الكون الثابت

في علم الكونيات ، يُعرف الكون الساكن (ويُشار إليه أيضًا بالكون الثابت ، أو اللانهائي ، أو اللانهائي الساكن ، أو الأبدي الساكن ) بأنه نموذج كوني يكون فيه الكون لانهائيًا مكانيًا وزمنيًا ، ولا يتمدد الفضاء ولا ينكمش. وقد اقترح عالم الفلك الإنجليزي توماس ديجز (1546-1595) فكرة الكون اللانهائي الساكن لأول مرة . ^{[ 1 ]}

وعلى النقيض من هذا النموذج، اقترح ألبرت أينشتاين نموذجًا لانهائيًا زمنيًا ولكنه محدود مكانيًا - كون أبدي ثابت - باعتباره علم الكونيات المفضل لديه خلال عام 1917، في ورقته البحثية بعنوان "الاعتبارات الكونية في النظرية العامة للنسبية" .

بعد اكتشاف العلاقة بين الانزياح الأحمر والمسافة (المستنتجة من العلاقة العكسية بين سطوع المجرات والانزياح الأحمر) على يد الفلكيين الأمريكيين فيستو سليفر وإدوين هابل ، فسّر عالم الفيزياء الفلكية والقس البلجيكي جورج لومتر الانزياح الأحمر كدليل على توسع الكون، وبالتالي على حدوث الانفجار العظيم . في المقابل، اقترح الفلكي السويسري فريتز زويكي أن الانزياح الأحمر ناتج عن فقدان الفوتونات للطاقة أثناء مرورها عبر المادة و/أو القوى في الفضاء بين المجرات. عُرف اقتراح زويكي فيما بعد بمصطلح " الضوء المُنهك "، وهو مصطلح ابتكره ريتشارد تولمان ، أحد أبرز مؤيدي نظرية الانفجار العظيم .

خلال عام 1917، أضاف ألبرت أينشتاين ثابتًا كونيًا موجبًا إلى معادلات النسبية العامة لموازنة تأثيرات الجاذبية على المادة العادية، والتي من شأنها أن تتسبب في انهيار أو تمدد الكون الساكن ذي الحجم المحدود إلى الأبد . ^{[ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]} أصبح هذا النموذج للكون يُعرف باسم عالم أينشتاين أو كون أينشتاين الساكن .

انتهى هذا الدافع بعد اقتراح عالم الفيزياء الفلكية والقس الكاثوليكي جورج لومتر أن الكون يبدو غير ثابت، بل متوسع. كان إدوين هابل قد بحث في بيانات من رصد الفلكي فيستو سليفر لتأكيد وجود علاقة بين الانزياح الأحمر والمسافة ، وهو ما يشكل أساس نموذج التوسع الحديث الذي طرحه لومتر. ووفقًا لجورج غاموف، فقد دفع هذا آينشتاين إلى اعتبار هذا النموذج الكوني، وخاصة إدخال الثابت الكوني، "أكبر خطأ" له.

إن كون أينشتاين الساكن مغلق (أي له طوبولوجيا كروية فائقة وانحناء مكاني موجب)، ويحتوي على غبار متجانس وثابت كوني موجب بقيمة محددة${\displaystyle \Lambda _{E}=4\pi G\rho /c^{2}}$، أين${\displaystyle G}$ثابت الجاذبية النيوتوني،${\displaystyle \rho }$هي كثافة الطاقة للمادة في الكون و${\displaystyle c}$هي سرعة الضوء . نصف قطر انحناء الفضاء في كون أينشتاين يساوي

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

يُعد كون أينشتاين أحد حلول فريدمان لمعادلة أينشتاين للمجال الخاص بالغبار ذي الكثافة${\displaystyle \rho }$الثابت الكوني ${\displaystyle \Lambda _{E}}$ونصف قطر الانحناء${\displaystyle R_{E}}$. إنه الحل الساكن الوحيد غير التافه لمعادلات فريدمان.

نظرًا لأن نموذج أينشتاين للكون سرعان ما اتضح أنه غير مستقر بطبيعته، فقد تم التخلي عنه مؤقتًا كنموذج قابل للتطبيق للكون. وهو غير مستقر بمعنى أن أي تغيير طفيف في قيمة الثابت الكوني، أو كثافة المادة ، أو انحناء الفضاء، سيؤدي إلى كون إما يتمدد ويتسارع إلى ما لا نهاية أو ينهار مجددًا إلى نقطة تفرد.

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 شكل آخر من أشكال الطاقة المظلمة )، فسيكون توسع الكون بطيئًا. مع ذلك، بعد أن قدم كل من شاول بيرلموتر ، وبرايان ب. شميدت ، وآدم ج. ريس نظرية الكون المتسارع خلال عام 1998، أُعيد إحياء فكرة الثابت الكوني الموجب كتفسير بسيط للطاقة المظلمة .

في عام 1976، أعاد إيرفينغ سيغال إحياء نظرية الكون الساكن في علم الكونيات الزمني . وعلى غرار زويكي، عزا الانزياح الأحمر للمجرات البعيدة إلى انحناء الكون. ورغم ادعائه صحة فرضيته استنادًا إلى البيانات الفلكية، إلا أن آخرين يرون أن النتائج غير حاسمة. ^{[ 6 ]}

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

أولًا، يجب أن يفسر الانزياح الأحمر بين المجرات . ثانيًا، يجب أن يفسر إشعاع الخلفية الكونية الميكروي . ثالثًا، يجب أن يمتلك آلية لإعادة تكوين المادة (وخاصة ذرات الهيدروجين ) من الإشعاع أو مصادر أخرى لتجنب "التلاشي" التدريجي للكون نتيجة تحول المادة إلى طاقة في العمليات النجمية . ^{[ 7 ] [ 8 ]} في غياب هذه الآلية، سيتكون الكون من أجسام ميتة مثل الثقوب السوداء والأقزام السوداء .

• نموذج ميلن
• نظرية الحالة المستقرة
• علم الكونيات البلازمية

1. ^ في سيرة جورج جاموف الذاتية،خط عالمي(1970)، يقول عن أينشتاين: "بعد ذلك بكثير، عندما كنت أناقش المشاكل الكونية مع أينشتاين، لاحظ أن إدخال المصطلح الكوني كان أكبر خطأ في حياته".