علم الفلك

تفسير التساؤلات العديدة حول ظاهرة “استمرار التمدد الكوني”

1996 نحن والكون

عبد الوهاب سليمان الشراد

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

ظاهرة استمرار التمدد الكوني علم الفلك

يظهر لنا منظر السماء في الليل وكأنها في سكون تام لا حراك فيه، ولكن الأرصاد الدؤوبة أظهرت عكس ذلك ، فلقد تبين لنا في بداية العشرينات من هذا القرن أن مجرة التبانة هي واحدة من مجرات تعد بالملايين ، وتتباعد هذه في جميع الاتجاهات.

وظهر جليا أن الكون Universe يتمدد وأن المجرات تندفع متباعدة عن بعضها، محمولة بنسيج زمكاني ينمو بانتظام .

وكذلك تنساب العناقيد المجرية العملاقة بهدوء وسلاسة في كل أرجاء الكون مبتعدة عن بعضها ، فما هي القوة الجبارة التي بإمكانها تحريك تلك العناقيد الضخمة باندفاع باتجاه الحافة غير الموجودة للكون؟

مع العلم أن قوة عزمتها قد اكتسبتها من الانفجار العنيف الذي حدث خلال نشوء وبداية الكون Universe.

 

ولا شك أن تباعد العناقيد والمجرات يدل على أننا نعيش في كون ممتد ، ويدل على تعبير التمدد expansion على أن المسافات الشاسعة الفاصلة بين العناقيد مستمرة في الازدياد وأن معدل السرعة التي تتباعد فيها العناقيد تتناسب طردياً مع بعدها عن بعضها ، ولعل ذلك هو أفضل وأبسط توضيح لقانون هبل .

ولكن يبدو أن هناك الكثير من التساؤلات المطروحة حول ذلك ، فمثلا هل يستمر التباعد الى ما لانهاية ؟ فلا شك أن التمدد الكوني سيتباطأ في زمن ما. 

فمن المعلوم أن جميع المجرات في أنحاء الكون تتبادل قوة الجذب فيما بينها ، ونتيجة لذلك فإن الجذب المتبادل سيؤدي الى إيقاف الاندفاع الشديد للكون الممتد .

 

ولكن هل يدل ذلك على أن التمدد الكوني سيتوقف في المستقبل ؟ أم هل سيكون معدل التباطؤ ضعيفا بحيث لا يقوى على كبح الاندفاع السريع المستمر للكون باتجاه البعد اللامحدود للفضاء؟

وللإجابة على تلك الأسئلة ، ولمعرفة مستقبل الكون النهائي ، يجب علينا في البداية أن نبني نماذج نظرية للكون تدلنا على ما سينتهي إليه  وبما أن الجاذبية تعد القوة الفعالة في تطور وحركة الكون ، لذا يتوجب علينا أن نطبق أفضل الحسابات لكي يمكننا بلوغ أفضل نظرية تقودنا الى الإلمام بها .

ولا شك أن أفضل نظرية متداولة في الزمن الحاضر عن الجاذبية هي النظرية النسبية العامة General relativity  ، وعلى ذلك ستكون القاعدة التي نرتكز عليها في هذا المضمار. 

 

وأخيرا فمن الأمور المهمة التي يتوجب إدراكها للإجابة عن الأسئلة السابقة هي رصدنا ودراستنا لحركات أبعد المجرات عنا ، وكذلك يتوجب عمل قياس وحساب دقيق لمعدل تباطؤ الكون ، ويمكن بالتالي من ذلك إدراك كثافته Density.

لا تمثل الجاذبية كما تشير نظرية انشتاين في النسبية العامة الى قوة  Forceبل هي إنحناء Curvalure للزمكان ، وكلما كانت الجاذبية أشد كلما ازداد انحناء الزمكان ، ونجد أن الأجرام السماوية مثل الكواكب السيارة والإشعاعات الكهرومغناطيسية تتحرك عبر أقصر الطرق في منحنى الزمكان .

ويمثل ذلك المعنى الحقيقي للنسبية العامة ، فالمادة تقود الزمكان الى طريقة الانحناء ، ويقود منحنى الزمكان المادة الى الفعل المضاد .

 

ومن المعلوم أن هناك كمية كبيرة من المادة في الكون مرئية أو غير مرئية ، ومن المؤكد أن هذه المادة لابد أن يكون لها تأثير على هندسة الزمكان ، فالكون برمته يجب أن يكون له شكل ما نتيجة تواجد المادة به .

ونجد أيضا أن هندسة الكون تؤثر على سلوك المادة به ، ولا شك أن أصل الكون ومصيره مرتبطان بحركة مكوناته ، وهي التي تساعدنا على النفاذ الى بنيته ومعرفة مقدار التقلبات في كثافته.

وكل ما أمكن معرفته عن تلك الحركات يظهر بأن المادة تتكتل مع بعضها بمقاييس شاسعة ، مقدمة لنا صورة عن الأحداث التي لم نتمكن من فهمها جيدا ، والتي حدثت في بداية خلق الكون.

ونجيب عن النهاية الأخرى للزمن ، فهل سيستمر تمدد الكون ؟ أو أن قوة الجاذبية ستوقف هذا التمدد في نهاية المطاف ، أو تعكسه بحيث ينهار ثانية ويرجع لكثافته البدائية؟

 

ولإدراك المعنى الحقيقي لمصطلح شكل الكون فإنه يمكننا افتراض إطلاق حزمتين من شعاع الليزر بشكل متقارب في الفضاء بحيث يكونان متوازيتين تماما ، وافتراض أيضا عدم وجود أي شيء يعترض مسارهما بحيث يمكننا تتبعهما في حركتهما عبر ملايين السنين الضوئية في الكون وعبر الفضاء ، الذي نحن بصدد إدراك مقدار انحنائه أو تحدبه .

ومع ذلك الوضع سيصبح أمامنا ثلاثة احتمالات أو أوضاع ، ولعلنا قد نجد في أولها أن الحزمتين الضوئيتين تظلان متوازيتين تماما في مسيرهما على الرغم من قطعهما بلايين السنين الضوئية .

ولن يكون الكون في هذه الحالة منحنيا ، أي أنه سيكون له انحناء مقداره صفر، وذلك يدل على أن الفضاء سيكون مسطحا.

أما الاحتمال الآخر فهو أن كلا من الحزمتين ستقتربان من بعضهما تدريجيا ، ونتيجة لحركتهما عبر الكون فإنهما ستقتربان تدريجيا لبعض حتى تتقاطعا على بعد كبير جدا من الأرض .

ولن يكون الفضاء في هذه الحالة مسطحا ، وإنما سيكون الوضع مشابها لتقاطع خطوط الطول على سطح الكرة الأرضية في منطقتي القطبين، أي أن هندسة الفضاء ستبدو مشابهة لهندسة الكرة ، ولذا يمكننا اعتبار أن للكون انحناء إيجابي وأن الفضاء كري .

 

وفي الاحتمال الأخير فإن الحزمتان المتوازيتان ستفترقان ، أي ستتباعدان تدريجيا عن بعضهما بازدياد حركتهما عبر الكون ، وفي هذا الوضع يجب أن يكون الكون منحنيا. 

ولكن هذا الانحناء سيكون معاكسا للانحناء الكري ، ولذا يمكن القول إن الكون في تلك الحالة له انحناء سلبي ، ويمكن تمثيلة بالسرج Saddle الذي يعد مثالا ملائما لسطح منحنى سالب ، وبنفس الطريقة التي تتقارب بها الخطوط المتوازية المرسومة على سطح الكرة. 

فإن تلك الخطوط ذاتها تتباعد دائما إذا ما رسمت على سطح السرج . يعرف الفلكيون السطوح سرجية الشكل بأنها ذات قطع زائد Hyperbola . وعلى ذلك يمكننا اعتبار أن للكون المنحني سلبيا فضاء ذا قطع زائد .

ومن الواضح أن لكل حالة من الحالات الثلاث السابقة وضع متباين في تحديد مستقبل الكون ، ولفهم وإدراك تلك الحالات يمكن افتراض أننا قد ألقينا حجرا في الهواء ، وبالتالي ستكون هناك ثلاثة احتمالات لما سيكون عليه مسار الحجر .

 

ونجد في أولها أنه يرتفع الى أعلى ثم يسقط الى أسفل ، وفي هذه الحالة ستكون سرعته ، أدنى من سرعة الافلاتVe- locity of escape  من الأرض .

ويكون الاحتمال الثاني في رمي الحجر الى الأعلى بسرعة تفوق كثيرا السرعة السابقة ، وقد تكون وسيلة الرمي هنا مركبة إطلاق فضائية .

 

وفي تلك الحالة إذا كانت سرعته مساوية لسرعة الإفلات من الأرض فإنه لن يعود الى الأرض ، إذ إنه سينفصل عن الجاذبية الأرضية .

أما الاحتمال الثالث فهو رمي الحجر بسرعة تفوق كثيرا سرعة الإفلات من الأرض ، وفي هذه الحالة فإنه لن يجد أية مشقة في الانفصال عن الجاذبية الأرضية ، وينجح في الإفلات ، ويظل مستمرا في مساره بعيدا عن الأرض مندفعا بسرعة عالية لمسافات شاسعة .

التقدم العلمي
‫‪اللقاحات القابلة للأكل..
اللقاحات القابلة للأكل تعد بديلا مناسبا للحصول على لقاحات آمنة وفعالة، وهي لقاحات تحتوي على مولد ضد صالح للتناول دول عدة تراهن على الطحالب الدقيقة المعدلة وراثيًا لتطوير لقاح لمرض كوفيد-19 صالح للأكل مستخدمة الهندسة الوراثية د. طارق قابيل أستاذ في كلية العلوم - جامعة القاهرة مصر
     منذ استشراء جائحة فيروس كورونا المستجد المسبب لجائحة كوفيد-19، هرعت كثير من المؤسسات الطبية وحكومات بعض الدول إلى تكثيف البحوث ودعم الدراسات الهادفة ... (قراءة المقال)
مجلة مدار
‫‪إنشاء مستشفيات جديدة في ووهان
ع إبلاغ المستشفيات القائمة عن نقص في الأسرّة بسبب زيادة الطلب الناجم عن انتشار فيروس كورونا السريع، قررت الصين في 24 يناير البدء ببناء مستشفيات جديدة. بعد أقل من أسبوعين، فتحت أبواب المرافق الطبية الجديدة لاستقبال أول المرضى.
أنشئ مستشفيان جديدان في ووهان، عاصمة مقاطعة هوبي، في الأسبوع الأول من شهر فبراير. واستغرق الأمر أقل من أسبوعين للانتقال من وضع حجر الأساس في الموقع إلى البدء باستقبال أول المرضى. والمستشفيان الجديدان - مستشفى ... (قراءة المقال)
مجلة العلوم
‫‪لماذا تُسبب السمنةُ تفاقمَ مرض كوفيد-19؟
غطية مجلة ساينس Science لأخبار كوفيد-19 يدعمها مركز بوليتزر ومؤسسة هيسينغ-سيمونز Pulitzer Center.
بقلم:     ميريديث وادمان
ترجمة:  مي بورسلي
 
في ربيع هذا العام، بعد أيام من ظهور أعراض تشبه أعراض الإنفلونزا والحمى، وصل رجل إلى غرفة الطوارئ في المركز الطبي بجامعة فيرمونت Vermont Medical Center. كان شابا، في أواخر الثلاثينات من عمره، وكان يعشق زوجته وأطفاله الصغار. وكان يتمتع بصحة جيدة، وقد كرّس ساعات لا نهاية لها في إدارة ... (قراءة المقال)
مجلة العلوم
‫‪الفيروس التاجي يثير التخمينات حول موسم الإنفلونزا
قلم:    كيلي سيرفيك
ترجمة: مي بورسلي
تغطية مجلة ساينس Science لأخبار كوفيد-19 يدعمها مركز بوليتزر  Pulitzer Center ومؤسسة هايسنغ-سيمونز  Heising-Simons Foundation.
في شهر مارس 2020، بينما كان نصف الكرة الجنوبي يستعد لموسم الإنفلونزا الشتوي أثناء محاربة مرض كوفيد-19 COVID-19، وضعت شيريل كوهين Cheryl Cohen -عالمة الأوبئة، وزملاؤها في المعهد الوطني للأمراض المعدية National Institute for Communicable Diseases بجنوب إفريقيا اختصار: ... (قراءة المقال)
مجلة العلوم
‫‪كيف تقاوم العدوى باستعادة شباب جهازك المناعي
قلم:    غرايام لاوتون
ترجمة: محمد الرفاعي
اغسل يديك بعنايةٍ لعشرين ثانية، غطّ عطستك بمرفقك، تجنب ملامسة وجهك، ابقَ على مسافة مترٍ عن الآخرين، وكملجأ أخير ٍ، اعزل نفسك بعيداً عن الجميع لمدة أسبوعٍ مع ما تحتاج إليه من أغراض. وإذا أردت أن تتجنب فيروس كورونا المستجد، فكل هذه أفكارٌ جيدةٌ. لكن، في نهاية المطاف، خطُ الدفاع الذي يقف بينك وبين الإصابة بكوفيد 19 Covid-19 هو جهازك المناعي.
نعلم أن الجهاز المناعي يَضْعُفُ عندما نتقدم في ... (قراءة المقال)
مجلة العلوم
‫‪لقاح أكسفورد آمن ويحفز على الاستجابة المناعية
قلم:    كلير ويلسون، جيسيكا هامزيلو، آدم فوغان، كونارد كويلتي-هاربر، ليلى ليفربول
ترجمة: مي منصور بورسلي
آخر أخبار فيروس كورونا حتى 20 يوليو 2020 الساعة 5 مساء
 
لقاح أكسفورد المرشح للتطعيم ضد الفيروس التاجي يبدو آمنًا ويحفز على الاستجابة المناعية
اللقاح ضد الفيروس التاجي Coronavirus الذي طورته جامعة أكسفورد University of Oxford بالتعاون مع شركة الأدوية آسترازينيكا AstraZeneca آمنٌ وينشط الاستجابة المناعية لدى الأشخاص، ... (قراءة المقال)
مجلة العلوم
‫‪تلف القلب الفيروسي قيد التمحيص
قلم:    جنيفر كوزان- فرانكل
ترجمة: مي بورسلي
في خريف 2020 سيؤدي سام محيي الدين Sam Mohiddin، طبيب القلب، دورًا جديدًا، سيكون موضوعَ بحث. فالتصوير بالرنين المغناطيسي اختصارا: التصوير MRI لقلبه – بمستشفى سانت بارثولوميو St. Bartholomew’s Hospital في لندن، حيث يعمل- سيساعد على الإجابة عن سؤال مُلح: هل يتعين على الأشخاص الذين تعرضوا لنوبة خفيفة أو معتدلة من كوفيد-19 Covid-19 قبل أشهر، كما أصيب هو، أن يقلقوا بشأن صحة قلبهم؟
    فقد ... (قراءة المقال)
مجلة مدار
‫‪هل يوشك نجم منكب الجوزاء على الانفجار؟
يمس لويد James Lloyd كاتب في بي بي سي ساينس فوكس BBC Science Focus.
ثمة شيء غريب يدور في كوكبة الجبار Orion constellation. ففي أكتوبر 2019 بدأ سطوع نجم منكب الجوزاء Betelgeuse الأحمر الذي يُعد كتف الجبار الأيمن أو الأيسر عندما ننظر إليه يخفت بشكل غير اعتيادي. وخلال يناير وفبراير 2020، وصل إلى مستوى قياسي منخفض؛ نحو %40 من سطوعه المعتاد. نحن نعلم أن منكب الجوزاء نجم ناضج، وأنه سينفجر ذات يوم ليشكل سوبرنوفا مستعر أعظم Supernova. لكن خفوته ... (قراءة المقال)
مجلة مدار
‫‪مهمة فوياجر والنقطة الزرقاء الباهتة: كيف التُقطت الصورة الأكثر شهرة في العلم
لدكتور ستيوارت كلارك عالم الفلك وعلم الكونيات
يسمونها النقطة الزرقاء الباهتة Pale Blue Dot. قد تكون واحدة من الصور الأقل إثارة للدهشة التي يُحتمل أنك شاهدتها، لكن في الوقت نفسه، ربما تكون الأكثر أهمية. والشيء الوحيد ذو الأهمية حقيقةً في الصورة هو بكسل أزرق واحد باهت. ومع ذلك، فإن الضوء الملتقط في ذلك البكسل يأتي من الأرض. إنه ما يبدو عليه كوكبنا كله من مسافة نحو ستة بلايين كم أربعة بلايين ميل. وقد ألهمت عالم الكواكب الشهير كارل ساغان Carl ... (قراءة المقال)