اكتشافٌ جديد يحطِّمُ مبدأً أساسيّاً لـ«الانفجار العظيم»

قدّمت أليكسيا لوبيز موجزاً صحفياً عن اكتشافها الجديد أثناء جلسةٍ للجمعية الفلكية الأمريكية، في 11 كانون الثاني الماضي، ثمّ نَشرَت في شباط ورقةً عنه بانتظار التحكيم. ولوبيز طالبة دكتوراه شابّة في اختصاص «الكونيّات الفيزيائية» من جامعة لانكشاير المركزية (بريطانيا) – معهد جيرميا هوروكس.
ما أدهش مجتمع الكونيّات في اكتشاف لوبّيز الجديد هو حجمه الهائل، بشكل حلقة كبيرة Big Ring قطرها 1.3 مليار سنة ضوئية ومحيطها 4.1 مليار سنة ضوئية، وهذا يعني أنها أكبر بنحو 3.4 أضعاف من الحدّ الأقصى الذي يسمح به «مقياس التجانس» الكوني الذي يُعتَبَر أحد الشروط النظرية لـ«الانفجار العظيم» لأن تشكُّل بنى أضخم من ذلك سيحتاج زمناً أطول من «عُمر الكون» المحسوب في نظريتهم. حيث أوضحت لوبّيز بأنّ هذا المقياس: «يضع بالأساس حداً نظرياً للحجم الذي يمكن أن توجد به جميع البنى [الكونية]، يُعرَف بـ(مقياس التجانس) ويقدَّر بنحو 1.2 مليار سنة ضوئية، بمعنى أنّ أيَّ بُنية [مجرّة، عنقود مجرات، إلخ...] تتجاوز هذا الحجم تمثّل تحدّياً محتملاً لعِلمنا الكونيّ».

اكتشافاتها قادتها إلى الشكّ

أكاديميّاً، يُطلق اسمُ نموذج «لامدا للمادة الباردة المظلمة» LCDM على «النموذج القياسي» للكونيات السائدة المرتبط بالانفجار العظيم والثقوب السوداء وغيرها من «أعاجيب». وقد ختمت لوبيز موجزها الصحفي بطرح الشكوك حول هذا النموذج بالذات، متسائلةً: «هل سيصمد نموذجنا القياسيّ؟»، «هل المبدأ الكوزمولوجي مشكوك فيه؟»، «هل الكون متجانس حقّاً»؟
إنّ مجرّد التشكيك بأحد أسس «الانفجار العظيم» يعتبر تقدّماً بعد عقود من الإيمان المطلق وقَمْع «الهراطقة»، رغم أنّ «البدائل» التي فكّرت بها لوبيز ما تزال أسيرةً لطروحات غير واقعيّة سابقة، مثل «الكون المتناوب» بين انكماشٍ وتوسُّع، أو «الأوتار الكونية» وغيرها.
وكانت لوبيز قد افتتحت موجزَها بالتذكير بأنّ رياضيّات هذا «النموذج القياسي» تفترض الكون «متجانساً» في المقاييس الكبيرة وأنّ الكون: «هو الشيء نفسه في كل مكان وهو مُتناحِي الخواص isotropic (متساوي الخواص في جميع الاتجاهات) ويُعرف هذا بالمبدأ الكوني Cosmological Principle».
وسبق للوبيز أن اكتشفت عام 2021 هيكلاً ضخماً من المجرات وعناقيد المجرات بشكل قوسٍ كبيرة Big Arc تمتد إلى 3.3 مليار سنة ضوئية، أيْ تقريباً ثلاثة أضعاف الحدّ الأقصى الذي يسمح به «مقياس التجانس». وفي آذار 2023 اشتركت لوبيز مع 22 باحثاً آخرين من 10 بلدان بإجراء بحث بعنوان «هل الكون المرصود متوافق مع المبدأ الكوزمولوجي؟» مشدّدين بأنّ المبدأ الأخير افتراضٌ مبسّط يعتبر الكون مؤلّفاً من سائل متجانس غير قابل للانضغاط ولكنّه «كان افتراضاً ضروريّاً حتّى بلا بيانات تجريبية رصديّة من أجل الحلّ التحليلي لمعادلات حقل أينشتاين»! كما استعرضوا عدة أرصادٍ فلكية تخرِقُ هذا «المبدأ» واقتباسات تاريخية من عدة فلكيين شكّكوا فيه قبْلهم.

هل «الانفجار» استنتاجٌ حتمي لرياضيات النسبية؟

أحد المراجع الباكرة المهمّة التي ناقشت نسبية أينشتاين الخاصة والعامة ومعادلاتها الرياضية، هو كتاب البروفسور الأمريكي الشهير ريتشارد تولمان (1881–1948) المتخصص في الفيزياء الرياضية والكيمياء الفيزيائية، والصادر عام 1934 بعنوان «النسبية، الثرموديناميك، والكوزمولوجيا».
وفي فصله العاشر يناقش تولمان «التطبيقات على الكونيّات» لنسبيّة أينشتاين العامّة، ومع ذلك نجده يطلق محقّاً التحذير التالي في بدايات الفصل المذكور: «على الرغم من أننا سوف نكثر من استعمال نماذج متجانسة في دراساتنا، لكن علينا أن ندرِكَ بأننا إنّما نفعل ذلك بشكلٍ رئيسي لكي نضمن الحصول على مسألة رياضية بسيطة نسبياً ومحدَّدة، لا لكي نضمن التطابق مع الواقع...».
وشرَحَ تولمان أنه عند الوصول إلى خطوات معيّنة أثناء حلّ معادلات النسبية العامة لأينشتاين، يصبح المرء أمام متحوّلٍ يُفترَض أنه «نصف قطر الكون» وأنّه إذا عوّضنا «اللانهاية» قيمةً له أو عدداً «تخيُّلياً» نحصل في الحالتَين على «نموذج مفتوح مكانياً وليس مغلقاً» وبالتالي «على حجم إجمالي لانهائي للنماذج المفتوحة» للكون.
ويؤكّد لنا هذا العارِف برياضيّات النسبية وجودَ حلولٍ لها تتوافق مع كونٍ مفتوحٍ لا نهائيّ، وأخرى تتوافق مع كونٍ مغلق منتهٍ. وهذا يؤكّد بطلان مزاعم بعض أنصار «الانفجار العظيم» بأنّ رياضيات النسبية العامّة بحد ذاتها هي التي تحتّم علينا كوناً «محدوداً» وله «عُمْرٌ» ما.
هذا على الرغم من اللاأدريّة (الرَّيبيّة) الفلسفية لدى تولمان عندما يكتب: «نحن لا نعرف فيما إذا كان الكون الفعلي مغلقاً مكانيّاً أم مفتوحاً، ويمكننا الاختيار بين أكوانٍ منتهية وأكوانٍ غير منتهية بالامتداد المكاني وذلك فقط على أساس انحيازات ميتافيزيقيّة تكتنفها الشكوك».
وأمّا تعبير «الميتافيزيقيّة» فلا يعني سوى وجهات النظر الفلسفية التي لطالما زعم الوضعيّون وكثيرٌ من علماء الفلك والفيزياء النظرية، وخاصةً منذ أواخر القرن العشرين وحتى اليوم، بأنّهم «فوقها» وأنّ لا علاقة للفلسفة بما يتبنّونه أو يرفضونه من «نماذج» للكون.
على الأقل كان تولمان أكثر منهم مصداقية وشفافية بشأن تأثير المنهج الفلسفيّ في الاختيار. حتّى أنّه وبذهنية منفتحة قلّما نجدها عند المتعصّبين لـ«الانفجار العظيم» اليوم، كتب ما يلي: «من المهمّ على الخصوص أن ندرك إمكانية أنّ هذا الافتراض للتجانس المكاني في كل الاتجاهات spatial isotropy قد لا يتوافق مع الوقائع في الكون الفعليّ، لأنه حتى إذا أثبت النموذج الذي نحصل عليه نجاحَه في الربط بين عدد معيَّن من الظواهر الكونيّة، فإنه يجب علينا دوماً أن نبقي عقلنا منفتحاً على التغيّرات والتحسينات التي قد تجعل نظريةً أفضل، أو موسّعة أكثر، أمراً ممكناً».