الكون أو علم الكونيات هو العلم الذي يدرس الكون ككل بكل مادته وطاقته كمكان يعيش فيه الإنسان ويتفاعل معه، ورغم حداثة هذا العلم من حيث تداخله مع الفيزياء الحديثة، تعود جذوره إلى العصور القديمة في معالجته الميتافيزيقية والفلسفية والدينية لمسألة أصل الكون ووجوده.
وظل الوضع على هذا النحو حتى نشر أينشتاين نظريته في النسبية العامة، وبعد ذلك تغير كل شيء وأصبح الكون علمًا رسميًّا يسمى علم الكونيات، ولم يعد للميتافيزيقا مكان في تفسير الكون أو أصله وشكله وتطوره ونهايته. وشدَّد العلم قبضته عليه، وكان للكون معادلاته الخاصة، تمامًا كما أن لميكانيكا الكم والديناميكا الحرارية معادلات خاصة بها.
اقرأ أيضاً الأرض.. ماذا تعرف عن أهم كوكب في مجرتنا؟
سهولة علم الكونيات
إن رياضيات علم الكونيات، كما قد تتوقع، سهلة نسبيًّا، على الأقل عند مقارنتها بالموضوعات الأخرى للنسبية العامة، مثل الثقوب السوداء على سبيل المثال. ترجع هذه السهولة إلى سببين:
السبب الأول: الجاذبية تحكم الكون بأكمله على نطاق واسع جدًا. هذا يعني أننا لسنا بحاجة إلى مراعاة التأثيرات المحلية من القوى الأخرى في الكون مثل الكهرومغناطيسية والنووية.
السبب الثاني: أنه على مدى واسع بما فيه الكفاية، يصبح الكون متجانسًا ومتماثلًا تمامًا. ما يعنيه النطاق الكبير جدًّا هو النظر إلى الكون من خلال أكبر هياكله مثل مجموعات المجرات العملاقة وعدم النظر، على سبيل المثال، للنظام الشمسي أو المجرات المحلية، لأنها هياكل صغيرة وهذا هو أكبر هيكل في الكون أو لا.
إحدى العجائب أننا نعرف فقط 4٪ من الكون، وبقية الكون 96٪ لا نعرف شيئًا عنه.
اقرأ أيضاً الطاقة العامة و الرسائل الكونية المحيطة بالإنسان ج5
علم الكونيات الرصدي
الكون المرصود أو المرئي هو الكون الذي يمكننا رؤيته من الأرض كل يوم من حيث المجرات والمادة من خلال ما يأتي إلينا من الضوء أو الإشارات من مرحلة التضخم الكوني التي تحدث. أنتجت الأجهزة الفلكية والأقمار الصناعية هذا العلم بعد الانفجار العظيم.
من أجل دراسة الكون المرصود والمراقب ماديًّا، كان علينا استخدام طرق وحسابات فلكية وكونية مأخوذة من النظريات الفلكية، وأهمها:
- الانزياح الأحمر.
- ثابت هابل.
توسع الكون
تظهر الملاحظة أن الكون يتوسع باستمرار وأن التوسع اللامتناهي لا يحدد انحناء الكون. يمكن أن يكون الكون كونًا مفتوحًا (بمعامل انحناء سلبي)، أو يمكن أن يكون مسطحًا أو مغلقًا (مع معامل انحناء موجب)، مع استمرار وجود الطاقة المظلمة فيه (حالة مغلقة).
قوى الجاذبية للمادة وأي قوى أخرى تعمل خصائصها على تقليص الكون. وفي حالات الكون المسطح والمفتوح، سيستمر الكون في كلتا الحالتين في التوسع حتى في غياب الطاقة المظلمة.
تشير ملاحظات إشعاع الخلفية الكونية بواسطة الموجات الدقيقة لـ Wilcoxon إلى أن الكون مسطح ويحتوي على كمية كبيرة من الطاقة المظلمة. في هذه الحالة، سيستمر تمدد الكون بزيادة معدل تسارعه. تدعم ملاحظات المستعرات الأعظمية البعيدة زيادة توسع الكون.
النسبية العامة غيرت تمامًا مناقشة أصل الكون ومصيره. إذا كان الكون ثابتًا، فقد يكون موجودًا إلى الأبد، ويمكن أن يكون قد تشكَّل في شكله الحالي في وقت ما في الماضي، ولكن إذا كانت المجرات تنحسر الآن، فهذا يعني أنه يجب أن تكون في الماضي.
إنها أقرب إلى بعضها البعض، وبالتالي فإن المجرات ما يقرب من خمسة عشر مليار سنة كلها معًا، واحدة فوق الأخرى، والكثافة في هذا الوقت كبيرة جدًّا.
اقرأ أيضاً الطاقة العامة و الرسائل الكونية المحيطة بالإنسان ج6
المادة المظلمة والطاقة المظلمة
عندما ترى كلمة مظلمة في الفيزياء، اعلم أننا نتحدث عن شيء لا نعرف كثيرًا من التفاصيل عنه ولا يمكننا رؤيته، مثل المادة المظلمة أو الطاقة المظلمة أو حتى الثقوب السوداء.
من خلال إجراء بعض الحسابات، وجدنا أن نسبة الطاقة إلى الكتلة في الكون هي:
- المادة العادية: 4.9 %.
- المادة المظلمة: 26.8 %.
- الطاقة المظلمة: 68.3 %.
أي أنه توجد مادة إضافية تمثل 26.8 % من إجمالي الطاقة والمادة في الكون، ونحن لا نراها، وهذا هو سبب تماسك المجرات.
المادة السوداء
لا نرى المادة المظلمة لأنها لا تتفاعل مع الضوء وهي موجات كهرومغناطيسية فلا تنعكس أو تمتص أو تتأثر بالضوء بأي صورة من الصور، ووجود مادة لا تتفاعل معها. بعض قوى الطبيعة هي أمر طبيعي لا يبرر الغرابة.
ومع ذلك، فإن لها كتلة وبالتالي تؤثر جاذبيتها على باقي الأجسام، لذا فإن وجود المادة المظلمة يؤثر على مدارات النجوم والكواكب، ويعتقد العلماء أن جاذبية المادة المظلمة لعبت دورًا في تكوين النجوم الأولى، إلى بداية الكون، وأنه مصنوع من جسيمات دون ذرية، لكننا لا نعرف حتى الآن أيًّا من خصائصه. لم يتأكَّد وجودها تجريبيًا، وأطلقوا على هذه الجسيمات دون الذرية "نيوترونات معقمة".
الطاقة المظلمة
تسود الطاقة المظلمة الكون بأسره وتبطل تأثير الجاذبية. المادة العادية لها تأثير جذاب، فهي تتسبب في تقارب أجزاء من الكون والأجرام السماوية، لكن الطاقة المظلمة تسبب العكس، فهي تتسبب في تنافر أجزاء من الكون والابتعاد عن بعضها البعض، ما يتسبب في تمدد الكون.. إذن لدينا قوتان:
القوة الأولى
يحدث هذا بسبب المادة المظلمة والمادة العادية ويؤدي إلى اتحاد أجزاء من الكون معًا.
القوة الثانية
الطاقة المظلمة الناتجة التي تسبب تباعد أجزاء من الكون عن بعضها البعض وتزيد من حجم الكون.
ولأن الطاقة المظلمة تنتشر في الكون أكثر بكثير من المادة ، لذلك فإن تأثيرها هو الغالب في الكون. لذلك يتوسع الكون ولا يتقلص، وجميع المجرات تبتعد دائمًا عن بعضها البعض إلا في حالات خاصة جدًّا.. مثل اقتراب مجرة أندروميدا من مجرتنا، وهذا فقط بسبب قربها النسبي من بعضها البعض، يصبح التجاذب بينها بسبب أن كتلها أقل من التنافر بسبب الطاقة المظلمة.
الانفجار العظيم
الانفجار العظيم هي نظرية في علم الكونيات وبموجبها وُلد الكون من حالة شديدة الكثافة والحرارة منذ حوالي 13.7 مليار سنة. ولدت نظرية الانفجار العظيم من ملاحظات ألفريد هابل عن مسافة المجرات، ما يعني أنه عند أخذها في الاعتبار مع المبدأ الكوني القائل بأن الفضاء المتري يتوسع وفقًا لنموذج فريدمان للنسبية العامة، تشير هذه الملاحظات إلى أن الكون بكل مادته وطاقته ظهر في حالة بدائية من الكثافة العالية ودرجة الحرارة في الوقت الحالي.
المرجع
راشدي، شريفة، (2018م)، حلول معادلات آينشتاين والكسمولوجيا الحديثة، رسالة ماجستير، جامعة قاصدي مرباح – ولاية ورقلة ، كلية الطب وعلوم المادة، الجزائر، ص ص : 26-16.
يجب عليك تسجيل الدخول أولاً لإضافة تعليق.