كارثة علم الفيزياء.. هل نعيش في فقاعة كونية كبيرة؟

على مدار الساعة – شادي عبد الحافظ (شبكة الجزيرة الشبكة) –

لعقود من الزمن ، كان “توتر هابل” الذي تم تسريحه هو أحد أكثر الألغاز تعقيدًا إلى تعقيد علماء الكونيات أثناء محاولة قياس سرعة الكون.

هذه هي القياسات التي يقوم بها العلماء لحساب سرعة الكون على تقنيتين رئيسيتين: الأول يعتمد على البيانات المأخوذة من المراحل المبكرة للغاية من تاريخ الكون ، مثل إشعاع الخلفية الكونية ، بينما يعتمد الثانية على مراقبة المجرات القريبة والنجوم المتغيرة في الكون المحلي (بالقرب من مجرتنا).

تفترض الدراسة أن هذه الفقاعة الكونية هي السبب في أننا نلاحظ توسعًا أسرع في الكون محليًا مقارنة بما يتم حسابه من النموذج الكوني التقليدي (NASA)

كان المثير للدهشة والمثيرة للعلماء دائمًا أن نتائج الطريقتين تختلف بوضوح على الرغم من التجارب المتكررة وتحسين دقتها ، حيث يتم قياس توسع الكون من خلال ما يعرف باسم “Hubble-Lymeter” ، وهو مقياس يحدد السرعة التي تتبدد بها المجرات عن بعضها البعض.

عند حساب هذا الثابت بناءً على البيانات الكونية القديمة ، تقدر القيمة بنحو 244 ألف كيلومتر في الساعة في المليون رسوم فلكية (أي ما يعادل حوالي 3.2 مليون سنة ضوئية).

ولكن إذا كانت قياسات المجرات هي الأقرب إلينا في الزمان والمكان ، فإن القيمة ترتفع إلى حوالي 264 ألف كيلومتر لنفس المسافة.

هذا الاختلاف – الذي لا يمكن تفسيره بسهولة – يفتح الباب للأسئلة حول ما إذا كنا نواجه حدودًا في فهمنا لطبيعة الكون أو ما إذا كنا على عتبة الاكتشافات الجديدة التي تغير قواعد الفيزياء كما نعلم.

تقدم دراسة جديدة ، تم تقديمها خلال اجتماع الجمعية الفلكية الملكية لعام 2025 في مدينة دورام ، مدينة دورام البريطانية ، فرضية جريئة ، والتي تقول إننا والكوكب ، ولكننا نعيش في درب التبانة ، نحن نعيش داخل “فقاعة كونية” ضخمة ، والتي قد تكون السبب في أننا نلاحظ توسيعًا أسرع في الكون محليًا مقارنة بالطرازات السمية التقليدية.

يفترض الباحثون أن قطر هذه الفقاعة يساوي حوالي مليار سنة ضوئية ، وكثافتها أقل بنسبة 20 ٪ عن متوسط كثافة الكون ككل.

وفقًا للدراسة ، يؤدي وجودنا في مركز الفراغ إلى تدفق المادة خارجها خارجها ، وهذا يجعل سرعتنا النسبية (أي السرعة داخل الفقاعة مقارنة ببقية الكون) أكبر ، وهذا يعطي انطباعًا عن التوسع المحلي الأسرع ، لكن السرعة متطابقة في الأصل بين الكون المبكر والمحلي.

“أحد الحلول الممكنة لهذا التناقض (يعني هابل) هو أن مجرتنا قريبة من مركز فراغ محلي كبير.”.

ويضيف: “سيؤدي ذلك إلى سحب المادة بسبب الجاذبية نحو الجزء الخارجي الكثافة العالية من الفراغ ، وهذا يؤدي إلى الفراغ يصبح أكثر فراغًا بمرور الوقت ، وبهذا الاتجاه ، ستكون سرعة الأجسام أكبر منا مما لو كان الفراغ غير موجود. وهذا يعطي انطباعًا بنسبة تمدد محلي أسرع.”

يوضح بينيك أنه من تلك النقطة ، “توتر هابل هو ظاهرة محلية إلى حد كبير”.

وجدت هذه الفرضية الجديدة الدعم بسبب الاتفاق مع ما يسميه العلماء “تقلبات صوتية بارون” ، وفهمها لخيال الكون في لحظاته الأولى (قبل 13.8 مليار سنة) باعتباره “حساء ساخن وكثيف” مليء بالجزيئات دون نسل ، بما في ذلك الفوتونات الخفيفة.

في ذلك الوقت ، كانت هناك موجات صوتية تنتشر عبر هذا الخليط بسبب التفاعلات بين المادة والضوء ، مثل تموجات في مجموعة من الماء.

بعد حوالي 380 ألف عام من الانفجار العظيم ، تم إرجاع الكون بما يكفي لإطلاق الضوء بحرية (والذي نراه اليوم مثل الخلفية الإشعاعية الكونية) ، وفي هذه اللحظة ، توقفت هذه الموجات الصوتية ، لكن “أصداء” أو الآثار المتبقية لهذه التموجات لا تزال محفوظة في توزيع المجرات.

يستخدم العلماء هذه الأصداء العالمية لمقارنة المسافة بين المجرات لأنهم يتركون ما يبدو وكأنه بصمة في العلاقة بين المسافة والتوضيح الأحمر الذي يطلق عليه ، ولكن إذا كنا داخل فراغ كوني ضخم ، فإن هذا يجعل بيانات الاهتزازات الصوتية المتطايرة “منحنية” تقارن قليلاً.

وفقًا للدراسة ، لوحظ بالفعل انحناء البيانات في دراسات الكون المحلي ، ودراسة لقياسات التقلبات الصوتية الباروني المتاحة على مدار العشرين عامًا الماضية ، أظهر فريق البحث أن نموذج الفقاعة هو حوالي 100 مليون مرة أكثر من نموذج IFTAA.

توتر هابل هو كارثة علم الكونيات الحالي ، لأن ثابت هابل يطبق حكمه على كل ما هو كونه ، لأنه يحدد المعدل الذي يتوسع من خلاله الكون ، وبالتالي يوجهنا إلى معرفة عمره ، ويسحب الجدول الزمني للأحداث المتتالية فيه إلى حجمه الحالي والمستقبل.

كما أنه يساعد العلماء على تقدير المسافات إلى الهيئات الأخرى في جميع أنحاء الكون. علاوة على ذلك ، فإن قيمة ثابت هابل تساعد العلماء على فهم خصائص الطاقة المظلمة والمواد المظلمة ، وهما مكونان يمثلان 95 ٪ من تكوين هذا الكون ، يعرف العلماء عنهم أدنى.

عدم التوازن في هذا هو معضلة ، لأنها أدت إلى انقسام في المجتمع العلمي بين أولئك الذين يرون أن المشكلة في البيانات أو الإحصاءات أو الأساليب المستخدمة لقياس الثابت ، وبين أولئك الذين يعتقدون أن الخلل يمتد إلى النظرية نفسها أو قول النموذج والأساس النظري الذي تعتمد عليه هذه القياسات أو حتى فيزياء جماعية ، والتي تبني نفسها على النتائج من النظرية العامة للمتساقط.

“بافيل كوروبا” ، أستاذ في معهد هيلمهولز للإشعاع والفيزياء النووية في الجامعة الألمانية في بون ، هو أحد أولئك الذين يعتقدون أن العيب يكمن في الأساس النظري ، وبالتالي فهو أحد العلماء الذين يكرسون أنفسهم لحل هذه الكارثة ، من خلال تطوير نظرية بديلة.

“من الممكن شرح توتر هابل من خلال دراسة الفرق في كثافة المجرات ، حيث توجد مجرتنا في منطقة من الكون بكثافة مجرة منخفضة نسبيًا.”

تأتي هذه الفكرة التوضيحية لـ Coruba في إطار دراسة نشرت في عام 2023 برفقة فريق من الباحثين في مجلة “Notis الشهرية” للجمعية الفلكية الملكية ، وتشير الورقة إلى أننا نعيش في فقاعة عالمية ضخمة ، بما يتوافق مع افتراض آخر دراسة.

لا شك أن الفرضية الجديدة التي تعتمد عليها الدراسة الجديدة هي تحد كبير ، لأنها تتناقض مع مبدأ أساسي في مستوى علم الكونيات ، أو اختصار “LAMDA CDM”.

يفترض هذا النموذج أن الكون يشبه حساءًا متجانسًا ، موزعة بالتساوي وتشابه في جميع الاتجاهات إذا نظرنا إليه وفقًا لمعايير ضخمة جدًا (مليارات السنوات الضوئية) ، مما يعني أنه لا يوجد مكان “خاص” أو منطقة فارغة تمامًا وآخر ممتلئ جدًا.

وبالتالي ، إذا كان هناك فراغ ضخم للغاية من حولنا ، فهذا يعني أن الكون غير متجانس على نطاق واسع ، وبالتالي إذا كانت الفرضية الجديدة صحيحة ، فسيحتاج العلماء ، من خلال التبعية ، إلى إعادة النظر في أسس علم الكونيات ، والتي تم بناءها على النظريات المعاصرة ، وهذا ما يؤكد العلماء مثل كوروبا على ضرورة حدوثها.