Deep Time: Crash Course Astronomy #45

بالمقارنة مع الإنسان، فإن الكون قديم جدًا،

إذ إن عمره يقارب 14 مليار سنة.

هذا عمر موغل في الطول

فهو أطول من عمر الأرض وعمر الشمس

وعمر كل شيء، كما هو واضح.

لكن عندما تفكرون في الزمن نفسه

فما مدى طول 14 مليار سنة حقيقةً؟

تبدو لنا الآن فترة زمنية طويلة

لكن الزمن آخذ بالتقدم إلى المستقبل

وكل يوم يكبر الكون قليلاً.

أعرف أن ذلك يبدو بديهيًا

لكن هل فكرتم يومًا فيما يعنيه ذلك؟

سيصبح عمر الكون يومًا 20 مليار سنة، فثلاثين،

فخمسين ملياراً، فمئة مليار، فترليون سنة

وحتى حينها، يستمر الزمن بالتقدم، قد تبدو هذه

الأرقام نظرية، لكن تلك الأزمان آتية لا محالة.

سيستمر الزمن بالتقدم. كيف سيكون

حال الكون في ذاك المستقبل البعيد للغاية؟

سيكون شكله مختلفًا. أجل، مختلفًا.

نحن على وشك خوض رحلة طويلة، هي فعليًا أطول

رحلة ممكنة إذ إننا سنذهب إلى نهاية الكون.

دعوني أحذركم في البداية،

ما سأعرضه عليكم اليوم مثير جدًا للاهتمام

ومذهل لأبعد حد،

لكنه قد يكون محزنًا قليلاً للبعض منكم.

لكن دعوني أطمئنكم

فلن يكون الحديث كله ظلامًا وفناءً.

لأصدقكم القول، سيكون معظمه

ظلامًا وفناءً لكن هناك بصيص ضوء،

حرفيًا تقريبًا، في آخر الطريق الطويل جدًا.

سوف أستخدم أرقامًا كبيرة جدًا في هذه الحلقة،

وعندما أقول “كبيرة” فإنني أعني أنها مهولة،

فهي تفوق أية أرقام صادفتموها من قبل

على الأرجح. وسأضطر لاستخدام رموز علمية

لاختصار الأرقام بكتابتها أسيًا.

مثلًا، الرقم مئة هو نتاج 10 ضرب 10

فنسميه 10 تربيع، أو 10 للأس 2.

والألف تساوي 10 ضرب 10 ضرب 10

أي 10 تكعيب،

أو 10 للأس 3.

قد تبدو هذه الطريقة غير مفيدة عند ذكر الأرقام

الصغيرة، لكنها مفيدة للأرقام الأكبر بكثير.

فالمليون هو 10 أس 6

والمليار 10 أس 9، وهكذا.

القوة، أو الأس، يرتفع رقمًا واحدًا

ولكن الرقم الفعلي أكبر 10 أضعاف

لذا فإن 10 للأس 18 ليست ضعف 10 للأس 9

بل إنها أكبر منها بمليار مرة!

في حياة الكون، كانت أجسام مختلفة

تسيطر في الفترات الزمنية المختلفة.

فمثلاً، في كوننا الحالي، في هذه اللحظة

يمكنك أن تجادل بأن النجوم هي الجسم المهيمن

فهي تنتج أكبر كمية من الطاقة،

أما قبل النجوم فكان هناك جسم مهيمن آخر

وهي البلازما المشتتة بشكل عام.

بحث عالما الفلك فريد آدامز وغريغ لافلين

فيما سيحدث للكون بعد أزمنة طويلة

وقسماها لخمسة حقب رئيسية

وشرحاها في كتابهما “حِقب الكون الخمس”

وهو كتاب جيد جدًا للمهتمين.

ليست تقسيماتهما رسمية

لكن عملهما ممتاز بالنظر لما نعرفه حتى الآن،

لذا فلنستخدم هذه التقسيمات.

أولاً، الحقبة البدائية

الذي تحدثنا عنها في الحلقة السابقة.

وهو يشمل الفترة الممتدة بين الانفجار العظيم

وحتى تشكُل أول النجوم

بعد 400 مليون سنة تقريبًا.

الحقبة الثانية هو الحقبة الذي نعيش فيه الآن

وفيه تضيء النجوم سماء الليل

وتسمى بالحقبة النجمية

وقد مضى منها حوالي 13،4 مليار سنة.

لكن لمتى سوف تمتد؟

أو بالأحرى، متى ستموت آخر نجمة؟

كلما قلت كتلة نجمة زادت فترة حياتها واستمرت

بتحويل الهيدروجين لهيليوم ببطء شديد وبانتظام.

تشير النماذج

إلى أن نجم القزم الأحمر ذا الكتلة الأقل

يمكنه الاستمرار بذلك

لحوالي ترليون سنة تقريبًا، وهذا وقت طويل.

الأقزام الحمراء

التي تشكلت في بداية عمر الكون

ستكون قد استهلكت حتى الآن 1% من الهيدروجين

فيها وما يزال 99% من عمرها أمامها

وباستخدام مصطلح بشري، فهي ما تزال رضيعة.

في وقتنا الحالي، تحوّل المجرات الغاز السديمي

لنجوم بسعادة، لكن الغاز سينفد يومًا ما.

تتفاوت التقديرات، لكنها تشير بشكل عام

إلى أن تشكّل النجوم في معظم المجرات

سوف يأخذ بالتوقف بعد بضعة مليارات السنين

حيث يقل تكوين نجوم جديدة تدريجيًا

بينما تأخذ النجوم الموجودة بالفناء، وقد يؤدي

تصادم المجرات وغيرها من الأحداث لتشكل نجوم

ما قد يطيل عمر النجوم قليلاً.

لكنها حتى لو عاشت 50 أو 100 مليار سنة أخرى

فإن ذلك بالكاد سيغير شيئًا.

إذا كان أطول عمر لنجم

هو ترليون، سنة فماذا تعني له

بضعة مليارات إضافية؟

بينما يحدث ذلك، تتغير ألوان المجرات وتتلاشى.

لمعظم المجرات الحلزونية أقراص زرقاء وهّاجة

إذ يطغى إشعاع النجوم الساخنة الساطعة.

ولكن مع موت هذه النجوم واستبدالها بنجوم

أخفت وأقل كتلة، فإن المجرة تبهت ويحمر لونها.

وبعد مليارات السنين من نفاد الغاز السديمي

وحدها الأقزام الحمر ستكون

ما تزال على قيد الحياة.

بعد ترليون سنة، هذا ما سنجده.

وقد يتطلب ذلك وقتًا أطول

فقد رأيت بعض الحسابات التي تشير لأن أصغر

النجوم في الكتلة قد تعيش فترة أطول 10 أضعاف.

لكن لا يهم، فلا تعني لي عشرات الأضعاف شيئاً

فهي ليست أكثر

من تقلبات إحصائية في حياة الكون.

لكن عندما يحدث بالفعل أن يموت النجم الأخير

فذلك يعني أن المجسمات الوحيدة المتبقية

في الكون التي تولد طاقة معتبرة هي جثث النجوم

أي الأقزام البيض والنجوم النيوترونية

والثقوب السوداء، وكذلك الأقزام البنية

التي تتوسط كتلتها بين كتلة النجوم والكواكب.

باستثناء الثقوب السوداء، فإن هذه الأجسام

يرفدها أنواع متعددة من ضغط التحلل

وهذا يعني أنه بعد بضعة ترليونات

من السنين ستنتهي الحقبة النجمية

وتبدأ حقبة التحلل.

سيكون الكون مظلمًا بالنسبة للعين البشرية،

هذا بافتراض وجود عين بشرية بعد ترليون سنة

أو حتى وجود بشر. لكن من حيث الموجات

تحت الحمراء فإن النور سيكون ساطعًا.

كثير من هذه الأجسام سوف يتوهج

عند الأطوال الموجية تحت الحمراء بسبب دفئه.

أو بالأحرى، فتوره. عند ولادتها، تكون

النجوم النيوترونية والأقزام البيض حارة جدًا

وتبرد مع الزمن، ويتوقف هذا الزمن

على كتلتها وعلى عوامل أخرى،

إلا أنه يجوز القول إن درجة حرارتها ستكون

بدرجة حرارة الغرفة بعد بضعة ترليونات سنة

وكلما تقدم عصر التحلل صارت أبرد.

لكن بريقها لن يختفي للأبد،

وذلك لأنه على مدى ترليونات السنين

فإن مدارات الأقزام البيض الثنائية ستضمحل

وستندمج النجوم ويحدث انفجار مستعر أعظم.

أما النجوم النيوترونية الثنائية

فتندمج وتنفجر مطلقة إشعاعات غاما

فيطغى وهج انفجارها من شدته

على آلاف المجرات في هذا المستقبل البعيد.

ولكن لفترة قصيرة، فهذه الأحداث قصيرة الأمد

وسيعود الكون بعدها بسرعة

إلى الظلمات.

الغريب أن الأقزام البنية مصدر أفضل للطاقة،

فقد يؤدي اندماج الأقزام البنية الثنائية

إلى تشكيل نجم طبيعي نسبيًا بل وحتى أحيانًا قليل

الكتلة، يمكنه أن يشع لمئات مليارات السنين.

لكن، مع ذلك، فإن الزمن لا يتوقف

بعد كادريليون سنة، سيكون ذلك قد فني.

نجوم هذا الزمن ليست كنجوم الماضي.

بل إن الكون في عصر التحلل ليس كما كان.

في حلقتنا عن الطاقة المظلمة،

ذكرت أنه مع تمدد الكون فإننا نظرتنا له ستنكمش

وفي الوقت نفسه، فإن كافة مجرات

المجموعة المحلية ستصطدم وتندمج معًا

لتشكل مجرة واحدة إهليلجية ضخمة.

ومع تقدم عصر التحلل

فكل ما سنراه هو مجرتنا المتضخمة المظلمة

أما باقي الكون

فسينقطع عنا كليًا.

لن نكون قادرين على رؤية شيء أصلاً.

أكره أن أزف لكم الخبر

لكن حتى ذلك سيزول.

تنبئ نماذجنا عن سلوك الجسيمات دون الذرية

أنه بعد فترات زمنية طويلة جدًا

فإن البروتونات، وهي الجسيمات ذات الشحنة

الموجبة في نواة الذرة، سوف تتحلل

ونصف العمر لهذه العملية طويل للغاية

على الأقل 10 أس 34 سنة

وعلى الأغلب أطول من ذلك.

لكن عصر التحلل أطول من ذلك، فعندما تتحلل

البروتونات جميعها، ستنحل المادة ذات نفسها.

الأقزام البيض والبنية والنجوم النيوترونية

ستتحلل مع انحلال البروتونات المكونة لها.

لكن هناك جانب إيجابي نوعًا ما،

فقد توصل آدام ولافلين في حساباتهما

إلى أن تحلل البروتونات، الذي يطلق

مقداراً ضئيلاً من الطاقة، سيجعل الأقزام البيض

تشع حرارة بقدرة 400 واط، وليكن بعلمكم

أن الميكروويف يولد طاقة أكبر من ذلك

مع أن حجمه أقل بكثير من القزم الأبيض.

لكن، بعد 10 أس 38 سنة

سيبدو ذلك كما يبدو لنا الآن النجم الساطع.

بعد 10 أس 40 سنة من الآن

ستكون حتى النجوم التحللية قد اختفت

والأجسام الكبيرة الوحيدة المتبقية

ستكون الثقوب السوداء.

وبذا يبدأ عصر الثقوب السوداء.

لا تولد الثقوب السوداء طاقة كثيرة

ما لم تمتص كمية هائلة من المواد

التي يمكن تفكيكها وتحويلها لقرص مزود

عدا عن ذلك، فهي لا تفعل شيئاً مفيداً.

لكن هناك طريقة واحدة لتوليد الطاقة

من ثقب أسود، وهي أن يتبخر.

أتصدقون ذلك؟ يظن معظم الناس

أن الثقوب السوداء تبتلع الأشياء

وأنها باقية إلى الأبد.

لكن كلمة “للأبد” خطيرة، عندما تتحدث عن سنين

بأرقام مثل: 10 أس 50 أو 60 أو 90

فماذا تعني كلمة “للأبد”؟

في السبعينيات، أجرى عالم الفيزياء ستيفن هوكنغ

حسابات على الثقوب السوداء

بالإضافة لحسابات ميكانيكا الكم، واكتشف أن

الثقوب السوداء تشع جزيئات في حالات معينة.

وأثرها هذا ضعيف جدًا وهناك آليات

فيزيائية معقدة تعقيدًا شديدًا ورائها.

انظروا إلى قسم الوصف لتجدوا الروابط

التي تشرحها. لكن، في المحصلة،

فإن الثقوب السوداء يمكنها تسريب المادة ببطء

شديد، وكلما زادت كتلتها قلت سرعة تسريبها لها.

ما مدى بطئها؟ لثقب أسود بثلاثة أضعاف كتلة

الشمس، وهو أصغر حجم يمكن لمستعر أعظم تكوينه،

فإن هذا الثقب يتطلب 10 أس 68 سنة حتى يتبخر.

وهذا وقت طويل جدًا

لكن الكون لديه وقت.

حتى الثقوب السوداء هائلة الضخامة

في مراكز المجرات تتبخر

ويستغرق ذلك، تخيلوا ذلك: 10 أس 92 سنة.

10 أس 92، من شدة ضخامة هذا الرقم

لا أستطيع الإتيان بتشبيه يصفه.

فهو الرقم 1 متبوعًا بـ92 صفرًا

وهذا يفوق عدد الجزيئات دون الذرية

في الكون بأكمله.

أرأيتم كم هو ضخم؟

هذا هو عدد السنوات المطلوب للتبخر.

لكن التبخر حاصل عاجلاً أم آجلاً جدًا،

وبينما يأخذ الثقب السوداء بفقدان كتلته

يتسارع إشعاعه للطاقة والجزيئات، وعندما يتبخر

يرسل وهجًا من الضوء كأنه قنبلة صغيرة انفجرت.

خلال عصر الثقوب السوداء

يكون ذلك المصدر الوحيد للطاقة في الكون.

وفي النهاية تتبخر جميع الثقوب السوداء

وتلك ستكون النهاية

فلن يكون في الكون سوى جزيئات دون ذرية

وفوتونات، وتلك طاقتها ضئيلة للغاية

حتى أن وجودها مثل عدمه. وسيحدث هذا

بعد 10 أس 92 أو 93 سنة من الآن.

في تلك المرحلة، يكون الكون قد مات، انتهى،

توفي. وبذلك ندخل عصر الظلام المشؤوم.

وسيمتد هذا العصر للأبد

رغم أن الوقت ربما يكون قد فقد معناه حينها.

هذا أمر شنيع، والكتابة والحديث عنه صعب

لأن التفكير فيه ليس بالأمر المسلي.

ربما هو مسلّ قليلاً

لكن عندما تتخيل حدوثه فعلاً فهو مأساوي.

هناك طريقة قد تمنع حدوث هذا الظلام الأبدي

لكنها لن تعجبكم.

تتسبب الطاقة المظلمة في تسارع تمدد الكون

ليست لدينا معلومات كثيرة عن الطاقة المظلمة

ولا حتى عن ماهيتها

لكننا نعرف أن الأفق الكوني، وهو كل ما يمكننا

رؤيته في الكون، ينكمش مع تسارع التمدد.

من ضمن الفرضيات العديدة واحدة تقول

بأن الطاقة المظلمة سيتعاظم أثرها أكثر وأكثر

وبذلك ينكمش الأفق أسرع

وينطوي علينا أسرع وأسرع.

لكن ذلك ليس بوهم، بل هو أحد القيود

الفيزيائية للكون، وتمدد في الزمكان.

لن تتخطاه أي قوة، لا قوة الجاذبية

ولا الكهرومغناطيسية ولا غيرها.

وكأن ذلك الجزء من الكون الواقع وراء الأفق

قد انشق عنا وتمدد بعد نقطة الانكسار.

بعد زمن، وحسب هذه الفرضية،

فإن الأفق الكوني

سينكمش حتى يصبح أصغر من مجرتنا، فأصغر

من أقرب النجوم إلينا، فأصغر من النظام الشمسي

فأصغر من كوكبنا، وسيستمر بالانكماش

حتى يصبح أصغر من جزيء دون ذري!

وعندما يحدث ذلك فسيكون الكون

وكأنه تمزق إربًا حتى أدنى المستويات الكمية.

هذا ما يسميه علماء الفلك بالتمزق الأعظم.

نحن لا ندري إن كان سيحدث حقًا أم لا

ولكنه إن حدث، فسيكون ذلك بعد مليارات السنين

أي بعد موت الشمس بكثير

ولكن قبل عصر الظلام بكثير.

لا تريحني هذه الفكرة أنا شخصيًا،

لكن الجيد فيها أنها ليست أكثر من تخمين.

عندما نعرف المزيد عن الطاقة المظلمة

فسنعرف أكثر تأثيرها على مصير الكون.

أهذا مفرح؟

هل من إرجاء لهذا الأجل؟

ربما، أمر ممكن لكنه ليس مثبتًا،

أن يكون كوننا واحدًا من أكوان عدة.

من كون متعدد كما يسمى.

وهذه الأكوان الأخرى ستظل حية بعد موت كوننا

ونحن لا نستطيع الانتقال إليها بالطبع،

لكن مع ذلك فمبارك لها.

وهناك فكرة أخرى، هي بعيدة المنال نوعًا ما

لكنها لا تخالف قواعد الفيزياء التي نعرفها.

إن الفراغ الكوني يُعتبر خالياً من الطاقة

لكن هناك فرضية في ميكانيكا الكم

تقول بأن ذلك ربما وهم، فربما يكون هناك

مستوى طاقة أخفض مما نستطيع إدراكه.

تخيل دَرجًا، تظن نفسك واقفًا

على الدرجة السفلى

لكنك تكتشف بعدها

أن الدرجة السفلى تقع فعليًا أسفل منك.

قد يكون كوننا متوازنًا بصعوبة

على تلك الدرجة الثانية من الأسفل

قد يبقى عليها

لكن إن دفعه شيء فسيسقط.

من المحتمل أنه في مكان ما

في الكون المظلم الفارغ، لأي سبب من الأسباب

بعد زمن طويل جدًا،

سيتم دفع جزء صغير من الفضاء كميًا إلى الأسفل

حيث الحالة الأقل، وهي الفراغ الحقيقي.

لكن، ماذا سيحدث بعد ذلك؟

سيصطدم بالمناطق حوله

وستقع هي الأخرى، وهكذا.

إليكم الجزء الغريب في الموضوع، وأعلم

أن الموضوع برمته غريب، لكن هذا أغرب بعد:

بداخل هذه المنطقة، تُعاد صياغة قواعد الفيزياء.

كيف؟ لا نعرف، فتبعًا لمعلوماتنا،

لا يمكننا معرفة ما سيحدث فيها

لكن ما سيحدث سيمحو الزمان والمكان بداخلها.

كأنه فص ملح وذاب. وسيتغير كل شيء

بطريقة جوهرية لا يمكننا فهمها.

تتسع موجة التدمير هذه بسرعة الضوء

وتبتلع كل ما تبقى من الكون

وما سيخلفه ذلك هو شيء جديد، شيء مختلف.

لا يمكننا معرفة ماهيته.

هذه الفرضية تعطيني أملاً،

فهي تشبه إعادة تشغيل الحاسوب الكوني

فقد عاش الكون حياة طويلة جدًا، ومات موتًا بطيئاً

جدًا، وبهذا السيناريو فإن “عقده يتجدد”

ويُعطى فرصة للبدء من جديد.

ربما هكذا كانت ولادة كوننا في الأصل

عن طريق تقلّب كمي في كون آخر

كان البرعم للكون الذي نعرفه.

ربما حدث هذا مسبقًا وسيعاود الحدوث

مرة ثانية وثالثة إلى المالانهاية.

هذه الفكرة تعجبني.

هي مجرد تخمين حتى الآن،

لكن إن كانت صحيحة،

فالكون ليس يمضي نحو هلاكه

بل إن هناك فرصة لولادة

عدد لا نهائي من الأكوان.

ولعل هذا أكثر معلومة أعرفها تمدني بالأمل.

تعلمتم اليوم أن أيام الكون معدودة،

فالنجوم سوف تموت بعد بضعة ترليونات السنين

والبروتونات ستتحلل وستضمحل المادة

بعد ألف ترليون ترليون ترليون سنة.

سوف تتبخر الثقوب السوداء بعد 10 أس 92 سنة

وسيبتلع الظلام كل شيء بعدها.

لكن هناك أمل بأن يولد من الظلام كون جديد.

فالأمل لا يموت.

أنتِج Crash Course Astronomy

بالتعاون مع استوديوهات PBS Digital.

اذهبوا إلى قناتهم قبل أن ينتهي الكون

لتشاهدوا فيديوهات رائعة أخرى.

هذه الحلقة من كتابتي أنا، فيل بلايت،

ومحرر النص هو بلايك دي باستينو.

ومستشارتنا هي الدكتورة ميشيل ثالر،

وأخرجها نيكولاس جنكنز ومنتجتها نيكول سويني

مصمم الصوت هو مايكل أراندا

والرسومات من إعداد فريق Thought Café.

اترك تعليقاً

Close Menu