تقارير

التقويم الكوني.. هل يمكننا تحديد عمر الكون؟

 

يمان الشريف

مع لحظة نشأة الكون، بدأت عقارب الساعة الكونية بالدوران، وبدأ رقاص الساعة بالتأرجح جيئة وذهابا. حركة الساعة الدؤوبة تلك قد تفضي إلى كون أبدي لا نهاية له كما تعتقد بعض الحضارات القديمة التي أعطت للكون صفة أزلية لا بداية له.

إلا أن مزيدا من التحري والبحث والاكتشاف، قاد كثيرا من العلماء والباحثين إلى ملحوظة علمية استدلوا بها على أن الكون ليس أزليا ولا أبديا، فكل شيء بدأ من نقطة ما وسينتهي عند نقطة ما، فالكون فانٍ، وهذا الكون العظيم لم يكن حجمه فيما سبق يتجاوز مليمترات معدودة.

 

مذنب في سماء إنجلترا

في العصور الوسطى كان ظهور المذنبات (أجرام سماوية لها أذناب مضاءة) يُعد نذير شؤم ودلالة على وفاة ملوك. وفي عام 1066 جاب سماء إنجلترا "مذنب عظيم" كما تم وصفه في السجلات، مما أصاب بالهلع جنود الملك هارولد الذين كانوا في وضعية استعداد لصد زحف جيش الأمير ويليام الفاتح الذي كان ينافس آنذاك على اعتلاء عرش إنجلترا، وكانت النتيجة أن ثبّط هذا المذنب همة جيش الملك وكان الانتصار حليفا للجيش الآخر.

لعل تدوين ذلك التاريخ كان مهماً للغاية بالنسبة لرجلٍ ثري إنجليزي مهتم بعلم الفضاء يُدعى إدموند هالي، فهو لم يكترث كثيرا لسقوط لندن على يد الأمير ويليام في ذلك التاريخ، وما كان يهمه بالفعل هو ظهور المذنب.

ففي عام 1682 شهد هالي مذنبا يجوب سماء إنجلترا مجدداً، مما دفعه للعودة إلى السجلات القديمة فكانت المفاجأة تنتظره وهي أنّ عدة مذنبات ظهرت في الأعوام التالية 1531 و1607 وأخيرا في 1682. فقاده الشك إلى البحث عن علاقة تجمع بين هذه المذنبات، ولعل ما توصل إليه هو أن كل 76 عاما يظهر مذنب، ولا يمكن للصدفة أن تجمع بين هذه المذنبات إلا أنها جميعا تشير إلى مذنب واحد، ونتيجة لذلك خمّن هالي ظهور المذنب ذاته في تاريخ 1758 وهو ما قد حدث فعلا لاحقا. وقد سُمي ذلك المذنب على اسمه "مذنب هالي" الشهير.

لم يقف هالي مكتوف اليدين، فقد كانت لديه علاقة جيدة بالعالم الإنجليزي إسحاق نيوتن فبادره بسؤال عن سر عودة المذنب على فترات معينة، فكان رد نيوتن بعد تمعنٍ أن السر هو قوة الجاذبية. فبالنسبة لنيوتن كان الكون عبارة عن مسرح ضخم تدور به الأجرام السماوية وفق قوانين رياضية دقيقة جدا، وما يربط بين ذلك التناغم والاستقرار هو تأثير قوة الجاذبية.

الزمكان هو شكل الكون الذي اقترحه آينشتين في نظريته النسبية العامة وأنه يتحدب حول الكتل الكبيرة

 

معضلة الجاذبية عند بنتلي ونيوتن

ذاع صيت نظرية الجاذبية الحديثة حتى باتت حديث الساعة في كل المجالس العلمية، ولأن فضوليين آخرين كانوا تواقين لكشف الغطاء عن إجابات تتعلق بهذه النظرية، أرسل راهب يدعى ريتشارد بنتلي رسالة إلى العالم نيوتن يعبر فيه عن حيرته وقد بدا وكأنه وضع نظرية الجاذبية الفريدة في مأزق.

يتساءل بنتلي أنه ما دام تأثير قوة الجاذبية يظهر بتجاذب النجوم وليس بتنافرها، فإن أي نجمين ستؤثر قوة الجاذبية بينهما إلى أن ينهارا على نفسيهما في حال كان الكون محدودا؛ أي له حجم ثابت. أما إذا كان الكون غير نهائي، أي أنه لا نهاية لحجمه، فإن تأثير الجاذبية سيؤدي إلى تمزيق أجسام النجوم وتحويلها إلى أشلاء نارية في الكون، بسبب الشد والجذب من جميع الجهات الناتجة عليها.

ثم أنهى بنتلي رسالته بعد أن أحرج العالم الشاب نيوتن بقوله إنه سواء أكان الكون محدودا أم غير نهائي، فإننا في كلا الحالتين سنشهد سماء غير مستقرة تملؤها الانفجارات الصاخبة في كل حدب.

شعر نيوتن بصعوبة موقفه، لكنه حاول أن يجد ثغرة في حجة بنتلي فأجابه بأن الكون قد يكون غير نهائي ولكنه في ذات الوقت منتظم، وأن قوة إلهية خفية تحافظ على ذلك الاتزان بين الأجرام السماوية لتسهل عمل الجاذبية. ومن هنا تبنّى العلم الحديث نظرية موعودة أن الكون قد يكون بلا حدودٍ معروفة.

  وتبعا لذلك أخذت جهود علماء الفلك حيزا أكبر في دراسة حجم الكون وأيضا دراسة عمر الكون، وحاول الجيولوجيون (المختصون في علم الأرض) دراسة عمر الأرض ليصنعوا إطارا زمنيا لهذا الكون الفسيح. لكن السؤال الذي يطرح نفسه: متى كانت البداية يا ترى؟

 

الانفجار العظيم.. نقطة الصفر

لطالما كان البحث عن نشأة الكون لغزا وهدفا للفلكيين والفيزيائيين، فمنذ بزوغ النهضة العلمية الحديثة في القرن السادس عشر في أوروبا، باتت كل الفرضيات العلمية غير مقنعة وغير مرضية لطموح الباحثين، وذاع بين الأوساط العلمية أن البحث في هذا الشأن غير مجدٍ لعدم توفر الأدلة الكافية.

ولكن أمراً ما قلب الموازين ووضع الأمور في نصابها، ففي القرن الماضي ظهر اكتشافان أعادا الحياة للساحة العلمية ومنحا بصيصا من نور لنظرية حديثة المولد، ألا وهي نظرية الانفجار العظيم.

تقول النظرية إنه في البداية وقع انفجار فريد من نوعه، ليس كالانفجارات التي تطرأ على سطح الأرض، ولكنه انفجارٌ ملأ كل فراغٍ بشكل متواصل منذ اللحظة الأولى، وعند حوالي الجزء المئة من الثانية الأولى من عمر الكون بلغت درجة الحرارة مئة ألف مليون درجة مئوية (أكثر سخونة من مركز أي نجم)، ولم يكن بإمكان تلك الحرارة أن تسمح بتشكل الذرات ولا حتى أنويتها. وبعد ذلك تمدد الكون وانخفضت درجة حرارته لمستوى يسمح بتكوين الجسيمات دون الذرية مثل الإلكترون والبروتون والنيترون، وتكوّنت جزيئات الفوتون التي يتألف منها الضوء في الدقائق الثلاث الأولى.

وعلى الرغم من نشأة الجسيمات الأولية للوجود المادي على نحوٍ مباشر في الدقائق الأولى من عمر الكون، فإن الأمر تطلب مئات الآلاف من السنين كي يتحد الإلكترون والبروتون لتشكيل ذرات مستقرة (متعادلة كهربائيا). وفي تلك الحقبة من الزمن كان 73% من الكون يتألف من ذرات الهيدروجين و27% من ذرات الهيليوم؛ اللذان يمتلكان أبسط تركيب ذري بين ذرات العناصر.

ومع تكدس الدخان الذي خلفه الانفجار العظيم على هيئة تكتلات بفعل الجاذبية، نتج لاحقا تكوّن المجرات والنجوم والكواكب في الكون، وفي ذات الحين بدأت العناصر الأثقل والأكثر تعقيدا بالتشكل من خلال تفاعلات الانصهار النجمي.[1]

لعلّ الاحتجاج بنظرية الانفجار العظيم يعد صائباً لما تفسره من ظواهر فلكية بشكل سليم، لكن أبرز ما يدعم النظرية هو استنادها إلى حقيقتين علميتين هما: الخلفية الميكروية الكونية، وتوسع الكون.

الخلفية الكونية الميكروية التي تغمر الكون منذ الانفجار العظيم بدرجة حرارة تبلغ سالب 270 درجة

 

صورة الكون الرضيع.. الخلفية الميكروية الكونية

في عام 2003 حصل علماء الفلك على معلومات قيمة لم يسبقهم إليها أحد، إذ إن مسبار ويلكينسون لتباين الأشعة الكونية (WMAP) الذي تم إطلاقه في عام 2001 قام بالتقاط صورة للكون يظهر بها وعمره 380 ألف سنة، وتشير تلك الصورة إلى خارطة مليئة بالتفاصيل ناجمة عن الطاقة التي أطلقها الانفجار العظيم.[2]

وتكمن أهمية الصورة في أنها ثابتة وتظهر من أي مكانٍ في الكون بذات التفاصيل، لأنها التقطت عبر تلسكوبات راديوية بدلا من المرقاب المرئي. ويشير اختلاف الإشعاعات في الصورة إلى أماكن تمركز الحرارة وانتشارها في الكون في ذلك الوقت قبل نشأة المجرات والنجوم.

ويعتقد الباحثون أن الانفجار العظيم قد ولّد سحابة دخانية وبلازما هيدروجينية شديدة الحرارة وعالية الطاقة، ومع توسع الكون توسعت البلازما حتى انخفضت حرارتها ووصلت إلى درجة ثابته تساوي 2.725 كيلفن، وهي ذات حرارة الكون اليوم بعد 13.7 مليار سنة من تشكل هذه الصورة الميكروية للكون.

إدوين هابل هو أول اكتشف توسع الكون برصده تباعد المجرات عن بعضها من مرصد جبل ويلسون بكاليفورنا

 

توسع الكون.. مجرتنا ليست وحدها

ربّما لو ألقى أحدنا نظرة إلى السماء ليلاً لوجد أنها في نسق رصين، وأن المسافات بين النجوم ثابتة لا تتغير، وقد يذهب بنا الظن كما اعتقدت البشرية منذ القدم إلى أن الأرض مركز الكون وأن النجوم والشمس والكواكب تدور حولنا.

لكن قبل خمسة قرون تم دحض هذا الادعاء عبر حسابات فلكية لمواقع الكواكب وحركتها في مداراتها على أيدي علماء فلك أمثال ابن الشاطر وكوبرنيكوس وجاليليو، فقد أثبتوا بشكلٍ قطعي أن الشمس هي مركز الكون (وذلك لتصورهم المحدود عن الكون آنذاك)، وبعد سنوات عدة ومع تطور التلسكوبات، تمكن العلماء من إدراك أن الشمس هي مركز مجموعتنا الشمسية فقط، وأن هناك كثير من الشموس (النجوم) تعد مركزاً لنظامها.

وفي بداية القرن العشرين، تمكن عالم الفلك إدوين هابل من توجيه مرقابه نحو بقعة مضاءة تعرف بالمرأة المسلسلة (أندروميدا) في السماء، ليكتشف أن في هذه البقعة هناك العديد من النجوم، وتبين أن الكون لم يكن فقط مجرتنا درب التبانة فحسب كما كان سائداً في الأوساط العلمية، وإنما هناك مجرة أخرى، ثمّ ما لبث أن أدرك أن هناك العشرات والمئات من المجرات الأخرى في الكون.[3]

لم تكن هذه الحقيقة الوحيدة التي أثارته، فدراسته للضوء القادم من المجرات قادته إلى اكتشاف أمر أذهل جميع العلماء. لقد قام هابل بتحليل الضوء ودراسة الطول الموجي للشعاع عبر تطبيق ظاهرة دوبلر التي يمكن ملاحظتها عند تغير الطول الموجي للموجات القادمة إلينا من حركة الأجسام سواء أكانت تقترب أو تبتعد.

فعلى سبيل المثال، عند دراسة ضوء قادم من نجم يبتعد عن الأرض، سيتم ملاحظة أن الموجات يزداد طولها نسبياً وأن طيفها ينزاح إلى اللون الأحمر (صاحب الطول الموجي الأطول) أثناء التحليل. وعلى العكس حينما تقترب، فإن الموجات تظهر في حالة انكماش نسبياً، وبسبب ذلك ينزاح طيفها نحو اللون البنفسجي (صاحب الطول الموجي الأقصر).[4]

ويمكننا كذلك تطبيق ذات النظرية على موجات الصوت لتبسيط الصورة أكثر، فلو أن سيارة إسعاف تتجه إلينا وصفارتها تعمل، سندرك حركتها نحونا دون الحاجة إلى النظر إليها، لأن موجات الصوت ستنضغط وسيظهر الصوت أكثر حدة. وبعد مرور سيارة الإسعاف سنجد انخفاضا حادا في درجة الصوت، لأن الموجات الصوتية تباعدت عن بعضها البعض عند وصولها إلينا والسيارة تبتعد.

وما لاحظه هابل بعد تحليل الضوء القادم من عدة مجرات هو أن خطوط الطيف تنزاح إلى اللون الأحمر مما دفعه إلى الاعتقاد بأن المجرات تبتعد عن الأرض. ونتيجة لذلك فقد كان من المنطق أن يدّعي العلماء أن هذه المجرات كانت فيما سبق قريبة من بعضها، فلو أعدنا الشريط الزمني إلى الوراء سنجدها جميعها جنبا إلى جنب. وذلك دليل آخر على إثبات نظرية الانفجار العظيم.

تنكمش موجات الطيف بالنسبة للمراقب إذا كان مصدر الضوء يقترب (أزرق)، وتتمدد إذا كان المصدر يبتعد (أحمر)

 

عمر الكون

يعد معرفة عمر الكون تحدياً للعلماء، وكذلك معرفة عمر الأرض، إذ يبحث الجيولوجيون في دراستهم عن أقدم الأجسام على كوكب الأرض التي تقودهم إلى تخمين عمر الكوكب، وذلك عبر استخدام تقنية التأريخ بالكربون المشع لتقدير عمر المواد العضوية. وتعد صخرة الزركون القديمة المكتشفة في أستراليا أقدم ما تم اكتشافه، إذ يبلغ عمرها 4.375 مليارات سنة، وهو ما يمثل أيضا عمر الأرض تقريبا.[5]

والأمر مشابه بالنسبة للكون، فدراسة أعمار بعض النجوم يقود إلى الكشف عن العمر الافتراضي للكون، وأقدم نجم تم اكتشافه عمره 13.2 مليار سنة ويرمز له HE 1523-0901 الذي يقع في كوكبة الميزان النجمية.

وبالإضافة إلى ذكر سابقا من تباعد المجرات عن بعضها، وبحساب المسافات الفاصلة بينها الآن، يمكن للباحثين تقدير عمرٍ للكون باعتبار أن كل الأجرام السماوية كانت قريبة من بعضها البعض فيما مضى. ومما لا يدع مجالا للشك فإن كلا الوسيلتين (حساب عمر الكون بتوسعه، وحساب أقدم نجم في الكون) تشيران إلى عمر متقارب للكون، وهو ما يقدره العلماء بـ 13.7 مليار سنة.

كان 73% من الكون يتألف من الهيدروجين و27% من الهيليوم وتشكل النجوم والمجرات والغازات بينهما

 

التقويم الكوني وتسلسل الأحداث

مع الاكتشافات العلمية والفلكية المتتالية في القرن الماضي كان لابد من شروحات وإيضاحات تبسط آخر ما توصل إليه الإنسان بلغة سلسة بعيدة عن الأرقام المبهمة والمعادلات الرياضية المعقدة، فالفجوة التي تركها العلماء بينهم وبين عامة الناس كانت بحاجة لمن يملؤها.

لذا كان من أبرز أولئك العلماء الذين تربعوا على شاشات العرض ببرامجهم العلمية الشيقة هو العالم كارل ساجان المتوفى عام 1994، لما كان يمتلكه من حضور وإلقاء مميز، بالإضافة إلى تحصيله العلمي في علوم الفضاء والفلك، فقد استطاع أن يعد برامج حية تستقطب جميع الفئات العمرية باختلاف خلفياتهم العلمية.

لقد ابتكر كارل ساجان طريقة مدهشة وممتعة لتبسيط عمر الكون الذي قد يبدو بعيدا عن وعينا وإدراكنا، وذلك عن طريق الاستعانة بالنسبة والتناسب لكل حدث مع تاريخ وقوعه، فقد افترض أن عمر الكون الذي يبلغ 13.7 مليار سنة يعادل عاما واحدا (356 يوما)، ثم قام بوضع تسلسل للأحداث عبر الزمن باعتبار أن الانفجار العظيم حدث في الثانية الأولى من أول يوم من السنة. وما نحن عليه اليوم يُشار إليه بآخر ثانية من الشهر الأخير (ديسمبر/كانون الأول) من السنة.

وباستخدام هذا المقياس المبسط، نجد أن كل الحضارات والإمبراطوريات التي مرّت على تاريخ البشرية، قد نشأت في الربع دقيقة الأخيرة من ليلة 31 من ديسمبر/كانون الأول، إذ إنه قبل 11 ثانية تم بناء الأهرامات في مصر، وقبل ذلك بثلاثة أيام انقرضت الديناصورات من على وجه الأرض وفق حسابات التقويم الكوني.

 

المصادر:


[1] الدقائق الثلاث الأولى من عمر الكون ستيفن وينبرغ ص17

[2] الأكوان المتوازية ميشيو كاكو ص7

[3]مجرة أندروميدا: الموقع ، الخصائص والصور  https://www.space.com/15590-andromeda-galaxy-m31.html

[4] الدقائق الثلاث الأولى من عمر الكون ستيفن وينبرغ ص22

[5] أقدم جسم على كوكب الأرض بعمر 4.4 مليارات سنة: https://www.livescience.com/43584-earth-oldest-rock-jack-hills-zircon.html

ذات صلة

الثقب الأسود.. كيف صوّره العلماء رغم أنه أسود؟
نقد سينمائي

الثقب الأسود.. كيف صوّره العلماء رغم أنه أسود؟

في العاشر من شهر أبريل/نيسان الجاري نجح فريق من علماء الكونيات في التقاط أول صورة حقيقية لثقب أسود يسكن قلب مجرة (M87) الواقعة في عنقود عملاق من المجرات في برج العذراء. فالثقب الأسود هو اللغز الذي لطالما كان أمر تصويره من المستحيلات لأنه أسود اللون ولا يشع بأي نور. فما هو الثقب الأسود وكيف التقط العلماء الضوء منه؟

المجموعة الشمسية.. عائلة الشمس التي تسبح في فلكها
نقد سينمائي

المجموعة الشمسية.. عائلة الشمس التي تسبح في فلكها

رغم أن أكثر نجوم المجرو والنجوم المجرات الأخرى تمتلك أنظمة كوكبية كنظامنا الشمسي، إلا أننا تميزنا في هذا الكون بالوعي والإدراك، ولا يزال البحث جاريا عن حياة عاقلة أخرى في هذا الكون.. فهل سننجح بالعثور على واحدة هناك؟؟