تقرير عن نظرية الانفجار العظيم

الانفجار العظيم

في علم الكون الفيزيائي، الانفجار العظيم (بالانجليزية: Big Bang) هو النظرية السائدة حول نشاة الكون.[2]
تعتمد فكرة النظرية ان الكون كان في الماضي في حالة حارة شديدة الكثافة فتمدد، وان
الكون كان يوما جزء واحد عند نشاة الكون. بعض التقديرات الحديثة تقدر حدوث تلك اللحظة
قبل 13.8 مليار سنة، والذي يعتبر عمر الكون.[3] وبعد التمدد الاول، برد الكون بما يكفي
لتكوين جسيمات دون ذرية كالبروتونات والنيترونات والالكترونات. ورغم تكون نويات ذرية بسيطة خلال الثلاث دقائق
التالية للانفجار العظيم، الا ان الامر احتاج الاف السنين قبل تكون ذرات متعادلة كهربيا. معظم
الذرات التي نتجت عن الانفجار العظيم كانت من الهيدروجين والهيليوم مع القليل من الليثيوم. ثم
التئمت سحب عملاقة من تلك العناصر الاولية بالجاذبية لتكون النجوم والمجرات، وتشكلت عناصر اثقل من
خلال تفاعلات الانصهار النجمي او اثناء تخليق العناصر في المستعرات العظمى.

تقدم نظرية الانفجار الكبير شرحا وافيا لمجموعة واسعة من الظواهر المرئية، بما في ذلك وفرة
من العناصر الخفيفة والخلفية الاشعاعية للكون والبنية الضخمة للكون وقانون هابل.[4] ونظرا لكون المسافة بين
المجرات تزداد يوميا، فبالتالي كانت المجرات في الماضي اقرب الى بعضها البعض. ومن الممكن استخدام
القوانين الفيزيائية لحساب خصائص الكون كالكثافة ودرجة الحرارة في الماضي بالتفصيل.[5][6][7] وبالرغم من انه يمكن
لمسرعات الجسيمات الكبرى استنساخ تلك الظروف، لتاكيد وصقل تفاصيل نموذج الانفجار الكبير، الا ان تلك
المسرعات لم تتمكن حتى الان الا البحث في الانظمة عالية الطاقة. وبالتالي، فان حالة الكون
في اللحظات الاولى للانفجار العظيم مبهمة وغير مفهومة، ولا تزال مجالا للبحث. كما لا تقدم
نظرية الانفجار العظيم اي شرح للحالة الاولية للكون، بل تصف وتفسر التطور العام للكون منذ
تلك اللحظة.

قدم الكاهن الكاثوليكي والعالم البلجيكي جورج لومتر الفرضية التي اصبحت لاحقا نظرية الانفجار العظيم سنة
1927 م. ومع مرور الوقت، انطلق العلماء من فكرته الاولى حول تمدد الكون لتتبع اصل
الكون، وما الذي ادى الى تكون الكون الحالي. اعتمد الاطار العام لنموذج الانفجار العظيم على
النظرية النسبية العامة لاينشتاين، وعلى تبسيط فرضيات كتجانس نظم وتوحد خواص الفضاء. وقد صاغ الكسندر
فريدمان المعادلات الرئيسية للنظرية، واضاف ويليم دي سيتر صيغ بديلة لها. وفي سنة 1929 م،
اكتشف ادوين هابل ان المسافات الى المجرات البعيدة مرتبطة بقوة بانزياحها الاحمر. استنتج من ملاحظة
هابل ان جميع المجرات والعناقيد البعيدة لها سرعة ظاهرية تختلف عن فكرتنا بانها كلما بعدت،
زادت سرعتها الظاهرية، بغض النظر عن الاتجاه.[8]

ورغم انقسام المجتمع العلمي يوما بين نظريتي تمدد الكون بين مؤيد لنظرية الانفجار العظيم، ومؤيد
لنظرية الحالة الثابتة،[9] الا ان التاكيد بالملاحظة والرصد على صحة سيناريو الانفجار العظيم جاء مع
اكتشاف الخلفية الاشعاعية للكون سنة 1964 م، واكتشاف ان طيف تلك الخلفية الاشعاعية يتطابق مع
الاشعاع الحراري للاجسام السوداء. منذ ذلك الحين، اضاف علماء الفيزياء الفلكية اضافات رصدية ونظرية الى
نموذج الانفجار العظيم، وتمثيلها الوسيطي كنموذج لامبدا-سي دي ام الذي هو بمثابة اطار للابحاث الحالية
في علم الكونيات النظري.

جزء من سلسلة
علم الكون الفيزيائي
الانفجار العظيم الفضاء الكوني عمر الكون التسلسل الزمني للانفجار العظيم
بدايات الكون ◄
التمدد المستقبل ◄
التركيب البنية ◄
علم الفلك الرصدي ◄
العلماء ◄
علم الكون الفيزيائي ◄
تصنيف:علم الكون الفيزيائي بوابة فلك

• 1 تمهيد
  • 1.1 التسلسل الزمني للانفجار العظيم
    • 1.1.1 التفرد
    • 1.1.2 التضخم الكوني ونشاة الباريونات
    • 1.1.3 التبرد
    • 1.1.4 تشكل البنية
    • 1.1.5 تسارع تمدد الكون
  • 1.2 الافتراضات الضمنية
  • 1.3 تمدد الفضاء
  • 1.4 الافاق
• 2 التاريخ
  • 2.1 التسمية
  • 2.2 التطور
• 3 ادلة رصدية
  • 3.1 قانون هابل وتمدد الفضاء
  • 3.2 الخلفية الاشعاعية للكون
  • 3.3 وفرة العناصر الاولية
  • 3.4 تطور المجرات وتوزيعها
  • 3.5 السحب الغازية الاولى
  • 3.6 ادلة اخرى
• 4 قضايا متعلقة في الفيزياء
  • 4.1 تباين الباريون
  • 4.2 الطاقة المظلمة
  • 4.3 المادة المظلمة
  • 4.4 عمرالتجمعات الكروية
• 5 مشاكل
  • 5.1 مشكلة الافق
  • 5.2 مشكلة التسطح
  • 5.3 مشكلة احادية القطبية
• 6 مصير الكون في نظرية الانفجار العظيم
• 7 تاملات فيزيائية في نظرية الانفجار العظيم
• 8 التفسيرات الدينية والفلسفية
• 9 هوامش
• 10 مراجع
  • 10.1 كتب
• 11 وصلات خارجية

تمهيد

التسلسل الزمني للانفجار العظيم

•  مقالة مفصلة: التسلسل الزمني للانفجار العظيم

التفرد

•  طالع ايضا: التفرد الجذبوي

يقودنا تتبع تمدد الكون عبر الزمن الى حقيقة ان الكون كان في الماضي في حالة
شديدة الكثافة والحرارة.[14] ويشير هذا التفرد الى تعطل تطبيق النسبية العامة، فلا يمكننا تتبع حالة
التفرد تلك على وجه اليقين اكثر من فترة نهاية حقبة بلانك. ويسمى هذا التفرد احيانا
“الانفجار العظيم”،[15] ولكن هذا المصطلح قد يشير ايضا الى الحالة الاولى(1) التي كانت اكثر حرارة
وكثافة،[16] التي تعتبر لحظة ميلاد الكون. وبناء على قياسات التمدد مقارنة بنموذج مستعر اعظم من
النوع ا وقياسات التقلبات الحرارية في الخلفية الاشعاعية للكون وقياسات الارتباط بين المجرات، امكن حساب
عمر الكون وتقديره بنحو 13.798 ± 0.037 مليار سنة.[17] وقد ادى التوافق بين هذه القياسات
الثلاثة المستقلة عن بعضها البعض الى دعم نموذج لامبدا-سي دي ام بقوة، والذي يصف بالتفصيل
محتويات الكون.

التضخم الكوني ونشاة الباريونات

•  مقالات مفصلة: التضخم الكوني
• نشاة الباريونات

تخضع الاطوار الاولى للانفجار العظيم للعديد من التكهنات. ففي النماذج الاكثر شيوعا، كان الكون ممتلئا
بصورة متجانسة وقياسية بجسيمات ذات كثافة طاقة ودرجات حرارة وضغوط هائلة، وانه تمدد وبرد بسرعة
فائقة. وخلال ما يقرب من 10 -37 ثانية في التمدد، تسبب تحول طوري في تضخم
الكون ونموه نموا اسيا.[18] وبعد توقف التضخم، تالف الكون من بلازما كوارك-غلوونية، وغيرها من جميع
الجسيمات الاولية الاخرى.[19] كانت درجات الحرارة في تلك الحالة مرتفعة حتى تسنى تحرك الجزيئات عشوائيا
وفق سرعات نسبية، ونتجت ازواج ومضاداتها من كل نوع بصفة مستمرة، بل وتلاشى بعضها عبر
الاصطدامات. وفي مرحلة ما، حدث تفاعل يسمى بنشاة الباريونات لم يحافظ على رقم باريون، مما
ادى الى وجود فائض صغير جدا من الكواركات والليبتونات يفوق مضادات الكوارك ومضادات الليبتونات بنحو
جزء واحد من 30 مليون جزء. ادى ذلك الى هيمنة المواد على المواد المضادة في
الكون الحالي.[20]

التبرد

•  مقالات مفصلة: تخليق الانفجار العظيم النووي
• الخلفية الاشعاعية للكون

ظلت كثافة الكون وحرارته في انخفاض، وبالتالي تناقصت طاقة اي من جسيماته. ثم نقلت الاطوار
الانتقالية كسر تناظر القوى الاساسية للفيزياء ومتغيرات الجسيمات الاولية الى وضعها الحالي.[21] ففي خلال حوالي
10−11ثانية، اصبحت حالة الكون اكثر استقرارا، حيث انخفضت طاقات الجسيمات الى القيم التي يمكن تحقيقها
في تجارب فيزياء الجسيمات. وفي حوالي 10−6 ثانية، تجمعت الكواركات والغلوونات لتكوين الباريونات مثل البروتونات
والنيوترونات. ادى فائض صغير من الكواركات مقابل مضادات الكوارك الى فائض صغير من الباريونات مقابل
مضادات الكوارك. وبانخفاض درجات الحرارة، لم تعد درجة الحرارة تكفي لتكوين ازواج جديدة من البروتون-مضاد
البروتون وكذلك ازواج النيوترونات-مضادات النيوترونات، لذا نتجت على الفور عمليات تلاشي ضخمة، تبقى منها فقط
واحد من كل 1010 من البروتونات والنيوترونات الاصلية، لم يتبق اي من مضاداتها. كذلك حدثت
عملية مشابهة خلال ثانية واحدة للالكترونات والبوزيترونات. وبعد عمليات التلاشي تلك، توقفت باقي البروتونات والنيوترونات
والالكترونات عن التحرك بنسبية، وشكلت الفوتونات غالبية كثافة طاقة الكون (مع مساهمة بسيطة من النيوترينوات).

وخلال دقائق من تمدد الكون، عندما كانت درجة الحرارة حوالي مليار كلفن والكثافة تساوي تقريبا
كثافة الهواء، توحدت النيوترونات مع البروتونات لتشكيل ديوتريومات الكون وانوية ذرات الهيليوم في عملية تسمى
تخليق الانفجار العظيم النووي.[22] وظلت معظم البروتونات منفصلة كانوية لذرات الهيدروجين. ومع تبرد الكون، سيطرت
جاذبية اشعاع الفوتونات على كثافة طاقة الكتلة الباقية من المادة. وبعد حوالي 379,000 سنة، اتحدت
الالكترونات مع انوية الذرات (معظمها من الهيدروجين)؛ وبالتالي انفصل الاشعاع عن المادة، وانطلق في الفضاء
دون عوائق الى حد كبير. وتعرف بقايا هذا الاشعاع باسم الخلفية الاشعاعية للكون.[23]

تشكل البنية

•  مقالة مفصلة: تشكل البنية

على مدى فترة طويلة من الزمن، تجاذبت المناطق الاكثر كثافة من المادة شبه الموزعة بتجانس
قليلا نحو المادة، وبالتالي نمت بكثافة اكبر، وتشكلت سحب غازية ونجوم ومجرات وبقية اجزاء البنية
الفلكية الاخرى التي يمكن ملاحظتها اليوم. اعتمدت تفاصيل تلك العملية على كمية ونوع مادة الكون.
وتنقسم انواع المادة الى مادة مظلمة باردة ومظلمة دافئة ومظلمة حارة وباريونة. وقد اظهرت افضل
القياسات المتاحة (من خلال مسبار ويلكينسون لقياس اختلاف الموجات الراديوية) ان البيانات تتوافق بشكل جيد
مع فرضية نموذج لامبدا-سي دي ام التي تفترض ان المادة المظلمة كانت باردة (حيث اختفت
المادة المظلمة الدافئة في وقت مبكر اثناء حقبة اعادة التاين[24])، وقدرت انها تشكل حوالي 23٪
من نسبة المادة/طاقة الكون، بينما تشكل المادة الباريونية حوالي 4.6٪.[25] وفي “نموذج التمدد” الذي يتضمن
مادة مظلمة ساخنة في شكل نيوترينوات، اذا كانت “الكثافة الفيزيائية للباريون” bh2 تقدر بحوالي 0.023
(وهي تختلف عن “كثافة الباريون” Ωb التي يعبر عنها كجزء من النسبة الاجمالية لكثافة المادة/الطاقة،
والتي اشير اليها اعلاه بحوالي 0.046)، وكثافة المادة المظلمة الباردة المصاحبة Ωch2 حوالي 0.11، فان
كثافة النيوترينو المصاحب تقدر باقل من 0.0062.[25]

تسارع تمدد الكون

•  مقالة مفصلة: تسارع تمدد الكون

هناك دلائل مستقلة من رصد المستعرات العظمى من الدرجة Ia والخلفية الاشعاعية للكون تظهر ان
الكون اليوم تسيطر عليه شكل غامض من الطاقة تعرف باسم الطاقة المظلمة التي تتخلل كامل
الفضاء. وتقدر نتائج الرصد ان 73٪ من كثافة الطاقة الكلية للكون اليوم تتواجد في تلك
الصورة من الطاقة. ومن المرجح ان الكون في بداية نشاته كان مغمورا بالطاقة المظلمة، ولكن
مع تضايق المساحة وتقارب كل شيء من بعضه البعض، سيطرت الجاذبية، وكبحت تمدد الكون ببطء.
وفي نهاية المطاف، وبعد عدة مليارت من سنوات تمدد الكون، تسبب تزايد الطاقة المظلمة في
تسارع تمدد الكون ولكن ببطء. وتتخذ الطاقة المظلمة في ابسط صيغها هيئة مصطلح الثابت الكوني
في معادلات اينشتاين للمجال في النسبية العامة، ولكن تكوينها واليتها غير معروفين، وبشكل اعم، ما
زالت تفاصيل معادلة حالتها وعلاقتها مع نظرية النموذج العياري لفيزياء الجسيمات قيد البحث رصديا ونظريا.[27]

كل هذا التطور الكوني بعد حقبة التضخم الكوني يمكن وصفها بدقة وفق نموذج لامبدا-سي دي
ام، الذي يستخدم الاطر المستقلة لميكانيكا الكم والنسبية العامة لاينشتاين. وكما اشير اعلاه، لا يوجد
نموذج موثوق يصف ما حدث قبل 10−15 ثانية من نشاة الكون. ويبدو ان هناك حاجة
الى نظرية جاذبية كمية موحدة جديدة لكسر هذا الحاجز لفهم تلك الحقبة من تاريخ الكون،
والتي تعد حاليا احدى اعظم المسائل التي لم تحل في الفيزياء.

الافتراضات الضمنية

تعتمد نظرية الانفجار الكبير على فرضيتين رئيسيتين: شمولية القوانين الفيزيائية والمبدا الكوني الذي يفترض انه
في المقاييس الكبيرة، يوصف الكون بانه فضاء متجانس وموحد الخواص. كانت تلك الافكار في البداية
من المسلمات، ولكن اليوم هناك جهود لاختبار كل منها. فعلى سبيل المثال، فان الفرضية الاولى
تم اختبارها من خلال الرصد الذي اظهر ان اكبر انحراف محتمل لثابت البناء الدقيق خلال
جزء كبير من عمر الكون يقدر بنحو 10−5.[28] كما استخدمت النسبية العامة لعمل اختبارت صارمة
على مقاييس النظام الشمسي والنجوم الثنائية.

واذا افترضنا ان الكون متجانس الخواص كما يرى من الارض، فان المبدا الكوني يمكن استنتاجه
من مبدا كوبرنيكوس البسيط، الذي ينص على انه لا يوجد افضلية. ولذا، فقد تم التحقق
من صحة المبدا الكوني الى مستوى 10−5 عبر رصد الخلفية الاشعاعية للكون. كما تم قياس
تجانس الكون على المقاييس الاكبر حتى مستوى 10٪.[29]

تمدد الفضاء

•  مقالات مفصلة: احداثيات روبرتسون-ووكر
• تمدد الكون

تصف النسبية العامة الزمكان وفق نظام متري، يمكن من خلاله تحديد المسافات التي تفصل اي
نقطة عن نقطة قريبة. هذه النقاط قد تكون مجرات او نجوم او اشياء اخرى، هذه
النقاط نفسها يتم تحديدها باستخدام متعدد شعب او “شبكة” تشمل كل الزمكان. ينص المبدا الكوني
ان هذا النظام المتري يجب ان يكون متجانس وموحد الخواص في المقاييس الكبيرة يمكن تمييزه
باستخدام احداثيات روبرتسون-ووكر. هذه الاحداثيات تحتوي على مقياس يصف تغير حجم الكون عبر الزمن، مما
يسر اختيار نظام احداثي مناسب يدعى مسافة المسايرة. وفق هذا النظام الاحداثي تتمدد الشبكة بتمدد
الكون، وتبقى الاجسام التي تتحرك بتمدد الكون في مواضع ثابتة على الشبكة، وتبقى مسافاتها الاحداثية
(مسافات المسايرة) ثابتة، في الوقت الذي تتزايد فيه المسافات الفعلية بين الاجسام اطراديا بتمدد الكون.[30]

لا يعد الانفجار العظيم انفجارا للمادة يتحرك نحو الخارج لملء كون فارغ. ولكن بمرور الوقت
يتمدد الكون في كل اتجاه وتتزايد المسافات الفعلية بين الاجسام المتحركة. ونظرا لكون احداثيات روبرتسون-ووكر
تفترض توزيعا منتظما للكتلة والطاقة، فانها تنطبق فقط على القياسات الكبيرة، اما النطاقات المحدودة من
المادة مثل مجرتنا المترابطة تجاذبيا فلا تنطبق عليها نظرية التمدد واسع النطاق كما في الفضاء
خارج مجرتنا.

الافاق

من الخواص الهامة لزمكان الانفجار العظيم هو وجود الافاق. ونظرا لحقيقة ان الكون له عمر
محدد، وان الضوء ينتقل بسرعة محددة، فقد تكون هناك احداث حدثت في الماضي لم يتوفر
لها الوقت ليتمكن ضوئها من الوصول الينا، مما جعل هناك حدا للمسافة الافقية التي يمكن
رصدها. على العكس، نظرا لتمدد الفضاء، تبتعد الاجسام البعيدة بسرعة اكبر من اي وقت مضى،
وقد لا يدرك الضوء المنبعث بواسطتنا اليوم ابدا الاجسام البعيدة للغاية. فبالتالي، يمكن تعريف الافق
المستقبلي بانه الافق الذي يحدد الاحداث المستقبلية التي سنتمكن من التاثير فيها. لذا فان وجود
اي نوع من الافاق يعتمد على تفاصيل نموذج احداثيات روبرتسون-ووكر الذي يصف كوننا. كما ان
فهمنا للكون يعتمد على افتراضنا وجود افق قديم في العصور السحيقة، على الرغم من انه
واقعيا نظرتنا ايضا محدودة لغموض الكون في لحظاته الاولى، اي ان رؤيتنا لا يمكنها ان
تمتد الى هذا الماضي البعيد، كما انه اذا استمر الكون في التسارع، سيكون هناك افق
مستقبلي.[31]

التاريخ

•  طالع ايضا: خط زمني لعلم الكون

التسمية

كان الفلكي الانجليزي فريد هويل اول من اطلق مصطلح “الانفجار العظيم” (بالانجليزية: Big Bang) خلال
مقابلة له مع هيئة الاذاعة البريطانية سنة 1949 م. ومن الشائع بين الناس ان هويل
الذي كان يفضل نموذج “الحالة الثابتة” الكوني، كان يقصد من تلك التسمية السخرية، الا ان
هويل نفسه نفى ذلك صراحة، وقال ان التسمية كانت للفت النظر وتسليط الضوء على الفرق
بين النموذجين لمستمعي الراديو.[32][33][34]

التطور

صورة للقمر محاطا بالاف المجرات التي تحتوي على مليارات النجوم.

صورة التقطت عام 2024 م يظهر فيها عدة بقع من الضوء كل منها يمثل مجرة
بعضها عمره نحو 13.2 مليار سنة،[1] ويقدر عدد مجرات الكون بحوالي 200 مليار مجرة

صورة تظهر مجرات مكتملة في الاطار الاول عمرها اقل من 5 مليار سنة، واخرى شبه
مكتملة عمرها بين 5 الى 9 مليار سنة في الاطار الثاني، ومجرات بدائية مصحوبة بنجوم
ملتهبة عمرها اكثر من 9 مليار سنة في الاطار الثالث.

تطورت نظرية الانفجار العظيم من خلال رصد بنية الكون والابحاث النظرية. ففي سنة 1912 م،
قام فيستو سليفر باول قياس لتاثير دوبلر للسديم الحلزوني (السديم الحلزوني هو مسمى قديم للمجرات
الحلزونية)، وسرعان ما اكتشف ان تقريبا جميع تلك السدم كانت منحسرة عن الارض، في الوقت
الذي كان فيه نزاع شابلي-كورتيس المثير للجدل محتدما حول ما اذا كانت هذه السدم “اكوان
جزرية” خارج مجرتنا درب التبانة.[35][36] وبعد عشر سنوات، استنتج عالم الكون الفيزيائي والرياضياتي الروسي الكسندر
فريدمان معادلات فريدمان من معادلات اينشتاين للمجال، مبينا ان الكون قد يكون يتمدد مخالفا بذلك
نموذج الكون الساكن التي كان اينشتاين يؤيدها وقتئذ.[37] وفي سنة 1924 م، اظهر قياس ادوين
هابل لمسافة اقرب السدم الحلزونية، ان تلك النظم هي بالتاكيد مجرات اخرى. وبصورة مستقلة، استنتج
الكاهن الكاثوليكي والفيزيائي جورج لوميتر سنة 1927 م معادلات فريدمان، وتوصل الى ان انحسار السدم
يستدل منه على تمدد الكون.[38] وفي سنة 1931 م، ذهب لوميتر ابعد من ذلك وافترض
انه نتيجة التمدد الواضح للكون، فلا بد لو عدنا بالزمن ان نجد في لحظة ما
كانت كل مادة الكون مجتمعة في نقطة ما على هيئة “ذرة بدائية” عندها بدا الزمن
والفضاء في النشوء.[39]

بداية من سنة 1924 م، وضع هابل سلسلة من مؤشرات المسافة التي سبقت وضع سلم
المسافات الكونية مستخدما مقراب هوبر الذي قطره 100-بوصة (2,500 مليمتر) في مرصد جبل ويلسون. سمح له
ذلك بتقدير المسافات الى المجرات التي كان انزياحها الاحمر قد قيس بالفعل، اغلبها بواسطة سيفلر.
وفي سنة 1929 م، اكتشف هابل وجود علاقة بين المسافة وسرعة الانحسار (يعرف الان بقانون
هابل)،[8][40] وهو ما توقعه لوميتر وفقا للمبدا الكوني.[27]

في عشرينيات وثلاثينيات القرن الماضي، كان معظم علماء الكون الفيزيائي البارزين من مؤيدي فرضية الحالة
الثابتة السرمدية للكون، وتذمر العديد منهم من القول بان نشاة الزمن نتيجة انفجار عظيم مستوحى
من مفاهيم دينية، وهو الاعتراض الذي ردده مؤيدو نظرية الحالة الثابتة فيما بعد.[41] عزز هذا
التصور حقيقة ان منشا نظرية الانفجار العظيم هو الكاهن الروماني الكاثوليكي جورج لوميتر.[42] كان ارثر
ستانلي ادنغتون من المؤمنين براي ارسطو ان الكون ليس له بداية زمنية، وان المادة اصلها
سرمدي، مما جعله يبغض فكرة نشاة الزمن.[43][44] اما لوميتر، فقد اعتقد بانه: «اذا كان العالم
قد بدء بكم واحد، فان مفاهيم المكان والزمان لن يكون لها معنى عند نشاة العالم؛
وستبدا فقط في ان يكون لها معنى معقول عند انقسام الكم الاصلي الى عدد كاف
من الكمات. واذا كانت هذه الفرضية صحيحة، فستكون اسطورة الخلق قد حدثت قبل وقت قليل
من بداية الزمان والمكان.[45]» وخلال الثلاثينيات، ظهرت افكار اخرى غير قياسية لتفسير ارصاد هابل، ومنها
نموذج ميلن[46] والكون المتذبذب (اقترحه فريدمان في البداية، ثم دافع عنه البرت اينشتاين وريتشارد تولمان)[47]
وفرضية الضوء المرهق لفريتز زفيكي.[48]

بعد الحرب العالمية الثانية، ظهرت فرضيتان متميزتان. الاولى نظرية الحالة الثابتة لفريد هويل؛ اذ وفقا
لها فانه لا بد من تولد مادة جديدة في حالة تمدد الكون. يفترض هذا النموذج
ان الكون يبقى كما هو في اي وقت من الزمن.[49] والثانية كانت نظرية الانفجار العظيم
للوميتر التي دافع عنها وطورها جورج جاموف الذي وضع فكرة تخليق الانفجار العظيم النووي (BBN)،[50]
والذي شارك رالف الفر وروبرت هيرمان في التكهن بوجود الخلفية الاشعاعية للكون (CMB).[51] ومن المفارقات،
ان هويل هو من صاغ العبارة التي جاء منها اسم نظرية لوميتر، عندما اشار اليها
بقوله: «فكرة هذا الانفجار العظيم» خلال مقابلته مع راديو هيئة الاذاعة البريطانية في مارس 1949
م.[33] ولفترة من الوقت، انقسم المؤيدون بين هاتين النظريتين. وفي نهاية المطاف، اعطت الادلة الرصدية
افضلية للانفجار العظيم في مقابل الحالة الثابتة. كان اكتشاف وتاكيد وجود الخلفية الاشعاعية للكون سنة
1964 م[52] حاسما في جعل نظرية الانفجار العظيم افضل نظرية حول اصل ونشاة الكون. يسعى
الكثير من العمل الحالي في علم الكونيات الى فهم كيفية تكون المجرات وفق نظرية الانفجار
العظيم، ومحاولة فهم فيزياء الكون في الازمنة السحيقة، والتوفيق بين الارصاد والنظرية الاساسية.

في نهاية عقد التسعينيات، تحقق تقدم كبير في تفسير الانفجار العظيم نتيجة تقدم تقنيات المقراب
وتحليل البيانات المستخلصة عبر الاقمار الصناعية مثل مستكشف الخلفية الكونية[53] ومرصد هابل الفضائي ومسبار ويلكينسون
لقياس اختلاف الموجات الراديوية.[54] ولدى علماء الكون الان قياسات محكمة ودقيقة الى حد ما لكثير
من متغيرات نموذج الانفجار العظيم، مكنتهم من الاكتشاف غير المتوقع بان تمدد الكون يبدو كما
لو كان يتسارع.

ادلة رصدية

ان اقدم الادلة الرصدية واكثرها صراحة في اثبات فعالية نظرية الانفجار العظيم هو تمدد الكون
وفق قانون هابل (ممثلا في الانزياح الاحمر للمجرات)، واكتشاف وقياس الخلفية الاشعاعية للكون والوفرة النسبية
للعناصر الخفيفة الناتجة عن تخليق الانفجار العظيم النووي. اما الادلة الاحدث، فقد شملت رصد تشكل
وتطور المجرات، وتوزيع الكون المرصود،[56] واحيانا يطلق على تلك الادلة “الاعمدة الاربعة” لنظرية الانفجار العظيم.[57]

تناولت النماذج الدقيقة الحديثة للانفجار العظيم العديد من الظواهر الفيزيائية الغريبة التي لم يتم ملاحظتها
في التجارب المعملية الارضية او دمجها في النموذج القياسي لفيزياء الجسيمات. من بين تلك الظواهر،
تخضع المادة المظلمة حاليا لاكثر الابحاث المعملية نشاطا.[58] ومن بين القضايا الاخرى قيد البحث مشكلة
وجود المجرات القزمة في المادة المظلمة الباردة. وتعد الطاقة المظلمة ايضا محورا لاهتمام كبير من
العلماء، ولكن ليس من الواضح ما اذا كان الاستكشاف المباشر للطاقة المظلمة سوف يكون ممكنا.[59]
ويبقى التضخم الكوني ونشاة الباريونات من اكثر نماذج الانفجار العظيم التي تدعو للتفكير.

قانون هابل وتمدد الفضاء

•  مقالات مفصلة: قانون هابل
• تمدد الكون

•  طالع ايضا: مقياس المسافة في الفلك
• عامل التحجيم

اظهرت عمليات رصد ابعاد المجرات والنجوم الزائفة ان الانزياح الاحمر للضوء المنبعث من تلك الاجسام
له اطوال موجية اكبر. ويمكن ملاحظة ذلك بدراسة طيف تردد هذا الجسم ومطابقته بنموذج مطيافية
خطوط الانبعاث او خطوط الامتصاص المصاحبة لذرات العناصر الكيميائية التي تتفاعل مع هذا الضوء. هذه
الانزياحات الحمراء متجانسة الخواص، وموزعة بالتساوي بين الاجسام المرصودة في كل الاتجاهات. واذا تم تصنيف
الانزياح الاحمر على انه انزياح دوبلر، فبالامكان حساب سرعة ابتعاد هذا الجسم. بعض المجرات يمكن
تقدير بعدها من خلال سلم المسافات الكونية. وعند رسم سرعات ابتعادها الى مسافاتها، ستنتج علاقة
خطية تعرف باسم قانون هابل:[8]

v = H0D

حيث

• v هي سرعة ابتعاد مجرة او اي جسم بعيد.
• D هي المسافة الى الجسم
• H0 هو ثابت هابل، الذي قدره مسبار ويلكنسون ب 70.4 +1.3−1.4 كيلومتر/ثانية/فرسخ فلكي.[25]

هناك تفسيران محتملان لقانون هابل. الاول اننا في مركز انفجار المجرات، وهو امر لا يمكن
تاكيده وفقا لمبدا كوبرنيكوس، والثاني ان الكون يتمدد في كل اتجاه. نظرية تمدد الكون استنتجت
من خلال نظرية النسبية العامة عن طريق الكسندر فريدمان سنة 1922 م،[37] وجورج لوميتر سنة
1927 م،[38] اي قبل ان يقوم هابل بارصاده وتحليلاته سنة 1929 م، التي اصبحت حجر
الزاوية في نظرية الانفجار العظيم، ونتج عنها وضع احداثيات روبرتسون-ووكر.

تفترض تلك النظرية ان العلاقة v = HD ثابتة في جميع الاوقات، حيث D هي
المسافة، v هي سرعة الابتعاد، وان v وH وD تتغير نظرا لتمدد الكون (وبالتالي تكتب
H0 للدلالة على ثابت هابل المعاصر). وبالنسبة للمسافات الاصغر في حيز الكون المرصود، يمكن اعتبار
انزياح هابل الاحمر على انه انزياح دوبلر المصاحب لسرعة الابتعاد v. ومع ذلك، فان الانزياح
الاحمر ليس انزياح دوبلر حقيقي، وانما هو الناتج عن تمدد الكون في الوقت الذي انبعث
فيه الضوء الى الوقت الذي تم اكتشافه فيه.[60]

وفي سنة 2000 م، اثبتت قياسات تاثيرات الخلفية الاشعاعية للكون على حركة النظم الفيزيائية الفلكية
البعيدة مبدا كوبرنيكونس بانه بالمقاييس الفلكية، فان الارض ليست في وضع مركزي.[61] وقد كانت اشعاعات
الانفجار العظيم اكثر دفئا في الماضي في جميع انحاء الكون. ولا يمكن تفسير التبريد المنتظم
للخلفية الموجية للكون عبر مليارات السنين الا في حالة ان يكون الكون يتمدد، واستبعاد احتمالية
اننا بالقرب من المركز الاصلي للانفجار.

الخلفية الاشعاعية للكون

•  مقالة مفصلة: الخلفية الاشعاعية للكون

في سنة 1964 م، اكتشف ارنو بينزياس وروبرت ويلسون مصادفة الخلفية الاشعاعية للكون، التي هي
اشارة احادية في حزمة الموجات الصغرية.[52] قدم اكتشافهما تاكيدا للتنبؤات بوجود خلفية اشعاعية للكون، وقد
وجد ان الاشعاع ثابت ومعظمه متسق مع طيف الجسم الاسود في كل الاتجاهات، وان هذا
الطيف انزاح انزياحا احمرا من تمدد الكون، ويتوافق في الوقت الحاضر مع ما يقرب من
2.725 كلفن. مما اعطى دليل اضافي يعطي افضلية لنموذج الانفجار العظيم، ومنح بينزياس وويلسون جائزة نوبل
سنة 1978 م.

تكون السطح المبعثر الاخير المصاحب للخلفية الاشعاعية للكون بعد فترة وجيزة من حقبة اعادة الاندماج،
التي اصبح فيها الهيدروجين مستقرا. قبل ذلك، كان الكون يتالف من بحر من بلازما فوتونية-باريونية
كثيفة وساخنة حيث كانت الفوتونات تتشتت بسرعة عن الجسيمات المشحونة الحرة. وتبلغ ذروتها عند حوالي
372±14 الف سنة،[24] واصبح متوسط ​​المسار الحر للفوتون طويلا بما فيه الكفاية ليصل الينا اليوم، واصبح
الكون شفافا.

وفي سنة 1989 م، اطلقت ناسا مستكشف الخلفية الكونية (COBE). كانت النتائج التي توصلت اليها
متوافقة مع التنبؤات فيما يتعلق الخلفية الاشعاعية للكون، ووجدت ان درجات الحرارة المتبقية حوالي 2.726
كلفن (القياسات الاخيرة خفضت الرقم قليلا الى 2.725 كلفن)، وقدمت اول دليل على وجود تقلبات
في الخلفية الاشعاعية للكون، في مستوى حوالي جزء واحد من 105 جزء.[53] ومنح جون ماثر
وجورج سموت جائزة نوبل لقيادتهم لهذا العمل. خلال العقد التالي، فحصت تقلبات الخلفية الاشعاعية للكون
اكثر بواسطة عدد كبير من البالونات والتجارب الارضية. وبين عامي 2000-2001 م، كانت اكثر التجارب
ملحوظية هي تجربة بوميرانج التي اكتشفت ان شكل الكون تقريبا مسطح عن طريق قياس الحجم
الزاوي (الحجم في السماء) للمناطق غير المتجانسة في الخلفية الاشعاعية للكون. في بداية سنة 2003
م، نشرت النتائج الاولية لمسبار ويلكينسون لقياس اختلاف الموجات الراديوية (WMAP)، التي كانت في وقتها
القيم الاكثر دقة لبعض المتغيرات الكونية. فندت النتائج بعض نماذج التضخم الكوني، ولكنها توافقت مع
نظرية التضخم بشكل عام.[54] وفي مايو 2009 م، اطلق مرصد بلانك الفضائي، ومازالت العديد من
تجارب الارضية والبالونية لاختبار الخلفية الاشعاعية للكون جارية.

وفرة العناصر الاولية

•  مقالة مفصلة: تخليق الانفجار العظيم النووي

باستخدام نموذج الانفجار العظيم، من الممكن حساب تركيزات هيليوم-4 وهيليوم-3 والديوتيريوم وليثيوم-7 في الكون نسبة
الى كمية الهيدروجين العادي.[22] وتعتمد الوفرة النسبية لتلك العناصر على متغير وحيد، وهو نسبة الفوتونات
الى الباريونات. هذه القيمة يمكن حسابها وحدها من تفاصيل بنية تقلبات الخلفية الاشعاعية للكون. والنسب
المتنباة (بالوزن لا بالعدد) حوالي 0.25 لنسبة 4He/H وحوالي 10−3 لنسبة 2H/H وحوالي 10−4 لنسبة
3He/H وحوالي 10−9 لنسبة 7Li/H.[22]

تتفق قيم وفرة تلك العناصر كلها تقريبا مع النسب المتنباة من قيمة وحيدة لنسبة باريون/فوتون.
تتفق النسبة المتنباة للديوتيريوم بامتياز مع النسبة الحسابية، وتقترب نسبة 4He مع بعض التجاوز، وتقترب
من النصف في حالة 7Li. وفي الحالتين الاخيرتين ينقصهما بعض الدقة، ومع ذلك، فان التوافق
العام مع نسب وفرة العناصر الاولية التي تنبا بها تخليق الانفجار العظيم النووي هو دليل
قوي على الانفجار العظيم، حيث ان النظرية هي التفسير الوحيد المعروف عن الوفرة النسبية لتلك
العناصر الخفيفة، وانه يكاد يكون من المستحيل “ضبط” الانفجار العظيم لانتاج اكثر او اقل من
20-30٪ هيليوم.[66] وفي الواقع لا يوجد سبب واضح يلزم الكون بان يكون فيه هيليوم اكثر
من الديوتريوم او ديوتريوم اكثر من 3He/H وبنسب ثابتة ايضا.

تطور المجرات وتوزيعها

•  مقالات مفصلة: تشكل وتطور المجرات
• تشكل البنية

ان الارصاد التفصيلية لتشكل وتوزيع المجرات والنجوم الزائفة، يظهر توافقها مع نظرية الانفجار العظيم. فكل
من النظرية والارصاد افترضتا ان النجوم الزائفة والمجرات الاولى تشكلت بعد مليار سنة من الانفجار
العظيم، ومنذ ذلك الحين تكونت تجمعات اكبر مثل عناقيد المجرات والعناقيد المجرية الضخمة. ثم نمت
وتطورت عدد من النجوم، بحيث بدت المجرات البعيدة مختلفة جدا عن المجرات القريبة. وعلاوة على
ذلك، بدا ان المجرات التي تشكلت مؤخرا نسبيا تختلف بشكل ملحوظ عن المجرات التي تشكلت
على مسافات مماثلة، ولكن بعد وقت قصير من الانفجار العظيم. تعد تلك الارصاد حججا قوية
ضد نموذج الحالة الثابتة. كما تتفق ارصاد ولادة النجوم وتوزيع المجرات والنجوم الزائفة بشكل جيد
مع سيناريو الانفجار العظيم عن تشكل بنية الكون، وتساعد على اكمال تفاصيل النظرية.[67][68]

السحب الغازية الاولى

في سنة 2024 م، وجد الفلكيون ما يعتقدون انهما سحابتين بدائيتين من الغاز الاولي من
خلال تحليل خطوط الامتصاص في اطياف النجوم الزائفة البعيدة. قبل هذا الاكتشاف، لوحظ ان جميع
الاجسام الفلكية الاخرى تحتوي على عناصر ثقيلة التي تتكون في النجوم، بينما هاتين السحابتين من
الغاز لا تحتويان على عناصر اثقل من الهيدروجين والديوتريوم.[69][70] ونظرا لانها لا تحتوي على عناصر
ثقيلة، يعتقد انهما تكونتا في الدقائق الاولى للانفجار العظيم خلال تخليق الانفجار العظيم النووي، حيث
تتوافق مكوناتهما مع المكونات المتوقع ان ينتجها تخليق الانفجار العظيم النووي. كان ذلك دليلا مباشرا
على انه كانت هناك حقبة في تاريخ الكون قبل تكون النجوم الاولى، حينها كانت معظم
المواد الاولية موجودة في صورة سحب من الهيدروجين المستقر.

ادلة اخرى

ان عمر الكون وفق تقديرات تمدد هابل والخلفية الاشعاعية للكون يتوافق الى حد كبير مع
التقديرات الاخرى التي تستخدم اعمار اقدم النجوم، فكلاهما قيس من خلال تطبيق نظرية التطور النجمي
على التجمعات الكروية والتاريخ الاشعاعي للنجوم المعدنية.[71] كما ان التكهن بان درجة حرارة الخلفية الاشعاعية
للكون كانت اعلى في الماضي، تم تدعيمه تجاربيا من خلال رصد خطوط الامتصاص المنخفضة الحرارة
للغاية في سحب الغاز ذات الانزياح الاحمر الكبير.[72] ومن المفترض ضمنيا من هذا التكهن ان
مدى تاثير سونيايف-زيلدوفيتش في الكون المرصود لا يعتمد مباشرة على الانزياح الاحمر، وهو ما اثبتت
الارصاد صحته الى حد كبير، ولكن هذا التاثير يعتمد على خصائص التجمعات المجرية التي تتغير
مع الزمن الكوني، مما يجعل من الصعب قياسه بدقة.[73][74]

وفي 17 مارس 2024 م، اعلن فلكيو مركز هارفارد-سميثونيان للفيزياء الفلكية اكتشاف موجات ثقالية اولية،
التي ان تم تاكيدها قد تعطي دليلا قويا على التضخم الكوني والانفجار العظيم.[10][11][12][13] ومع ذلك،
في 19 يونيو 2024 م، انخفضت الثقة في تاكيد تلك النتائج،[75][76][77] وفي 19 سبتمبر 2024
م، انخفض تاكيد النتائج اكثر.[78][79]

قضايا متعلقة في الفيزياء

تباين الباريون

•  مقالة مفصلة: تباين الباريون

الى الان، من غير المعلوم لماذا يحتوي الكون على مواد اكثر من مضادات تلك المواد.[80]
ومن المفترض عامة انه عندما كان الكون ناشئا وشديد الحرارة، كان في حالة توازن استاتيكي
وكان يحتوي على عدد متكافيء من الباريونات ومضادات الباريونات. ورغم ذلك، فان نتائج الارصاد تقول
بان الكون بما فيه ابعد اجزائه يتكون باكمله تقريبا من المادة (بمعنى لا وجود لمضاداتها).
ويفترض ان التباين نشا في عملية نشاة الباريونات. فلكي تحدث عملية نشاة الباريونات، يجب ان
تتحقق الشروط التي وضعها ساخاروف لنشاة الباريونات. وهو ما يتطلب ان يبقى عدد الباريونات غير
ثابت، حيث حدث انتهاك لتناظر الشحنة السوية، وابتعد الكون عن التوازن الترموديناميكي.[81] كل تلك الظروف
حدثت في نظرية النموذج العياري، لكن تاثيرها لم يكن كافيا لتفسير تباين الباريونات الحالي.

الطاقة المظلمة

•  مقالة مفصلة: طاقة مظلمة

اوضحت قياسات العلاقة بين الانزياح الاحمر–القدر الظاهري لمستعر اعظم من النوع 1ا ان تمدد الكون
بدا في التسارع منذ كان الكون في نصف عمره الحالي. ولتفسير هذا التسارع، تقول نظرية
النسبية العامة بانه يتطلب ان تكون معظم طاقة الكون سلبية التي تعرف باسم “الطاقة المظلمة”.
تحل الطاقة المظلمة العديد من المشاكل. فقياسات الخلفية الاشعاعية للكون توضح ان الكون تقريبا مسطح،
وبالتالي ووفقا للنسبية العامة، لابد وان يكون للكون قيمة كتلة/طاقة تماما وفق حسابات معادلات فريدمان.
ولكن بحساب كثافة الكتلة من خلال جاذبيتها، ووجد انها تعادل فقط حوالي 30% من كثافتها
الحرجة.[27] ونظرا لافتراض النظرية ان الطاقة المظلمة لا تتجمع بالطريقة الاعتيادية، فيكون ذلك هو التفسير
الامثل للفقد في كثافة الطاقة. وتساعد الطاقة المظلمة في تفسير مقياسين حجميين للمنحنى الكلي للكون،
الاول باستخدام تردد عدسات الجاذبية، والاخر يستخدم النموذج المميز للكون المرصود كمسطرة كونية.

يعتقد ان الضغط السلبي هو احد خواص طاقة الفراغ، لكن طبيعة ووجود الطاقة المظلمة لا
يزال احد اكبر الغاز الانفجار العظيم. وفي سنة 2008 م، توصل فريق مسبار ويلكنسون الى
ان الكون يتكون من 73% طاقة مظلمة و 23% مادة مظلمة و4.6% مادة عادية واقل
من 1% نيوترينوات.[25] ووفقا للنظرية، فان كثافة الطاقة في المادة تقل مع تمدد الكون، ولكن
تبقى كثافة الطاقة المظلمة ثابتة مع تمدد الكون. ولذا، كانت المادة في الماضي تمثل جزء
اكبر من الطاقة الكلية للكون اكثر مما هي عليه اليوم، وستقل نسبة مساهمتها في المستقبل
البعيد عندما تصبح الطاقة المظلمة اكثر هيمنة.

المادة المظلمة

•  مقالة مفصلة: مادة مظلمة

خلال سبعينيات وثمانينيات القرن العشرين، اظهرت عدة اعمال رصد عدم وجود مادة مرئية كافية في
الكون لتشكل قوة جذب واضحة داخل وبين المجرات. ادى ذلك الى التفكير بان نحو 90٪
من المادة في الكون هي مادة مظلمة لا ينبعث منها ضوء ولا تفاعل مع المادة
الباريونية العادية. ورغم ان فرضية وجود المادة المظلمة مثيرة للجدل، الا انه يستدل عليها من
خلال عمليات الرصد المختلفة: مثل عدم التجانس في الخلفية الاشعاعية للكون وانخفاض سرعات عناقيد المجرات
وتوزيع بنية الكون ودراسات عدسة الجاذبية وقياسات الاشعة السينية لعناقيد المجرات.[82] كما ان هناك دلائل
اخرى غير مباشرة على وجود المادة المظلمة مثل تاثيرها الجذبوي على المواد الاخرى، ومازال العديد
من المشاريع البحثية الجارية في فيزياء الجسيمات للتعرف على طبيعة المادة المظلمة.[83]

عمرالتجمعات الكروية

في منتصف التسعينيات، اظهرت ارصاد التجمعات الكروية عدم توافقها مع نظرية الانفجار العظيم. وتشير المحاكاة
الحاسوبية لعمليات رصد نجوم التجمعات الكروية ان عمرها حوالي 15 مليار سنة، وهو ما يتعارض
مع تقدير عمر الكون الذي هو حوالي 13.8 مليار سنة. تم حل هذه المشكلة جزئيا
في اواخر التسعينيات، عندما اجريت محاكاة حاسوبية جديدة شملت تاثيرات فقد الكتلة نتيجة الرياح النجمية،
مما جعل عمر تلك التجمعات الكروية اصغر من التقدير الاول.[84] وبقيت هناك عدة اسئلة حول
دقة تقدير اعمار تلك التجمعات الكروية.

مشاكل

لازالت هناك ثلاث مشاكل رئيسية قائمة في مواجهة نظرية الانفجار العظيم: مشكلة الافق ومشكلة التسطح
ومشكلة احادية القطب المغناطيسي. لعل التفسير الامثل لسبب حدوث تلك المشاكل هو التضخم الكوني.[85][86]

مشكلة الافق

تكمن مشكلة الافق الكوني في حقيقة ان المعلومات او الخواص لا يمكنها ان تنتقل اسرع
من الضوء، وبالتالي فانه في كوننا محدود العمر، لابد من وجود حد للمسافة بين اي
منطقتين في الفضاء متحدتين في الخصائص.[87] اي ان هناك مناطق مختلفة في الكون لن يكون
لها نفس الخواص نظرا للمسافات الكبيرة بينها وعدم توافر الوقت الكاف لها لكي تتوحد في
الخواص، الا ان هذا يتناقض مع حقيقة توحد مناطق الكون في نفس درجة الحرارة والخصائص
الفيزيائية الاخرى. وقد قدمت فرضية التضخم الكوني حلا لهذا التناقض الواضح، فقبل حدوث التضخم الكوني
كان الكون وحدة اصغر في الحجم متجانسة الخواص، الا انه بحدوث هذا التضخم تمدد الكون
بصورة هائلة في فترة قصيرة جدا من الزمن، مما جعل هناك مناطق متباعدة متوحدة الخواص.

مشكلة التسطح

ومن المشاكل الاخرى التي واجهت نظرية الانفجار العظيم مشكلة التسطح. فشكل الكون قد يكون ذو
انحناء موجب او سالب او بلا انحناء وفقا لقيمة كثافة طاقته الكلية. يكون الانحناء سلبيا
اذا كانت كثافة الطاقة اقل من الكثافة الحرجة وفقا لمعادلات فريدمان، وايجابيا اذا كانت القيمة
اكثر من الكثافة الحرجة، ويكون مسطحا اذا كانت الكثافة تساوي قيمة الكثافة الحرجة. وتكمن المشكلة
في ان اي حيود مع مرور الوقت عن قيمة كثافة الطاقة الحرجة سيغير من حالة
التسطح التي عليها الكون اليوم. كما انه لا شك بان كثافة طاقة الكون بعد دقائق
من الانفجار العظيم لم يكن حيودها عن القيمة الحرجة لكثافة الطاقة باكثر من جزء من
1014 من القيمة الحرجة، والا لما كان الكون سيكون على حالة تسطحه التي هو عليها
اليوم.[88] وقد قدمت فرضية التضخم الكوني ايضا حلا لتلك الاشكالية، حيث كان للتضخم الهائل في
زمن قياسي دوره في الحفاظ على تجانس كثافة الطاقة في الكون رغم تمدده المتسارع، مما
حافظ على تجانس حالة تسطحه وعدم اضطرابها من منطقة لاخرى في الكون.[89][90]

مشكلة احادية القطبية

اثيرت مشكلة احادية القطبية الكهرومغناطيسية في اواخر سبعينيات القرن العشرين، حيث تنبات نظريات التوحيد الكبرى
بوجود عيوب طوبولوجية في الفضاء، قد ينتج عنها تواجد مناطق احادية القطبية، وان تلك المناطق
المعيبة نشات قديما في الكون عندما كان الكون ساخنا، مما ادى الى زيادة في كثافة
تلك المناطق. الا ان عمليات الرصد لم ترصد مناطق احادية القطبية في الكون المرصود. هذه
المشكلة ايضا وجد لها حلا افتراضيا من خلال فرضية التضخم الكوني، حيث افترض ان التضخم
الكوني فائق السرعة ازاح كل تلك المناطق المعيبة خارج نطاق الكون المرصود.[87]

مصير الكون في نظرية الانفجار العظيم

•  مقالة مفصلة: مصير الكون

قبل الارصاد التي تمت على الطاقة المظلمة، كان لدى علماء الكون سيناريوين حول مستقبل الكون.
الاول اذا زادت كثافة كتلة الكون عن الكثافة الحرجة وفق معادلات فريدمان، فان الكون سيصل
الى حجم اقصى ثم يبدا في الانهيار، حيث سيصبح اكثر كثافة وسخونة مرة اخرى، وينتهي
الى حالة مماثلة لتلك التي بدا منها، فيما يعرف بالانسحاق العظيم.[31] السيناريو الاخر اذا كانت
الكثافة تساوي او اقل من الكثافة الحرجة، فان تمدد الكون سيتباطا، ولكن لن يتوقف ابدا.
وسيتوقف تشكل النجوم مع استهلاك الغاز بين النجوم في كل مجرة، وستحترق النجوم مخلفة الاقزام
البيضاء والنجوم النيوترونية والثقوب السوداء. وتدريجيا، ستتصادم تلك الاجسام وتتجمع وستنتج عن ذلك ثقوب سوداء
اكبر. وسيقترب متوسط ​​درجة حرارة الكون من الصفر المطلق، وسيحدث التجمد الكبير. وعلاوة على ذلك،
فنظرا لعدم استقرار البروتونات، ستختفي المادة الباريونية تاركة فقط اشعاع وثقوب سوداء. في نهاية المطاف،
فان الثقوب السوداء ستتبخر عن طريق انبعاث اشعاع هوكينغ. وستزداد انتروبيا الكون الى النقطة التي
لن تسمح بوجود اي شكل منظم للطاقة، ويعرف هذا السيناريو باسم الموت الحراري للكون. كما
تستنتج الارصاد الحديثة لتسارع تمدد الكون ان الكثير من مناطق الكون المرصود حاليا سوف تخرج
من افقنا.

اما نموذج لامبدا-سي دي ام فيشمل وجود طاقة مظلمة في شكل ثابت كوني، حيث تقترح
تلك النظرية ان الانظمة المترابطة بالجاذبية مثل المجرات، ستبقى معا، وانها ايضا ستكون معرضة للموت
الحراري مع تمدد الكون وتبرده. ومن التفسيرات الاخرى للطاقة المظلمة، نظريات الطاقة الوهمية، التي تفترض
ان التجمعات المجرية والنجوم والكواكب والذرات والانوية والمادة نفسها ستتمزق مع تزايد تمدد الكون في
ما يسمى بالتمزق العظيم.[91]

تاملات فيزيائية في نظرية الانفجار العظيم

رغم تكامل نظرية الانفجار العظيم الى حد بعيد، الا انها تخضع للتنقيح. تظهر المعادلات التقليدية
للنسبية العامة وجود تفرد عند بداية الزمن الكوني، وهو استنتاج مبني على عدة افتراضات. مما
يجعل تلك المعادلات غير قابلة للتطبيق في الازمنة التي سبقت وصول الكون الى حرارة بلانك.
امكن تصويب ذلك باستخدام الجاذبية الكمية لتجنب حالة التفرد المفترضة تلك.[92]

ليس معلوما ما الذي قد يكون السبب وراء وجود حالة التفرد، او كيف ولماذا نشات،
الا انه كانت هناك عدد من التكهنات حول تلك المسالة. فهناك بعض المقترحات، كل منها
ينطوي على فرضيات غير مجربة، هي:

• نماذج مثل حالة هارتل-هوكينج التي فيها الزمكان محدود، وان الانفجار العظيم يمثل حد الزمن، ودون
  الحاجة الى التفرد.[93]
• نموذج شبكة الانفجار العظيم الذي يفترض ان الكون في لحظة الانفجار العظيم كان يتكون من
  شبكة لا نهائية من الفرميونات، وكان في اعلى درجات التماثل، وبالتالي له اقل قيمة للعشوائية.[94]
  
• نماذج الكون الغشائي التي تفترض ان التضخم نتج عن حركة الاغشية في نظرية الاوتار مثل
  نموذج التحول الناري «ekpyrotic model» الذي يفترض ان الانفجار العظيم نتج عن التصادم بين الاغشية،
  والنموذج الدوري وهو بديل لنموذج التحول الناري الذي يفترض حدوث اصطدامات بصفة دورية بعد مرحلة
  انسحاق عظيم وتنقل الكون من عملية الى اخرى.[95][96][97][98]
• التضخم الابدي الذي يفترض ان التضخم الكوني ينتهي في مواضع ما، وتتكون عند تلك المواضع
  كون وهمي يبدا من عنده انفجاره العظيم الخاص به.[99][100]

التفسيرات الدينية والفلسفية

•  مقالة مفصلة: التاويلات الدينية لنظرية الانفجار العظيم

نظرا لوصف نظرية الانفجار العظيم لاصل الكون، فانها لاقت اهتماما كبيرا من الاوساط الدينية والفلسفية،[101][102]
وخصوصا فيما يتعلق بمفهوم «الخلق من العدم».[103][104][105] وبالنتيجة، اصبحت احد اكثر المواضيع التي تثار عند
مناقشة العلاقة بين الدين والعلم.[106] فالبعض يرى في الانفجار العظيم دلالة على وجود الخالق،[107][108][109] وحجة
فلسفية على وجود الله.[110][111] فيما يرى اخرون بان الانفجار العظيم لم يكن يستلزم وجود خالق
ورائه حتى يحدث.[102][112]

وقد اختلفت الاراء الدينية في الديانات المختلفة حول النظرية. ففي الهندوسية، تقر عدد من كتبهم
المقدسة فكرة ان الزمن مطلق بلا بداية ولا نهاية، وهو ما يخالف نظرية الانفجار العظيم.[113][114]
ومع ذلك، فهناك بعض النصوص الدينية، استدل منها ان الانفجار العظيم يذكر البشرية بان كل
شيء جاء من البراهمان،[115] بل وايدت تلك النصوص فكرة الكون المتذبذب الذي نشا عن عدة
انفجارات عظمى وانسحاقات عظمى تلت بعضها البعض بصفة دورية.[116]

اما في المسيحية، فقد رحبت اغلب الطوائف المسيحية الكبرى بنظرية الانفجار العظيم واعتبرتها لا تتعارض
مع قصة الخلق المذكورة في الكتاب المقدس او العقيدة المسيحية.[117][118] وقد اعلن البابا بيوس الثاني
عشر في سنة 1951 م، ان نظرية الانفجار العظيم لا تتعارض مع مفهوم الكاثوليكية عن
بداية الخلق،[119][120] وهو ما صرح به البابا فرنسيس مجددا في اكتوبر 2024.[121] كذلك رحبت طوائف
كالانجيلية والارثوذكسية[122] بالنظرية كتفسير تاريخي لقصة الخليقة،[123] بالرغم من ان بعض الطوائف الاخرى المسيحية مثل
الادفنتست[124] والكنيسة اللوثرية في ميزوري[125] والكنيسة الانجيلية المشيخية الكالفينية[126] (وهي طوائف مسيحية تعتقد ب خلقية
الارض الفتية) رفضت النظرية واعتبرتها متناقضة مع قصة الخلق المذكورة في الكتاب المقدس (تحديدا في
سفر التكوين). يذكر ان اول من اقترح فرضية الانفجار العظيم كان رجل دين كاثوليكي وهو
جورج لومتر.[127]

وفي الاسلام، يؤمن المسلمون بان الانفجار العظيم ورد ذكره في الاية رقم 30 من سورة
الانبياء في القران[128][129][130] في قوله تعالى: اولم ير الذين كفروا ان السماوات والارض كانتا رتقا ففتقناهما وجعلنا من الماء كل شيء
حي افلا يؤمنون  وان تمدد الكون ذكر في الاية 47 من سورة الذاريات[130] في قوله تعالى: والسماء بنيناها بايد وانا لموسعون  وفي البهائية، ذكر بهاء الله ان الكون بلا بداية ولا نهاية،[131] ولكن استنبط البعض من
بعض النصوص في لوح الحكمة وجود اشارات الى نظرية الانفجار العظيم.[132][133]

هوامش

• 1 لا يوجد اجماع حول كم من الوقت استمرت مرحلة الانفجار العظيم. فالبعض يرى ان
  الانفجار العظيم يشير الى حالة التفرد الاولي فقط، والبعض الاخر يراه يشمل كل تاريخ الكون.
  ويعتقد ان الدقائق القليلة الاولى للانفجار العظيم شهدت تخلق الهليوم.[134] (طالع تخليق الانفجار العظيم النووي)
  

• تقرير عن نظرية الانفجار العظيم
• ما هو سبب انفجار العظيم في الفضاء و كيف تكون الفضاء من لاحظة النفجار التفاصيل