الكون الثابت

جزء من سلسلة عن
علم الكونيات الفيزيائي
الانفجار الكبير  · الكون عمر الكون التسلسل الزمني للكون
الكون المبكر التضخم  · التخليق النووي الخلفيات الموجة الثقالية (GWB) Microwave (CMB) · Neutrino (CNB)
Expansion · Future Hubble's law · Redshift Expansion of the universe FLRW metric · Friedmann equations Inhomogeneous cosmology Future of an expanding universe Ultimate fate of the universe
Components · Structure Components Lambda-CDM model Dark energy · Dark matter Structure Shape of the universe Galaxy filament · Galaxy formation Large quasar group Large-scale structure Reionization · Structure formation
Experiments Black Hole Initiative (BHI) BOOMERanG Cosmic Background Explorer (COBE) Dark Energy Survey Planck space observatory Sloan Digital Sky Survey (SDSS) 2dF Galaxy Redshift Survey ("2dF") Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP)
Scientists Aaronson Alfvén Alpher Copernicus de Sitter Dicke Ehlers Einstein Ellis Friedmann Galileo Gamow Guth Hawking Hubble Huygens Kepler Lemaître Mather Newton Penrose Penzias Rubin Schmidt Smoot Suntzeff Sunyaev Tolman Wilson Zeldovich List of cosmologists
Subject history Discovery of cosmic microwave background radiation History of the Big Bang theory Timeline of cosmological theories
Category Astronomy portal
v t e

في علم الكونيات ، الكون الساكن (يُشار إليه أيضًا باسم الكون الثابت أو اللانهائي أو الساكن اللانهائي أو الساكن الأبدي ) هو نموذج كوني يكون فيه الكون لانهائيًا مكانيًا وزمانيًا ، والفضاء لا يتمدد ولا ينكمش. لا يحتوي مثل هذا الكون على ما يسمى بالانحناء المكاني ؛ أي أنه "مسطح" أو إقليدي . ^{[ بحاجة لمصدر ] [ بحاجة لشرح إضافي ] اقترح عالم الفلك} الإنجليزي توماس ديجز (1546-1595) لأول مرة الكون الساكن اللانهائي . ^[1]

وعلى النقيض من هذا النموذج، اقترح ألبرت أينشتاين نموذجًا لانهائيًا زمنيًا ومحدودًا مكانيًا - الكون الأبدي الساكن - باعتباره علم الكون المفضل لديه خلال عام 1917، في ورقته البحثية "الاعتبارات الكونية في النظرية النسبية العامة" .

بعد اكتشاف العلاقة بين الانزياح الأحمر والمسافة (التي استنتجها الفلكيان الأمريكيان فيستو سليفر وإدوين هابل من خلال الارتباط العكسي بين سطوع المجرة والانزياح الأحمر) ، فسر عالم الفيزياء الفلكية والكاهن البلجيكي جورج لوميتر الانزياح الأحمر كدليل على التوسع الكوني وبالتالي الانفجار العظيم ، في حين اقترح عالم الفلك السويسري فريتز زويكي أن الانزياح الأحمر كان ناتجًا عن فقدان الفوتونات للطاقة أثناء مرورها عبر المادة و/أو القوى في الفضاء بين المجرات. سيُطلق على اقتراح زويكي مصطلح " الضوء المتعب " - وهو مصطلح اخترعه مؤيد الانفجار العظيم الرئيسي ريتشارد تولمان .

خلال عام 1917، أضاف ألبرت أينشتاين ثابتًا كونيًا موجبًا إلى معادلاته النسبية العامة لمقاومة التأثيرات الجاذبة للجاذبية على المادة العادية، والتي من شأنها أن تتسبب في انهيار أو توسع الكون الساكن المحدود مكانيًا إلى الأبد . ^{[2] [3] [4]} أصبح هذا النموذج للكون معروفًا باسم عالم أينشتاين أو كون أينشتاين الساكن .

انتهى هذا الدافع بعد اقتراح عالم الفيزياء الفلكية والقس الكاثوليكي الروماني جورج لوميتر بأن الكون يبدو أنه ليس ثابتًا، بل يتوسع. كان إدوين هابل قد بحث في البيانات من الملاحظات التي أجراها عالم الفلك فيستو سليفر لتأكيد العلاقة بين الانزياح الأحمر والمسافة ، والتي تشكل الأساس لنموذج التوسع الحديث الذي قدمه لوميتر. وفقًا لجورج جامو، دفع هذا أينشتاين إلى إعلان هذا النموذج الكوني، وخاصة تقديم الثابت الكوني، "أكبر خطأ له". ^[1]

الكون الساكن لأينشتاين مغلق (أي له طوبولوجيا كروية وانحناء مكاني موجب)، ويحتوي على غبار موحد وثابت كوني موجب بقيمة دقيقة ، حيث هو ثابت الجاذبية النيوتوني، هو كثافة طاقة المادة في الكون و هي سرعة الضوء . نصف قطر انحناء الفضاء في كون أينشتاين يساوي ${\displaystyle \Lambda _{E}=4\pi G\rho /c^{2}}$${\displaystyle G}$${\displaystyle \rho }$${\displaystyle c}$

${\displaystyle R_{E}=\Lambda _{E}^{-1/2}={c \over {\sqrt {4\pi G\rho }}}.}$

إن كون أينشتاين هو أحد حلول فريدمان لمعادلة أينشتاين للمجال للغبار ذي الكثافة والثابت الكوني ونصف قطر الانحناء . وهو الحل الثابت الوحيد غير التافه لمعادلات فريدمان. ^{[ بحاجة لمصدر ]}${\displaystyle \rho }$${\displaystyle \Lambda _{E}}$${\displaystyle R_{E}}$

ولأن كون أينشتاين سرعان ما أدرك أنه غير مستقر بطبيعته، فقد تم التخلي عنه على الفور كنموذج صالح للكون. فهو غير مستقر بمعنى أن أي تغيير طفيف في قيمة الثابت الكوني، أو كثافة المادة ، أو الانحناء المكاني سوف يؤدي إلى كون يتمدد ويتسارع إلى الأبد أو ينهار مرة أخرى إلى حالة من التفرد.

بعد أن تخلى أينشتاين عن ثابته الكوني، وتبنى نموذج فريدمان-لوميتر للكون المتوسع، ^[5] افترض معظم علماء الفيزياء في القرن العشرين أن الثابت الكوني يساوي صفرًا. إذا كان الأمر كذلك (في غياب أي شكل آخر من أشكال الطاقة المظلمة )، فإن توسع الكون سيكون متباطئًا. ومع ذلك، بعد أن قدم سول بيرلموتر وبريان ب. شميت وآدم ج. ريس نظرية تسارع الكون خلال عام 1998، تم إحياء ثابت كوني موجب كتفسير بسيط للطاقة المظلمة .

في عام 1976، أعاد إيرفينج سيجال إحياء الكون الثابت في علم الكونيات الكرونومتري الخاص به . وعلى غرار زويكي، نسب سيجال التحول الأحمر للمجرات البعيدة إلى الانحناء في الكون. ورغم أنه ادعى إثبات صحة نظريته في البيانات الفلكية، إلا أن آخرين وجدوا أن النتائج غير حاسمة. ^[6]

لكي يكون نموذج الكون اللانهائي الثابت قابلاً للتطبيق، يجب عليه أن يفسر ثلاثة أشياء:

أولاً، يجب أن يفسر الانزياح الأحمر بين المجرات . ثانيًا، يجب أن يفسر إشعاع الخلفية الكونية الميكرويفي . ثالثًا، يجب أن يكون لديه آلية لإعادة إنشاء المادة (وخاصة ذرات الهيدروجين ) من الإشعاع أو مصادر أخرى لتجنب "الاستنزاف" التدريجي للكون بسبب تحويل المادة إلى طاقة في العمليات النجمية . ^{[7] [8]} مع غياب مثل هذه الآلية، سيتكون الكون من أجسام ميتة مثل الثقوب السوداء والأقزام السوداء .

• نموذج ميلن
• نظرية الحالة المستقرة
• علم الكون البلازمي

1. ^ في سيرته الذاتية، خط عالمي (1970) لجورج جامو، يقول عن أينشتاين: "بعد ذلك بوقت طويل، عندما كنت أناقش المشاكل الكونية مع أينشتاين، أشار إلى أن تقديم المصطلح الكوني كان أكبر خطأ في حياته".