نشأة علم الكونيات الفيزيائية

 نشأة علم الكونيات الفيزيائية

في نهاية القرن التاسع عشر ، بداية القرن العشرين ، اعتقد الفيزيائيون أن لديهم رؤية كاملة عمليًا للقوانين التي تحكم الطبيعة ، باستثناء بعض الفجوات والتفاصيل الصغيرة. ومع ذلك ، كان الهدوء فقط هو الذي تنبأ بعاصفة فكرية جديدة ، والثورة الثانية في الفيزياء ... ستكون نظريتان جديدتان عظيمتان ، النسبية والكمية ، مسؤولة عن إثارة مياه المعرفة وضرب موجاتهما ببعض ما كان مقدسًا حتى الآن. أركان الفيزياء.

سيظهر الفيزيائي الألماني ألبرت أينشتاين بعد ذلك كأحد الأبطال الرئيسيين لهذه الثورة الثانية. ستكون تجربة ميشيلسون مورلي (1887) ، جنبًا إلى جنب مع عمل الأيرلندي جورج فرانسيس فيتزجيرالد (1892) والهولندي هندريك أنطون لورنتز (1895) سوابق مهمة لعمله. لكن كانت نظريته عن النسبية الخاصة (1905) هي التي سلطت الضوء أخيرًا على السؤال وتضمنت انهيار مفاهيم المكان والزمان المطلقين. يؤدي قبول سرعة الضوء على أنها ثابتة في الفراغ وعدم وجود نظام مرجعي بالقصور الذاتي ذي امتياز إلى نتائج ، مفهوم الفضاء الزمني المرن وغير المنفصل ، حيث يعتمد طول الجسم وزمنه وكتلته على النظام الذي يتم قياسها منه.

كما لو أنه لم يكن كافياً بالنسبة له أن يثبت أنه عند سرعات قريبة من سرعة الضوء ، يمكن أن يظهر الكون مختلفًا تمامًا عما نشعر به يوميًا ، بين عامي 1915 و 1916 كان ينشر نظريته النسبية العامة ، وهي أساسًا نظرية مجال الجاذبية والأنظمة المرجعية العامة. سيحل هذا محل نظرية الجاذبية لنيوتن. عندئذٍ تتوقف الجاذبية عن اعتبارها قوة جاذبة ، لتصبح انحناءًا للزمكان. يجب توضيح أن نظرية نيوتن هي تقريب جيد رياضيًا للواقع في الأنظمة التي لا تكون فيها مجالات الجاذبية شديدة جدًا ، ولأن حلها أسهل كثيرًا ، فلا تزال تستخدم على نطاق واسع كأداة.

يمكننا القول أن نظرية النسبية العامة هي حجر الزاوية في نشأة علم الكونيات الفيزيائية.

سيكون أينشتاين نفسه هو الذي سيقدم في ذلك الوقت أول نموذج رياضي يُعرف بالكون الثابت. في ذلك ، أدرج في معادلاته النسبية الأصلية مصطلحًا جديدًا يسمى الثابت الكوني ، والذي يتجلى كقوة طاردة مقترنة بجاذبية الجاذبية ، مما يحافظ على توازن الكون ، وبالتالي يتكيف مع الأفكار المسبقة في ذلك الوقت. يقدم أيضًا الفرضية القائلة بأن الكون على نطاق واسع (بضع مئات من الميغا فرسخ) متناح ومتجانس ، وهي فكرة تُعرف باسم المبدأ الكوني. عليك أن تعتقد أنه في ذلك الوقت تم اختزال الكون المعروف بالكامل إلى مجرتنا ، درب التبانة ،

لكن معادلات النسبية العامة لا تقدم حلاً واحداً محتملاً ، بل على العكس ، تقدم حلاً متعددًا. في نفس العام الذي أضاف فيه أينشتاين الثابت الكوني (1917) ، توصل عالم الفلك الهولندي ويليم دي سيتر إلى حل آخر ، يُعرف باسم De Sitter Universe ، بثابت كوني إيجابي وخالٍ من المادة (الفضاء الفارغ) الذي تميز به. تتوسع. ومع ذلك ، في ذلك الوقت لم تكتسب أهمية ، بسبب عدم وجود دليل على وجود كون بهذه الخصائص.

في عام 1920 ، عُقد اجتماع في الأكاديمية الوطنية للعلوم في واشنطن حيث كشف عالما الفلك هيبر كيرتس (مرصد ليك) وهارلو شابلي (جبل ويلسون) عن مواقف متعارضة في حديثين يتعلقان بمقياس الكون. جادل الأول بأن السدم الحلزونية هي مجرات خارج منطقتنا ، بينما الثانية ، تشكلات داخلها. في وقت لاحق ، سيعرف هذا باسم "المناقشة الكبرى" ، على الرغم من أن مثل هذا النقاش في الواقع لم يكن موجودًا على الإطلاق.

بعد بضع سنوات ، قام عالم الفلك الشهير Edwing Hubble بتسوية هذه المسألة بشكل نهائي من خلال إثبات ، باستخدام النجوم المتغيرة Cepheid لتقدير المسافة ، أن التكوينات الحلزونية كانت في الحقيقة مجرات أخرى مماثلة لمجرتنا ، مما يعطي بعدًا جديدًا للكون المعروف.

#by_brullen