مرحبا بالجميع! والآن خذوا أماكنكم استعدادا للمعركة الكبرى في الكون الذي سيتم تشكيله قريبًا. أجل ــ إن الانفجار العظيم على وشك الحدوث! تجلس في إحدى الزوايا القوة التي تجمع كل الأشياء معًا. إنها تؤثر على أي جسم له كتلة، وهي لا نهائية النطاق ـــ رحبوا معي بالجاذبية! وفي الزاوية الأخرى، لدى متسابقنا القدرة على دفع الأشياء بعيدًا بقوته الهائلة. عندما تسوء الأمور، يصبح هذا المقاتل أكثر عنفًا. بالطبع، إنه الضغط!
Welcome one and all! It’s time to grab your seat for the biggest battle in the soon-to-be-formed universe. That’s right— the Big Bang is about to go down! In one corner is the force that brings all matter together. It acts on any particle with mass, and its range is infinite— give it up for gravity! In the other corner, our contender can push matter away with spectacular strength. When the going gets tough, this fighter just gets tougher. That’s right, it’s pressure!
وعلى مدى مئات الآلاف من السنين القادمة، سيتصارع هذان المقاتلان لتحديد مصير الكون. أجل يا رفاق، ستشكل الآثار المتتالية لهذه المباراة التاريخية بنية الكون بالشكل الذي نراه اليوم. ولكن على أي شئ تتقاتل هذه القوى؟ سنكتشف الآن متى يحدث الانفجار العظيم!
Over the next several hundred thousand years, these two contenders will be wrestling for the fate of the universe. That’s right folks, the ripple effects of this historic match will shape the structure of the universe as we know it today. But what are these powers fighting over? We’ll find out when the Big Bang hits right... now!
دعونا نقرب ما نقوم به.
Let’s zoom in for the play-by-play.
لقد جلب هذا الحدث الملحمي إلى عالمنا الصغير ثلاثة عناصر. المادة المظلمة، والتي تتفاعل مع الجاذبية فقط. المادة الباريونية، والتي تشكل كل شئ رأيتموه، وتتأثر بالجاذبية والضغط. وإشعاع يتكون من عدد لا يحصى من جزيئات الضوء، ويعرف أيضا بالفوتونات.
This epic event has brought three components into our infant universe. Dark matter, which only interacts with gravity. Baryonic matter, which makes up all matter you’ve ever seen, is affected by both gravity and pressure. And radiation composed of innumerable particles of light, also known as photons.
في اللحظات الأولى بعد الانفجار العظيم، يكون الثلاثة عناصر في حالة توازن، بمعنى أنه لا يوجد موقع أكثر كثافة من موقع آخر. ولكن مع بداية توسع الكون، بدأت تظهر الاختلافات في الكثافة. تعمل الجاذبية على الفور في جمع الأشياء معًا. وتبدأ المادة المظلمة في التجمع في مركز هذه المناطق التي تتزايد بها الكثافة، مشكِّلة أسس المجرات المستقبلية.
In the moments just after the Big Bang, all three components are in equilibrium, meaning no one location is denser than another. But as the universe starts expanding, differences in density start to emerge. Gravity immediately gets to work pulling matter together. Dark matter begins to collect at the center of these increasingly dense regions, forming the foundations of future galaxies.
وفي الوقت نفسه، يبدأ الضغط في جمع قوته. وفي هذه البيئة الساخنة ذات الطاقة العالية، لا يمكن للبروتونات والإلكترونات التجمع معًا لتشكيل ذرات، لذا فإن تلك الجزيئات الحرة تتجول بحرية متفعاعلة مع الفوتونات المحيطة. وتكون النتيجة تقريبا سائل من المادة الباريونية والإشعاع. ولكن كلما اقتربت تلك الجزيئات الباريونية من بعضها، زادت حرارة السائل، دافعة البروتونات للتحرك بقوة هائلة. هذه هي قوة الضغط، وتحديدًا الضغط الإشعاعي، يقاتل لفصل الأشياء عن بعضها.
Meanwhile, pressure begins gathering its strength. In this hot, high-energy environment, protons and electrons can’t come together to form atoms, so these loose particles zip around, freely interacting with ambient photons. The result is almost a fluid of baryonic matter and radiation. But the closer these baryonic particles get, the hotter the fluid becomes, pushing photons to ping around with incredible force. This is the power of pressure, specifically radiation pressure, battling to push things apart.
ومع كل شدات الجاذبية الشريرة التي تضغط على الفوتونات والمادة معًا، يقوم الضغط بدفعة قوية للخلف. ومع تقاتل العملاقين، يرفعون هذا السائل ذهابًا وإيابًا ـــ مشكلين موجات ضخمة تسمى التذبذبات الصوتية الباريونية. محركين ما يقرب من ثلثي سرعة الضوء هذه الذبذبات الصوتية الباريونية (BAOs ) تموج عبر الفضاء، مؤثرة على الكون على أكبر نطاق يمكن تخيله. تحدد هذه الموجات المتعاقبة توزيع المادة في جميع أنحاء الفضاء، هذا يعني أن اليوم ــــ بعد حوالي 14 مليار سنة من بدأ هذه المعركة ـــ من المرجح أن نجد مجرات في قممها وفضاء فارغ في أحواضها. وهذا ليس كل شيء. لا يزال بإمكاننا رؤية هذه التموجات في خلفية إشعاع الكون، كتذكير دائم بهذا القتال الملحمي.
With each of gravity’s vicious tugs squeezing photons and matter together, pressure exerts a forceful shove back. And as the two giants struggle, they heave this fluid back and forth— creating massive waves called baryonic acoustic oscillations. Moving at almost two thirds the speed of light these BAOs ripple across space, impacting the universe on the biggest scale imaginable. These rolling waves determine the distribution of matter throughout space, meaning that today— almost 14 billion years after this fight began— we're more likely to find galaxies at their peaks and empty space in their troughs. And that’s not all. We can still see these ripples in the background radiation of the universe, a permanent reminder of this epic brawl.
ولكن بعد أن حبست في طريق مسدود لحوالي 370,000 عام، يبدأ مسار معركنا أخيرا في التحول . وبعد كل هذا الوقت، تلاشت الحرارة من الانفجار العظيم بشكل كبير، وانخفضت درجة حرارة الكون إلى درجة تبدأ فيها الالكترونات الحرة بالاقتران مع البروتونات. ويسمى ذلك بـ ”عصر إعادة التركيب،” وهو يمنع الإلكترونات من التنقل بشكل طائش. وهذا يسمح للضوء التنقل بحرية لأول مرة، وإنارة الكون. تمارس تلك الفوتونات الآن قوة ضعيفة على الذرات المحايدة التي تتفاعل معها، والحد من قوة الضغط تدريجيًا.
But after being locked in a stalemate for roughly 370,000 years, the tide of our battle finally begins to turn. After all this time, the heat from the Big Bang has dissipated significantly, cooling the universe down to a temperature at which loose electrons start to pair up with protons. Known as the “era of recombination,” this stops electrons from recklessly pinging around. This allows light to stream freely for the first time, illuminating the universe. These photons now only exert a tiny force on the neutral atoms they interact with, gradually reducing the power of pressure.
وبهذا، حان الوقت لتتويج بطلنا! القوة التي لا تهزم، القوة الأكثر انتشارًا في العالم: إنها الجاذبية! ولكن، لم تنتهى هذه المنافسة بعد. هناك معركة مماثلة مستمرة بين هذين العدوين، داخل كل نجم. حيث تعمل الجاذبية على سحب غاز النجم إلى الداخل، ويزيد الضغط ويدفع المادة للخارج. هذا الدفع والجذب يحافظ على الشمس، وكل النجوم الأخرى، في حالة مستقرة لمليارات الأعوام. وفي الحقيقة، هذا الصدام بين العمالقة هو نفس السبب الذي يحافظ على عدم اصطدام الغلاف الجوي لكوكب الأرض بالأرض. لذا في حين أن أعظم قتال بينهم قد انتهى، لا يزال هذان المحاربان محاصرين في القتال ـ حتى مع اقتراب ظهور منافس جديد.
And with that, it’s time to crown our champion! The undefeated force, the most pervasive power in the universe: it’s gravity! And yet, this rivalry isn’t over. A similar battle continues between these two sworn enemies today, within every single star. As gravity pulls a star’s gas inward, pressure increases and pushes the matter back outward. This push and pull keeps the Sun, and all other stars, stable for billions of years. In fact, this clash of the titans is the same reason Earth’s atmosphere doesn’t collapse to the ground. So while their greatest fight might have ended, these two warriors are still to be locked in combat— even as a new challenger approaches.