شرح علم الكون الفيزيائي

علم الكون الفيزيائي كأحد فروع الفيزياء الفلكية هو دراسة البنية الواسعة النطاق للفضاء الكوني، يهتم علم الكون الفيزيائي بالإجابة عن الأسئلة الأساسية التي تخص الكون ووجوده وتشكله وتطوره. كما يتناول علم الكون الفيزيائي بدراسة حركات الأجسام النجمية والمسبب الأول first cause. هذه الأسئلة والمجالات كانت لفترة طويلة من اختصاص الفلسفة وتحديدا علم ما بعد الطبيعة أو الميتافيزيقيا، لكن منذ عهد كوبرنيكوس، أصبح العلم التجريبي هو الذي يسهل فهم حركة النجوم والكواكب ومداراتها وليس التفكير الفلسفي.
والتطور الفعلي لفهم الكون بدأ في القرن العشرين بعد ظهور نظريتي النسبية لآينشتاين وتحديدا النسبية العامة التي تصف شكل الفضاء الكوني وهندسته، وخصوصا بعد التنبؤات الدقيقة التي أكدتها أجهزة الأرصاد الفلكية فيما بعد. كما أتاحت لنا المراصد الكبيرة مشاهدة أجراما سماوية ,مجرات بعيدة جدا عنا يقدر بعدها عن مجرتنا مجرة درب التبانة أآلاف ملايين السنين الضوئية ومعرفة صفاتها وخواصها.
وقد عمل ذلك التقدم على التفكير في نشأة الكون وأصبحت هناك عدة مشاهدات مختلفة دعت الفيزيائيين إلى التفكير في نظرية الانفجار العظيم لنشأة الكون، ولا تزال تلك النظرية تسود أي تفكير آخر وأصبحت هي النموذج الذي يعتقد فيه معظم الباحثين. ولكن لا يزال بعض العلماء يعتقدون في نماذج أخرى لنشأة الكون وتكوينه، إلا أن المشاهدات العملية ترجح نموذج الانفجار العظيم.
ويعتمد علم الفلك الفيزيائي على حقول عديدة في الأبحاث الفيزيائية. ومنها مجال تجارب ودراسة الجسيمات الأولية نظرياتها ونظرية الأوتار والفيزياء الفلكية والنظرية النسبية العامة وفيزياء البلازما. وعلى ذلك فيوحد علم الفلك الفيزيائي بين مجالات الفيزياء الخاصة بالبنايات عطيمة الكبر في الكون وبين فيزياء أصغر الجسيمات في الكون.

وصل تقدم علم الفلك الحديث إلى النتائج المفهومة لدينا حاليا عن طريقي تضامن بين المشاهدة العملية مع البحث النظري. فقد صاغ البرت أينشتاين النظرية النسبية العامة. وحتى عام 1915 كان العلماء يعتقدون أن في كون ثابت مستقر، ليست له بداية زمنية أو نهاية. وأضاف أينشتاين الثابت الكوني في نظريته، بحيث ينتج عنها كونا ثابتا مستقرا يحوي المادة. فكان ما يسمى "كون أينشتاين " غير مستقرا. فقد كان يميل إلى التمدد أو الانكماش وقد وجد الكسندر فريدمان حلولا للنظرية النسبية العامة تصف كون يعرف "بكون فريدمان-لومتري-روبرتسون-ولكر " وهو قابل للتمدد أو الانكماش.
وفي عام 1910 حاول فيستو سليبر (وبعده أيضا كارل فيلهلم فيرتز) تفسير ظاهرة الانزياح الأحمر الذي يعتري أطياف المجرات الإهليجية بأنها تبتعد عن الأرض. ولكن كان تحديد بعد المجرات في ذلك الحين صعبا. وكان من تلك الطرق مقارنة الحجم الفيزيائي للجرم السماوي بحجمه الزاوي angular size، غير أنه من المفروض أن يأتي الحجم الفيزيائي بالحجم الحقيقي. وطريقة أخرى كانت تعتمد على قياس سطوع السدم السماوية وافتراض سطوعا ذاتيا يمكن عن طريقه حساب بعد السديم طبقا للقانون العكسي لمربع المسافة. ونظرا لصعوبة تطبيق تلك الطرق فلم يمكن معرفة أن السدم كانت في حقيقة الأمر خارج مجرة درب التبانة.
وفي عام 1927 صاغ القسيس البلجيكي جيورجيس لومتر وكان في نفس الوقت عالما في الفلك معادلات فريدمان-لومتر-روبرتسون-ولكر واقترح على أساس حركة السدم الإهليجية الدائرية بأن الكون قد بدأ "بانفجار" وسميت بعد ذلك الانفجار العظيم.
ثم قام إدوين هابل عام 1929 بمشاهدات بالتلسكوب أجراها على السدم الإهليجية وبالرجوع إلى نظرية لومتر بين أن السدم الإهليجية ما هي إلا مجرات بعيدة خارج المجرة قام بتعيي بعدها عن طريق قياس سطوع النجوم المتغيرة السفيدية Cepheid variable.
واكتشف هابل وجود علاقة بين الانزياح الأحمر لمجرة ما وبعدها عنا. وفسر ذلك بأن المجرات تبتعد عنا في جميع الغتجاهات وأن سرعتها تزيد كلما زاد بعد المجرة تحت المراقبة عن الأرض. وهذه العلاقة تسنى الآن قانون هابل رغم أن معامل هابل الذي يعبر عن سرعة الابتعاد والمسافة الذي قام بتقديره يزيد كثيرا عن المعدل الذي توصلنا إله الآن، وذلك بسبب عدم معرفته آنذاك بالاختلافات التي بين المتغيرات القيفاوية.
وبمعرفة المبدأ الكوني فيبين قانون هابل ان الكون يتمدد. وكان هناك تفسيران أوليان لذلك التمدد. التفسير الأول وهو يتفق مع نظرية لومتر عن الانفجار العظيم والتي أيدها أيضا جورج جاموف. وكان التفسير الآخر عن الفيزيائي فريد هويل وهو خاص بالحالة الثابتة المستقرة للكون، مع تكون مادة جديدة عنما تتباعد المجرات عن بعضها البعض. وطبقا لذلك النموذج يكون أي جزء من الكون هو نفسه في أي وقت من الأوقات.

الموضوعالأصلي : شرح علم الكون الفيزيائي // المصدر : منتديات جاهر ستار العليمية //الكاتب: ommare