هل صحيح أن الكون شديد التعقيد ولا جدوى من دراسته: عالم الفيزياء الفلكية يبدد الأساطير الشعبية
Miscellanea / / July 21, 2023
هل هناك احتمال أن كل شيء حوله هو محاكاة الفضاء ، وأين تبحث عن عوالم أخرى.
لا يفهم الكثير من سكان كوكبنا سبب ضرورة دراسة المجرات التي تبعد عشرات الملايين من السنين الضوئية. وهم يعتقدون أن التعامل مع المشكلات الأرضية سيكون أكثر إنتاجية - على سبيل المثال ، تشخيص السرطان.
هل هؤلاء البراغماتيون على حق ولماذا من الضروري دراسة الكون على الإطلاق ، أخبر في منتدى "العلماء ضد الأساطير" عالم الفيزياء الفلكية سيرجي بيليبينكو. منظمو المنتدى - أنتروبوجينيسيس - قام بتسجيل محاضرته على قناة يوتيوب، وقدم Lifehacker ملخصًا.
سيرجي بيليبينكو
مرشح العلوم الفيزيائية والرياضية ، باحث أول في قسم الفيزياء الفلكية وعلم الكونيات في مركز الفضاء الفلكي التابع لمعهد ليبيديف الفيزيائي ، مؤلف 40 مقالة علمية
لا يسمع الناس العاديون سوى القليل جدًا عن الاكتشافات الجديدة لعلماء الفيزياء الفلكية. ربما لهذا السبب هناك الكثير من الأساطير حول الكون وأصله. وأيضًا عن عجز العلماء أمام الكون الشاسع. دعنا نحاول فصل الأساطير عن الحقيقة ونتحدث عن علم الكون - علم الكون.
الأسطورة 1. الكون معقد للغاية بالنسبة للبشر لمعرفة كيفية عمله
من ناحية ، يبدو هذا البيان منطقيًا. كان الناس يستكشفون الأرض منذ آلاف السنين ولم يكن لديهم أي فكرة عما كان يحدث بعيدًا عن كوكبهم الأصلي.
ثم اخترعوا التلسكوبات. واتضح أن الانفجارات تحدث في الكون ، حيث يتم إطلاق طاقة أكثر مما يمكن أن تطلقه الشمس في غضون عشرة مليارات سنة. وأن النظام الشمسي هو جزء صغير من المجرة به أكثر من 100 مليار نجم. هناك العديد من هذه المجرات. علاوة على ذلك ، لا يتم تحديد موقعها بشكل عشوائي ، ولكنها تشكل بنية خلوية واضحة ، والتي تبدو من بعيد مثل الرغوة. ويمتلئ الفضاء بأكمله بهذه الرغوة من بلايين المجرات.
علاوة على ذلك ، تعلم الناس أن الكون يتغير ويتطور باستمرار بمرور الوقت. على سبيل المثال ، هو الآن آخذ في التوسع. يبدو أنه من الصعب صياغة القوانين التي تحدد وجود وتطور عوالم الفضاء الضخمة. لكن في الواقع ليس كذلك.
تعمل قوانين الطبيعة التي نعرفها هنا على الأرض أيضًا في أماكن أخرى من الكون ، في مجرات أخرى. وقد تصرفوا بنفس الطريقة في الماضي البعيد لهذا الكون. هذا ليس مجرد تأكيد لا أساس له من الصحة يمكن تصديقه. هذه حقيقة يمكن التحقق منها تجريبياً.
سيرجي بيليبينكو
هناك عدة طرق لإثبات أن القوانين الفيزيائية هي نفسها للكون بأسره. لنفكر في اثنين منهم:
1. دعنا نقارن سرعة الساعات التي تعمل وفقًا لمبادئ فيزيائية مختلفة. لنأخذ المشاة القدامى مع بندول يتأرجح. تعتمد فترة تذبذبها على قوة الجاذبية. هذا هو ، هنا القوة المؤثرة الرئيسية هي الجاذبية. تحتوي ساعات المعصم الإلكترونية أيضًا على بندول. لكنها تتأرجح بسبب عمل الربيع. الجاذبية لا علاقة لها بها ، وتعمل القوى الكهرومغناطيسية.
يتم تحديد سرعة كل هذه الساعات من خلال قوانين فيزيائية أساسية مختلفة تمامًا وثوابت أساسية مختلفة. قارن العلماء سلوك الآليات على مدار عام لمعرفة ما إذا كانت الثوابت الفيزيائية الأساسية تتغير بالنسبة لبعضها البعض. اتضح أنها لا تزال كما هي - حتى 16 منزلاً عشريًا. أي أن القوانين الفيزيائية لا تعتمد على الوقت. لتعزيز النتيجة ، فحص العلماء مفاعلًا نوويًا طبيعيًا ، كان موجودًا في إفريقيا وكان نشطًا قبل ملياري عام.
عندما فحص الجيولوجيون والفيزيائيون بقايا هذا المفاعل الطبيعي ، تمكنوا من ذلك مجموعة: لكي تعمل ، يجب أن تكون قيم الثوابت الأساسية هي نفسها الآن. مرة أخرى ، تم تأكيد الفرضية.
سيرجي بيليبينكو
2. دعنا نستكشف طيف الأجسام الفضائية البعيدة. كل ذرة من النظام الدوري مندليف هناك طيف يمكنك من خلاله تحديد نوع المادة بدقة. كما أنه يعتمد على الثوابت الفيزيائية الأساسية.
لاستكشاف طيف الأجرام البعيدة ، درس علماء الفلك الكوازارات ، وهي بعض من ألمع الأجسام في الكون. على مسافة حوالي 10 مليار سنة ضوئية ، تبين أن الثوابت هي نفسها بدقة عالية على الأرض. وبما أن الضوء المنبعث من هذه النجوم الزائفة يسافر إلينا منذ 10 مليارات سنة ، فقد تلقى العلماء دليلًا آخر على أن القوانين الأساسية لا تتغير بمرور الوقت.
اتضح أنه يمكنهم بناء نماذج لتطور الكون بدقة كافية. لا مسافات شاسعة ولا فترات زمنية هائلة يمكن أن تمنع ذلك.
الأسطورة 2. تؤكد نظرية الانفجار العظيم أو تدحض الفرضيات حول خلق العالم
عندما اكتشف العلماء في أوائل القرن العشرين أن الكون يتوسع ، ولدت نظرية الانفجار العظيم. تدعي أنه في بداية تطور الكون كانت هناك لحظة صفرية معينة. أي أنه في البداية تم ضغط الكتلة بأكملها في نقطة ما ، ثم حدث انفجار. بدأ العد التنازلي ، وبدأ الأمر يتشتت. هكذا ولد الكون الذي يستمر في التوسع.
أعلن العديد من الفلاسفة على الفور: الانفجار العظيم هو لحظة الخلق! وضع منشئ عظيم نقطة ذات كثافة عالية ودرجة حرارة لا متناهية في الفضاء ، كما أنه أحدث انفجارًا!
نظرية جميلة. لكن من الواضح للعلماء اليوم أن هذا نموذج مفرط في التبسيط. إذا اتضح أن هذا صحيح ، وفي البداية كانت هناك نقطة واحدة فقط ، فسيصبح الكون اليوم متجانسًا. في أي مكان سيكون لها نفس الكثافة.
لكن في الواقع ، فإن الأمر في العالم موزع بشكل غير متساوٍ للغاية. على سبيل المثال ، تختلف كثافة الماء العادي عن متوسط كثافة الكون بمقدار 28 مرتبة. هذا كثير.
الكون نفسه في كل مكان سيكون مملًا جدًا. يقول العلم الحديث أنه قبل الكون الحار كانت هناك مرحلة أخرى ، ما زلنا لا نعرفها على وجه اليقين. لكن هناك عدد من الفرضيات حول ما يمكن أن يكون.
سيرجي بيليبينكو
حسنًا ، الآن عن الدليل ودحض عملية الخلق. تقول ديانات العالم أن خالق عالمنا كلي القدرة. لذلك ، يمكنه بالطبع إنشاء كون تعمل فيه جميع القوانين الفيزيائية التي اكتشفها العلماء. لذلك ، فإنه يتطور وفقًا للفرضيات العلمية.
لكن الحقيقة هي أنه من المستحيل تمامًا التحقق من حقيقة الخلق ، التواجد في هذا الكون والنظر إليه من الداخل. أي أن الباحثين لا يستطيعون تأكيد هذه الحقيقة أو إنكارها. والفرضية التي لا يمكن اختبارها بالطرق المتاحة للعلماء تعتبر غير علمية. إنه أبعد من البحث والاستنتاجات.
هناك عدة نظريات أخرى حول أصل العالم:
1. حاسوب. وفقًا لهذه الفرضية ، فإن عالمنا بأكمله عبارة عن محاكاة ضخمة ، ونحن نعيش في نموذج افتراضي تم إنشاؤه بواسطة شخص ما. ومن المثير للاهتمام ، اتضح أنها علمية أكثر قليلاً. وهذا يعني أنه يمكننا التحقق منه جزئيًا على الأقل. الحقيقة هي أن أي جهاز كمبيوتر ، مهما كانت قوته ، له حدود. على سبيل المثال ، تسلسل الأرقام الموجودة فيه لها طول محدود. ويمكننا البحث عن هذه التأثيرات العددية في الملاحظات. لذلك ، سوف نقوم بالبحث والتحقق. واكتشف ما إذا كان هذا صحيحًا نظرية.
2. تضخمية. فرضية شائعة جدًا. تدعي أن الكون ولد في عملية انتقال الفراغ الأولي إلى حالة أخرى. غالبًا ما يشار إلى هذه العملية باسم التضخم. تشرح النظرية سبب عدم تجانس الكون ، وتتشابه مقاييس التفاوت بشكل مدهش مع تلك التي لوحظها اليوم علماء الفيزياء وعلماء الفلك. يصف بدقة توزيع المجرات في شكل رغوة. يتنبأ بولادة أكوان متعددة ووجود موجات الجاذبية في الفضاء. يبحث العلماء الآن بنشاط عن هذه الموجات ، وربما سيجدونها في الثلاثين عامًا القادمة. لذلك ، يمكنهم اختبار هذه الفرضية.
3. متعدد الأبعاد. إنه يفترض أن الأكوان تولد عندما تصطدم بعض الأسطح متعددة الأبعاد ، والتي تنغمس في الفضاء مع عدد من الأبعاد أكبر من أبعادنا. على سبيل المثال ، بأبعاد 11. في هذا النموذج أيضًا ، يجب أن يكون هناك العديد من الأكوان.
يمكن اختبار الفرضية عن طريق قياس الجاذبية على نطاق مجهري. يعتقد العلماء أن الأبعاد الإضافية يجب أن تغير بالضرورة معاملات الجاذبية ، وهم يحاولون إيجاد هذه الانحرافات.
4. نظرية ولادة الأكوان في الثقوب السوداء. يؤكد أن الأكوان تولد داخل الأشياء ، مجال الجاذبية وهو قوي لدرجة أنه حتى الضوء لا يستطيع تركه. ويمكن اختبار هذه النظرية. إذا كنا نعيش داخل ثقب أسود ، فيجب أن تتغير خصائص كوننا اعتمادًا على الاتجاه في الفضاء. سيتم اكتشاف هذه الانحرافات أيضًا عاجلاً أم آجلاً. حتى الآن ، لم يعثر العلماء على شيء من هذا القبيل ، ولكن ربما تكون النقطة هي دقة طرق القياس الحديثة.
إذن فالعلم قادر على تفسير ظهور الكون دون اللجوء إلى فرضية الخلق.
سيرجي بيليبينكو
الأسطورة 3. لن نعرف أبدًا ما إذا كانت هناك أكوان أخرى
تتنبأ العديد من الفرضيات بظهور عدد كبير من الأكوان. لكن المشككين يقولون: ما الفائدة من هذه النظريات ، إذا كنا لا نزال غير قادرين على معرفة ما إذا كانت العوالم المتعددة موجودة بالفعل؟ اتضح أننا نستطيع. سوف تساعدنا ما يسمى ب "الثقوب الدودية" في هذا.
أسهل طريقة لتخيلها هي أن تأخذ ورقة. من نقطة إلى أخرى في هذه الورقة ، يمكنك الذهاب بطرق مختلفة. ولكن إذا قمت بطي الورقة من المنتصف وثقبتها ، فستظهر مسارات جديدة تقود من خلال هذه الفتحة. هذا هو الثقب الدودي.
سيرجي بيليبينكو
من خلال هذه الدورة القصيرة ، يمكنك الانتقال بسرعة من أحد طرفي الكون إلى الطرف الآخر. يعتقد العلماء أن مثل هذه "الثقوب" يمكن أن تربط بين عالمين مختلفين.
تقول النظرية أن المراقبين من جانب الحفرة يجب أن يشبهوا إلى حد بعيد الثقوب السوداء. وقد تعلم العلماء بالفعل اكتشاف هذه الأشياء. علاوة على ذلك ، فإن الصور الملتقطة بواسطة التلسكوب الراديوي تشبه إلى حد بعيد النماذج التي تم إنشاؤها باستخدام الحسابات النظرية.
وفقًا للعلماء ، يجب أن نرى داخل الثقوب السوداء دوائر متحدة المركز من الضوء. تظهر لأن الجاذبية القوية تجعل الضوء "يندمج في دوائر" ويصف مسارات معقدة أخرى.
يجب أن تكون نفس الصورة تقريبًا عند الثقب الدودي. داخل البقعة المظلمة ، يجب أن نرى حلقات من الضوء. لكن يجب أن تكون أحجامها مختلفة قليلاً وموقعها مختلف عن الثقوب السوداء.
التلسكوبات التي يمتلكها علماء الفلك اليوم لا تسمح لنا برؤية مثل هذه الحلقات. بحاجة إلى مزيد من الصور التفصيلية. يجب أن يستقبلهم تلسكوب فضائي جديد ، الميليمترون ، الذي يطوره العلماء الروس الآن.
لذا ، إذا كنا محظوظين ، فسنكتشف ما إذا كانت هناك أكوان أخرى.
سيرجي بيليبينكو
الأسطورة 4. دراسة الكون غير مجدية من الناحية العملية
يقول المشككون: حسنًا ، لنفترض أننا اكتشفنا وجود ثقب دودي على مسافة 60 مليون سنة ضوئية ، وقد يؤدي إلى كون آخر. لكن هذا الاكتشاف لن يغير حياتنا بأي شكل من الأشكال ، وبالنسبة للناس العاديين فهو ببساطة عديم الفائدة! لذلك ، لا ينبغي للعلماء الانخراط في البحوث غير الضرورية. من الأفضل توحيد الجهود والتركيز على شيء يستحق العناء حقًا. على سبيل المثال ، البحث عن علاج للسرطان.
الحقيقة هي أن جميع مجالات العلوم مترابطة.
من المستحيل تطوير بعض المناطق المحددة دون تطوير مناطق أخرى على الإطلاق. ثم لن يكون هناك تقدم في أي مكان.
سيرجي بيليبينكو
يهتم علم الكونيات حقًا بدراسة الكون ، وليس الشؤون الأرضية. لكن نتائج البحث علماء الفلك والفيزياء تجد التطبيق في حياة الناس العاديين.
على سبيل المثال ، كان العلماء يطورون ويختبرون مطياف MUSE لفترة طويلة. إنها حساسة للغاية وتتيح لك دراسة طيف مساحة كبيرة من السماء ، حيث توجد عشرات المجرات. ثم التفت إليهم الأطباء وقالوا إنهم يحتاجون أيضًا إلى مقياس طيف حساس للغاية. سيساعد في الحصول على بيانات دقيقة عن معايير جلد الإنسان ، وهذا ضروري لتشخيص أنواع معينة من السرطان.
أجرى علماء الفلك ، مع الأطباء ، اختبارات ، والآن ، بناءً على MUSE ، يطورون جهازًا أرخص وأكثر إحكاما يمكن استخدامه مباشرة في العيادات.
وأخيرًا ، أهم شيء في رأيي: علم الكونيات يعطينا فكرة عن مكاننا في الكون ، مكان كوكبنا.
سيرجي بيليبينكو
اتضح أن الحياة عامل مهم للغاية يتغير كثيرًا في الكون.
قام العلماء بحساب القوة المحددة للأجسام الفضائية المختلفة. على سبيل المثال ، تمتلك الشمس لمعانًا هائلاً ، ولكنها تتمتع أيضًا بكتلة صلبة جدًا. لذلك ، فإن كمية الطاقة المنبعثة لكل وحدة كتلة صغيرة. إنها ليست أكثر من طاقة الحرارة ، والتي يتم إطلاقها في نفس الوحدة الزمنية بواسطة مجموعة من أوراق الخريف المتعفنة.
ولكن إذا أخذنا نباتًا حيًا ، فقد اتضح أنه في عملية التمثيل الضوئي يخزن طاقة أكثر بعشرة آلاف مرة من الطاقة المحددة للشمس.
ومع ذلك ، نلاحظ أعلى قيمة لهذه المعلمة لـ مخ الحيوانات والبشر. هذا يعني أن الكائنات الحية ، وخاصة الكائنات الذكية ، يمكن أن تؤثر بنشاط كبير على الطبيعة غير الحية. ما نراه على كوكبنا.
وإذا أردنا أن نعيش أسلوب حياة مسؤول ونفهم عواقب جميع أفعالنا وتقاعسنا عن التصرف ، فنحن بحاجة إلى مراعاة جميع القوانين الموجودة في هذا الكون. نحن بحاجة لفهمهم. ولمعرفة الإمكانيات المتوفرة لدينا ، أي ما يمكن للحياة من حيث المبدأ وما يمكن أن نكون قادرين عليه.
سيرجي بيليبينكو
اقرأ أيضا🧐
- 7 أساطير حول كوننا تحظى بشعبية كبيرة على الويب
- أغرب 10 كائنات في الكون
- "لسبب ما ، يحتاج الكون إلى مخلوقات قادرة على فهمه": علماء الأعصاب - حول الأسرار التي يخفيها دماغنا