يقترب اكتشاف Big Bang من الواقع من 'نظرية كل شيء'

تاريخ التوضيح الكون

يُظهر الجزء السفلي من هذا الرسم التوضيحي مقياس الكون مقابل الوقت. تظهر أحداث معينة مثل تكوين الهيدروجين المحايد عند 380000 سنة بعد الانفجار العظيم. قبل هذا الوقت ، أدى التفاعل المستمر بين المادة (الإلكترونات) والضوء (الفوتونات) إلى جعل الكون معتمًا. بعد هذا الوقت ، بدأت الفوتونات التي نسميها الآن CMB في التدفق بحرية. (رصيد الصورة: BICEP2 Collaboration)



إن اكتشاف أن الكون قد توسع بالفعل في سرعة الضوء عدة مرات بعد الانفجار العظيم مباشرة من شأنه أن يجعل علماء الفيزياء أقرب قليلاً إلى هدفهم النهائي - 'نظرية كل شيء' التي طال انتظارها.



في يوم الاثنين (17 مارس) ، أعلن الباحثون أنهم اكتشفوا توقيع موجات الجاذبية في الخلفية الكونية الميكروية ، الضوء القديم الذي بدأ ينتشر في الكون بعد 380 ألف سنة من الانفجار العظيم.

إذا صمد ، فإن الاكتشاف التاريخي يؤكد نظرية التضخم ، التي تفترض أن الكون انفجر من مجرد تقلبات كمومية إلى شيء من الحجم العياني بعد بضع أجزاء صغيرة من الثانية بعد ولادته. [كيف منح التضخم الكون البداية المطلقة (رسم بياني)]



يمنح الاكتشاف الباحثين أيضًا نافذة جديدة على عالم الفيزياء المتطرفة ، مما قد يساعدهم في سعيهم الشاق لابتكار إطار نظري يمكن أن يشرح جميع جوانب الكون .

قال آفي لوب ، المنظر في جامعة هارفارد ، والذي لم يكن عضوًا في فريق الدراسة ، لموقع ProfoundSpace.org: 'سيعطي هذا دافعًا إضافيًا ، وكذلك قيودًا إضافية ، على نماذج التضخم ، وربما نظرية كل شيء'. 'لكن ، بالطبع ، سيستغرق الأمر بعض الوقت.'

التضخم هو القوة الغامضة التي فجرت حجم الكون الرضيع من تحت المجهر إلى عملاق في جزء من الثانية. انظر كيف نظرية التضخم الكوني للانفجار العظيم والكون



التضخم هو القوة الغامضة التي فجرت حجم الكون الرضيع من تحت المجهر إلى عملاق في جزء من الثانية. شاهد كيف تعمل نظرية التضخم الكوني للانفجار العظيم وتمدد الكون في مخطط المعلومات هذا من موقع ProfoundSpace.org.(رصيد الصورة: بقلم كارل تيت ، فنان الرسوم البيانية)

شرح الكون

يعتمد الفيزيائيون على نظريتين مختلفتين لتفسير الكون: النسبية العامة لأينشتاين ، والتي تنطبق على عالم الأجسام الكبيرة مثل النجوم والمجرات ، وميكانيكا الكم ، والتي تعمل بشكل جيد على المستوى دون الذري.



معًا ، يغطي الإطاران القوى الأساسية الأربعة في الكون ؛ تتعامل النسبية العامة مع الجاذبية ، بينما تركز ميكانيكا الكم على القوة الضعيفة والقوة القوية والكهرومغناطيسية.

لكن النظريتين غير متطابقتين بطبيعتهما ، حيث تنهار في عوالم متطرفة مثل تلك الموجودة داخل الثقوب السوداء أو في اللحظات التي تلت الانفجار العظيم. لذا يتوق علماء الفيزياء لإطار واحد يجمع بين جميع القوى الأساسية الأربعة ويعمل على جميع المستويات وفي جميع المواقف.

أحد المنافسين الرئيسيين لمثل هذه نظرية كل شيء هو نظرية الأوتار ، التي تنص على أن جميع الجسيمات الأساسية في الكون هي في الواقع كائنات أحادية البعد تهتز. قال لوب إن اكتشاف الموجات الثقالية الجديد يجب أن يساعد في صقل هذه الفكرة.

على سبيل المثال ، تنبأ العديد من منظري الأوتار بإصدار 'منخفض الطاقة' للتضخم لم ينتج عنه موجات ثقالية. [ الكون: الانفجار الكبير إلى الآن في 10 خطوات سهلة ]

قال لوب: 'الآن تم استبعاد هذه النماذج ، وعليهم [منظري الأوتار] العودة إلى لوحة الرسم وصنع نماذج جديدة متوافقة مع البيانات'.

ولادة عالية الطاقة

من المحتمل أن تكون مستويات الطاقة الموجودة أثناء التضخم في حدود 10 ^ 16 مليار إلكترون فولت ، أو ما يقرب من 1 تريليون مرة أكبر من تلك التي حققها أقوى معجل جسيمات على الأرض ، مصادم هادرون كبير . في مثل هذه الطاقات ، ربما اختلطت القوى القوية والضعيفة والكهرومغناطيسية معًا ، كما يقول الباحثون.

قال لوب: 'هذا الاكتشاف يستكشف فيزياء جديدة ، وهذا هو سبب أهميته الأساسية للفيزياء وعلم الكونيات'. 'نظرًا لأننا لا نستطيع حقًا إجراء التجارب في المختبر ، فنحن نعتمد بشكل أفضل على الكون لإعطائنا بعض الأدلة حول ما يحدث في مقاييس الطاقة هذه.'

تعطي موجات الجاذبية البدائية للعلماء طريقة للنظر إلى الوراء في الزمن أكثر من أي وقت مضى - إلى حوالي تريليون من تريليون من تريليون من الثانية بعد الانفجار العظيم.

في حين أن الاكتشاف الجديد يمثل على الأرجح لحظة فاصلة في فهمنا للكون ، فإن الفيزيائيين الذين يعملون على نظرية كل شيء يرغبون في إعادة النظر إلى الوراء - إلى أقدم العصور ، 'عصر بلانك' ، حيث كانت جميع القوى الأساسية الأربعة يعتقد أنه تم توحيده.

يعمل العلماء على تجميع صورة دقيقة بشكل متزايد للكون وتاريخه ، ولكن لا يزال هناك الكثير لنتعلمه.

على سبيل المثال ، قال لوب ، ليس لدى الباحثين أي فكرة عن المادة التي دفعت التضخم - المعروفة باسم 'التضخم' - في الواقع. كما أنها تفتقر إلى المعلومات الأساسية حول المادة المظلمة الغامضة والطاقة المظلمة ، والتي تشكل معًا 96٪ من الكون.

قال لوب: 'يبدو أننا في مرحلة مبكرة بدائية نسبيًا في علم الكونيات ، حيث نجد المكونات الضرورية لشرح البيانات التي لدينا عن الكون ، لكننا لا نعرف حقًا ما هي'. 'هناك بعض جزر المعرفة ، لكنها محاطة ببحر من الجهل.'

ومع ذلك ، قال إن نظرية كل شيء قد تظهر في النهاية - طالما استمر العلماء في إجراء ملاحظات تاريخية يمكن أن توجه تفكير المنظرين.

قال لوب: 'أعتقد أنه من الممكن ، طالما لدينا أدلة تجريبية مثل هذه ، على سبيل المثال' ، مشيرًا إلى اكتشاف موجات الجاذبية البدائية.

وأضاف: 'إذا حصلنا على قيود كافية ، فيمكنهم توجيهنا في الاتجاه الصحيح'. 'ولكن مجرد التفكير في الأمر بشكل تجريدي ، كما حدث على مدى العقود القليلة الماضية ، فقط من الفكر الخالص - أعتقد أن هناك الكثير من الاحتمالات الرياضية بالنسبة لنا لمعرفة أي منها يصف الواقع.'

تابع مايك وول على تويتر تضمين التغريدة و + Google . تابعنا تضمين التغريدة و موقع التواصل الاجتماعي الفيسبوك أو + Google . نُشر في الأصل في موقع demokratija.eu .