غلطة اينشتاين الكبري

موضوع: غلطة اينشتاين الكبري 11/01/09, 09:34 pm

[color=green][center][b]غلطة أينشتين الكبيرة

هناك غلطة كبيرة تعود مباشرة إلى الطريقة التي توصل بها أينشتين إلى معادلاته عام 1917 .
فالفيزياء هي مواضيع رياضية ،
فعلى سبيل المثال إذا كانت س2 =1 فإن س يمكن أن تكون 1 أو –1.
وكان لدى أينشتين الخيار عند وضع مقدار ثابت في معادلاته وهو المقدار الذي يسمى بالثابت الكون (وتنطق لامدا) وقد قرر وضعه في البداية لسبب مثير .
السحب السالب
عرف نيوتن ، الذي قدم أول نظرية عن الجاذبية في القرن 17 ، أن هناك مشكلة في الكون الذي تحكمه الجاذبية ، ويرجع السبب في ذلك إلى أن أي مجموعة من الكتل في الفضاء لن تكون مستقرة؛ فسوف يحدث لها سحب في اتجاه بعضها . والطريقة الواضحة الوحيدة لتجنب ذلك هي إعطاؤها بعض الطاقة بحيث تتباعد عن بعضها . هل يبدو ذلك مألوفاً ؟
ومع ذلك ، فإنه في عام 1917 ظن أينشتين (وكل الناس في هذا الوقت) أن الكون مكان ساكن لا يتمدد ولا ينكمش .– الثابت الكوني – لم تكن معادلات أينشتين لتسمح بتخيل الكون الساكن . ولكن مع وجود هذا الثابت ، كان الكون الثابت حلاً مقبولا . ولكن عندما تم اكتشاف تمدد الكون عام 1923 ، تخلى أينشتين عن الثابت الكوني ووصف إدخاله في المعادلة بأنه كان أكبر خطأ في حياته .
ويجعل الثابت الكوني الكون المستقر ممكنا لأنه يمثل "شيئاً" مضادا للجاذبية منتشرا بانتظام في الفضاء ، وهو يؤدي إلى التنافر بدلا من التجاذب . ويمكنك أن ترى كيف يؤدي ذلك إلى عمل توازن بين قوى التجاذب التي تؤدي إلى تجمع الكتل "الحقيقية" . ولكن المشكلة كانت في عدم وجود برهان آخر على وجود تلك الأجسام ذات الجاذبية المضادة ، ومن المحتمل أن يكون أينشتين قد وجد أن وضع هذا الثابت في المعادلة لمجرد جعلها تتفق مع الملاحظات السائدة وقتها هو أمر محرج بالفعل . ومع ذلك ، فإن للثابت الكوني بعض الحق في أن يوجد في المعادلة ، وذلك من وجه النظر الرياضية ، ويتضح من ذلك أن الرياضيات قد عرفت شيئا لم يعرفه أحد من قبلها !

الثابت الكوني يكتسب الاحترام

خلال عقد من الزمان ، كانت هناك علامات في فرع آخر من الفيزياء ، كان يمكن أن تكون بالفعل منكرة لفكرة الفضاء الخالي . ونظرية الكَمْ هي اسم ذلك الفرع من الفيزياء التي يمكنك أن تعتبره قوانين نيوتن في الحركة بالنسبة لأجسام في حجم الذرات . ونظرية الكَمْ أغرب حتى من نظرية النسبية . فهي بالإضافة إلى تقديم شرح قريب من الكمال لأعمال من كل الأنواع المألوفة ، بدءا بالأضواء الفلورية وانتهاء بأجهزة فحص الجسم ، فإن في نظرية الكَمْ بعض الأشياء الغريبة المتعلقة بالفضاء الخالي .
ويعني الفيزيائيون بتعبير "الفضاء الخالي" ما تأمل بالفعل أن يقصدوه ، أي الفراغ الخالي الذي لا يوجد شئ بداخله . ولكن للأسف ، تخبرنا نظرية الكَمْ أن للفضاء الخالي كتلة . وهذا جزء مما يخبرنا به الثابت الكوني . وإلى هنا لم يكن الأمر شديد السوء ، فلا يوجد سبب معقول يجعلنا نتوقع أن يكون الفضاء الخالي بدون كتلة ، وفوق كل شئ ، فإنك إذا حاولت أن تزن بعضا منه ، فسوف يكون هناك فضاء خال مماثل على الكفة الأخرى من الميزان ! ولكن بالنسبة للكون ككل ، فإن كتلة الفضاء الخالي قد تحدث فرقاً .
والجزء الصغير الذي لا أستطيع شرحه لك هو أن كتلة الفضاء الخالي لها تأثير جاذبية عكسي (تنافر) . وهي تؤدي إلى الإسراع في تمدد الكون وليس إلى إبطاء حركته (كما نتوقع من المثال الذي نضربه في المنزل على الحجر المندفع) . وهذا هو أحد الأشياء صعبة الشرح بدون الاستعانة بالرياضيات ، وهي تتضح مباشرة من نظرية أينشتين في النسبية ، وكذلك بطريقة مختلفة تماماً ، من نظرية الكَمْ . وفي كلتا الحالتين تتعلق طبيعة الفضاء الخالي بالطريقة التي تتم بها صياغة النظرية . أما الفكرة الغريبة القائلة بأن الفضاء الخالي يبذل قوة طاردة ، فلا يمكن شرحها بدون الاستعانة بمعلومات أخرى .
ولكن يمكننا أن نقيس بعض تأثيرات الفضاء الخالي في المعمل ، وأن نحصل على نتائج متوافقة . ولسوء الحظ لا تستطيع قياس الكتلة في التجارب المعملية ، ولا يوجد في نظرية الكَمْ أي تنبؤ بالتأثيرات الكلية (برغم أنها تقوم ببعض التنبؤات الأخرى بصورة صحيحة). وفي الواقع تحدث عملية التنبؤ بخطأ في حدود 10 140 وهي 10 أمامها 140 صفراً أي أنه خطأ جسيم !. وهذا التنبؤ يرتبط بالعمل الذي لم ينته بعد في أساسيات نظرية الكَمْ . ولكن هذه التنبؤات والتجارب تعطي بعض مبررات الثقة في الثابت الكوني ، وبطريقة مستقلة تماماً عن معادلات أينشتين ومشاكل الأكوان الآخذة في التمدد .

موضوع: رد: غلطة اينشتاين الكبري 11/01/09, 09:36 pm

الحجم المناسب للمعمل هو الكون نفسه

إذا كان للفضاء الخالي كتلة ، فإن ذلك سوف يؤدي إلى حدوث شيئين : سوف تؤثر كتلته في قيمة أوميجا ، وبذلك فإنها سوف تلعب دورا فيما إذا كان الكون لا نهائي أم لا . أما الأمر الثاني فهو أكثر تعقيداً . فالفضاء الخالي يحتوى بداخله على "دفع" كما يحتوي على "سحب" . وبالرغم من أننا يمكننا قياس تأثير كتلته على أوميجا كمادة عادية ، فإن "للدفع" تأثير زائد . فهو يزيد من تمدد الكون . وكلما تمدد الكون يصبح الفضاء أكبر، وبذلك يصبح لدينا المزيد من الفضاء الخالي المحتوي على المزيد من "الدفع" بداخله . ولذلك فإنه إذا كان لدينا ثابت كوني ، من المحتمل أن يجعل الكون يتمدد أسرع وأسرع .
ومن المحتمل أن تكون قدرة الفضاء الخالي على عمل المزيد من نفسه ، مما يؤدى إلى عمل المزيد من نفسه ، وهكذا ، هي بالفعل التي تسببت في بدء الانفجار الكبير في المقام الأول . وسوف أتركك تتتبَّع هذا الأمر في الروابط ذات الصلة . وهو يرتبط بقيمة 0.1 لأوميجا باعتبارها أفضل رهان (نظري) لدينا .
الانفجارات الكبيرة والانفجار الكبير
وينتج عن ذلك أن يتمكن الفلكيون من عمل إنجاز طيب عند قياس هذا التأثير ، وقد انشغلوا بذلك لعدة عقود ، ولكن يبدو أنه إنتهى الآن .

يعتمد هذا الشكل على شكل آخر ظهر في مقالة بقلم س. بير لميوتر ورفاقه* وهو يوضح المسافة إلى النجوم المتفجرة مقابل سطوعها ، ويعتمد سطوعها مباشرة على المسافة . ويوضح الخطان نوعين من الأكوان ، مع مقادير مختلفة من المادة والثابت الكوني .
ويمثل الخط الأحمر كونا خاليا تقريباً من المادة الحقيقية ، ولكن الثابت الكوني هنا يكون كبيراً بما يكفي (بالكاد) لعمل كون محدد. ويمثل الخط الأخضر الطريق الآخر ، حيث لا يوجد ثابت كوني ولكن توجد كمية كافية من المادة الحقيقية لإغلاق الكون

ومن السهولة بمكان (ويا للدهشة !) قياس عمر الكون عند انبعاث الضوء الذي نراه الآن من مجرة معينة بعيدة . ويصبح الضوء أكثر احمراراً لأن المجرة تندفع بعيداً عنا في التمدد الكوني . إنه قياس مباشر لتحديد هذا الاحمرار ، أو الإزاحة الحمراء ، بالرغم من أنه قد يستغرق وقتاً طويلاً لتجميع البيانات اللازمة للأجسام الباهتة . ويقوم الاحمرار بتثبيت الوقت الكوني الذي بدأ عنده انبعاث الضوء . والشيء الآخر الذي نكون قادرين على قياسه بخصوص مجرتنا البعيدة هو ما مدى بعدها ، ربما باستخدام مدى ضعفها بالمقارنة لواحدة أخرى مشابهة لها وقريبة منها . وهذان القياسان – أي المسافة والإزاحة الحمراء – كافيان لإزالة الغموض فيما يتعلق بتمدد الكون . فإذا كان التمدد تتزايد سرعته ، فإن المسافات بيننا وبين الأجسام التي أصدرت ضوءها مبكراً في بداية الكون ستكون أكبر ، وأكبر ، أي أكبر مما لو كانت سرعة الكون تتناقص أو كانت سرعة منتظمة ، والشكل النسبي لمنحني المسافة مقابل الإزاحة الحمراء هو مفتاح اللغز.

بعيداً، وقبل مدة طويلة، انفجرت نجمة. Supernova 1994D، وكانت مرئية كنقطة مشعة في الجانب الأيسر المنخفض، حدث ذلك في ضواحي galaxy NGC 4526

والجزء الصعب في هذا المشروع هو العثور على جسم – مثل المجرة – يتحلى بالصفات الآتية :
يكون ساطعاً بما يكفي لأن تتم رؤيته من مسافات بعيدة
يكون له درجة سطوع معروفة
يكون من المضمون أنه لن يغير من خصائصه بمرور الزمن الكوني
وقد كانت المجرَّات على سبيل المثال أكثر سطوعاً في الماضي السحيق (حينما كانت تكوِّن نجوما) ولذا فإنها لا تفي بالمواصفات .
وأحد أنواع الأجسام التي قد تلبي هذه المواصفات هو نوع معين من النجوم المتفجرة التي تسمى "سوبرا نوفا" ، وتُنهي بعض النجوم عمرها بانفجار هائل ، كما لو كانت قنبلة نووية حرارية عملاقة. وقد أثمرت سنوات عديدة من العمل المرهق في تأسيس فكرة أن مجموعة معروفة من النجوم المتفجرة هي أنسب الأجسام المطلوبة لقياس المسافات الكونية . ومنذ ذلك الوقت تقوم مجموعات من العلماء بالبحث في السماء باستخدام مناظير فلكية عملاقة وباستخدام حاسبات للبحث خلال ملايين الصور علَّهم يجدون ما يدلهم على نجم متفجر بعيد . وحتى الآن وجدوا 36 نجما خلال ستة أعوام .
وعندما قاموا برسم مخطط المسافة مقابل الإزاحة الحمراء للنجوم المتفجرة ، توصَّل أولئك الفلكيون إلى واحدة من أهم النتائج في فيزياء القرن العشرين وهي : إن الأمر لا يقتصر على كون الثابت الكوني موجود بالفعل ، ولكن تأثير هذا الثابت على تمدد الكون يفوق تأثير كل المادة الحقيقية الموجودة فيه . ونحن قد تعودنا على فكرة أن في الكون قدر كبير من "اللاشيء" بداخله ولكن كانت مفاجأة كبيرة أن نكتشف أن هذا "اللاشيء" هو في الواقع أهم من أي "شئ" آخر والخواص الأساسية في الكون وهي - حجمه، ومعدل تمدده ، وموته – يتم تثبيتها بواسطة طبيعة الفراغ . وأفضل رهان حاليا هو أن قيمة أوميجا الناتجة عن الفراغ الخالي هي 0.7 . وبدمج ذلك مع قيمة أو ميجا الناتجة من المادة وهي حوالي 0.3 ، يكون لدينا أوميجا كلية تساوى 1 ، وهو الرقم السحري المطلوب لحدوث اتزان في الكون بين التمدد الأبدي والانكماش الأبدي ، وعلاوة على ذلك فإنها هي القيمة الوحيدة لأوميجا التي يمكن أن يكون لها سبب منطقي .

فى هذا الشكل تم تركيب البيانات الفعلية التى لاحظها بيرلميوتر على الخطوط التى تمثل نوعين من الأكوان .
ويمكنك ملاحظة الميل الواضح للبيانات تجاه الخط الأحمر وليس الخط الأخضر . ومن المهم أن نلاحظ أن الفاصل الصغير بين الخطوط والذي يمثل أكوانا مختلفة تماما ، وكذلك تشغل النجوم المتفجرة ذات الإزاحة الحمراء الكبيرة الطرق العلوي من الاحتمالات النظرية الموضحة ويعتبر ذلك دليلاً على وجود الثابت الكوني

هل الأمر هكذا ؟

الإجابة هي لا ، مرة ثانية !
أولا ، لنفس السبب السابق : يعتبر عدد 36 نجما متفجرا ضعيفاً عددا صغيراً، ولن ينتهي بها هذا الفرع المعقد من العلم . وهناك الكثير من القلق حول البيانات . إنه أمر يستحق أن يكون العاملون فيه حاصلين على الحزام الأسود !
وثانياً ، لأن هناك حقيقة مثيرة ، وهي أن نظرية الكَمْ يمكنها أن تتنبأ بقيمة الثابت الكوني ، وكذلك قيمة أوميجا المصاحبة له . إن تنبؤ نظرية الكَمْ خاطئ بدرجة كبيرة ومضحكة . ولكنها ، على الأقل ، قادرة على عمل تنبؤ . وتعتبر عملية إزالة هذا التناقض ذات أهمية عالمية حالياً وقد تبنت نظرية الكَمْ – أي فيزياء الأجسام الصغيرة مثل الذرات والإلكترونات مهمة شرح الكون ، فهل ستنجح ؟ سوف نرى ![/center][/color][/b]