خمسة بالمائة من المادة المرئية و سبعة وعشرون بالمائة من المادة المظلمة و ثمانية وستون بالمائة من الطاقة المظلمة. هكذا تبدو وصفة الكون في علم الكونيات التقليدي.
ومع ذلك ، لا أحد يعرف حقا ماهية المادة المظلمة والطاقة المظلمة . لذلك ، على مدى السنوات العشر الماضية ، كان الفيزيائيون يبحثون بشكل مكثف عن طريق معدات معقدة تقنيا للعثور على المكونات السرية للكون: لقد قاموا ببناء كاشفات حساسة للغاية لالتقاط جزيئات الظلام. لقد حاولوا إنشاء الجسيمات بأنفسهم في مسرعات تحت الأرض ؛ وقد بحثوا في الفضاء على أمل العثور على أدلة على المكونات المظلمة. كل ذلك دون نجاح.
تعني الجهود غير الناجحة أن علم الكونيات يدخل في أزمة وجودية , فهناك حاجة إلى المادة المظلمة والطاقة المظلمة لجعل معادلات الكون مناسبة. لذلك ، تساءل العديد من الباحثين مؤخرا عما إذا كانت المادة المظلمة موجودة فعلا أم لا.
تم ابتكار المادة المظلمة في السبعينيات من القرن المنصرم لأن الملاحظات أظهرت أن سلوك النجوم في المجرات لم يتوافق مع قانون نيوتن للجاذبية.
فوفقا لنيوتن ، ان الجاذبية بين جسمين تعتمد على كتلتهما والمسافة بينهما. وهذا يعني أن جاذبية المجرة تكون ضعيفة على الاجرام البعيدة عن مركزها, وبالتالي يمكن لهذه الاجرام ان تفلت بسهولة من جاذبية المجرة وتهيم في الفضاء, اذا لم يتشكل الكون الا من المادة المرئية.
لذلك ، أضاف الباحثون قوة من كتلة غير مرئية وغير معروفة جعلت معادلة الكون مناسبة.
ومع ذلك ، ابتكر الفيزيائي مردهاي ميلجروم نظرية موند, او ما تعرف بنظرية أكوال ، والتي بموجبها ينطبق قانون نيوتن فقط في الأنظمة الصغيرة. فإذا انخفضت الجاذبية على مسافات كبيرة ، فلن تحتاج المجرات إلى المادة المظلمة لتتماسك معا.
أيضا تم ابتكار مفاهيم المادة المظلمة والطاقة المظلمة وتطبيقها على علم الكونيات لإنقاذ نظرية ألبرت أينشتاين العامة للنسبية.
يصف عمل أينشتاين النظري المعقد عام 1915 كيف أن الكتلة في الفضاء ، مقترنة بالجاذبية ، خلقت كون اليوم. تتحدث النظرية منذ توسع الكون عند الانفجار الكبير حتى عصرنا الحالي. وقد تم تأكيد صحة النظرية النسبية من خلال العديد من الملاحظات الفلكية لكيفية عمل الكون.
لذلك ، لا يرفض الباحثون عمل أينشتاين المكثف لمجرد أن الملاحظات الجديدة تخلق مشكلة في كيفية تفسيرها.
في عام 1933.اكتشف الفلكي السويسري فريتز زويكي أن عنقود كوما المجري لا يتصرف وفقا لقانون الجاذبية.
فوفقا لنيوتن ، فإن الأجسام لها قوة سحب متبادلة تحددها كتلة الجسم: كلما زادت الكتلة ، زادت القوة. بالإضافة إلى ذلك ، تنخفض قوة سحب الجسم الكبير على الأجسام المدارية الأصغر بشكل كبير مع زيادة المسافة بينهما.
لاحظ زويكي أن عنقود كوما المجري يدور بسرعة كبيرة لدرجة أن جاذبية النجوم والغازات المرئية في المجرات لا يمكنها أن تنجذب لبعضها البعض, بل يجب أن يرمي الدوران السريع المجرات في جميع الاتجاهات. لذلك يعتقد أنه يجب أن يكون هناك كتلة غير مرئية في مجموعة المجرات تلك.
في السبعينيات ، أظهرت العديد من الملاحظات أن نفس المشكلة تنطبق على النجوم الفردية في المجرات الفردية: تدور الأنظمة بسرعة كبيرة جدا لإبقاء النجوم الخارجية في مداراتها دون مساعدة الجاذبية من كتلة غير معروفة. لذلك ، اخترع الباحثون مادة مظلمة غامضة يمكن أن تحل المشكلة.
مع افتراض وجود المادة المظلمة ، سجلت النظرية النسبية حضورها مرة أخرى , على الأقل حتى عام 1998 ، عندما اكتشف علماء الفلك أن تمدد الكون يتسارع.
قبل ذلك كان الباحثون يعتقدون أن معدل التوسع كان ثابتا أو متناقصا ، حيث أن القوة الدافعة وراءه نشأت عند الانفجار العظيم. أظهرت الملاحظات الفلكية أن النجوم المتفجرة البعيدة أشرقت بشكل خافت بشكل غير متوقع مقارنة بالمستعرات الأعظمية التي كانت قريبة من الأرض.
مستعر اعظم
كان التفسير الأكثر منطقية لذلك هو أن المستعرات الأعظمية البعيدة أبعد ما تكون عن الأرض مما اعتقد العلماء ، حيث تسارع توسع الكون. واوعز العلماء ان هذا التوسع انما كان لطرد الطاقة المظلمة. وهنا كان لابد من تدخل النظرية النسبية.
يتوافق افتراض الطاقة المظلمة مع النظرية النسبية. في الواقع ، قدم ألبرت أينشتاين شكلا من الطاقة الطاردة . فعندما نُشرت النظرية في عام 1915 ، كان الفلكيون ما زالوا يعتقدون أن الكون كان ثابتا وأن المجرات ظلت ساكنة. لذلك ، قدم أينشتاين نظريا الطاقة الطاردة، التي تقاوم محاولة الجاذبية لسحب المجرات لبعضها البعض , وبهذا الشكل يحدث التوازن ما بين المجرات.
عندما أثبت إدوين هابل في عام 1929 أن الكون ليس ثابتا ، ولكنه يتوسع في جميع الاتجاهات ، قال أينشتاين أن اختراع القوة الطاردة كان أكبر خطأ في حياته المهنية.
ادوين هابل
ومع ذلك ، كان لأينشتاين ان يسبق هابل الى اكتشافه لولا انه فسر الطاقة الطاردة على انها مقاومة للجاذبية, فأوقعه في الخطأ. ومع ذلك فان نظريته تحمل العديد من أوجه التشابه مع الطاقة المظلمة.
وفقا للنظرية النسبية يحتوي الفراغ على مقدار معين دائما من نفس كمية الطاقة الطاردة. مع توسع الكون ازداد الفراغ وتم تضخيم الطاقة المظلمة. وفقا لعلم الكون الحديث ، أصبح النفور قبل ستة مليارات سنة قويا جدا لدرجة أن الطاقة المظلمة تغلبت على محاولة الجاذبية لسحب الكون وسمحت له بالتسارع في التوسع.
كان اختراع الكتلة المظلمة والطاقة المظلمة يعني تصحيحات هائلة لعلم الكونيات: فهما يشكلان معا 95 بالمائة من الكون. مثل هذا الادعاء الشامل يتطلب إثبات.
لكن لم يتمكن الفلكيون ولا الفيزيائيون من إلقاء الضوء على الجانب المظلم من الكون. لذلك ، يرفض العديد من الباحثين الآن تلك الفكرة ويحاولون تسليط الضوء على نظريات أخرى.
الفكرة الأكثر راديكالية تسمى موند والتي أطلقها الفيزيائي الإسرائيلي مردهاي ميلجروم. يدعي ميلجروم أن لا وجود لأي كتلة مجهولة في كوننا الحالي.
مردهاي ميلجروم
ووفقا له ، فإن مشكلة التفسير مع الدوران السريع للمجرات ترجع إلى خطأ في قانون الجاذبية لنيوتن ، والذي تمت صياغته في وقت مبكر من عام 1666. يذكر ميلجروم أن قوة الجاذبية لا تقل كثيرا على المسافات الكبيرة كما تفترض نظرية نيوتن.
وفقا لموند ، تنطبق النظرية في الأنظمة الصغيرة مثل نظامنا الشمسي ، ولكن في الهياكل الكبيرة مثل المجرة ذات امتداد مائة ألف سنة ضوئية او اكثر، ينطبق قانون نيوتن للجاذبية فقط على نقطة معينة منها اعتمادا على كتلة النظام. من هنا، لم تعد الجاذبية تتناقص بقدر ما يدعي نيوتن. لذلك ، لا تزال جاذبية المادة المرئية للمجرة كبيرة بما يكفي لاحتواء النجوم الخارجية في مداراتها.
في البداية ، رفض معظم الباحثين نظرية ميلجروم. لأنها لا تعطي أي تفسير لسبب عمل الجاذبية بشكل مختلف عما كان يعتقدون حتى الآن, ولان نظريته المحدثة عن قانون الجاذبية لا تعطي وصفا لتطور الكون منذ الانفجار الكبير.
ولكن الآن أعطت ملاحظات الفلكي الأمريكي ستايسي ماك غو عن 153 مجرة ما يجعل نظرية موند مقبولة. اذ تتفق النظرية جيدا مع الكيفية التي تتصرف بها المجرات وتشرح دورانها حتى بدون المادة المظلمة.
وفقا لعلم الكونيات التقليدي ، تسببت الطاقة المظلمة في تسارع توسع الكون قبل حوالي ستة مليارات سنة. ولكن يعتقد الفيزيائيون وراء النظرية الحديثة أن لا وجود للطاقة المظلمة وان توسع الكون مجرد وهم وخيال.
ووفقا لعلم الفلك الكلاسيكي يمتلك الكون ما يسمى بالهندسة المسطحة ، وهو اتساق يعني أن أشعة الضوء الموازية تظل دائما متوازية. النظرية تعني أن الأشعة لا تتقاطع أو تنتشر على الرغم من أن الضوء يتحرك عبر الكون بأكمله.
لكن وفقا للنظرية الحديثة ، تغيرت هندسة الكون قبل ستة مليارات سنة. تم تجميع المادة في المجرات حول مساحات كبيرة من الفراغ ، بحيث كانت الكتلة في الكون موزعة بشكل غير متساوٍ للغاية. وهكذا ، كان الفضاء منحنيا بطريقة بدأت في نشر أشعة الضوء المتوازية على مسافات كبيرة. لذلك يبدو كون اليوم أكبر مما هو عليه في الواقع.
من أجل دعم النظرية الجديدة ، يلزم رسم خريطة تفصيلية لتوسع الفضاء خلال تاريخ الكون. أفضل أداة لعلماء الفلك ستكون القمر الصناعي Euclid ، الذي سيتم إطلاقه في عام 2022.
حتى أعظم مكونات الكون , الطاقة المظلمة , تم حل لغزها عندما اعاد علماء الفيزياء والفلكيون النظر إلى علم الكونيات الحديث. اذ تقول إحدى النظريات الناشئة أن الحاجة إلى الطاقة المظلمة كقوة دافعة لتوسع الكون ترجع إلى خطأ حسابي بسيط.
معادلات النسبية متقدمة جدا بحيث يضطر الباحثون إلى العمل مع التبسيط الذي يمكن أن يخلق انحرافات في النتائج.
يعتقد الباحثون في جامعة اوتفوش لوراند في بودابست ، المجر ، أن الطاقة المظلمة هي حل طارئ ناتج عن الحسابات المبسطة. لقد استخدموا تبسيطا جديدا يجعل توسع الكون المتسارع يعمل بدون طاقة مظلمة. لذلك فهم يعتقدون أن تلك الطاقة المظلمة مجرد وهم محض.
ومع ذلك ، لا يزال معظم علماء الكونيات والفلكيين والفيزيائيين يؤمنون بوجود المادة المظلمة والطاقة المظلمة ويعملون بجد لإثبات وجودهم. ولكن ما لن يحصل الباحثون على أي نتائج في السنوات القادمة ، يجب أن يدركوا أنهم طاردوا شيئا غير موجود. وبدلا من ذلك عليهم العمل على النظريات الأخرى التي تشرح سلوك الكون.
بقلمي
رد مع اقتباس
)
المشاركة الأصلية كتبت بواسطة sawsanmahmoud
