كان هناك انفجار عال ، وسر ولادة الكون ، وآثار تطور العديد من المجرات على مدى مئات الملايين من السنين. تزامنت نظرية الانفجار العظيم الصادمة ، التي فتحت جميع أنواع التخمينات حول ولادة الكون ، مع ملاحظاتنا.

إذن ، ما مدى صحة نظرية الانفجار العظيم؟ هل يمكن أن يكون الكون موجودا منذ العصور القديمة؟ لذلك دعونا أولا نلقي نظرة على ما هو موجود في الكون؟

عندما يحل الليل ، تمتلئ السماء بالنجوم المتلألئة ، وفي مجرتنا ، هناك مليارات النجوم المنتشرة حولها. ولكن بمساعدة تلسكوب هابل الفضائي ، سندهش عندما نجد أن محيطات المجرات تنتشر في اتساع الكون. في الوقت نفسه ، قمنا بتطوير عدد من التقنيات العملية لقياس مسافة هذه المجرات عنا.

إحدى الطرق البسيطة والفعالة للقيام بذلك هي ما اكتشفه هابل نفسه ، وهو حساب المسافات من خلال النظر إلى نجم واحد في المجرة.

نحتاج أولا إلى الغوص العميق في النجوم وفهم كيفية عملها! من النجوم الناشئة إلى النجوم المتغيرة إلى انفجارات المستعر الأعظم المذهلة ، تشترك جميعها في شيء واحد - السطوع الجوهري والسطوع المرصود. لذلك ، من خلال النظر إلى السطوع الجوهري والسطوع المرصود للنجم ، يمكننا حساب مسافة النجم عنا بناء على العلاقة بين السطوع والمسافة.

نقطة رئيسية أخرى هي تأثير دوبلر ، حيث يتحرك الضوء المنبعث من الأجسام التي تتحرك نحونا نحو الطرف الأزرق من الطيف ، والعكس صحيح. من خلال قياس الخطوط الطيفية للمجرات ، يمكننا معرفة ما إذا كانت المجرات تقترب منا أو تبتعد عنا ، ونعرف مدى سرعة تحركها.

من خلال مراقبة العلاقة بين مسافة المجرات والانزياحات الحمراء ، نجد أنه كلما كانت المجرات بعيدة ، زادت سرعة ابتعادها عنا! بمعنى آخر ، كلما ابتعدت المجرة ، زاد الانزياح الأحمر. لم يكن هابل نفسه يعرف سبب ابتعاد المجرات عن بعضها البعض في ذلك الوقت ، لكن هذه العلاقة (أي قانون هابل) نعلم الآن أن المجرات التي تبعد أكثر من مليار سنة ضوئية تنطبق في كل اتجاه من الكون. هذا الاكتشاف كاف لدحض نموذج أبدي وغير متغير للكون.

إذن ، ما الذي يجعل الانزياح الأحمر للضوء أكثر وضوحا كلما كان الجسم بعيدا؟ تؤدي هذه الظاهرة نفسها إلى عدد من التفسيرات المحتملة ، بما في ذلك:

التعب الخفيف بمرور الوقت ويفقد الطاقة ؛

يتقلب الكون ويتوسع ويتقلص بشكل دوري ، ونحن في فترة توسع.

تتغير الثوابت الكونية ، مثل سرعة الضوء أو ثابت الجاذبية ، بمرور الوقت.

يتوسع الكون بشكل مطرد ومتساو ، مع خلق مادة جديدة.

يدور الكون بسرعة عالية ، وهناك حركة انتقالية ضخمة وغير قابلة للملاحظة في المجرات البعيدة عنا.

تنذر جميع هذه النظريات بظواهر مختلفة يمكن التحقق منها من حيث المبدأ عن طريق الملاحظة ، مما يساعدنا على التمييز بين هذه النظريات. ولكن في 40s من القرن 0 ، توصل Gamow وطلابه Alver و Hermann إلى نظرية خارجة عن المألوف.

نموذج الانفجار العظيم لغامو، والعديد من تنبؤاته

نظرية جامو هي أن الانزياح الأحمر يرجع إلى حقيقة أن الكون يتوسع ، وكان يتوسع بشكل أسرع! يبرد الكون ويتوسع ويتباطأ بمرور الوقت.

مثل النظريات السابقة ، أدت نظرية جامو إلى بعض التنبؤات المذهلة. ماذا سيحدث إذا عدنا بالزمن إلى الوراء وتركنا كثافة الكون ودرجة حرارته تزداد تدريجيا؟

في الواقع ، إذا عدنا إلى الوراء بما فيه الكفاية ، فلن يتمكن الكون من تكوين ذرات محايدة مستقرة بسبب درجات الحرارة المرتفعة! ولكن في الكون المتوسع ، يجب أن يكون الإشعاع الذي كان يتأين في السابق منخفضا للغاية وموزعا بالتساوي في الفضاء ، وسيتم تحويل الأطوال الموجية لهذا الإشعاع إلى النطاق الميكروويف. علاوة على ذلك ، يجب أن يكون لهذه الإشعاعات المتبقية نوع محدد جدا من الطيف ، طيف إشعاع الجسم الأسود.

儘管在20世紀40年代觀測手段尚顯落後，但伽莫夫的預測並未就此停步！

بالحديث عن الذرات الفردية ، ماذا عن النوى الفردية؟ بطريقة ما ، مع ارتفاع درجة الحرارة ، تنفجر نواة الذرة أيضا بواسطة طاقة الإشعاع ، وفي درجات الحرارة المرتفعة هذه ، لا يمكن للكون أن يشكل بنية أكثر تعقيدا من بروتون واحد أو نيوترون أو إلكترون!

لكن يجب أن نضع في اعتبارنا أن الكون يتوسع ويبرد دائما ، وفي مرحلة ما ، مع انخفاض درجة الحرارة ، يتخذ الكون خطواته الأولى: تتحد البروتونات والنيوترونات لتكوين الديوتيريوم. يمكن أيضا أن يكون مفهوما أنه عند درجة الحرارة والكثافة المناسبتين ، خضع الكون لاندماج نووي بسيط لفترة زمنية معينة ، مما جعل العناصر أثقل عن طريق إضافة البروتونات والنيوترونات!

ربما ، هذه هي الطريقة التي ولدت بها عناصر الكون المختلفة!

في الواقع ، كان هناك وقت تم فيه النظر بجدية في حقيقة نموذج الكون ، بما في ذلك نظرية الانفجار العظيم ، من قبل العلماء. لأن النظريات هي أدوات للتنبؤ بالأحداث المحتملة ، ولكن ما إذا كانت النظرية صحيحة أم لا يجب أن تكون مدعومة ببيانات الملاحظة والتجريبية التي يمكن أن تساعدنا في تحديد النظريات الأفضل والأكثر فعالية!

في 1964 سنوات ، بدأت بعض النظريات في النهاية. لماذا؟ لقد حان الوقت للتحقق من صحة التنبؤات.

يعمل أرنولد بينزياس وبوب ويلسون في مختبرات بيل ، حيث يستخدمان هوائيات البوق لدراسة إشعاع الميكروويف في الكون. ووجدوا أنه على الرغم من بعض إشعاعات الميكروويف الخاصة على متن طائرة درب التبانة ، إلا أن السماء بأكملها كانت مليئة بضوضاء درجات الحرارة المنخفضة ، والتي استمرت حتى بعد تنظيف كمية كبيرة من فضلات الطيور من فم الهوائي وطردوا الطيور القريبة.

事實上，他們對遍佈全天空的低溫雜訊感到困惑，並不知道其成因。這正是伽莫夫預言的宇宙大爆炸留下的餘暉。但是這個輻射的光譜如何呢？直到20世紀90年代的COBE任務、以及隨後的WMAP和普朗克巡天計劃中，通過對微波輻射的精確測量，人們才真正得到了確鑿的驗證！

تنبأ الانفجار العظيم ، بدقته المذهلة التي لا جدال فيها ، بإشعاع الميكروويف الكوني الموزع بالتساوي في جميع أنحاء السماء!

وماذا عن النبوءات حول وفرة العناصر الضوئية؟ نتوقع أن يشكل الانفجار العظيم كونا يتكون في الغالب من حوالي 3٪ هيدروجين ، و 0٪ هيليوم ، وكمية صغيرة من الديوتيريوم ، والهيليوم -0 ، وكمية صغيرة جدا من الليثيوم. ماذا نرى في طيف الإشعاع الميكرويوي؟

大爆炸理論在20世紀40年代剛剛成形，但它的預測能力與觀測結果非常吻合！根據廣義相對論，我們可以將各種奇異物質添加到宇宙的大規模結構中，例如：磁單極子、宇宙弦、磁疇壁、宇宙常數、中微子、暗物質、暗能量、空間曲率，以及原子和光子。所有這些物質在大規模結構中會產生截然不同的觀測現象。

تقلبات الإشعاع من خلال خلفية الميكروويف. وجدنا أنه كان هناك بعض المادة المظلمة في بداية الكون ، مع ثابت كوني ، وعدد قليل من النيوترينوات ، والباقي كان بشكل أساسي ذرات وفوتونات. هذا يتوافق مع تنبؤات نظرية الانفجار العظيم.

هل يمكن أن تكون الظروف الأولية للانفجار العظيم بحاجة إلى ضبط دقيق للحصول على كون مليء بالكثير من المادة؟ من أين يعني أن المادة في الكون تأتي من؟

الحل هو نظرية التضخم الكوني ، القادرة على إحداث الانفجار العظيم.

نظرية الانفجار العظيم هي إلى حد بعيد أنجح نظرية للكون. فشلت جميع النظريات الأخرى على طول الطريق ، بما في ذلك نظرية التعب للضوء ، ونظرية الحالة المستقرة لهويل ، وعلم كونيات ألفين ببلازما.

بحذر ، إذا تم إعطاء احتمال ، فإن الانفجار العظيم لديه احتمال 9.0٪ من بداية الكون حتى يومنا هذا صحيح. لهذا السبب نعتقد حقا أن كل شيء بدأ بهذا الانفجار المدمر للأرض!