ضبط غير دقيق جدا للكون

تشير الدراسات الحديثة المتعلقة بتطور النجوم والفيزياء الفلكية النووية وتكوين بنية الكون إلى أن حالة الضبط أقل إقناعًا مما كان يعتقد سابقًا.  معلمات او " ثوابت " بقيم مختلفة يمكن أن تدعم الحياة.  كوننا ليس خاصًا كما قد يبدو.

التوافق الدقيق للكون او الضبط الدقيق للكون هل  فعلا الكون مضبوط على قيم دقيقة للغاية لو تم تغيرها على مستوى النانو لن يكون حياة معقدة ؟؟ 

عند الفحص الدقيق، يمكن ان تتباين القوة الكهربائي(الكهرومغناطيسية) سلباً او ايجاباً بمعدل 100 وحدة، دون ان تتعرض عمليات النجمية المتعلقة بتخليق العناصر للخطر، كما يمكن أن تكون قوة الجاذبية أقوى  بـ 100000 مرة، او أضعف مليار مرة دون تاثير كبير على اداء النجوم. يعتمد التفاعلات النجمية النووية على قوة الجاذبية والكهرومغناطيسية، التى تعتمد بدورها على قوتان النوويتين، يجب أن يكون للنجوم أيضًا حياة طويلة. تطور أشكال الحياة المعقدة يحدث على امتداد فترات زمنية هائلة.  نظرًا لأن الحياة تحركها مجموعة معقدة من التفاعلات الكيميائية ، فإن الساعة الأساسية للتطور البيولوجي تحددها المقاييس الزمنية للذرات.  في أكوان أخرى ، سوف تحدد هذه الساعات الذرية بمعدلات مختلفة، وهذا يتوقف على قوة الكهرومغناطيسية، ويجب أخذ هذا الاختلاف في الاعتبار.  عندما تكون القوة أضعف ، تحرق النجوم وقودها النووي بشكل أسرع، وتقل أعمارها.

مثال ثان على ضبط غير الدقيق للكون.  بعد أن تقوم النجوم الكبيرة بصهرالهيدروجين وتحوله الى الهيليوم ، يصبح الهيليوم نفسه هو الوقود. ثم يتعرض لمجموعة معقدة من التفاعلات، يتم بها حرق الهيليوم وينتج عنه الاكسجين والكربون. بسبب دورها المهم في الفيزياء النووية، تُعطى نوى الهيليوم اسمًا خاصًا "جزيئات ألفا".  الاشكال الأكثر شيوعًا هي جزئ او ثلاثة اوأربعة اوخمسة جسيمات. النواة ذات جزيئين ألفا ، والبريليوم-8، غائبة بشكل واضح، ولسبب ما غير موجودة في عالمنا.

عدم استقرار البريليوم يشكل مشكلة خطيرة في تخليق الكربون.  بينما تدمج النجوم نواتيين الهيليوم معًا لتصبح البريليوم، تتحلل نوى البريليوم على الفور تقريبًا إلى نواتيين من هيليوم مجدد. مع استمرار الاندماج النووي بكميات مهولة تبقى بعض الانوية مستقرة دون ان تتحلل. بعدها يتاح لنوى البريليوم النادرة  التفاعل مع الهيليوم لإنتاج الكربون.  حيث تشمل في النهاية ثلاث انوية من هيليوم، يطلق عليها تفاعل ألفا الثلاثي. لكن التفاعل بطيء للغاية لإنتاج كمية الكربون التي لوحظت في عالمنا.

لحل هذا التناقض ، توقع الفيزيائي فريد هويل في عام 1953 أن نواة الكربون يجب أن يكون لها حالة رنين عند طاقة معينة ، كما لو كانت جرس صغير يرن مع نغمة معينة. بسبب هذا الرنين، تكون معدلات التفاعل  لإنتاج الكربون أكبر بكثير مما ستكون عليه، فهي كبيرة بما يكفي لتفسير وفرة الكربون الموجود في عالمنا. تم قياس الرنين لاحقًا في المختبر عند مستوى الطاقة المتوقع.

القلق هو أنه في الأكوان الأخرى، مع وجود قوى نووية اخرى ، يمكن أن تكون طاقة هذا الرنين مختلفة ، ولن تنتج النجوم ما يكفي من الكربون. يتعرض إنتاج الكربون للخطر إذا تغير مستوى الطاقة بأكثر من حوالي 4 بالمائة.  تسمى هذه المشكلة أحيانًا مشكلة الضبط ألفا الثلاثي.

لحسن الحظ، هذه المشكلة لديها حل بسيط.  لنفترض أن هذه المعلمات او الثوابت الفيزيائية قد تغيرت بدرجة كافية لتقضي على هذا رنين. من بين التغييرات المحتملة بهذا الحجم، سيكون لنحو النصف تأثير جانبي لجعل البريليوم مستقراً، وبالتالي فإن فقدان الرنين سيصبح غير ذي اهمية. في مثل هذه الأكوان البديلة ، يتم إنتاج الكربون بطريقة أكثر منطقية لإضافة جزيئات ألفا معًا واحدة في كل مرة. يمكن أن يدخل الهيليوم إلى البريليوم ، والذي يمكن أن يتفاعل بعد ذلك مع جسيمات ألفا إضافية لصنع الكربون. 

المثال اخر عن الضبط يتعلق بتشكيل المجرات وغيرها من الهياكل الكونية. في الازمنة الاولى لتشكيل الكون كانت تقلبات في كثافة نسيج الزمكان صغيرة.  بعد أن برد الكون لدرجة كافية ، بدأت هذه التقلبات في النمو بقوة تحت تاثير قوة الجاذبية ، وأصبحت المناطق الأكثر كثافة في النهاية مجرات وعناقيد مجرات.  بدأت التقلبات بسعة صغيرة ، يرمز لها بـ Q ، تساوي 0.00001 

. كان الكون البدائي سلسًا بشكل لا يصدق كانت الكثافة ودرجة الحرارة والضغط في المناطق الأكثر كثافة ولأكثر ندرة في المناطق هي نفسها خلال بضعة أجزاء لكل 100,000.

لو كان Q أقل ، فستستغرق التقلبات وقتًا طويلاً لتصبح قوية بما فيه الكفاية لتصبح هياكل كونية ، ولكانت المجرات ذات كثافة منخفضة. إذا كانت كثافة المجرة منخفضة جدًا ، فلن يتمكن غاز المجرة من البرود وقد لا تتكثف أبدًا في أقراص مجرية أو تتجمع لتشكل نجوم. المجرات منخفضة الكثافة ليست بيئات مثالية مضيافة للحياة. والأسوأ من ذلك .ابتداءً من حوالي 4 مليارات سنة ، بدأ الكون في التوسع بشكل متسارع  ساهم هذا في تفكك المجرات بشكل اسرع من تكتلها ، وهو تغيير في الوتيرة يعزى عادة إلى طاقة غامضة ( طاقة المظلمة). إذا   كانت Q صغيرًا جدًا ، فقد  لا يستغرق الأمر وقتًا طويلًا حتى تنهار المجرات  بحيث كان التسارع قد بدأ قبل اكتمال تشكيل الهيكل اللكونية ، كان من الممكن أن ينتهي الكون دون وجود أي تعقيد ولا حياة. لتجنب هذا المصير ، لا يمكن أن تكون قيمة Q أصغر من أكثر من عامل واحد من 10.

ماذا لو كان Q أكبر؟ تكونت المجرات في وقت مبكر وستكون شديدة الكثافة. هذا ، أيضا ، كان يشكل خطرا على احتمالات تشكل بيئات مضيافة للحياة. كانت النجوم أقرب بكثير من بعضها البعض ، يمكن أن يكونوا قد جردوا الكواكب من مداراتهم، علاوة على ذلك ، نظرًا لأن النجوم ستكون أقرب إلى بعضها البعض، ستكون سماء الليل أكثر إشراقًا - ربما تكون ساطعة مثل النهار. إذا كانت الخلفية النجمية كثيفة للغاية ، يمكن لضوء النجوم أن تتسبب في غلي محيطات أي كواكب مضياف للحياة.

 

في هذه الحالة ، يظهر عدم الضبط بشكل جلي، يمكن للمناطق الوسطى من المجرات أن تنتج بالفعل إشعاعات خلفية شديدة لدرجة أن جميع الكواكب ستصبح غير مضيافة.  لكن ضواحي المجرات سيكون لها دائمًا كثافة منخفضة بما يكفي للكواكب لتصتضيف الحياة. ويبقى هذا صحيح حتى عند  Qأكبر آلاف المرات من كوننا.  في بعض الحالات ، قد تكون المجرة مضيافة. في معظم أجزاء المجرة ، يمكن أن يكون لسماء الليل نفس السطوع الذي تشاهده أشعة الشمس أثناء النهار على الأرض. ستتلقى الكواكب طاقتها الواهبة للحياة من مجموعة  كاملة من النجوم بدل من نجم واحد. نتيجة لذلك، يمكن أن يكون للمجرة ذات الكثافة المعتدلة كواكب صالحة للسكن أكثر من مجرة ​​درب التبانة.

الخلاصة 

 فهل ما زلنا نقول إن كوننا هو أفضل عالم للحياة؟ يشير فهمنا الحالي إلى أن الإجابة لا. يمكن للمرء أن يتصور بسهولة كون أكثر ودا للحياة وربما أكثر منطقية. إن الكون الذي يتميز بتذبذبات الكثافة الأولية  initial density fluctuations أقوى من شأنه أن يجعل المجرات اكثف ونابضة بحياة اكثر، والتي يمكن أن تدعم كواكب أكثر ملائمة للعيش من كوكبنا. سيكون للكون الذي يحتوي على البريليوم beryllium المستقر قنوات مباشرة متاحة لإنتاج الكربون ولن يحتاج إلى مضاعفة تفاعل الفا-الثلاثي  triple-alpha process. على الرغم من أن هذه القضايا لا تزال قيد البحث ، يمكننا القول بالفعل أن الأكوان لديها العديد من المسارات لتطوير التعقيد والحياة الذكية ، وبعضها يمكن أن يكون أكثر مواتاة للحياة من كوننا في حال وجودها. في ضوء هذه التعميمات.


مصدر