الكون يتوسع باستمرار، وبناء على المشاهدات التي رُصدت خلال العقدين الماضيين، يعتقد العلماء بأن وتيرة ذلك تتسارع أكثر فأكثر. وهذا يطرح السؤال التالي: إلى أين يتوسع الكون، وماذا يوجد على الحافة؟ عند الحديث عن توسع الكون وحجمه تصبح الأمور معقدة بعض الشيء. فمن الناحية التقنية، ليست هناك حافة للكون. ومن مجرتنا، يمكننا أن نرى مسافة محدودة (نحو سته وأربعون مليار سنة ضوئية)، وهو أبعد ضوء وصل إلينا منذ الانفجار الكبير. ونُطلق على هذا اسم الكون الممكن رؤيته أو الكون المرئي؛ مما يعني أنه يمتد إلى نحو اثنان وتسعون مليار سنة ضوئية إجمالا. لكن وراء هذا الحاجز قد يوجد فضاء أكبر، ومزيد من المجرات، ومزيد من النجوم، ومزيد من الكواكب. ولسوء الحظ، فبالنظر إلى السرعة المحدودة للضوء، فإننا لن نرى أبعد من هذا الحد مطلقا. ولأن الكون آخذ بالتوسع، فهذا يعني أن المجرات تصبح بدورها أبعد وأبعد عن بعضها البعض. بإمكانك أن تتخيل كل مجرة عبارة عن نقطة على سطح بالون، عندما يتوسع البالون ستبتعد النقاط عن بعضها البعض. لا توجد نقطة مركزية على سطح البالون……فكل نقطة سترى النقاط الاخرى تبتعد عنها.
من موقعنا في مجرة درب التبانة، يبدو أن جميع المجرات تبتعد عنا. لكن إذا كنا في أية مجرة أخرى، حتى أبعد مجرة يمكننا رؤيتها، فسنلاحظ التأثير نفسه. ليست هناك حافة للكون- فالفضاء نفسه يتوسّع ببساطة. وهو لا يتوسع إلى أي شيء، بل يزيد في الحجم فحسب. فمن الصعب جدا أن نفهم ذلك تماما؛ فليست هناك طريقة سهلة لإدراك ذلك. ولهذا السبب فهو من الأسرار الكونية الغامضة.

سرعة الضوء في الفضاء هي أقصى حد للسرعة الكونية. فمجرد الاقتراب منها يُسبب المشكلات: إذ تظهر تشوهات غريبة في نسبية آينشتاين ليتباطأ الزمن، وتتمدد الأطوال، كما أن كتل الأشياء، التي طالما اعتقد أنها ثابتة، تتغير. ويُمكن للأشياء التي كانت كتلتها معدومة أن تصل إلى سرعة الضوء، وبشكلٍ مطلق لا يُمكن لأي شيء أن يتجاوز هذه القيمة الكونية العظمى. يبدو أن الحد الأقصى للسرعة في الكون ثابت ويصعب تغييره، لكن هناك سببا جيدا يدعو إلى الاعتقاد أن السرعة ربما كانت أسرع،-وربما لاتزال تواصل التغير حتى الآن.
تعتبر سرعة الضوء الثابتة والمحدودة كابحاً لطموحاتنا باستعمار الفضاء ما بين النجوم، إذ يبلغ عرض مجرتنا نحو 100 ألف سنة ضوئية، كما أن الضوء يحتاج إلى نحو أربع سنوات ضوئية للوصول إلى بروكسيما سنتوري Proxima Centauri الذي يُعد أقرب النجوم إلى الشمس والأرض، ومن المحتمل أنه موطن لكوكب قادر على استضافة الحياة وشبيه بالأرض.
إذا كانت سرعة الضوء لانهائية، فإن الجسيمات عديمة الكتلة والمعلومات التي تحملها ستتحرك بين نقطتين ألف و باء لحظياً مما يعني أن كل شيء سيحصل في الوقت نفسه، وذلك يعني أنه لن يكون للكون تاريخ أو مستقبل، كما أن الزمن كما نفهمه الآن سيختفي. لن نحب كوناً كهذا!
لكن، لا تُحجِم بعد. ففي الحقيقة، عندما لا تضع قيداً على سرعة الضوء، فإنّ قيمةً أكبر لسرعة الضوء ستحل واحدة من أكبر المسائل في علم الكون، وهي: تجانس درجة حرارة الكون في كافة أرجائه على الرغم من عدم وجود زمن كافٍ منذ الانفجار الكبير للوصول إلى مثل هذا التوازن الحراري. ويحل علم الكون القياسي Standard cosmology هذه المشكلة عبر فرضية التضخم Inflation التي تنص على وجود فترة خلال المراحل المبكرة من عمر الكون توسع أثناءها الفضاء بشكلٍ مفاجئ وأكبر من سرعة الضوء -وهو أمر تسمح به نسبية آينشتاين- مما أدى إلى توازن درجة الحرارة وصولاً إلى الأرجاء النائية من الكون. لكن لم يتمكن أحد من إيجاد طريقة معقولة يحقق من خلالها الفضاء مثل ذلك، إذ يجب جعل نماذج التضخم مرنة بحيث تصبح متسقة مع أي عملية رصد.
لكن، يُمكنك تحقيق التأثير نفسه الذي ينتج من التضخم إذا بدأت بسرعة ضوء لانهائية عند الانفجار الكبير (أو على الأقل أكبر بكثير مما هي عليه) ، ومن ثمّ تباطأت تلك السرعة مع توسع الفضاء. وفي هذا السيناريو تناقصت السرعة بشكلٍ حاد في البداية، وهي تواصل ذلك في أيامنا هذه ولكن بتدرجٍ أبطأ بكثير، وهذا يفسر السبب وراء قياسنا لقيمة ثابتة.
يبدو ذلك غريباً، لكنّ نياش أفشوردي Niayesh Afshordi من جامعة واترلو University of Waterloo في كندا وجواو ماغيجو Jo?o Magueijo من إمبريال كوليدج لندن Imperial College London في بريطانيا اقترحا قبل عدة أعوام طرقاً لاختبار قيمة متغيرة لسرعة الضوء باستخدام عمليات مسح مجرّيّة، أو من خلال اضطرابات الخلفية الكونية الميكروية ( CMB)، التي تُمثل الأثر الذي خلَّفه الانفجار الكبير وراءه. يقول ماغيجو:»إن الفكرة القائلة إن سرعة الضوء متغيرة كانت فكرة جذرية عندما اقترحت للمرة الأولى، لكنها أصبحت شيئاً يُمكن للفيزيائيين اختباره مع وجود التنبؤ العددي،» ويتابع قائلاً: «إذا كان هذا صحيحاً، فإنه يعني أن قوانين الطبيعة لم تكن هي نفسها دائما كما هي عليه اليوم.»

عندما تشكلت الأرض – لأول مرة – منذ أكثر من 4 مليار سنة، بدأت الأرض كعالم صخري منصهر خال من المياه، ومن ثمَّ يفتقر إلى الحياة. ولكن عندما اندفعت موجة من المذنبات إلى المجموعة الشمسية، حيث قصفت جميع عوالمها، مُنح كوكبنا الماءَ الذي كان في أمس الحاجة إليه. وتُعرف هذه الفترة بالقصف العنيف المتأخر (LHB)، والتي حدثت منذ نحو 4.1 إلى 3.8 مليار سنة. – خلال فترة القصف العنيف المتأخر، سقطت مليارات المذنبات من المجموعة الشمسية الخارجية إلى الداخل، فارتطمت بالكواكب وأقمارها. ويأتي معظم الأدلة على القصف العنيف المتأخر من بعثات أبولو التي جلبت العديد من الصخور من القمر. وتمثل بعض هذه الآثار بصخور انصهرت بفعل الارتطام، والتي تعود إلى 3.8 إلى 4.1 مليار سنة، وتشير مجموعة معينة من الأعمار حول هذه الفترة إلى وقوع كثير من الارتطامات. كما قدمت الأحجار النيزكية المختلفة أدلة على صحة تلك النظرية. فما زلنا نرى بقايا هذا الحدث اليوم في أماكن أخرى، حيث ظل العديد من الفوهات البركانية مرئية منذ القصف العنيف المتأخر. أما على الأرض؛ فقد اختفت معظم الفوهات البركانية التي ترجع إلى تلك الفترة، إذ عمل كوكبنا النشيط جيولوجيًّا على إخفائها تدريجيا عن الأنظار عن طريق تحريك الصفائح التكتونية وغيرها من العمليات. كذلك، فإن سبب هذه الفترة ليس واضحا تماما. وتتعلق واحدة من أفضل نظرياتنا في الوقت الحالي بحركات كوكبي المشتري وزحل: عندما تشكّل هذان الكوكبان العملاقان – لأول مرة – في مجموعتنا الشمسية، كانا أقرب بكثير من الشمس مما هما عليه الآن، ومن ثم تباعدا عنها تدريجيا ودخلا في رنين، أو نمط، مداري أحدهما مع الآخر. وكان لهذا تأثير متسلسل تسبّب في اضطرابات تجاذبية هائلة في المجموعة الشمسية. ومن بين نتائج ذلك أن دُفع كوكب نبتون إلى منطقة من الحطام الجليدي، والمتبقية منذ مولد مجموعتنا الشمسية. وتسبب هذا في تدفق مليارات الكويكبات والمذنبات إلى الداخل؛ مما أنتج “ملعبا للرماية” تعرضت فيه الكواكب للقصف. وفي نهاية المطاف، استقرت مدارات الكواكب، وأصبحت مجموعتنا الشمسية المكان السلمي نسبيا الذي يوجد فيه كوكبنا اليوم. ليست هذه هي النظرية الوحيدة حول القصف العنيف المتأخر؛ إذ يشير البعض إلى أن سببه قد يكون تأخر تشكّل أورانوس أو نبتون. ويبدو أن الأدلة الحالية تؤيد حدوث القصف العنيف المتأخر بسبب كوكب المشتري، لكن بداياتنا لا تزال غير واضحة تماما.

نحن نعيش في عالم يمكننا فيه أن نتواصل مع أي شخص تقريبا، وفي أي مكان. ومن المثير للدهشة أننا لا نحتاج إلى أن نكون موصولين بأسلاك لكي نفعل ذلك. فقد غيّرت الاتصالات اللاسلكية العالم. في هذه الحلقة من سلسلة تجارب غيرت العالم سنتعرف على ثورة ماركوني اللاسلكية.
كان الفيزيائي الإيطالي غولييلمو ماركوني Guglielmo Marconi رائداً في مجال الاتصالات؛ وبسبب تأثره بالاكتشاف الحديث للموجات الكهرومغناطيسية، وهو في سن العشرين، نجح في إرسال إشارة لاسلكية عبر مسافة تزيد على 2.4 كم. وكان ماركوني شديد الولع بالاختراع، وأراد أن يصنع من هذه التكنولوجيا شيئا عمليا ومربحا تجاريا. وفي عام 1897 انتقل إلى ساليزبوري بلينز ليعرض نظامه العملي على الحكومة البريطانية، تضمن نظامه استخدام هوائي معلق بواسطة بالون لتحسين نطاق الإرسال اللاسلكي. وعند خفض مفتاح مورس، فقد يتسبب ذلك في حدوث شرارة تتدفق عبر الهوائي وتشع متجهة نحو الفضاء. وعند انتشارها في الهواء، يمرِّرُ هوائي ثان متصل بالمستقبل الناقل الترابطي Coherer لإغلاق الدائرة وإطلاق جرس. وقد أثبت إمكانية نقل هذه الإشارة إلى مسافة أبعد من أي وقت مضى دون الحاجة إلى أسلاك. وتمثلت مهمته التالية بالإرسال عبر بحر مفتوح، فاختار لافرنوك بوينت في ويلز كموقع لتلك التجربة المهمة. واصل ماركوني تطوير هذه التقنية، وفي 12 ديسمبر من عام 1901 ، بث أول رسالة إذاعية طويلة المدى لمسافة 3,380 كم عبر المحيط الأطلسي، بين بولدو، كورنوال بإنجلترا، وسانت جونز، نيوفاوندلاند، كندا. وقد اخترع أساس كل الاتصالات اللاسلكية السائدة اليوم، وعلى الرغم من أن المعدات التي استخدمها لم تكن جديدة، كان التنظيم متطورا. يقول ماركوني: «من تجاربي الأولى، كنت دائماً مؤمنا بأنه سيأتي يوم تتمكن فيه البشرية من بث الرسائل دون أسلاك من بين أبعد أطراف الأرض تقريبا. » كم كان ماركوني محقا في ذلك.