ما زلنا لا نعرف مدى سخونة الانفجار العظيم.

تصف نظرية الانفجار العظيم أصل الكون بأنه توسع سريع من حالة شديدة الحرارة والكثافة، ولكن على الرغم من عقود من البحث الكوني، ما زلنا لا نعرف بالضبط مدى حرارة تلك البداية. تستحضر عبارة "الانفجار العظيم الحار" صورًا لدرجات حرارة لا يمكن تصورها، ومع ذلك تظل القيمة الدقيقة غامضة. لا يعود هذا الغموض إلى نقص في الجهد أو التطور في قياساتنا، بل إلى قيد أساسي في الفيزياء نفسها. عندما نتتبع الكون إلى الوراء في الزمن، نواجه نقطة ينهار عندها فهمنا الحالي للمادة والطاقة والزمكان. تخضع اللحظات الأولى - أجزاء من الثانية بعد الانفجار العظيم - لجاذبية الكم، وهو نظام تتصادم فيه النسبية العامة وميكانيكا الكم، ولا تستطيع أي من النظريتين بمفردها وصف ما يحدث. في هذه المرحلة، كان الكون مليئًا بحساء كثيف من الجسيمات والإشعاع، لكن درجة الحرارة لم تكن لانهائية. لقد كانت عالية للغاية، وربما وصلت إلى 10³² كلفن، ومع ذلك فهذا استقراء نظري، وليس قياسًا مباشرًا. يصبح مفهوم درجة الحرارة نفسه إشكاليًا عند تطبيقه على مثل هذه الظروف القصوى. ماذا يعني قياس الحرارة عندما لا تكون الجسيمات مستقرة بعد، وعندما يتذبذب الزمكان نفسه، وعندما لا تكون قوانين الفيزياء موحدة؟ إن مسألة مدى حرارة الانفجار العظيم ليست مجرد تحدٍ تقني. إنها مسألة فلسفية، تستكشف حدود ما يمكن للعلم معرفته.

عصر الكواركات والغلوونات وحدود الفيزياء

في الميكروثواني الأولى بعد الانفجار العظيم، سيطرت على الكون بلازما الكواركات والغلوونات - وهي حالة من المادة تتحرك فيها الكواركات والغلوونات، وهي اللبنات الأساسية للبروتونات والنيوترونات، بحرية في بيئة كثيفة عالية الطاقة. كانت هذه البلازما أكثر سخونة من أي شيء يمكننا إنتاجه في المختبرات، حتى مع مسرعات الجسيمات مثل مصادم الهادرونات الكبير. وخلال هذا العصر، كانت درجات الحرارة عالية جدًا لدرجة أن الجسيمات المركبة لم تستطع التكون. بل بدلاً من ذلك، كان الكون بحرًا فوضويًا من الجسيمات الأساسية، بما في ذلك الليبتونات والنيوترينوات والبوزونات، وكلها تتفاعل بسرعة تقارب سرعة الضوء. تشير النماذج النظرية إلى أن درجة الحرارة ربما بلغت ذروتها عند حوالي 10³² كلفن، والمعروفة باسم درجة حرارة بلانك، والتي تتوقف عندها معادلاتنا عن أن تكون منطقية. على هذا النطاق، تصبح الجاذبية قوية مثل القوى الأساسية الأخرى، وقد يصبح الزمكان نفسه كميًا. ومع ذلك، ليس لدينا أي وصول تجريبي إلى هذا النظام. تُتيح لنا ملاحظاتنا للخلفية الكونية الميكروية - الإشعاع المتبقي من حوالي 380 ألف سنة بعد الانفجار العظيم - لمحةً عن الكون في مرحلةٍ كانت فيها درجة حرارته أقل بكثير، حوالي 3000 كلفن. أما كل ما حدث قبل ذلك، فيتم استنتاجه من خلال فيزياء الجسيمات، والاستقراء الرياضي، والنماذج الكونية. ويُعزى عدم وجود نظرية موحدة للجاذبية الكمومية إلى عجزنا عن وصف الظروف في بداية الكون بدقة. يمكننا محاكاة سلوك الجسيمات عند الطاقات العالية، لكن لا يمكننا محاكاة نشأة الزمكان نفسه. وبالتالي، تظل درجة حرارة الانفجار العظيم حدًا نظريًا، رقمًا يمكننا الاقتراب منه ولكن لا يمكننا فهمه بشكل كامل.

لماذا يصبح مفهوم درجة الحرارة غامضاً؟

درجة الحرارة، كما نفهمها، هي مقياس لمتوسط الطاقة الحركية للجسيمات في نظام ما. ولكن في اللحظات الأولى من عمر الكون، يصبح هذا التعريف غامضاً. فعندما لا تكون الجسيمات قد تشكلت بعد، وعندما تهيمن الحقول الكمومية، وعندما قد لا يكون الزمن نفسه محدداً بشكل جيد، يفقد مفهوم درجة الحرارة وضوحه. في بلازما الكواركات والغلوونات، على سبيل المثال، ترتبط فكرة درجة الحرارة بالتوزيعات الإحصائية لطاقات الجسيمات، ولكن هذه التوزيعات ليست مستقرة أو موحدة. علاوة على ذلك، كان الكون يتوسع بسرعة كبيرة لدرجة أنه لم يكن من الممكن الحفاظ على ظروف التوازن. هذا يعني أنه حتى لو تمكنا من تعريف درجة حرارة، فإنها ستتغير بشكل كبير عبر المكان والزمان. يجادل بعض الفيزيائيين بأن مفهوم درجة الحرارة في الكون المبكر يجب استبداله بكثافة الطاقة أو الإنتروبيا، وهي كميات أكثر ثباتاً في ظل الظروف القاسية. ويقترح آخرون أن درجة الحرارة لا تزال ذات معنى، ولكن فقط كمعامل في النماذج الرياضية، وليس كملاحظة فيزيائية. ويزداد الغموض عندما ننظر إلى التضخم - وهي فترة افتراضية من التوسع الأسي حدثت مباشرة بعد الانفجار العظيم. خلال فترة التضخم، ربما يكون الكون قد برد بشكل كبير، ثم عاد ليسخن لاحقاً في عملية تُعرف باسم "إعادة التسخين". هذا التسلسل يعقد سرد بداية ساخنة موحدة. بدلاً من ذلك، لدينا خليط من التواريخ الحرارية، يحكم كل منها قوانين وافتراضات فيزيائية مختلفة.

الغموض الذي يدفع الاكتشاف

إن حقيقة أننا ما زلنا لا نعرف مدى سخونة الانفجار العظيم ليست فشلاً للعلم. إنها انعكاس لعمقه وطموحه. فعلم الكونيات لا يتعلق فقط بالإجابة على الأسئلة. إنه يتعلق باكتشاف الأسئلة التي يمكن طرحها. لقد دفع عدم اليقين المحيط بدرجة حرارة الانفجار العظيم عقوداً من البحث في فيزياء الجسيمات، ونظرية الحقل الكمومي، ونماذج الجاذبية. وقد ألهم تجارب في فيزياء الطاقة العالية، وملاحظات الإشعاع الكوني، والعمل النظري على نظرية الأوتار والجاذبية الكمومية الحلقية. وكل محاولة لفهم الكون المبكر تقربنا من صورة موحدة للطبيعة، حتى لو بقيت الإجابات النهائية بعيدة المنال. للغموض أيضاً آثار فلسفية. إنه يذكرنا بأن الكون ليس شفافاً تماماً للاستقصاء البشري، وأن هناك آفاقاً لا تستطيع أدواتنا ومفاهيمنا اختراقها. مع ذلك، فإن هذا الغموض ليس مثبطًا للعزيمة، بل هو محفز. إنه يدعونا إلى صقل نظرياتنا، وبناء أدوات أفضل، وتخيل أطر جديدة لفهم الواقع. قد لا تُعرف درجة حرارة الانفجار العظيم على وجه اليقين أبدًا، لكن عدم إمكانية معرفتها بحد ذاته مصدرٌ للإلهام. إنه يعلمنا التواضع والفضول وقيمة طرح الأسئلة التي تتجاوز حدود المعرفة. في النهاية، ليست حرارة الانفجار العظيم مجرد كمية فيزيائية، بل هي استعارة لشدة رغبتنا في الفهم، نارٌ تستمر في الاشتعال في قلب العلم.