عمر الكون
من ويكيبيديا، الموسوعة الحرة
جزء من سلسلة عن علم الكون الفيزيائي
صورة كاملة للسماء التقطها مسبار ويلكنسون على مدى تسع سنوات
الانفجار العظيم الفضاء الكوني
عمر الكون
التسلسل الزمني للانفجار العظيم
بدايات الكون
التمددالمستقبل
التركيبالبنية
علم الفلك الرصدي
العلماء
علم الكون الفيزيائي
البداية
عمر الكون، في علم الكون الفيزيائي، هو العمر الاحتمالي أو المدة الزمنية المستغرقة من طرف الكون منذ نشأته أي منذ الانفجار العظيم Big Bang لحد الآن (بوجود احتمالات عدة في التغير الزماني). يُقدّر العمر الكوني حاليًا بنحو 13.799±0.021 مليار سنة طبقًا لنموذج «لامبدا-سي دي إم Lambda-CDM concordance model». بتقلص في الاحتماليّات لنحو 21 مليون سنة فقط، طبقًا لعدد من المشروعات التي تعطي أرقامًا قريبة من هذا الرقم. ومن هذه المشروعات كان: إشعاع الخلفية الكونية الميكروي cosmic microwave background radiation، مسبار ويلكينسون لتباين الأشعة الكونية Wilkinson Microwave Anisotropy Probe، مركبة بلانك الفضائية Planck satellite.
يقيس إشعاع الخلفيّة الكونيّة مدة التبريد الكونيّ منذ الانفجار العظيم، بينما يمكن استخدام معدل التمدد الكونيّ لحساب عمر الكون التقديريّ بالاستقراء العكسي في الزمن.
محتويات
1 الشرح
2 حدود الرصد
3 المعادلات الكونية
4 مسبار ويلكينسون لتباين الأشعة الكونية
5 بلانك
6 افتراضات بمسلمات متينة
7 التاريخ
8 انظر أيضا
9 مراجع
الشرح
يصف نوذج «لامبدا-سي دي إم» تطور الكون من حالته البدائيّة الساخنة المكثّفة الموحّدة، حتى حالته الحاليّة، على مدار 13.8 مليار سنة من العمر الكونيّ. يمكن فهم النموذج من الناحيّة النظريّة ويمكن تدعيمه بقوة خلال الاستكشافات الفلكيّة عاليّة الدقة مثل «مسبار ويلكينسون لتباين الأشعة الكونية». إلا أن النظريات التي تتناول أًصل حالة الكون البدائيّة تلك لازالت في مرحلة التأملات غير المدعومة بالأدلة العلميّة. فإذا قام المرء بالاستقراء العكسي لنموذج «لامبدا-سي دي إم» من الحالة الأوليّة المفهومة جيدًا، سيرجع إلى نقطة تعرف بـ«التفرد الثقاليّ/الجذبويّ Gravitational Singularity» المعروفة أيضًا بـ«متفردة الانفجار العظيم»، وهذه النقطة -التفرد الثقاليّ- ليس لها دلالة فيزيائيّة مفهومة بالمعنى العلميّ، لكن من الملائم أن نستشهد بأوقات بعد "الانفجار العظيم" لا تتوافق مع العمر الممكن قياسه فيزيائيًا. فعلى سبيل المثال، مدة 10−6 ثانية بعد الانفجار العظيم هي فترة محددة في تطور الكون، لكن إذا أشار المرء لنفس الفترة بقوله «13.8 مليار سنة إلا 10−6 ثانية» ستضيع دقة المعنى لأن ضئالة هذا الرقم لا تقارن بلايقين عمر الكون المعروف (13.8 مليار سنة).
بالرغم من أن للكون تاريخًا أطول نظريًا، إلا أن الاتحاد الفلكي الدولي يستخدم حاليًا مصطلح «عمر الكون» للتعبير عن المدة المحسوبة لتمدد الكون من نموذج «لامبدا-سي دي إم»، أو العمر المُلاحظ منذ الانفجار العظيم في الكون الملاحظ الحاليّ.
حدود الرصد
بما أن عمر الكون يجب أن يتوافق على الأٌقل مع عمر أقدم الأشياء به، هناك عدد من الملاحظات التي يمكنها أن تضع حدًا أدنى لعمر الكون؛ مثل درجة حرارة أكثر «الأقزام البيضاء white dwarfs» برودة، والتي تزداد برودتها بزيادة عمرها، وأكثر نقاط الانطفاء خفوتًا للنسق الأساسي main sequence لتجمعات النجوم (التكتلات السفلى من النجوم تمضي وقتًا أطول في النسق الأساسي، لذلك فإن تطورها يعطي لمحة عن الحد الأدنى للعمر).
المعادلات الكونية
يمكن تحديد عمر الكون بقياس ثابت هابل اليوم، والاستقراء العكسي في الزمن مع البيانات المرصودة لقيمة معامل الكثافة (Ω). قبل اكتشاف وجود المادة المظلمة كان يُعتقد بنموذج هيمنة المادة على الكون (كون آينشتاين-دو ستير، المنحنى الأخضر). لاحظ أن كون دو ستير له عمر لانهائي، بينما للكون المغلق أحدث عمر.
ترتبط مشكلة قياس عمر الكون ارتباطًا وثيقًا مع مشكلة حساب قيم المقاييس الكونيّة. تُنفذ تلك العمليّة اليوم في سياق نموذج «لامبدا-سي دي إم» حيث يُعتقد أن الكون يحتوي: مادة طبيعية (تناسقية)، ومادة مظلمة، وإشعاع (فوتونات ونيوترينو)، وثابتًا كونيًا. المساهمة الجزئيّة لكل من هذه القيم لكثافة الطاقة الكونيّة يُحسب خلال مقاييس الكثافة Ωm, Ωr, and ΩΛ. يمكن وصف نموذج «لامبدا-سي دي إم» عن طريق عدد من المعادلات، وهناك ثلاث معادلات/ معاملات/مقاييس هن الأكثر أهمية لحساب عمر الكون، بالإضافة لمعادلة/مقياس هابل Hubble parameter. إذا حصل المرء على قياسات دقيقة لتلك المقاييس، فبإمكانه الحصول على عمر الكون باستخدام معادلة فريدمان، وهي معادلة تربط معدل التغيّر في عامل التحجيم مع محتوى المادة في الكون. وبقلب تلك المعادلة يمكننا حساب التغير في الزمن لكل تغير في عامل التحجيم وبالتالي حساب العمر الكليّ للكون عن طريق تلك المعادلة:
t 0 = 1 H 0 F ( Ω r , Ω m , Ω Λ , … ) {\displaystyle t_{0}={\frac {1}{H_{0}}}F(\Omega _{r},\Omega _{m},\Omega _{\Lambda },\dots )} {\displaystyle t_{0}={\frac {1}{H_{0}}}F(\Omega _{r},\Omega _{m},\Omega _{\Lambda },\dots )}
حيث H0 هي قانون هابل، ووظيفة F تعتمد على المساهمة الجزئيّة في محتوى الطاقة الكونيّ القادم من مصادر مختلفة. الملاحظة الأولى التي يمكن استنتاجها من تلك المعادلة هي أن قانون هابل يتحكم في عمر الكون، مع تصحيح يأتي من محتوى المادة والطاقة. وبذلك يكون القياس المبدئيّ لعمر الكون معتمدًا على «زمن هابل Hubble time»، عكسيّة قانون هابل. وباعتبار قيمة H0 تساوي نحو 68 كيلومتر/ثانية/فرسخ، يكون زمن هابل مساويًا لـ1/H0 أي 14.4 مليار سنة.
وللحصول على رقم أكثر دقة، يجب حساب معامل التصحيح F. وفي العموم يجب أن يحدث هذا عدديًا، ونتائج مدى قيم المعامل الكونيّ موضحة بالشكل. بالنسبة لقيم بلانك (Ωm, ΩΛ) = (0.3086, 0.6914) موضحة في الجزء العلوي من ناحية اليسار من الشكل، ومعامل التصحيح هنا يساوي 0.956. بالنسبة لكون مسطح بلا ثابت كونيّ المعبر عنه بالنجمة الموجودة في الجزء السفلي من ناحية اليمين، معامل التصحيح يساوي F = 2⁄3 وهو أصغر كثيرًا، وبالتالي يكون الكون أصغر عمرًا إذا كانت قيمة قانون معامل هابل ثابتة.
وبعيدًا عن «مركبة بلانك الفضائيّة»، كان «مسبار ويلكينسون لتباين الأشعة الكونية» أداة حساب العمر الدقيق للكون، بالرغم من أهمية تضمين قياسات أخرى للحصول على أدق رقم. قياسات «إشعاع الخلفية الكونية الميكروي» جيدة جدًا في حد محتوى المادة Ωm ومعامل الانحناء Ωk، إلا أنها ليست مؤكدة في حالة Ωk لأن الثابت الكونيّ يصبح مهم في حالة «الانزياح نحو الأحمر redshift» القليلة. ويظل القياس الأكثر دقة لعمر الكون يأتي من «مستعر أعظم نوع Ia» حيث يؤدي جمع تلك القياسات معًا إلى قيمة أكثر قبولًا لعمر الكون المشار إليه سابقًا.
يجعل الثابت الكونيّ الكون أكبر عمرًا مع تثبيت قيم المقاييس الأخرى. وهذا مهم، لأنه قبل قبول الثابت الكونيّ، كان نموذج الانفجار العظيم لا يفسر عمر بعض التجمعات الكرويّة في مجرة درب التبانة والتي يظهر أن عمرها أكبر من عمر الكون المقاس بمقياس هابل باعتبار أن الكون يتكون من مادة فقط. فأًصبح عمر الكون أكبر بدخول الثابت الكونيّ كما تمكنا من تفسير ظواهر أخرى غير المادة في الكون.
مسبار ويلكينسون لتباين الأشعة الكونية
استطاع مشروع «مسبار ويلكينسون لتباين الأشعة الكونية» التابع لوكالة ناسا القائم على تسجيل البيانات على مدار تسع سنوات، أن يقدّر عمر الكون عام 2012 بنحو (13.772±0.059)×109 من السنوات (أي 13.772 مليار سنة، مع احتماليّة زيادة أو نقص بنحو 59 مليون سنة). لكن هذا القياس يقوم على افتراض أن النموذج الذي استخدمه المشروع صحيح؛ فهناك قياسات أخرى يمكنها أن تعطينا قيم مختلفة. فافتراض وجود خلفية إضافيّة أو جسيمات نسبيّة -على سبيل المثال- يمكن أن يزيد من الخطأ في القياس.يُجرى القياس باستخدام موقع أول قيمة موجة صوتيّة في الخلفيّة الماكرويّة لطيف القوة، لتحديد حجم سطح الفصل (حجم الكون في وقت الاندماج). ويعتبر زمن سفر الضوء لهذا السطح (الذي يختلف تبعًا للأبعاد المستخدمة) مصدر لعمر موثوق للكون. وبافتراض موثوقيّة النماذج المستخدمة في القياس، يتبقى هامش للخطأ يقدّر بنحو 1%.
بلانك
في عام 2015، قدّرت مؤسسة بلانك عمر الكون بنحو 13.813±0.038 مليار سنة، في نفس إطار الاحتماليّة السابقة ولكنه أعلى قليلًا من قياس «مسبار ويلكينسون لتباين الأشعة الكونية». وبدمج قياس بلانك مع البيانات الخارجيّة يصبح قياس عمر الكون (13.799±0.021)×109 سنة.
افتراضات بمسلمات متينة
لا يكون قياس عمر الكون صحيحًا إلا عندما تكون الافتراضات التي بُنيت عليها تلك النماذج صحيحة. ويشار إليها بـ«المسلّمة المتينة strong priors» وهي محاولة تخليص النموذج من الأخطاء المحتملة للحفاظ على صحة النتائج المستنتجة من البيانات الملحوظة. وعلى الرغم أن تلك الطريقة لا تعمل في كافة الحالات، يمكننا اعتبار النتائج التي توصل إليها النموذج صحيحة مع قدر من الخطأ يكمن في الأدوات المستخدمة في القياس.
عمر الكون بناءً على بيانات بلانك 2015 فقط يقدّر بنحو 13.813±0.038 مليار سنة (القياس المقدّر بنحو 13.799±0.021 مليار سنة يستعمل مسلّمات/قبليّات غوسيان Gaussian priors المبنيّة على قياسات من دراسات أخرى لتحديد الاحتماليّة). يمثل الرقم قياس دقيق (مباشر) لعمر الكون (الطرائق الأخرى تشمل قانون هابل وعمر أقدم نجم في التجمعات الكرويّة إلخ..). ومن الممكن استخدام طرائق مختلفة لتحديد نفس المقياس (عمر الكون في هذه الحالة) والوصول لإجابات مختلفة بلا تداخل في الأخطاء. ولتجنّب تلك المشكلة، من الأفضل إيضاح نوعين من الاحتماليّات: واحدة متعلِّقة بالقياس الفعليّ والأخرى بالأخطاء النظاميّة في النموذج المستخدم.
من العناصر المهمة في تحليل بيانات قياس عمر الكون استخدام الإحصاءات البايزيّة Bayesian statistics والتي توفق النتائج تبعًا للقبليّات/النماذج. يساعد ذلك في منح كميّة لكل الاحتماليّات في دقة القياسات بسبب استخدام نموذج معيّن.
التاريخ
بدأ ظهور مفهوم أن عمر الأرض يقدّر بملايين السنين في القرن الثامن عشر. اعتقد العلماء ف القرن التاسع عشر وفي بدايات القرن العشرين أن الكون ثابت ولانهائيّ مع بعض النجوم التي تمضي وتذهب، إلا أن التغيرات الكبيرة ليس لها مكان في الكون في نظرهم.
كانت النظريّة العلميّة الأولى التي تشير إلى عمر الكون باعتباره منتهي هي "الديناميكا الحرارية" المصاغة في منتصف القرن التاسع عشر. يُلزمنا مفهوم «الإنتروبيا» بأن نظن أن الكون منتهي، لأنه إن لم يكن كذلك، سيكون لكل الموجودات به نفس درجة الحرارة، وبالتالي لن يكون هناك نجوم أو حياة.
نشر ألبرت آينشتاين عام 1915 نظريته في النسبية العامة
وفي عام 1917 وضع النموذج الكونيّ الأول بناءً على نظريّته. ولكي يكون متسقًا مع مفهوم الكون الثابت وضع أينشتاين ما سمّاه لاحقًا بـ«الثابت الكونيّ» في معادلاته. وفي عام 1922 قام ألكساندر فريدمان Alexander Friedmann، وبعدها بخمس سنوات جورج لامتري Georges Lemaître، باستخدام نظريّة آينشتاين، تمكنوا من إظهار أن الكون ليس ثابتًا ولكنه يتمدد ويتقلّص. ثم زعزع آرثر إدنغتون Arthur Eddington نموذج آينشتاين بأن الكون ثابت بعد ذلك.
الرصد الأول المباشر الذي لمّح بأن عمر الكون منتهي جاء من ملاحظة سرعة الانحسار، والتي لاحظها فيستو سليفر Vesto Slipher بالإضافة لبُعد السديم (المجرات) والتي لاحظها إيدوين هابل في عمر منشور عام 1929.
استطاع هابل مع غيره حل مشكلة النجوم المفردة في بدايات القرن العشرين، بعد أن حددوا أنها كانت مجرات مشابهة لدرب التبّانة ولكنها مختلفة عنها. وكانت تلك المجرات بعيدة للغاية وكبيرة جدًا. أظهرت الأطياف المأخوذة لهذه المسافات «انزياح نحو الأحمر» في الخطوط الطيفيّة من المحتمل أن تكون بسبب تأثير دوبلر، مما يشير إلى أن هذه المجرات كانت تتحرك بعيدًا عن الأرض.
وكلما زاد بُعد هذه المجرات وازدادت خفوتًا كلما زاد الانزياح نحو الأحمر، أي أنها كانت تتحرك بسرعة أكبر. كان هذا هو الدليل المباشر الأول على أن الكون يتمدد وليس ثابتًا. جاء أول تقدير لعمر الكون من حساب متى ازدادت سرعة كل الجسيمات من نفس النقطة. وكانت القيمة الأوليّة التي قال بها هابل صغيرة جدًا، حيث كان يُعتقد أن المجرات أقرب مما هي عليه في الواقع.
يُعتبر ثابت هابل أول قيمة معقولة ودقيقة للتعبير عن معدل تمدد الكون، صاغها في عام 1958 عالم الفلك آلان سانداج Allan Sandage، وجاء قياسه قريبًا جدًا من القيمة الموافَق عليها اليوم.
لم يثق سانداج في نتائجه وقت الاكتشاف كما لم يثق بها آينشتاين؛ حيث إن نتيجته لم تكن لتتوافق مع العمر المزعوم للكون بنحو 25 مليار سنة في عصره، وهو عمر أقدم النجوم. كرر سانداج وغيره من الفلكيّين هذه الحسابات لمحاولة تقليل ثابت هابل وبالتالي زيادة عمر الكون. وصل الأمر لاقتراح سانداج نظريات جديدة في علم أًصل الكون لتوضيح عدم الاتساق. وقد حُل الموضوع أخيرًا عن طريق تحسّن في النماذج النظريّة التي تقدّر عمر النجوم. ففي عام 2013، باستخدام آخر النماذج المقدّرة لتطور النجوم كان عمر أكبر نجم نحو 14.46±0.8 مليار سنة.
أُعلن اكتشاف إشعاع الخلفية الكونية الميكروي عام 1965.
وضع حدًا للايقين العلميّ في مسألة تمدد الكون. وكانت نتيجة تصادفيّة لعمل فريقين يبعدان عن بعضهما نحو 96.5 كيلومتر. حاول كل من آرنو بينزياس Arno Penzias وروبرت ويلسون Robert Wilson أن يحددوا صدى موجات الراديو باستخدام مستشعرة عاليّة الحساسيّة. رصدت المستشعرة ضجيجًا ثابتًا غريبًا منخفضًا من منطقة الموجات الصُغْرِيّة والتي كانت تنتشر في السماء وكانت حاضرة في الليل والنهار. تيقنوا بعد الاختبار أن الإشارة لم تأتِ من الشمس أو الأرض بل كانت من خارج مجرتنا كلها. وفي نفس الوقت قام فريق آخر مكون من كل من روبرت إتش. دك Robert H. Dicke وجيم بيبلز Jim Peebles وديفيد ويلكنسون David Wilkinson، قاموا بمحاولة لتحديد مستوى الضجيج المنخفض الذي ربما يكون متبقيًا من الانفجار العظيم وإثبات مدى صحة هذه النظريّة. أدرك الفريقان أن الضجيج المرصود كان في الواقع إشعاع متبقي من الانفجار العظيم، وكان هذا دليلًا قويًا أن النظريّة صحيحة. ثم توافدت الأدلة لتدعيم هذا الاستنتاج منذ ذلك الوقت، وعُدلت أكثر من مرة للوصول بعمر الكون للقيمة الصحيحة الحاليّة.
المركبات الفضائيّة الخاصة بـ«مسبار ويلكينسون لتباين الأشعة الكونية» المنطلقة عام 2001، وبلانك المنطلقة في 2009، أنتجت بيانات تحدد ثابت هابل وعمر الكون بمعزل عن بعد المجرات، وبذلك أزالت أكبر مصدر للخطأ.
انظر أيضا
عمر كوكب الأرض
علم الكون
=========
عمر كوكب الأرض من ويكيبيديا، الموسوعة الحرة
كوكب الأرض كما يرى من أبوللو 7
يبلغ عمر كوكب الأرض حوالي 4.54 ± 0.05 مليار سنة (4.54 × 109 سنة ± 1%).
قد يمثل هذا العمر عمر تنامي الأرض، أو تكوين اللب، أو المادة التي تشكلت منها الأرض.
=وقد تم تحديد هذا العصر حسب العمر الإشعاعي للمواد والذي يتم حسابه عبر المواد التي يتكون منها النيزك
وتناسقها مع الأجسام التي تكون أعمارها من أقدم العينات المعروفة من الأرض والقمر. بالمقارنة مع كوكب الأرض فإن الشمس أكبر عمراً بثلاثين مليون سنة إذ أنها تبلغ من العمر 4.57 مليار سنة.
بعد الثورة العلمية وتطوير علم قياس الإشعاع، وقياسات الرصاص في اليورانيوم والمعادن الغنية أظهرت أن بعض هذه المواد كان عمرها يزيد على مليار سنة.
وأقدم هذه المعادن بعد تحليلها حتى الآن هي بلورات صغيرة من الزركون من تلال جاك غرب أستراليا يبلغ عمرها ما لا يقل عن 4.404 مليار سنة. وبمقارنة كتلة وسطوع الشمس مع مجموع الكتل من النجوم الأخرى، يبدو أن النظام الشمسي لا يمكن أن يكون أقدم بكثير من تلك الصخور. إن التضمينات الغنية في الكالسيوم والألمنيوم والتي هي أقدم المكونات الصلبة المعروفة داخل النيازك التي تشكلت داخل النظام الشمسي تبلغ من العمر 4.567 مليار سنة،
التوقعات الناتجة من نماذج التراكم المختلفة تتراوح أعمارها ما بين بضعة ملايين إلى نحو 100 مليون سنة حيث أنه من الصعب تحديد عمر الأرض بدقة. كما أنه من الصعب تحديد أقدم الصخور على الأرض بالضبط.
محتويات
1 تطور المفاهيم الجيولوجية الحديثة
2 الحسابات المبكرة
3 مراجع
4 وصلات خارجية
تطور المفاهيم الجيولوجية الحديثة
عن طريق دراسة طبقات الصخور الأرضية، أدرك علماء الطبيعة أن الأرض ربما مرت بالعديد من التغييرات أثناء تاريخها. غالبًا ما تحتوي هذه الطبقات على بقايا متحجرة لكائنات غير معروفة، ما قاد البعض لتفسير تطور الكائنات الحية من طبقة إلى أخرى.
في القرن السابع عشر، كان نيكولاس ستينو من أوائل علماء الطبيعة الذين أدركوا أهمية العلاقة بين البقايا الأحفورية والطبقات الصخرية. دفعته ملاحظاته إلى صياغة مفاهيم مهمة لوصف طبقات الأرض (أي «قانون التراكب» و«مبدأ الأفقية الأصلية»). في تسعينات القرن الثامن عشر، افترض ويليام سميث أنه إذا احتوت طبقتان صخريتان في مواقعين مختلفين على أحافير متشابهة، فمن المعقول جدًا أن يكون عمرهما متماثلًا. بناءً على هذه الملاحظات، استنتج ابن أخ سميث وطالبه، جون فيليبس، لاحقًا أن عمر الأرض هو 96 مليون سنة تقريبًا.
في منتصف القرن الثامن عشر، اقترح عالم الطبيعة ميخائيل لومونوسوف أن الأرض قد نشأت بشكل منفصل عن بقية الكون، وقبل مئات الآلاف السنين من ولادته. كانت أفكار لومونوسوف تخمينية في الغالب. في عام 1779، حاول كومت دو بوفون حساب عمر الأرض عن طريق تجربة: صنع كرة صغيرة تشبه الأرض في تكوينها ثم قاس معدل تبريدها. قاده ذلك إلى تقدير أن عمر الأرض هو 75000 سنة تقريبًا.
استخدم علماء الطبيعة الآخرون هذه الفرضيات لاستكشاف تاريخ الأرض، على الرغم من أن نتائجهم الزمنية لم تكن دقيقة لأنهم لم يكونوا على علم بالمدة اللزمة لتكون الطبقات الأرضية. في عام 1830، قام الجيولوجي تشارلز ليل، بناءً على الأفكار الموجودة في أعمال جيمس هوتون، بالترويج لفكرة أن المعالم الأرضية تتغير بشكل دائم، إذ تتعرض للتآكل والتباين باستمرار، وأن معدل هذا التغيير ثابت تقريبًا. مثّل هذا تحديًا لوجهة النظر التقليدية، التي تقول إن تاريخ الأرض تهيمن عليه كوارث متقطعة. تأثر العديد من علماء الطبيعة بأفكار ليل ليصبحوا من أتباع «الوتيرة الواحدة» الذين اعتقدوا أن التغييرات الأرضية ثابتة وموحدة.
الحسابات المبكرة
في عام 1862، نشر الفيزيائي ويليام طومسون، البارون كلفن الأول، حسابات استنتج فيها أن عمر الأرض يتراوح بين 20 مليون و400 مليون سنة. افترض أن الأرض تشكلت من جسم منصهر تمامًا، وحسب الزمن اللازم لانخفاض تدرج درجة الحرارة بالقرب من السطح إلى قيمته الحالية. لم تشمل حساباته الحرارة الناتجة عن الاضمحلال الإشعاعي (وهي عملية لم تكن معروفة آنذاك) أو الحمل الحراري داخل الأرض، الذي يسمح لدرجة الحرارة في طبقة الوشاح العلوي بالبقاء مرتفعةً لفترة أطول، ما يسمح بالحفاظ تدرج حراري مرتفع في القشرة لفترة أطول. وما زاد الأمر سوءًا هي تقديرات كلفن لعمر الشمس، التي استندت على الناتج الحراري للشمس والنظرية القائلة بأن مصدر طاقة الشمس هو طاقة الجاذبية الكامنة؛ قدر كلفن أن عمر الشمس هو 20 مليون سنة تقريبًا.لم يقتنع علماء الجيولوجيا على غرار تشارلز ليل بمثل هذا التقدير القصير لعمر الأرض. بالنسبة لعلماء الأحياء، حتى 100 مليون سنة بدت فترة قصيرة لعمر الأرض. في نظرية التطور لتشارلز داروين، تتطلب عملية التباين العشوائي الوراثي مع عملية الاصطفاء الطبيعي التراكمي فترات زمنية طويلة، وقد صرح داروين أن تقديرات اللورد كلفن غير كافية على ما يبدو. وفقًا لعلم الأحياء الحديث، بدأ التاريخ التطوري الكلي منذ بداية الحياة حتى اليوم قبل 3.5 إلى 3.8 مليار سنة، وهي الفترة الزمنية التي انقضت منذ ظهور آخر سلف لجميع الكائنات الحية وفقًا للتأريخ الجيولوجي.في محاضرة أُجريت عام 1869، هاجم المدافع الكبير عن داروين، توماس إتش. هكسلي، حسابات طومسون، مشيرًا إلى أنها دقيقة في حد ذاتها ولكنها تستند على افتراضات خاطئة. قدم الفيزيائي هيرمان فون هيلمهولتز (عام 1856) وعالم الفلك سايمون نيوكومب (عام 1892) حساباتهما الخاصة، وقدرا أن عمر الأرض هو 22 و18 مليون سنة، على التوالي: قدرا بشكل مستقل الزمن اللازم لتشكل الشمس وصولًا إلى قطرها وسطوعها الحاليين من سديم الغاز والغبار الذي وُلدت منه. كانت نتائجهما متوافقةً مع حسابات طومسون. مع ذلك، فقد افترضا أن مصدر سطوع الشمس هو طاقة الجاذبية الكامنة. لم تكن عملية الاندماج النووي للشمس معروفةً بعد.
دعم علماء آخرون حسابات طومسون. اقترح ابن تشارلز داروين، عالم الفلك جورج إتش. داروين، أن الأرض والقمر قد انفصلا في الماضي بعدما كانا جرمًا منصهرًا واحدًا. حسب داروين مقدار الوقت الذي اللازم لإبطاء فترة دوران الأرض حتى 24 ساعة نتيجة الاحتكاك المدّي. أضافت قيمته البالغة 56 مليون سنة دليلًا إضافيًا على أن طومسون كان على المسار الصحيح.
كان آخر تقدير قدمه طومسون، في عام 1897، هو أن عمر الأرض «أكثر من 20 مليون عامًا وأقل من 40 مليون عام، وربما أقرب بكثير إلى 20 مليون عامًا». في عامي 1899 و1900، قام جون جولي بحساب المعدل اللازم لتراكم الملح في المحيطات نتيجة عمليات التعرية، واستنتج أن عمر المحيطات يتراوح بين 80 و100 مليون عام.
==========
علم الكون من ويكيبيديا، الموسوعة الحرة
علم الكون Universum.jpg
صنف فرعي من فيزياءالاطلاع ومراجعة البيانات على ويكي داتا
جزء من ما وراء الطبيعة — فيزياء فلكيةالاطلاع ومراجعة البيانات على ويكي داتا
يمتهنه عالم كونياتالاطلاع ومراجعة البيانات على ويكي داتا
المواضيع طاقة مظلمة — سائل مظلمالاطلاع ومراجعة البيانات على ويكي داتا
تم إكمال حقل هابل العميق الأقصى في سبتمبر عام 2012 ويظهر أبعد مجرات تم تصويرها على الإطلاق. باستثناء بضع نجوم في المقدمة (وهي الساطعة ويمكن التعرف عليها بسهولة فقط لأن لديهم طفرات الحيود)، كل بقعة من الضوء في الصورة هي مجرة فردية، وبعضها قديمة قدم 13.2 مليار سنة. ويقدر الكون المنظور بأنه يحتوي على أكثر من 200 مليار مجرة.
الكونيات أو علم الكون
(بالإنجليزية: Cosmology) (من الإغريقية: κόσμος وتعني "عالم" و-λογία والتي تعني "دراسة" بمعنى خطبة أو محاضرة وهي تلحق بمعظم الكلمات لتشير إلى العلم الذي يدرس هذا الموضوع). هو العلم الذي يدرس أصل ونشأة وتاريخ ومحتويات وتطور الكون، ودراسة البنية الواسعة للفضاء، بكل ما فيه من مادة وطاقة. ورغم حداثة هذا العلم من حيث تداخله مع الفيزياء الحديثة فإن جذوره تمتد إلى العصور القديمة بمعالجاتها الفلسفية والدينية والأسطورية الغيبية (ميتافيزيقية) لموضوع أصل الكون.
محتويات
1 لمحة تاريخية
2 مكونات الكون
3 تجانس وتوحد خواص الكون
4 الاستواء
5 نموذج الكون لجولد
6 انظر أيضًا
7 مراجع
8 وصلات خارجية
لمحة تاريخية
الجدول الزمني للطبيعة
عودة التأين
عصر طغيان المادة
تسارع التوسع
الماء
حياة وحيدات الخلية
التركيب الضوئي
حياة
متعددة الخلايا
الفقاريات
العصور المظلمة
←
الكون (−13.80)
←
النجوم القديمة
←
المجرة القديمة
←
الكوازار القديم/ثقب أسود فائق
←
أوميجا قنطورس
←
المرأة المسلسلة
←
أذرع درب التبانة
←
تشكل NGC 188 العنقودية
←
رجل القنطور
←
الأرض/المجموعة الشمسية
←
أشكال الحياة القديمة
←
الأكسجين القديم
←
الأكسجين الجوي
←
التكاثر الجنسي
←
الحيوانات/النباتات البدائية
←
الانفجار الكامبري
←
الثدييات البدائية
←
القرود البدائية
الـحــيــاة
تأشير ونقر
(مليار سنة مضت)
تحتوي الصورة أعلاه على روابط قابلة للنقر
(أنظر أيضا: جدول زمني للحياة.)
علم الكون فرع حديث العهد نسبياً من العلوم الطبيعية، إلا أنه يتناول بعضاً من أقدم الأسئلة التي طرحتها البشرية، على غرار: هل الكون غير محدود؟ هل هو موجود منذ الأزل؟ وإذا كان الجواب بالنفي، فكيف ظهر الكون إلى الوجود؟ وهل سينتهي يوماً ما؟ ومنذ القدم يسعون البشر إلى بناء إطار مفاهيمي من نوع ما للإجابة عن الأسئلة المتعلقة بالكون وبعلاقتهم به.
كانت أُولى النماذج لدراسة علم الكون عبارة عن خرافات، إذ كانت أغلب المحاولات القديمة مبنية بالأساس على شكل من أشكال التجسيم (أي نسبة الصفات البشرية إلى الكائنات غير البشرية). وقد تضمنت بعض هذه المحاولات فكرة أن العالم المادي تُحركه كيانات ذات إرادة نافذة يمكنها أن تساعد البشرية أو تعوقها. فيما تضمنت البعض الآخر أن العالم المادي نفسه جامدا، ولكن يمكن لإله أو آلهة أن يتحكموا في مساره، في تلك الحالتين تميل خرافات الخلق إلى عزْو منشأ الكون إلى كيانات يمكن أن تفهم دوافعها -ولو جزئياً- من جانب البشر.
تعود جذور العلم الحديث إلى بلاد اليونان القديمة، بطبيعة الحال كان للإغريق آلهتهم وأساطيرهم، وكان كثير منها مستسقى من ثقافات مجاورة. لكن إلى جانب هذه العناصر التقليدية بدأ الإغريق في تأسيس نظام من مبادئ البحث العلمي، وكانو من أرسوا العلاقة بين السبب والنتيجة، كما أنهم أدركوا أن توصيف الظواهر المرصودة وتفسيرها يمكن صياغتهما بصورة رياضية أو هندسية، بدلاً من الاعتماد على مفهوم التجسيم.
خلال العصور المظلمة، لم تكن الثقافة المسيحية على معرفة بمعظم المعارف التي اكتسبها الإغريق، بَيْدَ أن هذه المعارف ازدهرت في العالم الاسلامي. نتيجة لذلك، كان التفكير المرتبط بدراسة الكون في أوروبا محدوداً خلال العصور الوسطى.
تمثل التطور العظيم التالي على الطريق نحو التفكير العلمي الحديث في دراسة الكون في ظهور إسحاق نيوتن (1642-1727)على الساحة. تمكن نيوتن من أن يبين في كتابه "المبادئ" (1687) أن الحركة الإهليليجية التي توصل إليها كبلر إنما هي نتيجة طبيعية لوجود قانون كوني عام للجاذبية.
بدأت الحقبة الحديثة لعلم الكون في السنوات الأولى من القرن العشرين، حين حدثت عملية إعادة صياغة كاملة لقوانين الطبيعة. طرح ألبرت أينشتاين (1879-1955) مبدأ النسبية، وبذا قوض مفهوم نيوتن عن المكان والزمان. ولاحقاً حلت النسبية العامة محل قانون الجذب العام لنيوتن. ولكن رغم أن هذه التطورات المفاهيمية قد مهدت الطريق، فإن الخطوات النهائية نحو الحقبة الحديثة لعلم الكون لم يضطلع بها الفيزيائيون النظريون، بل علماء الفلك القائمون على عمليات الرصد. ففي عام 1929، نشر إدوين هابل المشاهدات التي أدت بنا إلى الاعتقاد بأن الكون أخذ في التمدد، وأخيراً، في عام 1965 اكتشف آرنو بينزياس إشعاع الخلفية الكونية الميكروي الذي يعد دليلاً دامغاً على أن الكون بدأ بكرة نارية بدائية. أي "الانفجار العظيم".
مكونات الكون
أصبح لدى العلماء معرفة أفضل عن الكون. فبفضل التقدم العلمي والتكنولوجي وخاصة بعد تطور التلسكوبات البصرية والراديوية، أمكن التعرف بدقة إلى توزيع النجوم والأجرام السماوية في الكون. فالنجوم موجودة في الكون على شكل تجمعات هائلة كل تجمع يصل إلى بلايين النجوم وهذا التجمع الهائل من النجوم يدعى بالمجرة.
بواسطة التلسكوبات البصرية أمكن الكشف عن حوالي 600 مليون مجرة كما تم اكتشاف البلايين من المجرات بواسطة التلسكوبات الراديوية. فالشمس(والأرض وبقية الكواكب التي تدور حول الشمس) هي أحد النجوم في مجرتنا(مجرة درب التبانة)، التي يبلغ عدد نجومها 100 بليون نجمة. أن المسافة التي تفصل هذه المجرات عن بعضها البعض شاسعة جداً. ولقد تم الكشف عن بعض هذه المجرات البعيدة التي تبعد عن الارض 4500 مليون سنة ضوئية، أي أن الضوء الذي يسير بسرعة 300 ألف كيلو متر/ثانية يحتاج 4500 مليون سنة ليصل إلى الأرض. فالمجرات وما تحوي من نجوم وغبار وغازات (السديم) وما يدور حول النجوم من كواكب وتوابع وأجرام سماوية أخرى هي مكونات الكون.
تجانس وتوحد خواص الكون
أبسط المداخل لتطبيق مفاهيم النسبية العامة هو استخدام ما نشاهده من انتظام المقياس الكبير الملحوظ، فنحن نشاهد في المقاييس المساوية 1000Mpc ليس فقط كثافة متوسطة منتظمة ولكن نشاهد أيضاً انتظامات في خواص أخرى (مثل أنواع المجرات، كثافات مكوناتها، تركيبها الكيميائي وتركيبها النجمي). لذلك في المقياس الكبير ندرك ما يلي من السمات:
الكون متجانس.
الكون موحد الخواص حول كل نقطة، نعني بتوحد الخواص أنه من غير الممكن عند إجراء مشاهدات محلية التمييز بين أحد الاتجاهات في السماء واتجاه آخر (أي لا يوجد اتجاه مفضل). يمكن أن يكون الكون متجانساً وغير موحد الخواص، وذلك إذا كان الكون، مثلاً، يصاحبه مجال مغناطيسي كبير المقياس موجه ناحية أحد الاتجاهات في كل الأماكن وكانت قيمة هذا المجال متساوية في كل الأماكن. من ناحية أخرى، لا يمكن للكون غير المتجانس أن يكون موحد الخواص حول كل نقطة، وذلك لأن معظم قطع الكون أن لم يكن كلها سوف ترى سماءً متكتلة في أحد الاتجاهات وغير مكتملة في اتجاه آخر.
الكون في حالة تمدد، تبدو كل المجرات مبتعدة عن مجرتنا (مجرة درب التبانة) بسرعة تتناسب طردياً مع بعدها. ويطلق على سرعة الابتعاد هذه اسم" جريان هابل". سرعة الابتعاد هذه تساهم في تأسيس فكرة توحد خواص الكون.
الاستواء
يُعتبر مفهوم "انعطاف الفضاء" أمرًا جوهريًا لـعلم الكون. وكون الكون "مستويًا" من الممكن أن يحدد مصيره النهائي؛ ما إذا كان سيتمدد إلى الأبد أو سينهار في نهاية المطاف ويرتد على عقبيه. وتم قياس هندسة الزمان والمكان بواسطة مسبار ويلكينسون لقياس اختلاف الموجات الراديوية (WMAP) ليتبين أنه مسطح تقريبًا. ووفقًا لنتائج وتحليلات مسبار ويلكينسون لقياس اختلاف الموجات الراديوية على مدار خمس سنوات، قرر مسبار ويلكينسون لقياس اختلاف الموجات الراديوية أن الكون مسطحًا، الأمر الذي ترتب عليه أن متوسط كثافة الطاقة في الكون تعادل الكثافة الحرجة (في نطاق هامش 1% من الخطأ). وهذا يعادل كثافة كتلة مقدارها 9.9 × 10−30 g/cm3، وهو ما يعادل فقط 5.9 بروتونات لكل متر مكعب.”
نموذج الكون لجولد
نموذج الكون لجولد هو نموذج كوني لـلكون. وفي هذا النموذج، يبدأ الكون مع الانفجار العظيم ويتسع لبعض الوقت، مع تزايد الاعتلاج وسهم الزمن الدينامي الحراري يشير إلى اتجاه الاتساع. وبعدما يصل الكون حالة منخفضة الكثافة، فإنه ينكمش مرة أخرى، ولكن يقل الاعتلاج الآن، ويتوجه سهم الزمن الدينامي الحراري في الاتجاه المعاكس، حتى ينتهي الكون في الانسحاق الشديد منخفض الاعتلاج وعالي الكثافة. ويُسمى النموذج على اسم عالم الكونيات توماس جولد، الذي اقترح النموذج في ستينيات القرن الماضي.
انظر أيضًا
علم السماء والعالم
نشوء عدمي
علم الكون غير القياسي
تشكل وتطور المجرات
=========
ليست هناك تعليقات:
إرسال تعليق