كيف نشأ الكون؟

تشير الفيزياء إلى أننا نعيش في عالم يتوسع بشكل متسارع مع مرور الوقت، وهذا يعني أنه في الماضي كان أصغر مما هو عليه.

ويعتقد معظم الفيزيائيين أن الكون كان نقطة صغيرة جدا ذات كثافة لامتناهية، وهذه النقطة توسعت في خلال الانفجار العظيم، ولكن نظرا لانهيار كل الفيزياء المعروفة في الظروف القاسية التي سادت زمن طفولة كوننا، فمن الصعب أن نحدد بثقة ما حدث في تلك اللحظات الأولى من حياة الكون.

وبالنسبة لمعظم تاريخ الكون، يمكن القول إنه كان منقّطا بأجرام سماوية مماثلة كما هي موجودة الآن – وكانت أقرب بعضها الى بعض.

على سبيل المثال، عندما كان عمر الكون أقل من 380 ألف سنة، كان حجم الكون أصغر بنحو مليون مرة مما هو عليه اليوم، وكان متوسط درجة الحرارة فيه نحو 10 آلاف كلفن.

كان الجو حارا وكثيفا لدرجة أنه كان عبارة عن بلازما، وهي حالة من المادة حيث تتمزق الذرات لتتحول إلى بروتونات ونيوترونات وإلكترونات. ومع ذلك، فإننا نواجه البلازما في العديد من المواقف الأخرى في الفضاء وعلى الأرض، لذلك لدينا فهم جيد لكيفية عملها.

ولكن كلما عدنا إلى الوراء، أصبحت الفيزياء أكثر تعقيدا. وعندما كان عمر الكون 12 دقيقة فقط، كان عبارة عن “حساء” مكثف من البروتونات والنيوترونات والإلكترونات، لما تزل تحكمها نفس الفيزياء التي نستخدمها لفهم القنابل النووية والمفاعلات النووية.

وعندما نحاول أن نفهم كنه الكون عندما كان عمره أقل من ثانية، فليس لدينا نظرية فيزياء يمكنها التعامل مع قيَم الحرارة والضغط المرتفعة التي مر بها الكون.

وتنهار جميع نظرياتنا في الفيزياء، وليس لدينا فهم لكيفية عمل الجسيمات والقوى والمجالات في تلك الظروف.

ويمكن للفيزيائيين رسم خريطة لنمو الكون باستخدام نظرية النسبية العامة لأينشتاين، التي تربط محتوى الكون بتاريخ توسعه.

لكن نظرية أينشتاين تحتوي على خطأ فادح. إذا اتبعنا النسبية العامة إلى نهايتها النهائية، فعندها كان الكون بأكمله، في وقت محدود في الماضي، محشورا في نقطة واحدة كثيفة للغاية. ويُعرف هذا باسم تفرد الانفجار العظيم.

وغالبا ما يتم تأطير التفرد على أنه “بداية” الكون: لكنها ليست بداية على الإطلاق.

ومن الناحية الحسابية، فإن التفرد في الانفجار العظيم لا يخبرنا أن الكون بدأ هناك. وبدلا من ذلك، يخبرنا أن النسبية العامة نفسها قد انهارت وفقدت قوتها التنبؤية والتفسيرية.

ولطالما عرف الفيزيائيون أن النسبية العامة غير مكتملة. ولا يمكن تفسير الجاذبية عند القوة العالية أو المقاييس الصغيرة، المعروفة باسم الجاذبية الكمومية.

وبعبارة أخرى، لفهم اللحظات الأولى للكون جيدا، نحتاج إلى فيزياء جديدة. وللأسف، نحن نفتقر حاليا إلى مثل هذه الفيزياء.

ولدينا العديد من المرشِّحين للجاذبية الكمية، مثل نظرية الأوتار والجاذبية الكمية الحلقية، لكن مثل هذه النظريات لم يتم تطويرها بالكامل، ناهيك عن اختبارها.

ولكن إذا كان أي من هذه النظريات صحيحا، فيمكنها إخبارنا بمعلومات مثيرة للاهتمام حول الكون المبكر.

وفي حالة الجاذبية الكمومية الحلقية، يتم استبدال التفرد بجزء محدود من الزمكان. وفي نظرية الأوتار، نشأ كوننا من “منظر طبيعي” لأكوان محتملة. ومن الممكن أيضا أن يكون الانفجار العظيم موجودا كواحد من سلسلة لا نهائية من الأكوان، يتضاعف بلا نهاية في كون متعدد.

وفقط التطوير الإضافي للفيزياء النظرية سيساعد في فرز غموض هذه الأفكار المحتملة. ولكن هناك مشكلة أخرى، وهي أننا قد لا نعرف أبدا سبب الانفجار العظيم.

بول Sutter M/ أم. سوتر،  عالم فيزياء فلكية في جامعة ولاية نيويورك ستوني بروك ومعهد فلاتيرون في مدينة نيويورك.
موقع سبيس، 19 كانون الأول/ ديسمبر، 2022