بداية الكون - أول حلقة في سلسلة قصة الكون

“يظل البشر مفتونين بموضوع البدايات لأسباب عديدة، منها المنطقة ومنها العاطفة. فنحن لا نستطيع فهم أي شيء مالم نعرف من أين جاء. وكل القصص التى نسمعها، وتسرد لنا أصولنا تخلف آثارا عميقة فى نفوسنا” -نيل ديغراس تايسون

إننا حقا نهتم بالبدايات ونتساءل كيف كانت لنعلم عن حاضرنا ومصيرنا وأهم الاسئلة المطروحة هى عن أصل الكون وكيف بدأ وما هو مصيره فمنذ حوالى 14 مليار سنة، كان الكون بكل ما يحويه من مادة وطاقة مضغوط فى حيز صغير جدا – رأس دبوس – عند لحظة البدء تمددت تلك الكتلة الميكروسكوبية في كل مكانٍ بسرعة أكبر بكثير من سرعة الضوء. فمُلئ الفضاء الفارغ كُله، وتبعثر كل جُسيم في كل مكان – فيما يعرف بحساء الكواركات – وصاحب هذا التمدد طاقة مهولة لعبت دور فى تمدد الكون.

وحين كان الكون في درجة حرارة متقدة قدرها 10^30 درجة، ويبلغ من العمر 10^-43 ثانية فقط, ذلك الوقت الذي قبله تفقد كل نظريات المادة والفضاء معانيها- وفي هذه الظروف المتطرفة، استحال التفريق بين الظواهر التي تصفها نظرية النسبية العامة لأينشتاين (نظرية الجاذبية الحديثة) وميكانيكا الكم (وصف المادة عند أصغر نطاقاتها)، حيث كانت كل القوة المعنية – الكهرومغناطيسية والجاذبية والنووية القوية والضعيفة – مجتمعة فى قوة واحدة.
ومع تمدد الكون وبردوته انفصلت الجاذبية عن القوى الأخرى ومع استمرار التمدد والبروده انفصلت القوة النووية القوية عن الكهرومغناطيسية والنووية الضعيفة مما أدى الى انطلاق كم هائل من الطاقة وزاد حجم الكون بمقدار 10 ^5 ضعفا – فترة التضخم – مما أدى إلى تمدد المادة والطاقة وأصبح للكون كثافته منتظمة.

بدأت الفوتونات فى تحويل طاقتها إلى مادة ومادة مضادة بنسب متساوية، حيث أفنت المادة والمادة المضادة بعضهم بعضا و عادة إلى فوتونات ولأسباب غير معروفة انفصل هذا التناظر بين المادة والمادة المضادة وهو ما أدى إلى زيادة طفيفة في نسبة المادة العادية إلى المادة المضادة. كان عدم التناظر طفيفًا، لكنه كان حاسمًا للتطور المستقبلي للكون: فمقابل كل مليار جسيم من المادة المضادة تولَّد مليار + ١ جسيم من المادة.

ومع استمرار الكون في البرودة انفصلت القوة الكهروضعيفة إلى كل من القوة الكهرومغناطيسية والقوة النووية الضعيفة، وبهذا اكتملت القوى الأساسية الأربع للطبيعة. ومع استمرار طاقة فيض الفوتونات في الانخفاض لم يعد ممكنًا تصنيع أزواج جسيمات المادة والمادة المضادة تلقائيٍّا من الفوتونات المتاحة. أفنت بقية أزواج جسيمات المادة والمادة المضادة بعضها بعضًا في سلاسة، مخلِّفة جسيما واحدا من المادة العادية لكل مليار فوتون، ولم يعد للمادة المضادة وجود. ولو لم يحدث عدم التناظر السابق بين المادة والمادة المضادة، لتألَّف الكون المتمدد من الضوء وحسب، ولم يكن ليوجد أي شيء.

تحوَّلت المادة – الكواركات – إلى بروتونات ونيوترونات، واتحد العديد منها لتكوين أنوية أبسط الذرات وفي الوقت ذاته تسببت الإلكترونات حرة الحركة في تشتيت الفوتونات في أرجاء الكون، مخلِّفة حساءً معتما من المادة والطاقة ومع الانخفاض فى درجة الحرارة؛ تحركت الإلكترونات الحرة ببطءٍ كافٍ مكَّن الأنوية المتجوِّلة من اقتناصها من الحساء، وبهذا تكوَّنت الذرات الكاملة لكل من الهيدروجين والهيليوم والليثيوم، أخف ثلاثة عناصر. صار الكون الآن (وللمرة الأولى) شفافًا للضوء المرئي- وذلك بعد 300 ألف سنة من عمر الكون حيث كانت درجة الحرارة 10 ألف درجة سليزية – ، ولا تزال هذه الفوتونات المتجولة بحرِّية مرئية إلى اليوم في شكل إشعاع الخلفية الميكروني الكوني.

(إشعاع الخلفية الكونية)

استمر الكون، خلال المليار سنة الأولى من عمره، في التمدد والبرودة مع تركز المادة بفعل الجاذبية في تجمعات ضخمة نطلق عليها اسم المجرات. وفي نطاق حجم الكون المرئي لنا وحده تكوَّنت مائة مليار مجرة من هذه المجرات، وكل واحدة منها احتوت على مئات المليارات من النجوم التي تحدث تفاعلات الاندماج النووي الحراري في قلوبها.
النجوم الأعلى كتلة من شمسنا بأكثر من عشرة أضعاف تقريبًا يكون الضغط والحرارة في مركزها كافيين لتكوين عشرات العناصرالكيميائية الأثقل من الهيدروجين، بما في ذلك العناصرالتي تتألف منها الكواكب والحياة الموجودة عليها. كانت هذه العناصر ستظل غير ذات نفع لو أنها استمرت حبيسة النجوم، لكن النجوم عالية الكثافة تنفجر عند موتها، ناثرة أحشاءها الغنية بالعناصرالكيميائية في أرجاء المجرة وتتجمد هذه المكونات تحت تاثير الجاذبية مكونة النجوم والكواكب.

بعد 7 أو 8 مليار عام من ميلاد الكون تكونت الشمس؛ فى ذراع كوكبة الجبار؛ فى مجرة درب التبانة؛ فى أطراف عنقود العذراء المجري الفائق, تكونت الشمس من سحابة من الغازات وكذلك تكونت الكواكب والكويكبات والمذنبات أيضا من هذه السحابة, وذلك بعد احتوائها على بعض العناصر الثقيلة. ونتيجة للجاذبية بدأت الكواكب فى الانتظام والدوران حول الشمس؛ من ضمن هذه الكواكب، كان كوكب الأرض؛ فبعد الأرض عن الشمس مناسب لكي يبقى الماء فى حالته السائلة، لا هو بعيد فيتجمد الماء ولا هو قريب فيتبخر.
بدأ ظهور البكتيريا الهوائية فى المحيطات التي قامت بدورها فى تحويل الغلاف الجوي من غلاف غني بثائي أوكسيد الكربون، إلى غلاف به كم كاف من الأوكسجين لظهور كائنات هوائية وتطورها ظهر الأوكسجين على هيئة جزيئات ثنائية الذرة O2 والذي بدوره بدأ في الاتحاد لتكوين غاز الأوزون O3 الذى يكون طبقة الأوزون التي تقي الأرض من مخاطر الشعة فوق البنفسجية.
إن التنوع المدهش الذي نراه على الأرض، عنصر الكربون شريك أساسي بين كل الكائنات فى هذا التنوع, وبذلك فأنا وأنت و كل الكائنات تكونت من تراب النجوم.

بعض المفارقات بخصوص نظرية الانفجار العظيم :

1– يبدو لفظ الانفجار خادع للبعض، فقد يظن البعض بأنه حدث انفجار ولكن لم يحدث أي انفجار فالذي حدث هو تمدد متسارع للكتلة الميكروسكوبية ؛ مخلفا خلفه الفضاء والمادة والطاقة.

2– ساد قديما الاعتقاد فى الوسط العلمي بأن الكون ثابت، حتى اينشتاين اعتقد كذلك أيضا؛ حيث أضاف الى معادلاته ما يعرف ” بالثابت الكوني” حتى جاء هابل موضحا أن النجوم تبتعد عن بعضها وبذلك يكون الكون فى حالة تمدد وليس ثابت.
جاءت فكرة هابل معتمدة على نظرية للعالم النمساوي دوبلر فيما يعرف ” بظاهرة دوبلر” : حيث اكتشف دوبلر أن تردد الموجات الصوتية يتوقف على موضع مصدر الصوت بالنسبة للمستمع فإذا كان مصدر الصوت يقترب من المستمع فإن موجات الصوت ستنضغط وستسمع الصوت كأن النغمة ترتفع- الطول الموجي يقل – أما إذا كان المصدر مبتعدا فإن الموجات ستتمدد وستسمع النغمة تنخفض – الطول الموجي يزداد – وبما أن الضوء أيضا موجة فإنه تنطبق عليه هذه الظاهرة أيضا.
حيث وجد هابل أن النجوم تميل إلى اللون الأحمر ذات الطول الموجي الأكبر – تعرف هذه الظاهرة بأسم “الانزياح نحو اللون الأحمر” – ؛ وبذلك أثبت تمدد الكون, حيث كان المجتمع العلمي في البداية رافضا الفكرة . ولكنه تقبلها بعد ذلك؛ حتى قال اينشتاين أن الثابت الكوني الذي جاء به فى معادلاته هو أكبر خطأ في حياته ويعتبر هذا أحد الأدلة على صحة نظرية الانفجار العظيم.

3- عند النظر إلى الكون على نطاق واسع نجد أن الكون ذو توزيع منتظم للمادة والطاقة وهذا دليل على صحة نظرية الانفجار العظيم.

4- عند النظر إلى توزيع العناصر فى الكون فسنجد أن عنصري الهيدروجين والهيليوم على الترتيب يمثلان أكبر نسبة للعناصر؛ وهذا دليل على صحة النظرية ففي الأوقات الأولى من عمر الكون تكونت أبسط العناصر وهي الهيدروجين والهيليوم، واللذين بدورهما تمكنت النجوم بواسطتهما من خلق باقي العناصر من خلال التفاعلات الاندماجية بداخلها.

5- تمكنا أيضا من رصد أشعة الخلفية الكونية والتي كانت أشعة ذات أطوال موجية كبيرة فى بداية عمر الكون ولكن مع تمدد الكون أخذت الأطوال الموجية فى الزيادة حتى وصلت هذه الأشعة الى نطاق الاشعة الميكروية، ومع التمدد وزيادة الطول الموجي؛ قلت درجة حرارة تلك الأشعة؛ حتى وصلت الآن إلى 2.75 درجة كلفينية تقريبا.