جورج سموت وتصميم الكون

أود أن أغير رؤيتكم عن العالم قليلا وأعرض عليكم بعض التصاميم التي عندنا عن الطبيعة. سأتحدث في هذه الصورة الأولى عن بزوغ الكون وما أسميه بحث المشهد الكوني أو النظر في بقايا البعث (الخلق) لإستنتاج ما حدث في البداية ومن ثم تتبع ذلك لمحاولة فهم ما حدث.

ولذا واحد من الاسئلة التي طرحتها عندما تحدقون النظر، ماذا ترون؟ حسنا، ترون هذا الفضاء المشكل عن طريق مصممين والناس ولكن في الحقيقة ما ترونه عبارة عن مواد كانت موجودة هنا أصلا وتمت إعادة تصميمها بشكل محدد. وعليه السؤال الذي يطرح نفسه، كيف وصلت هذه المواد هنا؟ كيف تشكلت بالشكل الذي عليه قبل ان يتم اعادة تشكيلها وهلم جرا؟ انه سؤال في الحقيقة عن ما هي الاستمرارية؟ لذا واحد من الاشياء التي ابحث عنها كيف بدأ الكون؟ وكيف تشكل؟ كيف تمت عملية البعث والتطور في الكون الى النقطة التي تكونت عندها هذه المواد؟

لذا هذا هو جزء البحث الى حد ما، ودعوني أمضي لأريكم مجال هابل عن الفضاء البعيد. اذا نظرت في هذه الصورة سترى الكثير من الظلام المصحوب ببعض الاجسام المضيئة. اربعة من الاجسام المضيئة نجوم ويمكنكم رؤيتها هناك..علامات صغيرة. هذا نجم، هذا نجم، كل شيء آخر عبارة عن مجرة، حسنا؟ لذا هناك حوالي ألفي مجرة يمكنكم رؤيتها بكل سهولة بعيونكم هنا. وعندما أحدق النظر على هذه المجرة تحديدا والتي تبدو كمجرتنا، أتسائل هل هناك مؤتمر جاري في كلية فنون التصميم ومخلوقات عاقلة هناك تفكر في، تعرفون، نوع التصميم الذي ستقوم به وهناك بعض علماء الكون يحاولون فهم نشأة الكون وأصله وقد يكون هناك حتى في تلك المجرة من ينظر الى مجرتنا ويتسائل عما يجري هناك (اي في مجرتنا).

ولكن هناك الكثير من المجرات وبعضها قريب ولونها شبيه بلون الشمس وبعضها بعيد وغير واضحه للعيان وهلما جرا. ولكن السؤال..وهو موجه لك.. لماذا هناك الكثير من المجرات؟ لإن ما ترونه يمثل جزء بسيط من السماء. هذه 1000 مجرة فقط. نعتقد بأن العدد قد يكون في حدود...يمكن لتلسكوب هابل رصد، اذا كان عندكم متسع من الوقت، مسح حوالي 100 بليون مجرة، حقا؟ إنه عدد كبير جدا من المجرات. وهذا يعادل تقريبا عدد النجوم التي في مجرتنا.

ولكن عندما تنظرون الى بعض هذه المناطق مثل هذا، سترون مجرات أكثر من نجوم، وهذا أمر محير الى حد ما. والسؤال الذي يجب أن يكون ماثلا ما هي عمليات الابداع وما هي طرق التصميم التي ينتج عنها مثل ذلك العالم؟ وسأستعرض عليكم في الواقع بأن الأمر اكثر تعقيدا. وسنحاول متابعة الامر. في الواقع لدينا أدوات لتعيننا في دراستنا هذه وهي حقيقة أن الكون هائل جدا كأنه آلة زمن على نحو ما. رسمنا لكم هذه المجموعة من المجالات المتداخلة لكي يتسنى لكم رؤيتها. لنضع الأرض في مركز المجالات المتداخلة لإنه المكان الذي يتم فيه رصد الكون. والقمر يبعد عنا ثانيتين فقط، فاذا كنت تأخذ صورة للقمر باستخدام النور الطبيعي، فإنه القمر قبل ثانيتين، وليس بالأمر المهم. فثانيتين كأنها الحاضر. الشمس قبل ثمانية دقائق. وليس بامر المهم، صحيح. ما لم يكن هناك انفجار شمسي قادم اذا تود أن تبتعد من الطريق. تود أن يكون عندك نظام تحذير متقدم.

ولكنك تبلغ المشتري وعندها تبعد بحوالي 40 دقيقة. انها مشكلة. تسمع عن المريخ، الاتصال بالمريخ مشكلة لأنه يستغرق الضوء مدة كافية ليصل هناك. ولكنك اذا نظرت الى أقرب المجموعات النجمية الى اقرب 40 او 50 مجموعة، فإنها تبعد 10 سنوات. لذا اذا التقطت صورة عما يحدث هناك فإنها لما حدث قبل عشر سنوات. ولكنك اذا نظرت الى مركز المجرة فإنها لما حدث قبل الآف السنوات. اذا نظرت الى أندروميدا، وهي أقرب مجرة كبيرة، فإنا قبل مليونين في الماضي. اذا أخذت صورة للإرض قبل مليونين سنة لن يكون هناك أي دليل على وجود البشر اطلاقا، لإنه كما نظن لم يوجد البشر بعد. أعني، حتى يكون لدينا مرجع قياسي. باستخدام تلسكوب هابل، فاننا نرى ما يقدر بمئات الى بلايين الاعوام.

ولكن لو تمكنا من ابتكار سبل للنظر الى أبعد من ذلك... فهناك ما هو أبعد من ذلك، وهو ما قمت به في كثير من أعمالي، تطوير تقنيات... تمكننا من النظر الى الزمن البعيد، الى حقبات سبقت النجوم والمجرات، عندما كان الكون ساخنا وشديد الكثافة ومختلف جدا. واذا هذا نوع التسلسل ولذا عندي رسم خيالي لهذا. ها هي المجرة في الوسط، مجرة درب اللبانه، وحول ذلك هابل... تعرفون بجنبه، كالمجرة، وهذا المجال الذي يشير الى الاحقاب الزمنية المختلفة. وخلف ذلك مزيد من المجرات الحديثة.

تروه الصورة الاجمالية كاملة؟ بدايات الزمن غريبة...فهي في الخارج، صحيح؟ وهناك جزء من الكون لا نستطيع رؤيته لإنه من الكثافة والحرارة حتى إن النور لا يتطاير منه. إنه مثل مركز الشمس لا تستطيع رؤيته عليك أن تستخدم تقنيات مختلفة لمعرفة ما يتم داخل الشمس. ولكنك تستطيع رؤية حد الشمس، وكذلك بالنسبة للكون، يمكنك رؤية أطرافه. ومن ثم ترون هذا النوع من مساحة النموذج حول الاطراف، وهو الاشعاع الناتج من الانفجار الكوني العظيم، وهو في الواقع موحد بشكل لا يصدق. يبدو الكون مثل الشكل الكروي المتكامل ولكن هناك بعض هذه الاختلافات البسيطة والتى نبالغ في تمثليها هنا. وسننطلق بهذا التسلسل الزمني، منها، من هذه الاختلافات البسيطة الى هذه المجرات الغير منظمة الى النجوم الأولى الى المجرات الأكثر تطورا، وأخير الى النظام الشمسي، وهلم جرا.

لذا فهذا نموذج ضخم التصميم ولكنه يمكننا من رؤية كيف تسير الامور. فاذا الطريقة التي تمت بها التقديرات هي بمجموعة من الاقمار الصناعية، وبها نتمكن من رؤية الكون. لذا فكان هناك قمر كوبي والذي دشن في 1989 وبه تم اكتشاف هذه الاختلافات. ومن ثم دشن قمر ماب في 2000 ...الـ WMAP ... والذي أستطاع التقاط صور أكثر وضوحا. وفي وقت لاحق هذا العام، وهذا نموذج قمر صناعي جيد، والذي يحتوي على تصاميم جميلة بمزيد من الميزات ويجب عليكم رؤيته... سيتم تدشين قمر بلانك والذي يستطيع التقاط خرائط عالية الدقة. وهذا سيكون تسلسل فهم البدايات الأولى لنشأة الكون.

وما رأيناه، رأينا هذه الاختلافات، ومن ثم قيل لنا الاسرار، عن بنية الفضاء-الزمني، وعن محتويات الكون، وكيف نشأ الكون في بداية حركته الاولى. لذا عندنا هذه الصورة، وهي صورة رائعة وسأحدثكم عن البداية لاحقا، عندما تمت عمليات مبهمة عنا والتي بها نشأ الكون. وننتقل من من مرحلة التوسع المتسارع، والعالم يتوسع ويبرد حتى يصل الى مرحلة يصبح لونه شفافا ثم يتحول الى اللون الاسود وعندها يشهد الكون ميلاد أول النجوم وتتطور النجوم الى مجرات وتصبح بعدها ذلك مجرات أكثر اتساعا. وفي مكان ما في هذه الفترة يبدأ نظامنا الشمسي في التكون. لينضج الى ما عليه في وقتنا الحاضر. وهناك بعض الأشياء المدهشة. وهذا الجزء من السلة يمثل ما يحدث لبنية الفضاء-الزمني في خلال هذه الفترة. ولذا هذا نموذج غريب الى حد ما، صحيح؟ ما نوع الدلائل التي عندنا على النموذج؟

دعوني أريكم بعض انماط الطبيعة التي هي نتيجة لهذا. دائما انظر الى البعد الفضائي-الزمني كالمضمون الحقيقي للفضاء والمجرات والنجوم كمثل زبد المحيط فحسب. انها العلامة لتلك الموجات المشوقة وأيما حدث. لذا هذا المسح لـ Sloan Digital Sky Survey يبين مواقع ملايين المجرات. والنقطة الواحدة تمثل كل مجرة. يخرجون بتلسكوباتهم يوجهوها الى السماء, يلتقطون صورة، يتعرفون على النجوم ثم يمسحوها من الصورة، ينقبون عن المجرات وكم تبعد ويضيفونها الى الصورة. ويضيفون اتجاه إشعاعها. وترون هذه البنى هذا ما نسميه بالجدار العظيم، ولكن هناك فراغات وهذا النوع من الاشياء وتخبت رؤيتها لإن التلسكوب لا يستطيع التقاطها.

والآن سأستعرضها بصورة ثلاثية الابعاد. ما يحدث هو عندم تصور في وقت دوران الارض، تلتقط صورة مروحة عبر السماء. وهناك بعض الاماكن التي لا يمكن رؤيتها بسبب مجرتنا أو لانه لا توجد تلسكوبات للقيام بذلك. والصورة التالية تبين نسخة ثلاثية الابعاد لهذا العالم الذي يدور. هل ترون شبيه المروحه المنطبع عبر السماء؟ تذكروا كل نقطة ترونها تمثل مجرة، وترون المجرات، تعرفون، كانها في جوار حينا، وكأنكم ترون بنائها. وترون هذا الذي نسميه الجدار العظيم، وترون هذه البنى البالغة التعقيد وترون هذه الفراغات. هناك أماكن خالية من المجرات وهناك أماكن بها الآف المجرات المتجمعة، صحيح. لذا فهناك نمط شيق، ولكن ليس لدينا بيانات كافية هنا لنرى في الواقع النمط. لدينا مليون مجرة، صحيح؟ لذا كأننا نبقي على مليون كرة في الفضاء ولكن ماذا يجري؟ هناك مسح آخر شبيه بهذا المسح يسمى مسح الازاحة الحمراء للمجرة من الدرجة الثانية.

الآن نحن في طريقنا للطيران من خلاله بقدر لفة تساوي مليون. وفي كل مرة تكون هناك مجرة... في موقعه هناك المجرة... واذا كنا نعلم شيئا عن المجرة، ونحن نعلم، هناك قياس الازاحة الحمراء وكل شيء، وتضع نوع المجرة واللون، لذا فهذا تشبيه حقيقي. وعندما تكون في وسط المجرات يصعب رؤية النمط، الامر شبيه بمنتصف العمر. انه من الصعب أن ترى النمط وانت في وسط الجمهور، انه صعب ان ترى نمط هذا. لذا سنخرج ونلتف لننظر اليه من الخلف. وسترون في البداية بنية المسح ومن ثم ستبدؤون برؤية بنية المجرات التي نراها هناك في الخارج. لذا مرة أخرى، سترون امتداد هذا الجدار العظيم من المجرات تظهر هناك.

ولكنكم سترون الفراغات، يمكنكم رؤية البنية المعقدة وستقولون، حسنا، كيف حدث هذا؟ لنفترض بأنك انت مصمم الكون. كيف ستضع المجرات هناك في نمط كهذا؟ الامر ليس مجرد رميها هناك بعشوائية. هنالك المزيد من المراحل المعقدة التي تحدث هناك. كيف سينتهي بك المطاف عمل ذلك؟ واذا نحن في بعض اللعب الجاد. وهذا اللعب يشبه لعب الخالق، ليس مجرد احداث تغيير في حياة الناس، بل صنع الكون، صح. لذا فاذا كانت هذه هي مسؤليتك، كيف ستقوم بالامر؟ ما نوع التقنية المناسبة؟ ما هو النوع الشيء الذي ستقوم به؟

لذا ساستعرض عليكم نتائج محاكاة على نطاق واسع جدا ما نعتقد ما يمكن ان يكون عليه الكون، باستخدام في الواقع بعض مباديء اللعب والتصميم، التي، تعرفون، عمل البشر جاهدين لتعلمها، ولكن كما يبدو عرفتها الطبيعة منذ البداية. وهي تقوم في البداية على مكونات اساسية بسيطة وبعض القوانين البسيطة، ولكن يجب ان يكون بحوزتكم مكونات كافية لتحقيق التعقيد. ومن ثم تضعون بعض العشوائية وبعض التقلبات وبعض العشوائية ومن ثم تتحقق عددا من الثمثيلات المختلفة.

لذا ما سأقوم به هو العرض عليكم توزيع المادة كمعادلة قياسية. وسنضخم الصورة لنوضح أكثر التوزيع. وعلينا إضافة شيء آخر ليتضح الكون بشكل أفضل. إنه يعرف بالمادة السوداء. هذه المادة لا تتفاعال والنور، كبقية المواد التي تتفاعل والنور، بالطريقة التي يضيء فيها النور علينا أو على المسرح. يمر النور من خلال المادة السوادء ولرؤيتها سنلونها باللون الابيض، صحيح؟ لذا فهذه الاشياء التي لونها ابيض في هذه الصورة هي المادة السوداء. ويجب ان تسمى بالمادة الخفية، وحولنا هذه المادة المخفية الى مادة مرئية. والاشياء التي لونها أصفر هي المواد الاعتيادية التي تحولت الى نجوم ومجرات.

وسأريكم الفلم التالي. وهذا...سأكبر الصورة أكثر. لاحظوا هذا الشكل وانتبهوا لهذا النمط. وسنكبر الصورة أكبر وأكبر. وسترون كل هذا الخطوط والبنى والفراغات. وعندما تتشابك الخيوط في عقدة، تشكل مجموعة كتل هائلة من المجرات. سنكبر الصورة على هذه الواحدة والتي تقدر بحوالي 100 الف الى مليون مجرة في المنطقة الصغيرة. لذا نعيش بعيدا في الهامش. لا نعيش في مركز النظام الشمسي، لا نعيش في مركز المجرة ومجرتنا ليست في مركز العقدة.

لذا نكبر الصورة أكثر. تحتوي هذه المنطقة على ما يقارب 100 الف مليون مجرة. وسنستمر في تكبير الصورة. حسنا. ولذا نسيت أن أخبركم عن وحدة الوزن. بارسيك "A parsec" يساوي 3.26 سنة ضوئية. ولذا الجيجابارسيك "gigaparsec" يساوي 3 بلايين سنة ضوئية..وهذه هي وحدة القياس. لذا يستغرق الضوء 3 بلايين سنة ضوئية لعبور تلك المسافة. نحن الآن في مسافة نقدرها بين هنا وهناك. هذه هي المسافة بيننا وبين مجرة أندرميدا، صحيح؟ هذه البقع الصغيرة التي ترونها هنا هي عبارة عن مجرات.

الآن سنصغر الصورة راجعين، وتستطيعون رؤية هذه البنية التي عندما تبتعدون عنها كثيرا تبدو إعتيادية جدا. ولكنها تحتوي على الكثير من التنوعات الغير منظمة. لذا فهي هياكل بناء بسيطة. فهي سائل بسيط جدا في البداية. تحتوي على مادة سوداء، ومادة اعتيادية. تحتوي على فتونات وعلى نيترينوات، والتي لا تقوم بدور اساسي في الجزء اللاحق للكون. وهو مجرد سائل بسيط ومع مرور الزمن تطور الى بنية معقدة التركيب. وعند رؤيتكم هذه الصورة لأول مرة لم تعني لكم الكثير. تشاهدون عبر هذا حوالي 1% من حجم الكون المرئي وترون بلايين المجرات، صحيح، والعقد، ولكن تدركون بأنه ليس البناء الأساس للكون. هناك اطر المادة السوداء، المادة الغير مرئية، التي في الخارج هناك والتي في الواقع تمسك بكل شيء.

لذا دعونا نطير فيها وترون كم هو صعب معرفة ماهية الشيء عندما تكون في وسطه. لذا فالنتيجة النهائية هي نفسها. ترون خيط ترون النور إنه المادة الغير مرئية، والاصفر عبارة عن النجوم أو المجرات التي تطلع. وسنحلق حول، وسنحلق حول وسترون في بعض الاحيان تتشابك الخيوط وعندها تكون كتلة هائلة من المجرات. ومن ثم سنحلق الى موقع الكتلة الهائلة وتستطيعون رؤية شكلها. ومن الداخل لا تبدو بإنها بالغة التعقيد، صحيح؟ عندم تنظر إليها من بعد فقط وتحاول إكتشافها تدرك كم هي معقدة التركيب وبالغة الدقة في التصميم، صحيح؟ وبأنها تنمو بطريقة ما.

فالسؤال اذا، هل من الصعوبة بمكان تجميع مثل هذا، صحيح؟ ما هو حجم المقاول الذي تحتاجه لتجميع هذا الكون، صحيح؟ هذه هي القضية، صحيح؟ ولذا نحن هنا. ترون كيف الخطوط .. ترون كيف تتجمع عدة خيوط، مشكلة بذلك هذه الكتلة الهائلة من المجرات. وعليكم معرفة بأنها ليست كما تبدو في الواقع اذ انتم.. بدأ، لا تستطيعون السفر بهذه السرعة لإنه سيكون كل شيء مشوها، ولكن باستخدام الوسائط الفنية يمكننا السفر حسيا. هكذ، لو أمكنكم السفر حولها في بلايين الاعوام، ستبدو لكم، صحيح؟ وكذلك اذا أمكنكم رؤية المادة الغير مرئية.

والفكرة إذا كيف تضع الكون في قالب واحد بطريقة سهلة للغاية؟ سنبدأ بإدراك حقيقة أن كل الكون المرئي كل ما يمكننا مشاهدته على كل الاتجاهات بتلسكوب هابل وبالمعدات الأخرى، كان في الماضي في نقطة أصغر من حجم الذرة. بدأ الكون بتغير كمي بسيط ولكنه توسع بمعدل هائل جدا. وهذه التغيرات تمددت الى أحجام خيالية، وهذه التغيرات هي التي نراها الآن على شكل موجات كونية صغيرة تحيط بالكون. وبطريقة أو أخرى نحتاج الى تحويل هذه التغيرات الى مجرات وكتل من المجرات وهذا النوع من البناء القادر على الاستمرار.

لذا سأستعرض عليكم محاكاة لما حدث. هذه المحاكاة البسيطة تم تنفيذها على ألف معالج حاسوب ولمدة شهر لعرض الجانب المرئي من الكون فقط. لذا سأستعرض عليكم واحدة يمكن تشغيلها على حاسوب شخصي في يومين في الصورة التالية. لذا البداية من هذه التغيرات الطفيفة عندما كان الكون عند هذه النقطة الآن عندما كان حجمه ربع ما عليه الآن، وهلما جرا. وتبدو هذه الشبكات في الظهور، بنية هذه الشبكات الكونية تتشكل. وفي هذه المرحلة الامر بسيط لإنها لا تحتوي على المواد الاعتيادية تحتوي على المادة السوداء فقط. وترون كيف تتكتل المادة السوداء والمواد الاعتيادية تأتي بعيدها فقط. لذا هذه هي البداية. في البداية كانت موحدة جدا. التغيرات تتعاقب كل 100 الف. هناك بعض القمم التي تتعاقب كل 10 الآف ومن ثم خلال بلايين الأعوام، تقوم الجاذبية بسحبها الى الداخل.

هذا نور على الكثافة يسحب كل المواد التي حوله. وهذه بدوره يسحب المزيد من المواد اليه. ولكن المسافات في الكون هائلة والبعد الزمني هائل جدا حتى إن الأمر يستغرق مدة طويلة جدا ليتشكل هذا. ويستمر في التشكل حتى يصبح الكون حوالي نصف حجمه الآن من حيث توسعه. وعندها وبطريقة غامضة تسارع الكون يبدأ في الزيادة ويتوقف تشكل البنى الضخمة. لذلك نحن نرى مجرد اكبر بناء يمكننا رؤيته، وبعد ذلك الأشياء التي بدأت بالفعل تتشكل فحسب ستتشكل ومن ثم تتشكل وستستمر على ذلك.

لذا يمكننا محاكاة ما يحدث ولكن هذا عمل يومين على حاسوب شخصي. نحتاج الى 30 يوما و1000 حاسوب للقيام بنوع المحاكاة التي استعرضتها عليكم سابقا. لذا عندنا فكرة جادة كيف يمكننا خلق كون، بداً في الاساس باستخدام مواد تقل عما تحتويه مواد في حجم قطرة عين ونخلق كل شيء يمكننا رؤيته على كل الاتجاهات، صحيح من لا شيء تقريبا.. شيء في منتهى الصغر صغير جدا.. ويقترب من الكمال، عدا إنه يتغير تغيرا طفيفا بمقدار بـ100 ألف في الجزء وهذا التغير البسيط نتج عنه أنماط وتصاميم عجيبة كما نراها وهي عبارة عن مجرات ونجوم وهلما جرا.

لذلك عندنا نموذج نستطيع تقديره ومن ثم استخدامه لعمل تصاميم للشكل الحقيقي للكون، كما نعتقد. وتبين بأن التصميم يختلف تماما عما تخليناه في البداية. لذلك هذا هو الشكل الذي بدأنا به قبل 15 عام، واستطاع المسبار الفضائي "مستكشف الخلفية الكونية" رسم الخريطة التي على أعلى اليمين واللتي تبين بأنه كانت هناك تقلبات واسعة النطاق، التقلبات في الواقع على عدة نطاقات. يمكنكم رؤية ذلك الى حد ما. ومنذ حينه طورنا مسبار WMAP والذي رسم خرائط أكثر دقة. نرى نفس الهياكل الضخمة ولكن بالاضافة الى ذلك نفس الهياكل الاقل ضخامة. والموقع الذي في أدنى يمين الخريطة إذا قلبنا القمر الصناعي رأس على عقب ورسمنا خريطة الارض، أي نوع من الخرائط ستكون عندنا عن الأرض. يمكنكم رؤية، حسنا، الى حد ما كل القارات الاساسية، وهذا ما يمكننا رؤيته فحسب.

ولكن نأمل بأن يستطيع مسبار Planck بأن يرسم خرائط افضل من ذلك كاللتي تعادل ما ترونه عن الأرض هناك حيث يمكنكم حقا رؤية الانماط المعقدة الموجودة على الارض. ويمكنكم أيضا معرفة، بسبب الحواف الحادة وبالطريقة اللتي تتركب فيها طبقات الارض مع بعضها البعض بأن هناك عمليا غير خطية فعلم الارض يقودك الى إدراك حقيقة أن طبقات الارض تتحرك من مكان الى آخر. يمكنكم رؤية كل ذلك من هذه الخريطة وحدها. نود أن نرسم خرائط توضح بدايات عهد الكون لمعرفة هل تمت عمليات غير خطية في البداية وهل بدأت بالتحرك من مكان الى آخر، وهل يساعدنا ذلك الى معرفة كيف نشأ البعد الزماني-الفضائي في اللحظات الأولى. أذا هذا واقع اليوم وهذا ما أحببت ان استعرضه عليكم في هذه العجالة. أقدم رؤية مختلفة عن التصميم وكيف تبدو كل الاشياء الأخرى. شكرا لكم. (تصفيق)