الكون

كان مصطلح " الكون" عند الفلاسفة اليونانيين القدماء، بدءًا من فيثاغورس، هو τὸ πᾶν ( tò pân ) بمعنى "الكل"، والذي يُعرَّف بأنه كل المادة وكل الفضاء، و τὸ ὅλον ( tò hólon ) بمعنى "كل الأشياء"، والذي لم يشمل بالضرورة الفراغ. ^{[ 27 ] [ 28 ]} وكان من المرادفات الأخرى ὁ κόσμος ( ho kósmos ) بمعنى " العالم ، الكون ". ^{[ 29 ]} كما توجد مرادفات أخرى لدى مؤلفين لاتينيين ( totum ، mundus ، natura ) ^{[ 30 ]} ولا تزال موجودة في اللغات الحديثة، مثل الكلمات الألمانية Das All و Weltall و Natur التي تعني الكون . توجد نفس المرادفات في اللغة الإنجليزية، مثل everything (كما في نظرية كل شيء )، وthe cosmos (كما في علم الكونيات )، وthe world (كما في تفسير العوالم المتعددة )، و nature (كما في القوانين الطبيعية أو الفلسفة الطبيعية ). ^{[ 31 ]}

بسبب السرعة المحدودة للضوء ، يوجد حد (يُعرف بأفق الجسيمات ) للمسافة التي يمكن أن يقطعها الضوء خلال عمر الكون . تُسمى المنطقة المكانية التي يمكننا استقبال الضوء منها بالكون المرئي . تبلغ المسافة الفعلية (المقاسة عند زمن محدد) بين الأرض وحافة الكون المرئي 46 مليار سنة ضوئية ^{[ 42 ] [ 43 ]} (14 مليار فرسخ فلكي )، مما يجعل قطر الكون المرئي حوالي 93 مليار سنة ضوئية (28 مليار فرسخ فلكي). ^{[ 42 ]} على الرغم من أن المسافة التي يقطعها الضوء من حافة الكون المرئي قريبة من عمر الكون مضروبًا في سرعة الضوء، أي 13.8 مليار سنة ضوئية (4.2 × 10 ^ ⁹ فرسخ فلكي) ، إلا أن المسافة الفعلية أكبر لأن حافة الكون المرئي والأرض قد ابتعدتا عن بعضهما البعض منذ ذلك الحين. ^{[ 44 ]}  

للمقارنة، يبلغ قطر مجرة ​​درب التبانة حوالي 87400 سنة ضوئية، ^{[ 45 ]} وتقع أقرب مجرة ​​شقيقة لمجرة درب التبانة، وهي مجرة ​​أندروميدا ، على بعد حوالي 2.5 مليون سنة ضوئية. ^{[ 46 ]}

لأن البشر لا يستطيعون رصد الفضاء خارج حدود الكون المرئي، فإنه من غير المعروف ما إذا كان حجم الكون في مجمله محدودًا أم لانهائيًا. ^{[ 10 ] [ 47 ] [ 48 ]}

بافتراض صحة نموذج Lambda-CDM ، فإن قياسات المعلمات باستخدام مجموعة متنوعة من التقنيات من خلال العديد من التجارب تعطي أفضل قيمة لعمر الكون عند 13.799 ± 0.021 مليار سنة، اعتبارًا من عام 2015. ^{[ 2 ]}

مع مرور الزمن، تطور الكون ومحتوياته. فعلى سبيل المثال، تغيرت النسبة بين الكوازارات والمجرات ^{[ 49 ]} ، وتوسع الكون . ويُستدل على هذا التوسع من ملاحظة انزياح الضوء القادم من المجرات البعيدة نحو الأحمر ، مما يعني أن المجرات تبتعد عنا. وتشير تحليلات المستعرات العظمى من النوع Ia إلى أن التوسع يتسارع . ^{[ 50 ] [ 51 ]}

كلما زادت كمية المادة في الكون، زادت قوة التجاذب بينها. لو كان الكون شديد الكثافة، لانهار مجددًا متحولًا إلى ثقب أسود . أما إذا كان الكون قليل المادة ، فسيتمدد بسرعة كبيرة جدًا بحيث لا تسمح بتكوّن البنى الفلكية، كالمجرات والكواكب. ^{[ 52 ]} منذ الانفجار العظيم، تمدد الكون بشكل مطرد . سمحت كثافة الكتلة والطاقة في الكون، والتي تعادل حوالي 5 بروتونات لكل متر مكعب، بتمدده على مدى 13.8 مليار سنة الماضية، مما أتاح الوقت الكافي لتكوّن الكون كما نراه اليوم. ^{[ 53 ]}

توجد قوى ديناميكية تؤثر على الجسيمات في الكون، مما يؤثر على معدل تمدده. قبل عام ١٩٩٨، كان من المتوقع أن يتناقص معدل التمدد مع مرور الوقت نتيجة لتأثير التفاعلات الجاذبية في الكون؛ ولذلك، توجد كمية إضافية قابلة للرصد في الكون تُسمى معامل التباطؤ ، والذي توقع معظم علماء الكونيات أن يكون موجبًا ومرتبطًا بكثافة المادة في الكون. في عام ١٩٩٨، قاس فريقان بحثيان مختلفان معامل التباطؤ، فكانت قيمته سالبة، حوالي -٠.٥٥، مما يعني من الناحية الفنية أن المشتقة الثانية لعامل المقياس الكوني${\displaystyle {\ddot {a}}}$كانت إيجابية خلال الخمسة إلى الستة مليارات سنة الماضية. ^{[ 54 ] [ 55 ]}

ينظر علم الفيزياء الحديث إلى الأحداث على أنها مُنظمة في الزمكان . ^{[ 56 ]} نشأت هذه الفكرة مع النظرية النسبية الخاصة ، التي تتنبأ بأنه إذا رأى مراقب حدثين يقعان في مكانين مختلفين في الوقت نفسه، فإن مراقبًا ثانيًا يتحرك بالنسبة للأول سيرى هذين الحدثين يقعان في أوقات مختلفة. ^{[ 57 ] : 45-52} سيختلف المراقبان في الوقت.${\displaystyle T}$بين الأحداث، وسيختلفون حول المسافة${\displaystyle D}$يفصلون بين الأحداث، لكنهم سيتفقون على سرعة الضوء${\displaystyle c}$وسيقيسون نفس القيمة للتركيبة${\displaystyle c^{2}T^{2}-D^{2}}$[ ^{57 ] : 80} يُطلق على الجذر التربيعي للقيمة المطلقة لهذه الكمية اسم الفاصل الزمني بين الحدثين. ويعبّر هذا الفاصل عن مدى تباعد الأحداث، ليس فقط في المكان أو الزمان، بل في سياق الزمكان ككل. ^{[ 57 ] : 84 ، 136 [ 58 ]}

تصف النظرية النسبية الخاصة الزمكان المسطح. أما النظرية النسبية العامة ، التي خلفتها ، فتفسر الجاذبية على أنها انحناء الزمكان الناتج عن محتواه من الطاقة. فالمسار المنحني، كالمدار، ليس نتيجة قوة تحرف جسمًا عن مساره المستقيم المثالي، بل هو محاولة الجسم للسقوط الحر عبر خلفية منحنية بدورها بفعل وجود كتل أخرى. وقد لخصت مقولة جون أرشيبالد ويلر، التي أصبحت متداولة بين الفيزيائيين، هذه النظرية بقوله: "يُملي الزمكان على المادة كيفية الحركة، وتُملي المادة على الزمكان كيفية الانحناء" ^{[ 59 ] [ 60 ]} ، ولذلك لا جدوى من دراسة أحدهما دون الآخر. ^{[ 61 ]} وتُعد نظرية نيوتن للجاذبية تقريبًا جيدًا لتوقعات النسبية العامة عندما تكون تأثيرات الجاذبية ضعيفة وتتحرك الأجسام ببطء مقارنة بسرعة الضوء. ^{[ 62 ] : 327 [ 63 ]}

تُعطى العلاقة بين توزيع المادة وانحناء الزمكان بمعادلات أينشتاين للمجال ، والتي تتطلب حساب الموترات للتعبير عنها. ^{[ 64 ] : 43 [ 65 ]} يبدو الكون وكأنه متصل زمكاني أملس يتكون من ثلاثة أبعاد مكانية وبُعد زمني واحد . لذلك، يمكن تحديد حدث في زمكان الكون المادي بمجموعة من أربعة إحداثيات: ( س ، ص ، ع ، ز ) .

يعمل علماء الكونيات غالبًا مع شرائح مكانية من الزمكان، وهي عبارة عن أسطح ذات زمن ثابت في إحداثيات متحركة . تُحدد هندسة هذه الشرائح المكانية بواسطة معامل الكثافة ، أوميغا (Ω)، الذي يُعرَّف بأنه متوسط ​​كثافة المادة في الكون مقسومًا على قيمة حرجة. ويختار هذا أحد ثلاثة أشكال هندسية محتملة اعتمادًا على ما إذا كانت قيمة Ω تساوي 1 أو أقل منها أو أكبر منها. وتُسمى هذه الأشكال، على التوالي، الكون المسطح، والكون المفتوح، والكون المغلق. ^{[ 66 ]}

تشير الملاحظات، بما في ذلك مستكشف الخلفية الكونية (COBE) ومسبار ويلكنسون لقياس تباين الموجات الميكروية (WMAP) وخرائط بلانك للإشعاع الكوني الميكروي، إلى أن الكون لانهائي الامتداد وله عمر محدود، كما هو موضح في نماذج فريدمان-لوميتر-روبرتسون-ووكر (FLRW). ^{[ 67 ] [ 68 ] [ 69 ] [ 70 ]} وبالتالي، تدعم نماذج FLRW هذه نماذج التضخم الكوني والنموذج القياسي لعلم الكونيات، الذي يصف كونًا مسطحًا ومتجانسًا تهيمن عليه حاليًا المادة المظلمة والطاقة المظلمة . ^{[ 71 ] [ 72 ]}

لطالما كان تواتر الحياة في الكون موضوعًا متكررًا للبحث في علم الفلك وعلم الأحياء الفلكي ، حيث تمثلت المسألة في معادلة دريك والآراء المختلفة حولها، بدءًا من تحديد مفارقة فيرمي ، وهي حالة عدم العثور على أي علامات على وجود حياة خارج كوكب الأرض ، وصولًا إلى الحجج المؤيدة لعلم الكونيات البيوفيزيائي ، وهو رؤية مفادها أن الحياة متأصلة في علم الكونيات الفيزيائي للكون. ^{[ 73 ]}

تُعرّف فرضية الكون المُضبوط بدقة بأنها افتراض مفاده أن الظروف التي تسمح بوجود حياة قابلة للملاحظة في الكون لا يمكن أن تتحقق إلا عندما تقع ثوابت فيزيائية أساسية كونية معينة ضمن نطاق ضيق جدًا من القيم. ووفقًا لهذه الفرضية، لو اختلف أي من هذه الثوابت الأساسية اختلافًا طفيفًا، لكان من غير المرجح أن يكون الكون مُهيئًا لنشوء وتطور المادة ، والبنى الفلكية، والتنوع العنصري، أو الحياة كما نعرفها. ويُعدّ مدى صحة هذا الافتراض، وجدوى طرح هذا السؤال منطقيًا، موضوع نقاش واسع. [ ^{74 ] ويُناقش هذا} الافتراض بين الفلاسفة والعلماء واللاهوتيين وأنصار نظرية الخلق . ^{[ 75} ]

لا يزال تفسير تسارع توسع الكون غامضًا. يُعزى ذلك غالبًا إلى التأثير الجاذبي لـ"الطاقة المظلمة"، وهي شكل غير معروف من الطاقة يُفترض أنه ينتشر في الفضاء. ^{[ 104 ]} على أساس تكافؤ الكتلة والطاقة ، فإن كثافة الطاقة المظلمة (حوالي 7 × 10⁻³⁰ ^جم /سم³ ⁾ أقل بكثير من كثافة المادة العادية أو المادة المظلمة داخل المجرات. مع ذلك، في عصر الطاقة المظلمة الحالي، تهيمن على كتلة وطاقة الكون لأنها متجانسة في جميع أنحاء الفضاء. ^{[ 105 ] [ 106 ]}

من بين الأشكال المقترحة للطاقة المظلمة، الثابت الكوني ، وهو كثافة طاقة ثابتة تملأ الفضاء بشكل متجانس، ^{[ 107 ]} والحقول القياسية مثل الجوهر أو المعاملات ، وهي كميات ديناميكية تتغير كثافة طاقتها مع الزمان والمكان، مع استمرارها في الانتشار بشكل كافٍ لإحداث معدل التوسع المرصود. وعادةً ما تُضمَّن مساهمات الحقول القياسية الثابتة مكانيًا في الثابت الكوني. ويمكن صياغة الثابت الكوني ليكون مكافئًا لطاقة الفراغ .

المادة المظلمة نوعٌ افتراضي من المادة غير مرئي في كامل الطيف الكهرومغناطيسي ، لكنها تُشكّل معظم المادة في الكون. يُستدل على وجود المادة المظلمة وخصائصها من تأثيراتها الجاذبية على المادة المرئية والإشعاع والبنية واسعة النطاق للكون. باستثناء النيوترينوات ، وهي شكل من أشكال المادة المظلمة الساخنة ، لم يتم رصد المادة المظلمة بشكل مباشر، مما يجعلها واحدة من أعظم ألغاز الفيزياء الفلكية الحديثة. لا تُصدر المادة المظلمة الضوء أو أي إشعاع كهرومغناطيسي آخر ولا تمتصه بمستويات تُذكر. تُقدّر نسبة المادة المظلمة بـ 26.8% من إجمالي الكتلة والطاقة و84.5% من إجمالي المادة في الكون. ^{[ 82 ] [ 108 ]}

تشكل المادة العادية، أي الذرات والأيونات والإلكترونات والأجسام التي تُكوّنها ، نسبة 4.9% المتبقية من كتلة وطاقة الكون . تشمل هذه المادة النجوم ، التي تُنتج معظم الضوء الذي نراه من المجرات، بالإضافة إلى الغاز بين النجوم في الوسط بين النجوم وبين المجرات ، والكواكب ، وجميع الأجسام من حياتنا اليومية التي نصطدم بها أو نلمسها أو نضغطها. ^{[ 110 ]} إن الغالبية العظمى من المادة العادية في الكون غير مرئية، لأن النجوم المرئية والغاز داخل المجرات والتجمعات النجمية لا تُمثل سوى أقل من 10% من مساهمة المادة العادية في كثافة كتلة وطاقة الكون. ^{[ 111 ] [ 112 ] [ 113 ]}

توجد المادة العادية عادةً في أربع حالات (أو أطوار ): الصلبة ، والسائلة ، والغازية ، والبلازما . ^{[ 114 ]} ومع ذلك، كشفت التطورات في التقنيات التجريبية عن أطوار أخرى كانت نظرية سابقًا، مثل مكثفات بوز-أينشتاين ومكثفات الفرميونات . ^{[ 115 ] [ 116 ]} تتكون المادة العادية من نوعين من الجسيمات الأولية : الكواركات واللبتونات . ^{[ 117 ]} على سبيل المثال، يتكون البروتون من كواركين علويين وكوارك سفلي واحد ؛ ويتكون النيوترون من كواركين سفليين وكوارك علوي واحد؛ والإلكترون نوع من اللبتونات. تتكون الذرة من نواة ذرية ، تتألف من بروتونات ونيوترونات (كلاهما من الباريونات )، وإلكترونات تدور حول النواة. ^{[ 41 ] : 1476}

بعد الانفجار العظيم بفترة وجيزة ، تشكلت البروتونات والنيوترونات البدائية من بلازما الكواركات والغلوونات في الكون المبكر عندما انخفضت درجة حرارتها إلى ما دون تريليوني درجة. وبعد بضع دقائق، وفي عملية تُعرف باسم التخليق النووي للانفجار العظيم ، تشكلت النوى من البروتونات والنيوترونات البدائية. وقد أدى هذا التخليق النووي إلى تكوين عناصر أخف، ذات أعداد ذرية صغيرة تصل إلى الليثيوم والبريليوم ، لكن وفرة العناصر الأثقل انخفضت بشكل حاد مع ازدياد العدد الذري. ربما يكون البورون قد تشكل في ذلك الوقت، لكن العنصر الأثقل التالي، وهو الكربون ، لم يتشكل بكميات كبيرة. توقف التخليق النووي للانفجار العظيم بعد حوالي 20 دقيقة بسبب الانخفاض السريع في درجة حرارة وكثافة الكون المتوسع. ونتج التكوين اللاحق للعناصر الأثقل عن التخليق النووي النجمي والتخليق النووي للمستعرات العظمى . ^{[ 118 ]}

يمكن وصف المادة العادية والقوى المؤثرة عليها باستخدام الجسيمات الأولية . ^{[ 119 ]} تُعتبر هذه الجسيمات أحيانًا أساسية لعدم وجود بنية فرعية معروفة لها. ^{[ 120 ] [ 121 ]} في معظم النماذج المعاصرة، تُصوَّر على أنها نقاط في الفضاء. ^{[ 122 ]} تُوصَف جميع الجسيمات الأولية بميكانيكا الكم ، وتُظهر ازدواجية الموجة والجسيم : إذ يتسم سلوكها بجوانب جسيمية وموجية تظهر في ظروف مختلفة. ^{[ 123 ]}

Of central importance is the Standard Model, a theory that is concerned with electromagnetic interactions and the weak and strong nuclear interactions.^[124] The Standard Model is supported by the experimental confirmation of the existence of particles that compose matter: quarks and leptons, and their corresponding "antimatter" duals, as well as the force particles that mediate interactions: the photon, the W and Z bosons, and the gluon.^[120] The Standard Model predicted the existence of the recently discovered Higgs boson, a particle that is a manifestation of a field within the universe that can endow particles with mass.^[125][126] Because of its success in explaining a wide variety of experimental results, the Standard Model is sometimes regarded as a "theory of almost everything".^[124] The Standard Model does not, however, accommodate gravity. A true force–particle "theory of everything" has not been attained.^[127]

النسبية العامة هي النظرية الهندسية للجاذبية التي وضعها ألبرت أينشتاين عام ١٩١٥ ، ولا تزال الوصف القياسي للجاذبية في الفيزياء الحديثة ^. وهي امتداد للنسبية الخاصة وقانون نيوتن للجاذبية الكونية ، إذ تصف الجاذبية بأنها مظهر ^من مظاهر انحناء الزمكان . وفي هذا الإطار ، يتحدد انحناء الزمكان بطاقة وزخم المادة والإشعاع . [ ^١٣٦ ]

تُعبّر معادلات أينشتاين للمجال عن هذه العلاقة ، إذ تربط توزيع المادة والطاقة بهندسة الزمكان. وتتحكم الهندسة الناتجة في حركة المادة، بحيث تصف حلول هذه المعادلات كيفية تطور الكون عبر الزمن. ^{[ 136 ]}

بموجب المبدأ الكوني ، الذي يفترض أن الكون متجانس ومتناحٍ على نطاقات واسعة، تقبل معادلات المجال فئة من الحلول الموصوفة بموتر القياس المعروف باسم قياس فريدمان-لوميتر-روبرتسون-ووكر . في هذا الوصف، يتميز الكون بكميتين: عامل المقياس، الذي يصف كيفية تغير حجمه الكلي مع الزمن، ومؤشر الانحناء، الذي يحدد هندسته المكانية. يمكن أن يكون الانحناء مسطحًا، أو موجبًا، أو سالبًا. ^{[ 137 ]}

يعتمد تطور عامل المقياس على كل من انحناء الفضاء والثابت الكوني ، الذي يمثل كثافة الطاقة في الفضاء الفارغ وقد يرتبط بالطاقة المظلمة. ^{[ 136 ] [ 83 ]} تُعرف العلاقة التي تحكم هذا التطور بمعادلة فريدمان ، التي وضعها ألكسندر فريدمان .

يُحدد الانحناء الشكل الهندسي العام للفضاء. الكون ذو الانحناء الموجب له حجم محدود ويمكن تصوره ككرة ثلاثية الأبعاد. أما الكون المسطح أو ذو الانحناء السالب فهو لانهائي مكانيًا. ^{[ 138 ]} على الرغم من أن هذا قد يبدو منافيًا للمنطق، إلا أن النماذج ذات الانحناء المسطح أو السالب تسمح بظهور كون لانهائي من حالة أولية يتلاشى فيها عامل المقياس، بما يتوافق مع المبدأ الكوني . ومن الأمثلة المشابهة المستوى اللانهائي (المسطح) أو أشكال هندسية أخرى مثل الطارة .

يعتمد مصير الكون النهائي على كلٍّ من انحنائه والثابت الكوني. فالكون ذو الكثافة الكافية والانحناء الموجب سينهار في نهاية المطاف في انكماش عظيم ، وربما يتبعه ارتداد عظيم . في المقابل، سيتمدد الكون المسطح أو ذو الانحناء السالب إلى ما لا نهاية، مقتربًا من تجمد عظيم وموت حراري نهائي للكون . تشير الملاحظات إلى أن تمدد الكون يتسارع، مما يزيد من احتمالية حدوث تمزق عظيم . تشير البيانات الحالية إلى أن الكون قريب من التسطح، بكثافة تقارب القيمة الحرجة التي تفصل بين الانهيار والتمدد الأبدي. ^{[ 139 ]}

اقترحت بعض النظريات التخمينية أن كوننا ليس سوى واحد من مجموعة أكوان منفصلة، ​​يُشار إليها مجتمعةً باسم الأكوان المتعددة . ^{[ 140 ] [ 141 ]} ويمكن تشبيه هذه المفاهيم بسهولة بمجموعة من فقاعات الصابون المنفصلة ، ​​حيث لا يستطيع المراقبون الذين يعيشون على فقاعة صابون واحدة التفاعل مع أولئك الذين يعيشون على فقاعات صابون أخرى، حتى من حيث المبدأ. ^{[ 142 ]} ووفقًا لمصطلح شائع، يُشار إلى كل "فقاعة صابون" من الزمكان باسم كون ، بينما يُشار إلى الزمكان الخاص بالبشر باسم الكون ، ^{[ 140 ]} تمامًا كما يُطلق البشر على قمر الأرض اسم القمر . ويُشار إلى المجموعة الكاملة لهذه الزمكانات المنفصلة باسم الأكوان المتعددة. ^{[ 140 ]}

اقترح ماكس تيغمارك وبريان غرين تصنيفات مختلفة لفكرة الأكوان المتعددة. ففي تصنيف تيغمارك، قد تنشأ الأكوان المتعددة من الحجم الهائل للزمكان، أو من العمليات الكونية التي تُنتج فقاعات الزمكان، ^{[ 143 ]} أو من وحدة ميكانيكا الكم ، أو لأننا نعيش في بنية رياضية. إذا كان الفضاء لانهائيًا، أو كبيرًا ومتجانسًا بدرجة كافية، فإن حالات متطابقة من تاريخ حجم هابل الكامل للأرض تحدث بين الحين والآخر، بمحض الصدفة. وقد حسب تيغمارك أن أقرب ما يُسمى بنظيرنا يقع على بُعد 10 ^{^ 10115} مترًا منا ( دالة أسية مزدوجة أكبر من غوغولبلكس ). ^{[ 144 ]} وقد طُعن في الأساس الفيزيائي لهذه الأفكار. ^{[ 145 ] [ 146 ]}

لدى العديد من الثقافات قصص تصف أصل العالم والكون . وتعتبر هذه الثقافات عمومًا أن هذه القصص تحمل بعض الحقيقة . ومع ذلك، توجد اختلافات عديدة في المعتقدات حول كيفية تطبيق هذه القصص بين المؤمنين بأصل خارق للطبيعة، تتراوح بين فكرة أن إلهًا خلق الكون مباشرة كما هو الآن، وفكرة أن إلهًا ما قام فقط بتحريك "العجلات" (على سبيل المثال، من خلال آليات مثل الانفجار العظيم والتطور). ^{[ 150 ]}

وضع علماء الإثنولوجيا والأنثروبولوجيا الذين يدرسون الأساطير تصنيفاتٍ متنوعة للمواضيع المختلفة التي تظهر في قصص الخلق. ^{[ 151 ] [ 152 ]} فعلى سبيل المثال، في أحد أنواع القصص، يولد العالم من بيضة كونية ؛ ومن هذه القصص الملحمة الفنلندية كاليفالا ، وقصة بانغو الصينية ، وبورانا براماندا الهندية . وفي قصص أخرى ذات صلة، يُخلق الكون من كيان واحد ينبثق أو ينتج شيئًا بذاته، كما في مفهوم آدي بوذا في البوذية التبتية ، وقصة غايا (الأرض الأم) في اليونان القديمة، وأسطورة الإلهة كواتليكوي عند الأزتيك ، وقصة الإله أتوم عند المصريين القدماء ، ورواية الخلق في سفر التكوين اليهودي المسيحي التي خلق فيها إله الأديان الإبراهيمية الكون. وفي نوع آخر من القصص، يُخلق الكون من اتحاد آلهة ذكور وإناث، كما في قصة رانجي وبابا عند الماوري . في قصص أخرى، يُخلق الكون من خلال تشكيله من مواد موجودة مسبقًا، مثل جثة إله ميت - كما في تيامات في الملحمة البابلية إنوما إليش أو من العملاق يمير في الأساطير الإسكندنافية - أو من مواد فوضوية، كما في إيزاناغي وإيزانامي في الأساطير اليابانية . وفي قصص أخرى، ينبثق الكون من مبادئ أساسية، مثل براهمان وبراكريتي ، وأسطورة الخلق عند السيرير . ^{[ 153 ]}

وضع الفلاسفة اليونانيون ما قبل سقراط والفلاسفة الهنود بعضًا من أقدم المفاهيم الفلسفية للكون. ^{[ 147 ] [ 154 ]} لاحظ الفلاسفة اليونانيون الأوائل أن المظاهر قد تكون خادعة، وسعوا إلى فهم الحقيقة الكامنة وراءها. وعلى وجه الخصوص، لاحظوا قدرة المادة على تغيير أشكالها (مثل تحول الجليد إلى ماء ثم إلى بخار)، واقترح العديد من الفلاسفة أن جميع المواد الفيزيائية في العالم هي أشكال مختلفة لمادة بدائية واحدة، أو "أرخي" . وكان طاليس أول من فعل ذلك ، إذ اقترح أن هذه المادة هي الماء . واقترح تلميذ طاليس، أناكسيماندر ، أن كل شيء نشأ من " أبيرون" اللامحدود . واقترح أناكسيمينس أن المادة البدائية هي الهواء نظرًا لخصائصه الجاذبة والدافعة التي تُسبب تكثف " الأرخي" أو تفككها إلى أشكال مختلفة. واقترح أناكساغوراس مبدأ "نوس" (العقل)، بينما اقترح هيراقليطس النار (وتحدث عن "لوغوس" ). اقترح إمبيدوكليس أن تكون العناصر هي الأرض والماء والهواء والنار. وقد لاقى نموذجه الرباعي رواجًا كبيرًا. ومثل فيثاغورس ، اعتقد أفلاطون أن كل شيء يتكون من عدد ، وأن عناصر إمبيدوكليس تتخذ شكل المجسمات الأفلاطونية . واقترح ديموقريطس ، وفلاسفة لاحقون - أبرزهم ليوكيبوس - أن الكون يتكون من ذرات غير قابلة للتجزئة تتحرك في فراغ ، على الرغم من أن أرسطو لم يعتقد أن هذا ممكن لأن الهواء، مثل الماء، يقاوم الحركة . سيندفع الهواء فورًا لملء الفراغ، وعلاوة على ذلك، وبدون مقاومة، سيفعل ذلك بسرعة لا نهائية. ^{[ 147 ]}

على الرغم من أن هيراقليطس دافع عن التغيير الأبدي، ^{[ 155 ]} فقد أكد معاصره بارمنيدس على الثبات. وقد فُسِّرت قصيدة بارمنيدس " في الطبيعة" على أنها تقول إن كل تغيير هو وهم، وأن الحقيقة الكامنة ثابتة أزليًا وذات طبيعة واحدة، أو على الأقل أن السمة الأساسية لكل شيء موجود يجب أن تبقى أزليًا، بلا أصل أو تغيير أو نهاية. ^{[ 156 ]} وقد تحدى تلميذه زينون الإيلي الأفكار الشائعة حول الحركة من خلال العديد من المفارقات الشهيرة . ورد أرسطو على هذه المفارقات بتطوير مفهوم اللانهاية القابلة للعد، بالإضافة إلى مفهوم المتصل القابل للقسمة إلى ما لا نهاية. ^{[ 157 ] [ 158 ]}

طوّر الفيلسوف الهندي كانادا ، مؤسس مدرسة فايشيشيكا ، مفهوم الذرية ، واقترح أن الضوء والحرارة نوعان من المادة نفسها. ^{[ 159 ]} وفي القرن الخامس الميلادي، اقترح الفيلسوف البوذي الذري ديغناغا أن الذرات نقاطية الحجم، لا تدوم، ومكونة من طاقة. وقد أنكروا وجود المادة الجوهرية، واقترحوا أن الحركة تتكون من ومضات لحظية من تيار من الطاقة. ^{[ 160 ]}

استُلهم مفهوم محدودية الزمن من عقيدة الخلق المشتركة بين الديانات الإبراهيمية الثلاث : اليهودية والمسيحية والإسلام . وقدّم الفيلسوف المسيحي يوحنا فيلوبونوس حججًا فلسفية ضد المفهوم اليوناني القديم للماضي والمستقبل اللانهائيين. واستُخدمت حجج فيلوبونوس ضد الماضي اللانهائي من قِبل الفيلسوف المسلم المبكر الكندي ، والفيلسوف اليهودي سعديا غاون ، والعالم المسلم الغزالي . ^{[ 161 ]}

وحدة الوجود هي الاعتقاد الفلسفي الديني بأن الكون نفسه هو نفسه الألوهية وكائن أو كيان أسمى . ^{[ 162 ]} يُفهم الكون المادي على أنه إله شامل ومتأصل . ^{[ 163 ]} يشير مصطلح "وحدة الوجود" إلى من يؤمن بأن كل شيء يشكل وحدة، وأن هذه الوحدة إلهية، تتكون من إله أو إلهة شاملة ومتجسدة . ^{[ 164 ] [ 165 ]}

تعود أقدم السجلات المكتوبة لأسلاف علم الفلك الحديث المعروفين إلى مصر القديمة وبلاد ما بين النهرين، وذلك في الفترة ما بين 3000 و1200 قبل الميلاد . ^{[ 166 ] [ 167 ]} وقد رأى علماء الفلك البابليون في القرن السابع قبل الميلاد العالم على أنه قرص مسطح محاط بالمحيط. ^{[ 168 ] [ 169 ]}

انصبّ اهتمام الفلاسفة اليونانيين اللاحقين ، الذين رصدوا حركات الأجرام السماوية، على تطوير نماذج للكون تستند بشكل أعمق إلى الأدلة التجريبية . وقد طُوّرت بعض أقدم النماذج الكونية للكون على يد فلاسفة يونانيين وهنود قدماء ، وكانت هذه النماذج مركزية الأرض ، حيث وُضعت الأرض في المركز. ^{[ 170 ] [ 147 ]} وقدّم إيدوكسوس الكنيدي ، تلميذ أفلاطون، أول نموذج متماسك، إذ تبنّى فكرة أفلاطون القائلة بأن الحركات السماوية دائرية. ولمراعاة التعقيدات المعروفة لحركات الكواكب، ولا سيما الحركة التراجعية ، تضمّن نموذج إيدوكسوس 27 كرة سماوية مختلفة : أربع لكل كوكب من الكواكب المرئية بالعين المجردة، وثلاث لكل من الشمس والقمر، وواحدة للنجوم. وكانت جميع هذه الكرات متمركزة حول الأرض، التي ظلت ثابتة بينما تدور هذه الكرات في مدارها الأبدي. قام أرسطو بتطوير هذا النموذج، فزاد عدد الأفلاك إلى 55 فلكًا ليشمل تفاصيل إضافية عن حركة الكواكب. كان أرسطو يرى أن المادة العادية محصورة بالكامل داخل الفلك الأرضي، وأنها تخضع لقواعد مختلفة تمامًا عن المادة السماوية . ^{[ 171 ] [ 172 ]}

ذكرت رسالة " دي موندو" (De Mundo ) التي كُتبت بعد أرسطو (ومؤلفها وتاريخها غير مؤكدين): "خمسة عناصر، موزعة في أفلاك ضمن خمسة مناطق، حيث يُحاط العنصر الأصغر بالعنصر الأكبر في كل منطقة - أي الأرض محاطة بالماء، والماء بالهواء، والهواء بالنار، والنار بالأثير - تُشكل الكون بأكمله". ^{[ 173 ]} وقد نقّح كاليبوس هذا النموذج ، وبعد التخلي عن فكرة الأفلاك متحدة المركز، أصبح متوافقًا تمامًا تقريبًا مع الملاحظات الفلكية لبطليموس . ^{[ 174 ]} ويعود نجاح هذا النموذج إلى حد كبير إلى حقيقة رياضية مفادها أن أي دالة (مثل موقع كوكب) يمكن تحليلها إلى مجموعة من الدوال الدائرية ( أنماط فورييه ). وافترض علماء يونانيون آخرون، مثل الفيلسوف الفيثاغوري فيلولاوس ^، (وفقًا لرواية ستوبايوس ) أن في مركز الكون "نارًا مركزية" تدور حولها الأرض والشمس والقمر والكواكب في حركة دائرية منتظمة ^. [ ¹⁷⁵ ]

كان الفلكي اليوناني أريستارخوس الساموسي أول من اقترح نموذجًا مركزية الشمس للكون. ورغم فقدان النص الأصلي، إلا أن مرجعًا في كتاب أرخميدس " حساب الرمال" يصف نموذج أريستارخوس المركزي للشمس. كتب أرخميدس:

أيها الملك جيلون، أنت تعلم أن الكون هو الاسم الذي يطلقه معظم علماء الفلك على الكرة التي يقع مركزها في مركز الأرض، بينما يساوي نصف قطرها الخط المستقيم الواصل بين مركز الشمس ومركز الأرض. هذا هو التفسير الشائع كما سمعته من علماء الفلك. لكن أريستارخوس قد أصدر كتابًا يتضمن فرضيات معينة، يتبين من خلالها، نتيجةً للافتراضات المطروحة، أن الكون أكبر بكثير من الكون المذكور آنفًا. وتتلخص فرضياته في أن النجوم الثابتة والشمس تبقى ثابتة، وأن الأرض تدور حول الشمس في مدار دائري، وتقع الشمس في منتصف هذا المدار، وأن كرة النجوم الثابتة، التي تقع حول مركز الشمس نفسه، كبيرة جدًا لدرجة أن الدائرة التي يفترض أن الأرض تدور فيها تتناسب مع بُعد النجوم الثابتة بنفس نسبة بُعد مركز الكرة عن سطحها. ^{[ 176 ]}

لذا اعتقد أريستارخوس أن النجوم بعيدة جدًا، ورأى في ذلك سببًا لعدم رصد اختلاف المنظر النجمي ، أي عدم رصد حركة النجوم بالنسبة لبعضها البعض أثناء دوران الأرض حول الشمس. في الواقع، النجوم أبعد بكثير من المسافة التي كانت تُفترض عمومًا في العصور القديمة، ولهذا السبب لا يمكن رصد اختلاف المنظر النجمي إلا باستخدام أدوات دقيقة. وقد اعتُبر النموذج الجيومركزي، المتوافق مع اختلاف المنظر الكوكبي، تفسيرًا لعدم إمكانية رصد اختلاف المنظر النجمي. ^{[ 177 ]}

الفلكي الوحيد الآخر المعروف بالاسم من العصور القديمة الذي أيّد نموذج أريستارخوس المركزي للشمس هو سلوقس السلوقي ، وهو فلكي هلنستي عاش بعد أريستارخوس بقرن. ^{[ 178 ] [ 179 ] [ 180 ]} ووفقًا لبلوتارخ، كان سلوقس أول من أثبت النظام المركزي للشمس بالمنطق ، لكن الحجج التي استخدمها غير معروفة. وربما كانت حجج سلوقس المؤيدة لنظرية مركزية الشمس مرتبطة بظاهرة المد والجزر . ^{[ 181 ]} ووفقًا لسترابو (1.1.9)، كان سلوقس أول من ذكر أن المد والجزر ناتج عن جاذبية القمر، وأن ارتفاع المد والجزر يعتمد على موقع القمر بالنسبة للشمس. ^{[ 182 ]} أو ربما يكون قد أثبت مركزية الشمس بتحديد ثوابت نموذج هندسي لها، وبتطوير طرق لحساب مواقع الكواكب باستخدام هذا النموذج، على غرار نيكولاس كوبرنيكوس في القرن السادس عشر. ^{[ 183 ]} ​​خلال العصور الوسطى ، اقترح الفلكيان الفارسيان ألبوماسر ^{[ 184 ]} والسجزي نماذج مركزية الشمس أيضًا . ^{[ 185 ]}

لقد تم قبول النموذج الأرسطي في العالم الغربي لما يقرب من ألفي عام، إلى أن أعاد كوبرنيكوس إحياء منظور أريستارخوس القائل بأن البيانات الفلكية يمكن تفسيرها بشكل أكثر منطقية إذا كانت الأرض تدور حول محورها وإذا كانت الشمس في مركز الكون. ^{[ 186 ]}

في المركز تستقر الشمس. فمن ذا الذي سيضع مصباح هذا المعبد الجميل في مكان آخر أو أفضل من هذا المكان الذي يمكنه أن ينير منه كل شيء في آن واحد؟

كما أشار كوبرنيكوس، فإن فكرة دوران الأرض حول محورها قديمة جدًا، ويعود تاريخها على الأقل إلى فيلولاوس ( حوالي 450 قبل الميلاد )، وهيراكليتوس البنطي ( حوالي 350 قبل الميلاد )، وإكفانتوس الفيثاغوري . وقبل كوبرنيكوس بنحو قرن، اقترح العالم المسيحي نيكولاس الكوزاني أيضًا دوران الأرض حول محورها في كتابه " في الجهل المتعلم " (1440). ^{[ 187 ]} كما اقترح السجزي ^{[ 188 ]} دوران الأرض حول محورها. وقدّم الطوسي (1201-1274) وعلي قوشجي (1403-1474) أدلة تجريبية على دوران الأرض حول محورها، باستخدام ظاهرة المذنبات . ^{[ 189 ]}

تبنى إسحاق نيوتن وكريستيان هويغنز وعلماء لاحقون هذا التصور الكوني. ^{[ 190 ]} برهن نيوتن أن قوانين الحركة والجاذبية نفسها تنطبق على المادة الأرضية والسماوية، مما جعل تقسيم أرسطو بينهما غير ذي صلة. لاحظ إدموند هالي (1720) ^{[ 191 ]} وجان فيليب دي شيزو (1744) ^{[ 192 ]} بشكل مستقل أن افتراض وجود فضاء لانهائي مملوء بالنجوم بشكل منتظم سيؤدي إلى التنبؤ بأن سماء الليل ستكون ساطعة كالشمس نفسها؛ وقد عُرف هذا بمفارقة أولبرز في القرن التاسع عشر. ^{[ 193 ]} اعتقد نيوتن أن الفضاء اللانهائي المملوء بالمادة بشكل منتظم سيؤدي إلى قوى واضطرابات لا نهائية تتسبب في انضغاط المادة نحو الداخل تحت تأثير جاذبيتها الذاتية. ^{[ 190 ]} تم توضيح هذا الاضطراب في عام 1902 من خلال معيار جينز لعدم الاستقرار . ^{[ 194 ]} أحد حلول هذه المفارقات هو كون شارلييه ، حيث تُرتّب المادة بشكل هرمي (أنظمة من الأجسام التي تدور بدورها في نظام أكبر، إلى ما لا نهاية ) بطريقة كسورية بحيث يكون للكون كثافة إجمالية ضئيلة للغاية؛ وقد اقترح يوهان هاينريش لامبرت نموذجًا كونيًا مماثلاً في وقت سابق عام 1761. ^{[ 195 ] [ 196 ]}

خلال القرن الثامن عشر، افترض إيمانويل كانط أن السدم قد تكون مجرات كاملة منفصلة عن مجرتنا درب التبانة، ^{[ 191 ]} وفي عام 1850، أطلق ألكسندر فون هومبولت على هذه المجرات المنفصلة اسم Weltinseln ، أو "جزر العالم"، وهو مصطلح تطور لاحقًا إلى "أكوان جزرية". ^{[ 197 ] [ 198 ]} في عام 1919، عند اكتمال تلسكوب هوكر ، كان الرأي السائد أن الكون يتكون بالكامل من مجرة ​​درب التبانة. باستخدام تلسكوب هوكر، حدد إدوين هابل متغيرات قيفاوية في العديد من السدم الحلزونية، وفي الفترة 1922-1923 أثبت بشكل قاطع أن سديم أندروميدا وسديم المثلث، من بين سدم أخرى، كانت مجرات كاملة خارج مجرتنا، مما يثبت أن الكون يتكون من عدد هائل من المجرات. ^{[ 199 ]} وبهذا، صاغ هابل ثابت هابل ، الذي سمح لأول مرة بحساب عمر الكون وحجم الكون المرئي، والذي أصبح أكثر دقة مع تحسن القياسات، بدءًا من ملياري سنة و280 مليون سنة ضوئية، حتى عام 2006 عندما سمحت بيانات تلسكوب هابل الفضائي بحساب دقيق للغاية لعمر الكون وحجم الكون المرئي. ^{[ 200 ]}

بدأ العصر الحديث لعلم الكونيات الفيزيائي عام ١٩١٧، عندما طبّق ألبرت أينشتاين نظريته النسبية العامة لأول مرة لنمذجة بنية الكون وديناميكياته. ^{[ ٢٠١ ]} وقد تمّ تلخيص اكتشافات هذا العصر، والأسئلة التي لا تزال بلا إجابة، في الأقسام السابقة.

خريطة للكون المرئي مع بعض الأجرام السماوية البارزة المعروفة حتى عام ٢٠١٨. يزداد مقياس الطول بشكل كبير باتجاه اليمين. تظهر الأجرام السماوية مكبرة لتسهيل فهم أشكالها.

موقع الأرض في الكون

أرض

النظام الشمسي

موجة رادكليف

ذراع الجبار

درب التبانة

 مجموعة محلية

برج العذراء SCL

لانياكيا إس سي إل

الكون المرئي