كيف سينتهي الكون؟ لدى علماء الكون الآن سيناريوهان مؤلمان بنفس القدر تم تحديدهما لمصير الكون على المدى الطويل. من ناحية أخرى ، يمكن أن يستمر توسع الكون إلى أجل غير مسمى بفضل تسارع الطاقة المظلمة. سنواجه مستقبلاً باردًا وحيدا مع تلاشي المجرات الأخرى في المسافة. ضيفي اليوم هو إريك ليندر من مختبر لورانس بيركلي الوطني ويقترح تجارب يمكن أن تساعدنا في معرفة أي من هذين المصيرين ينتظرنا.
الاستماع إلى المقابلة: مصير الكون (6.2 MB)
أو اشترك في البودكاست: universetoday.com/audio.xml
فريزر كين: هل يمكنك تحديد المصيرين اللذين قد ينتظران كوننا؟
إريك ليندر: حسنًا ، تغيرت صورتنا لما هو مصير الكون بشكل كبير في السنوات الخمس إلى العشر الماضية. كنا نعتقد أن الأمر بسيط إلى حد ما ، كان الأمر يتعلق فقط بكمية المحتوى الموجودة في الكون ، ومقدار المادة الموجودة هناك. إذا كان هناك ما يكفي من المادة ، فإن جاذبية الجاذبية ستؤدي إلى تباطؤ الكون في توسعه الحالي ، وإلى الانهيار بشكل أساسي وسيكون لدينا ما يسميه البعض أزمة كبيرة لإنهاء كوننا. وإذا لم يكن هناك ما يكفي من المادة ، فلن تكون هناك جاذبية كافية لإبطاء التوسع الحالي ، وستصبح أكثر انتشارًا - مكان أكثر برودة وأنيقًا للعيش فيه. في عام 1998 ، اكتشفت هاتان المجموعتان من العلماء حدث غريب أن توسع الكون لم يتباطأ بشكل كبير أو حتى تدريجيًا ، تحت خطورة المادة في الكون ، بل كان يسرع. كانت تتسارع. نوعًا ما ، إذا ألقيت كرة بيسبول في الهواء ، فستعرف في النهاية أنها ستتباطأ ، وتصل إلى الذروة ، وتعود عادةً إلى الأرض. إذا رميتها بقوة كافية ، فسوف تنطلق إلى المدار. لكن هنا ألقى الكون كرة البيسبول في الهواء ، والآن أن البيسبول تتسارع أسرع وأسرع. لذلك حير هذا العلماء تمامًا ، وكان مناقضًا تمامًا لما كنا نتوقعه. تحت هذه الصورة الجديدة ، يبدو أن مصير الكون هو أنه سوف يتوسع ببساطة إلى الأبد ، ويصبح أكثر برودة وأكثر انتشارًا ، وستنتشر الذرات أكثر فأكثر ، وستزداد المسافة بين المجرات. وسيكون لدينا مصير الكون هذا الذي يطلق عليه أحيانًا "الموت الحار" ، حيث يصبح كل شيء باردًا جدًا وغير متحرك ومعزول عن بعضه البعض.
لكن ذلك يعتمد على سبب هذا التسارع. هذا هو السر العظيم. من الممكن أن تختفي الفيزياء التي تمنحنا هذا التسارع فجأة ، وفي هذه الحالة نعود إلى الصورة السابقة التي قد ينهار فيها الكون. أو يمكن أن تفعل شيئًا غريبًا تمامًا ولا نعلم. إذن هذا سؤال كبير نريد أن نكتشفه. ما هو مصير الكون ، ولكن محاولة معرفة ما هي الفيزياء في هذا التسارع.
فريزر: لماذا لم تتم الإجابة على هذا السؤال حتى الآن؟ ألم نحصل على نظرة جيدة بما فيه الكفاية على المستعرات الأعظمية؟
ليندر: حسنًا ، كما قلت ، تم اكتشاف تسارع هذا التوسع فقط في عام 1998. ولم يكن الناس يجلسون على أيديهم ، لقد كانوا يحاولون الإجابة على هذا السؤال بحماس شديد. من خلال الحصول على المزيد من المستعرات الأعظمية ، يمكننا استخدام هذه النجوم المتفجرة نوعًا ما مثل الألعاب النارية في الكون. إذا علمنا أن الألعاب النارية تنطلق دائمًا بنفس الطاقة وبنفس السطوع ، فيمكننا معرفة مدى بعدها بمدى سطوعها لنا اليوم. ولذا نحتاج إلى المزيد من هذه المستعرات الأعظمية ، ونحتاج إلى المزيد والمزيد من المستعرات البعيدة ، حتى نتمكن من رسم تاريخ الكون ؛ تمدد الكون على مدى فترة زمنية أكبر. والناس يفعلون ذلك تدريجياً. هناك بعض المشاريع الضخمة قيد التنفيذ مع التلسكوبات على الأرض في محاولة للحصول على ما كان مجرد عشرات من المستعرات الأعظمية ، والآن نحاول الحصول على المئات من المستعرات الأعظمية. ولكن في النهاية ، للإجابة على هذه الأسئلة الأساسية حقًا ، سنحتاج إلى الآلاف من المستعرات الأعظمية على مسافات بعيدة. من أجل الحصول على ذلك ، سنحتاج إلى ملاحظات من الفضاء ، لذلك لدينا حاليًا تلسكوب فضائي واحد - تلسكوب هابل الفضائي - مناسب لهذا النوع من الملاحظات ، وهو يقوم بعمل رائع. إنها ترى أكبر مستعرات عظمى اكتشفناها حتى الآن ؛ حوالي 10 مليار سنة في تاريخ الفضاء ، لكن يمكن رؤيتها واحدة تلو الأخرى. وما اقترحه العلماء هو أننا نبني مرصدًا فضائيًا جديدًا ، وتليسكوبًا جديدًا في الفضاء ، يسمى SNAP (مسبار تسريع المستعر الأعظم) ، وسيتمكن هذا من الحصول على الآلاف من المستعرات الأعظمية بكفاءة عالية وسرعة كبيرة جدًا ، ونراها باهتة للغاية و عميق للغاية. وقد أثار هذا بالفعل مخيلة المجتمع العلمي. كان هناك عدد من التوصيات من الأكاديمية الوطنية للعلوم ، من المنظمات المهنية المختلفة ، التي سيكتشفها مرصد فضائي مثل هذا: ما هو هذا الفيزياء الغامضة التي تسبب هذا التسارع غير العادي تمامًا الذي يتعارض مع الجاذبية؟ لذلك هناك ما يقرب من نسخة بغيضة من الجاذبية ستعيد كتابة جميع كتب الفيزياء. لذا يعتقد الكثير من الناس أننا نحتاج حقًا إلى المضي قدمًا في هذه الملاحظات وملاحظات أكثر دقة والعديد من الملاحظات ، مثلما تحدثت عن ذلك. نحتاج فقط إلى تحسين البيانات التي لدينا بالفعل ، والتكنولوجيا جيدة بما يكفي حتى نتمكن من الخروج والقيام بذلك. إنه يتطلب منا فقط الجلوس وبناء الشيء ، وإطلاقه ومحاولة اكتشاف هذه الإجابات.
فريزر: لقد سمعت الآن بعض الاقتراحات لما قد تكون عليه هذه الطاقة المظلمة. ما أنواع الأشياء التي قد تبحث عنها في ملاحظاتك التي يمكن أن تتوافق مع بعض تلك النظريات التي تم طرحها؟
ليندر: إذن ، قدم ألبرت أينشتاين الجد لجميع مفاهيم الطاقة المظلمة طوال عام 1917 ، وهو ما أطلق عليه الثابت الكوني. ولم تتفق مع الملاحظات في ذلك الوقت ، لذا فقد اعتُمدت لفترة من الوقت. وكل بضعة عقود ، أعادها العلماء ليقولوا ، ربما هذا يمكن أن يفسر بعض الملاحظات الأخرى التي قمنا بها. ثم يعود إلى التقاعد لأنه لا يتناسب حقًا. ولكن الآن يبدو أن هذا قد حان الوقت ، لإعادة هذا المفهوم الذي يبلغ 90 عامًا من أينشتاين ، لأنه يمكن أن يعطي هذا التسارع في توسع الكون. إنها صورة بسيطة جدًا عن كيفية الحصول على هذا التسارع ، لكنها لا تحل كل شيء. هناك بعض الجوانب المحيرة للغاية. ما تعتقده إذا أجريت بعض الحسابات الساذجة هو أنه يجب أن يسرع الكون ، ولكن كان يجب أن يبدأ في تسريع الكون على طول الطريق منذ اللحظة الأولى ، ولن يكون لدينا الكون الذي نراه اليوم إذا حدث ذلك . في الواقع ، ما كنا لنتمكن من الحصول على النجوم والمجرات والبنية التي نراها في الكون. ولذا لسبب ما يجب أن يكون هناك أضعف بكثير مما نعتقد أنه قيمته الطبيعية. لذا من الممكن أن تكون الإجابة ، لكننا لا نفهم لماذا تكون ضعيفة جدًا ، مقارنة بما نعتقد أنه يجب أن يكون. للتغلب على ذلك ، يأتي الناس بهذه الأفكار الأخرى ، فكرة الجوهر ، أو المادة الخامسة للكون حيث يتصرف مثل الثابت الكوني ، لكنه يختلف في الوقت ، وبالتالي يمكن أن يبدأ ضعيفًا جدًا والآن اليوم يمكن أن تسيطر على توسع الكون. إذن هذه فكرة جذابة ، لكن لا أحد لديه أي فكرة أولية أساسية عن كيفية جعلها تعمل بالضبط. إنه الآن مفهوم ولكن التفاصيل لم يتم تحديدها حول كيفية ظهورها من الفيزياء. إذن هذا أمر آخر يمكننا أن نهتم به كثيرًا. الاحتمال الآخر هو الطريقة التي كنا نحلل بها البيانات ، قائلين ، حسنًا ، الجاذبية هي قوة جذابة ، قدمتها نظرية آينشتاين للنسبية العامة. ربما هناك شيء ينهار هناك. ربما ما نراه هو انهيار في نظرية الجاذبية كما نفهمها. توصل الناس إلى أفكار تتضمن أبعادًا إضافية على سبيل المثال. بدلاً من ثلاثة أبعاد فقط في الفضاء ، قد يكون هناك أبعاد قليلة إضافية في الفضاء ، وهذا الجاذبية تتسرب تدريجيًا إلى هذا البعد الإضافي في الفضاء وهذا يجعله أضعف وسيعمل ذلك على عكس الجاذبية ويمنحنا التسارع . لذلك لدينا كل هذه الاحتمالات المثيرة بشكل لا يصدق لكيفية تغير الفيزياء ولا نعرف ما هي. وما نحتاجه هو هذه الملاحظات التفصيلية للغاية لرسم خرائط لتوسع الكون على سبيل المثال من خلال المستعرات الأعظمية ، وهذه النجوم المتفجرة - وهناك طرق أخرى أيضًا - لمحاولة اتخاذ قرار حقًا ، وكيف سنعيد كتابة الكتب الفيزيائية ؛ ما هو الاتجاه الذي نحتاجه لبدء محو الأشياء وكتابة أشياء جديدة. لذلك ، إنه أمر مثير للإعجاب للعلماء الذين يواجهون الألغاز التي تواجههم بهذه الطريقة.
فريزر: متى يتم التخطيط لإطلاق هذه المهام؟ متى يجب أن تعمل؟
ليندر: لذا اتفقت وكالة ناسا ووزارة الطاقة الأمريكية على العمل معًا لوضع مهمة في المدار. الاسم العام لها يسمى مهمة الطاقة المظلمة المشتركة. وهناك دراسات جارية حاليًا حول كيفية تصميم المرء لتلسكوب فضائي. ونأمل أنه إذا أظهر عدد كافٍ من الجمهور اهتمامًا قويًا ، والجمعيات المهنية - مثل الأكاديميات الوطنية للعلوم ، التي أوصت بمثل هذه المهمة. إذا استمروا في دعم هذا ، فإننا نأمل أن نتمكن من المضي قدمًا وإطلاقه في غضون حوالي 6-7 سنوات. لذلك من المحتمل جدًا أن يعرف الطلاب في المدرسة الآن الإجابات على الأشياء في 6-7 سنوات والتي لا يوجد بها حاليًا عالم محترف لديه أدنى فكرة عن الإجابة. لذلك من المثير دائمًا أن تكون قادرًا على إخبار الطلاب ، وأن تكون قادرًا على إخبار الجمهور: ستعرف أشياء 6-7 سنوات من الآن ليس لدينا أي فكرة عن الإجابة الآن. ستصبحين أكثر ذكاءً خلال 6 أو 7 سنوات مما نحن عليه الآن. لذا من المثير حقًا أن تكون في منتصف الطريق.
فريزر: وإذا كان لديك طريق ، فهل سيكون الموت حارقًا أو الموت البارد المتجمد؟
ليندر: أعتقد أن الشيء الرئيسي الذي أحبه هو أنه بعيد. لذلك نحن نعلم أن نهايات الكون لن تكون على الأقل لعشرات المليارات من السنين - حول المدة الزمنية التي أمضيناها بالفعل في الكون - لذلك لا يجب أن نهتم بها بين عشية وضحاها ، لكنني لا أعرف ما هو الحل الأفضل. يمكنك أن تجادل بأن شيئًا مثل قلب نظرية أينشتاين للجاذبية ومجرد إطار جديد تمامًا للفيزياء ، ومنطقة جديدة لاستكشافها. قد تكون هذه هي النتيجة الأكثر إثارة حيث قد يكون لديك كل أنواع الاحتمالات المختلفة الناشئة. ولكن كما تلمح إلى مصير الكون الذي يمسك خيالنا حقًا ، من الجميع ، من العلماء إلى أطفال المدارس.
