خطأ "آينشتاين" الفادح
منذ أمد طويل، في مجرّة ،"بعيدة تُدعى "درب التبانة
اعتقد علماء من كوكب .صغير أنهم كشفوا سرّ الكون
أصبحت نظريتهم عن نموذج الانفجار العظيم العياري مقبولة على نطاق واسع كحقيقة مطلقة
لكن في فجر القرن الـ21، بدأ المهرطقون .... بالتشكيك في أساس هذه النظرية
.قمنا بشيء يعتبره أغلب الناس هرطقة
حسمنا أنّ سرعة الضوء قد .تتغير في الفراغ والزمن
وإن صحّ ذلك فسيتغيّر .فهمنا للفيزياء تماماً
2000 لندن عام
.في مطلع قرن جديد، تولد نظرية جديدة
.تهدّد بتحطيم أساس فيزياء القرن العشرين
.فرضها عالما كونيات بارزان عالمياً
.إن أصابا، فكان "آينشتاين" مخطئاً
بدأ الأمر عندم اجتمع "آندي ألبرخت" و .جوا ماكيخو" في مؤتمر بـ"أمريكا" عام 1996"
،"كان لقاءً مثيراً في "برنسيتون ،كان يحضر معظم الشخصيات البارزة
كان هناك الكثير من النقاش عن .القضايا المعاصرة في علم الكونيات
أتاني "جوا" متأخراً ذات ليلة وكنتُ أستعدّ حينها للرحيل
.وكان لديه فكرة مثيرة للغاية
.إنه هراء، ما كانت كذلك مطلقاً
.ما كانت كذلك
.حسناً، كانت متأخرة - .ما كانت كذلك -
كيف كانت يا "جوا"، كيف تتذكّرها؟
.حسناً، لنبدأ من البداية
القصّة كما أتذكّرها، أو على الأقلّ عندما كنتُ حاضراً
،هي هذه المحادثة بين ثلاثتنا ،ثمّ اقترح كلّ واحد منا شيئاً
أتذكّر أنّي اقترحتُ تبايُن .سرعة الضوء، فصمت الجميع
.أعتقد أنكما اعتقدتما أني أستهزيء حينها
،ربما - ....لكن -
،لكنه كان جاداً، إنه لا يمزح
.ومن هنا، أخذنا الأمر بجدية
بالنسبة لأغلب العلماء، فكرة ،تغيّر سرعة الضوء قد تكون بشعة
إنها تناقض تماماً نظريات .آينشتاين" عن الفراغ والوقت"
لكن بدأ علماء الفلك مؤخّراً بإدراك أن الكون
لا يتصرّف دائماً كما .قد تقودك هذه النظرية
نقوم بالمقاييس التي تدلّ
أنّ الكون مليء بكثافة الطاقة
.لا نفهم هذه النظرية إطلاقاً
.إنها خلاف أي نظرية فيزيائية أخرى
والمفاجيء أنه بدل أن يتباطأ الكون
.فإنه في الحقيقة يُسرع
إنها بالتأكيد نتيجة عميقة .الأثر في الفيزياء
لأنها ستكون الدلالة الأولى التي لن تكون حينها قوانين الطبيعة
.مماثلة لما هي عليها اليوم
من يعرف المستقبل؟ ،أعتقد أنه وقت مثير جداً
إنها مماثلة تماماً لثورة .الفيزياء في منعطف القرن السالف
لذا نوشك على دخول ألفية .جديدة بحيرة كبيرة أمامنا
لنفهم ما هو على المحكّ، علينا .العودة لتلك الثورة العلمية
،بدأت هنا في "بيرن .سويسرا" عام 1905
في مستهل القرن العشرين، الآلية المعقّدة لفيزياء القرن التاسع عشر
.كانت تتداعى
وتهدّمت أخيراً، ليس بعالم .قدير، لكن من فاحص اختراعات
عندما بدأ "آينشتاين" عمله، فمازلنا .نعيش وقتها في منظومة نيوتن الكونية
.كان الفراغ والزمن ذاتا مرجعية
،المتر هو متر، أينما ذهبتَ
ويمرّ الوقت بمعدّل ثابت في .الكون كله، والثانية بالمثل
.لم تتأثر بمكانك أو حركتك
كان يُعدّ الوقت الثابت المطلق
يكون الوقت مماثلاً في كلّ .مكان، مستقلاً عن حركة الجسم
.لذا وُجد وقت ثابت يمكن قياسه بساعة كهذه
كانت نظرية خرقها .آينشتاين" بنظريته الجديدة"
"الأداة التي استعملها "آينشتاين .ليخرق انتظام الكون كانت سرعة الضوء
عرف أنه على مدار عشرين عاماً حيّرت العلماءَ تجربة
.قادت لشيء غريب تماماً حول سرعة الضوء
،في عِقد 1880، عالمان أمريكيان "ألبرت ميكيلسون" و "إدوارد مورلي"
شرعا في قياس مدى تأثّر سرعة .الضوء بحركة الأرض في الفضاء
.شرعا في تجربة بآشعة الضوء
في هذه التجربة، هناك ،مصدر ضوء وهو الليزر
وقاما بشق شعاع الليزر لشعاعين
،يمتدّان في اتجاهين بزاوية قائمة
ويقيسان سرعة الضوء النسبية على طول هذين الشعاعين
.ويعيدا توحيدهما هنا
الشكل الذي تراه هو تداخل الشعاعين
وهو يقيس سرعة الضوء .النسبية بين هذين الشعاعين
إن كان الجهاز ساكناً فلا ،تتوقع وجود اختلاف بين الشعاعين
.لكنه يتحرّك في الواقع بسرعة عالية جداً
يدور كوكبنا حول الشمس .بسرعة 30 كيلومتر في الثانية
.ويدور حول محوره أيضاً مرّة باليوم
.لذا كل مختبر بالأرض يدور عبر الفضاء
حسناً، في هذا الوقت من اليوم
تدور الأرض في هذه الاتجاه .في الفضاء حول الشمس
لو انتظرنا ست ساعات، لدارت الأرض
وحينئذ سيكون هذا الاتجاه هو ،اتجاه حركة الأرض في الفضاء
وبعد ست ساعات أخرى سيعود .هذا الاتجاه لكن بالعكس
لذا بمجرّد سكونك فيمكنك الجلوس هنا وتدور بك الأرض بسلاسة
.ثم تنظر إلى استقرار جهازك
افترض "ميكيلسون" و مورلي" أنّ سرعة الأرض"
.تُضاف لسرعة شعاعي الضوء وجهازهما
لذا توقّعا رؤية تذبذب ثابت في النمط كلّ ست ساعات
حيث تُضاف حركة الأرض لسرعة الضوء .للشعاع الأول ثم الثاني
المدهش بالتأكيد أن ،المقياس لم يُظهر حدوث شيء
ولا يهم الطريقة أو الوقت أو الانتظار وقتاً طويلاً
.حتى طول العام، فلم يحدث شيء
وذلك جمال التجربة أنه إن قستَ شيئاً بدقّة
.فسيكون لديك شيء هامّ جداً
أهمّية هذه النتيجة أنها أثبتت
أنه لا يمكن الإضافة .أو النقصان من سرعة الضوء
لقد كان تناقضاً مباشراً لما .يُفترض حدوثه في منظومة الكون
عندما يكون المكان والزمان .ثابتين فيجب إضافة السرعات
لدى هذا العالم قاعدة .بسيطة جداً لإضافة السرعات
في مثال "آينشتاين"، إن سرتَ بطول ترام أو قطار
فإن سرعتك..بالنسبة للأرض بالخارج
هي مجموع سرعتك وأنت تسير على طول الترام
.وسرعة الترام بالنسبة للأرض
"لكن تجربة "ميكيلسون - مورلي .أثبتت أنّ هذا غير صحيح بالنسبة للضوء
يترك الضوءُ الترام بسرعة الضوء
ويرتطم بالمشاة بسرعة الضوء
ولا تتغيّر هذه السرعة .أبداً، مهما كانت سرعة الترام
.لكن يجب أن يتغيّر شيء نتيجة لسرعة الترام
أدرك "آينشتاين" أنه لابد وأن .يكون المكان والزمان نفسيهما
،عندما تفترض أن سرعة الضوء هي الثابتة
.فهذا يقتضي عدم ثبات المكان والزمان
ولهذا على سبيل المثال، فإن الساعة .المتحركة بالنسبة إليك تتباطأ
لذا من النظر من الرصيف، سرعة .الضوء من الترام لا تتأثر بحركته
في المقابل، فإن الساعة، عندما يتنظر .المسافرون، ستتباطأ مقارنة بساعة ثابتة
في شقة صغيرة بغرفتين على ،بُعد عدّة ياردات من برج الساعة
فرض "آينشتاين" نظريته .الجذرية للنسبية الخاصة
...إعلان لعرض "آينشتاين" العاطل
عرض دورات خاصّة في .الرياضيات والفيزياء للطلاب
.كان عاطلاً لبعض الوقت، لم يريده أحد
.اعتقدوا أنه كان كسولاً
.أعتقد أنهم ظنّوا أنه كان مزعجاً جداً
أتقول هناك كم يتقاضى؟
.تقول أن هناك دروس اختبار مجاناً
.حسناً، أعتقد أني سأمرّ وآخذ دروس اختبار
.لكن أوشكت حظوظ "آينشتاين" أن تتغيّر
.إنه عام 1905، وهو بعمر السادسة والعشرين
.نظرة ثاقبة للغاية
في تلك السنة نشر عدّة .أطروحات، والنسبية إحداها
.ست أطروحات إن حسبتَ أطروحة الدكتوراة - في سنة واحدة -
.في سنة واحدة - .وكل ورقة تؤسّس لحقل الفيزياء -
."وتستحقّ كلّ واحدة "جائزة نوبل
أتساءل إن أدرك
مدى التغيير الكبير الذي كان .يُحدثه للعالم عندما دوّن ذلك
.التي نشرها لاحقاً e =mc² هذه أطروحة .وهذه أطروحه بعد ذلك بقليل
.انظري لإيجازها، ثلاث صفحات
لو أمكنني مقايضة منشوراتي !في حياتي بهذه الصفحات الثلاث
.لكن لم يكتفِ "آينشتاين" بذلك
كانت المشكلة أن نظريته النسبية تعطّلت عندما دخلت الجاذبية في الصورة
وكانت الجاذبية هي .القوّة المسيطرة في الكون
أدرك "آينشتاين" أنّ عليه التوغّل .أكثر في نظريته عن مرونة المكان والزمان
تعيّن عليه أن يعطي الخصائص ،(الفعلية للزمان والمكان (=الزمكان
لم يعد بالفضاء الفارغ ،الذي تحدث فيه الأشياء
.كان شيئاً يتفاعل معه
لذا في بيانه الشهير، تُملي ،الكتلة على المكان كيف ينحني
.والكتلة تعمل على انحناء المكان والزمان
،وفي الجانب الآخر لذلك الجزء التالي من بيانه هو
المكان يُملي على الكتلة كيف تتحرّك
لذا الكتلة التي تتحرّك عبر المكان والزمان تتبع الانحناء الواقع عليها
.بوجود كتلة
وهذا حلّ مشكلة قديمة من ميكانيكية .نيوتن": الأرض تدور حول الشمس"
تتعرّض الأرض لجاذبية الشمس، كيف تقوم بذلك؟
كيف تعلم الأرض بمكان الشمس؟
ما مصدر هذا الحدث الفوري من مسافة بعيدة؟
في نموذج "آينشتاين" لا وجود .لحدث فوري من مسافة بعيدة
تعمل كتلة الشمس على تقوّس المكان والزمان
.ثم تتبع الأرض هذا التقوّس
كما يتبع الترام القضبان ،وهو ينحني في مساره
فلا يعلم أن هذه المسارات ،ستنحني في مسافة في الأمام
لا داعي لأن يعرف، إنه .يتبع انحناء المسار وحسب
أدرك "آينشتاين" أن الكتلة ،لا تسبب الجاذبية وحدها
لا تعمل الكتلة على .تقوّس المكان والزمان وحسب
كلّ صورة للطاقة، كالحرارة أو .الضغط أيضاً تتفاعل مع المجال الجذبي
هناك طاقة نووية، والعديد من صور الطاقة المختلفة
وكلها تعمل على تقوّس ،المكان والزمان بنفس القدر
.بالاعتماد فقط على إجمالي مقدار الطاقة
.ليست الكتلة مميزة في هذا الخصوص
بحث "آينشتاين" لعشر سنوات عن معادلة تعبّر عن هذه العلاقة
،بين الكتلة والطاقة، والمكان والزمان .وفي النهاية كانت في غاية البساطة
جي = 8 باي تي
في خمسة رموز، أحاطت معادلة .آينشتاين" بتركيب كامل الكون"
يتمّ تصنيفها كإحدى أسمى .الإنجازات في الفكر الإنساني
عندما تتعلم هذه النظرية وأنت .طالب، تجدها في غاية الجمال والبساطة
لكن لو فكّرتَ، كيف توصّل إليها؟ كيف اكتشف هذه المعادلات؟
هذه معجزة، أعني أنه إلى .الآن لا تفهم كيف توصّل إليها
."لكن لم يتوانى "آينشتاين
شرع في استخدام معادلته .الجديدة لوصف الكون بأكمله
لقد كانت قفزة جريئة وواجه مشاكل .في الحال، مشاكل مازالت باقية
كانت النسبية نجاحاً كبيراً
"على الأقلّ حينما تحلّى "آينشتاين .بالشجاعة لتطبيق النسبية للكون بأكمله
،اخترع علوم الكونيات، الكونيات العلمية
لكن في ذات الوقت، أعطانا .مشاكل كثيرة لا تزال معنا
في الأساس، الكون الذي نراه لا .يريد أن يكون كذلك طبقاً للنسبية
.استندت نظرة "آينشتاين" على فرضية جريئة
أدرك أن النجوم القريبة تحرف الزمكان
.بطرق معقّدة يصعب حسابها للغاية
لكنه آمن أنه لو تراجع للوراء كثيراً
لبدت العناصر في الكون .كجزيئات في سحابة غاز
.السائل الكوني
من هذا المنظور، شكل الزمكان قد يكون منتظماً وبسيطاً في التعامل معه
لكن عندما بدأ بحساب كيفية تصرّف الكون تحت تأثير الجاذبية
.أصابته صدمة سيّئة
أنت تنظر في الكون
وترى ما قد يكون مستقراً .نسبياً: النجوم الثابتة
"وفي حِقبة "آينشتاين .اعتقدوا أنّ الكون كان ساكناً
بدا على هيئته على مرّ الزمان، لكن في .فرضيات "آينشتاين" ليس هذا صحيحاً
وجد "آينشتاين" أنّ معادلته أنبأت أن كل المواد والطاقة بالكون
.تطوي المكان والزمان على نفسيهما
وسيواجه الكون قريباً نهاية نارية عندما .تنهار كل النجوم والمجرّات في كرة نارية هائلة
ولمنع ذلك، اضطر آينشتاين" أن يضيف مصطلحاً"
.دعاه بالثابت الكوني
بالنسبة لـ"آينشتاين"، هذا المصطلح ،الإضافي، "لمدا"، أو الثابت الكوني
.أفسد جمال معادلته الأصلية
لكنه لم يتوصل لطريقة .أخرى لتحقيق ثبات الكون
هذا الآن هو الثابت الذي يعطي الزمكان
الخاصية أنهما قد ،يتوسعان من تلقاء نفسيهما
لذا أضاف هذا الثابت بالقدر الصحيح
لتجعل خاصية التوسّع في الزمكان متعادلة تماماً
خاصية المواد في المجرّة أو في .الكون للانهيار تحت جاذبيتها الخاصة
،لذا بتحقيق تعادل الاثنين .استطاع جعل الكون ثابتاً
لم تنفع بالطبع لأنه استقرار قلم على محوره
حتى أقل انحراف، أقل كثافة أو أكبر كثافة
،كانت لتجعل الكون ينهار أو يتوسّع
.لذا لا أعتقد أنه حلّ المشكلة
كانت مشكلة "آينشتاين" أنه طبقاً ،لنظريته كان الكون غير مستقرٍّ في الأصل
ما كان يجب أن ينهار .أو ينفجر منذ عهد بعيد
.إنه لغز يحيّر العلماء حتى يومنا هذا
.هذا صدى الخلق
حوّل جهاز التلفاز فسيلتقط إشعاع الموجات الصغيرة
.من حافة الكون المرئي
،عندما يشرع في رحلته ،فكان ضوءاً برتقالياً
لكن على مدار 15 بليون عام ،من رحلته، كبُر الكون ألف مرّة
.يمدّد الضوء فنراه كموجات صغيرة
،يقوم بتدفئتنا كما يُدفئ كامل الكون
.يرفع حرارة الكون ثلاث درجات
هذه الإشارة هي دليل قويّ أنّ الكون "ليس ثابتاً كما تصوّر "آينشتاين
لكن كلّ شيء نراه حولنا كان .جزءاً من كرة نارية هائلة
تمّ العثور على الدلائل الأولى لهذه البداية النارية عندما بدأ علماء الفلك بالنظر للفضاء
.فيما وراء مجرّتنا
كانت العشرينات وقتاً مثيراً في علم الفلك
لأنه كان الوقت الذي أتيحت فيه التليسكوبات
و "إدوين هابل"، فلكي أمريكي
بدأ بالنظر إلى الأنظمة الفلكية .القريبة التي ندعوها الآن بالمجرّات
د."إدوين هابل" على رصيف متحرّك
يضبط التليسكوب العملاق .عندما يبدأ بالعمل في ليل بارد
،ولدهشته، وجد أنها كانت بعيدة جداً جداً
وثانياً بقياس الضوء ،الصادر من تلك المجرّات
استطاع رؤية أنهم كانوا .يتحرّكون بعيداً عنا
بالنسبة لـ"هابل" لم يعنِ هذا سوى .أمراً واحداً: لابدّ وأن الكون يتوسّع
إنه اكتشاف هائل للغاية أن الكون يتوسّع
لأنك إن فكّرتَ بما قد يعنيه ذلك
،فإنه في وقتٍ ما في الماضي .كانت الأشياء أقرب لبعضها
فلو قستَ الكثافات، عدد المجرّات في حيّز صغير من الفضاء
فعندما تعود بالزمن للوراء، فإن العدد الذي يسع حيّزاً محدداً في الفضاء يتزايد
.ولذا يصبح الكون أكثر كثافة وحرارة
عندما يعود المرء بالزمن للوراء "ترجع لنقطة ندعوها "الانفجار العظيم
.عندما كانت الكثافة مرتفعة للغاية
لذا هول هذا الاكتشاف أنّ ."للكون بداية: "انفجار عظيم
إن كان "هابل" محقاً ،وبدأ الكون بانفجار كوني
لذا قد تكون قوّته كافية
لموازنة ميل الجاذبية .لجعل الكون ينهار ويموت
ربما كانت هنالك طريقة لجعل الكون ."ثابتاً ويحلّ مشكلة "آينشتاين
"لربما اعتقدتَ أنّ "آينشتاين ،يردّ بإيجابية للملاحظات
لكن كما الحال عادة، يهمل فارضوا النظريات تماماً الملاحظات
لذا كان "هابل" باكتشاف مذهل، ربما اكتشاف القرن
.ولم يُبدِ "آينشتاين" أي ملاحظة لها
،لذا تمسّك "آينشتاين" بالكون الثابت
مصرّاً على ثابته الكوني ،لإبقاء الكون ساكناً
"وظلّ على ذلك حتى اجتماع هنا في "كاليفورنيا ،بين "هابل" و "آينشتاين" عام 1932
بأن هناك تآزرية بين .آينشتاين" وتمدّد الكون"
،وهاهو يأتي، تحت برج مشمس بعد صباح شاقّ
ينظر نحو ملايين الأميال .إلى فضائه المفضّل
هابل" في المنتصف هنا، أقنع" .آينشتاين" أنّ الكون يتوسّع في الحقيقة"
"الثابت الكوني الذي أتى به "آينشتاين
ليعوق ثبات الكون ضدّ قوّة الجاذبية
.بدا غير ضروري بالمرّة
عاد "آينشتاين" مطمئناً للصورة .الأصلية لنظريته النسبية العامة
وفي هذا الوقت، أو بعده "بقليل، قال "آينشتاين
أنّ اختراع هذا الثابت الكوني
.كان خطأه الفادح
البناء ماهر جداً
كان لابدّ أن تقوّي الخارج ثمّ الداخل فالخارج أكثر
.وبالداخل كان تحفة هندسية عظيمة
.لكن تفاؤل "آينشتاين" كان غير كامل
اتّضح لعلماء الكون تدريجياً
أنّ الانفجار العظيم لا .يحلّ مشكلة استقرار الكون
بالنسبة لفيزيائيي القرن الواحد ،"والعشرين مثل "جوا ماخيو" و "آندي ألبرخت
أحدث الأبحاث مازالت في نفس المشكلة .الأولى التي عرّفها "آينشتاين" عام 1916
،إن استطعنا الربط بينهما
فلهذا نعرف سبب أنّ الناس .يريدون تفاوت سرعة الضوء
قد تعتقد بكلّ هذا النجاح ،للانفجار العظيم أننا قد نسعد
.لن نشتكي، إننا قلقون
،هناك مشكلة بالانفجار العظيم
.والمشكلة أننا لا يجب أن نكون هنا
ظلّ يتوسّع الكون رويداً .لخمس عشرة بليون سنة
هذا أعطى الوقت الكافي لظهور .النجوم والكواكب وعلماء الكون
تكمُن المشكلة أنه يستحيل توسّع .الكون رويداً من الانفجار العظيم
إما يتوسّع بسرعة .كبيرة أو ينطوي على نفسه
.أياً كان فلن يدوم الكون كثيراً
تشابه جيد أن ترمي حجراً في الهواء
أن ترميه لأعلى، وتنتظر .رجوعه بعد قليل
ترميه أقوى فيذهب أبعد .لكن يعود في النهاية
إن رميتَه بقوّة كبيرة، ولا يستطيع إنسان القيام بذلك سوى وكالة "ناسا" من سفينة فضائية
فيمكنك أن تبتعد عن جاذبية الأرض
.وتطير للأبد
.بالنسبة للكون، يوجد توازن دقيق
،أنت ترمي الحجر في الهواء ويستمر بالابتعاد، لكن هل سيعود؟
أنت لا تعرف، إنه يستمر ،ويبتعد، أنت لا تراه يطير
لا تراه يستدير، إنه متّزن ،في الحافة سنة بعد أخرى
.آلاف السنوات، بلايين السنوات
،نحن بعد 15 بليون عاماً تقريباً ولا نزال نجهل إن كان يعود أم يبتعد؟
.هذا ما هو عليه الكون
،مع الكرة فإنها بمدى سرعة قذفك لها
مع الكون، أهم شيء هو مقدار .المادة والطاقة في الانفجار العظيم
لانتاج توسّع بسيط، كثافة هذه .الطاقة يجب أن تكون دقيقة تماماً
كيف تُنشيء الكون في مثل هذه الحالة الفريدة؟
علينا أن نأتي برقم يصف كثافة المادّة في الكون
ويكون دقيقاً بعد مائة من .العلامة العشرية رقم تلو الآخر
.إن أخطأنا في جزء عشري واحد، يختلّ بأكمله
لا يستطيع فيزيائي أن يتحمّل .إنشاء كون بهذه الطريقة المتقنة
لكن أنشأت "قوّة" هذا .الكون بالطريقة الصائبة
عملية غامضة تأكّدت أن المادة والطاقة
لديهما في كل مكان نفس الكثافة الحرجة
.التي تُبقي الكون بأكمله في توازن مثالي
.يدعو العلماء ذلك مشكلة الانبساط
لذا هذه مشكلة الانبساط، إنها كحقيقة مشابهة الكون لقلم
.يقف على عوده لخمسة عشر بليون عاماً
.وحتى أسوأ من ذلك
المحيّر أنه عندما تبدأ باستحسان الأمر، تفترض في البداية
أنّ الأشياء كانت مختلفة وقد أتى شيء
،وعدّل كلّ شيء بالطريقة التي تحتاجها
:فتقع في المشكلة التالية
.لا يمكن أن يسافر شيء بأسرع من سرعة الضوء
.الكون شاسع للغاية
.أكبر مما نتخيّل، وأكبر مما نرى
هنالك مناطق في الفضاء بعيدة لا يمكن رؤيتها
لأن الضوء الصادر منها لم .يجد الوقت الكافي ليصل إلينا
:في الواقع يحيطنا الأفق
ظلّ ينمو هذا الأفق بسرعة الضوء منذ نشأة الكون
.لكن وراؤه مناطق أخرى لم نتصل بها أبداً
منذ العدم، لا تسافر الطاقة أو ،أي عملية طبيعية بأسرع من الضوء
.لا يمكن لشيء أن يعبر الأفق
الكون بعمر 15 بليون سنة الآن
مما يعني أنّ الأفق كبير .جداً في الحقيقة حالياً
.إنه بعرض 30 بليون سنة ضوئية
لا يعني ذلك أنّ الكون بهذا .الحجم فقط، بالطبع الكون لا نهائي
إنها تعني أن المنطقة التي نستطيع ،رؤيتها هي منطقة الثلاثين بليون سنة ضوئية
وعندما يكون الكون صغيراً بالمقابل
فلايزال كبيراً جداً لكن بالمقابل جزءاً أصغر وأصغر
.لأن الأفق أصغر وأصغر
لتفهم ما يعني ذلك، تخيّل .قدرتنا على العودة بالزمن للوراء
.نرى الكون ينكمش بدلاً من التوسّع
لكن تتناقص نظرتنا له أسرع
لأن أفقنا سينكمش بأسرع .سرعة ممكنة: سرعة الضوء
المجرّات المرئية اليوم ما ،كانت لتصير مرئية في الماضي
.وإلى بعضها البعض
لذا انقسم الكون الوليد لجزر .صغيرة، معزولة داخل آفاقها الصغيرة
هذه الصورة للكون المنعزل
تناقض مباشرة فكرة عملية التوازن المفردة
.المطلوبة لحل مشكلة الانبساط
.محتار؟ فكذلك علماء الكون
الطريقة الوحيدة حول مشكلة الأفق هو افتراض أن كامل المنطقة التي نراها اليوم
.بدأت صغيرة للغاية بحيث تسع أفقاً واحداً
هذه النظرية المسمّاه بتضخّم "الكون فرضها أولاً "آلان غوث
ثم طوّرها "بول ستاين ."هارد" وزميله "آندي ألبريخت
اليوم، نظريتهما عن التضخّم يقبلها العلماء على نطاق واسع
"لكن لم يقتنع "آندي ألبريخت .بالكامل بنظريته الخاصة
ما يجب فعله لنجعل نظرية التضخّم صالحة أن نبتكر صورة جديدة بالكامل للمادة
التي تواجدت في مهد الكون .ثم تلاشت فلا نراها اليوم
وراودني دائماً هذا الشعور المزعج أنك إن اخترعتَ كثيراً
فهل التضخّم صواب ابتكاره؟
أو يمكن أن اختارت "الطبيعة" شيئاً آخر؟
كباحث شاب في جامعة ،كامبريدج" في أواسط التسعينات"
.كان "جوا ماكيخو" شاكاً أيضاً بشأن التضخّم
،لأن التضخّم هو الشيء الوحيد المتاح .يتعلّق الناس به كقارب النجاة
.لكن يحتاج الناس هذا...هذا عظيم
لتتمادى في الأمر، يمكنك القول أنه بوسعك حلّ كل هذه المشاكل الطفيفة
مستعملاً التدّخل الإلهي وأعتقد أن التضخم مقبول علمياً
.لتستحضر التدخّل الإلهي في نقطة ما
هذا مبالغ فيه قليلاً لكن هناك .أسئلة معروضة نحتاج التفكير حيالها
في يوم ما، رأى "جوا" أن هناك ربما .طريقة أبسط بكثير لحلّ مشكلة الأفق
،ذات صباح شتوي، كهذا أتجوّل بجوار هذه الحقول
أدركتُ أنك لو أردتَ خرق قاعدة واحدة لكن مقدسة من الأمر
ثبات سرعة الضوء
.فيمكنك حلّ مشكلة الأفق
وعندما تعود بالتفكير فيها، فهو شيء واضح
إنه عندما كان الكون صغيراً
إن كان الضوء سريعاً جداً .فقد يكون لديك أفق كبير جداً
عندما كان الكون بعمر عام، فقد ،يكون الأفق بعرض ضوء سريع هنا
قد يكون كبيراً كما تريد
.وبالطبع تربط بين كامل الكون لو قمتَ بذلك
إن كان الضوء الأول أكثر سرعة
فقد يكفي أفق واحد .لإحاطة كامل الكون المعروف
.كانت فكرة جريئة، جريئة جداً
أتى ذلك في الوقت الذي كنتُ فيه رفيق هذا الزميل
لكنها كانت أيضاً مرحلة في حياتي .اضطررتُ فيها للبحث عن وظيفة
.أوشكتُ على إنهاء عملي هنا
ليس هذا بالوقت لمحاولة اتباع فكرة أصلية
كنتُ أثير الجدل بالفعل في ذلك الوقت
.لم أرد شيئاً أكثر جدلاً
كانت هناك أوقات أرى نفسي أبيع !"القضية الكبرى خارج كلية "القديس جون
.لذا انتظرتُ حتى كنتُ في أرضية أأمن
وجد "جوا" أرضية آمنة عندما منحته الجمعية الملكية
.زمالة بحثية نادرة ورفيعة
"انضم إلى مجموعة "آندي ألبريخت ."في "الكلية الإمبراطورية
.شرعا في العمل على نظرية "جوا" معاً
،ذات يوم دعاني "آندي" لمكتبه وقال
لنعمل يا "جوا" أيضاً ،على السرعة المختلفة للضوء
.وأغلق الباب وأحاطها بسرية كبيرة
مسح السبورة وبعد ذلك، خاف .من أن يسرق شخص النظرية
،ثم بدأنا بالتدريج في التعمق في الرياضيات
لمحاولة إيجاد أشياء .أكثر فأكثر عن النظرية
،أنت تواجه أقصى منتهى العلم .أنت تواجه أسئلة مجهولة
،وأنت تتجادل بشأنها ولديك أفكار منافِسة
.وبعد حين ستفوز واحدة
،وأنت قلق بالفعل من شيء
.إنه معك طول الوقت، ليس في مكتبك وحسب
تمرّ بمراحل تحلم بها ،بنظريتك، وتمعن التفكير بها
.فتستيقظ مُتعَباً
تحتاج أن تفرض الأشياء لمعادلة في النهاية
.لأن هذا هو ما يدور عليه العلم
إنها بشأن النماذج الرياضية وليست .تصوّرات فحسب، وإلا كانت غريبة للغاية
،أعتقد بوجود وجه فريد للاكتشاف العلمي
هناك حماس كبير عندما تقضي شهوراً وشهوراً
تناضل في مشكلة بصورة خاطئة
.وفي النهاية تكتشف شيئاً فريداً
.أنا متحمّس دائماً لكن هذا فريد
وأعتقد أن هذا هو سبب ميل العلماء لأن يكونوا معقّدين
لأن التفاعل الاجتماعي على سبيل المثال لا يجاري هذا النوع من السرور
.الذي يعطيه الاكتشاف العلمي
"كان يصنع "جوا" و "آندي .فيزياءً جديدة بالكامل
عندما استكشفا هذا العالم الجديد الغريب بدأ بزوغ
.أنهما قد يحلاّن أكثر من مشكلة الأفق
،حصلنا على أكثر ما اتفقنا عليه
.وهذا حيث بدأ يكون هذا الأمر معطاءً جداً
.اكتشفنا إمكانية حل مشكلة التضخّم أيضاً
وسبب ذلك أننا أدركنا سريعاً
بعدم وجود طريقة لحفظ .الطاقة إن تباينت سرعة الضوء
.في الفيزياء التقليدية، الطاقة محفوظة
يمكن تحويلها لكن لا .يمكن صنعها أو تحطيمها
هذا مبدأ حماية الطاقة
.وتعني أن إجمالي الطاقة في الكون ثابت
لذا كثافة الطاقة الحرجة التي يحتاجها الكون
.يجب حسابها بدقة من البداية
لو غيّرنا الآن شيئاً أساسياً كسرعة الضوء
الكامن في نسيج الفيزياء
:فأنت تخرق هذا المبدأ .الكون مختلف في أوقات مختلفة
.وأنت لا تحفظ الطاقة
لكن تدرك أنّ هذا ما تحتاجه بالضبط لحلّ مشكلة التضخّم
لأنك تنتهك حفظ الطاقة دافعاً .الكون لكثافة الطاقة الحرجة
هكذا، تُنتج طاقة لو لديك طاقة أقل .من كثافة الطاقة الحرجة والعكس بالعكس
أنت تأخذ طاقة لو لديك .فائض من كثافة الطاقة
،في نظريتهما، أثناء مهد الكون ،سرعة الضوء كانت تتناقص
مما سمح بمنظم داخلى لحرارة الكون
ينتج أو يحطم طاقة للحفاظ .على الكثافة الحرجة مضبوطة
.لذا بقي الكون متوازناً لبلايين السنوات
كنا نحاول العثور على بديل للتضخّم
.بقدر أهمّية مشكلة الأفق
لم نتوقّع حقيقة أن نحلّ أي شيء
.كانت هدية خرجنا بها
بدأ "جوا" و "آندي" في حلّ مشكلة الأفق
وتخبّطا في نظرية حلّت اللغز
."الذي أصاب علم الكونيات منذ عهد "آينشتاين
،صنعا كوناً مستقرّاً في الأساس
.متوازن بتوليد وتلاشي الطاقة
.نظرية توقّعت الكون كما نراه الآن
.لكن مازالت نظرية على كل حال
قد يأتي البرهان فقط .من أغوار الزمكان
.لكن ما وجده الفلكيون هناك يذهل أيّ شخص
مفترضين أن سرعة الضوء كانت أيضاً .المفتاح لأكبر ألغاز علوم الكون
.ما حدث قبل الانفجار العظيم
،منذ أمدٍ بعيد عندما كان الكون وليداً
.سافر الضوء أسرع مما عليه الآن
،كانت قوانين الفيزياء مختلفة تماماً .كانت هذه هي النظرية على الأقل
قد يأتي البرهان فقط من .أكبر تليسكوبات العالم
بينما تقوم بمسح أغوار الفضاء .يعود الفلكيون أيضاً بالنظر للوراء
"في 1998 الفلكي البريطاني "جون ويب
بدأ بالاهتمام بالتساؤل
إن كانت ثوابت الطبيعة الأساسية قد تتغير
.بتطوّر الكون
نستخدم تقنية تمكّننا من العودة بالنظر للوراء
لقياس الفيزياء كما .كانت عليه منذ أمدٍ بعيد
نقوم بذلك باستخدام الكوازرات ."النجوم الفلكية البعيدة"
،الكوازرات هي أبعد ما قد نرى
يُعتقد بأنها كانت المجرّات .الأولية في عملية التكوين
"لكن لم يهتمّ "جون ويب .بالكوازرات نفسها
،الكوازرات، بقدر اهتمامنا بهذه الدراسة
هي مصادر بعيدة جداً للضوء .التي تومض عبر الكون لنا
بقيامها بذلك فإنها تقطع غيوماً غازية على مرمى البصر
فيمكننا حينها من دراسة تلك الغيوم الغازية
.بالنظر إلى طريقة امتصاص الضوء
،يمكننا أن ننظر إلى الغيوم الغازية عن قرب
ويمكننا النظر إليها .بعيداً كأبعد الكوازرات
هذا يعني العودة بالنظر ،للوراء 10 بليون عام تقريباً
.أو ما يقرب، منذ زمن سحيق
لذا ندرس الفيزياء كما كانت .عليه عندما كان الكون في مهده
عندما يمرّ الضوء عبر غيمة غازية بين النجوم
.فإنه يصطدم بالإليكترونات وجزيئات الغاز
.يصنع ذلك نمطاً من خطوط مظلمة في طيفه
ما لاحظه "جون ويب" أنّ هذا النمط يبدو مختلفاً
.في أطياف أكثر الغيوم بُعداً
،كان المدلول مدهشاً
إما كانت الإليكترونات مختلفة أو كانت .سرعة الضوء أعظم في الماضي السحيق
إن كان المدلول صحيحاً فقد يكون ،له أعمق الأثر على الفيزياء
لأنه سيكون أول إشارة أن قوانين الطبيعة
.ما كانت ذاتها دائماً كاليوم
لكن بعيداً في المكان والزمان، ثمّة :اكتشاف مذهل كان ينتظر الفلكيين
اليوم، علم الكونيات يخوض في أنباء العودة غير المتوقعة
.لنظرية تمّ تفنيدها منذ سبعين عاماً
."ثابت "آينشتاين" الكوني، "لمدا
بالنسبة لـ"جوا" فهذا .يعني التمادي في نظريته
يعتقد الآن أن الثابت الكوني
قد يكون الوصلة التي تربط التغيّرات في سرعة الضوء
.بأصل الكون ذاته
لذا وهب "آينشتاين" الزمكان ،بحياته الخاصة
،عندما سمح للزمكان بالانحناء
،ليسيران في ديناميكيتهما الخاصة وكان الثابت الكوني خطوة للأمام
،لأنه كان يعطي الزمكان طاقتهما الخاصة
لذا قبل أن يضع المادة في الزمكان ،عندما كان لدينا فراغ
،فلديك بعض كثافة الطاقة في هذا الفراغ
،"وهذا ما عليه "لمدا ولديها هذه الخاصية المثيرة
.أنها تصنع في الأساس جاذبية دافعة
تصنع "لمدا" جاذبية تُباعد .الأشياء وليس جذبها سوية
،ويبدو أن هذا ما يحدث للكون
.شيء يفصله فصلاً
منذ أن قام "هابل" بإقناع ،آينشتاين" بنموّ الكون"
.ظلّ يحاول الفلكيون قياس معدّل توسّعه
أتت القفزة العلمية عندما بدأوا بالتركيز على .نجوم منفجرة تُدعَى النجوم العظمى المتفجّرة
اعتقدوا أنه قد تسمح لهم .لتخطيط التباطؤ الطفيف للكون
.ما وجدوه في الحقيقة هو العكس تماماً
السؤال الآن، هل يتباطأ الكون كما نتوقّع؟
المفاجأة أنه بدل أن .يتباطأ الكون فإنه يتسارع
،هناك ما يقلقل توازن الكون الدقيق
.يباعد بين المجرّات أسرع وأسرع
.قوّة جديدة في فراغ الفضاء
الإسراع كما يُرَى من بيانات ،النجم المتفجّر الأعظم بالطبع
يمحي التساؤل المدهش من .إحياء ثابت "آينشتاين" الكوني
.إنه يبدو وكأن الزمكان يعجّان بالطاقة
،في أغوار معادلات هذه النظرية
وجد "جوا" رابطة خفيّة .بين هذه الطاقة وسرعة الضوء
.في نقطة ما اكتشفنا شيئين مثيرين
واحد أن الطاقة في الثابت الكوني ،تعتمد أيضاً على سرعة الضوء
وبالخصوص إن اضمحلّت سرعة الضوء .فتتناقص الطاقة في الفراغ أيضاً
والشيء الثاني أننا اكتشفنا أنّ هذا الثابت الكوني
يعزّز التغيرات في سرعة .الضوء، يمكنه إنقاص قيمته
.لذا لدينا عدم استقرار
في نظرية "جوا"، التغيّر في الفراغ ،قد يسبّب هبوطاً في سرعة الضوء
لكن هذا تباعاً يقلّل كمية ،الطاقة التي يمكن أن يحملها الفراغ
.يدفع الطاقة منه لمادة وإشعاع عاديين
أيمكن أن يكون هذا منشأ الكون؟
ما حدث قبل الانفجار العظيم؟
،في بعضٍ من هذه التوقّعات في النشأة كان هناك فراغ
لكن ليس الفراغ عدماً، إنه ،الثابت الكوني في الحقيقة
.هذا الجذب من الطاقة في الفراغ
وفي هذه النظريات، هذه الطاقة هي ،ما تسوق التغيّرات في سرعة الضوء
.تصنع انخفاضاً في القيمة
وهذا يسببّ انخفاضاً لكل .الطاقة في الثابت الكوني أيضاً
عليها أن تذهب لمكان ما، أين تذهب؟
،إنها تدخل في كل مواد الكون .لذا سبّبت الانفجار العظيم
في هذا السيناريو، فإن ...هذا الانخفاض في سرعة الضوء
هذا التغيّر في سرعة الضوء .هو ما سبّب الانفجار العظيم
،في البداية كان الفراغ
،لكن لم يكن الفراغ عدماً
،وكان هناك ضوء .وتغيّر الضوء
،لذا أنشأ الفراغ العالم
وكان العالم جيداً، لأنه تحمّل .حتى استطاع أن يدركه الإنسان
لكن سيحدث في يوم ما أن طاقة ،الفراغ ستدفع كلّ شيء بعيداً
.ولا تخلّف سوى الفراغ
.لكن ليس الفراغ عدماً
،وقد تعتقد أنّ هذه نهاية الكون
لكن بالطبع في تصوّرات هذه النظرية
إنها تصنع فقط الظروف لحدوث انفجار عظيم آخر مجدداً
،هبوط مفاجيء في سرعة الضوء
اطلاق مفاجيء آخر لكل هذه .الطاقة لانفجار عظيم آخر
لذا من المحتمل أن انفجارنا العظيم هو واحد ،من عدّة انفجارات، أحد عدة انفجارات قادمة
وأحد الانفجارات ...الموجودة في الماضي بالفعل
لربما كان الكون هو تعاقب لهذه .الانفجارات العظيمة على الدوام
تحدّي "جوا" الجريء لثبات سرعة الضوء
.قاده لنظرة جديدة بالكامل للكون
نظرة لم يعد للكون فيها .بداية أو نهاية، لكنه خالداً
دورة لا نهائية من الانفجارات العظيمة .مسحوبة من المخزون الواسع للطاقة في الفراغ
وكالعديد من الفلكيين قبله، سيق .جوا" بنظرية بدأت الأمر برمّته"
إنها مقياس لعبقرية "آينشتاين" التي حتى .عندما يكون مخطئاً فإنه كان مصيباً بطريقة ما
ما دعاه بخطئه الفادح قد .يبرهن على تراثه الأعظم
أحترم بالطبع النسبية تماماً ولدي شعور
أنه الآن وحسب قمتُ .بتناقض النسبية التي أفهمها
وهذا في الحقيقة بسبب أني واجهتُها .وأنا أحترم بالكامل هذا الرجل العظيم
هذه ليست محاولة لمناقضة ،آينشتاين" أو ما شابه"
.إنها مجرّد محاولة التعمّق في الأمور أكثر
"في النهاية ستقرّر "الطبيعة .بالطبع أكان هذا صحيحاً أم لا
أعمل في الأساس على محاولة العثور على .طرق لأقرر إن كانت النظرية صائبة أم خاطئة
تجربة ستقرّر بشكل حاسم
.إن كان نظرية تفاوت سرعة الضوء هراءً أم لا
ترجمة: د.سـامح نـور dr_sameh_nour@yahoo.com
بروفيسور: ديف وارك جامعة سوسكس، مختبر رازرفورد أبليتون
د.روث ديرر جامعة جنيف
بروفيسور: جون بالدوين جامعة كامبريدج
د.جوا ماكيخو الكلية الملكية بلندن
بروفيسور: ريتشارد إليس جامعة كامبريدج، معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا
بروفيسور آندي ألبريخت جامعة كاليفورنيا بديفيس
بروفيسور جون ويب جامعة جنوب ويلز الجديدة، أستراليا
بروفيسور: ريتشارد إليس جامعة كامبريدج، معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا
?