ماذا يعني أن الكون لانهائي؟

اللانهاية هو مفهوم رياضي يشير إلى كمية غير محدودة ضمن حجم ما. من وجهة نظرنا البشرية، من المستحيل أن نتصور. هناك دائما حديث عن الكون اللانهائي ولكن هذا شيء يصعب فهمه. في كل مرة نجيب على سؤال حول الكون، تظهر مئات الأسئلة الجديدة. هل الكون لانهائي أم أن له نهاية؟ وهذا السؤال الذي يمزج بين علم الفلك والفلسفة هو بلا شك السؤال الأساسي في العلم. إن الإجابة على هذا السؤال، بمجرد العثور عليها، ستغير كل شيء. إنها لا نهاية لها وستكون آثارها مذهلة ومرعبة في نفس الوقت.

سنخبرك في هذه المقالة عن الكون اللانهائي والنظريات الموجودة وغير ذلك الكثير.

هل الكون لانهائي؟

تشير جميع الأدلة الحالية إلى أن الكون ليس له حدود. بمعنى آخر، من حيث المبدأ، الكون لانهائي. نحن نعرف أشياء كثيرة عن الكون. وسوف نعرف المزيد في المستقبل. لكننا كنا، وسنظل، مقيدين بجانب واحد: سرعة الضوء. وكما ذكر أينشتاين في نظريته النسبية العامة، الثابت الوحيد في الكون هو سرعة الضوء، وهي 300.000 ألف كيلومتر في الثانية.

ونعلم أيضًا أن الكون ولد في الانفجار الكبير قبل 13.800 مليار سنة، والذي كان بداية توسع الكون من تفرد الزمكان. ومنذ ذلك الحين، ونحن نعلم أنها تتوسع وتتوسع بسرعة. في الحقيقة، ويتوسع بمعدل 70 كيلومترًا في الثانية لكل 3,26 مليون سنة ضوئية إضافية.

ولكن ما هي المشكلة التي نواجهها عندما نحاول تحديد ما إذا كان للكون حد؟ أي عندما نحاول تحديد ما إذا كانت لا نهائية أم لا. حسنًا، نحن مقيدون بمقدار الوقت الذي يجب أن يسافره الضوء منذ ولادة الكون.

أبعد ما يمكننا رؤيته في الفضاء هو 13.800 مليار سنة ضوئية. جيد، ومن الناحية الفنية 13.799.620.000 مليون سنة ضوئية، لأنه خلال الـ 380.000 سنة الأولى من عمر الكونوكانت الطاقة عالية جدًا بحيث لا يمكن للذرات أن تتشكل، لذلك كانت الجسيمات دون الذرية حرة، وتشكلت لحجب الفوتونات. الحقيقة هي أن الضوء لم يظهر إلا بعد 380.000 ألف سنة من الانفجار الكبير.

لذلك هذا هو الحد لدينا. لا يمكننا أن نرى أبعد من ذلك. وبما أننا لا نستطيع رؤية أبعد من ذلك، فليس لدينا طريقة لمعرفة ما إذا كان للكون حافة حقًا، أو على العكس، ما إذا كان لانهائيًا. لذا فإن الطريقة الوحيدة لتحديد ما إذا كان الكون أبديًا أم محدودًا هي الاعتماد على الحسابات الرياضية والتنبؤات الفلكية.

هندسة الكون وأبديته

إحدى الطرق الرئيسية لمعرفة ما إذا كان الكون لانهائيًا هي تحديد شكله. إنها مهمة معقدة بشكل لا يصدق، لكن القياسات والتنبؤات الرياضية تحدد أن الكون لا يمكن أن يحتوي إلا على أربعة أشكال هندسية محتملة: إقليدية (مسطحة)، كروية، زائدية (مسطحة لكن منحنية) أو حلقية (مثل الدونات).

وانتهى بنا الأمر إلى التخلي عن الشكل الحلقي المفتوح، لأن وجود انحناءين مختلفين (طولي وعرضي) من شأنه أن يجعل الضوء ينتقل بشكل مختلف في الفضاء. وهذا ينتهك المبدأ الكوني الذي يخبرنا أن الكون متناحٍ، أي أن الخصائص الفيزيائية لا تعتمد على الاتجاه الذي يتم فحصها فيه.

إذن، يتبقى لدينا ثلاثة أشكال محتملة: مسطحة، أو كروية، أو زائدية. تشير الفرضية الكروية إلى أن الكون مغلق. أعني أنها محدودة. إذا كان الكون كرة، فإنه لا يمكن أن يكون لانهائي. إن افتراضات الأشكال المسطحة والزائدة، حيث أن كلاهما يفترض كونًا مفتوحًا، تشير ضمنًا إلى أن الكون لا نهائي.

وبهذا المعنى، فإن تحديد شكل الكون يخبرنا ما إذا كان لانهائيًا أم لا. هل يمكننا معرفة هندستها؟ نعم، على الأقل تقريبًا. تحليل الخلفية الكونية الميكروية. هذا هو الإشعاع المتبقي من الانفجار الكبير. وكانت أول أصداء ضوئية ظهرت في الكون بعد 380.000 ألف سنة من ولادته. إنه إشعاع قطع مسافة طويلة ليصل إلينا.

لذا، فإن إشعاع الخلفية الكونية هذا هو الذي يشعر بتأثيرات انحناء (أو عدم انحناء) الكون أكثر من غيره. إذا كان الكون مسطحا فإن انحناءه يساوي 0. إذا كان الكون كرويًا فإن انحناءه يكون موجبًا (أكبر من 0) وإذا كان زائديًا فإن انحناءه يكون سالبًا (أقل من 0).

في هذه الحالة ما نقوم به هو حساب التشوه الذي تعرض له إشعاع الخلفية الكوني طوال رحلته منذ نشأة الكون. نحن نقارن تقديرات حجم بقعة الخلفية الكونية الميكروية مع حجم الكتلة التي نراها بالفعل. إذا كان الانحناء موجبًا (هندسة كروية)، فإننا نرى بقعًا أكبر من تقديرات النموذج الرياضي.

إذا كان الانحناء سلبيا (الهندسة الزائدية)، فإننا نرى أن البقع أصغر من تقديرات النموذج الرياضي. بدون الانحناء (الهندسة المسطحة)، سنرى بقعًا بنفس الحجم مقدرة بالنموذج الرياضي.

ما نراه؟ لا تشويه. أو على الأقل يكون انحناءنا قريبًا جدًا من الصفر. وتبدو هندسة الكون مسطحة. إذا كان الكون مسطحاً، فهذا يعني أنه مفتوح. وإذا كان مفتوحا، فهو لا نهاية له.

يبدو أن هندستها المسطحة، بالإضافة إلى حقيقة أن الطاقة المظلمة لا تضعف في الفضاء بغض النظر عن مدى توسع الكون، تشير إلى أن الكون لا نهائي حقًا. ليس لها حدود. سوف تكتشف مجرات جديدة ونجومًا جديدة في كل مرة تسافر فيها. لن تجد الحد أبدًا أو تعود لنفس المكان. الكون أبدي.

فهل الكون حقا لانهائي؟

على الرغم من أن دراسات الهندسة الكونية والطاقة المظلمة تشير إلى أن الكون لانهائي بالفعل، إلا أننا لا نستطيع التأكد من ذلك أبدًا. هذا هو السبب في الأساس لا يمكننا التأكد بنسبة 100% من أن الكون مسطح.

نحن نعلم أن انحناءه يبلغ حوالي 0، لكننا لسنا متأكدين تمامًا. لا يمكن أن يكون الحساب دقيقًا تمامًا، لذلك قد يكون هناك انحناء إيجابي طفيف لا يمكننا قياسه (لا يهم كثيرًا إذا كان سالبًا، لأنه سيكون زائديًا وسيظل لا نهائيًا).

الكون مسطح أو كروي قليلاً. لكن إذا كان كرويًا بعض الشيء، فهذا يعني بالفعل أن الكون سيكون مجالًا مغلقًا، مما يجعل الكون مكانًا محدودًا. قد لا نتمكن أبدًا من قياس انحناءه بدقة. سنكون عميانًا تمامًا إذا لم نعرف ما إذا كان الأمر قد بدأ بالفعل من الصفر. هذا الاختلاف العددي الصغير سيأخذنا من مفهوم الكون اللانهائي إلى مفهوم الكون المحدود. ناهيك عن أننا ما زلنا لا نعرف الحجم الحقيقي للكون. نحن مقيدون بأجزاء الكون التي يسمح لنا الضوء برؤيتها.

آمل أن تتمكن من خلال هذه المعلومات من معرفة المزيد عن الكون اللانهائي وما إذا كان كذلك أم لا.