نظرية نشأة الكون B I G B A N G

نظرية نشأة الكون

نظرية نشأة الكون أو ما يسمى نظرية
الضربة الكبرى ( الإنفجار العظيم ) هي نظرية تبحث في البدايات الأولى للكون
وما حدث له منذ ذلك الحين وحتى يومنا هذا وأول من سماها بهذا الاسم
الإنفجار العظيم هو العالم الكبير عالم الكونيات البريطاني هويل

كيف
بدأ الكون فعلاً ؟ سيقول معظم علماء الفلك : بدأ الكون بانفجار عملاق ,
نادى الضّربة الكبيرة . حصلت نظريّة الانفجار الأكبر على بدايتها المبكّرة
مع الملاحظة بنتوء إدوين الذي أظهر أن الكون يكبر .وإذا تخيّلت تاريخ
الكون كفيلم قديم , ماذا يحدث عندما تظهر الفيلم بالعكس ؟ ستتحرّك كلّ
المجرّات أقرب و أقرب معًا , حتّى في النّهاية يُسْحَقُونَ جميعًا معًا في
واحد ضخم لكن دائرة صغيرة . وهذا أدّى إلى مفهوم الضّربة الكبيرة ولننظر
ماذا حدث في ذلك الزمان السحيق ففي مابين المدة من10 إلى 20 بليون سنة
حدثت الضربة الكبرى وبدت معرفة العلماء لتلك الضربة في حوالي الجزء 10-43
من الثانية وحيث كان قطر الكون ككل 10-33 جزء من سنتيمتر وهو حجم
صغير جداً غير قابل للتصور وهو أصغر من نواة الذرة بمليارات المليارات من
المرات وللمقارنة فإن قطر النواة يبلغ 10-13 سنتيمتر، وكانت القوى
الأربع تتحكم فيه وتصف نظرية الوتر الفائق القوة المهيمنة إذ ذاك
بالجاذبية الكمومية وكان الكون في ذلك الوقت يمكن وضعه في بروتون واحد
وانفصلت قوة الجاذبية عن القوى الثلاث الأخرى لنظرية التوحيد عند درجة
الحرارة 10+32 كالفن وذلك يساوي ألف تريليون تريليون درجة الحرارة
المكتشفة لشمسنا وهي تعتبر جدار الحرارة أو حدود الحرارة القصوى بحيث
تنهار فيما وراءها القوانين الفيزيائية التي نتحدث عنها والتي يصعب للفكر
الإنساني تصوره وكانت طاقة الكون المتولدة بناء على هذه الحرارة هائلة جداً
وكانت المادة مكونة من شورباء من القسيمات البدائية الغير موجودة الآن وهي
أجداد الكاركز البعيدة وكانت هذه القسيمات تتفاعل فيما بينها بشكل مستمر
ودائم وكان حجم الكون يتضاعف كل 10-35 ثانية وكان الكون يبرد ويتمدد في
نفس الوقت ويمكن أن تكون هذه الحقبة الأكثر جنوناً في تاريخ فضائنا
الكوني ، تتوالى فيه الأحداث بإيقاع مذهل لدرجة أن ما حصل في مليارات
الأجزاء من الثانية الأولى أكثر مما حصل في مليارات السنوات التالية بحيث
إن ما ندركه الآن على شكل ومضة ضوء تساوي في هذا العالم المولود مليارات
السنوات لأن الكثافة المتطرفة للحوادث تستتبع تحريفاً في المدة يطلق عليها
علماء الفيزياء الحقبة التضخمية ففي الفترة الممتدة من 10-35 من الثانية
إلى 10-32 من الثانية تضخم الكون 10+50 مرة .فمن حجم أقل من نواة الذرة
إلى حجم ليمونة قطرها عشرة سنتيمترات وهذا التوسع الهائل أكبر من التوسع
الذي حصل من حينها إلى الآن فمعدل التضخم الآن صار ضعيفاً نسبياً أي بمقدار
10+9 وبطريقة أخرى نقول إنه فارق الحجم الموجود بين القسيم أو الجزء
الأولي وبين الليمونة هو أكبر نسبياً من الفارق بين الليمونة وبين حجم
الكون الآن ، ويتوالى توسع الكون وبرودته ويحصل شيء مهم في الفترة ما بين
10-11 من الثانية و 10-15 من الثانية إذ تترابط الكاركز من النيترون
والبروتون ومعظم القسيمات المضادة التي وجدت حتى ذلك الحين تختفي لتترك
المجال للبارتيكولز particules _ اصغر الأجزاء المعروفة للمادة إلى الآن ؛
وبدت _ نظرية التوحيد الكبرى _ بالتفكك وتمايزت القوى الأربع خلال فترة
البرودة هذه .

والقوى الاربع هي : الأولى القوة النووية الشديدة.
و الثانية القوة النووية الضعيفة . والقوة الثالثة هي القوة
الكهرومغناطيسية . والقوة الرابعة قوة الجاذبية

وعندما كانت درجة
الحرارة 10+15 كالفن بعد 10-9 ثانية من لحظة الخلق فصمت عرى القوى
وتمايزت وصارت كقوة منفصلة عن الأخرى بعد أن كانت قوة واحدة عند نقطة
البداية وكان الكون بمثابة وسط من الكواركات واللبتونات والفوتونات

وبعد
ذلك ومع استمرار تبرد الكون اتحدت الكواركات لتكوين البروتونات
والنيوترونات وتكاتثفت حقول يانغ ميلز في هيئة مادة مهمتها ربط الهادرونات
بالكواركات وأخيراً تجمعت الكواركات السابحة في هذا المحيط الكوني في هيئة
بروتونات ونيوترونات انضمت لبعضها البعض لتشكيل نوى الذرات فيما بعد ، وكان
حجم الكون ألف ضعف حجمه السابق عندما كانت المادة والطاقة مركزتين في نقطة
اصغر من قطعة نقود صغيرة وعند ذلك صارت جميع الطاقة يمكن قياسها تملأ
حجماً بنحو حجم المجموعة الشمسية ، وذلك في 10-4 جزء من الثانية وتوقف أثر
البرودة فناء الكوركات وبدت بالأتحاد مكونة البروتونات والنيترونات بعد أن
كانت قبل ذلك تفني بعضها البعض في الجزء10-6 من الثانية ، وخلال عشرة
اجزاء الثانية الأولى انتجت البارتيكولز particules في مساحة فضاء بدأ
بالانتظام

عندما كان الزمن ثانية واحدة فقط ، كانت درجة حرارة
الكون أكثر من 10 بليون درجة، 1000 مرة أحرّ من مركز الشمس في درجة
الحرارة تلك الفروق بين الأنواع المختلفة من الاوضاع والطاقة ما كانت
مؤكّدة مثل ما هي تحت الشروط الحالية ولكن مثل هذه الدرجات العالية من
الحرارة يتم الوصول إليها في انفجارات القنابل النيتروجينية وفي هذه
المرحلة لابد أن يكون الكون في معظمه محتوياً على فوتونات وإلكترونات
ونيوترينوات ( وهي جمع نيوترينو neutrino أي جسيمات خفيفة للغاية لاتتأثر
إلا بالقوة النووية الضعيفة ) والجزيئات الذرّية الفرعية مثل النيوترون
والبروتونات تغيّرا بشكل ثابت ذهابا وإيابا إلى أحدهما الآخر، "طبخ"
الإلكترونات الوفيرة والنشيطة بالتفاعلات,وكذلك جزيئات محايدة. النيوترون
أثقل قليلا من البروتونات، على أية حال؛ كلما قلت الحرارة، أغلب الوضع
استقر إلى الشكل الأكثر استقرارا للبروتونات كنتيجة، و عندما هبطت درجة
الحرارة إلى أقل من 10 بليون درجة ، كان هناك بروتونات حوالي سبعة أضعاف
النيترونات وعندما كان الزمن بضعة دقائق وفي درجة حرارة حوالي البليون
درجة، بردت البروتونات والنيوترون بما فيه الكفاية . ووجد كلّ نيوترون شريك
بروتون وشكلا زوجاً يدعى بالدوتيريوم ، deuterom تباعا وتجمعا لتكوين
نوى الهليوم، الذي يحتوي بروتونين ونيوترونين. إضافة كميات صغيرة من عنصرين
أكثر ثقلاً هما الليثيوم والبريليوم كثافة الكون كانت واطئة جدا مما
أدى للسماح بالإنشطار الآخر لتشكيل عناصر أثقل في الوقت المناسب؛ ولذلك،
تقريبا كلّ النيوترون دمج إلى الهليوم.ولذلك، يتوقّع نموذج الضربة الكبرى
بأنّ حوالي ربع واحد من كتلة المسألة الطبيعية للكون يصنع من الهليوم
والثلاثة أرباع الأخرى للهيدروجين. ويقبل هذا التنبؤ البسيط الجيد
بالملاحظات. لأن الهيدروجين الوقود الرئيسي للنجوم في الكون، وسيطرته السبب
الأساسي لضوء النجوم وضياء الشمس وكان الزمن في 100 ثانية من الضربة
الأولى ودرجة الحرارة بليون درجة وهي درجة الحرارة في داخل أكثر النجوم
سخونة وأول من قدم هذه الصورة لمرحلة مبكرة وحارة من الكون هو العالم جورج
غاموف George Gamwo في مقال شهير كتبه سنة 1948م مع احد تلامذته هو رالف
آلفر RAlf Alpher وكان اقنع العالم النووي هانزبيث Hans Bethe بإضافة اسمه
إلى المقال ليكون المؤلفون (آلفر - بيث - غاموف ) أول ثلاثة حروف في ألف
باء اليونانية ألفا - بيتا - غاما

ثم بعد ذلك اتحدت البروتونات
والنيوترونات لتشكل نوى ذرية لعنصر الهيليوم والدوتريوم الموجودين اليوم كل
ذلك حدث في الدقيقتين الأولتين من نشؤ الكون

وكان كل ذلك في
الثلاث الدقائق الأولى من بداية الكون وحيث بدأ الكون الذي نعرفه بالتموضع
تدريجياً ثم صارت الأمور تسير ببطء كبير وظل الكون غارقاً في الإشعاعات
وفي بلازما من الغاز في زوبعة عشرات الملايين من السنين وبعد هذه الدقائق
الثلاث اخذت النوى بالظهور ، وولدت الذرات الأولى بعد ثلاثمائة ألف سنة من
اللحظة الأولى للخلق ، وانخفضت درجات الحرارة إلى 3000 كلفن مما سمح لذرات
الهيدروجين بالظهور والبقاء دون أي تهديد بالانفصام أو الفناء نتيجة
الأصطدامات المتبادلة ، والسبب الذي لم يجعل النوى الذرية بأن تمسك
بالإلكترونات هو شدة الحرارة ولكن بعد برودة الكون ظهرت الذرات المتعادلة
Neutral atoms بكثرة وكان الكون اصغر مما هو عليه الآن بكثير جداً وتجمعت
الذرات المتعادلة مكونة غيوم غيوماً غازية تطورت بعد ذلك لتصبح نجوماً وغدا
الكون شفافاً في النهاية في ذلك الوقت واصبح الضوء ينطلق لسنوات ضوئية دون
مواجهة خطر الامتصاص ولم تكن الرؤية ممكنة قبل ذلك الوقت لأن الضوء كان
يمتص مما يجعل رصده _ لو قدر أن رصد _ مستحيلاً وكان الفضاء شبيه بالضباب
الكثيف

في حوالي المائة المليون سنة تظهر النجوم الأوائل في
زوابع هائلة من الغبار وتنصهر داخلها ذرات الهيدروجين والهيليوم لتتولد
منها العناصر الثقيلة بعد مليارات السنين

وعندما بلغ الكون خمس حجمه الحالي تشكلت المجرات الفتية Yourg galaxies من مجموعة من النجوم

وعندما بلغ الكون نصف حجمه الحالي انتجت التفاعلات النووية في النجوم كل العناصر الثقيلة التي تكونت منها الكواكب الأرضية

وعندما بلغ حجم الكون ثلثي حجمه الحالي تكونت منظومتنا الشمسية

» نظرية النسبية العامة لاينشتاين