إننا على علمٍ بماضي كوننا: إذ تخبرنا نظرية الانفجار الكبير بأن كل شيء: المادة والزمان والمكان، قد بدأ من شيء مضغوط وصغير بشكل لا يصدق قبل 14 مليار سنة. ونحن على علمٍ بحاضرنا: فملاحظات العلماء حول حركة المجرات تخبرنا بأنّ كوننا يتوسع بسرعة. ولكن ماذا عن المستقبل؟ هل نعلم كيف ستكون نهاية كوننا؟
We know about our universe’s past: the Big Bang theory predicts that all matter, time, and space began in an incredibly tiny, compact state about 14 billion years ago. And we know about the present: scientists’ observations of the movement of galaxies tell us that the universe is expanding at an accelerated rate. But what about the future? Do we know how our universe is going to end?
يقدم علماء الكوزمولوجيا ثلاث إجاباتٍ محتملة، وهي التجمد الكبير والانشقاق الكبير والانسحاق الكبير.
Cosmologists have three possible answers for this question, called the Big Freeze, the Big Rip and the Big Crunch.
وكي نفهم هذه السيناريوهات الثلاثة، علينا أن نتخيل جسميْن يُمثلان المجرات. يربطهما معا شريطٌ مطاطيٌ قصير سيكون بمثابة قوة الجاذبية. وفي الوقت نفسه، تحاول صنارتان أن تفرقهما. وهما بمثابة قوة التنافر التي تساعد الكون في التمدد. كرر هذا المشهد مرارًا وتكرارًا، وستحصل على نموذج يُحاكي كوننا الحقيقي تقريبًا. إن حصيلة التجاذب بين هاتيْن القوتيْن تحدد كيف ستكون نهاية كوننا.
To understand these three scenarios, imagine two objects representing galaxies. A short, tight rubber band is holding them together— that’s the attractive force of gravity. Meanwhile, two hooks are pulling them apart— that’s the repulsive force expanding the universe. Copy this system over and over again, and you have something approximating the real universe. The outcome of the battle between these two opposing forces determines how the end of the universe will play out.
نحن أمام سيناريو التجمد الكبير إذا كانت القوة التي تبعد الجسمين قويةً بما يكفي لتشد الرباط المطاطي حتى يفقد مرونته. لا يمكن لتمدد الكون أن يتسارع مجددًا، لكنه سيتسمر في التوسع. ستفترق عناقيد المجرات. إن الأجسام داخل المجرات، كالشموس والكواكب والأنظمة الشمسية ستبتعد عن بعضها البعض، حتى تتلاشى المجرات وتبقى أجزاؤها وحيدةً تطفو منفصلة في الفضاء الشاسع. إن الضوء الصادر منها سيتزحزح نحو الأحمر وبالتالي تطول موجته مع طاقة منخفضةٍ جدًا وضعيفة، كما أن الغاز المنبعث منها لن يكفي لولادة نجومٍ جديدة. سيصبح الكون أكثر ظلامًا وبرودةً، ويقترب من حالة التجمد أو كما تُعرف بالتجمد الكبير، أو الموت الحراري للكون.
The Big Freeze scenario is what happens if the force pulling the objects apart is just strong enough to stretch the rubber band until it loses its elasticity. The expansion wouldn’t be able to accelerate anymore, but the universe would keep getting bigger. Clusters of galaxies would separate. The objects within the galaxies– suns, planets, and solar systems would move away from each other, until galaxies dissolved into lonely objects floating separately in the vast space. The light they emit would be redshifted to long wavelengths with very low, faint energies, and the gas emanating from them would be too thin to create new stars. The universe would become darker and colder, approaching a frozen state also known as the Big Chill, or the Heat Death of the Universe.
لكن ماذا إن كانت قوة التنافر قويةً جدًا لدرجة أنها تشد الرباط المطاطي ليتخطى حد مرونته، وتقطعه فعليًا؟ لو استمر تمدد الكون في التسارع، فإنه في النهاية لن يتغلب على قوة الجاذبية فقط - مُمزقًا المجرات والأنظمة الشمسية - بل سيتغلب أيضًا على القوة الكهرومغناطيسية والقوة النووية الضعيفة والقوية التي تُبقي الذرات والنويات معًا. ونتيجة لذلك، فإن المواد التي تُصنع منها النجوم ستتحطم إلى أجزاء صغيرة. حتى الذرات والأجزاء الذرية ستتحطم. وهذا هو الانشقاق الكبير.
But what if the repulsive force is so strong that it stretches the rubber band past its elastic limit, and actually tears it? If the expansion of the universe continues to accelerate, it will eventually overcome not only the gravitational force – tearing apart galaxies and solar systems– but also the electromagnetic, weak, and strong nuclear forces which hold atoms and nuclei together. As a result, the matter that makes up stars breaks into tiny pieces. Even atoms and subatomic particles will be destroyed. That’s the Big Rip.
ماذا عن السيناريو الثالث حيث ينجح الشريط المطاطي في المقاومة؟ وهو أمرٌ محتملٌ وقوعه في المستقبل حيث تُوقف قوة الجاذبية تمدد الكون ثم تعكسه. ستبدأ المجرات في الاندفاع نحو بعضها البعض، وبمجرد تجمعها معًا ستصبح قوة جاذبيتها أقوى مما كانت عليه يومًا. ستندفع النجوم أيضًا نحو بعضها لتتصادم بقوة. سترتفع درجات الحرارة وسيصبح الفضاء مضغوطًا أكثر فأكثر. سيصغُرُ حجم الكون حتى يُرصّ كل شيءٍ في فضاءٍ صغير على الذرات والأجزاء الذرية فيه أن تتصادم ببعضها البعض. لتكون النتيجة كونًا كثيفًا وحارًا ومضغوطًا بشكلٍ لا يُصدق، يُذكرنا هذا بالحالة التي تسبق الانفجار الكبير. وهو ما نسميه بالانسحاق الكبير.
What about the third scenario, where the rubber band wins out? That corresponds to a possible future in which the force of gravity brings the universe’s expansion to a halt— and then reverses it. Galaxies would start rushing towards each other, and as they clumped together their gravitational pull would get even stronger. Stars too would hurtle together and collide. Temperatures would rise as space would get tighter and tighter. The size of the universe would plummet until everything compressed into such a small space that even atoms and subatomic particles would have to crunch together. The result would be an incredibly dense, hot, compact universe — a lot like the state that preceded the Big Bang. This is the Big Crunch.
هل يُمكن لهذه الكتلة الصغيرة من المادة أن تنفجر انفجارًا عظيمًا آخر؟ وهل يُمكن للكون أن ينفجر ويتقلص مرارًا وتكرارًا معيدًا كل تاريخه؟ إن النظرية التي تُوصِّف هذا الكون تعرف باسم نظرية الارتداد العظيم. في الحقيقة، ما من طريقة لنعرف عدد الارتدادات التي حصلت بالفعل أو عدد التي قد تحدث مستقبلًا. فكل ارتدادٍ سيمحو كل الآثار من تاريخ الكون الذي سبقه.
Could this tiny point of matter explode in another Big Bang? Could the universe expand and contract over and over again, repeating its entire history? The theory describing such a universe is known as the Big Bounce. In fact, there’s no way to tell how many bounces could’ve already happened— or how many might happen in the future. Each bounce would wipe away any record of the universe’s previous history.
أيٌّ من هذه السيناريوهات سيحدث فعلًا؟ تستند الإجابة على الشكل الدقيق للكون، على كمية الطاقة المظلمة التي يحملها، وعلى التغيرات في تسارع تمدده. تُشير مراقبتنا للكون حتى الآن أننا نتجه نحو التجمد الكبير. لكن الخبر الجيد أننا نحتاج ما يقارب من 10 أس 100 سنة قبل أن يبدأ التجمد الكبير لذا لا داعي لتجهيز قفازاتك من الآن.
Which one of those scenarios will be the real one? The answer depends on the exact shape of the universe, the amount of dark energy it holds, and changes in its expansion rate. As of now, our observations suggest that we’re heading for a Big Freeze. But the good news is that we’ve probably got about 10 to the 100th power years before the chill sets in — so don’t start stocking up on mittens just yet.