ماذا يمكن أن يعلّمنا الضوء عن الكون - بيت إدواردز

تابعوا الدرس كاملاً على الرابط:
http://ed.ted.com/lessons/what-light-can-teach-us-about-the-universe-pete-edwards

لطالما نظر البشر إلى الكون وطرحوا الأسئلة الكبرى: كيف بداً؟ وكيف سينتهي؟ يبذل علماء الفلك جهدًا كبيرًا في البحث عن الأجوبة، لكن من أين يبدؤون؟ تكمن الإجابة في الضوء. يبين بيت إدواردز بإيجاز الرسائل الست الفريدة التي يحملها الضوء، والتي تكشف عندما تُجمع سويةً مقدارًا كبيرًا من المعلومات لعلماء الفلك.

الدرس لبيت إدواردز والرسوم المتحركة لبيفان لينش.

كيف ومتى بدأ كوننا؟

كيف أصبح على هذا الشكل؟

كيف سوف ينتهي؟

لطالما ناقش البشر هذه الأسئلة

منذ أن وُجدوا لكن دون أن يصلوا إلى اتفاق.

يعمل علماء الكون اليوم بجهد كبير
للعثور على الأجوبة.

لكن كيف لأي شخص أن يأمل بالعثور
على أجوبة ملموسة لمثل هذه الأسئلة العميقة؟

وكيف يمكن استكشاف
ودراسة شيء بضخامة الكون،

والذي لن نستطيع بلوغ معظمه؟

الإجابة هي الضوء.

ورغم أن الضوء الصادر
عن الأطراف البعيدة للكون

قد يستغرق مليارات السنين للوصول إلينا،

إلا أنّه يحمل ستة رسائل فريدة
عندما تُجمع مع بعضها،

يمكن أن تكشف عن مقدار مذهل
من المعلومات لعلماء الفلك

الذين يعرفون كيف يبحثون عنها.

ومثلما يمكن لضوء الشمس
أن ينقسم إلى ألوان الطيف المعروفة،

كذلك يكشف انقسام الضوء القادم من
الأجسام البعيدة عن نماذج للألوان

تختلف حسب مصدرها.

يمكن لخطوط الضوء المميزة هذه
أن تكشف ليس تركيبة الجسم فحسب،

بل أيضًا درجة حرارته وضغط الأجزاء المكونة له.

ويوجد أيضًا المزيد مما يمكن
أن نكتشفه من خلال الضوء.

إن سبق لك الوقوف على منصة
محطة القطار، فربما تكون قد لاحظت

أن صوت القطار يختلف بحسب اتجاه سيره

فتكون نغمة صوته صاعدة عندما يقترب منك

وهابطة عندما يسير مبتعدًا.

لكن السبب في هذا ليس أنّ سائق القطار
يتمرّن للحصول على مهنة أخرى.

بل السبب هو ما يُدعى تأثير دوبلر

حيث تكون أمواج الصوت التي
يولّدها الجسم المقترب مضغوطة،

بينما تكون أمواج الجسم المبتعد متمددة.

لكن ما علاقة هذا بعلم الفلك؟

الصوت لا ينتقل عبر الفراغ.
فلا يمكن لأحدٍ أن يسمع صراخك في الفضاء!

لكن تأثير دوبلر ذاته ينطبق على الضوء
الذي يتحرّك مصدره بسرعة استثنائية.

فإن كان يتحرك باتجاهنا،
تجعل أطوال الموجات القصيرة

الضوء يبدو أميل للون الأزرق.

أما إن كان الضوء يصدر عن جسم يبتعد عنّا

فإنّّ موجاته سوف تكون أطول،
وتنزاح نحو اللون الأحمر.

وعن طريق تحليل نموذج الألوان
في انزياح دوبلر للضوء

الصادر عن أي جسم نراقبه من خلال
المِقراب، يمكننا أن نعرف ما هي مكوناته،

ودرجة سخونته، ومقدار الضغط
الذي يتعرّض له،

وإن كان يتحرّك، وبأي اتجاه،
وما هي سرعته.

هذه المقاييس الستة، مثل ست نقاط للضوء،

تكشف تاريخ الكون.

كان أوّل شخصٍ درس الضوء الصادر
من مجرّاتٍ بعيدة هو إدوين هابل،

وقد انزاح الضوء الذي يراقبه نحو الأحمر.

إذ كانت جميع المجرّات البعيدة تتحرّك مبتعدةً عنّا،

وكلّما كانت أكثر بُعداً،
كانت تنحسر على نحوٍ أسرع.

اكتشف هابل أنّ كوننا يتوسّع،

ما زودنا بأوّل دليل على
نظرية الانفجار العظيم.

بالإضافة إلى فكرة أنّ الكون المرئي
آخذٌ بالتوسّع المستمر

من نقطة واحدة عالية الكثافة،

وأحد أهم توقعات هذه النظرية

هي أنّ الكون القديم كان يتكوّن
من غازين فقط هما الهيدروجين والهليوم،

بنسبة ثلاثة إلى واحد.

ويمكن اختبار هذا التوقع عن طريق الضوء.

فإذا راقبا الضوء الصادر من مناطق
بعيدة وهادئة في الكون وقمنا بتقسيمه،

فإنّنا نجد بالفعل علامات لوجود
هذين الغازين بتلك النسبة تمامًا.

وهو انتصار ساحق آخر لنظرية الانفجار العظيم.

على أي حال، ما يزال العديد
من الألغاز موجودًا.

فرغم أنّنا نعرف أنّ الكون المرئي يتوسّع،

إلا أنّه يُفترض أن تقوم الجاذبية
بكبح التوسع.

ولكن القياسات الحديثة للضوء الصادر
عن نجوم آفلة بعيدة

تُبيّن لنا أنّها أبعد من المُتوقّع.

لذا فإن توسُّع الكون هو في حالة تسارع.

يبدو أن شيئًا ما يدفعه،

ويؤمن علماء عديدون أنّ ذلك الشيء
هو الطاقة المُظلمة،

التي تُشكّل ثلثي الكون وتقوم بتمزيقه ببطء.

إنّ معرفتنا بسلوك المادة، ودقّة أجهزتنا

يعنيان أنّ مجرّد مراقبة النجوم البعيدة
يمكن أن تخبرنا بأمورٍ عن كوننا

أكثر مما كنّا نظنّه ممكنًا.

لكن هنالك ألغاز أخرى،
كطبيعة الطاقة المظلمة

لا بد أن نُسلّط الضوء عليها.