء في جهد مشترك للفهم الكوني ككُل.
يعرف علم الفلك أن السماء تتكون من عدد لا يحصى من النجوم . النجوم قريبة جدًا من بعضها البعض تكون على طول خط الرؤية بحيث يمكن للعين المجردة رؤيتها وبذات الوقت تواجه العين المجردة صعوبة في تمييز النجوم بين بعضها البعض.
يجد الفلكيون عدد لا يحصى من خلال تلسكوب كبير من أنظمة مماثلة متناثرة في جميع أنحاء و أعماق الفضاء، يسمون هذه المجموعات الضخمة من النجوم (المجرات)، وتسمى المجرة التي تنتمي إليها الشمس ( درب التبانة) .
الشمس
- الشمس عبارة عن نجم تدور حوله الأرض والكواكب الأخرى ، وبالتالي فإن كل نجم مرئي في السماء هو شمس في حد ذاتها.بعض النجوم أكثر إشراقًا من الشمس .
- يتم تلقي ضوء أقل بكثير من النجوم من الشمس لأن النجوم بعيدة كل البعد ، و يبدو أنها مكتظة بكثافة في درب التبانة فقط لأنه يتواجد هناك الكثير منها.
- الفواصل الفعلية للنجوم كبيرة جدًا لدرجة أنه من غير الشائع قياس مسافاتها بوحدات مدى المسافة التي يمكن للضوء أن ينتقل بها في فترة زمنية معينة.
- سرعة الضوء في الفراغ تساوي 3 × 10 ¹⁰ سم / ثانية سم في الثانية ، بهذه السرعة ، من الممكن أن تدور الأرض سبع مرات في ثانية واحدة.
- وبالتالي فإن الشمس التي تقع على بعد 500 ثانية ضوئية من الأرض بعيدة جدًا ومع ذلك حتى أقرب نجم قريب ، بروكسيما سنتوري ، على مسافة 4.3 سنة ضوئية (4.1 × 10¹⁸ سم) هو أبعد بـ 270.000 مرة حتى الآن.
- النجوم التي تقع على الجانب الآخر من درب التبانة من الشمس لها مسافات في حدود 100000 سنة ضوئية ، وهو القطر النموذجي لمجرة حلزونية كبيرة.
عالم المجرات
- عالم المجرات أكبر بكثير من مملكة النجوم.
- أقرب المجرات إلى نظام درب التبانة هي الكبيرة والصغيرة سحابة ماجلان ، وهما قمرين صناعيين غير نظاميين للمجرة مرئيين بالعين المجردة في نصف الكرة الجنوبي.
- سحابات ماجلان صغيرة نسبيًا تحتوي على ما يقارب من 10⁹ نجوم مقارنةً بالمجرة مع حوالي 10¹¹ نجمة ، وتقع على مسافة حوالي 200000 سنة ضوئية.
- أقرب مجرة كبيرة مماثلة للمجرة هي أندروميدا جالاكسي وتسمى أيضًا M31 لأنه كان الإدخال الحادي والثلاثون في كتالوج الأشياء الفلكية الذي جمعه الفلكي الفرنسي تشارلز ميسييه في عام 1781 ، ويقع على مسافة حوالي 2000000 سنة ضوئية.
- تشكل الغيوم Magellanic و Andromeda Galaxy ونظام درب التبانة جزءًا من تجميع ما يقارب من عشرين مجرة مجاورة تُعرف باسم مجموعة محلية .
- إن Galaxy و M31 هما أكبر أعضاء هذه المجموعة.
التوسع الكوني
- عندما يُنظر إلى الكون على نطاق واسع ستظهر ميزة جديدة مثيرة ، غير موجودة على المقاييس الصغيرة ،وهي التوسع الكوني.
- في المقاييس الكونية ، تبدو المجرات أو ، مجموعات المجرات تتسابق بعيدًا عن بعضها البعض مع السرعة الواضحة للركود الذي يتناسب نسبيًا مع مسافة الجسم.
- هذه العلاقة تعرف باسم قانون هابل مكتشفة الفلكي الأمريكي إدوين باول هابل .
- يفسر قانون هابل ، الذي تم تفسيره بأبسط طريقة ، أنه قبل 13.8 مليار سنة تم تجميع كل المادة في الكون بشكل وثيق في حالة كثيفة بشكل لا يصدق ، ثم انفجر كل شيء في “الانفجار الكبير “.
- توقيع الانفجار الذي كتب في النهاية في مجرات النجوم التي تكونت من حطام المادة المتوسع يأتي الدعم العلمي القوي لهذا التفسير لأصل الانفجار الكبير للكون من الكشف عن طريق التلسكوبات الراديوية لخلفية ثابتة وموحدة لإشعاع الميكروويف.
- إن تمدد الكون لا يمثل حركة أساسية للمجرات في إطار من الزمن المطلق والفضاء المطلق , بل يمثل توسعًا في الزمان و المكان
الجاذبية وهندسة الزمكان
- إن الأساس لنظرة أينشتاين عن الجاذبية ، النسبية العامة ، يكمُن في نتيجتين تجريبيتين قام بترقيتهما
إلى وضع الافتراضات الأساسية.- الفرضية الأولى هي مبدأ النسبية: الفيزياء المحلية تحكمها نظرية النسبية الخاصة .
- الفرضية الثانية هي مبدأ التكافؤ : لا توجد وسيلة للمراقب للتمييز محليًا بين الجاذبية والتسارع . الدافع وراء
- الافتراض الثاني يأتي من ملاحظة جاليليو بأن جميع الأشياء بغض النظر عن الكتلة أو الشكل أو اللون أو أي خاصية أخرى تتسارع بنفس المعدل في مجال الجاذبية.
الكوزمولوجيا النسبية
نموذج آينشتاين
- عام 1917 النموذج الكوني ، قدم أينشتاين ثلاثة افتراضات تقع خارج نطاق معادلاته.
- كان أول من افترض أن الكون هومتجانس وموحّد الخواص على نطاق واسع (أي نفسه في كل مكان في المتوسط في أي لحظة من الزمن) ، وهو افتراض أن عالم الفلك الإنجليزي إدوارد أ. ميلن رفع لاحقًا إلى نظرة فلسفية كاملة من خلال تسميتها مبدأ كوني .
- نظرًا لنجاح الثورة الكوبرنيكية ، هذه النظرة الطبيعية. كان نيوتن نفسه يضعه في الاعتبار ضمنيًا عندما أخذ الحالة الأولية للكون لتكون في كل مكان كما كانت عليه قبل أن تطوّر.
- كان الافتراض الثاني هو افتراض أن هذا الكون المتجانس والمتناحي كان له الهندسة المكانية المغلقة . فإن الحجم الكلي لمساحة ثلاثية الأبعاد مع انحناء إيجابي موحد سيكون محدودًا ولكن ليس لديه حواف أو حدود.
- كان الافتراض الثالث الذي قدمه آينشتاين هو أن الكون ككُل ثابت أي أن خصائصه واسعة النطاق لا تتغير مع الوقت.
- كان هذا الافتراض ، الذي تم إجراؤه قبل اكتشاف هابل لرصد توسع الكون ، أمرًا طبيعيًا أيضًا. كان هذا هو أبسط نهج .
- وجد أينشتاين في عام 1917 أنه مع افتراضاته الثلاثة المعتمدة ، معادلاته النسبية العامة كما كتب في الأصل لم يكن لها حلول ذات مغزى. للحصول على حل ، أدرك أينشتاين أنه كان عليه أن يضيف إلى معادلاته مصطلحًا إضافيًا ، والذي أصبح يسمى ثابت كوني.
نموذج دي سيتر
- كان أيضًا في عام 1917 أدرك الفلكي الهولندي ويليم دي سيتر أنه يمكنه الحصول على نموذج كوني ثابت يختلف عن نموذج آينشتاين ببساطة عن طريق إزالة جميع المواد.
- يبقى الحل ثابتًا بشكل أساسي لأنه لا توجد مسألة للتحرك.
- إذا أُعيد إدخال بعض جزيئات الاختبار في النموذج ، فإن المصطلح الكوني سيدفعها بعيدًا عن بعضها البعض.
- بدأ علماء الفلك الآن يتساءلون عمّا إذا كان هذا التأثير لا يكمُن وراء ركود المجرات الحلزونية.
في عام 1932 اقترح آينشتاين و دي سيتر أنه يجب تعيين الثابت الكوني مساوٍ للصفر. واشتقوا نكوذجًا متجانسًا ومتوازيًا ، إن آينشتاين و دي سيتر افترضا أن الانحناء المكاني للكون ليس موجبًا ولا سلبيًا بل صفريًا.
رد مع اقتباس