كيف تثبت أجهزة التلفاز القديمة نظرية الانفجار العظيم؟

في عصر التكنولوجيا العالية ، لا نفكر كثيرًاحول الأجهزة المنزلية القديمة. وأكثر من ذلك عن أجهزة التلفاز القديمة الضخمة. مكانها الآن مستطيلات مسطحة سوداء مع شاشات LCD. ولكن ماذا لو قللنا من أهمية الجيل الأقدم من أجهزة التلفاز؟ بعد كل شيء ، فهي مجهزة بهوائيات لاستقبال إشارات البث ، وهي بالتأكيد قديمة للغاية وفقًا للمعايير الحديثة. ومع ذلك ، فإن هذه الهوائيات هي ، بمعنى ما ، نوعًا محددًا جدًا من التلسكوبات الراديوية ويمكن للعلماء استخدامها ... لاكتشاف الانفجار العظيم. لأجيال لا حصر لها ، تكهن الفلاسفة واللاهوتيون والشعراء حول أصولنا الكونية من خلال مجموعة متنوعة من الفرضيات. تغير كل شيء في القرن العشرين ، عندما أدخلت الاكتشافات النظرية والتجريبية والرصدية في الفيزياء وعلم الفلك أخيرًا هذه الأسئلة إلى عالم العلوم القابلة للاختبار.

من المدهش أن أجهزة التلفاز القديمة تثبت نظرية الانفجار العظيم

كيف ولد الكون؟

اليوم ، يعرف العلماء أن الجمعتم الجمع بين التوسع الكوني والوفرة البدائية للعناصر الضوئية والبنية الواسعة النطاق للكون وخلفية الميكروويف الكونية لبدء الانفجار العظيم. على الرغم من أن الخلفية الكونية الميكروية (إشعاع بقايا) لم تكتشف إلا في منتصف الستينيات ، إلا أن المراقب اليقظ قد يجدها في أكثر الأماكن غير المتوقعة ، مثل التلفزيون القديم.

إشعاع الخلفية هو إشعاع الخلفية الكونية الميكروويف الذي نشأ في الكون المبكر بعد وقت قصير من الانفجار العظيم

حقيقة أن المجرات على مسافات مختلفةأظهروا خصائص مختلفة ، كان أول دليل للباحثين قادهم إلى فكرة الانفجار العظيم. ومع ذلك ، فإن أهم دليل يدعم هذا الحدث التاريخي لم يظهر حتى منتصف الستينيات.

لفهم كيف يعمل كل شيء ، أنت بحاجةفهم ما يرسم الإشعاع (إشعاع الخلفية الكونية الميكروويف). اليوم ، أول ما يلفت انتباهك أثناء دراسة الكون هو المجرات ، أو بالأحرى عدد لا يحصى منها: يمكن للعلماء رؤية حوالي 2 تريليون. وهذا وفق أفضل التقديرات الحديثة. تتشابه المجرات الموجودة في المنطقة المجاورة مباشرة لمجرة درب التبانة مع بعضها البعض: فهي مليئة بالنجوم المشابهة للنجوم الموجودة في مجرتنا. لكن ماذا عن قوانين الفيزياء؟

قد يكون التلفزيون القديم مفيدًا

ومن المنطقي أن نفترض أن قوانين الفيزياء في غيرهالمجرات هي نفسها الموجودة في مجرتنا. يجب أيضًا أن تتكون نجومهم من البروتونات والنيوترونات والإلكترونات ، وستخضع ذراتهم لقوانين الكم نفسها مثل الذرات في درب التبانة. ومع ذلك ، هناك اختلاف بسيط في الإضاءة التي نحصل عليها. بدلاً من نفس الخطوط الطيفية الذرية التي نجدها هنا في المنزل ، يُظهر الضوء الصادر عن النجوم في المجرات الأخرى انتقالات ذرية مزاحة.

كل عنصر في الكون له خاصتهمجموعته الفريدة من التحولات الذرية التي تتوافق مع مجموعة محددة من الخطوط الطيفية. يمكننا أن نلاحظ هذه الخطوط في مجرات غير مجراتنا ، ولكن في حين أن الصورة هي نفسها ، فإن الخطوط التي نلاحظها يتم تعويضها بشكل منهجي عن الخطوط التي نخلقها مع الذرات على الأرض. هذه التحولات فريدة لكل مجرة ​​معينة ، لكنها تتبع نمطًا معينًا: كلما ابتعدت المجرة (في المتوسط) ، زاد انزياح خطوطها الطيفية نحو الجزء الأحمر من الطيف. كلما نظرنا أبعد ، نلاحظ المزيد من التحولات.

المزيد عن الموضوع: ماذا يعرف العلماء عن عمر الكون واتساعه؟

خطوط طيفية

خطوط طيفية تحدث عند موجات الضوء معينةيتم امتصاص الألوان. كما كتب فوربس ، قد يتحول الضوء لأن هذه المجرات كانت تتحرك بسرعة بعيدًا عن الانفجار العظيم. تبع ملاحظات هابل الأولية لتوسع الكون في عام 1929 فيما بعد ... [+] ملاحظات أكثر تفصيلاً ، ولكنها أيضًا غير مؤكدة. يُظهر مخطط هابل بوضوح نسبة الانزياح الأحمر مقابل المسافة مع بيانات أعلى مقارنة بسابقاتها ومنافسيها ؛ المعادلات الحديثة تذهب أبعد من ذلك بكثير. لاحظ أن السرعات الخاصة موجودة دائمًا ، حتى على مسافات كبيرة ، ولكن الاتجاه العام الذي يربط المسافة بالانزياح الأحمر هو التأثير المهيمن.

نظرية الانفجار العظيم - النموذج الكوني الأساسي للكون

كانت هذه النقطة الأخيرة في اتفاق كامل معساعدتنا ملاحظاتنا على فهم أن نسيج الفضاء نفسه يتوسع بمرور الوقت. السبب الذي يجعل الضوء أكثر احمرارًا كلما نظرنا أكثر هو أن الكون يتمدد بمرور الوقت ، والضوء داخل هذا الكون يتمدد طوله الموجي بسبب التمدد. وكلما طالت مدة انتقال الضوء ، زاد الانزياح نحو الأحمر بسبب التوسع. مع تقدمنا ​​في الوقت المناسب ، يتحول الضوء المنبعث إلى أطوال موجية أطول ، والتي تتميز بدرجات حرارة منخفضة وطاقات أقل. لكن هذا يعني أننا إذا نظرنا إلى الكون بالطريقة المعاكسة - تخيله كما كان في الماضي البعيد - فسنرى الضوء بأطوال موجية أقصر ، مع درجات حرارة أعلى وطاقات أعلى. كلما استقررت أكثر ، يجب أن يكون هذا الإشعاع أكثر سخونة وطاقة.

اقرأ المزيد من المقالات الرائعة حول Velena المذهلة على قناتنا في Yandex.Zen. هناك مقالات منشورة بانتظام ليست على الموقع

مع توسع نسيج الكون ،سوف تمتد الأطوال الموجية لأي إشعاع موجود. هذا صحيح لكل من موجات الجاذبية والموجات الكهرومغناطيسية. يمتد طول موجة أي شكل من أشكال الإشعاع (ويفقد الطاقة) مع توسع الكون. مع تعمقنا في الماضي ، يجب أن يظهر الإشعاع بأطوال موجية أقصر وطاقات أعلى ودرجات حرارة أعلى.

على الرغم من أنها كانت قفزة نظرية مثيرة ،بدأ العلماء (بدءًا من جورج جامو في الأربعينيات) في استقراء هذه الخاصية أكثر فأكثر ، حتى تم الوصول إلى عتبة حرجة تصل إلى عدة آلاف من كلفن. في هذه المرحلة ، كما يلي من المنطق ، سيكون الإشعاع الحالي نشطًا بما يكفي لبعض الفوتونات الفردية لتأين ذرات الهيدروجين المحايدة: لبنة بناء النجوم والمحتوى الأساسي لكوننا.

اليوم يمكنك مشاهدة النجوم وأنت جالس على الأريكة.

عندما تخرج من الكون كان ذلكفوق عتبة درجة الحرارة هذه ، إلى تلك التي كانت أقل منها ، ينتقل الكون من حالة مليئة بالنوى والإلكترونات المتأينة إلى حالة مليئة بالذرات المحايدة. عندما تتأين المادة ، فإنها تتناثر بالإشعاع ؛ عندما تكون المادة محايدة ، يمر الإشعاع مباشرة عبر هذه الذرات. هذا الانتقال علامات لحظة حرجة في ماضي كوننا.

هذا مثير للاهتمام: فك قوس قزح - كيف أدت أسرار الضوء بالبشرية إلى اكتشاف المادة المظلمة؟

بعد تكوين الذرات المحايدة ، بسببتبريد الكون إلى ما دون عتبة حرجة معينة ، تتحرك فوتونات الضوء في خط مستقيم ، والذي يتأثر فقط بطول موجة تمدد الفضاء. الإدراك المثير للإعجاب لهذا السيناريو هو أن هذا الإشعاع اليوم قد يبرد من بضعة آلاف من كلفن إلى بضع درجات فوق الصفر المطلق ، حيث لا بد أن الكون قد توسع في أي مكان من مئات إلى عدة آلاف مرة منذ تلك الحقبة. حتى اليوم ، يجب أن تظل خلفية تأتي إلينا من جميع الجهات في الفضاء. يجب أن يكون لها مجموعة معينة من الخصائص الطيفية: توزيع جسم أسود تمامًا. ويجب العثور عليها في مكان ما في الميكروويف إلى نطاق التردد اللاسلكي.

تذكر هذا الضوء كما نعرفهأكثر بكثير من مجرد الجزء المرئي الذي تكون أعيننا حساسة له. يأتي الضوء بأطوال موجية وترددات وطاقات مختلفة. ما كان الأشعة فوق البنفسجية والمرئية والأشعة تحت الحمراء منذ مليارات السنين أصبح إشعاعًا ميكروويفًا وراديوًا.