بنية الكون ماهو الفضاء
ترجمة: فهمـــــي علــــــــوان قابع تحت حقائقنا اليومية عالم يأخذ الأنفاس
حيث أكثر ماندركه عن الكون خاطئ
الفيزيائي و المؤلف صاحب أفضل المبيعات براين جرين
يأخذك في رحلة تلوي قواعد تجربة الإنسان
لماذا لا نرى الأحداث مطلقا تظهر بنسق عكسي؟
طبقا لقوانين الفيزياء هذا يمكن أن يحدث
إنه العالم اللذي ينكشف
حين نسبُر أغرب حقائق الكون
من الثقوب السوداء
إلى الإنفجار الكبير
إلى أعماق المادة نفسها
سأطلب مالديه هو
هنا, قد يكون كوننا واحد من عوالم متوازية عديدة
العالم الثلاثي الأبعاد قد يكون مجرد وهم
و لا يوجد فرق بين الماضي و الحاضر و المستقبل
لكن كيف يمكن أن يكون هذا ممكنا؟
لكن كيف لنا أن نكون مخطئين إلى هذا الحد بشيء مألوف جدا؟
هل يزعجنا هذا؟ بالتأكيد
لا يوجد مبدأ في قوانين الطبيعة
ينص على أن الفيزيائيين النظريين يجب أن يكونوا سعداء
إنها لعبة تغيير المنظور
تفتح عالم جديد من الإحتمالات
.. لاحقا
ماذا لو أخذت كل هذه الأشياء بعيدا؟
سنبقى مع فضاء خالِ
لكن مايبدو و كأنه لا شيء في الواقع أنه يعج بنشاط شديد
ماهو الفضاء؟
إنه أحد أعمق ألغاز الفيزياء
هل يمكن أن تحمل هذه المكونات المراوغة الحل لقدر الكون؟
نسيج الكون
الأن على نوفا
ترجمة: فهمـــــــــي علــــــــــــوان
نفكر بعالمنا كعالم مليء بالأشياء
كالمباني و السيارات
الباصات و الناس
و لا مكان يبدي ذلك جليا أكثر من مدينة مزدحمة كَنيويورك
و فوق ذلك كل مايحيط بعالمنا اليومي
شيء بنفس هذه الأهمية
و لكن أكثر غموضا
الفضاء اللذي توجد به كل هذه الأشياء
للشعور بما اتحدث عنه
لنتوقف للحظة و نتخيل
ماذا لو أنك أخذت كل هذه الأشياء بعيدا؟
و اعني كلها الناس
السيارات و المباني
و ليس الأشياء على الأرض فقط
و لكن الأرض نفسها
ماذا لو ابعدت كل الكواكب و النجوم و المجرات؟
و ليس الأشياء الكبيرة فقط
و لكن الأشياء الدقيقة وصولا إلى آخر ذرة غاز و غبار
ماذا لو أخذتها جميعا بعيدا؟ ماللذي سيتبقى؟
معظمنا سيقول لا شي و قدنكون محقين في ذلك
لكن و بشكل غريب, سنكون مخطئين أيضا
ماتبقى هو الفضاء الخالِ و ماسنكتشفه الفضاء الخالِ ليس عدم
إنه شيء
شيء بخصائص مخفية
و حقيقية كالأشياء في حياتنا اليومية
في الحقيقة, الفضاء حقيقي للغاية من الممكن أن ينحني
و يلتوي
و يستطيع أن يتموج
حقيقي لدرجة أن الفضاء الخالِ هو ما يشكل كل شيء في العالم من حولنا
و يكون نسيج الكون
لا يمكنك أن تفهم أي شيء عن العالم من دون أن تفهم الفضاء
لأن هذا هو العالم, الفضاء و الأشياء التي فيه
لسنا عادة مدركون بقوة للفضاء
لكن مرة أخرى, أخبر الناس, من المحتمل أن السمك ليس مدركا للماء أيضا
و هي الموجودة به طوال الوقت
الفضاء حقيقة ليس بالعدم, في الواقع هناك الكثير يحصل في داخله
حينما يتصور الكثير منا الفضاء
نفكر بالفضاء الخارجي مكان بعيد جدا
لكن في الواقع, الفضاء في كل مكان
تستطيع القول بأنه أوفر شيء في الكون
حتى أدق الأشياء, كالذرات
المكون الأساسي فيك و فيَ
و كل شيء نراه أيضا في العالم من حولنا
حتى هم "أي الذرات" بشكل تام فضاء خالِ
في الواقع, إذا أزلت كل الفضاء داخل كل الذرات
المكونة للأحجار و الزجاج و الحديد في مبنى الامباير ستيت
ستحصل على قطعة صغيرة
بحجم حبة الأرز تقريبا
لكن بوزن مئات الملايين من الأرطال
و مابقي هو الفضاء الخالِ فقط
لكن ماهو الفضاء بالظبط؟
استطيع أن اريكم صورة لأسبانيا
لنابليون
لعمي هارولد
لكن الفضاء , سيبدو كهذا
لا شيء
إذا كيف تفهم شيء يبدو كلاشيء؟
لماذا هناك فضاء عوضا عن "لا فضاء"؟
لماذا الفضاء ثلاثي البعد؟
لماذا الفضاء كبير؟ لدينا سعة كبيرة نتحرك فيها
كيف له ألا يكون بالغ الصغر؟
ليس لدينا اتفاق عن هذه الأشياء
ماهو الفضاء؟ في الواقع لازلنا لا نعلم
إنه أحد اعمق ألغاز الفيزياء
لحسن الحظ, لسنا تماما في الظلام
فقد قمنا بجمع معلومات عن الفضاء لقرون
و بعض أقدمها أتت من التفكير في
كيف تتحرك الأجسام خلال الفضاء
و لنأخذ فكرة عن هذا, لنلقي نظرة على تلك المتزلجة
و هي تتزلج خلال الحلبة
إنها تتحرك بالنسبة لكل شيء حولها
كالجليد
و حين تدور
فهي لاترى أنها تدور فقط
فهي أيشضا تشعر بذلك لأنها بدورانها
تشعر بأذرعها تسحب للخلف
و الأن لنتخيل بأنك استطعت إبعاد كل الأشياء من حولها
من حلبة التزلج
إلى أكثر المجرات بعدا
إذا فالشيء الوحيد المتبقي هو المتزلجة التي تدور في فضاء خال تماما
إذا كانت المتزلجة لا زالت تشعر بأذرعها تسحب للخلف
ستعلم بأنها تدور
لكن إذا كان الفضاء الخالي لا شيء
فماللذي تدور بالنسبة له؟
تخيل بأنك المتزلجة
عندما تنظر خارجا, لاترى شيئا
فقط سواد متجانس من حولك
و فوق هذا أذرعك تسحب للخلف
ستقول لنفسك, ماللذي أدور بالنسبة له؟
هل هناك شيء خارجا لا أراه
محاولين الإجابة عن أسئلة كهذه
خرج العلماء بصورة جديدة واضحة للفضاء
و كان المفتاح عمل شيء من لا شيء
عندما تذهب إلى المسرح ترى الممثلين
أعترف بأنني لم أحب أحدا في العالم كحبي لك
المشهد, القصة
أؤكد إنني أحبك
حسنا, فليسسامحني الرب إذا
لكن هناك شيء مهم هنا
و اللذي لن تجد له ذكرا في التمثيلية
شي دائما يصعب ملاحظته
المسرح
إنه بالتأكيد جزء أساسي من العرض
و أكثرنا, لا يعطي له بالا
لكن إسحاق نيوتن
فعل ذلك
هذه الطريقة التي تصور بها أب العلم الحديث الفضاء
كمسرح خالِ
بالنسبة لنيوتن كان الفضاء هو الاطار لكل شيء يحدث في الكون
الحلبة التي تُلعب بها أحداث الكون
و مسرح نيوتن كان غير متفاعل
مطلق و أبدي و ثابت
التمثيل لا يؤثر على المسرح
و لا يؤثر المسرح على التمثيل
بتصور الفضاء بهذه الطريقة
كان نيوتن قادرا على وصف العالم كما لم يستطع أحد من قبله
مسرحه الثابت سمح له ان يفهم
كل حركة نستطيع رؤيتها حولنا تقريبا
خاضعة لقوانين تستطيع التنبؤ بكل شيء
من الطريقة التي يسقط بها التفاح من الشجر
إلى المسار اللذي تأخذه الأرض حول الشمس
عملت هذه القوانين بشكل رائع سمح لنا بإستخدامها مع الأشياء التي نعملها اليوم
من إطلاق الأقمار الصناعية
إلى هبوط الطائرات
و كل هذه القوانين تعتمد على فكرة واحدة
الفضاء حقيقي
حتى و إن لم تكن قادرا على رؤيته أو شمه أو لمسه
الفضاء حقيقي بشكل كافِ لمنح شي مادي مقياس
لأنواع معينة من الحركة
كتلك المتزلجة
سيقول نيوتن بانها حين تدور
فإن أذرعها تُبسط لأنها تدور بالنسبة لشيء ما
و ذلك الشيء هو الفضاء نفسه
ناقش الفلاسفة طبيعة الفضاء لفترة طويلة جدا
ماقام به نيوتن هو تغيير مفردات النقاش
و بهذا وُلد العلم الحديث
مسرح نيوتن كان ضربة ضخمة
تمتعت بالنور لكثر من 200 عام
لكن في العقود الأولى للقرن العشرين
بزغت مجموعة جديدة من الأفكار زعزعت مسرح نيوتن حتى قواعده
أفكار طرحت بواسطة كاتب صغير,يعمل في مكتب تسجيل براءات إختراع سويسري
و اسمه؟
ألبرت آينشتاين
ترعرع آينشتاين في أواخر 1800, مع بزوغ عصر الكهرباء
اضائت الكهرباء المدن
مانحة صعود كل أنواع التكنولوجيا ماكان لنيوتن أن يتخيلها
كل هذه التطورات أدت إلى
جعل آينشتاين يفتن منذ طفولته
بالضوء
ليس ضوء المصابيح و لمبات الشوارع
و لكن طبيعة الضوء نفسه
و كان إفتتانه على وجه الخصوص بواحدة من خصائص الضوء الغريبة
سرعته, و التي قادت آينشتاين إلى قلب صورة نيوتن للفضاء
لرؤية كيف ذلك, دعونا نأخذ توصيلة
الأن نحن نتنقل بسرعة حوالي 20ميل في الساعة
لكي نذهب اسرع, كل مايحتاج السائق فعله هو الدوس على البنزين
و تتغير سرعة التاكسي
الأن, يمكنك الأحساس بذلك التغيير
و يمكنك أن تراه على عداد مقياس السرعة
أو على إشارات رادار تحديد السرعة
حسنا, يمكنك أن تبطئها الأن
الأن, تخيل أنه بدلا من قياس سرعة التاكسي
لديك رادار لقياس سرعة
الضوء الخارج من مصابيحه الأمامية
ستقيس تلك الإشارة الضوء وهو ينتقل بسرعة مذهلة
و هي 671 مليون ميل في الساعة
و الأن, حين يبدأ التاكسي بالتحرك
قد تعتقد بأن سرعة الضوء
ستزيد بنفس مقدار سرعة السيارة
في الأخير, ستظن أن التاكسي المتحرك سيعطي الضوء دفعة إضافية
لكن المفاجئ, بأن ليس هذا مايحدث
رادارنا, و أي قياس لسرعة الضوء
سيكتشف دائما أن الضوء ينتقل بسرعة 671 مليون ميل في الساعة
سواء أكان التاكسي متحركا أو لا
لكن كيف من الممكن أن يكون هذا؟
كيف يمكن لكل قياسات سرعة الضوء أن تعطي نفس القيمة؟
إذا كنت تركض بإتجاه حائط سيأتي إليك بشكل أسرع
مما إذا كنت بقيت واقفا بالنسبة للحائط
لكن هذا ليس صحيحا مع الضوء
سرعة الضوء ثابتة مع كل شخص
هذا فعلا إستثنائي
إذا, هكذا جعل آينشتاين من هذا اللغز الاسثنائي منطقيا
معرفة أن السرعة هي قياس الفضاء
اللذي يسافر عبره شيء ما على الزمن
إقترح آينشتاين فكرة مذهلة بحق
و هي أن الفضاء و الزمن يعملان مع بعضهما
بشكل ثابت على التعديل بالقيمة المناسبة
و لذا لايهم كم سريعا قد تكون حركتك
حينما تقيس سرعة الضوء
ستكون دائما 671 مليون ميل في الساعة
و لتعزيز هذه القيمة المطلقة للضوء
لزم على الزمن و الفضاء التوقف عن كونهما مطلقين
و وجب على كلا منهما أن يصبحا نسبيان
بطريقة يتناوبان فيها
إذا كانت حقيقة أن الفضاء و الزمان مرنان غريبة
فهذا بسبب أننا لا نتحرك بالسرعة الكافية
لرؤية ذلك في الحياة اليومية
لكن إذا استطاع هذا التاكسي الاقتراب من سرعة الضوء
التأثيرات لن تكون خفية
على سبيل المثال, إن كنت في إحدى زواية الشارع
في الوقت اللذي أمر به بسرعة قريبة من سرعة الضوء
سترى الفضاء معدلا, و عليه فالتاكسي
سيبدو بطول بعض الانشات فقط
و ستسمع تكات ساعتي مع الوقت بشكل بطيء
لكن من منظوري داخل التكسي ستعمل ساعتي بشكل طبيعي
و سيبدو الفضاء هنا كما بدا دائما
لكن حين انظر خارك التاكسي,سأرى الفضاء معدلا بشكل كبير
و كل هذا لإبقاء سرعة الضوء ثابتة
إذا مع آينشتاين لم يعد الزمن و الفضاء جامدان و مطلقان
عوضا عن هذا اختلطا مع بعضهما
ليكونا كيان واحد, و الذي اُطلق عليه الزمكان
أعتقد أنه في حياتنا اليومية
نعيش مع صورة نيوتن للفضاء و الزمن
و هو شيء نحن مرتاحون معه
لكن آينشتاين كان قادرا على التفرس بمنطق قاهر
و هو ماكان العبقرية الحقيقية لآينشتاين
فكرة أن الفضاء و الزمن شيء واحد
بالنسبة لي إنها أحد أعظم رؤى العلم التي حدثت إطلاقا
فهي لا منطقية لكل شيء اختبرناه كاكائنات بشرية
و بأيدي ألبرت آينشتاين
صورة الفضاء الجديدة هذه ستحل لغز عميق
لأكثر القوى المألوفة في الكون
الجاذبية
علم نيوتن بأن الجاذبية هي تلك القوة التي تسمح للأشياء جذب بعضها البعض
و قوانينه تنبأت بهذه القوة بدقة ممتازة
لكن كيف تعمل الجاذبية؟
كيف تقوم الأرض بسحب القمر؟
عبر مئات آلاف الأميال من الفضاء الخالِ؟
يتصرفان و كأنهما مرتبطان بما كأنه حبل خفي
لكن الجميع يعلم أن هذا غير صحيح
لم توفر قوانين نيوتن أي توضيح
توصل آينشتاين إلى أن الاسعافات الأولية لن تُجدي لإصلاح جاذبية نيوتن
كان عليه أن يبتكر آلية لها, كان عليه أن يفهمها
و بعد أكثر من عشرة سنوات من الحيرة في هذه المشكلة
وصل آينشتاين لإستنتاج مدهش
يكمن سر الجاذبية في طبيعة الزمكان
و الذي كان أكثر مرونة مما اتضح عنه سابقا
من الممكن أن يتمدد كنسيج حقيقي
كان هذا كسر كبير لنيوتن
تخيلوا هذه الطاولة كالزمكان
و تخيلوا بأن هذه الكرات كأجسام في الفضاء
و الأن. إذا كان الفضاء مسطحا كسطح هذه الطاولة
ستتحرك الأجسام في خطوط مستقيمة
لكن إذا كان الفضاء كنسيج يتمدد و ينحني
حسنا, هذا سيبدو غريبا قليلا
لكن انظروا ماسيحدث
إذا وضعت شيء ثقيل على نسيج الزمكان المرن
إذا ماقمت بضربتي الأن
ستتحرك الكرة على طول الانحناء
اللذي صنعه الجسم الثقيل في النسيج
و هذا ما أدركه آينشتاين عن كيفية عمل الجاذبية
إنه الانحناء في الزمكان اللذي سببه الجسم
بكلمات أخرى
الجاذبية هي شكل الزمكان نفسه
يبقى القمر في مدار
ليس لأنه يُسحب إلى الأرض بواسطة قوة خفية
بل لأنه يتدحرج على طول إنحناء
في نسيج الزمكان و اللذي احدثته الأرض
مع آينشتاين, لم يصبح الفضاء حقيقيا فقط, بل و مرن أيضا
و فجأة اصبح للفضاء خصائص و إنحناء
اصبح لديه نوع من الهندسة المرنة
تقريبا كصفيحة من المطاط
لقد فتح طريقة جديدة للتفكير بالواقع
و التي تصف كامل الكون
آينشتاين اصبح "آينشتاين" بسبب هذه الملاحظة
حين رأى نيوتن الفضاء جامد رآه آينشتاين متفاعل
فقد تشابك مع الفضاء و حددا طريقة حركة الأشياء
إذا من بعد آينشتاين لم يعد يعتقد أن الفضاء في حالة ساكنة
إنه فاعل, و يلعب دور مهم في الأحداث الكونية
شيء واحد يجعل منا نعتقد أن الفضاء متغير
و نشط و مرن كالنسيج
لكن هل هذا حقيقي؟ هل هذا مجازي فقط؟
أو أن هذا هو الوصف الفعلي لماهية الفضاء
حسنا,نظرية آينشتاين تقول بأن هناك طريقة لإكتشاف ذلك
و ستكون بأخذ رحلة صغيرة إلى حافة ثقب أسود
الثقوب السوداء هي نجوم منهارة
أجسام ضخمة سحقت إلا كسرة من حجمها الأصلي
الجاذبية حولها من القوة حيث أنه و طبقا لحسابات آينشتاين
يستطيع ثقب أسود يدور أن يسحب الفضاء حوله حرفيا
و عصره كقطعة قماش
أقرب الثقوب السوداء تبعد تريليونات الأميال
مايجعل هذا الإختبار تحديا
لكن في آواخر الخمسينات فيزيائي يدعى ليونارد شيف
بدأ البحث عن طريقة لإختبار أفكار آينشتاين عن الفضاء
في مكان قريب للأرض
أُلهم شيف بواسطة شيء نعده عادة لعبة أطفال
الجايرسكوب
فكر بأن إذا كان الفضاء حقا يلتوي كالنسيج
فسيسمح الجايرسكوب له بأن يتحقق من ذلك
كانت فكرة غريبة
و قد إختار مكان غريبا ليشاركها مع العالم
مسبح كلية ستانفورد
إلتقى شيف هنا في عام 1959 بزميلين
وليام فايربانك و بوب كانون
كان متحمسا لإعلان قد رآه لجايرسكوب عالي التقنية
بالرغم من أن منظره مختلف لكنه يعمل بنفس مبدأ لعبة الأطفال
و عندها قرر الثلاثة أن يطلقوا جهاز كهذا
في مدار حول الأرض
يشير محور الجايؤسكوب في العادة إلى إتجاه ثابت
لكن أن كانت الأرض تسحب الفضاء في الواقع
عندها سيسحب محور الجايرسكوب مع الفضاء
مزيحا اتجاه بطريقة يمكن حسابها
كانت خطة بسيطة رائعة
كان هناك مشكلة واحدة فقط
تكهنت نظريات آينشتاين بأن
دوران الأرض يلوي الفضاء بمقدار صغير جدا
صغير كمحاولة قياس إرتفاع بينس
من على بعد 62 ميلا
قضى الفريق أكثر من سنتين في محاولة إكتشاف
كيفي القيام بهذا القياس الدقيق
توصلوا في الأخير إلى خطة لوصل اربعة جايروسكوبات حرة الطفو
إلى تيلسكوب يشير إلى نجم بعيد
إذا كان الفضاء يلتوي, فمع مرور الوقت
لن تظل الجايرسكوبات تُشير إلى ذلك النجم
طالما و أنها بقت في الفضاء الملتوي
و في عام 1962, قدموا طلب منحة من ناسا
تطلب حوالي مليون دولار
لما سيطلق عليه لاحقا بِ مسبار الجاذبية بي
إعتقد أعضاء الفريق
بأن المشروع سيستغرق حوالي ثلاث سنوات
كانوا متفائلين قليلا
و مع إطراد نمو الفريق اصبح مسبار الجذبية بي
أحد أطول التجارب العاملة في التاريخ
عقد بعد عقد انقضت في محاولة تحقيق الفكرة الأصلية
و المعنية بإطلاق تلسكوب إلى الفضاء و بناء الجايرسكوبات
و التي كانت أحد أملس الأشياء التي صُنعت على الاطلاق
كانت التقنية مخيفة
كانت كجزرة أمام بغل
كان الوضع دائما و كأننا على بعد خمس سنوات من تحقيق ذلك
و اصبحت الخمس و العشر سنوات حوالي 35 سنة
مستهلكين أكثر من أربعة عقود و 750 مليون دولار
كان المشروع على وشك الإلغاء من ناسا تسعة مرات
و أخير في أبريل من العام 2004, تجمع الفريق لمشاهدة الإطلاق
من الرجال الثلاثة اللذين جلسوا في المسبح عام 1959
واحد فقط كان حيا ليشهد الإطلاق
و كنا هناك نشاهد
إنها لحظة مثيرة جدا في حياتك
تجربة تثير الحماسة
كان مثاليا, 10 آلاف شيء مرت بنجاح
دار مسبار الجاذبية بي لأكثر من عام حول الأرض
في الوقت اللذي كان الفريق يراقب كل حركة منه بقلق
محاولين رؤية ما إذا كانت الأرض فعلا ستلوي الفضاء
أخيرا بدأت البيانات بالوصول
و كانت هناك مشكلة
تعرضت الجايروسكوبات لتأرجح طفيف غير متوقع
و سيكلف تصحيح البيانات ملايين الدولارات
و مع إنحسار التمويل, بدا و كأن عمل نصف قرن
كان على وشك أن يذهب هباءاً
و في اللحظة الأخيرة تقريبا
ظهر مصدرين للتمويل
ابن قائد الفريق الأصلي وليام فايربانك اللذي قام بتبرع شخصي
و تركي آل سعود
أحد أفراد العائلة المالكة السعودية و الحاصل على درجة في علوم الطيران من ستانفورد
و اللذي قدم منحة كبيرة
حُلت مشكلة البيانات بعد عامين
كاشفة عن إزاحة محور الجايرسكوب
بنفس القيمة التي توقعتها معادلات آينشتاين
أظن بأن هذه أول مرة استطعنا أن نشاهد فيها تأثير آينشتاين
بالعين المجردة
وفرت هذه التجربة الدليل المباشر
بأن الفضاء شيء حقيقي
كيان مادي, كالنسيج
في الأخير إذا كان الفضاء عدم, لن لن يكون هناك شيء ليلتوي
و في نفس الوقت اللذي كان فيه آينشتاين
يستكشف الفضاء بالمقاييس الأكبر
فرقة أخرى من العلماء كانت تسبر الكون بالمقاييس الصغيرة جدا
و هناك اكتشفوا عالم مجهول تماما
لصورة آينشتاين للفضاء حيث لا يمكن رؤيته
لرؤية ماأتحدث عنه
تخيل بأنك انكمشت اصغر بمليارات المرات من حجمك الحالي
هذا عالم الذرات و الجسيمات الدون ذرية
اللبنات الأساسية لكل شيء يمكننا رؤيته
و عندما تصل إلى هذا الحجم
يسير العالم بمجموعة مختلفة من القوانين
و التي تُسمى بميكانيكا الكم
و طبقا لهذه القوانين
حتى و إن حاولت أن تزيل كل ذرة و جزيء
ستجد أن الفضاء الفارغ لا زال بعيدا عن هذا المصطلح
في الحقيقة إنه يعج بالنشاط
تستمر الجزيئات بالظهور و الاختفاء بإستمرار
تتفجر من العدم, و تفني بعضها البعض
في ميكانيك الكم الفضاء الخالِ ليس خاليا بمعنى الكلمة فهو
مليء بالحقول المتأرجحة و بجميع أنواع الأشياء الهائجة
إنه مكان حيث تستمر فيه الجزيئات
بالتموج و إفناء بعضها
و الظهور مرة أخرى و الاختفاء
مكان فوضوي و فائر
حينما تنبأت النظرية بهذا
لم يكن هذا قبل عام 1948 حين جاء عالم اسمه هيندريك كاسمير
و الذي اقترح أنه حتى و إن لم نكن قادرين على رؤية هذه الجسيمات
فلابد أنها فادرة على جعل الفضاء الخالِ القيام بشيء نستطيع رؤيته
تنبأ بأنك إذا أخذت صفيحتين معدنيتين
و وضعتهما بشكل قريب جدا من بعضهما
و لنقل بمسافة اصفر من عرض ورقة
حينها جسيمات بطاقات محددة ستستثنى بسبب
لأنها لن تكون بين الصفيحتين
و مع هذا النشاط الجامح خارج الصفيحتين
فكر كاسمير بأن الصفائح ستدفع مع بعضها
بما اعتدنا أن نعتقده الفضاء الفارغ
و بعد سنوات حين تم عمل التجربة
تم إثبات صحة كاسمير
في الفضاء الخالِ دُفعت الصفائح سوياً
إذا, في المقياس الذري, الفضاء الخالِ ليس فارغا
فهو يعج بالنشاط اللذي يجبر الأجسام على الحركة
و اليوم لازال السعي في فهم الفضاء على اصغر المقاييس مستمرا
مع واحدة من أكثر تجارب العلم كلفة في التاريخ
هذه سيرن, المنظمة الأوروبية للأبحاث النووية في جنيف
و هنا مدفونا على عمق بضع مئات الأقدام من سطح الأرض
معجل الهادرون الضخم, أكثر مسرعات الجسيمات قوة في العالم
بقيمة وصلت إلى حوالي ال 10مليار دولار
يقوم بتسريع الجسيمات الدون ذرية إلى سرعة تفوق ال 99.9% من سرعة الضوء
و يهشمها ببعضها
في وابل الحطام الذي ينتج من هذه الاصطدامات
اكتشف العلماء في أماكن كهذه
جسيمات غريبة جدا
و هم الأن بصدد ملاحقة أكثرها مرواغة
جسيم يعتقد بأنه في تشكيل كل شيء
من الذرات على جسدك
إلى أكثر النجوم بعدا
إكتشاف هذا الجسيم سيعيد تعريف صورة الفضاء لنا
و سينهي سعيا بدأ منذ أكثر من أربعين عام
بدأ كل شيء في عام 1964
عندما اقترح فيزيائي صغيريدعى بيتر هيجز
شيئأ متطرفا عن الفضاء كان على وشك أن يحطمه
قيل لي بأن ما أتكلم عنه هراء و لا يمكن أن أكون على حق
من الواضح بأنهم لم يفهموا ماكنت اتحدث عنه
كان هيجز مع مجموعة صغيرة يصارعون لغز و الذي ينص على
الجسيمات الأساسية في الكون
لديها كميات مختلفة من الكتلة
و التي نعدها عادة بالوزن
و بدون كتلة, لن تجتمع هذه الجسيمات لتكوين الذرات المعروفة
و التي تصنع كل الأشياء التي نرى في العالم من حولنا
لكن من أين أتت الكتلة؟
و لماذا لدى الجسيمات المختلفة كتل مختلفة؟
و في محاولتهم لم يستطع أحد منهم الإجابة عن هذا السؤال المحير
بعد ذلك, و بعد نزهة آخر اسبوع خارج أدنبره ,وصل هيجز لفكرة غريبة
بإستخدام الرياضيات, تصور الفضاء بطريقة جديدة, تصوره كمحيط
و الجسيمات مغمورة بهذا المحيط تكسب الكتلة كلمة تحركت فيه
لمشاهدة الكيفية, تخيلوا كتلة الجسيمات كشهرة الممثل
و محيط هيجز كأنه المصورين
بعض الجسيمات كالممثلين الغير معروفين تمر بسهولة
المصورون ببساطة لا يأبهون بهم
لكن جسيمات أخرى, كالنجوم عليهم الضغط و الدفع
و كلما زاد جهد هذه الجسيمات للعبور
زاد تفاعلهم مع المحيط و زادت الكتلة التي يكسبوها
هيجز كان مقتنعا بأنه صنع إكتشاف عظيم
لكنه حين قدم فكرته لمجلة في سيرن تم رفضها
بشجاعة قام هيجز بصقل نظريته أكثر
حتى عُرضت عليه فرصة تقديمها في معقل آينشتاين القديم
معهد الدراسات المتقدمة في برينستون
و هناك حيث توقع أن تواجه نظريته بعض أقوى الانتقادات
كنت أقود بسعادة في الطريق
و بعد ذلك كانت هناك إشارة لبرينستون
واجهتني بما كنت فعلا مقدما عليه
امتلأت بعرق بارد, و بدأت بالإرتجاف
و كان علي أن اتوقف جانبا كي استرد طبيعتي
لكن هيجز واظب
و كانت أولى النقاشات من سلسلة
نقاشات ستقنع الزملاء إلى حد بعيد
بأنه كان بصدد شيء عميق
في نهاية المطاف, شعرت بأني تغلبت عليهم
شعرت بنوع من النصر
و لذا استمتعت بباقي اللقاءات التي تلت
تسمى الفكرة التي ابتكرها هيجز اليوم بحقل هيجز
و هي هامة جدا لفهمنا للفضاء
حقل هيجز في كل مكان
إنه شيء ذو تأثير حتى في افضى فراغات الفضاء
فهو مايعطي الكتلة
لذا أعتقد بأن هيجز يستحق اعتماد
أن يكون أحد الناس الذين قالوا
الفضاء شيء, لديه خواص جوهرية
لايمكنك تجاوزها أو إبطالها
المشكلة الوحيدة؟ لا يوجد إثبات مادي على وجود حقل هيجز
أو على الأقل ليس بعد
لكن هنا على سيرن العلماء يحاولون
تهشيم الجسيمات ببعضها بطاقة كبيرة جدا
تمكنهم من نزع قطعة من حقل هيجز
و إنتاج جسيم صغير له
و كأنهم يحاولن إنتزاع قطعة من الفضاء
نعتقد بأننا إذا طرقنا الفضاء بقوة كافية
بواسطة بتصادمات مسرع الجسيمات
سنستطيع الحصول على جسيم هيجز من الفضاء الخالِ
مفهومنا الشامل للمادة كما نعرفها الأن سينهار
إذا كان مجال هيجز غير موجود
لا أعتقد بأن أي شخص جاد يشك بأننا سنراه
و إذا لم نراه سيكون ذلك نهاية غريبة جدا
إكتشاف جسيم هيجز سيكون معلم رئيسي
يبرهن أن أشد فراغات الفضاء لها تأثير على المادة
لكن تكشًف أن الفضاء يحتوي على مكون
أكثر مراوغة من أي شيء تخيله هيجز
مكون قد يحمل مفتاح الحل لأعظم الألغاز
و قدر الكون
لغز بدأ قبل 14 مليار سنة
في الحدث الذي نسميه الإنفجار الكبير
في جزء من الثانية
مر الكون بتمدد عنيف
مرسلا الفضاء بقوة إلى الخارج
و لازال الفضلء يتمدد من حينها
لعقود ظن أغلب العلماء بأن ذلك التمدد سيبطئ
بفضل سحب الجاذبية
عندما أقذف تفاحة لأعلى فإن الجاذبية
في الأخير ستوقفها و تعيدها مجددا
و كالتفاحة التي بطأت مع الوقت
سيبطئ الكون أيضا تمدده
بسبب سحب الجاذبية للمواد و الطاقة
لكل المواد الأخرى و الطاقة
لكن هذا أثار تساؤلاً
ماهو القدر النهائي للكون؟ هل سيستمر الفضاء بالتمدد للأبد
أو أن الجاذبية ستقوم بإيقاف الفضاء عن التمدد
مؤدية إلى إنهياره على نفسه ب"إنسحاق كبير"؟
لحل هذا اللغز فريقين من الفلكيين
شرعوا في قياس بطأ التمدد بإستخدام أداة مبتكرة
النجوم المنفجرة تسمى بالمستعر الأعظم
المستعر الأعظم هو نجم انتهت حياته بإنفجار هائل
ببريق شديد, يوازي سطوع مليار نجم
اللذي يجعل من هذه الإنفجارات رائعة هو أنها متشابهة جدا حين تنفجر
فكلها لديها نفس القدر من السطوع تقريبا
و تتلاشى تقريبا بنفس الطريقة
و لأن الانفجارات شديدة السطوع و التشابه
اقتنع الفريقان بأن هذه المستعرات
ستعمل كمنارات كونية دقيقة
سامحة لهم تعقب كيفية بطؤ تمدد الفضاء مع مرور الوقت
المشكلة هي أن هذه الإنفجارات نادرة للغاية
و للحصول على العدد الكافي منهم
قضى بيرلمتر سنوات بالاتصال بفلكيين حول العالم
يستجدي بعض الوقت على تلسكوباتهم
نحن بحاجة لأكبر مرقاب في العالم و نحتاج للظروف المثالية
و في هذه الظروف المثالية
سأتصل بالناس في منتصف لياليهم
في الوقت اللذي يحاولون فيه القيام بعملهم المهم و سأقول
"أعلم أن لديكم جدول أعمال مزدحم, لكن إن كان لديكم أدنى فرصة
تستطيعون فيها الضغط خلال هذه النصف ساعة من المراقبة
ستكون بالفعل مهمة لنا"
حينما حصلوا على بيانات كافية لتخطيط
كم كان سحب الجاذبية قد أبطأ من تمدد الكون
كانوا في طريقهم للمفاجأة
بدت النتائج غريبة نوعا ما
فهي في الواقع لم تظهر أي بطئ للكون على الاطلاق, مفاجئ جدا
و في الحقيقة أن الكون كان يسرع
بدا و كأن الفضاء الذي اعتقدناه فارغا
في الواقع لديه مرونة فطرية
و لذا فالفضاء لم يميل للإنضغاط
الفضاء يميل لدفع الكون متباعدا
بدا و كأن الفضاء يتوسع بشكل اسرع و اسرع بمرور الوقت
تسارع بدلا من تباطؤ
استجابتي الفورية كانت
علي أن اكتشف لماذا هذا خاطئ,لا يمكن أن يكون هذا صحيحا
و لكنه كان صحيحا
و اجمع العلماء على تفسير واحد
هناك شيء يملأ الفضاء و اللذي يبطل
سحب الجاذبية العادي
و يدفع المجرات بعيدا و يمدد من نسيج الفضاء
منحت هذه المادة الغامضة التي تملأ الفضاء بالطاقة المظلمة
و اللتي قلبت تصورنا للكون رأسا على عقب
تحكمت الطاقة المظلمة بمحتوى الكون على طول مسافاته الضخمة
و نحن لا نعرف ماهي
إذا ماقمت بعمل شبيه بالاحصاء لكل طاقة في الكون
سيظهر أن الطاقة المظلمة تعادل 70% من الكون
و إلى عقد مضى, لم يتخيل أحد وجود شيء كهذا
إذا في المبدأ, وزن الفضاء الخالِ
يعادل 70% من وزن كامل الكون
و هذا يقترب من نفس نسبة سطح الأرض المغطاة بالماء
تخيلوا لو اننا لا نعرف ماهو الماء, هذا مانقف عليه الأن مع الطاقة المظلمة
نحن فعلا جاهلين كيف نفسرها
لدينا كل هذه الأدوات العلمية الرائعة
لميكانيكا الكم و النسبية و فيزياء الجسيمات
و التي طورناها خلال القرن الأخير
و لم يساعد أي من هذا في تفسير الطاقة المظلمة
و إكتشاف الطاقة المظلمة حوى مفاجأة أخرى
فكرة أن الكون يحوي مثل هذا المكون
بدأت منذ 80 سنة خلت
سأخبركم سر صغير
على الرغم من أنه لم يطلق عليها طاقة مظلمة
تنبأ آينشتاين منذ زمن بأن الفضاء نفسه قد يمارس قوة
تعمل على إبعاد المجرات عن بعضها
فبعد وقت قصير من إكتشاف نظريته العامة للنسبية
و نظريته للجاذبية
إكتشف آينشتاين و طبقا للحسابات
أن الكون إما أن يكون في
توسع
أو
إنكماش
و لا يمكن أن يكون بحجم ثابت
كان هذا محيرا قبل معرفتهم للإنفجار الكبير
أغلب العلماء و من ظمنهم آينشتاين,تصوروا الكون ثابتا
أبدي غير متغير
عندما اقترحت معادلات آينشتاين كونا متوسع أو منكمش
و ليس الكون الساكن الذي يؤمن به الجميع, كان في مشكلة
لهذا عاد آينشتاين لمعادلاته و قام بتعديلها
للتناسب مع شيء من قبيل الجاذبية المضادة
و التي ستبث الفضاء بقوة دفع للخارج
تُبطِل سحب الجاذبية للداخل
سامحة للفضاء أن يثبت
اطلق على هذا التعديل بالثابت الكوني
إضافة الثابت الكوني أنقذ معادلاته
لكن الحقيقة لم يكن لدى آينشتاين فكرة إذا كانت قوى الدفع الخارجية هذه
أو الجاذبية المضادة, موجودة فعلا
إدخال الثابت الكوني من آينشتاين
لم يكن حلا رائعا في محاولة إكتشاف مايبحث عنه
كون مستقر
يحقق تأثير الجاذبية المضادة
و اللذي يقول بأنه من الممكن للجاذبية أحيانا أن تسلك طريقة كَ
دفع الأشياء بعيدا بدلا من سحبها لبعضها
كتصادم عملاقين
الثابت الكوني و سحب المادة العادي
سيبقيان الكون ساكنا
و بعد عشرات السنين لاحقا
الفلكي إدوين هابل اكتشف أن الفضاء ليس ساكنا
إنه متوسع بسبب القوة الانفجارية للإنفجار الكبير
قبل 14 مليار سنة
و هذا يعني أن معادلات آينشتاين الأصلية لم تعد بحاجة للتعديل
و فجأة
الحاجة للثابت الكوني أُلقي بها جانبا
شكرا
على الرحب
قيل بأن آينشتاين اطلق على هذا أكبر اخطاءه
و مع هذا
مع الاكتشاف الحديث بأن توسع الفضاء متسارع
العلماء مقتنعون بأن هناك شيء في الفضاء
يدفع الأشياء بعيدا عن بعضها
و لذا بعد 70 سنة خطأ آينشتاين الأكبر
ربما يعد من ضمن أعظم رؤاه
كان شيء لم يسبق لأحد أن فكر به
و قد يكون ثابت آينشتاين الكوني هو مفتاح
فهم توسع الكون كما نراه اليوم
على الرغم من عدم معرفة أي أحد بماهية الطاقة المظلمة
فقد أثارت إمكانيات مذهلة و مقلقة
تصور آينشتاين قوة الجاذبية المضادة كثابت
لكن هل قوة الطاقة المظلمة ثابتة؟
و ماذا إن كانت تتغيرمع الوقت؟
قد يسقط الجواب كل شيء نظن اننا نعرفه
عن مصير الكون
في هذه اللحظة,كل مانعرفه عن عالمنا
من الجزيئات التي تبني جسدي إلى الجزيئات التي تبني القمر
تبقى متماسكة بواسطة قوة تقهر
الدفع الخارجي للطاقة المظلمة
و لهذا لا نرى الأشياء تتوسع في حياتنا اليومية
لكن هذا الوضع قد لا يطول إلى الأبد
أحد السيناريوهات, تستمر فيه الطاقة المظلمة بدفع المجرات
أبعد و أبعد عن بعضها
و أخيرا تدفعها بعيدا جدا
حتى يصبح الكون بارد, و مظلم و موحشا
و في سيناريو آخر, قوة الطاقة المظلمة قد تزداد مع الوقت
و تصبح من القوة بحيث تُمزق كل شيء في المجرات
من النجوم
للكواكب
إلى المادة بكل أشكالها
إذا كبرت الطاقة المظلمة مع الوقت
ففي الأخير حتى الذرات ستتمزق
و عندما تكون هناك طاقة كافية بين النواة و الالكترونات
لتمزيق الفضاء
التمزق العظيم
تصورنا للفضاء مر خلال تغيرات مُلفتة
عودة لزمن نيوتن
كان الفضاء حاوية فقط, لا يقوم بأي شيء
و مع آينشتاين, بدأ الفضاء التأثير بحركة الأشياء
و مع كاسمير حرفيا
تُدفع الأشياء حتى في الفضاء الفارغ
و الأن و من خلال أفكار هيجز و الطاقة المظلمة
كل التوسع اللذي يمر به الكون
قد يكون آتيا من الفضاء الفارغ نفسه
لا أعتقد بأن أي شخص كان له أن يظن أن للفضاء هذا النوع
من التأثير العميق و القوي على طبيعة الواقع
و كلما ذهبنا بعيدا بالرحلة التي ابتدئت مع
إسحاق نيوتن و تصويره للفضاء كمسرح
لم تنته بعد
في الوقت الذي نختبر فيه نسيج الكون عن قرب أكثر
قد نصل إلى مفاجئات لم يتخيلها أحد من قبل
خذوني على سبيل المثال
أبدو إلى حد ما حقيقيا, أليس كذلك؟
حسنا, نعم
لكن بشكل مفاجئ تلميحات جديدة أظهرت بأنه
أنت و أنا, و حتى الفضاء نفسه قد نكون
نوعا من الصور المجسمة
و كل شيء نراه و نخبره
كل شيء نقول عنه مألوف واقعنا الثلاثي البعد
قد يكون إسقاط
لمعلومات محفوظة على سطح بعيد رقيق ثنائي البعد
كطريقة حفظ المعلومات لهذه الصورة المجسمة
على قطعة البلاستيك هذه
و الأن فالصور المجسمة هي شيء مألوف لدينا
كصورة رمز الضمان, التي تجدها على أكثر بطاقات الإئتمان
لكن الكون كصورة مجسمة؟
هذه أكثر الصور تطرفا لمنظورنا للفضاء
و الواقع قد طرحت مطلقا
و الدليل عليها جاء من أغرب العوالم في الفضاء
الثقوب السوداء
إنقطاع تام و من الصعب أن تقترب منها
آخر الأفكار الآتية من الثقوب السوداء تخبرنا أن الواقع ثنائي البعد
و أن العالم الثلاثي البعد
ليس إلا صورة ثلاثية البعد
على حدود منطقة من الفضاء
هذا شيء غريب جدا
عندما كنت فيزيائيا أصغر كنت لأظن
أن أي فيزيائي يقول هذا سيكون مجنونا بالتأكيد
و هنا طريقة لنفكر بهذا
تخيلوا اني أخذت محفظتي و رميتها إلى ثقب أسود
ماذا سيحدث؟
و كما اعتقدنا دائما بأن لا شيء حتى الضوء
يستطيع الإفلات من جاذبية الثقب الأسود الهائلة
ستضيع محفظتي إلى الأبد
لكن يبدو الأن أن هذه ليس نهاية القصة
فحديثا علماء يستكشفون الرياضيات التي تصف الثقوب السوداء
قاموا بإكتشاف محير
حتى و إن كانت محفظتي ستختفي في الثقب الأسود
فإن نسخة من كل معلموتها
ستبقى و تحفظ على سطح الثقب الأسود
بنفس الكيفية التي تحفظ بها المعلومات في الكمبيوتر
و في الأخير ستكون محفظتي موجودة في مكانين
النسخة الثلاثية الأبعاد المفقودة داخل الثقب الأسود
و نسخة ثنائية البعد تبقى على السطح بصورة معلومات
معلومات كل الأشياء التي تسقط في الثقب الأسود
يمكن التعبير عنها فقط من خارج الثقب الأسود
فالفكرة هنا, أنك تستطيع التقاط ما يحدث في الثقب الأسود
باللجوء فقط بخارجه
و في النظرية
بإمكاني أن استخدم المعلومات التي على سطح الثقب الأسود
لإعادة بناء محفظتي
و هنا الجزء الصادم
الفضاء داخل الثقب الأسود يلعب نفس القواعد
التي يلعبها خارج الثقب الأسود أو في أي مكان آخر
لذا, إذا كان أي شيء داخل الثقب الأسود
يمكن أن يُوصف بواسطة معلومات على سطح الثقب الأسود
إذا من الممكن أن يكون كل شيء في الكون
من مجرات و نجوم أنت و أنا حتى الفضاء نفسه
لا يعدو أكثر من إسقاط لمعلومات محفوظة
على سطح بعيد ثنائي البعد يحيط بنا
بكلمات أخرى
مانعامله كواقع, قد يكون شيء كصورة مجسمة
هل العالم الثلاثي البعد وهم
و بنفس الحس, هل الصورة المجسمة وهم؟
ربما
أظن بأني سأميل للإعتقاد بذلك
بأن العالم الثلاثي الأبعاد نوع من الوهم
و أن الواقع الحقيقي المطلق
هو الواقع الثنائي البعد على سطح الكون
هذه الفكر من الحداثة بحيث أن الفيزيائيين لازالوا يكافحون لفهمها
و لكن إن كانت صحيحة
فقط كما غير نيوتن و آينشتاين تصورنا للفضاء
فقد نكون على شفير تطور قد يكون اشد مفاجأة
كشيء يعد جزء حيوي لحياتنا اليومية
يبقى الفضاء بعض الشيء كالغريب المألوف
يحيط بنا
لكننا مازلنا بعيدين عن إزالة القناع عن هويته الحقيقية
و ذلك قد يأخذ منا مئات أو ربما آلاف السنوات
أو قد يحدث غدا, لكن حين نحل هذا اللغز
سنأخذ خطوة عملاقة نحو فهم كامل لبنية الكون
ترجمة:فهمـــــــــــــــي علــــــــــوان