عالم جورج ليميتر : كان الكاهن والفيزيائي جورج لوميتر أحد مؤسسي نظرية الانفجار العظيم. العديد من أفكاره ، التي دافعوا عنها أحيانًا ضد أينشتاين نفسه ، أثبتت ، بعد حوالي 50 عامًا ، أهمية أساسية.
في عام 1933 ، أعطى ألبرت أينشتاين سلسلة من الدورات في مؤسسة جامعة بروكسل. عندما سأله أحد الزملاء عما إذا كان جميع المستمعين قد فهموه بشكل صحيح ، أجاب: “ربما يكون الأستاذ دي دوندر ، كانون لوميتري بالتأكيد ، الآخرين لا أصدقهم”.
جدول المحتويات
عالم جورج ليميتر : قسيس في كامبريدج
ولد جورج لوميتري في 17 يوليو 1894 في شارلروا ببلجيكا. في عام 1911 ، بدأ في دراسة هندسة التعدين التي أظهر القليل من الحماس لها ، وعند عودته من الحرب العالمية الأولى . غير اتجاهه لمتابعة دورة في الرياضيات والفيزياء أنهىها في عام 1920. وفي نفس العام ، التحق بالمدرسة في Malines حيث ، أثناء التحضير ليصبح كاهنًا . استمر في دراسة الأعمال التي تتناول النسبية الخاصة والعامة. كتب أطروحة بعنوان فيزياء أينشتاينمما أكسبه مسابقة للمنح الدراسية وسمح له بعد رسامته في 22 سبتمبر 1923 بالدراسة لمدة عام في كامبريدج ببريطانيا العظمى. هناك ، يعمل Lemaître تحت إشراف آرثر إدينجتون. عالم الفلك الذي أكد قبل خمس سنوات ما توقعه أينشتاين. الأشعة الضوئية التي تمر بالقرب من الشمس تنحرف بفعل قوة الجاذبية.
في 1924-1925 ، أكمل دراسته في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا وزار بعض النقاط الساخنة في علم الفلك العالمي ، بما في ذلك مرصد جبل بالومار . حيث تم بناء أكبر تلسكوب على الإطلاق. وهكذا ، فإن الخبير الشاب في النظريات الجديدة للزمكان على اتصال بعلم الفلك .في نفس اللحظة التي يوشك فيها علم الكون العلمي على أن يولد.
في منتصف عشرينيات القرن الماضي
أي “سياق كوني” وجد لوميت نفسه؟ في منتصف عشرينيات القرن الماضي . نسب علماء الفلك إلى الكون المرصود حجمًا يبلغ بضع عشرات الآلاف من السنين الضوئية . أي أصغر بست مرات مما نعرفه اليوم (حوالي عشرة مليارات سنة ضوئية). بالإضافة إلى ذلك ، في ظل حكم مسبق موروث من القرن التاسع عشر . لم يكن المقصود أن يتطور هذا الكون ، إلا إذا كان عمره محدودًا.
أما عن محتواه ، فمنذ الثامن عشر هفي القرن الماضي ، يعتقد علماء الفلك أن النجوم المرئية في السماء تتجمع معًا في قرص مسطح واسع ، مجرة درب التبانة . يوجد داخله أيضًا الشمس. في وقت مبكر من عام 1785 ، افترض الفيلسوف الألماني إيمانويل كانط .أن السدم الحلزونية التي اكتشفها علماء الفلك باستخدام تلسكوباتهم الأولى كانت مجموعات عملاقة من النجوم تشبه مجرة درب التبانة. اليوم ، نطلق على المجرات اسم “جزر الكون” التي تخيلها الفيلسوف. ومع ذلك ، حتى منتصف العشرينات من القرن الماضي ، كان هذا الافتراض يعتبر مشكوكًا فيه. في الواقع ، يفترض أن هذه السدم يجب أن تكون على بعد ملايين السنين الضوئية. ومع ذلك ، يلاحظ علماء الفلك بانتظام انفجارات ضوئية هناك ، إذا كانت موجودة على هذه المسافات . يجب أن تطلق في وقت قصير كميات من الطاقة لم تكن أي من الآليات الفيزيائية المعروفة في ذلك الوقت قادرة على إنتاجها. اليوم ، نعلم أنها مستعرات أعظم . وهي انفجارات لنجوم عملاقة توفر خلالها التفاعلات النووية الحرارية مزيدًا من الضوء في غضون ساعات قليلة مقارنة بمليارات النجوم.
إقرأ أيضا:كيف تتعاملين مع حماتك ؟عالم جورج ليميتر : الكون الأبدي
إن كون علماء الفلك في ذلك الوقت ، بقدر ما يمكنهم رؤيته ، يحتوي على مجرة واحدة فقط ، هي مجرتنا. هل هي منغلقة وذات بعد محدود ، أم لانهائية ، وبالتالي فهي شبه فارغة؟ منذ عام 1916 ، يأخذ هذا السؤال معناه الكامل مع نشر ألبرت أينشتاين لنظريته في النسبية العامة . والتي تسمح لعلماء الفلك ببناء نماذج كونية مختلفة وفقًا للفرضيات المختارة. أظهر أينشتاين أن قوة الجاذبية يمكن اعتبارها مظهرًا من مظاهر انحناء الزمكان. معادلاتها تجعل من الممكن حساب هذا الانحناء في كل نقطة من الكون ، مع معرفة كمية المادة (أو الطاقة) الموجودة هناك. أما بالنسبة للهندسة العالمية للكون ، فمن الممكن ،
النموذج الأول للكون الذي اقترحه أينشتاين
النموذج الأول للكون الذي اقترحه أينشتاين هو حل لمعادلاته حيث يكون الكون مغلقًا وثابتًا (انظر الشكل 3) . في هذا النموذج ، الفضاء هو “كرة زائدة” بنصف قطر ثابت (انظر الشكل 2). تمامًا كما يرى الكائن المسطح الذي يعيش “في” السطح (ثنائي الأبعاد) للكرة كونه فضاءًا منحنيًا ، محدودًا ولكن بدون حدود . سنعيش في فضاء ثلاثي الأبعاد والذي سيكون “سطح” كرة زائدة (كرة في فضاء رباعي الأبعاد). من أجل أن يظل نصف قطر هذا الكون ثابتًا (أي منع وزن المادة من التسبب في انهياره) ، افترض أينشتاين وجود “قوة طاردة” قادرة على مواجهة آثار الجاذبية والحفاظ على الكون. في توازن. تحدث هذه القوة في معادلات النسبية العامة على شكل ثابت يعرف باسم “الثابت الكوني”.
إقرأ أيضا:تحضير الباذنجانبعد فترة وجيزة ، وجد عالم الفلك الهولندي ويليم دي سيتر نموذجًا آخر للكون . وهو أيضًا حل لمعادلات أينشتاين ، حيث الفضاء غير محدود وكثافة المادة صفر. عندما بدأ سيد في العمل على المشكلات الكونية ، يشير مجتمع علماء الفلك فقط إلى هذين النموذجين.
عالم جورج ليميتر : كون يتمدد
كون يتمدد : ومع ذلك ، في عام 1925 ، في مرصد جبل بالومار . أظهر عالم الفلك الأمريكي إدوين هابل أن “سديم أندروميدا” كان ، في الواقع ، على بعد عدة ملايين من السنين الضوئية منا. أعيد فتح الجدل حول طبيعة “السدم”. لذلك ، اتصل جورج ليميتر بعلم الكونيات في نفس اللحظة التي انتعشت فيها فكرة الكون الهائل المليء بالمجرات. بالإضافة إلى ذلك ، يثبت علماء الفلك أن الضوء الذي نتلقاه من معظم هذه المجرات قد تم تحويله نحو أطوال موجية طويلة (باتجاه الأحمر) ، مما يشير إلى أنها تبتعد عنا بسرعة.
في عام 1927
وهكذا ، فإن لوميتري يقود بطبيعة الحال إلى البحث عن تفسير لهذا “الركود” في المجرات (بشكل مستقل عن الكسندر فريدمان الروسي). في عام 1927 ، اقترح حلاً ثالثًا لمعادلات آينشتاين: حجم الكون سينمو بشكل كبير ويرتبط بالنموذجين العظيمين للوقت . الماضي البعيد بلا حدود وفي المستقبل (انظر الشكل 4). في العصور القديمة ، كان يتصرف هذا الكون مثل الكون الثابت لأينشتاين. نحو المستقبل ، يميل عالم Lemaître ، الذي تكون كتلته ثابتة وحجمه ينمو إلى أجل غير مسمى ، نحو نموذج De Sitter الفارغ تمامًا. بين هذين النقيضين ، فإن تمدد الكون يفسر سبب هروب المجرات من بعضها البعض.
من خلال هذا الحل ، في عام 1927 ، وضع سيد القانون الذي يحكم ركود المجرات. تنص على أن مجرتين تهربان بسرعة تتناسب مع المسافة بينهما. من قائمة 42 مجرة نعرف منها ترتيبًا لأحجام المسافات بالإضافة إلى سرعات الهروب . يقدر ثابت التناسب عند 625 كيلومترًا في الثانية ولكل ميجا فرسخ (أي مجرتان مفصولتان بميجابارسك ، أو ما يزيد قليلاً عن ثلاثة مليون سنة ضوئية ، يفرون بسرعة 625 كيلومترًا في الثانية). وهكذا ، فإن سيد هو أول من أنشأ نظريًا قانون … Hubble ، حتى لو كانت القيمة التي يعطيها للثابت ، والتي تسمى أيضًا ثابت “Hubble” ، مبالغ فيها. حصل عالم الفلك الأمريكي على مرتبة الشرف في الأجيال القادمة ، فقد كان الأول بعد عامين ،
عالم جورج ليميتر : نموذج عام 1927
مع نموذج عام 1927 ، يعد سيد من أوائل علماء الكونيات الذين اعتبروا أن الكون يتطور. ومع ذلك ، ليس للكون بداية بعد. لماذا يفضل سيد – مؤقتًا – فكرة كون له ماضٍ لانهائي؟ يبدو أن هذا الاختيار نابع من المبالغة في تقدير قيمة ثابت هابل. في الواقع ، إذا كان الكون يتوسع بسرعة كبيرة اليوم ، فلا بد أن حجمه ، في الماضي القريب نسبيًا ، كان أصغر بكثير. في الواقع ، يعطي معكوس ثابت هابل ترتيبًا لمقدار فترة التوسع الأخيرة. مع قيمة تبلغ حوالي 625 كيلومترًا في الثانية ولكل ميجا فرسخ ، وجد لوميتري أن عمر الكون أقل من مليار سنة . وهو أقل من ملياري سنة التي مضى عليها تُعزى الأرض إلى وقتها. يعتمد هذا التقييم على دراسة تراكيز اليورانيوم والرصاص في صخورها الأقدم. القيمة المقبولة اليوم منذ حوالي 4.5 مليار سنة.
إن نموذج الكون الذي ينمو نصف قطره بشكل كبير يزيل الصعوبة. بإعطاء الكون ماضٍ لانهائي يكون فيه حجمه ثابتًا تقريبًا ، مع الاعتراف بفترة توسع حديث وفقًا لملاحظة هروب المجرات. اليوم ، تم تخصيص ثابت هابل بقيمة حوالي 70 كيلومترًا في الثانية ولكل ميغا فرسخ (تم تحسين تقديرات مسافات المجرات بشكل كبير). نستنتج أن عمر الكون يقارب 14 مليار سنة ، وهو ما يتوافق مع البيانات الجيولوجية.
تشكيل المجرات
تشكيل المجرات : في إطار نماذجه للكون المتوسع ، شرع Lemaître بعد ذلك في وصف السيناريو الأول لتشكيل المجرات. لهذا ، استخدم الأساليب التي طورها خلال العام 1924-1925 ، عندما كان يعمل في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا. في ذلك العام ، لفت إدينجتون انتباهه إلى سؤال طرحه عمل عالم الفلك الألماني كارل شوارزشيلد. وجد الأخير حلاً لمعادلات أينشتاين التي تصف مجال الجاذبية داخل وخارج كرة المادة . بافتراض أن الكثافة متجانسة هناك (شكلت هذه الافتراضات نموذجًا مبسطًا للغاية للنجم). يكشف الحل الذي تم الحصول عليه للجزء الداخلي من الكرة عن مفارقة. بإضافة مادة إلى هذا الكرة المتجانسة ، يزداد نصف قطرها في نفس الوقت الذي تزيد فيه كتلتها. ومع ذلك ، تظهر الحسابات أنه بعد حد الحجم (وبالتالي الكتلة) ، يصبح الضغط في مركز النجم غير محدود. لذلك يبدو أنه لا يوجد نجم يمكن أن يتعدى هذا الحد. ومع ذلك .
كما أشار إدينجتون ، فإن افتراض الكثافة المنتظمة للمادة بالكاد يتوافق مع روح النسبية ، لأنه في هذه النظرية ، فإن كثافة المادة ليست كمية ثابتة (يمكن أن تتحول الكتلة إلى طاقة .ويتحرك المراقبون فيما يتعلق ببعضنا البعض لا تلاحظ طاقات متطابقة لنفس الأشياء). حجم (وبالتالي كتلة) ، يصبح الضغط في مركز النجم لانهائيًا. لذلك يبدو أنه لا يوجد نجم يمكن أن يتعدى هذا الحد. ومع ذلك ، كما أشار إدينجتون . فإن افتراض الكثافة المنتظمة للمادة بالكاد يتوافق مع روح النسبية ، لأنه في هذه النظرية ، فإن كثافة المادة ليست كمية ثابتة .(يمكن أن تتحول الكتلة إلى طاقة ويتحرك المراقبون فيما يتعلق ببعضها البعض لا تلاحظ طاقات متطابقة لنفس الأشياء). حجم (وبالتالي كتلة) ، يصبح الضغط في مركز النجم لانهائيًا. لذلك يبدو أنه لا يوجد نجم يمكن أن يتعدى هذا الحد. ومع ذلك ، كما أشار إدينجتون ، فإن افتراض الكثافة المنتظمة للمادة بالكاد يتوافق مع روح النسبية ، لأنه في هذه النظرية . فإن كثافة المادة ليست كمية ثابتة .(يمكن أن تتحول الكتلة إلى طاقة ويتحرك المراقبون بالنسبة لبعضها البعض لا تلاحظ طاقات متطابقة لنفس الأشياء).
