كيف يعلم العلماء معلومات عن الكون؟

يتكرر كثيراً على مسامعي أسئلة كيف يعلم العلماء أن للكون بداية؟ كيف للعلماء معرفة عمر الكون؟ كيف نعلم بالتأكيد أن الإنفجار العظيم حدث بالفعل؟

يتكرر كثيرا على مسامعي أسئلة ك 'كيف يعلم العلماء ان للكون بداية؟ كيف للعلماء معرفة عمر الكون؟ كيف نعلم بالتأكيد أن "الإنفجار العظيم" حدث بالفعل؟ هاذه الأسئلة – على سبيل المثال لا الحصر بطبيعة الحال – إن دلت على شيء إنما تدل على فضول الإنسان للتعلم و شككوه المتكررة في كل شيء.

إذن تريد دليل قاطع أن الإنفجار العظيم قد حدث وان للكون بداية. حسنا. كل ما عليك فعله هو تشغيل جهاز الراديو سواء كان جهازا مستقل في حد ذاته او كان في هاتفك او سيارتك. مهما يكن الامر شغله واختر تردد ليس فيه إذاعة. ماذا تسمع؟ الضوضاء.
تلك الضوضاء سببها تأثير عدة عوامل على الدارات الكهربائية كالضوضاء الحرارية والضوضاء الإلكترونية التي مصدرها دوائر إدخال المستقبِل أو بالتداخل من الضوضاء الكهرومغناطيسية المشعة التي التقطها هوائي الجهازالمستقبِل. الضوضاء تأتي من مصادر مختلفة. 60% منها تأتي من الغلاف الجوي ومختلف الظواهر الطبيعية على سطح الأرض، 25% منها تاتي من الشمس، 13% من المشتري خاصة وبقية الكواكب عامة. لكن يتبقى 2% كانت الى غاية عام 1965 مجهولة تماما.

في العشرين من ماي سنة 1965 في نيوجرسي بالولايات المتحدة الأمريكية كان العالمان أرنو بينزياس وروبرت ويلسون من مختبرات بيل يختبران هوائيًا ذا قرن حساس تم تصميمه لاكتشاف مستويات منخفضة من إشعاع الميكروويف. إنتبه العالمان لوجود ضوضاء غير طبيعية في الهوائي. حاول العالمان كل شيء للتخلص من تلك الضوضاء ( قاما حتى بقتل الحمام الذي كان يفرز فضلاته داخل الهوائي) لكن دون جدوى. كان العالمان في بداية الأمر على تمام القناعة أن مصدر تلك الضوضاء لابد أن يكون ناتج عن عطل في الهوائي فاتخذوا خطوات أخرى للقضاء على الضوضاء ، مثل تبريد مستقبل الهوائي إلى درجات حرارة منخفضة جدا.

بعد محاولات غير ناجحة للقضاء عليها ، وجهوا الهوائي إلى جزء آخر من السماء للتحقق مما إذا كانت "الضوضاء" قادمة من الفضاء. لم يجدوا أي تفسير لأصل الضجيج ، فاستخلصوا في النهاية إلى أنه كان بالفعل قادمًا من الفضاء وليس ذلك فحسب بل كان قادما من جميع الإتجاهات. تلك الضوضاء كانت في الحقيقة توزيع إشعاع الميكروويف وكانت درجته تقابل 2.7 كالفن.

ولكن ماعلاقة الإنفجار العظيم بهاذا الإشعاع ذو 2.7 كالفن ؟

تخبرنا نظرية الانفجار العظيم أن الكون بدأ من نقطة و الأن هو يتوسع و أن الكون ليس كثيفًا في الوقت الحالي، نظرًا لتوسعه الملحوظ مع مرور الوقت مما يعني أنه فقد كثافته بتوسعه ووما يعني كذلك أنه في الماضي البعيد كان الكون أكثر كثافة.
حسب ماجاء في نظرية الإنفجار العظيم فأنه إذا كان الكون في حالة توازن حراري في ذلك الوقت المبكر (أي عند ولادته من نقطة محددة ) ، فلابد انه كان هناك ضوء (إشعاع كهرومغناطيسي) شديد الحرارة لدرجة أنه كان يمنع الذرات من التشكل. وإذا اتسع الكون حقا (كما تزعم النظرية) فإن هذا الإشعاع الكهرومغناطيسي قد يصبح في نهاية الأمر أكثر برودة فلا يُأين الهيدروجين أو الهليوم.
عندما حدث ذلك بدأت الفوتونات، أو الإشعاع الكهرومغناطيسي بالتدفق الحرعبر الكون، لأن الكون أصبح باردا مما يعني أن تفاعلاتها( أي الفوتونات) مع المادة ستصبح أضعف مما كانت عليه في البلازما التي كانت موجودة قبل أن تتشكل الذرات.

مع مرور الوقت ، تقول النظرية أن تلك الفوتونات التي بدأت في التدفق الحر عبر الكون أصبحت ذات انزياح أحمر( أي دخلت المجال الضوئي التحت أحمر) ، بسبب التأثير الكوني التوسعي ، وأصبحت أكثر برودة ، طول موجاتها الآن في منطقة الميكروويف ( أي 2.7 كلفن) ولكن توزيعا للطاقة عبر الكون بقي حراريا..
يسمى هذا التوزيع الحراري الذي يصل من جميع الزوايا السماء بإشعاع الخلفية الميكروني الكوني واليوم (على خلاف ماحدث في سنة 1965) يمكن قياسه بدقة عالية وبدون قتل أي حمامة لحسن الحظ و تدعم ملاحظته صحة نظرية الانفجار الكبير. واعتمادا على بعض الحسابات وجد العلماء أن هاذا الضوء (أو الإشعاع) هو أول وأقدم ضوء قوي يصدرمن أي مكان في تاريخ الكون و قد استغرق 13.7 مليار سنة ليصل الى الأرض. وبما أنه اقدم ضوء في تاريخ الخلق لايمكن للكون أن يكون أكبر عمرا بمدة أطول من 13.7 مليار سنة ولذلك إحتسابا لحدود خطأ في دقة الحسابات قُدرعمر الكون ب 13.7 مليار سنة زائد او ناقص 800 مليون سنة أي تقريبا 13.8 مليار سنة.
#الفيزياء_العملية
#Ahmed_assalah