مرحبًا بك مرة أخرى في الدفعة الثالثة والأخيرة من علم الكونيات 101. حتى الآن ، قمنا بتغطية تاريخ الكون حتى اللحظة الحالية. ولكن ماذا سيحدث بعد ذلك؟ كيف سينتهي كوننا؟ وكيف يمكننا أن نكون على يقين من أن هذه هي الطريقة التي تكشفت بها القصة؟
كتب روبرت فروست ذات مرة: "يقول البعض أن العالم سينتهي بالنار. يقول البعض في الجليد ". وبالمثل ، افترض بعض العلماء أن الكون يمكن أن يموت إما موتًا مأساويًا وكارثيًا - إما "تمزق كبير" أو "أزمة كبيرة" - أو "تجميد كبير" أبطأ وأكثر تدريجيًا. المصير النهائي للكون لدينا له علاقة كبيرة بشكله. إذا كان الكون مفتوحًا ، مثل السرج ، و ازدادت كثافة الطاقة في الطاقة المظلمة بدون حدود ، سيصبح معدل توسع الكون في نهاية المطاف عظيما لدرجة أنه حتى تمزق الذرات - شق كبير. على العكس ، إذا تم إغلاق الكون ، مثل الكرة ، و تفوقت قوة الجاذبية على تأثير الطاقة المظلمة ، وسيتوقف التمدد الخارجي للكون في النهاية ويتراجع ، وينهار على نفسه في أزمة كبيرة.
على الرغم من الجمال الشعري للنار ، إلا أن الملاحظات الحالية تفضل نهاية جليدية لكوننا - تجميد كبير. يعتقد العلماء أننا نعيش في عالم مسطح مكانيًا يتسارع توسعه بسبب وجود الطاقة المظلمة. ومع ذلك ، فإن كثافة الطاقة الإجمالية للكون هي على الأرجح أقل من أو تساوي ما يسمى بـ "الكثافة الحرجة" ، لذلك لن يكون هناك تمزق كبير. وبدلاً من ذلك ، سوف تنحرف محتويات الكون في نهاية المطاف بشكل محظور بعيدًا عن بعضها البعض وسيتوقف تبادل الحرارة والطاقة. سيكون الكون قد وصل إلى حالة من أقصى الكون ، ولن تكون هناك حياة قادرة على البقاء. كئيب ومضاد للطقس قليلا؟ ربما. ولكن من المحتمل ألا يكون ملموسًا حتى يبلغ الكون ضعف عمره الحالي على الأقل.
عند هذه النقطة قد تصرخ ، "كيف نعرف كل هذا؟ أليس كل هذا مجرد تكهنات متفشية؟ " حسنًا ، أولاً وقبل كل شيء ، نعلم بلا شك أن الكون يتوسع. تُظهر الملاحظات الفلكية باستمرار أن الضوء من النجوم البعيدة دائمًا ما يكون أحمر اللون بالنسبة لنا ؛ أي أن طولها الموجي قد تمدد بسبب توسع الكون. يؤدي هذا إلى احتمالين عندما تعود إلى الوراء على مدار الساعة: إما أن الكون المتوسع كان موجودًا دائمًا ولانهائي في العمر ، أو بدأ في التوسع من نسخة أصغر من نفسه في وقت محدد في الماضي وبالتالي لديه عمر ثابت. لفترة طويلة ، أيد أنصار نظرية الدولة المستقرة التفسير السابق. لم يكن حتى اكتشف آرنو بينزياس وروبرت ويلسون خلفية الميكروويف الكونية في عام 1965 أن نظرية الانفجار العظيم أصبحت التفسير الأكثر قبولًا لأصل الكون.
لماذا ا؟ شيء كبير مثل الكون يستغرق بعض الوقت ليبرد تمامًا. في الواقع ، إذا كان الكون قد بدأ بالفعل بنوع من الطاقات القوية التي تتوقعها نظرية الانفجار الأعظم ، فلا يزال على الفلكيين رؤية بعض الحرارة المتبقية اليوم. ويفعلون ذلك: توهج موحد 3K متناثرة بالتساوي في كل نقطة في السماء. ليس هذا فقط - لكن WMAP والأقمار الصناعية الأخرى لاحظت عدم تجانس صغير في CMB يتطابق تمامًا مع النطاق الأولي لتقلبات الكم التي تنبأت بها نظرية الانفجار الكبير.
ماذا بعد؟ ألق نظرة على الوفرة النسبية لعناصر الضوء في الكون. تذكر أنه خلال الدقائق القليلة الأولى من حياة الكون ، كانت درجة الحرارة المحيطة مرتفعة بما يكفي لحدوث الاندماج النووي. تحدد قوانين الديناميكا الحرارية والكثافة النسبية للباريونات (أي البروتونات والنيوترونات) معًا بالضبط كمية الديوتريوم (الهيدروجين الثقيل) والهيليوم والليثيوم التي يمكن تشكيلها في هذا الوقت. كما اتضح ، فإن الهليوم (25٪!) في الكون الحالي أكثر بكثير مما يمكن إنشاؤه عن طريق التخليق النووي في مركز النجوم. وفي الوقت نفسه ، فإن الكون المبكر الساخن - مثل ذلك الذي افترضته نظرية الانفجار العظيم - يؤدي إلى ظهور الكون بالضبط نسب العناصر الضوئية التي يلاحظها العلماء في مجلة الفضاء.
ولكن انتظر هناك المزيد. يمكن رسم خرائط توزيع بنية واسعة النطاق في الكون بشكل جيد للغاية استنادًا فقط إلى التباينات الملاحظة في CMB. علاوة على ذلك ، تبدو البنية واسعة النطاق اليوم مختلفة تمامًا عن تلك الموجودة في الانزياح الأحمر العالي ، مما يعني كونًا ديناميكيًا ومتطورًا. بالإضافة إلى ذلك ، يبدو أن عمر أقدم النجوم متسق مع عمر الكون الذي قدمته نظرية الانفجار العظيم. مثل أي نظرية ، لديها نقاط ضعفها - على سبيل المثال ، مشكلة الأفق أو مشكلة التسطيح أو مشاكل الطاقة المظلمة والمادة المظلمة ؛ لكن بشكل عام ، تتطابق الملاحظات الفلكية مع توقعات نظرية الانفجار الكبير بشكل أقرب بكثير من أي فكرة منافسة. حتى يتغير ذلك ، يبدو أن نظرية الانفجار الكبير موجودة لتبقى.
