اسرار الكون الخفية

الطاقة المظلمة: اكبر اسرار الكون الغامضة في القطب الجنوبي ، يحاول علماء الفلك كشف قوة أكبر من الجاذبية التي ستحدد مصير الكون اسرار الكون الخفي.

قد نتسال احيانا او يقودنا الفضول للبحث عن ما هي اسرار الكون الخفية مرتان في اليوم ، سبعة أيام في الأسبوع ، من فبراير إلى نوفمبر على مدى السنوات الأربع الماضية ، قام باحثان بوضع طبقات من الملابس الداخلية الحرارية والملابس الخارجية ، مع الصوف والفانيلا والقفازات المزدوجة والجوارب المزدوجة والأزرار المبطنة والسترات الحمراء المنتفخة ، وتحنيط نفسيهما. حتى يبدون وكأنهم توأم ميشلان مين. ثم يخرجون إلى الخارج ، ويتبادلون الدفء ووسائل الراحة الحديثة لمحطة العلوم (كرة القدم ، ومركز اللياقة البدنية ، والكافتيريا التي تعمل على مدار 24 ساعة) من أجل منظر طبيعي خالٍ من الملامح تبلغ درجة حرارته 100 درجة فهرنهايت ، وهو أكثر تملقًا من كانساس وواحدًا من أبرد الأماكن على هذا الكوكب. يمشون في الظلام لمسافة ميل تقريبًا ، عبر هضبة من الثلج والجليد ، حتى يميزوا ، على خلفية عدد أكبر من النجوم أكثر مما شاهده أي مراقب في الفناء الخلفي ، صورة ظلية للقرص العملاق لتلسكوب القطب الجنوبي ، حيث ينضمون إلى جهد عالمي لحل ربما يكون أعظم لغز في الكون: مما يتكون معظمه.

اسرار الكون العظيم منذ آلاف السنين ، درس جنسنا البشري سماء الليل وتساءل عما إذا كان هناك أي شيء آخر هناك. احتفلنا العام الماضي بمرور 400 عام على إجابة غاليليو: نعم. قام جاليليو بتدريب أداة جديدة ، التلسكوب ، على السماء ورأى أشياء لم يرها أي شخص آخر: مئات النجوم ، والجبال على القمر ، والأقمار الصناعية لكوكب المشتري. منذ ذلك الحين وجدنا أكثر من 400 كوكب حول نجوم أخرى ، 100 مليار نجم في مجرتنا ، مئات المليارات من المجرات خارج مجرتنا ، حتى الإشعاع الخافت الذي يمثل صدى الانفجار العظيم.

يعتقد العلماء الآن أنه حتى هذا الإحصاء الباهظ للكون قد يكون قديمًا مثل الكواكب الخمسة التي ورثها جاليليو عن القدماء. جمع علماء الفلك أدلة على أن ما كنا نظن دائمًا أنه الكون الفعلي - أنا ، أنت ، هذه المجلة ، الكواكب ، النجوم ، المجرات ، كل المواد في الفضاء - لا يمثل سوى 4 بالمائة مما هو موجود بالفعل. البقية التي يسمونها ، لعدم وجود كلمة أفضل ، مظلمة: 23 بالمائة شيء يسمونه المادة المظلمة ، و 73 بالمائة شيء أكثر غموضًا ، والذي يسمونه الطاقة المظلمة.

قال شون كارول ، عالم الكونيات في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا ، "لدينا جرد كامل للكون ، ولا معنى له".

لدى العلماء بعض الأفكار حول ماهية المادة المظلمة - وهي جسيمات غريبة ولا تزال افتراضية - ولكن ليس لديهم أدنى فكرة عن الطاقة المظلمة. في عام 2003 ، أدرج المجلس القومي للبحوث "ما هي طبيعة الطاقة المظلمة؟" كواحدة من أكثر المشاكل العلمية إلحاحًا في العقود القادمة. يذهب رئيس اللجنة التي كتبت التقرير ، مايكل إس. تيرنر ، عالم الكونيات بجامعة شيكاغو ، إلى أبعد من ذلك ويصنف الطاقة المظلمة على أنها "اللغز الأكثر عمقًا في كل العلوم.

توصل العلماء إلى إجماع في السبعينيات على أن الكون كان أكثر مما تراه العين. في عمليات المحاكاة الحاسوبية لمجرتنا ، درب التبانة ، وجد المنظرون أن المركز لن يصمد - بناءً على ما يمكننا رؤيته ، لا تمتلك مجرتنا كتلة كافية لإبقاء كل شيء في مكانه. أثناء دورانه ، يجب أن يتفكك ، ويطرد النجوم والغازات في كل اتجاه. إما مجرة ​​حلزونية مثل مجرة ​​درب التبانة تنتهك قوانين الجاذبية ، أو الضوء المنبعث منها - من الغيوم المتوهجة الواسعة للغاز والنجوم التي لا تعد ولا تحصى - هو مؤشر غير دقيق على كتلة المجرة.

ولكن ماذا لو كان جزء من كتلة المجرة لا يشع الضوء؟ إذا كانت المجرات الحلزونية تحتوي على ما يكفي من هذه الكتلة الغامضة ، فمن المحتمل أنها تخضع لقوانين الجاذبية. أطلق علماء الفلك على الكتلة غير المرئية اسم "المادة المظلمة".

قالت فيرا روبين ، عالمة الفلك التي قدمت ملاحظاتها لدورات المجرات دليلاً على المادة المظلمة: "لم يخبرنا أحد على الإطلاق أن كل المادة تشع". "لقد افترضنا أنها فعلت ذلك."

حددت الجهود المبذولة لفهم المادة المظلمة الكثير من علم الفلك خلال العقدين التاليين. قد لا يعرف علماء الفلك ما هي المادة المظلمة ، لكن استنتاج وجودها سمح لهم بمتابعة سؤال أبدي بطريقة جديدة: ما هو مصير الكون؟

اسرار الكون الخفية كانوا يعرفون بالفعل أن الكون يتوسع. في عام 1929 ، اكتشف عالم الفلك إدوين هابل أن المجرات البعيدة كانت تبتعد عنا ، وأنه كلما ابتعدت عنا ، بدا أنها تتراجع بشكل أسرع.

كانت هذه فكرة جذرية. بدلاً من الحياة الساكنة الفخمة التي لا تتغير إلى الأبد التي ظهر الكون ذات مرة ، كان في الواقع حيًا في الوقت المناسب ، مثل الفيلم. أرجع فيلم التمدد إلى الوراء ، وسيصل الكون في النهاية إلى حالة من الكثافة والطاقة اللانهائية - وهو ما يسميه علماء الفلك الانفجار العظيم. ولكن ماذا لو ضربت بسرعة للأمام؟ كيف ستنتهي القصة؟

الكون مليء بالمادة ، والمادة تجذب مادة أخرى من خلال الجاذبية. استنتج علماء الفلك أن الجاذبية المتبادلة بين كل هذه المادة يجب أن تبطئ تمدد الكون. لكنهم لم يعرفوا ماذا ستكون النتيجة النهائية. هل سيكون تأثير الجاذبية قوياً لدرجة أن الكون سيمتد في نهاية المطاف مسافة معينة ، ويتوقف ويعكس نفسه ، مثل كرة تُلقى في الهواء؟ أم أنه سيكون طفيفًا جدًا بحيث يفلت الكون من قبضته ولا يتوقف أبدًا عن التوسع ، مثل صاروخ يخرج من الغلاف الجوي للأرض؟ أم أننا نعيش في كون متوازن بشكل رائع ، حيث تضمن الجاذبية معدل توسع Goldilocks ليس سريعًا جدًا ولا بطيئًا جدًا - وبالتالي فإن الكون سيتوقف فعليًا في النهاية؟

بافتراض وجود المادة المظلمة وأن قانون الجاذبية عالمي ، شرع فريقان من علماء الفيزياء الفلكية - أحدهما بقيادة شاول بيرلماتر ، في مختبر لورانس بيركلي الوطني ، والآخر بقيادة بريان شميت ، في الجامعة الوطنية الأسترالية - لتحديد المستقبل الكون. خلال التسعينيات ، حللت الفرق المتنافسة عن كثب عددًا من النجوم المتفجرة ، أو المستعرات الأعظمية ، باستخدام تلك الأجسام البعيدة غير المعتادة ، وقصيرة العمر ، لقياس نمو الكون. كانوا يعرفون مدى سطوع المستعرات الأعظمية التي يجب أن تظهر في نقاط مختلفة عبر الكون إذا كان معدل التمدد منتظمًا. بمقارنة مقدار السطوع الذي ظهرت به المستعرات الأعظمية فعليًا ، اكتشف الفلكيون أنهم يستطيعون تحديد مقدار تباطؤ تمدد الكون. ولكن لدهشة علماء الفلك ، عندما نظروا إلى منتصف الطريق عبر الكون ، على بعد ستة أو سبعة مليارات سنة ضوئية ، وجدوا أن المستعرات الأعظمية لم تكن أكثر سطوعًا - وبالتالي أقرب - مما كان متوقعًا. كانت أغمق - أي أبعد. استنتج الفريقان أن توسع الكون لا يتباطأ. إنها تتسارع.

كان المعنى الضمني لهذا الاكتشاف بالغ الأهمية: فقد كان يعني أن القوة المهيمنة في تطور الكون ليست الجاذبية. إنه ... شيء آخر. أعلن كلا الفريقين عن النتائج التي توصلوا إليها في عام 1998. وأعطى تيرنر "الشيء" لقبًا: الطاقة المظلمة. عالق. منذ ذلك الحين ، تابع علماء الفلك سر الطاقة المظلمة حتى نهايات الأرض — حرفيا.

يقول ويليام هولزابفيل ، عالم الفيزياء الفلكية بجامعة كاليفورنيا في بيركلي والذي كان الباحث الرئيسي في الموقع في تلسكوب القطب الجنوبي (SPT) عندما زرت القطب الجنوبي: "يتمتع القطب الجنوبي بأقسى بيئة على وجه الأرض ، ولكنه أيضًا الأكثر اعتدالًا".

لم يكن يشير إلى الطقس ، على الرغم من أنه في الأسبوع بين عيد الميلاد ويوم رأس السنة الجديدة - أوائل الصيف في نصف الكرة الجنوبي - كانت الشمس مشرقة على مدار الساعة ، وكانت درجات الحرارة بالكاد أقل من رقم واحد (وفي يوم من الأيام كسرت الصفر ) ، وكانت الرياح هادئة في الغالب. قام Holzapfel بالسير من محطة Amundsen-Scott South Pole التابعة لمؤسسة العلوم الوطنية (على مرمى كرة ثلج من الموقع التقليدي للقطب نفسه ، والذي يتميز ، نعم ، بعمود) إلى التلسكوب مرتديًا الجينز وأحذية الجري. بعد ظهر أحد الأيام ، ارتفعت درجة حرارة مبنى مختبر التلسكوب لدرجة دفعت الطاقم إلى فتح الباب.

ولكن من وجهة نظر عالم الفلك ، لا يصبح القطب الجنوبي "حميدًا" إلا بعد غروب الشمس واستمرار هبوطها - من مارس إلى سبتمبر.

يقول هولزابفيل: "إنها ستة أشهر من البيانات غير المنقطعة". خلال ظلام دام 24 ساعة في الخريف والشتاء الأسترالي ، يعمل التلسكوب دون توقف في ظل ظروف لا تشوبها شائبة لعلم الفلك. الغلاف الجوي رقيق (يبلغ ارتفاع القطب أكثر من 9300 قدم فوق مستوى سطح البحر ، 9000 قدم منها جليدية). الغلاف الجوي مستقر أيضًا ، بسبب عدم وجود تأثيرات التدفئة والتبريد لشروق وغروب الشمس ؛ القطب لديه بعض من أهدأ الرياح على الأرض ، وهي تهب دائمًا من نفس الاتجاه.

ولعل الأهم بالنسبة للتلسكوب هو أن الهواء جاف بشكل استثنائي ؛ من الناحية الفنية ، القارة القطبية الجنوبية هي صحراء. (يمكن أن تستغرق الأيدي المتشققة أسابيع للشفاء ، والعرق ليس مشكلة تتعلق بالنظافة ، لذا فإن تقييد الاستحمام مرتين في الأسبوع للحفاظ على المياه لا يمثل مشكلة كبيرة. كما أخبرني أحد المحاربين القدامى ، "لحظة ذهابك مرة أخرى من خلال الجمارك في كرايستشيرش [نيوزيلندا] ، عندها ستحتاج إلى الاستحمام. ") تكتشف SPT الموجات الدقيقة ، وهي جزء من الطيف الكهرومغناطيسي حساس بشكل خاص لبخار الماء. يمكن للهواء الرطب أن يمتص الموجات الدقيقة ويمنعها من الوصول إلى التلسكوب ، وتصدر الرطوبة إشعاعها الخاص ، والذي يمكن أن يساء فهمه على أنه إشارات كونية.

لتقليل هذه المشكلات ، جعل علماء الفلك الذين يحللون الموجات الدقيقة والموجات ما دون المليمتر القطب الجنوبي موطنًا ثانيًا. توجد أدواتهم في القطاع المظلم ، وهو مجموعة ضيقة من المباني حيث يتم تقليل الضوء ومصادر الإشعاع الكهرومغناطيسي الأخرى إلى الحد الأدنى. (يوجد في الجوار القطاع الهادئ ، لبحوث الزلازل ، وقطاع الهواء النظيف ، لمشاريع المناخ.)

يحب علماء الفلك أن يقولوا إنه من أجل ظروف مراقبة أكثر نقاءً ، سيتعين عليهم الذهاب إلى الفضاء الخارجي - وهو اقتراح أغلى بشكل كبير ، وهو اقتراح لا ترغب ناسا عمومًا في متابعته ما لم يكن من السهل تطبيق العلم على الأرض. (تم تشغيل قمر صناعي للطاقة المظلمة وخارجه منذ عام 1999 ، وعاد العام الماضي "إلى المربع الأول" ، وفقًا لأحد مستشاري وكالة ناسا). على الأقل على الأرض ، إذا حدث خطأ ما بأداة ما ، فلن تفعل ر بحاجة إلى قيادة مكوك فضائي لإصلاحه.

حافظت الولايات المتحدة على وجودها على مدار العام في القطب منذ عام 1956 ، والآن أصبح برنامج أنتاركتيكا التابع لمؤسسة العلوم الوطنية الأمريكية بمثابة علم. حتى عام 2008 ، كانت المحطة موجودة في قبة جيوديسية لا يزال تاجها مرئيًا فوق الثلج. تشبه المحطة الأساسية الجديدة سفينة سياحية صغيرة أكثر من كونها نقطة استيطانية بعيدة وتتسع لأكثر من 150 شخصًا ، وكل ذلك في أماكن خاصة. من خلال الفتحات التي تصطف على جانبي الطابقين ، يمكنك التفكير في الأفق بمستوى التنويم المغناطيسي مثل أي محيط. ترتكز المحطة الجديدة على مصاعد تسمح لها ، مع تراكم الثلج ، برفع طابقين كاملين.

قد يكون تساقط الثلوج في هذه المنطقة شديدة الجفاف ضئيلًا ، لكن ما ينفجر من حواف القارة يمكن أن يتسبب في حدوث فوضى ، مما يخلق واحدة من أكثر المهام الدنيوية لطاقم SPT الشتوي. مرة واحدة في الأسبوع خلال الأشهر المظلمة ، عندما يتقلص عدد سكان المحطة إلى حوالي 50 ، يتعين على باحثي SPT الموجودين في الموقع الصعود إلى طبق ميكروويف التلسكوب الذي يبلغ عرضه 33 قدمًا وتنظيفه. يجمع التلسكوب البيانات ويرسلها إلى أجهزة سطح المكتب الخاصة بالباحثين البعيدين. يقضي الاثنان "فترات الشتاء" أيامهما في العمل على البيانات أيضًا ، وتحليلها كما لو كانا في الوطن. ولكن عندما يصطدم التلسكوب بخلل ويصدر صوت إنذار على أجهزة الكمبيوتر المحمولة الخاصة بهم ، يجب عليهم معرفة المشكلة بسرعة.

يقول كيث فاندرليند ، أحد اثنين من فترات الشتاء في عام 2008: "ساعة من التوقف هي آلاف الدولارات من وقت المراقبة الضائع". "هناك دائمًا أشياء صغيرة. سوف تنكسر المروحة لأنها جافة جدًا هناك ، وتختفي كل مواد التزليق. وبعد ذلك سترتفع درجة حرارة الكمبيوتر وينطفئ نفسه ، وفجأة نكون معطلين وليس لدينا أي فكرة عن السبب ". في هذه المرحلة ، قد لا تبدو البيئة "حميدة" بعد كل شيء. لا توجد رحلات جوية من القطب الجنوبي أو منه في الفترة من مارس إلى أكتوبر (سيصبح زيت محرك الطائرة جيلاتينًا) ، لذلك إذا لم تتمكن فترات الشتاء من إصلاح أي شيء معطل ، فسيظل معطلاً - وهو ما لم يحدث بعد.

يعتمد علم الفلك على حاسة البصر أكثر من معظم العلوم. قبل أن يتمكن علماء الفلك من إعادة تصور الكون ككل ، عليهم أولاً معرفة كيفية إدراك الأجزاء المظلمة. إن معرفة ماهية المادة المظلمة سيساعد العلماء على التفكير في كيفية تشكل بنية الكون. إن معرفة ما تفعله الطاقة المظلمة من شأنه أن يساعد العلماء على التفكير في كيفية تطور هذا الهيكل بمرور الوقت - وكيف سيستمر في التطور.

العلماء لديهم اثنين من المرشحين لتكوين المادة المظلمة - جسيمات افتراضية تسمى نيوترالينوس و أكسيونات. ومع ذلك ، بالنسبة للطاقة المظلمة ، فإن التحدي لا يتمثل في معرفة ما هي عليه ولكن ما هو عليه. على وجه الخصوص ، يريد علماء الفلك معرفة ما إذا كانت الطاقة المظلمة تتغير عبر المكان والزمان ، أو ما إذا كانت ثابتة. طريقة واحدة لدراسته هي قياس ما يسمى اهتزازات الباريون الصوتية. عندما كان الكون لا يزال في مهده ، لم يتجاوز عمره 379000 عام ، برد بدرجة كافية حتى تنفصل الباريونات (الجسيمات المصنوعة من البروتونات والنيوترونات) عن الفوتونات (حزم الضوء). ترك هذا الفصل وراءه بصمة - تسمى الخلفية الكونية الميكروية - التي لا يزال من الممكن اكتشافها اليوم. وهي تتضمن موجات صوتية ("اهتزازات صوتية") تجوب الكون الرضيع. تمثل قمم هذه التذبذبات مناطق كانت أكثر كثافة قليلاً من بقية الكون. ولأن المادة تجذب المادة من خلال الجاذبية ، فإن هذه المناطق نمت أكثر كثافة مع تقدم عمر الكون ، واندمجت أولاً في المجرات ثم إلى عناقيد المجرات. إذا قارن علماء الفلك تذبذبات الخلفية الكونية الميكروية الأصلية مع توزيع المجرات في مراحل مختلفة من تاريخ الكون ، فيمكنهم قياس معدل توسع الكون.

هناك طريقة أخرى لتعريف الطاقة المظلمة تتضمن طريقة تسمى عدسة الجاذبية. وفقًا لنظرية النسبية العامة لألبرت أينشتاين ، يبدو أن شعاع الضوء الذي ينتقل عبر الفضاء ينحني بسبب جاذبية المادة. (في الواقع ، الفضاء نفسه هو الذي ينحني ، والضوء يسير على طول الطريق.) إذا كانت مجموعتان من المجرات تقعان على طول خط رؤية واحد ، فإن المجموعة الأمامية ستعمل كعدسة تشوه الضوء القادم من مجموعة الخلفية. يمكن لهذا التشويه أن يخبر علماء الفلك عن كتلة الكتلة الأمامية. من خلال أخذ عينات من ملايين المجرات في أجزاء مختلفة من الكون ، يجب أن يكون علماء الفلك قادرين على تقدير المعدل الذي تتجمع فيه المجرات في مجموعات مع مرور الوقت ، وهذا المعدل بدوره سيخبرهم بمدى سرعة توسع الكون في نقاط مختلفة من تاريخه.

يستخدم تلسكوب القطب الجنوبي تقنية ثالثة ، تسمى تأثير Sunyaev-Zel’dovich ، والتي سميت لاثنين من علماء الفيزياء السوفيتية ، والتي تعتمد على الخلفية الكونية الميكروية. إذا تفاعل فوتون من الأخير مع غاز ساخن في عنقود ، فإنه يواجه زيادة طفيفة في الطاقة. يتيح اكتشاف هذه الطاقة لعلماء الفلك رسم خرائط لتلك المجموعات وقياس تأثير الطاقة المظلمة على نموها عبر تاريخ الكون. هذا ، على الأقل ، هو الأمل. "طور الكثير من الناس في المجتمع ما أعتقد أنه شك صحي. يقولون ، "هذا رائع ، لكن أظهر لنا المال" ، كما يقول هولزابفيل. "وأعتقد أنه في غضون عام أو عامين ، سنكون في وضع يمكننا من القيام بذلك."

يركز فريق SPT على عناقيد المجرات لأنها أكبر الهياكل في الكون ، وغالبًا ما تتكون من مئات المجرات - تبلغ كتلتها مليون مرة كتلة الشمس. بينما تدفع الطاقة المظلمة الكون للتوسع ، فإن مجموعات المجرات ستواجه صعوبة في النمو. سيصبحون أكثر بعدًا عن بعضهم البعض ، وسيصبح الكون أكثر برودة ووحدة.

يقول هولزابفيل إن عناقيد المجرات "تشبه نوعًا ما جزر الكناري في منجم فحم من حيث تكوين البنية". إذا تغيرت كثافة المادة المظلمة أو خصائص الطاقة المظلمة ، فإن وفرة العناقيد "ستكون أول شيء يتم تغييره". يجب أن يكون تلسكوب القطب الجنوبي قادرًا على تتبع مجموعات المجرات بمرور الوقت. "يمكنك أن تقول ،" منذ عدة مليارات من السنين ، كم عدد المجموعات الموجودة ، وكم عدد المجموعات الموجودة الآن؟ "يقول هولزابفيل. "ثم قارنهم بتوقعاتك."

ومع ذلك ، تأتي كل هذه الأساليب مع تحذير. يفترضون أننا نفهم الجاذبية بشكل كافٍ ، وهي ليست فقط القوة التي تعارض الطاقة المظلمة ولكنها كانت أساس الفيزياء ذاته على مدى القرون الأربعة الماضية.

عشرين مرة في الثانية ، يوجه ليزر عالي في جبال سكرامنتو في نيو مكسيكو نبضة من الضوء على القمر ، على بعد 239000 ميل هدف الشعاع هو واحد من ثلاث عاكسات بحجم حقيبة السفر زرعها رواد فضاء أبولو على سطح القمر قبل أربعة عقود. ترتد الفوتونات من الشعاع عن المرآة وتعود إلى نيو مكسيكو. إجمالي وقت السفر ذهابًا وإيابًا: 2.5 ثانية ، أكثر أو أقل.

هذا "أكثر أو أقل" يجعل كل الفرق. من خلال توقيت رحلة سرعة الضوء ، يمكن للباحثين في مرصد نقطة أباتشي لعملية تحديد المدى بالليزر (APOLLO) قياس المسافة بين الأرض والقمر لحظة بلحظة ورسم خريطة لمدار القمر بدقة متناهية. كما هو الحال في قصة غاليليو الملفقة لإسقاط الكرات من برج بيزا المائل لاختبار عالمية السقوط الحر ، يتعامل أبولو مع الأرض والقمر مثل كرتين تسقطان في مجال جاذبية الشمس. ماريو ليفيو ، عالم الفيزياء الفلكية في معهد علوم تلسكوب الفضاء في بالتيمور ، يسميها "تجربة لا تصدق على الإطلاق". إذا أظهر مدار القمر حتى أدنى انحراف عن توقعات أينشتاين ، فقد يتعين على العلماء إعادة التفكير في معادلاته - وربما حتى في وجود المادة المظلمة والطاقة المظلمة.

يقول أحد مراقبي أبولو ، عالم الفلك روسيت ماكميلان ، "حتى الآن ، لا يزال أينشتاين متمسكًا" ، بينما يمر مشروعها الذي يمتد لخمس سنوات إلى منتصف الطريق.

حتى لو لم يتمسك أينشتاين ، سيتعين على الباحثين أولاً التخلص من الاحتمالات الأخرى ، مثل خطأ في قياس كتلة الأرض أو القمر أو الشمس ، قبل الاعتراف بأن النسبية العامة تتطلب تصحيحًا. ومع ذلك ، يعرف علماء الفلك أنهم يعتبرون الجاذبية أمرًا مفروغًا منه على مسؤوليتهم الخاصة. لقد استنتجوا وجود المادة المظلمة بسبب آثارها الجاذبية على المجرات ، ووجود الطاقة المظلمة بسبب آثارها المضادة للجاذبية على توسع الكون. ماذا لو كان الافتراض الكامن وراء هذه الاستنتاجات المزدوجة - أننا نعرف كيف تعمل الجاذبية - خاطئًا؟ هل يمكن لنظرية الكون أكثر غرابة من نظرية المادة المظلمة والطاقة المظلمة أن تفسر الدليل؟ لمعرفة ذلك ، يختبر العلماء الجاذبية ليس فقط عبر الكون ولكن عبر سطح الطاولة. حتى وقت قريب ، لم يكن الفيزيائيون يقيسون الجاذبية في نطاقات قريبة للغاية.

"مذهل ، أليس كذلك؟" يقول إريك أدلبرجر ، منسق العديد من تجارب الجاذبية التي تجري في مختبر بجامعة واشنطن ، سياتل. "ولكن لن يكون الأمر مدهشًا إذا حاولت القيام بذلك" - إذا حاولت اختبار الجاذبية على مسافات أقصر من ملليمتر. لا يقتصر اختبار الجاذبية على مجرد وضع جسمين بالقرب من بعضهما البعض وقياس التجاذب بينهما. قد يكون لكل أنواع الأشياء الأخرى تأثير الجاذبية.

يقول أديلبيرجر ، مشيرًا إلى آلة موسيقية قريبة: "يوجد معدن هنا". "هناك منحدر تل هنا" - يلوحون باتجاه نقطة ما بعد الجدار الخرساني الذي يحيط بالمختبر. "هناك بحيرة هناك." هناك أيضًا مستوى المياه الجوفية في التربة ، والذي يتغير في كل مرة تمطر فيها. ثم هناك دوران الأرض ، وموقع الشمس ، والمادة المظلمة في قلب مجرتنا.

على مدار العقد الماضي ، قاس فريق سياتل الجاذبية بين جسمين على مسافات أصغر وأصغر ، وصولاً إلى 56 ميكرون (أو 1/500 من البوصة) ، فقط للتأكد من أن معادلات أينشتاين للجاذبية صحيحة في أقصر المسافات. ، جدا. حتى الآن ، هم يفعلون.

لكن حتى أينشتاين أدرك أن نظريته عن النسبية العامة لم تفسر الكون بالكامل. لقد أمضى الثلاثين عامًا الأخيرة من حياته في محاولة التوفيق بين فيزياء الكبار جدًا وفيزياء ميكانيكا الكم الصغيرة جدًا. لقد فشل.

توصل المنظرون إلى جميع أنواع الاحتمالات في محاولة للتوفيق بين النسبية العامة وميكانيكا الكم: الأكوان المتوازية ، الأكوان المتصادمة ، الأكوان الفقاعية ، الأكوان ذات الأبعاد الإضافية ، الأكوان التي تتكاثر إلى الأبد ، الأكوان التي ترتد من الانفجار العظيم إلى الأزمة الكبيرة إلى الأزمة الكبيرة. حية.

يقول آدم ريس ، عالم الفلك الذي تعاون مع بريان شميدت في اكتشاف الطاقة المظلمة ، إنه ينظر يوميًا إلى موقع على الإنترنت (xxx.lanl.gov/archive/astro-ph) حيث ينشر العلماء تحليلاتهم لمعرفة الأفكار الجديدة في الخارج. يقول: "معظمهم غريب الأطوار". "ولكن من الممكن أن يأتي شخص ما بنظرية عميقة."

على الرغم من كل تطوراته ، تبين أن علم الفلك كان يعمل في ظل افتراض غير صحيح ، وإن كان معقولًا: ما تراه هو ما تحصل عليه. الآن يتعين على علماء الفلك أن يتكيفوا مع فكرة أن الكون ليس من أغراضنا - في المخطط الكبير للأشياء ، ونوعنا وكوكبنا ومجرتنا وكل ما رأيناه ، كما هو الحال في عالم الفيزياء النظرية لورانس كراوس من جامعة ولاية أريزونا قال ، "القليل من التلوث."

ومع ذلك ، لا يميل علماء الكونيات إلى الإحباط. يقول مايكل تورنر: "المشكلات الصعبة حقًا رائعة ، لأننا نعلم أنها ستتطلب فكرة جديدة مجنونة". كما قال أندرياس ألبريشت ، عالم الكونيات بجامعة كاليفورنيا في ديفيس ، في مؤتمر عقد مؤخرًا حول الطاقة المظلمة: "إذا وضعت الجدول الزمني لتاريخ العلم أمامي وكان بإمكاني اختيار أي وقت ومجال ، فهذا هو المكان الذي أكون فيه" د تريد أن تكون ".