التخطي إلى المحتوى

فيزيائي إريك ج ليرنر يصل إلى النقطة:

لكل من يراها ، صور تلسكوب جيمس ويب الفضائي الجديدة (JWST) للكون مذهلة بشكل جميل. لكن بالنسبة إلى معظم علماء الفلك وعلماء الكونيات المحترفين ، فإنهم أيضًا مدهشون للغاية — ليس على الإطلاق ما تنبأت به النظرية. في فيض الأوراق البحثية الفلكية التقنية التي نُشرت على الإنترنت منذ 12 يوليو ، ذكر المؤلفون مرارًا وتكرارًا أن الصور تُظهر بشكل مدهش العديد من المجرات ، المجرات التي تكون ناعمة بشكل مدهش ، صغيرة بشكل مدهش وقديمة بشكل مدهش. الكثير من المفاجآت ، وليست بالضرورة مفاجآت سارة. يبدأ عنوان إحدى الجرائد بالتعجب الصريح: “هلع!”

لماذا تثير صور JWST الذعر بين علماء الكونيات؟ وما هي تنبؤات النظرية التي تتناقض معها؟ الصحف لا تقول في الواقع. حقيقة أن هذه الأوراق لم تذكرها هي أن الفرضية القائلة بأن صور JWST تتناقض بشكل صارخ ومتكرر هي فرضية الانفجار العظيم القائلة بأن الكون بدأ منذ 14 مليار سنة في حالة شديدة الحرارة والكثافة وتوسع منذ ذلك الحين. منذ أن تم الدفاع عن هذه الفرضية لعقود من الزمن باعتبارها حقيقة لا جدال فيها من قبل الغالبية العظمى من المنظرين الكوسمولوجيين ، فإن البيانات الجديدة تتسبب في ذعر هؤلاء النظريين. تقول أليسون كيركباتريك ، عالمة الفلك في جامعة كانساس في لورانس: “أجد نفسي الآن مستلقية مستيقظة في الساعة الثالثة صباحًا ، وأتساءل عما إذا كان كل ما فعلته خاطئًا.”

إريك ج ليرنر، “لم يحدث الانفجار العظيم” في IAI.TV (11 أغسطس 2022)

على الرغم من أننا لم نسمع عنها عادة ، إلا أنه كان هناك استياء من النموذج القياسي، الذي يبدأ بـ الانفجار العظيم، منذ أن تم اقتراحه لأول مرة من قبل جورج ليميتر منذ ما يقرب من قرن من الزمان. لكن لا أحد يتوقع تلسكوب جيمس ويب الفضائي للمساهمة في النقاش.

الآن ، ليرنر هو مؤلف كتاب يسمى لم يحدث الانفجار العظيم (1992) ولكن – في حين أن هذا يجعله طرفًا مهتمًا – إلا أن ذلك لا يجعله مخطئًا. سوف يتحدث في HowTheLightGetsIn مهرجان في لندن (17-18 سبتمبر 2022) برعاية معهد الفنون والأفكار (IAI) ، كمشارك في “علم الكونيات والتمثال الكبير” النقاش.

المناظرة القادمة التي يشارك فيها فيلسوف العلم بيورن إيكبيرج وعالم الفيزياء الفلكية ييل بريامفادا ناتاراجان ، جنبا إلى جنب مع ليرنر ، على النحو التالي:

تعتمد نظرية الانفجار العظيم (Big Bang) بشكل أساسي على فرضية “التضخم” القائلة بأن الكون في البداية توسع كثيرًا من حيث الحجم أسرع من سرعة الضوء. لكن التجارب فشلت في إثبات وجود دليل على التضخم الكوني ، ومنذ بداية النظرية تعرضت لألغاز عميقة. الآن أحد مؤسسيها ، شجب بول شتاينهاردت النظرية باعتبارها خاطئة و “بلا معنى علميًا”.

هل علينا التخلي عن نظرية التضخم الكوني والبحث عن بديل جذري؟ هل يمكن لنظريات بديلة مثل الارتداد الكبير ، أو التخلي عن سرعة الضوء أن تقدم حلاً؟ أم أن مثل هذه البدائل مجرد لصق اللصقات لتجنب الاستنتاج الأكثر جذرية بأن الوقت قد حان للتخلي عن الانفجار العظيم تمامًا؟

إليك مناقشة حول هذا الموضوع العام من مهرجان العام الماضي (ولكن بدون بيانات JWST). يتميز بالفيزيائي النظري سابين حسينفيلدر ، مؤلف ضاع في الرياضيات: كيف يؤدي الجمال إلى ضلال الفيزياء ، مع إيكيبيرغ وعالم فيزياء الجسيمات سام هنري.

لذا ، نعم ، لقد كان موضوعًا جادًا للنقاش لفترة من الوقت. الآن ، ما الذي يجب فعله من نهج إريك ليرنر؟ فيزيائي تجريبي روب شيلدون تقدم أخبار مسائل العقل بعض الأفكار والحل المحتمل:

التفكير الحالي هو أن عصر التخليق النووي في الانفجار العظيم أنتج 75٪ هيدروجين و 25٪ هيليوم (بالوزن) وقليل من الليثيوم ، ولكن ليس أكثر من ذلك. ثم بعد 300 ألف سنة ، برد الكون بما يكفي لإنتاج الذرات ، وجاذبية الجاذبية ببطء ، وببطء تكون النجوم. كانت الموجات المبكرة كبيرة بما يكفي للانفجار ، وتسببت موجات الصدمة المرسلة عبر غاز الهيدروجين في تكوين جيوب بدأت في تكوين النجوم بشكل جدي. لكن الأمر لا يزال يستغرق 500 مليون سنة للحصول على عدد كافٍ من النجوم لمجرة. الآن ، كلما تشكلت مجرة ​​في وقت مبكر ، كلما تراجعت في الزمن وأبعدتها عن علماء الفلك اليوم ، وكلما ابتعدت عنها زادت سرعة ابتعادها عنا. تتسبب هذه الحركة في انزياح الضوء إلى الأحمر. هذه العلاقة قوية جدًا ، لدرجة أن علماء الفلك يستبدلون “الوقت” بـ “التحول الأحمر”. لكن تلسكوب هابل الفضائي لم يتمكن من رؤية سوى الضوء المرئي ، وكانت تلك المجرات المبكرة شديدة الانزياح إلى اللون الأحمر بحيث كانت “مرئية” فقط في الأشعة تحت الحمراء ، حيث يضيء تلسكوب جيمس ويب. لذا كان أحد أهداف تلسكوب جيمس ويب هو رؤية المجرات الأولى ، وفي الواقع ، يرون الكثير.

إذن ماذا يعني هذا بالنسبة للنموذج القياسي؟

المنظرون لديهم إجابة. الكثير من المادة المظلمة المتكتلة لجعل غاز الهيدروجين يتكتل مبكرًا. الأمر الذي يقود إلى السؤال ، “لماذا لم تتكتل المادة المظلمة الآن؟”

ليس لدي القدرة على التحمل للركض في كل درب أرنب يقترحه علماء الكونيات. بدلاً من ذلك ، أقترح أن النجوم الأولى لم تكن مصنوعة من الهيدروجين ، بل كانت مصنوعة من الجليد. قام الانفجار العظيم بتخليق كميات وفيرة من C و O والتي تم دمجها مع H لتشكيل H20 و CO2 و CH4 وما إلى ذلك. تتجمد هذه الغازات في وقت مبكر نسبيًا في الإطار الزمني للكون ، لذلك لم يكن التكتل ثقاليًا ولكن فيزيائيًا كيميائيًا ، بنفس الطريقة التي تتكون بها رقاقات الثلج. لذلك لم يكن علينا الانتظار 500 مليون سنة حتى تتكتل رقاقات الثلج ، يحدث ذلك بسرعة كبيرة بمجرد أن يبرد الكون تحت درجة التجمد. ومن ثم يرى جيمس ويب الكثير من المجرات ذات الانزياح الأحمر من الكون المبكر.

الورقة حول ذلك (وربما التنبؤ بما سيجده جيمس ويب؟) موجودة في الوصول المفتوح الخاص بي ورق في اتصالات معهد بليث في عام 2021.

هذا أحد الحلول الممكنة. نحن نعلم أنه علم عندما يطرح تحديات دائمًا.

يظهر هذا أحيانًا: هل كان للكون وجودًا دائمًا؟ تكمن المشكلة في أنه إذا كان الكون موجودًا لفترة زمنية غير محدودة ، فإن كل ما يمكن أن يحدث يجب أن يكون قد حدث بالفعل عددًا لا نهائيًا من المرات – بما في ذلك أننا غير موجودين ولم نقم أبدًا. لكننا نعلم أننا موجودون. كما روبرت جيه ماركس قد أشار ، اللعب مع اللانهاية بسرعة ينتج عنه سخافة. للقيام بالعلم ، يجب أن نقبل أن بعض الأحداث حقيقية وليست متناقضة بشكل متبادل. لذلك يمكننا أن نفترض أن الكون قد بدأ ولكننا الآن أقل يقينًا من كيفية حدوث ذلك.


قد ترغب أيضًا في قراءة: هل فتح الفيزيائيون بوابة ل بعد الوقت الإضافي ، كما ادعى؟ هذه هي الطريقة التي تُقرأ بها القصة في Scientific American. لكن عالم الفيزياء التجريبية روب شيلدون يقول ليس بهذه السرعة … الفيزيائيون ، الذين قاموا ببناء “بلورات الوقت” ، حدث على تقنية تصحيح الخطأ لأجهزة الكمبيوتر الكمومية. الباقي هو القصة التي نتمنى جميعًا أننا فيها.