أسرار المادة المظلمة. تقويم "يوما بعد يوم": العلم
ماريا سابريكينا
سر المادة المظلمة
مادة غير مرئية، أي. يطلق عليه علماء الفيزياء الفلكية اسم "مظلم" ولا ينبعث منه أو يمتص الضوء ويكتشفه من خلال الجاذبية التي يخلقها. إنه موجود في كل مكان - من المقاييس المجرية إلى مجموعات المجرات الفائقة. كتلته أكبر بكثير من كتلة المادة المرئية، لكن حقيقته لا تزال لغزا. ربما لم يتم اكتشاف هذه الجسيمات الأولية أو الثقوب السوداء منخفضة الكتلة والثقوب الدودية الافتراضية. وقد تحدث أحد أعضاء مركز الفضاء التابع للمعهد الفيزيائي الذي يحمل اسمه عن ذلك في مقالته باللغة الإنجليزية. ب.ن. ليبيديف راس (موسكو) والأكاديمية الدولية التي سميت باسمها. نيلسا بور (كوبنهاجن، الدنمارك)، العضو المراسل في RAS إيجور نوفيكوف. تمت الترجمة بواسطة العضو المراسل في الأكاديمية الروسية للعلوم فيكتور أبالاكين ونشرت في مجلة الأرض والكون.
لذا، فإن طبيعة المادة المظلمة هي أحد الألغاز الرئيسية في علم الكونيات الحديث. إن اكتشاف هذه الظاهرة والبحث عنها له تاريخ طويل إلى حد ما. لقد كان الخبراء متحمسين لهذا الموضوع منذ 85 عامًا. في الوقت الحاضر، هذه المشكلة هي المشكلة الرئيسية في جميع الفيزياء الفلكية.
حتى قبل 30 أو حتى 20 عامًا، اعتقد علماء الفلك أن كتلة المادة المظلمة التي تسود في الكون تحدد ديناميكياتها وانحناء الفضاء ثلاثي الأبعاد. لكننا اليوم نعرف أكثر من ذلك بكثير. المراقبة ضمن قياسات درجة الحرارة لتباين الخواص في إشعاع الخلفية الكوني الميكروي (وظهر مباشرة بعد ولادة الكون ويحمل معلومات مهمة عن تطوره)، وبيانات عن درجة توزيع الهيليوم والعناصر الضوئية الأخرى وتكوين تشير بنية الكون إلى أن المادة العادية (الباريونية - الباريونية (الثقيلة) هي جسيمات أولية لها كتلة لا تقل عن كتلة البروتونات وتشارك في جميع التفاعلات الأساسية)) مسؤولة عن حوالي 4% من محتوى المادة في الكون. اتضح أن النجوم والكواكب والغاز والغبار ونحن أنفسنا مصنوعون منه، والـ 96% المتبقية هي القطاع "المظلم" مع ما يقرب من 23% مادة مظلمة وحوالي 73% طاقة مظلمة. ومن المعلوم: أن المادة المعنية تسبب تأثير الجاذبية، مثلها مثل المادة العادية، والطاقة المظلمة، على العكس، تسبب تنافر الجاذبية. هذا الأخير هو السائد حقًا في الكون، على الرغم من أن الخبراء لا يزالون لا يعرفون شيئًا عن طبيعته الفيزيائية.
المادة المظلمة لها تأثير الجاذبية على انتشار الضوء من مصادر بعيدة (ما يسمى عدسة الجاذبية). تأتي إحدى المعلومات المهمة أيضًا من تحليل إشعاع الخلفية الكونية الميكروي، وعملية تكوين بنية الكون من عدم التجانس الأولي الصغير. لكن قوة جاذبية المادة المظلمة هي التي تهمنا على وجه التحديد، وهي ضرورية لتكوين مجموعات المجرات والمجرات. يقول نوفيكوف إن معظم علماء الكونيات طوروا فكرة وجود نوع من المادة المظلمة يسمى المادة الباردة. كثير منهم مقتنعون: أنه يتكون من جزيئات تشكلت في الفترة الساخنة المبكرة من تطور الكون، ولكنها لا تزال موجودة في عصرنا. قائمة العناصر التي يمكن تضمينها فيها واسعة جدًا: وهي في الأساس جسيمات افتراضية - على سبيل المثال، محاور عصبية أو آثار فائقة التناظر. وقد تم الآن إطلاق تجارب للبحث عنها بشكل مباشر وغير مباشر. ونتيجة لذلك، فإن الكشف المباشر عن المادة المظلمة أمر ممكن تمامًا، ولكن وفقًا لكاتب المقال، فإن طبيعتها الفيزيائية تظل لغزًا.
وفي الوقت نفسه، بالإضافة إلى الجسيمات التي لا تزال غير معروفة للعلم وتثير اهتمام الفيزيائيين، هناك أجسام أخرى قد تتكون منها المادة المظلمة. بعضها مذهل في حد ذاته - وبالمناسبة، لا يقل أهمية عن تطور العلوم: هذه أجسام مظلمة نسبية (الثقوب السوداء الأولية والثقوب الدودية).
إن فرضية وجود الثقوب السوداء البدائية لها أيضًا تاريخ طويل جدًا. بفضل الأبحاث التي أجراها العالمان المحليان الأكاديميان ياكوف زيلدوفيتش وإيجور نوفيكوف في عام 1961، وفي عام 1971 من قبل الفيزيائي النظري الإنجليزي ستيفن هوكينج، يمكننا أن نستنتج: في المراحل الأولى من الكون (قبل حوالي 13 مليار سنة) كانت هناك ثقوب سوداء صغيرة. يمكن أن تكون كتلتها أقل من كتل النجوم. تظهر الحسابات أن أولئك الذين كانت كتلتهم الأولية أقل من مليار طن قد فقدوا الآن طاقتهم بالكامل بسبب الإشعاع الكمي؛ وقد نجت الأثقل منها حتى يومنا هذا.
والسؤال الرئيسي هو ما إذا كان من الممكن اكتشافها بالوسائل الفلكية إذا كانت موجودة بالفعل في الكون؟ للعثور على ثقوب سوداء صغيرة، من الضروري معرفة انبعاث الكمات الصلبة الخاصة بها. ومن شأن رصد هذه الأخيرة أن يساهم بشكل كبير في تحديد الثقوب السوداء البدائية، ولكن حتى الآن لم يتم اكتشاف أي منها. تم إثبات ما يلي فقط: عدد الثقوب السوداء التي تبلغ كتلتها حوالي مليار طن لا يتجاوز ألفًا في السنة الضوئية المكعبة. إذا كان هناك المزيد منهم، فسيكون من الممكن حساب إجمالي إشعاعهم. الإشعاع الكمي الصادر عن الثقوب السوداء البدائية الضخمة غير مهم، لذا يمكن تضمينه في عدد الأشياء المدرجة في المادة المظلمة. في عام 1994، أشار علماء الفيزياء الفلكية الروس بافيل إيفانوف، وبافل ناسيلسكي، وإيجور نوفيكوف، الذين يعملون في المركز الدنماركي للفيزياء الفلكية النظرية، إلى هذا الاحتمال. وفي الوقت نفسه، ظهرت رسالة مفادها أنه تم اكتشاف التعديس الميكروي للنجوم في سحابة ماجلان الكبرى بواسطة أجسام هالة مدمجة ضخمة في مجرتنا. من بين أمور أخرى، تم طرح الفكرة التالية: يمكن أن تكون الثقوب السوداء مثل هذه الأشياء. ويضيف الاكتشاف الجديد دليلا إضافيا على النظرية القائلة بأن المادة المظلمة الباردة تتكون من ثقوب سوداء بدائية.
ومع ذلك، يؤكد كاتب المقال، أنه لا ينبغي أن ننسى الثقوب الدودية الأولية. وبحسب النظرية النسبية العامة، فإن هذا الفضاء شديد الانحناء على شكل نفق يصل بين مدخلين إليه. تتناثر المادة أو الإشعاع الذي يسقط في إحدى الثقوب في كامل حجم النفق، وبالتالي يخرج من الفتحة الأخرى. أو العكس. ووفقا لإحدى الفرضيات، من المرجح أن هذه الجحور الأولية كانت موجودة في بداية توسع الكون. ويمكنهم الاستمرار في القيام بذلك في المستقبل. ملحوظة: التبخر الكمي (ما يسمى بتبخر هوكينج) لا يؤثر على مثل هذه الأجسام، لذا فهي تستمر لفترات كونية من الزمن إذا لم تكن خاضعة لعدم استقرار آخر. وبناءً على ذلك، لا يمكن استبعاد أن جزءًا من المادة المظلمة الباردة يتكون أيضًا من ثقوب دودية.
لذلك، يخلص نوفيكوف إلى أن الأجسام المظلمة - الثقوب المظلمة البدائية والثقوب الدودية - يمكنها حل لغز المادة المظلمة. ولكن مدى نجاح (أو عدم نجاح) المفاهيم المقترحة لن يصبح واضحًا إلا عندما تصبح نتائج الملاحظات حول دراسة المادة المظلمة الباردة معروفة، أولاً وقبل كل شيء، مرصد بلانك الفضائي، الذي تم إطلاقه في 14 مايو 2009 في إطار مرصد بلانك الفضائي. وكالة الفضاء الأوروبية هورايزون -2000 وسمي على اسم الفيزيائي الألماني المتميز ماكس بلانك (1858-1947).
نوفيكوف آي. الأجسام المظلمة والمادة المظلمة. - مجلة الأرض والكون، 2009، العدد 5
رسوم توضيحية من محرري مجلة "الأرض والكون"
المواد من إعداد ماريا سابريكينا
"العلم في روسيا"، العدد 1، 2010
أعتقد أنني أعبر هنا عن مشاعر جيل كامل من الأشخاص الذين كانوا يبحثون عن جسيمات المادة المظلمة منذ أن كانوا طلاب دراسات عليا. إذا جلب المصادم LHC أخبارًا سيئة، فمن غير المرجح أن يبقى أي منا في هذا المجال من العلوم.
أحد الأسئلة الملحة التي قد يجيب عليها مصادم الهدرونات الكبير (LHC) بعيد كل البعد عن التكهنات النظرية وله صلة مباشرة بنا. منذ عدة عقود، يحاول علم الفلك حل لغز صعب. إذا حسبنا كل الكتلة والطاقة في الفضاء، يتبين أن حصة الأسد من المادة مخفية عن أعيننا. وفقا للحسابات الحديثة، فإن المادة المضيئة هي فقط 4% من إجمالي كمية المادة في الكون. وتشمل هذه الحصة البائسة كل شيء مصنوع من الذرات، من غاز الهيدروجين إلى النوى الحديدية للكواكب مثل الأرض. حوالي 22% منها عبارة عن مادة مظلمة، وهي أحد مكونات المادة التي لا تنبعث منها موجات كهرومغناطيسية ولا تشعر بها إلا من خلال مجال جاذبيتها. أخيرًا، تشير البيانات الحالية إلى أن 74% منها على شكل طاقة مظلمة، وهي مادة مجهولة الطبيعة تتسبب في توسع الكون بمعدل متسارع. باختصار، الكون عبارة عن فسيفساء غير مجمعة. ربما سيساعدك الخزان في العثور على القطع المفقودة؟
بدأ التعبير عن الفرضيات حول المادة المخفية قبل وقت طويل من اعتراف المجتمع العلمي العام بهذه المشكلة. ظهرت الشكوك الأولى حول وجود شيء آخر يتحكم في الكون بالإضافة إلى المادة المرئية في عام 1932. وقد حسب عالم الفلك الهولندي جان أورت أن النجوم في المناطق الخارجية للمجرات تتحرك كما لو كانت خاضعة لجاذبية أكبر بكثير من تلك التي تمتلكها المجرات. لاحظت واحدة. إن مجرة درب التبانة تشبه في الأساس عربة دوارة عملاقة بها خيول. تدور النجوم حول مركز المجرة، بعضها أقرب قليلاً والبعض الآخر أبعد قليلاً عن قرص المجرة. قام أورت بقياس سرعاتها ووجد قوة الجاذبية لمجرة درب التبانة بحيث تبقي النجوم قريبة من مستوى المجرة وتمنع المجرة من الانهيار. بمعرفة هذه القوة، قام أورت بتقدير الكتلة الإجمالية لنظامنا النجمي (تُعرف هذه القيمة اليوم باسم حد أورت). وكانت النتيجة غير متوقعة: كانت ضعف كتلة النجوم التي ينبعث منها الضوء.
في العام التالي، قام الفيزيائي البلغاري المولد فريتز زويكي، الذي يعمل في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا، بالتحقيق بشكل مستقل في مقدار "الغراء" الجاذبية اللازم لربط مجموعة المجرات الغنية في كوكبة كوما برنيس. المسافات بين المجرات في المجموعة كبيرة، ولهذا حصل زويكي على قيمة كبيرة لقوة الجاذبية. ومنه كان من الممكن حساب كمية المادة اللازمة لإنشاء مثل هذه القوة. اندهش زويكي عندما رأى أنها كانت أكبر بمئات المرات من كتلة المادة المرئية. ويبدو أن هذا الهيكل الضخم كان قائما على دعامات مموهة، والتي وحدها يمكن أن تبقيه مستقرا.
في الثلاثينيات القرن العشرين لم يعرف العلماء سوى القليل عن الكون، باستثناء التوسع الذي اكتشفه هابل. وحتى فكرة اعتبار المجرات الأخرى "أكوانا جزرية" مثل مجرة درب التبانة كانت في مهدها. ليس من المستغرب أنه، نظرًا لنشأة علم الكونيات الفيزيائي، لم يهتم أحد تقريبًا بالاكتشافات غير العادية لأورت وزويكي. لقد استغرق الأمر سنوات قبل أن يدرك علماء الفلك أهميتها.
نحن مدينون بالاهتمام الحالي بالمادة المظلمة لشجاعة الشابة فيرا كوبر روبين، التي قررت، على عكس كل التحيزات في ذلك الوقت (كانت عالمات الفلك الإناث يُنظر إليهن بارتياب في ذلك الوقت)، أن تدرس علم الفلك. ولدت روبن في واشنطن العاصمة، ونشأت وهي تنظر من نافذة غرفة نومها إلى النجوم. كانت تحب قراءة الكتب المتعلقة بعلم الفلك، وخاصة السيرة الذاتية لماريا ميتشل، التي نالت شهرة عالمية لاكتشافها المذنب. لا يمكن وصف طريق فيرا روبين إلى حلمها بالسهل: ففي تلك السنوات كان المجتمع الفلكي يشبه ناديًا مغلقًا مع لافتة مشرقة على الباب "غير مسموح للنساء".
يتذكر روبين لاحقًا: «عندما كنت في المدرسة، أخبروني أنني لن أحصل أبدًا على وظيفة عالم فلك وأن علي أن أفعل شيئًا آخر. لكنني لم أستمع إلى أحد. إذا كنت تريد شيئًا ما حقًا، فعليك أن تأخذه وتفعله، وربما تكون لديك الشجاعة لتغيير شيء ما في هذا المجال "86.
بعد حصولها على درجة البكالوريوس في علم الفلك من كلية فاسار، حيث قام ميتشل بالتدريس ذات مرة، ودرجة الماجستير في علم الفلك من جامعة كورنيل، عادت روبن إلى مسقط رأسها لمواصلة دراسة علم الفلك في جامعة جورج تاون. كان المشرف العلمي على أطروحتها للحصول على درجة الدكتوراه في الفلسفة هو جورجي جاموف. وعلى الرغم من أنه لم يكن مدرجًا بين أساتذة الجامعة، إلا أنه كان مهتمًا أيضًا بتطور المجرات، وسمح له بالعمل مع روبن. وتحت قيادته دافعت عن نفسها عام 1954.
أثناء رعايتها لأربعة أطفال ولدوا في زواجها من عالم الرياضيات روبرت روبين، لم يكن من السهل عليها العثور على وظيفة دائمة تسمح لها بالجمع بين الأسرة والعلم. وفي النهاية، في عام 1965، ضمها قسم المغناطيسية الأرضية بمعهد كارنيجي في واشنطن إلى زميلة أبحاث. وهناك دخلت روبن في تحالف إبداعي مع زميلها كينت فورد. كان لديه تلسكوب صنعه بيديه، وبدأا معًا عمليات رصد نشطة للمناطق الخارجية للمجرات.
أولاً، وجّه علماء الفلك التلسكوب إلى أقرب جار حلزوني لمجرة درب التبانة، وهي مجرة تقع في كوكبة المرأة المسلسلة. وباستخدام مطياف، بدأوا في جمع البيانات حول تحول دوبلر في أطياف النجوم الموجودة في محيط المجرة. تحول دوبلر هو زيادة (نقصان) في تردد الإشعاع الصادر عن جسم يتحرك نحو المراقب (بعيدًا عن المراقب). يعتمد حجم هذا الإزاحة على السرعة النسبية للجسم. تأثير دوبلر هو سمة من سمات أي عملية موجية، بما في ذلك الضوء والصوت. على سبيل المثال، عندما نسمع صفارات الإنذار تنطلق أعلى كلما اقتربت وأقلت نغمة كلما ابتعدت، فإننا نتعامل مع هذا التأثير. إذا تحدثنا عن الضوء، فعندما يقترب المصدر، ينتقل إشعاعه إلى المنطقة البنفسجية من الطيف (التحول البنفسجي)، وعندما يتحرك بعيدًا، ينتقل إلى المنطقة الحمراء (التحول الأحمر). وقد زودت الانزياحات الحمراء للمجرات هابل بالدليل على أن المجرات البعيدة كانت تطير بعيدًا عنا. لا يزال تأثير دوبلر في الأطياف الكهرومغناطيسية أحد الأدوات التي لا غنى عنها في علم الفلك.
من خلال أخذ أطياف النجوم في الأجزاء الخارجية من أندروميدا وقياس حجم الإزاحة، تمكن روبن وفورد من حساب سرعة المادة النجمية. لقد حددوا مدى سرعة تحرك النجوم الموجودة على أطراف المجرة حول مركز جاذبيتها. ثم قام علماء من معهد كارنيجي ببناء رسم بياني: تم رسم السرعات المدارية عموديًا، والمسافة من المركز أفقيًا. هذه العلاقة، التي تسمى منحنى دوران المجرة، أظهرت بوضوح كيف كانت الأجزاء الخارجية من أندروميدا تدور على الدوامة.
كما أثبت كيبلر منذ عدة قرون، أنه في الأجسام الفلكية التي يتركز الجزء الأكبر من كتلتها في المركز (على سبيل المثال، النظام الشمسي)، كلما كان الجسم بعيدًا عن المركز، انخفضت سرعته. تتحرك الكواكب الخارجية في مداراتها بشكل أبطأ بكثير من الكواكب الداخلية. ويومض عطارد بالقرب من الشمس بسرعة حوالي 50 كم/ث، بينما يزحف نبتون بالكاد بسرعة حوالي 5.5 كم/ث. والسبب بسيط: تتناقص الجاذبية الشمسية بسرعة مع نصف القطر، ولا توجد كتلة في الأجزاء الخارجية من النظام الشمسي يمكن أن تؤثر على سرعات الكواكب.
في السابق، كان يُعتقد أنه في المجرات الحلزونية، مثل مجرة درب التبانة، يتم توزيع المادة بشكل مضغوط تمامًا. تظهر الملاحظات أن النجوم تسكن الجزء المركزي من المجرات بكثافة أكبر وتشكل بنية كروية (يسميها علماء الفلك "الانتفاخ"). على العكس من ذلك، تبدو الأذرع الحلزونية والهالة التي تغلف قرص المجرة متناثرة وعابرة. لكن الانطباعات الأولى خادعة.
عند إنشاء منحنى دوران مجرة أندروميدا، كان روبن وفورد مقتنعين تمامًا بأن السرعات ستنخفض على مسافات كبيرة، كما هو الحال في النظام الشمسي. ولكن بدلاً من ذلك، تبين أن الرسم البياني عبارة عن خط مستقيم، مما ترك العلماء في حيرة كبيرة. وفي مكان منحدر الجبل كانت هناك هضبة مسطحة. ويعني الشكل المسطح لملف السرعة أن الكتلة امتدت فعليًا إلى ما هو أبعد من البنية المرصودة. هناك شيء مخفي عن أعيننا له تأثير ملموس على تلك المناطق التي يجب أن تكون فيها الجاذبية، وفقًا لأفكارنا، صغيرة إلى حد الزوال.
لفهم ما إذا كان سلوك السرعة في أندروميدا هو الاستثناء أم القاعدة، قرر روبن وفورد، جنبًا إلى جنب مع زملائهما في معهد كارنيجي، نوربرت تونارد وديفيد بورستين، اختبار 60 مجرة حلزونية أخرى. على الرغم من أن المجرات الحلزونية ليست النوع الوحيد من المجرات - فهناك مجرات إهليلجية، وهناك مجرات غير منتظمة - فقد اختار علماء الفلك "الدوامة" لبساطتها. على عكس الأنواع الأخرى من المجرات، تدور النجوم الموجودة في الأذرع في المجرات الحلزونية في نفس الاتجاه. ولذلك، فإن سرعاتها أسهل في الرسم البياني، وبالتالي أسهل في التحليل.
أجرى الفريق ملاحظات في كيت بيك في أريزونا وسيرو تولولو في تشيلي، ورسموا منحنيات دوران لجميع المجرات الستين. والمثير للدهشة أن كل رسم بياني كان يحتوي على قسم مسطح مثل قسم أندروميدا. ومن هذا المنطلق، استنتجت روبن وزملاؤها أن الجزء الأكبر من المادة في المجرات الحلزونية يتم جمعه في تشكيلات غير مرئية ممتدة، والتي، بصرف النظر عن مجال الجاذبية، لا تظهر نفسها بأي شكل من الأشكال. المشكلة التي عذبت أورت وزويكي ظهرت بكامل قوتها!
من وراء القناع؟ ربما المادة المظلمة تتكون من مادة عادية ولكن من الصعب رؤيتها؟ ربما تكون تلسكوباتنا أضعف من أن تتمكن من رؤية كل الأشياء الموجودة في الفضاء؟
في وقت ما، تم اقتراح الأجرام السماوية لدور المادة المظلمة، والتي تعكس أسماؤها قوة الجاذبية المنسوبة إليها: الأجسام الرجولية (MASNO، اختصار من الإنجليزية. كائنات هالة مدمجة ضخمة -"أجسام هالة مدمجة ضخمة"). هذه أجرام سماوية ضخمة في هالة المجرات التي تنبعث منها القليل من الضوء. وتشمل هذه، على وجه الخصوص، الكواكب العملاقة (بحجم كوكب المشتري وأكبر)، والأقزام البنية (النجوم ذات مرحلة قصيرة جدًا من الاحتراق النووي الحراري)، والأقزام الحمراء (النجوم المضيئة بشكل خافت)، والنجوم النيوترونية (النوى النجمية التي تعرضت لضغط كارثي) الانهيار) وتتكون من مادة نووية) والثقوب السوداء. وتتكون جميعها من مادة باريونية، والتي تشمل مادة النوى الذرية وأقرب أقربائها، مثل غاز الهيدروجين.
للبحث عن الأجسام الرجولية وغيرها من المصادر الخافتة لسحب الجاذبية، طور علماء الفلك تقنية ذكية تسمى عدسة الجاذبية الدقيقة. عدسة الجاذبية هي جسم ضخم، مثل المنشور، يحرف الضوء. وفقًا للنظرية النسبية العامة لأينشتاين، فإن الأجسام الثقيلة تحني الزمكان حول نفسها، مما يتسبب في انحناء مسار الشعاع المار. في عام 1919، لوحظ تأثير العدسة أثناء كسوف الشمس: في هذه اللحظة من الممكن رؤية النجوم بالقرب من قرص الشمس، مما يؤدي إلى انحراف ضوءها.
نظرًا لأن الأجسام الرجولية التي تمر بين الأرض والنجوم البعيدة يجب أن تشوه الصورة، فإن التعديس الميكروي يوفر طريقة "لوزنها". إذا ظهر جسم مفتول العضلات فجأة على خط البصر في اتجاه النجم المرصود (على سبيل المثال، أحد نجوم مجرة قريبة)، فإنه بسبب تركيز الجاذبية سوف يصبح أكثر سطوعًا للحظات. وعندما يمر «الرجل الرجولي» يتلاشى النجم ويعود إلى شكله السابق. ومن هذا المنحنى الضوئي، يستطيع الفلكيون حساب كتلة الجسم.
في التسعينيات وكجزء من مشروع MASNO، قامت مجموعة دولية من علماء الفلك من مرصد جبل ستروملو في أستراليا بتجميع كتالوج يضم حوالي 15 حدثًا “مشبوهًا”. ومن خلال مسح هالة المجرة قسمًا بعد قسم واستخدام سحابة ماجلان الكبرى (قمر تابع لمجرة درب التبانة) كخلفية نجمية، عثر العلماء على منحنيات ضوئية مميزة. ومن خلال بيانات الرصد هذه، يقدر علماء الفلك أن حوالي 20% من جميع المواد الموجودة في الهالة المجرية تتكون من أجسام مفتول العضلات تتراوح كتلتها من 15 إلى 90% من كتلة الشمس. وأشارت هذه النتائج إلى أن أطراف مجرة درب التبانة تسكنها نجوم خافتة وخفيفة نسبيا، والتي على الرغم من أنها بالكاد تتألق، إلا أنها تخلق قوة جاذبة. أي أنه أصبح من الواضح جزئيًا ما هي الأجرام السماوية الموجودة في محيط المجرة، لكن كيفية تفسير الجزء المتبقي من الكتلة المخفية لا تزال غير واضحة.
هناك أسباب أخرى للاعتقاد بأن الأجسام الرجولية قد لا تقدم إجابة قاطعة على لغز المادة المظلمة. في النماذج الفيزيائية الفلكية للتخليق النووي (تكوين العناصر الكيميائية)، ومعرفة كمية عنصر معين في الفضاء اليوم، يمكن للمرء حساب عدد البروتونات التي احتوى عليها الكون في اللحظات الأولى بعد الانفجار الكبير. وهذا يجعل من الممكن تقدير نسبة المادة الباريونية في الكون. لسوء الحظ، تظهر الحسابات أن جزءًا فقط من المادة المظلمة له طبيعة باريونية، والباقي في شكل آخر. نظرًا لأن الأجسام الرجولية التي تتكون من الباريونات المألوفة لم تكن مناسبة لدور الدواء الشافي، فقد حول العلماء انتباههم إلى المرشحين الآخرين.
ليس من قبيل الصدفة أن يتم إعطاء الأجسام الرجولية مثل هذا الاسم الوحشي: وبالتالي أرادوا أن يعارضوا فئة أخرى من الأجسام المقترحة لتفسير المادة المظلمة - "WIMPs" المراوغة (WIMP - كلمة مشتقة من اللغة الإنجليزية. تفاعل الجسيمات الضخمة بشكل ضعيف- "الجزيئات الضخمة المتفاعلة بشكل ضعيف"). على عكس "مفتول العضلات"، فإن "WIMPs" ليست أجرامًا سماوية، ولكنها نوع جديد من الجسيمات الضخمة التي تشارك فقط في التفاعلات الضعيفة والجاذبية. ونظرًا لثقلها، يجب أن تتمتع الجسيمات ضعيفة التفاعل (WIMPs) بسرعات منخفضة، مما يجعلها بمثابة غراء جاذبية ممتاز: فهي تمنع الهياكل العملاقة التي تُرى في الفضاء، مثل المجرات وعناقيد المجرات، من الانهيار.
لا يمكن استبعاد النيوترينوات إذا كانت أثقل وأكثر اجتهادًا. بعد كل شيء، كما يليق بالليبتونات، فإنها تتجنب العمليات القوية، ومثل كل الجسيمات المحايدة، فهي لا تخاف من الكهرومغناطيسية. ومع ذلك، فإن الكتلة الضئيلة والقلق للنيوترينوات يجبرانها على استبعادها من الاعتبار. ونظرًا لخفة حركتها، يمكن تشبيه النيوترينوات بسياسي سطحي يقوم باستمرار بغزوات في مناطق مختلفة، في محاولة لكسب الناخبين قبل انتخابات مجلس المدينة. هل سيرغب الناس في التوحد حول شخص غير قادر على الاستقرار في مكان واحد وكسب دعم قوي؟ وبالمثل، فإن النيوترينوات، التي لا تبقى في أي مكان لفترة طويلة ولها تأثير ضئيل على أي شيء، لا تكاد تكون مناسبة لدور القضيب الموحد.
تسمى الجسيمات الشبيهة بالنيوترينو - وهي خفيفة جدًا وسريعة لتكوين الهياكل - بالمادة المظلمة الساخنة. وعلى الرغم من أن الكتلة الخفية في الكون قد تتكون منها إلى حد ما، إلا أنها لا تستطيع تفسير سبب تشبث النجوم في المناطق الخارجية للمجرات بشدة بـ "جزيرة" موطنها ولماذا تتجمع المجرات نفسها في مجموعات. أما المادة الأثقل التي تتميز بخطوات محسوبة، بما في ذلك "مفتول العضلات" و"الضعفاء"، فهي تنتمي إلى فئة المادة المظلمة الباردة. إذا تمكنا من جمعها معًا بشكل كافٍ، فسنعرف مما تتكون الدعائم الفضائية.
ولكن إذا لم تكن النيوترينوات، فما هي الجسيمات المحايدة ذات الأصل غير الهادروني التي لها كتلة كبيرة ويمكنها الطيران ببطء شديد بحيث تؤثر على النجوم والمجرات؟ ومن المؤسف أن هذه العناصر قليلة في النموذج القياسي. بالإضافة إلى النيوترينوات و"المفتول العضلات" و"الضعفاء"، يدعي الأكسيون أيضًا أنه مادة مظلمة، وذلك لسبب وجيه وفقًا لبعض المنظرين. تم تقديم هذا الجسيم الهائل في الديناميكا اللونية الكمومية (نظرية التفاعلات القوية)، ولكن لم يتم اكتشافه تجريبيًا بعد. في الوقت الحالي، وصل البحث عن الكتلة المخفية في الكون إلى طريق مسدود.
حان الوقت لطلب المساعدة من LHC. ربما تحتوي شظايا الاصطدامات عند المسرع على إجابة لغز المادة المظلمة الباردة. أولًا في قائمة المرشحين هم الشركاء الأخف وزنًا فائق التناظر: النيوترالينو، والشارجينوس، والغلوينوس، والفوتينو، والسكواركس، والسليبتون، وبعض الآخرين. إذا كانت كتلتها (في وحدات الطاقة) لا تختلف كثيرًا عن تيرا إلكترون فولت، فلن يكون من الصعب ملاحظتها من خلال التحلل المميز الذي يظهر في المسعرات الحرارية وأنظمة التتبع.
ولكن إذا كانت المادة المظلمة هي اللغز الوحيد للكون، فإن الفيزيائيين سيعضون ألسنتهم، ويعقدون أصابعهم، ويجلسون بهدوء وينتظرون مصادم الهدرونات الكبير (LHC) أو أي أداة أخرى لتنتج نتائج مناسبة. إنه مثل نشر إعلان عن وظيفة والانتظار بهدوء حتى يأتي متخصص مؤهل لإجراء مقابلة. ومع ذلك، ظهرت في الأفق صامولة أكثر صرامة، والتي تمكنت بالفعل من التسبب في مشكلة للعلماء. نحن نتحدث عن الطاقة المظلمة. ليس فقط أنهم لا يعرفون ما هو مخفي عنهم بالضبط، بل ليس لديهم أي فكرة عن المكان الذي يبحثون فيه.
لأول مرة، واجه المجتمع العلمي الطاقة المظلمة وجهاً لوجه في عام 1998. ثم مجموعتان من علماء الفلك - فريق بحث من المختبر الوطني. أعلن لورانس بيركلي بقيادة شاول بيرلماتر والمراقبون في مرصد جبل ستروملو (بما في ذلك آدم ريس وروبرت كيرشنر وبريان شميدت) عن الأخبار المذهلة حول توسع الكون. لتتبع كيفية توسع الكون في الماضي، قام الباحثون بقياس المسافات إلى المستعرات الأعظم في المجرات البعيدة. ومن خلال رسم هذه المسافات على رسم بياني واحد مقابل سرعات المجرات، التي تم العثور عليها من انزياح دوبلر للخطوط الطيفية، تمكن علماء الفلك من تحديد كيفية تغير معامل هابل، الذي يميز معدل التراجع، على مدى مليارات السنين.
تتمتع النجوم المستخدمة في عمليات الرصد، والتي تسمى المستعرات الأعظم من النوع 1أ، بخاصية رائعة: يمكن تتبع أنماط معينة في شدة الطاقة المنبعثة منها أثناء الانفجار. وبفضل هذا السلوك المتوقع، تمكنت المجموعات المذكورة من حساب المسافات إلى النجوم من خلال مقارنة السطوع المرصود بقيمة معروفة. بمعنى آخر، أصبح لدى علماء الفلك ما يشبه لعبة الروليت يمكنهم من خلالها «الوصول» إلى نجوم تبعد عنا مليارات السنين الضوئية، أي تلك التي انفجرت منذ فترة طويلة في الماضي.
يسمى الجسم الفلكي ذو اللمعان المطلق المعروف بالشمعة القياسية. عندما نقود السيارة ليلاً وننظر إلى مصابيح جانب الطريق، يمكننا تقدير المسافة إلى مصباح معين من خلال ما إذا كان يبدو ساطعًا أو خافتًا بالنسبة لنا. إذا افترضنا بالطبع أنهم جميعًا ينتجون نفس القوة. إذا حدث أن ضرب وميض ساطع عينيك أثناء المشي ليلاً، فمن المرجح أن تقرر أن مصدره قريب منك. وحول الضوء المرئي بالكاد، لا يمكنك إلا أن تعتقد أنه في مكان ما بعيدا. باختصار، غالبًا ما نحكم على المسافة من خلال السطوع الظاهري لمصدر الضوء. وبالمثل، فإن علماء الفلك، الذين أخطأوا في فهم بعض الأجسام، على سبيل المثال المستعر الأعظم من النوع 1a، على أنها شمعة قياسية، ربما يكون تحت تصرفهم الأداة الوحيدة لقياس المسافات الكبيرة.
يرتبط فريق بيرلموتجر البحثي، الذي نفذ مشروع SCP (علم كونيات المستعر الأعظم)، ارتباطًا مباشرًا بفيزياء الجسيمات. لنبدأ بحقيقة أن هذا البرنامج، مثل البحث في إشعاع الخلفية الكونية الميكروويف على القمر الصناعي COBE، والذي جلب لجورج سموت جائزة نوبل، يواصل تقاليد مختبر لورانس. إن مثل هذه النظرة الواسعة للأشياء تتوافق تمامًا مع روح رئيس Red Lab، الذي بحث عن الروابط في كل مكان وحاول تطبيق أساليب أحد مجالات العلوم على مجال آخر. بالإضافة إلى ذلك، كان أحد المبادرين لمشروع SCP، وهو جيرسون جولدهابر، معترفًا به على نطاق واسع في مختبر كافنديش خلال فترة رذرفورد وتشادويك، ثم عمل لسنوات عديدة كمدير لمختبر بروكهافن الوطني. يمكننا أن نقول إن علم الكون وفيزياء الجسيمات - العلوم الأكبر والأصغر - مرتبطان منذ زمن طويل.
عندما بدأ برنامج SCP، كان المشاركون يأملون في أن يتم اقتناعهم بأخذ المستعرات الأعظمية كشموع قياسية تباطؤكون. يبدو أن قوة الجاذبية بطبيعتها تميل إلى تأخير تراجع أي نظام من الأجسام الضخمة التي تبتعد عن بعضها البعض. ببساطة، ما يتم طرحه يسقط، أو على الأقل يتباطأ. ولذلك توقع علماء الكونيات ثلاثة مسارات محتملة للتطور الكوني. اعتمادًا على العلاقة بين متوسط الكثافة والكثافة الحرجة للكون، إما أنها تتباطأ بسرعة كبيرة، ويتم استبدال التوسع بالضغط، أو أنها لا تتباطأ كثيرًا، ولا يتم الوصول إلى نقطة التوقف، أو، إذا كان الاثنان إذا كانت كثافتها متساوية، فإنها تظل في حالة حدودية وتتوسع أيضًا لفترة طويلة لا نهائية.
تبدأ السيناريوهات الثلاثة بانفجار عظيم عادي. إذا كان الكون كثيفًا بدرجة كافية، فإنه يتباطأ تدريجيًا، وأخيرًا، بعد مليارات السنين، يفسح التوسع المجال للضغط. كل ما هو موجود يتم طحنه في النهاية في مفرمة اللحم الكبيرة. إذا كانت الكثافة أقل من قيمة حرجة، فإن توسع الكون يستمر، ويتباطأ، إلى أجل غير مسمى - يتغلب الكون على المسافة بالقوة، مثل عداء منهك. على الرغم من أن توسع المجرات يصبح بطيئًا أكثر فأكثر، إلا أنها لن تمتلك الشجاعة أبدًا للركض نحو بعضها البعض. يسمى هذا البديل أحيانًا بالأنين الكبير. الاحتمال الثالث: أن متوسط الكثافة يساوي تماما الكثافة الحرجة. في هذه الحالة، يتباطأ الكون، وانظر فقط، فهو على وشك أن يبدأ في الانكماش، لكن هذا لا يحدث. إنها، مثل المشي على حبل مشدود من ذوي الخبرة، تحافظ بسهولة على توازنها.
توقع بيرلماتر وموظفوه رؤية أحد هذه الخيارات الثلاثة. ومع ذلك، فإن ملاحظات المستعر الأعظم تناقضت مع الأنماط المعروفة. من الرسوم البيانية للسرعة مقابل المسافة، يترتب على ذلك أن التوسع لا يتباطأ على الإطلاق. علاوة على ذلك، فإنه يتسارع. كان الأمر كما لو أن شيئًا ما قد تسبب في خلط الجاذبية بين دواسة الفرامل والغاز. لكن لا يمكن الاشتباه في أي من المواد المعروفة في هذه المكائد. أطلق المنظر مايكل تورنر من جامعة شيكاغو على العنصر غير المعتاد اسم الطاقة المظلمة.
على الرغم من أن الطاقة المظلمة لا تقل غموضًا عن المادة المظلمة، إلا أن خصائصها لا تشترك إلا في القليل. تنتج المادة المظلمة نفس قوة الجاذبية التي تنتجها المادة العادية، لكن الطاقة المظلمة تعمل كنوع من "الجاذبية المضادة"، مما يجعل الأجسام تتطاير بعيدًا مع التسارع. إذا كانت المادة المظلمة في حفلة، فإنها تعرّف الضيوف ببعضهم البعض وتشركهم في المتعة العامة. على العكس من ذلك، تحب الطاقة المظلمة العمل في القوات الخاصة، وقمع أعمال الشغب في الشوارع. في الواقع، إذا كان الكون غنيًا جدًا بالطاقة المظلمة، فإن الكون سيتخذ مسارًا مصيريًا ينتهي بالتمزق الكبير - وسوف ينفجر ببساطة إلى قطع صغيرة.
فيما يتعلق بالطاقة المظلمة، يتحدث الفيزيائيون عن إعادة الثابت الكوني إلى النسبية العامة، التي تخلى عنها أينشتاين ذات مرة. على الرغم من أن المصطلح الذي يصف الجاذبية المضادة (مصطلح لامدا) يحل المشكلة بجهد قليل، إلا أنه سيكون من الجيد تبريره من وجهة نظر فيزيائية. يتردد الفيزيائيون بشدة في إضافة مصطلحات جديدة إلى النظريات المتماسكة ما لم تكن هناك بعض المتطلبات الأساسية لذلك. بمعنى آخر، يجب أن يجد الثابت الكوني مكانًا له في نظرية المجال. ومع ذلك، فإن النظريات الميدانية الحديثة تعطي كمية لا يمكن تصورها من طاقة الفراغ. للحصول على قيمة واقعية منه، يجب تخفيضه إلى الصفر تقريبًا (أي تقريبًا، ليس بالضبط). شكل التسارع الكوني المكتشف والمقاس تجريبيا لغزا معقدا للعلماء.
علاوة على ذلك، إذا ظلت الطاقة المظلمة ثابتة في الزمان والمكان، فإن تأثيرها لا يتضاءل أبدًا. بينما تفسح الجاذبية المجال للطاقة المظلمة مع مرور الوقت، فإن الكون يقترب أكثر من أي وقت مضى من التمزق الكبير. قبل قبول مثل هذه النهاية القاتمة، يفضل معظم المنظرين التفكير والتوصل إلى شيء أفضل.
اقترح بول ستينهاردت، المنظر من جامعة برينستون، بالإضافة إلى روبرت كالدويل وراهول ديف، طريقة مبتكرة لنمذجة الطاقة المظلمة. لقد أدخلوا نوعًا جديدًا من المادة يسمى الجوهر. الجوهر هو مادة افتراضية، بدلًا من التسبب في تكتل الأجسام معًا (مثل المادة العادية، التي تعمل كمصدر للجاذبية)، تفرقها (مثل شمشون العظيم في أعمدة المعبد الفلسطيني). مصطلح هذه المادة مأخوذ من الفلسفة القديمة، حيث واصل الجوهر ("الجوهر الخامس") سلسلة العناصر الأربعة لإمبيدوكليس. الفرق بين الثابت الكوني والجوهر هو: في حين أن الأول يظل متجذرًا في البقعة، فإن الثاني يشبه مادة بلاستيكية مرنة - يمكن أن تتغير من مكان إلى آخر ومن عصر إلى عصر.
تشير ملاحظات إشعاع الخلفية الكونية الميكروي من القمر الصناعي WMAP إلى أن الفضاء مملوء بمزيج من الطاقة المظلمة والمادة المظلمة والمادة المرئية (بهذا الترتيب). لكن الصور التي التقطها المسبار لا تزال صامتة بشأن المكونات التي يتكون منها الكوكتيل الداكن المزدوج.
ويأمل الفيزيائيون أن يساعد المصادم LHC في رفع حجاب السرية حول طبيعة الطاقة المظلمة والمادة المظلمة. على سبيل المثال، إذا تم اكتشاف الجوهر في أكبر مصادم، فسيعني ذلك ثورة في علم الكونيات وسيغير فهمنا للمادة والطاقة والكون بشكل جذري. احكم بنفسك، بفضل هذا الاكتشاف سنعرف المستقبل الذي ينتظر كل شيء.
لا تقتصر الفرضيات على إضافة مصطلح لامدا وإدخال مادة غير عادية. ووفقا لبعض المنظرين، فقد حان الوقت لإعادة النظر في نظرية الجاذبية نفسها. ربما تظهر قوى الجاذبية نفسها بشكل مختلف على مستويات مختلفة: داخل الأنظمة الكوكبية تتصرف بطريقة واحدة، ولكن في الفضاء المجري تتصرف بشكل مختلف؟ هل من الممكن أن يتم استبدال نظرية النسبية العامة لأينشتاين، والتي تبدو في رأينا صحيحة، بنظرية أخرى على مسافات هائلة؟ وكما قال روبن ذات مرة: "يبدو أنه حتى نعرف ما هي الجاذبية، فإننا لن نعرف ما هي المادة المظلمة".
تقترح النظريات المبتكرة للجاذبية تغييرات جذرية في آلية ونطاق عملها. يقول أتباع هذه النظريات إن بعض خصائصها تتلقى تفسيرًا طبيعيًا إذا افترضنا أن قوة الجاذبية تخترق أبعادًا إضافية مخفية، حيث يُحظر الوصول إلى أشكال أخرى من المادة والطاقة. ومن ثم قد يكون القطاع المظلم من الكون ظلًا للمجالات الأعلى.
من الجدير بالذكر أن النظريات الفردية الغريبة من هذا النوع، بغض النظر عن مدى غرابتها، يمكن اختبارها في LHC. لا يمكن للفرن الساخن للتحولات عالية الطاقة أن يعيد الحياة إلى جزيئات غير مسبوقة فحسب، بل يكتشف أيضًا أبعادًا جديدة. من يدري ما هي أسرار الطبيعة القديمة التي سيتم تجريدها من حجابها بواسطة القوة غير المسبوقة لمصادم الهادرونات الكبير (LHC)...
أما المادة المظلمة فيتبين من الكلام العارض الذي تقوله عنها أنك لا تعرف عنها شيئًا. وفي الوقت نفسه، تم اكتشاف وجوده من خلال الملاحظات الفلكية المباشرة. اقرأ "The Tale of Dark Matter"، ربما بعد ذلك ستكون أكثر احترامًا لهذا الموضوع.
فاديم بيريزنوي 14/07/2016 07:51 الإبلاغ عن انتهاك
لا يتفق الفيزيائيون على المادة المظلمة. وهذه إحدى الفرضيات، وهي على الأغلب خاطئة وبعيدة المنال. هناك قائمة من القضايا المثيرة للجدل والتي لم يتم حلها في الفيزياء (والعلوم الأخرى) على شبكة الإنترنت، وهذه القائمة مثيرة للإعجاب.
Bogokhulov 14/07/2016 08:38 الإبلاغ عن انتهاك
ما هي المادة المظلمة؟ هل هو مرتبط بالتناظر الفائق؟ هل ترتبط ظاهرة المادة المظلمة بشكل ما من أشكال المادة، أم أنها في الواقع امتداد للجاذبية؟
هذا ما تقوله الفيزياء الجادة.
Bogokhulov 14/07/2016 10:17 الإبلاغ عن انتهاك
اسمحوا لي أن أشرح مرة أخرى عن المادة المظلمة. جميع الأجسام المادية (الكواكب والنجوم وتراكمات الغبار والغازات) تخضع لتأثيرات الجاذبية. يتم التعبير عن قانون الجاذبية الكونية رياضيًا بالصيغة F=g*M*m/r*r، حيث * هي علامة الضرب الحسابية، والشرطة المائلة للأمام / هي علامة القسمة، وM وm هي كتل النجم و كوكبها، F هي قوة الجذب، وg هو ثابت قوة الجاذبية. لذلك، في النظام الشمسي، تتحرك جميع الأجسام بشكل صارم وفقًا لصيغة الجاذبية ويتم ملاحظة قوانين كبلر بدرجة عالية من الدقة، ولا توجد مادة مظلمة في النظام الشمسي. لكن في الأحجام الهائلة للمجرة، عند دراسة حركة النجوم في مدارات حول مركزها، يتبين أن سرعة حركتها ترجع إلى وجود كتلة ضخمة من مادة غير مرئية لا تنبعث منها أي شيء. هناك تأثير آخر - عدسة الجاذبية، عندما ينحرف شعاع الضوء عن حركته في خط مستقيم بواسطة كتلة هائلة من المادة. هذه هي المادة المظلمة ووجودها حقيقة ثابتة، على الرغم من أن تركيبها وتركيبها، أي. ما يتكون منه غير معروف للعلم الحديث. أشعر أنك لم تقرأ شيئا عن هذا الموضوع. انظر على سبيل المثال إلى موقع "Elements" على الرابط باختصار، هناك الكثير من المواد حول المادة المظلمة.
فاديم بيريزنوي 14/07/2016 13:12 الإبلاغ عن انتهاك
كل هذا مألوف بالنسبة لي، وانتقاد المادة المظلمة مألوف أيضًا، وقد قدمته لكم. بالمناسبة، طبيعة الجاذبية، مثل جوهر المادة المظلمة، لا تزال في طي النسيان، ولا يزال العلماء يتأرجحون، لكن كل شيء واضح لك بالفعل.
Bogokhulov 14/07/2016 13:44 الإبلاغ عن انتهاك
إن الحقائق واضحة بالنسبة لي، والتي على أساسها تم الاستنتاج حول وجود شيء مادي معين، طبيعته غير معروفة للناس. يبدو لي أنك تسيء فهمي. ما أكتبه هنا ليس واضحًا لك تمامًا. لكنني لا أشعر بالإهانة. الناس عموما يسيئون فهم بعضهم البعض بطرق عديدة. اليوم وقع هجوم إرهابي رهيب في نيس... لماذا؟ من الذي يقول؟
فاديم بيريزنوي 15/07/2016 09:09 الإبلاغ عن انتهاك
وبالفعل هناك حقائق استنتج على أساسها بعض الفيزيائيين أن هناك شيئا ماديا ولكنه غير قابل للرصد، وأطلقوا عليه اسم المادة المظلمة. وقال آخرون: "هل ظاهرة المادة المظلمة مرتبطة بشكل ما من أشكال المادة، أم أنها في الواقع امتداد للجاذبية؟" وهذا يعني أن الجاذبية نفسها لم تُفهم بشكل كامل، ويُنسب إليها نوع من التوسع.
Bogokhulov 16/07/2016 00:34 الإبلاغ عن انتهاك
إن توسع الجاذبية هراء. من الواضح أنك إنساني؛ فعلوم مثل الفيزياء والكيمياء وعلم الفلك وتقنيات التجارب الفيزيائية غير معروفة لك، ولهذا السبب تكرر بعد شخص غير مناسب تمامًا الكلمات التي لا معنى لها "توسع الجاذبية". .
فاديم بيريزنوي 17/07/2016 22:39 الإبلاغ عن انتهاك
لديّ درجة أعلى في الهندسة الكهربائية. لقد أخبرتك بالفعل أن طبيعة الجاذبية ليست واضحة للعلم، وأن هناك قائمة رائعة من القضايا المثيرة للجدل والتي لم يتم حلها في الفيزياء والعلوم الأخرى (وهي متوفرة على الإنترنت). هناك يذكرون توسع الجاذبية.
Bogokhulov 17/07/2016 22:55 الإبلاغ عن انتهاك
ستكون هناك دائمًا قضايا مثيرة للجدل في العلوم. "الإلكترون لا ينضب مثل الذرة." ومع ذلك، فإن الحقائق المادية تصبح أكثر وضوحًا مع التقدم في النظرية والتجربة. إن مفهوم دوران الإلكترون أكثر إثارة للاهتمام من "تمدد الجاذبية". إن الشخص الذي تحدث عن توسعه لا يفهم حقًا قانون الجاذبية العالمية. الانفجار الكبير، في رأيي، هو أيضًا خيال، مثل "تمدد الجاذبية".
فاديم بيريزنوي 18/07/2016 05:15 الإبلاغ عن انتهاك
فاديم، هناك مقال على الإنترنت بقلم أ. إل. أليوشين:
الجاذبية نتيجة لتوسيع بيئة الأجسام القابلة للوزن.
Bogokhulov 18/07/2016 10:31 الإبلاغ عن انتهاك
لا يسعني إلا أن أوضح.
وبطبيعة الحال، ليست الجاذبية هي التي تتوسع، بل الكون نفسه هو الذي يتوسع.
لقد تم اكتشاف موجات الجاذبية بالفعل (مؤخرًا) (وتم بالفعل إعادة تأكيد وجودها، ويمكنك القراءة عنها بسهولة على ويكيبيديا وفي أي مكان آخر).
أما المادة المظلمة، فهي تنجذب بقوة الجاذبية إلى مجرات المادة المرئية العادية، وبالتالي تتركز بشكل أساسي بالقرب منها وداخلها.
إن مجرات المادة المرئية متناثرة، والجزء الرئيسي من المادة المظلمة المرتبطة بها يتناثر بنفس الطريقة. وتشير معرفتي وحدسي العلمي (لا أتذكر التفاصيل والمراجع) إلى أن كل المادة المظلمة كله مبعثر.
هناك أدلة مقنعة أخرى على الانفجار الكبير.
جينادي بيلني 18/07/2016 17:57 الإبلاغ عن انتهاك
مع الاحترام والامتنان،
جينادي بيلني 18/07/2016 18:24 الإبلاغ عن انتهاك
قرأت هذا المقال من قبل اليوشن. فرضيته المزعومة لا تصمد أمام النقد. وبشكل عام، فهو لا يفهم الكيانات المادية الأولية بشكل سيء. على سبيل المثال، يكتب (أقتبس): "غياب آثار وجود مجال الجاذبية، على الرغم من عمليات البحث النشطة..."، مما يوحي بأنه لا يفهم جوهر هذا الشكل من المادة كمجال. . ونحن نعلم منذ الطفولة أن المجال هو منطقة من الفضاء تؤثر فيها قوة معينة، خاصة قوة الجاذبية، أي قوة الجاذبية. قوة الجذب بين جسم له كتلة وجسم آخر له كتلة أيضًا. تم إظهار ذلك رياضيًا من قبل العبقري الإنجليزي العظيم إسحاق نيوتن في عام 1687. ألوشين لا يعرف هذا، ولا يفهم، إذا حكمنا من خلال الاقتباس أعلاه. كما أنه لا يفهم أن قوة الجاذبية تتناقص بما يتناسب مع مربع المسافة بين الكتل المتفاعلة إلى قيمة متناهية الصغر. يكتب ألوشين: "إن قوة الجاذبية لأي جسم تمتد إلى مسافات بعيدة لا نهائية، وأي أجسام مادية قابلة للاختراق تمامًا لهذه القوة." هذا هراء! لذا يجب أن نرفض هذا المفتري، ولا نأخذ في الاعتبار كل تخميناته اللفظية.
فاديم بيريزنوي 18/07/2016 20:28 الإبلاغ عن انتهاك
أليوشن ليس مثاليا، ولكن لديه نوع من جهاز الاتصال اللاسلكي. لكنني لا أقبل علماء الرياضيات والفيزياء أينشتاين وغيرهم. نجح نيكون تيسلا في تحقيق النجاح بدون الرياضيات العليا، لكنه حصل على نتائج.
يوجد أيضًا V. A. Atsyukovsky على الإنترنت: "الفرضية الديناميكية الأثيرية للجاذبية وتوسع الأرض".
Bogokhulov 19/07/2016 00:03 الإبلاغ عن انتهاك
لقد سجلت كل من Atsyukovsky على القرص. نيكولا تيسلا هو مجرب رائع. لديه فهم عميق بشكل غير عادي للطبيعة الفيزيائية للكهرباء. تلقت الحضارة التقنية الحديثة بأكملها زخمًا ثوريًا بفضل أعمال واختراعات نيكولا تيسلا. أينشتاين عالم فيزياء نظرية، والمنظرون أفضل بألف مرة في حل المعادلات التفاضلية من الأشخاص العاديين الذين لم يكبروا عليها في سنوات دراستهم. لدينا عدد قليل جدا من المعلمين الأذكياء. عقل الشاب ليس وعاءً يجب ملؤه، بل شعلة يجب إشعالها. لكن حاملي الشعلة الذين يصنعون العباقرة قليلون ومتباعدون. وهذه هي مفارقة المليارديرات: فهم يستولون بسرعة على العقول العلمية للآخرين، لكنهم لا يريدون تنمية عقولهم الخاصة. ماذا لو كنت تستطيع شرائه؟
فاديم بيريزنوي 19/07/2016 06:24 الإبلاغ عن انتهاك
عزيزي فاديم!
بقدر ما أعرف، فإن عدسات الجاذبية التي أنشأتها المادة المظلمة مرتبطة جاذبية (نظرًا لأنها تنجذب بشكل متبادل) مع المجرات والمادة المرئية العادية.
وهذا يعني في الواقع أن المجرات المرئية ليست فقط متناثرة - و(على الأرجح) المادة المظلمة مترابطة معها.
أي أن الكون بأكمله يتوسع بعد الانفجار الكبير.
وموجات الجاذبية التي اكتشفها العلماء هي موجات من نسيج الزمكان في كوننا.
وهذا يعني أنه حتى بعيدًا عن الكتل الفيزيائية للأشياء المادية الثقيلة، يمكن أن يتدفق الوقت، ويمر، ويمكن أن يتم تحريك بنيته ذاتها.
لقد نشأ زمن كوننا مع الكون وهو متأصل فيه فقط، وهو موجود بداخله.
وفي أجزاء مختلفة من الكون (وحتى في الأجسام التي تتحرك بسرعات وتسارعات مختلفة وقوى مختلفة لمجالات الجاذبية) لا يتدفق الوقت بنفس الطريقة، أي أن خالق STR وGTR A. أينشتاين على حق بشكل عام في الصيغ الرياضية لكل هذا.
الأكوان الأخرى، العوالم الموازية لها أوقاتها الخاصة.
ألينا تشيرنيكوفا 19/07/2016 17:41 الإبلاغ عن انتهاك
أنت على حق، ألينا!
كوننا بأكمله واحد والمادة المظلمة تطير بعيدًا بالتزامن مع المادة العادية.
وبطبيعة الحال، يتم توزيع المادة المظلمة بشكل غير متساو للغاية في الكون وتتفاعل الجاذبية مع المادة المرئية.
لكن الطاقة المظلمة موزعة بالتساوي، وبفضل خصائصها الغامضة المضادة للجاذبية يتوسع كوننا بمعدل متسارع.
ألينا كورغامباييفا 19/07/2016 18:41 الإبلاغ عن انتهاك
أشكركم أيها السادة الكرام على تعليقاتكم واهتمامكم بالموضوع المطروح. أنا لست خبيرا في هذه القضايا، لكني حاولت أن أعرض ما فهمته بنفسي من قراءة الأدب الشعبي. بدون تدريب رياضي جاد، دون التعامل مع الحقائق بعد التعرف عليها في المجلات العلمية المعترف بها، لا يُسمح لنا بالتعمق الكامل في الموضوع.
فاديم بيريزنوي 20/07/2016 06:27 الإبلاغ عن انتهاك
شكرا لك فاديم!
وإلى متشددي المناهض للإيمان، والمستنسخ الذي يحارب الله والذي يحب أن يكون فظًا مع العديد من المؤلفين والمحاورين غير المألوفين له - والذي يحب البصق باستمتاع أكبر في نفوس المؤمنين والأشخاص الذين يعترفون ببساطة بوجود الله، أنا فيجيبه على هذا:
ربما ستكتشف ذلك إذا ذهبت في الاتجاه الصحيح.
لكن حتى الآن لم تتم ملاحظة سوى تقدمك الهاوي نحو الباطل، ونحو شعوذة مختلف الألوشين هناك.
يكتب ألوشين (نقلاً عن فاديم المحترم): "غياب آثار وجود مجال الجاذبية، على الرغم من عمليات البحث النشطة..."، مما يوحي بأنه لا يفهم جوهر هذا الشكل من المادة كحقل.
رأيي المتواضع والصادق:
وهناك مجال جاذبية وقد تم اكتشاف آثاره بشكل موضوعي، على الأقل نفس موجات الجاذبية.
وموجات الجاذبية وغيرها من العلامات الواضحة لمجال الجاذبية.
أعتقد أن ألوشين مخطئ، وليس فقط في هذا الصدد، ولكن فاديم والسيدات على حق.
شكرا لك عزيزي فاديم وألينا وألينا وتاتيانا! :)
عاجلاً أم آجلاً سوف يتوقف عالمنا عن الوجود. تماماً كما خرج من جسيم واحد أصغر من الذرة. لم يكن لدى العلماء شك في هذا لفترة طويلة. ومع ذلك، إذا كانت النظرية السائدة سابقًا هي أن موت الكون سيحدث نتيجة لتوسعه المتسارع، ونتيجة لذلك، "الموت الحراري" الحتمي، فقد تغير هذا الرأي مع اكتشاف المادة المظلمة.
قوى الظلام في الكون
ويقول الخبراء إن الكون الواسع بأكمله قد يهلك نتيجة انهياره، حيث يتم امتصاصه في ثقب أسود عملاق، وهو جزء من "المادة المظلمة" الغامضة.
في أعماق الفضاء الباردة، كانت هناك قوتان لا يمكن التوفيق بينهما في حالة حرب منذ خلق العالم - الطاقة المظلمة والمادة المظلمة. إذا كان الأول يضمن توسع الكون، فإن الثاني، على العكس من ذلك، يسعى جاهدا لسحبه داخل نفسه، لضغطه في النسيان. وتستمر هذه المواجهة بدرجات متفاوتة من النجاح. إن انتصار إحدى القوتين على الأخرى، واختلال التوازن الكوني، هو أمر كارثي بنفس القدر على كل شيء.
اقترح أينشتاين أيضًا أن هناك مادة في الفضاء أكثر بكثير مما يمكننا رؤيته. في تاريخ العلم، كانت هناك مواقف لم تخضع فيها حركة الأجرام السماوية لقوانين الميكانيكا السماوية. كقاعدة عامة، تم تفسير هذا الانحراف الغامض عن المسار بوجود جسم مادي غير معروف (أو عدة جثث). هكذا تم اكتشاف كوكب نبتون والنجم سيريوس بي.
المشابك الفضائية
في عام 1922، درس عالما الفلك جيمس جيم وجاكوبوس كابتين حركة النجوم في مجرتنا، وخلصا إلى أن معظم المادة الموجودة في المجرة غير مرئية؛ في هذه الأعمال، ظهر مصطلح "المادة المظلمة" لأول مرة، لكنه لا يتوافق تمامًا مع المعنى الحالي لهذا المفهوم.
لقد كان علماء الفلك منذ فترة طويلة على دراية بظاهرة التوسع المتسارع للكون. ومن خلال ملاحظة مسافة المجرات عن بعضها البعض، وجدوا أن هذه السرعة تتزايد. الطاقة التي تدفع الفضاء في كل الاتجاهات، مثل الهواء في البالون، تسمى "الظلام". تدفع هذه الطاقة المجرات بعيدًا عن بعضها البعض، وتعمل ضد قوة الجاذبية.
ولكن، كما اتضح فيما بعد، فإن صلاحياتها ليست بلا حدود. هناك أيضًا نوع من "الغراء" الكوني الذي يمنع المجرات من الانتشار عن بعضها البعض. وكتلة هذا "الغراء" تتجاوز بشكل كبير كتلة الكون المرئي. هذه القوة الهائلة مجهولة المصدر كانت تسمى المادة المظلمة. وعلى الرغم من الاسم التهديدي، إلا أن الأخير ليس شرًا مطلقًا. الأمر كله يتعلق بالتوازن الهش للقوى الكونية التي يعتمد عليها وجود عالمنا الذي يبدو أنه لا يتزعزع.
الاستنتاج حول وجود مادة غامضة، غير مرئية، لم يتم تسجيلها بواسطة أي من الأدوات، ولكن يمكن اعتبار وجودها مثبتًا، على أساس انتهاك قوانين الجاذبية للكون. على الأقل كما نعرفهم. لقد لوحظ أن النجوم في المجرات الحلزونية مثل مجرتنا تتمتع بسرعة دوران عالية إلى حد ما، ووفقًا لجميع القوانين، مع هذه الحركة السريعة، يجب عليهم ببساطة أن يطيروا إلى الفضاء بين المجرات تحت تأثير قوة الطرد المركزي، لكنهم لا يفعلون ذلك. يتم احتجازهم بواسطة قوة جاذبية قوية جدًا، والتي لم يتم تسجيلها أو التقاطها بأي طريقة معروفة للعلم الحديث. وهذا ما جعل العلماء يفكرون.
النضال الأبدي
إذا لم تكن هذه "الأقواس" المظلمة بعيدة المنال، ولكنها متفوقة في قوة الجاذبية على جميع الأجسام الكونية المرئية، فبعد مرور بعض الوقت، فإن معدل توسع الكون تحت تأثير الطاقة المظلمة سيقترب من الحد الذي عنده تمزق سوف تحدث استمرارية الزمان والمكان. سوف يفنى الفضاء ويختفي الكون من الوجود. ومع ذلك، فإن هذا لا يحدث بعد.
لقد وجد علماء الفيزياء الفلكية أنه منذ حوالي 7 مليارات سنة، كانت الجاذبية (التي تهيمن عليها المادة المظلمة) والطاقة المظلمة في حالة توازن. لكن الكون توسع، وانخفضت كثافته، وازدادت قوة الطاقة المظلمة. ومنذ ذلك الحين سيطرت على عالمنا. والآن يحاول العلماء فهم ما إذا كانت هذه العملية ستنتهي أم لا.
من المعروف اليوم أن الكون يتكون من 4.9٪ فقط من المادة العادية - المادة الباريونية التي يتكون منها عالمنا. يتكون معظم (74%) الكون بأكمله من طاقة مظلمة غامضة، و26.8% من كتلة الكون تتكون من جسيمات تتحدى الفيزياء ويصعب اكتشافها تسمى المادة المظلمة.
حتى الآن، في الصراع الأبدي الذي لا يمكن التوفيق فيه بين المادة المظلمة والطاقة المظلمة، تنتصر الأخيرة. إنهما يبدوان وكأنهما مصارعين من فئات وزن مختلفة. ولكن هذا لا يعني أن المعركة أمر مفروغ منه. سوف تستمر المجرات في التشتت. ولكن كم من الوقت ستستغرق هذه العملية؟ ووفقا لأحدث الفرضيات، فإن المادة المظلمة هي مجرد مظهر واحد من مظاهر فيزياء الثقوب السوداء.
الثقوب السوداء تحتوي على الكثير من المادة المظلمة؟
الثقوب السوداء هي أضخم وأقوى الأجسام في الكون المعروف. إنها تحني الزمكان بقوة لدرجة أنه حتى الضوء لا يستطيع الهروب من حدودها. لذلك، تمامًا مثل المادة المظلمة، لا يمكننا رؤيتها. الثقوب السوداء هي نوع من مراكز الجاذبية لمساحات شاسعة من الفضاء. يمكن الافتراض أن هذه مادة مظلمة منظمة. ومن الأمثلة البارزة على ذلك الثقوب السوداء الهائلة التي تعيش في مركز المجرات. بالنظر إلى مركز مجرتنا، على سبيل المثال، نرى كيف تتسارع النجوم من حولها.
لاحظت آن مارتن من جامعة كورنيل أن الشيء الوحيد الذي يفسر هذا التسارع هو الثقب الأسود الهائل. لا يمكننا الحكم على وجود المادة المظلمة، وكذلك الثقوب السوداء، إلا على أساس تفاعلها مع الأجسام المحيطة بها. ولذلك نلاحظ آثاره في حركة المجرات والنجوم، ولكننا لا نراها بشكل مباشر؛ فهو لا ينبعث ولا يمتص الضوء. ومن المنطقي أن نفترض أن الثقوب السوداء هي مجرد كتل من المادة المظلمة.
هل يمكن لأحد الثقوب السوداء العملاقة، التي سوف تبتلع في النهاية ليس فقط الفضاء المحيط بها، ولكن أيضًا أقاربها الأقل قوة، أن يبتلع الكون بأكمله؟ السؤال حول هذا يبقى مفتوحا. وفقا للعلماء، إذا حدث هذا، فلن يكون قبل 22 مليار سنة. لذلك هذا يكفي لحياتنا. في هذه الأثناء، يواصل العالم من حولنا تنقله بين سيلا الطاقة المظلمة وشاريبديس المادة المظلمة. وسيعتمد مصير الكون على نتيجة الصراع بين هاتين القوتين المهيمنتين في الفضاء.
نبوءة تسلا
ومع ذلك، هناك وجهة نظر بديلة لمشكلة المادة المظلمة. يمكن العثور على بعض أوجه التشابه بين المادة الغامضة ونظرية نيكولا تيسلا حول الأثير العالمي. وفقا لأينشتاين، الأثير ليس فئة حقيقية، ولكنه موجود نتيجة لآراء علمية خاطئة. بالنسبة لتسلا، الأثير هو الواقع.
قبل عدة سنوات، في أحد أسواق بيع التحف في أحد شوارع نيويورك، اشترى أحد محبي التحف لنفسه خوذة رجل إطفاء، لقد بلى بمرور الوقت. بداخله، تحت البطانة، وضع دفتر ملاحظات قديم. كان الدفتر رفيعًا، بغلاف محروق، وتفوح منه رائحة العفن. كانت الأوراق، التي اصفررت مع مرور الوقت، مغطاة بالحبر الذي تلاشى مع مرور الوقت. وكما تبين، فإن المخطوطة مملوكة للمخترع الشهير نيكولا تيسلا، الذي عاش وعمل في الولايات المتحدة الأمريكية. يشرح التسجيل نظرية الأثير، حيث يمكن للمرء أن يجد دلائل لا لبس فيها على اكتشاف المادة المظلمة بعيدة المنال بعد عقود من وفاته.
"ما هو الأثير، ولماذا يصعب اكتشافه؟ - يكتب المخترع في المخطوطة. - فكرت في هذا السؤال لفترة طويلة وتوصلت إلى الاستنتاجات التالية. ومن المعروف أنه كلما زادت كثافة المادة، زادت سرعة انتشار الموجات فيها. وبمقارنة سرعة الصوت في الهواء مع سرعة الضوء، توصلت إلى نتيجة مفادها أن كثافة الأثير أكبر بعدة آلاف المرات من كثافة الهواء. لكن الأثير محايد كهربائياً ولذلك فهو يتفاعل بشكل ضعيف جداً مع عالمنا المادي، علاوة على ذلك فإن كثافة مادة العالم المادي لا تذكر مقارنة بكثافة الأثير.
وفقا للعالم، ليس الأثير هو الأثيري - بل عالمنا المادي هو الأثيري بالنسبة للأثير. وهكذا، فهو يقدم نظرة أكثر إيجابية للمادة المظلمة، حيث يرى فيها نوعًا من المادة البدائية، مهد الكون. ولكن ليس فقط. وفقًا لـ Tesla، من خلال اتباع نهج ماهر، من الممكن الحصول على مصادر لا تنضب من الطاقة من مادة الأثير المظلمة، واختراق عوالم متوازية، وحتى إقامة اتصالات مع سكان أذكياء في المجرات الأخرى. "أعتقد أن النجوم والكواكب وعالمنا بأكمله نشأ من الأثير عندما أصبح جزء منه، لسبب ما، أقل كثافة. من خلال ضغط عالمنا من جميع الجهات، يحاول الأثير العودة إلى حالته الأصلية، والشحنة الكهربائية الداخلية في مادة العالم المادي تمنع ذلك. بمرور الوقت، بعد أن فقد شحنته الكهربائية الداخلية، سيتم ضغط عالمنا بواسطة الأثير ويتحول إلى الأثير. أكد تسلا أن الأثير ترك الأثير وسيغادر.
