books cosmic equations
If you do not find what you're looking for, you can use more accurate words.
المعادلات الكونية (Info)
ترتبط مشكلة قياس عمر الكون ارتباطًا وثيقًا مع مشكلة حساب قيم المقاييس الكونيّة. تُنفذ تلك العمليّة اليوم في سياق نموذج "لامبدا-سي دي إم" حيث يُعتقد أن الكون يحتوي: مادة طبيعية (تناسقية)، ومادة مظلمة، وإشعاع (فوتونات ونيوترينو)، وثابتًا كونيًا. المساهمة الجزئيّة لكل من هذه القيم لكثافة الطاقة الكونيّة يُحسب خلال مقاييس الكثافة Ωm, Ωr, and ΩΛ. يمكن وصف نموذج "لامبدا-سي دي إم" عن طريق عدد من المعادلات، وهناك ثلاث معادلات/ معاملات/مقاييس هن الأكثر أهمية لحساب عمر الكون، بالإضافة لمعادلة/مقياس هابل Hubble parameter. إذا حصل المرء على قياسات دقيقة لتلك المقاييس، فبإمكانه الحصول على عمر الكون باستخدام معادلة فريدمان، وهي معادلة تربط معدل التغيّر في عامل التحجيم مع محتوى المادة في الكون. وبقلب تلك المعادلة يمكننا حساب التغير في الزمن لكل تغير في عامل التحجيم وبالتالي حساب العمر الكليّ للكون عن طريق تلك المعادلة:
حيث H0 هي قانون هابل، ووظيفة F تعتمد على المساهمة الجزئيّة في محتوى الطاقة الكونيّ القادم من مصادر مختلفة. الملاحظة الأولى التي يمكن استنتاجها من تلك المعادلة هي أن قانون هابل يتحكم في عمر الكون، مع تصحيح يأتي من محتوى المادة والطاقة. وبذلك يكون القياس المبدئيّ لعمر الكون معتمدًا على "زمن هابل Hubble time"، عكسيّة قانون هابل. وباعتبار قيمة H0 تساوي نحو 68 كيلومتر/ثانية/فرسخ، يكون زمن هابل مساويًا لـ1/H0 أي 14.4 مليار سنة.
وللحصول على رقم أكثر دقة، يجب حساب معامل التصحيح F. وفي العموم يجب أن يحدث هذا عدديًا، ونتائج مدى قيم المعامل الكونيّ موضحة بالشكل. بالنسبة لقيم بلانك (Ωm, ΩΛ) = (0.3086, 0.6914) موضحة في الجزء العلوي من ناحية اليسار من الشكل، ومعامل التصحيح هنا يساوي 0.956. بالنسبة لكون مسطح بلا ثابت كونيّ المعبر عنه بالنجمة الموجودة في الجزء السفلي من ناحية اليمين، معامل التصحيح يساوي F = 2⁄3 وهو أصغر كثيرًا، وبالتالي يكون الكون أصغر عمرًا إذا كانت قيمة قانون معامل هابل ثابتة.
وبعيدًا عن "مركبة بلانك الفضائيّة"، كان "مسبار ويلكينسون لتباين الأشعة الكونية" أداة حساب العمر الدقيق للكون، بالرغم من أهمية تضمين قياسات أخرى للحصول على أدق رقم. قياسات "إشعاع الخلفية الكونية الميكروي" جيدة جدًا في حد محتوى المادة Ωm ومعامل الانحناء Ωk، إلا أنها ليست مؤكدة في حالة Ωk لأن الثابت الكونيّ يصبح مهم في حالة "الانزياح نحو الأحمر redshift" القليلة. ويظل القياس الأكثر دقة لعمر الكون يأتي من "مستعر أعظم نوع Ia" حيث يؤدي جمع تلك القياسات معًا إلى قيمة أكثر قبولًا لعمر الكون المشار إليه سابقًا.
يجعل الثابت الكونيّ الكون أكبر عمرًا مع تثبيت قيم المقاييس الأخرى. وهذا مهم، لأنه قبل قبول الثابت الكونيّ، كان نموذج الانفجار العظيم لا يفسر عمر بعض التجمعات الكرويّة في مجرة درب التبانة والتي يظهر أن عمرها أكبر من عمر الكون المقاس بمقياس هابل باعتبار أن الكون يتكون من مادة فقط. فأًصبح عمر الكون أكبر بدخول الثابت الكونيّ كما تمكنا من تفسير ظواهر أخرى غير المادة في الكون.
