علوم

ينحصر كوننا المرئي بين اللامتناهي في الصغر وا للامتناهي في الكبر، بين دعامتيه النظريتين، نظرية الكوانتم أو الكم وبين نظرية النسبية.

النسبية كما هو معروف أحدثت ثورة في عالم الفيزياء منذ سنة 1905 على يد آينشتاين وغيرت في مفاهيم الزمان والمكان ودمجتهما معاً في كينونة واحدة أسمتها الزمكان، والسرعة والحركة والزخم، وذلك على النطاق الكوني الواسع برمته.

على شاهد قبر العالم الألماني الفذ لودفيغ بولتزمان  Ludwig Boltzmannنقرأ المعادلة التالية S=k.log W حيث S هي الأنتروبي و k هي ثابت بولتزمان و Wهي العدد الذي لايحصى من الحالات الممكنة لكافة العناصر الذرية ومادون الذرية أو المجهرية . وهي المعادلة التي صاغها بولتزمان سنة 1878 قبل موته منتحرا إذ شنق نفسه جزعاً من عدم فهه وتعرضه للهجمات القاسية من جانب الوسط العلمي، وهي المعادلة التي عدها آينشتاين الأهم في الفيزياء المعاصرة. وهي دالة تصف كل نظام مغلق يتطور ويتنامى مع مرور الزمن، إلى جانب المبدأ الثاني لقوانين الترموديناميك أو الديناميك الحراري الذي وضعه العالم الفرنسي سادي كارنوsadi carnot .

تبين للعلماء أن للكون المرئي بداية وستكون له حتماً نهاية ، والتي يسميها العلماء " الموت الحراري للكون المرئي la mort thermique de l’univers" شأنه بذلك شأنه مكوناته، وهو يتألف من 2000 مليار مجرة مكتشفة ومرصودة لحد الآن إلى جانب مليارات من الأكداس والحشود المجرية التي لم نرصدها بدقة بعد وأكدتها الحسابات الرياضياتية ، وفي كل مجرة من 100 إلى 500 مائة مليار نجم أو شمس ولكل واحدة منها منظومتها الشمسية على غرار نظامنا الشمسي بما تحتويه من كواكب وأقمار وكويكبات والتي تعد بمليارات المليارات، فهناك حوالي 300000 نجم يولد في كل ثانية في الكون المرئي ، علماً بأن أقرب نجم إلينا يبعد مسافة 4 سنوات ضوئية ونصف والسنة الضوئية هي المسافة التي يقطعها الضوء بسرعة 300000 كلم في الثانية لمدة 4 سنوات . ويقدر عمر هذا الكون المرئي حالياً بــ 8،13 مليار سنة أو مايقارب الــ 14 مليار سنة قابلة للتزايد، ويبلغ نصف قطره اليوم 95 مليار سنة ضوئية. لكم ان تتأملوا وتستنتجوا ما تشاؤون.

أما فيزياء الكم فهي هي فيزياء الجسيمات الصغيرة جدًا والمعروفة بلغة الفيزياء باللامتناهي في الصغر. هذه الجسيمات هي لبنات بناء أساسية لكوننا المرئي. وفي حين تركز الفيزياء الكلاسيكية على الطبيعة العادية للأشياء التي يمكننا رؤيتها ولمسها دون الحاجة لأدوات إضافية في النطاق العياني وهو ما يعرف باللامتناهي في الكبر، فإن ميكانيكا الكم تدرس الأشياء أو الظواهر الطبيعية التي لا يمكن رؤيتها،  أو رصدها بأدواتنا الحالية، بينما تقوم فيزياء النسبية بدراسة الأشياء والأجسام الكبيرة مافوق الذرة التي نشاهدها ونرصدها بأدواتنا العلمية كالتلسكوبات وغيرها.

فالكون المرئي بدأ كمومياً من نقطة لامتناهية في الصغر عرفت بالفرادة أو التفرد وهي أصغر كيان مادي توصل إليه العلماء بحساباتهم العلمية.

فما هي فيزياء الكم؟

تستند فيزياء الكموم أو الكوانتوم على مبدأ يسمى التكميم، أو عملية الانتقال من فهم ظواهر فيزيائية يمكننا رؤيتها إلى شيء لا يمكننا رؤيته أو لمسه. لذا فإن فيزياء الكموم هي علم اللامتناهي في الصغر في الكون المرئي وكيف تتفاعل مع الأشياء من حولها. ويدرس الفيزيائيون الكموميون الجسيمات دون الذرية – الفوتونات والإلكترونات والنيوترونات والكواركات وما إلى ذلك – ولكن كيف يمكنك دراسة شيء لا يمكنك رؤيته؟ في معرض الإجابة على هذا السؤال يتعين علينا أن نطلع على مدخل مبسط عن فيزياء الكموم الكوانتم.

ظهرت فيزياء الكم، المعروفة أيضًا باسم ميكانيكا الكم، في المجتمعات العلمية في أوائل القرن العشرين عندما نشر ألبرت أينشتاين نظريته عن النسبية. ومع ذلك، لا يمكن أن ينسب هذا المجال إلى أي عالم واحد. ففي عام 1900، وجد الفيزيائي ماكس بلانك نفسه في مواجهة معضلة. فوفقًا لقوانين الفيزياء في ذلك الوقت، إذا تم تسخين صندوق في بيئة لا يمكن للضوء الهروب منها، فإنه ينتج كمية لا حصر لها من الأشعة فوق البنفسجية. لذا افترض العلماء أن الضوء هو موجة مستمرة. لكن عندما لم ينجح تسخين الصندوق كما توقعوا، بدأ بلانك في الاعتقاد بأن الضوء لم يكن موجودًا كموجة، ولكن كمقدار صغير من الطاقة يُعرف بالكميات. كذلك وضع أينشتاين في وقت لاحق نظرية مفادها أن الضوء موجود كجسيمات فردية، والتي سميت في عام 1926 بالفوتونات. فأول جسيم دون ذري اكتشفناه هو الإلكترون، بسبب تأثيرات تفريغ الكهرباء في بعض الغازات. ثم جاءت البروتونات، ونواة الذرة والنيوترونات.

جلبت لنا الثلاثينيات من القرن الماضي أولى مسرعات الجسيمات، وعلى الرغم من أنها لم تكن عالية التقنية أو متطورة مثل تلك التي نستخدمها اليوم، إلا أنها مكنت العلماء في ذلك الوقت من تسريع حزم البروتونات وقياس حجم نواة الذرة. وتعمل مسرعات اليوم على نفس المبادئ، وتنتج حزمة من الجسيمات المشحونة يمكن للعلماء استخدامها لدراسة المكونات دون الذرية الأخرى. كما يمكنهم اكتشافها مباشرة أو اكتشاف وجودها بسبب تفاعل الجسيمات المشحونة.

مبدأ عدم اليقين الكمومي:

فيزياء الكموم ليست سهلة بل صرح ريتشارد فاينمان أشهر أستاذ فيزياء في أمريكا بأنه لايوجد من يستطيع فهمها ولو أدعى أحدهم ذلك فهو كذاب. في عام 1927، افترض أحد أقطاب فيزياء الكموم فيرنر هايزنبرغ الألماني أنه من المستحيل قياس كلا من موضع جسم في نفس الوقت. عُرفت هذه النظرية فيما بعد باسم مبدأ الللادقة أو مبدأ عدم اليقين لهايزنبرغ، وهي واحدة من أسس ميكانيكا الكم الحديثة.

لا تعمل ميكانيكا الكم مع العناصر التي يمكننا رؤيتها. على سبيل المثال يمكنك بسهولة معرفة سرعة وموضع سقوط تفاحة من شجرة، بناءً على قانون الجاذبية – ولكن ليس من السهل تحديد أي من هذه الأشياء عندما تتحدث عن جسيم مستحيل مشاهدته بالعين المجردة. حيث ستؤثر أي محاولة لقياس سرعة أو موضع جسيم دون ذري على كلا القياسين بطريقة لا يمكن معها إجراء تحليل فعلي. فمجرد فعل الملاحظة يغير نتيجة التجربة. هذا ما يجعل فيزياء الكم صعبة للغاية كمجال علمي يعتمد مبدأ الاحتمالية.

ربما كان هناك وقت استطاعت فيه الفيزياء أن تشرح بشكل جيد معظم سلوك عالمنا المحيط بنا. ونقول معظم لأن هناك الكثير من الظواهر الموجودة لم تستطع أية نظرية أن تفسرها بشكل صحيح وهي التي تعرف بألغاز الكون. على سبيل المثال، يمكننا استخدام قوانين نيوتن للحركة لدراسة حركة الأجسام السماوية مثل الكواكب ومسارات الأجسام الأرضية مثل الصخور على الأرض. لكن قوانين نيوتن بها القليل من النقص عندما يتعلق الأمر بالمدار الإهليجي لعطارد على سبيل المثال، فلا يمكنها تفسير ذلك تماماً.

أينشتاين والنسبية:

عالج ألبرت أينشتاين هذا النقص من خلال نظريته في النسبية العامة التي وصفت بشكل مثالي مدار عطارد المرصود، وجميع الأجرام الأرضية والسماوية الأخرى. فبعد أن غمرت النظرة النيوتونية العالم في أوائل القرن العشرين، ذهبت النسبية العامة في سلسلة من التنبؤات الفورية الدائمة التي لم تفشل أبداً. حيث تنبأت النسبية بانحناء الضوء، وتم تأكيد هذا التوقع. وكذلك تنبأت بوجود ثقوب سوداء، وهي منطقة غريبة للغاية من الزمكان. ربما في البداية لم يكن من الواضح ما إذا كان هذا التنبؤ مجرد قطعة أثرية رياضية للنظرية أو ما إذا كانت الرياضيات قد وصفت شيئاً حقيقياً بالفعل. لكننا نعلم اليوم أن الثقوب السوداء حقيقية. تنبأت النظرية كذلك بوجود موجات الجاذبية أو الموجات الثقالية التي لم نتمكن من تأكيدها تجريبياً إلا في عام 2016.

لكن بعض الأشياء لا يمكن لأي إطار نظري أن يفسرها، لا فيزياء نيوتن، ولا النسبية الخاصة والعامة، ولا الديناميكا الكهربية أو الكهرومغناطيسية أو الديناميكا الحرارية. لم تكن جميع نظريات الفيزياء في أوائل القرن العشرين قادرة على الوصف الصحيح للأشياء على نطاق مجهري.

بالانتقال إلى أبعاد أصغر، نصل إلى الجزيئات، والذرات والإلكترونات، وفي النهاية إلى الكواركات التي كان لا بد من اكتشافها وهي أصغر الجسيمات المادية المعروفة حالياً. يعتقد الفيزيائيون أن تلك “الأشياء” الصغيرة تتصرف بغرابة شديدة. أما الغريب حقاً فهو أن هذه الأشياء الصغيرة لم تلتزم بالقوانين التي كانت لدينا والخاصة بالأجسام الكبيرة مثل الصخور والكواكب، فقوانين الفيزياء الجوهرية تتوقف عن العمل في النطاق مادون الذري. لذا، فإما أننا بحاجة إلى تعديل النظرية التي لدينا، وهي النسبية العامة، أو نفكر في نظرية جديدة تصف هذا السلوك الغريب للأجسام اللامتناهية في الصغر. لم ينجح تفسير النسبية العامة لاستيعاب الأشياء الصغيرة جداً. لكن ما نجح هو وصف السلوك الغريب للأشياء الصغيرة بطريقة غريبة بنفس القدر.

ما هذا السلوك الغريب؟

فيما يخص النطاق العياني مافوق الذري، فمن الممكن توقع التكوين المستقبلي للنظام إذا عرفنا التكوين السابق له. على سبيل المثال، تتيح لنا معرفة موقع الكوكب التنبؤ بالموقع المستقبلي للكوكب لأننا نعرف كيفية حساب حركته. لكن هذا لا يعمل مع الأشياء الصغيرة مجهرياً. فإذا كان لديك جسيم من الضوء، يسمى الفوتون، فلا يمكنك أن تكون متأكداً من أنه سيذهب في هذا الاتجاه أو ذاك، أو أنه سيهبط هنا أو هناك. فمرة يهبط الفوتون هنا عندما نطلقه، ومرة ​​أخرى يهبط هناك عندما نطلقه. لكننا لم نفعل أي شيء مختلف! لذا كيف سنقوم بعمل تنبؤات دقيقة إذا لم نتمكن من توقع أي شيء بشكل صحيح؟

قد تكون كلمة “كمّية” مخيفة، لكنها تصف فقط أن كل الأشياء الصغيرة تأتي في شكل “أجزاء”. الضوء، على سبيل المثال، ليس شيئاً مستمراً حيث يصعب تحديد مقدار ما هو موجود. بدلاً من ذلك، يتم تقسيمها إلى قطع أو حزم أو كوانتا كما قرر علماء الفيزياء تسميتها. الكم الواحد هو أصغر كمية ممكنة من الضوء، أو أي شيء آخر، صغير جداً.

الآن يمكننا عد تلك الأشياء الصغيرة التي نتعامل معها. لكن ما زلنا لا نستطع أن نقول كيف سيتصرفون في ضوء التكوين الأولي. بل اكتشفنا أنه يمكننا التنبؤ باحتمالية سلوك معين. فأحياناً يهبط الفوتون، جسيم الضوء الأولي، هنا وهناك ، لذلك حسبنا احتمالية مكان هبوطه، 13٪ هنا، 25٪ هناك، 34٪ هناك، وهكذا.

وبعد مراقبة المكان الذي هبطت فيه الفوتونات، تطابقت النتائج التجريبية بدقة مع الاحتمالات المتوقعة! إن ميكانيكا عالم الكم غريب، لكن على الأقل لدينا نظرية عمل تصف ميكانيكا الكم بدقة.

لإعطائك مثالاً ملموساً أكثر على السلوك الغريب، فكر في الضوء المنعكس على لوح من الزجاج. هل تساءلت يوماً عن مقدار الضوء الذي ينعكس؟

لقد قلنا بالفعل أننا لا نستطع التنبؤ بما إذا كان فوتون واحد قد انعكس أم لا، ولكن يمكننا التنبؤ بأنه من بين مائة فوتون، على سبيل المثال، سينعكس فوتونان في المتوسط. لذا، فإن 2٪ من جميع الفوتونات تنعكس عائدة من سطح الزجاج. ومع ذلك، هل هي دائماً 2٪؟ دعنا نتحقق ونأخذ لوح زجاج مختلف، لوح أكثر سمكاً قليلاً. الآن 4٪ من كل الفوتونات تعكس! حسناً، أنت تقول. لنأخذ لوح زجاج أكثر سمكًا. 16٪. كلما زاد سمك الزجاج تنعكس الفوتونات أكثر! لنأخذ لوح زجاج أكثر سمكاً! 8٪. هذا غريب. ماذا حدث هناك؟

تقوم بفحص وأخذ ألواح زجاجية أكثر سمكاً وملاحظة انعكاساتها. وبالنسبة لألواح الزجاج السميكة تدرك أن الانعكاس يعود إلى 0٪ ثم يعود إلى 16٪ ثم يعود إلى 0٪. يدور من 0٪ إلى 16٪.

عند هذه النقطة تتساءل، كيف يمكن أن “يعرف” الضوء متى ينعكس؟ كل ما أفعله هو زيادة السماكة. هل يعكس السطح الأمامي والسطح الخلفي؟ ولكن كيف يعرف أنه لا ينعكس على السطح إذا لم يصل إلى السطح الخلفي بعد؟ كيف يقرر عدم التفكير على الإطلاق؟ الجواب يكمن في رسم سهام صغيرة.

الاحتمالات في فيزياء الكم:

لقد أثبتنا أنه يمكننا حساب احتمال حدث ما، مثل “ما هو احتمال انعكاس الضوء عن هذا الزجاج”؟ دعونا نحسب إذن!

من أجل حساب الاحتمالات الخاصة بنا. تخيل ساعة تناظرية تحسب وقت الفوتون الذي يبدأ رحلته من المصدر (الليزر) إلى الزجاج حيث ينعكس عن السطح الأمامي ثم يصطدم بكاشف يسجله. حافظ على دوران عقارب تلك الساعة طالما أن الفوتون يتحرك ثم يتوقف بمجرد اصطدامه بالكاشف.

الآن لدينا اتجاه معين بواسطة عقرب الساعة وما نفعله بعد ذلك هو رسم يد الساعة هذه كسهم. طوله هو الجذر التربيعي لاحتمالية انعكاسه التجريبية وفي هذه الحالة دعنا نقول إن الانعكاس هو 4٪، لذا سيكون الطول 0.2 لأن 0.2 ∗ 0.2 = 0.04 وهو 4٪.

دعونا نفعل الشيء نفسه للسطح الخلفي. نحافظ على دوران ساعة اليد عندما يغادر الفوتون المصدر، وينعكس عن السطح الخلفي، ثم يضرب الكاشف. هذه المرة استغرق الفوتون وقتًا أطول قليلاً لأنه كان عليه أن ينتقل عبر الزجاج. ومن ثم فهو يشير إلى اتجاه مختلف. لنفترض أنه ينعكس على السطح الخلفي بنسبة 4٪ أيضاً، لذا فإن طول السهم هو 0.2 مرة أخرى.

قبل أن نضع هذين السهمين معًا، هناك تفاصيل صغيرة نحتاج إلى معرفتها. تنعكس الأسهم التي تنعكس عن السطح الأمامي في اتجاهها. الآن نضع ذيل السهم الثاني على رأس السهم الأول (الذي عكسناه سابقًا). ثم نرسم سهمًا آخر، ما يسمى بالسهم النهائي، من ذيل السهم الأول إلى رأس السهم الثاني. طول هذا السهم يساوي 0.223. نحن نربيعها ونحصل على 0.05 وهي 5٪. لقد حسبنا للتو احتمال انعكاس الفوتونات على الزجاج.

إذا زدنا سمك الزجاج، فإن يد الفوتونات المنعكسة عن السطح الخلفي ستستغرق وقتًا أطول قليلاً للوصول إلى الكاشف. والنتيجة هي سهم يشير في نفس اتجاه السهم الأول. أضفهم معًا رأسًا إلى الذيل، وارسم السهم الأخير، وستحصل على 0.2 + 0.2 = 0.4. ربّع هذه القيمة 0.4 وستحصل على 0.4 0.4 = 0.16 أي 16٪، أقصى انعكاس. لماذا هذا هو الحد الأقصى؟ لأنه لا يمكنك وضع الأسهم معًا بأي طريقة أخرى لزيادة طولها معًا. هذا هو السبب في أن أقصى انعكاس هو 16٪ للزجاج.

يشار إلى هذا العمل المتمثل في مراقبة سلوك الضوء باسم الديناميكا الكهربية الكمومية، أو QED باختصار، وهي طريقة للنظر إلى الضوء على أصغر نطاق. ولكن ما علاقة كل هذا من الفوتونات والزجاج والانعكاسات برسم الأسهم؟!

الجاذبية الكمومية قد تكشف الطبيعة الحقيقية للزمن حيث تواجه محاولات العلماء في توحيد ميكانيكا الكم مع النسبية الخاصة في نظريةٍ شاملة للجاذبية الكمومية مشكلةً تعرف باسم "مشكلة الزمن". في ميكانيكا الكم، الزمن كوني ومطلق، وهو دقات منتظمةٌ في عقارب الساعة تملى على التشابكات الكمومية الناشئة بين الجسيمات الأولية. ولكن في النسبية العامة (نظرية الجاذبية الخاصة بـ ألبرت آينشتاين)، فإنّ الزمن نسبيٌ وديناميكي، وهو بعدٌ مرتبطٌ مع الأبعاد الثلاثة للمكان X,Y,Z ،الطول والعرض والارتفاع،  و المشكّلة معا نسيج "الزمكان Space-temps " رباعيّ الأبعاد . ينحني النسيج الكوني للزمكان تحت تأثير الكتلة أو وزن المادة، مما يجعل الأجسام "تسقط" باتجاهها (هذه هي الجاذبية)، كما يؤدي ذلك إلى إبطاء الزمن بالنسبة للساعات البعيدة عنها. وبطريقةٍ مماثلة، إذا ركبت في صاروخٍ وتسارعت عبر الفضاء باستخدام الوقود بدلاً من الجاذبية، فإنّ الزمن سيتمدد، وسيزيد عمرك بدرجةٍ أقل من شخصٍ آخر بقي ساكناً في منزله. تتطلب عملية توحيد ميكانيكا الكم مع النسبية العامة توفيق مفهوميهما المطلق والنسبي للزمن. مؤخراً، قدم بحثٌ واعدٌ عن الجاذبية الكمومية موجزاً عن الطبيعة المحتملة لذلك التوافق، بالإضافة إلى نظرةٍ على الطبيعة الحقيقية للزمن. يعدّ العديد من الفيزيائيين المرموقين اليوم أنّ الزمكان والجاذبية ظاهرتين "ناشئتين": بمعنى أنّ نسيج الزمكان المنحني والمرن بالإضافة للمادة التي يحتويها هما هولوغرام ينبثق من شبكةٍ معلوماتيةٍ متشابكةٍ من البتّات الكمومية (qubits quantum bits)، بشكلٍ مشابهٍ للبيئة الثلاثية الأبعاد لألعاب الحاسوب المشفرة في البتّات التقليدية على رقاقةٍ من السيليكون. يقول مارك فان رامسدنك Mark Van Raamsdonk، عالم الفيزياء النظرية في جامعة كولومبيا البريطانية: "أعتقد اليوم أننا نفهم أنّ الزمكان وهو في الواقع مجرد وصفٍ هندسي للبيئة التشابكية لهذه الأنظمة الكمومية الضمنية". أنجز الباحثون الحسابات الرياضية مظهرين كيفية نشأة الهولوغرام في أكوانٍ افتراضية تتمتع بهندسة زمكانٍ واسعةٍ تُعرف باسم فضاء (أنتي دي سيتر anti-de Sitter)، اختصارا AdS. في هذه العوالم المشوهة، تتقلص الزيادات المكانية أكثر فأكثر كلما ابتعدت عن المركز. وفي النهاية، يتقلص البعد المكاني الممتد من المركز حتى يختفي تماماً، واصلاً إلى حدوده النهائية. إنّ حقيقة وجود هذه الحدود –والتي تتمتع بأبعادٍ مكانية أقل ببعدٍ واحد من الزمكان الداخلي أو الجسم Bulk– يساعد في عمل الحسابات عن طريق توفير منصةٍ صلبة لنمذجة البتّات الكمومية المتشابكة التي تعمل على إظهار الهولوغرام بداخلها. قال براين سوينغل Brian Swingle من جامعة هارفرد وبرانديز: "داخل الجسم، يبدأ الزمن بالانحناء مع المكان بطرقٍ دراماتيكية. يخولنا فهمنا لوصف ذلك من خلال (الرواسب) على تلك الحدود" مشيراً في كلامه إلى البتّات الكمومية المتشابكة. في ورقةٍ علمية جديدة، يشرح إريك فيرليند Erik Verlinde من جامعة أمستردام احتمالية أن تكون المادة المظلمة وهما ناتجا عن النشوء الهولوغرامي للزمكان من التشابك الكمومي. حقوق الصورة: ILVY NJIOKIKTJIEN FOR QUANTA MAGAZINE في ورقةٍ علمية جديدة، يشرح إريك فيرليند Erik Verlinde من جامعة أمستردام احتمالية أن تكون المادة المظلمة وهما ناتجا عن النشوء الهولوغرامي للزمكان من التشابك الكمومي. حقوق الصورة: ILVY NJIOKIKTJIEN FOR QUANTA MAGAZINE عرض المزيد تتطور حالات البتّات الكمومية وفقاً للزمن الكوني بشكلٍ مشابهٍ لعملية تنفيذ خطوات شيفرةٍ حاسوبية، مما يخلق زمناً منحنياً ونسبياً في جسم فضاء AdS. ولكن، ليست هذه الطريقة التي يعمل بها كوننا بالضبط. في كوننا، يتمتع نسيج الزمكان بهندسةٍ تُعرف باسم "دي سيتر de Sitter"، يتمدد فيها النسيج كلما نظرت لمسافةٍ أبعد. يتمدد النسيج حتى يصل الكون إلى حدٍ يختلف فيه عن ذلك الذي في فضاء AdS: ألا وهو نهاية الزمن. في تلك النقطة، في حدثٍ يُعرف باسم "الموت الساخن heat death" يتمدّد الزمكان بدرجةٍ كبيرةٍ ينفصل فيها كلٌ شيء داخله عن كلٍ شيء آخر، وبالتالي لن تتمكن أي إشارةٍ من السفر بين شيئين أبداً. عندها، ينهار المفهوم المألوف عن الزمن. وبعد ذلك، لا يحصل أي شيء. على الحد الأبديّ لفقاعة الزمكان الخاص بكوننا، من المرجح أن تبقى التشابكات التي تربط البتّات الكمومية (والتي تعمل كشيفرةٍ لهيكل كوننا الداخلي) سليمةً، إذ لا تحتاج هذه الروابط الكمومية إلى إرسال تلك الإشارات ذهاباً وإياباً. ولكن، يتوجب على حالة البتّات الكمومية أن تبقى ساكنةً وغير متأثرةٍ بالزمن. يقترح هذا أنه كما تقوم البتّات الكمومية على حدود فضاء AdS بخلق هيكلٍ داخليٍ ببعدٍ مكانيٍ إضافي، فإنه يتوجب على البتّات الكمومية على الحد عديم الزمن لفضاء de Sitter أن تنشئ كوناً بزمنٍ ديناميكيٍ. لم يتمكن الباحثون بعد من إجراء هذه الحسابات الرياضية. قال سوينغل: "في فضاء de Sitter لا نمتلك فكرةً جيدةً لفهم آلية نشوء الزمن". يأتي أحد الحلول من الرؤى النظرية الخاصة بـ دون بايج Don Page وويليام ووترز William Wootters في الثمانينيات. اكتشف بايج، والذي يعمل حالياً في جامعة ألبيرتا، مع ووترز، العامل حالياً في كلية ويليامز، أنّه يمكن للنظام المتشابك الساكن عالمياً أن يحوي نظاماً فرعياً يتطور كما يبدو من وجهة نظر المراقب الموجود بداخله. يتكون النظام من نظامٍ فرعي متشابكٍ مع ما قد يبدو كساعة زمنية. يُطلق على هذه الحالة اسم "حالة تاريخية History state". تختلف حالة النظام الفرعي بالاعتماد على حالة الساعة، ما إذا كان عقربها يُشير إلى الساعة الواحدة أو الثانية أو الثالثة وهكذا. يشرح سوينغل: "لكنّ الزمن لا يتغير في حالة النظام والساعة ككل. لا وجود للزمن، إنها الحالة فحسب –حيث لا تتغير أبداً". بكلماتٍ أخرى، الزمن غير موجودٍ عالمياً، لكنّ مفهوماً فعالاً عن الزمن ينبثق من النظام الفرعي. وضح فريقٌ من الباحثين الإيطاليين هذه الظاهرةً تجريبياً عام 2013. كتبت المجموعة في ملخص عملها: "لقد أظهرنا كيف يمكن رؤية تطور حالة متشابكةٍ ساكنة مكونةٍ من فوتونين من قِبل راصدٍ يستخدم أحد الفوتونين كساعةٍ لقياس زمن تطور الفوتون الآخر. ومع ذلك، فبالنسبة لراصدٍ خارجي، فإن الحالة المتشابكة العالمية لا تتطور أبداً". قاد عملٌ نظريٌ آخر إلى نتائج مشابهه. تقترح الأنماط الهندسية، كالأمبليتوهيدرون Amplituhedron، التي تصف نتائج التفاعلات الجسيمية أنّ الواقع ينبثق من شيء رياضيٍ بحتٍ لا يتأثر بالزمن. ومع ذلك، تبقى الأمور غير واضحةٍ تماماً فيما يتعلق بالعلاقةِ بين الأمبليتوهيدرون وعلم الهولوغرام". وأخيراً، يقول سوينغل: "بطريقةٍ ما، يمكن للزمن أن ينبثق من درجات حراريةٍ لا تتأثر بالزمن عن طريق التشابك.

يُمكن أن تكشف الجسيمات الضخمة المتذبذبة بانتظام كالساعة ما حدث قبل الانفجار العظيم!!!!!

ما قبل البداية أو ماقبل الانفجار العظيم !!

على الرغم من أن هذا يبدو رائعًا، إلا أن النماذج الأولية لمفهوم الكون الدوري او المتذبذب واجهت صعوبة في مطابقة نتائج الملاحظات وعمليات الرصد والمراقبة التي تم إجراؤها – وهذا عائق رئيسي عندما نتحدث عن خلق العلوم والقيام بها بطريقة منهجية.

إن العائق الرئيسي هو عملية التوفيق مع ملاحظاتنا حول إشعاع الخلفية الكونية الميكروي: بقايا من الضوء عندما كان عمر الكون 380،000 سنة فقط. ولأننا لا نستطيع أن نرى ما قبل هذا الجدار الضوئي، فإننا إذا بدأنا العبث نظرياً بفيزياء الكون الوليد، أي الكون في مراحله الأولى، فنحن نؤثر على نمط ضوء الشفق الذي تولد بعد الانفجار العظيم.

وبناءً على ذلك، يبدو أن الكون الدوري كان فكرة أنيقة ولكنها غير صحيحة.

لكن فكرة الكون الملتهب ekpyrotic universe ظلت مشتعلة على مر السنين، وقد استكشفت ورقة نشرت في يناير في قاعدة بيانات arXiv بعض المشاكل الرياضية والفرص الضائعة سابقًا. اكتشف الفيزيائيون، روبرت براندنبرغر وزيوي وانغ من جامعة ماكجيل في كندا McGill university، أنه في لحظة «الارتداد»، عندما يتقلص كوننا إلى نقطة صغيرة بشكل هائل ومن ثم يعود إلى حالة الانفجار العظيم، فمن الممكن ترتيب كل شيء للحصول على نتائج رصدية مختبرة وتكون مناسبة.

بكلمات أخرى، قد تسمح الفيزياء المعقدة لهذه الحقبة الحاسمة (والتي نعترف أننا بالكاد نفهمها) إلى تغيير رؤيتنا جذريًا للكون والوصول إلى رؤية منقحة حول المكان والزمان الذي نوجد فيه في الكون.

ولكن لاختبار هذا النموذج بالكامل، سيتعين علينا الانتظار لجيل جديد من التجارب في علم الكونيات، لذلك دعونا ننتظر قبل الاحتفال بنموذج الكون الملتهب ekpyrotic universe.

اقتَرحَ الباحثون البَحث عن تأثير الجُسيمات التي تتذبذب بانتظام كالساعة؛ لمَعرِفة إذا ما كان هناك كون قَبل الانفِجار العَظيم، وفهم كيفية تَطوره بعد نُشوئه.

النَظرة السائدة حاليًا في علم الكَونِيات أنَّ الكون شَهِد في اللحَظات الأولى انفِجارًا هائلًا من التوسع، وهو ما يُعرف بالتَضخُم “inflation” أو التوسع المُتسارع الموجز، وفي أثناء التوسع المُفاجئ تَوسع الفَضاء بِسُرعة تفوق سُرعة الضوء.

يُمكن للتَضخم أَن يُساعد في حل العَديد مِن الأَلغاز عن بُنية الكون وتطوره، على سبيل المِثال يُمكن للتَضخُم أن يسوي تركيب الكَون (يخفض الاختلافات فيه)، مُوضحًا لماذا يَبدو الكَون تقريبًا متشابهًا في الاتِجاهات كافة.

قال آڤي لوب Avi Loeb وهو مُؤلف مُشارك في هذه الدراسة وأُستاذ عِلم الفلك في جامعة هارفرد: “مع ذلك فإنَّ مُنتقدي نَظرية التَضخُم في عِلم الكَونيات يجادلون في أَنَّها تَحتاج إلى ظُروف بِداية غير مرجحة للكَون، يحتاج التوسع المتسارع (التضخم) إلى نماذج مصطنعة بكثرة من أَجل شَرح آخر البَيانات لخَلفِية إشعاع الخلفية الميكروية الكوني (cosmic microwave background radiation) التي تُعد أَقدم ضَوء في الكَون“.

قال لوب لموقع space.com: “ لقَد تم استِبعاد النَموذج الأكثر طبيعية ومعقولية للتَضخُم، وهناك نظرية مرنة جدًا للتَضخُم بإِمكانها التكيف مع أي سيناريو، فيَكون كُل شيء مُمكن، تبدو مقلقة قليلًا؛ فقوة النَظرية العِلمية هي أنه بإِمكانها التَنَبؤ بمُخرجات مُعينة واستِبعاد أُخرى“.

وقال لوب: “طَوَّر العُلماء نَماذِج كَونية أُخرى مُختلِفة جدًا، فقد تَتَمكن من حلِّ ألغاز الكَون نفسه التي حلَّها نموذج التَضخُم، على سَبيل المثال التضخم يفترض أنَّ الكون ابتدأ نقطة متفردة وهي نُقطة ذات كَثافة لا نِهائية من المادة والطاقة، نظريًا المتفردات تحني نسيج الفَضاء والوقت إلى ما لا نهاية، ولا شيء مَوجود قبل الانفِجار العَظيم حتى الوقت، ومَع ذلك هُناك نَموذج كَوني آخر يُشير إلى أنَّ الكَون ولد من “الارتِداد الكبير” Big Bounce وتَوسع للخارج بعد انهِيار كَون بِدائي في السابق، وفي نموذج التضخم فإنَّ هذا النَموذج باستِطاعته أن يَشرح لماذا يبدو الكون بهذه الطريقة.

الآن لاتِخاذ القرار بين التَضخُم والمقتَرحات الأُخرى اقتَرح Loeb وزُملاؤه عمل فحص لرُؤية إذا ما كانوا جزئيًا على خطأ.

قال Loeb: “ يُحرز العِلم تَقدُمًا مع الأَدلة، ليس بالاعتِقادات والتَكهُنات لذلك نُريد أن نَجد أدلة لنُقنِع أَنفُسنا بأنَّ سيناريو أو آخر هو ما حصل“.

قال تشونغ تشى شيانيو Zhong-Zhi Xianyu وهو مُؤلف مُشارك في هذه الدراسة في جامعة هارفرد، في تصريح له: “المِفتاح لهذا الاختبار هو كيف يُمكن للكَون أَن يَتصرف في هذه النَماذج الكَونية المُختلفة، يُشير التَضخُم إلى أنَّ الكَون يَتَوسع بتضاعُف مُستَمر، بينما يفترض الارتداد الكبير أنَّ كونًا بدائيًا تَقلص ثُم تَوسع كَوننا الحالي، اقتَرحت بَعض النَماذج بِأنَّ أي تَغيُّر في الحَجم حدث بِشكل بَطيء، بَينما اقتَرح آخَرون أَنَّه يحدث بسرعة بالغة”.

إذا كان كَون بِدائي قد وُجد قَبل كَوننا الحالي، فيقترح فهمنا الحالي للفيزياء أنه كان مِن المُمكن للجُسيمات الضخمة أن تَكون مَوجودة وأن تَكون قد تذبذبت على تَردد مُنتظم مشابه لتَأرجح بندول الساعة ذهابًا وإيابًا، وتَقلبات هذه “الساعات القِياسية البدائية” كانت لتنتج مِن شذوذات (irregularities) صغيرة في كَثافة المادة من قياسات صغيرة جدًا يُمكن أن تُصبح اللبنات الأساسية للبنى في المقياس الكوني في كوننا بعد التمدد.

قال شينغانغ تشن Xingang Chen المُؤلف الرئيسي للدَراسة في جامعة هارفرد في تصريح له:

“إذا تَخيلنا المَعلومات التي تَعرفنا عليها إلى الآن عما حدث قبل الانفِجار العظيم في قائمة من الإطارات(الصور) المكوِّنة لفيديو، فتُخبرنا الساعة المعيارية كيف يمكن تشغيل تلك الصور“.

إذا وُجِد كَون بدائي منذ زمن ما، سَيضغط انهياره الساعات القِياسية البِدائية بِطُرق يمكن اكتشافها ضمن بُنية الكَون الحالي.

قال Xianyu في هذا البيان: “إذا عُثر على نَمط إشارات تُمثل تقلص الكون، سَيؤدي ذلك إلى دَحض نظرية التَضخُم بالكامل“.

قال loeb “هناك العَديد مِن مَجموعات البَيانات الحالية والمُستقبلية التي يُمكن للباحثين تَحليلها للبحث عن تلك العلامات البارزة، أَحدها يَتضمن دِراسات على نِطاق واسع للفضاء كدراسة سلون الرقمية للفضاء Sloan Digital Sky Survey ، والدراسة القادمة عن الطاقة المظلمة Dark Energy Survey، وأيضًا دراسة واسعة المجال لتلسكوب الأشعة تحت الحمراءWide Field Infrared Survey Telescope (WFIRST) أو تلسكوب المسح الإجمالي الكبير Large Synoptic Survey Telescope (LSST) “، وأضاف يمكن أيضًا للعلماء أن يَنظروا إِلى خَلفية أَشعة الميكروويف الكَونية.

قال Loeb: “حَددنا تفاصيل ملحوظة يمكن أن تَستَبعد التَضخُم”، هذا ممكن لحد بعيد أن التضخم حدث بالفعل، ولكن من الجيد دائمًا أن يكون لديك القدرة على مَعرفة ما إِذا كانت الأَفكار الشائعة صَحيحة أيضًا“.

فَصل العُلماء اكتِشافاتهم في الورقة التي تَمت المُوافقة عليها مِن مَجلة رسائل المراجعة الفيزيائية Physical Review Letters، المُتوفرة حاليًا على مَوقعهم الإلكتروني ArXiv.

قد يتم حل لغز بداية الكون قريباً:

بدأ الكون بالانفجار الكبير، ولكن الشرارة التي اشتعل بها ذلك الانفجار ظلت لغزًا كبيرًا منذ فترة طويلة، وحتى الآن.

لكن دراسة نشرتها دورية "ساينس" (Science) أوضحت -على ما يبدو- تلك الآلية؛ إذ تمكَّن باحثون -بالصدفة البحتة- من محاكاة ما حدث في بداية الكون، عبر إحداث انفجار داخل أنبوب اختبار لا تزيد مساحة سطحه على 2،2 بوصة مربعة!

حين تموت النجوم، تترك وراءها إرثًا متفجرًا، يُعرف باسم المستعرات العظمى، التي تفوق في حجمها المجرة المضيفة لها في كثير من الأحيان، وقد أسفر أحد الانفجارات الناجمة عن تلك المستعرات عن وجود كوننا الفسيح.

كان ذلك الانفجار هائلًا؛ إذ يُعَد أكبر انفجار شهده عمر الكون حتى الآن، ومع ذلك، تمكَّن الباحثون في جامعة "سنترال فلوريدا" من محاكاته عن طريق الصدفة.

كان الباحثون يختبرون أنظمة الدفع في المحركات المدمجة بالمركبات الفضائية، والتي يُمكن أن تسير بسرعة تفوق سرعة الصوت.

وكجزء من تلك التجارب، أجرى الباحثون اختبارًا على الطريقة التي تندفع بها ألسنة النيران.

وحين بدأ الباحثون في التعمق في ذلك الاختبار، اكتشفوا مجموعةً من المعايير التي يُمكن أن تدفع اللهب إلى توليد الاضطرابات، والإسراع التلقائي، والانتقال إلى التفجير، ما يعني ببساطة أنهم اكتشفوا الكيفية التي بدأت بها الشرارة نفسها، والتي يُمكن أن تكون النقطة الأولى –والأساسية- في صناعة انفجارات النجوم المستعرة، وحتى الانفجار الكبير الذي بدأ به كوننا.

يمكن ملاحظة الحركة العشوائية للغاز في الوسط البينجمي في جميع مناطق تكوين النجوم.

وينقسم إلى نوعين:

أولهما الاضطراب الأسرع من حركة الصوت، وفيه يجتاح ضغط الغاز الجزيئات الزائدة عن الحد داخله، وينفجر متمددًا للخارج، موفرًا قوة ضغط هائلة، تخلق هياكل ذات كثافة قليلة نسبيًّا، أما ثانيهما فهو الاضطراب الأقل من حركة الصوت، والذي لا يوجد غالبًا في أثناء الانفجارات النجمية.

في مجرة كمجرتنا –درب التبانة- تموت النجوم ذات الكتلة الأكبر من شمسنا بنحو 100 مرة، مُحدِثةً انفجارًا مستعرًا، ويحدث ذلك الأمر كل 50 عامًا تقريبًا.

وفي أثناء وفاة النجم، يبدأ الجرم في الاحتراق، مستهلكًا الأكسجين والكربون، قبل الدخول في عملية تسريع ووضع انتقالي ينتهي بتفجير قوي، وبالرغم من علمنا بوجود التفجيرات؛ إذ نرصدها بتلسكوباتنا، إلا أن هناك دائمًا رابطًا مفقودًا للكيفية التي تنتقل بها النجوم من وضع استهلاك الكربون والأكسجين إلى وضع الانفجار.

في حين تفترض معظم الآليات والنظريات الحديثة التي تُفسر الانفجار الكبير أن الفتيل كان موجودًا في لحظة الانفجار بشكل طبيعي، فإن الآلية التي اكتشفها الباحثون تقول إن هناك "لهبًا سلبيًّا" كلهب الشمعة، تحول إلى لهب نشط "كفتيل القنبلة".

يقول الباحث الرئيسي في تلك الدراسة وهو العالم المصري "كريم أحمد"، في تصريحات لـ"للعلم"، إنهم لاحظوا أن النيران المنبعثة من المحركات "يُمكن أن تتسارع من تلقاء نفسها دون الحاجة إلى زيادة في كمية الوقود"، فبدأوا في التساؤل عن سبب تلك الظاهرة الفريدة.

لتوضيح الأمر بصورة أكثر، يجب فهم مجموعة من التعريفات المهمة في علم الاحتراق، أول تلك التعريفات هو مصطلح التوقد، وهو نوع من أنواع الحريق الذي تنتقل فيه الشعلة بسرعة تفوق سرعة الصوت، وفيه تقل سرعة الحرق عن سرعة الصوت، وتكون سرعة انتشار اللهب أقل من 100 متر في الثانية، أما الضغط فلا يزيد على نصف بار. من أمثلة ذلك النوع من الحريق موقد الغاز، والألعاب النارية، وحرائق الغابات، وحتى البارود في الأسلحة الشخصية الخفيفة. ويتوسع ذلك النوع من الحريق في نمط دائري حال توافُر الوقود، فإذا لم يكن هناك وقود انطفأت النيران وانكمشت.

أما التعريف الثاني فهو التفجير، وفيه يحدث شكل هائل من أشكال الانفجار، تتحرك فيه الشعلة بسرعة أكبر من سرعة الصوت، وبضغط يزيد على 20 بارًا (وحدة قياس للضغط لا تتبع النظام الدولي للوحدات)، يؤدي ذلك إلى إطلاق جزيئات غير مستقرة ذات طاقة عالية تنفصل وتتجمع في أشكال جديدة، ويُعد انفجار "التي إن تي" واحدًا من الأمثلة التي توضح الحريق بالتفجير.

أما التعريف الثالث، فهو حريق التوقد/ التفجير، وفيه تتزايد سرعة اللهب من مرحلة التوقد (سرعتها أقل من سرعة الصوت) إلى مرحلة التفجير (سرعتها أعلى من سرعة الصوت)؛ لتخلق تيارات دوامية اضطرابية، وهو ما حدث تمامًا في الانفجار الكبير الذي شكَّل كوننا"، وفق ما يقوله "أحمد".

تشير الدراسة إلى أن الطاقة التي بدأ بها كوننا تسببت في انفجار من النوع الأول "التوقدي" قاد إلى انفجار من النوع الثاني "التفجيري"، ما أدى إلى تسارُع الكون وتوسُّعه بالصورة التي نعرفها الآن.

يقول "أحمد" –وهو أمريكي من أصل مصري- في تصريحاته لـ"للعلم":

الأمر جاء بالمصادفة حين كنا نستكشف الطريقة التي تندفع بها النيران من المحركات، في محاولة لجعل تلك النيران تُنتج طاقةً أكثر بطريقة أكثر فاعليةً ونظافة، ولا تنطبق تلك الآلية على المحركات فقط، بل على النجوم المستعرة أيضًا. وحين لاحظ الفريق إمكانية تحوُّل جبهة اللهب من التوقد إلى الانفجار أدرك أن ذلك ما جعل الانفجار الكبير كبيرًا.

يضيف "أحمد" أن العمل على تلك الدراسة استغرق أكثر من 5 سنوات كاملة، ولن يساعدنا فهم تلك الآلية على فهم الكيفية التي توسع بها الكون فقط، ولكن سيساهم أيضًا في تطوير محركات ذات طاقة عالية يمكنها توليد كهرباء هائلة، وهو الهدف الأساسي لتلك الدراسة، كما يُمكن أن يساهم أيضًا في تطوير محركات دفع نفاثة ومحركات صاروخية أكثر قوةً وفاعليةً مقارنةً بالمحركات الحالية، ما سيساعد على تقليص مدة الرحلة من نيويورك إلى القاهرة من 11 ساعة إلى 60 دقيقة، وهذا يعني أنني أستطيع العودة إلى الوطن الأم في وقت أقل".

يُذكر أن كريم أحمد، المؤلف الرئيسي للدراسة له جذور مصرية، إذ إن والديه مصريان، وهو حاصل على الدكتوراة في الهندسة الميكانيكية من جامعة بوفالو الأمريكية، وعمل طويلًا في مجال المحركات العسكرية، وهو عضو في الأكاديمية الأمريكية للملاحة والفضاء، علاوة على كونه باحثًا في جامعة سنترال فلوريدا، وعضوًا في هيئة تدريس مركز الأبحاث المتقدمة للطاقة.

الجاذبية الكمومية ونظرية كل شيء:

كيف يمكن لنظرية يتم دمج ميكانيكا الكم مع نظرية النسبية العامة / قوة الجاذبية والبقاء صحيح بمقاييس الطول المجهري؟ ما هي التنبؤات التي يمكن التحقق منها التي تقدمها أي نظرية عن الجاذبية الكمومية؟

الكثير من الصعوبة في ربط هذه النظريات على الإطلاق تأتي مقاييس الطاقة من الافتراضات المختلفة التي تضعها هذه النظريات حول كيفية عمل الكون. نماذج النسبية العامة الجاذبية هي انحناء الزمكان: في شعار جون أرشيبالد ويلر، "الزمكان يخبر المادة كيف تتحرك؛ المادة تخبر الزمكان كيف ينحني." من ناحية أخرى، تُصاغ نظرية المجال الكمومي عادةً في الزمكان المسطح المستخدم في النسبية الخاصة. لم تثبت أي نظرية حتى الآن نجاحها في وصف الحالة العامة حيث تؤثر ديناميات المادة، المصممة بميكانيكا الكم، على انحناء الزمكان. إذا حاول المرء التعامل مع الجاذبية على أنها مجرد مجال كمومي آخر، فإن النظرية الناتجة لن تكون قابلة لإعادة التنظيم. حتى في الحالة الأبسط التي يكون فيها انحناء الزمكان ثابتًا بشكل مسبق، فإن تطوير نظرية المجال الكمومي يصبح أكثر تحديًا رياضياتيًا ، والعديد من الأفكار التي يستخدمها الفيزيائيون في نظرية المجال الكمي على الزمكان المسطح لم تعد قابلة للتطبيق.

تأمل أن تسمح لنا نظرية الجاذبية الكمومية بفهم مشاكل الطاقة العالية جدًا والأبعاد الصغيرة جدًا للفضاء، مثل سلوك الثقوب السوداء، وأصل الكون.

يتسائل العلماء: هل الطريق نحو نظرية كل شيء..هو  الجاذبية الكمومية أو الثقالية؟

مما لا شك فيه أن أهم إنجازين في علم الفيزياء، خلال القرن العشرين، هما اكتشاف نظريتي «النسبية الخاصة والعامة» و«فيزياء الكم»، فقد أصبحت النظريتان فيما بعد بمنزلة العمود الفقري للفيزياء الحديثة.

ويشكل الدمج بين النظريتين التحدي الأكبر لعلماء الفيزياء، والذي إن تحقق سيشكل خطوة عملاقة نحو فهم نظرية كل شيء في هذا الكون البديع.

قبل أن نتكلم عن الصعوبات التي واجهت العلماء لإنجاز الدمج بين هاتين النظريتين، دعونا أولًا نتكلم بشكل مختصر عن كل نظرية منهما على حدة.

لنبدأ بالنظرية النسبية، كانت هناك فكرة تسيطر على المجتمع العلمي، هي وجود ما يسمى بالأثير، الوسط الحامل للموجات الكهرومغناطيسية.

تلك الفكرة دفعت العلماء إيه ميكلسون وإي مورلي لاختبار وجود الأثير عمليًّا عن طريق اختبار تأثر سرعة الضوء بسرعة الأثير المفترض وجوده، إلا أن نتائج التجربة جاءت سلبية. وقد وضعت تلك النتائج العلماء في حيرة من إيجاد التفسير المناسب لها.

فيما بعد نفى أينشتين فكرة وجود الأثير، وتنبأ بأن سرعة الضوء هي السرعة القصوى، وهي غير متغيرة في هذا الكون، ليبني بذلك النظرية «النسبية الخاصة».

ذلك الفرض المتعلق باعتبار سرعة الضوء سرعةً قصوى وضع أينشتين في تحدٍّ أمام نظرية «نيوتن للجاذبية»، والتي تنتقل الجاذبية فيها انتقالًا آنيًّا، فيما يتعارض مع فرضية أينشتين بخصوص سرعة الضوء التي تعتبر أقصى سرعة في الكون.

دفع ذلك أينشتين لوضع افتراض يقول بأن الجاذبية أيضًا تنتشر بسرعة قصوى تساوي سرعة الضوء، لكن أصبح الثمن لهذا الافتراض هو القبول بانحناء الزمان والمكان نتيجة انتشار قوى الجاذبية في الفراغ، وقد أصبح هذا المنطلق الأساسي لصياغة نظرية النسبية العامة.

واعتبر أينشتين أن الزمان والمكان ليسا شيئًا مسطحًا كما يُعتقد، وإنما هما نسيج واحد ينحني بفعل توزيع الكتلة والطاقة بداخله.

والأمر أشبه بغشاء مرن من المطاط منبسط في جميع الاتجاهات، لكن بمجرد وضع كرة معدنية ثقيلة الوزن عليه يتقوس تحت تأثير ثقل هذه الكرة، ويكون التقوس أكبر ما يمكن بجوار الكرة، ويقل تدريجيًّا كلما بعدنا عنها، وهو مؤقت؛ إذ يزول بمجرد رفع الكرة.

ويبقى سؤال مهم.. ماذا لو تحركت كرة أخرى أصغر في الحجم والثقل في اتجاه الكرة الكبيرة بحيث تدخل في نطاق التقوس؟

بطبيعة الحال ستسقط فيه، ولكن الأمر يختلف لو أن الكرة الصغيرة تحركت بسرعة كافية تمنعها عن السقوط في التقوس؛ إذ سوف تدور في محيط هذا التقوس دون السقوط فيه.

ويطلق على نطاق التقوس مجال الكرة الكبيرة، وهو ما يحدث حال تحرك كواكب مجموعتنا الشمسية في مجال نجم الشمس بسرعة تمنع انجذابها الكامل للشمس لكنها تظل تدور حولها في مدار محدد؛ فالشمس ذات الثقل الكبير تؤدي لتقوس الفضاء (نسيج الزمكان)؛ وهو ما يجعل الكواكب الأصغر في الكتلة التي تتحرك بالقرب منها تنجذب إليها.

وبناء على ما سبق، فإن الأشعة الضوئية تسير في خطوط مستقيمة إذا كان الفضاء خاليًا من المادة، بينما يتعرض مسارها للانحناء والتقوس في حال صادفت جسمًا ذا كتلة كبيرة كالشمس مثلًا.

تلك النتائج كانت هي الحد الفاصل بين فهم نيوتن للزمان والمكان وفهم أينشتين لهما.

والآن، نأتي للنظرية الأخرى وهي نظرية الكم، والتي تُعَد ثورة علمية قادها مجموعة من العلماء الشباب أمثال هيزنبيرج وديراك وبوهر وباولي وغيرهم من أفذاذ التاريخ البشري.

تتعلق فيزياء الكم بفهم عالم الفيزياء على المسافات الضئيلة الذرية وما دونها.

ويرتكز جوهر فيزياء الكم علي أساس مبدأ فيزيائي شهير يُعرف بمبدأ «عدم التأكد». ولفهم ذلك المبدأ علينا أن نفهم فلسفة الفيزياء أو ما يُعرف بالفيزياء الكلاسيكية قبل ظهور فيزياء الكم.

ومن جانبها، ترتكز فلسفة الفيزياء الكلاسيكية حول دراسة معادلة حركة حتمية للنظام الفيزيائي، تلك المعادلة يمكنها إخبارنا بصورة حتمية عن ماضي النظام الفيزيائي وحاضره ومستقبله. ومثال على ذلك معادلات الحركة لنيوتن، أو معادلات أينشتين لمجال الجاذبية، وغيرها من المعادلات الكلاسيكية.

فعندما وجد العلماء أن هذه المعادلات الكلاسيكية لا تستطيع تفسير فيزياء المسافات الضئيلة تم اقتراح مبادئ فيزياء الكم، التي تستند في الأساس إلى مبدأ عدم التأكد، وهو ما يعني إنشاء ميكانيكا لما نراه نحن من الطبيعة، وليس ما تقوم به الطبيعة بالفعل.

ولذلك تقدم ميكانيكا الكم معادلات من نوع جديد يؤدي راصد النظام الفيزيائي دورًا فيها. ويعني ذلك أن مبدأ الحتمية الذي كان يزين الفيزياء الكلاسيكية تم التخلي عنه بالكامل في الفيزياء الكمية.

هنا تأتي المعضلة، وهي الدمج ما بين النسبية العامة -وهي نظرية في الأساس تستند إلى مبدأ الحتمية الكلاسيكي- ونظرية الكم -التي يكمن جوهرها في مبدأ عدم التأكد وعدم الحتمية.

ما قبل البداية الانفجار العظيم:

على الرغم من أن هذا يبدو رائعًا، إلا أن النماذج الأولية لمفهوم الكون الدوري او المتذبذب واجهت صعوبة في مطابقة نتائج الملاحظات وعمليات الرصد والمراقبة التي تم إجراؤها – وهذا عائق رئيسي عندما نتحدث عن خلق العلوم والقيام بها بطريقة منهجية وليس فقط إخبار القصص مع الأصدقاء بجانب نار التخييم.

إن العائق الرئيسي هو عملية التوفيق مع ملاحظاتنا حول إشعاع الخلفية الكونية الميكروي: بقايا من الضوء عندما كان عمر الكون 380،000 سنة فقط. ولأننا لا نستطيع أن نرى ما قبل هذا الجدار الضوئي، فإننا إذا بدأنا العبث نظرياً بفيزياء الكون الوليد، أي الكون في مراحله الأولى، فنحن نؤثر على نمط ضوء الشفق الذي تولد بعد الانفجار العظيم.

وبناءً على ذلك، يبدو أن الكون الدوري كان فكرة أنيقة ولكنها غير صحيحة.

لكن فكرة الكون الملتهب ekpyrotic universe ظلت مشتعلة على مر السنين، وقد استكشفت ورقة نشرت في يناير في قاعدة بيانات arXiv بعض المشاكل الرياضياتية والفرص الضائعة سابقًا. اكتشف الفيزيائيون، روبرت براندنبرغر وزيوي وانغ من جامعة ماكجيل في كندا McGill university، أنه في لحظة «الارتداد»، عندما يتقلص كوننا إلى نقطة صغيرة بشكل هائل ومن ثم يعود إلى حالة الانفجار العظيم، فمن الممكن ترتيب كل شيء للحصول على نتائج رصدية مختبرة وتكون مناسبة.

بكلمات أخرى، قد تسمح الفيزياء المعقدة لهذه الحقبة الحاسمة (والتي نعترف أننا بالكاد نفهمها) إلى تغيير رؤيتنا جذريًا للكون والوصول إلى رؤية منقحة حول المكان والزمان الذي نوجد فيه في الكون.

ولكن لاختبار هذا النموذج بالكامل، سيتعين علينا الانتظار لجيل جديد من التجارب في علم الكونيات، لذلك دعونا ننتظر قبل الاحتفال بنموذج الكون الملتهب ekpyrotic universe.

اقتَرحَ الباحثون البَحث عن تأثير الجُسيمات التي تتذبذب بانتظام كالساعة؛ لمَعرِفة إذا ما كان هناك كون قَبل الانفِجار العَظيم، وفهم كيفية تَطوره بعد نُشوئه.

النَظرة السائدة حاليًا في علم الكَونِيات أنَّ الكون شَهِد في اللحَظات الأولى انفِجارًا هائلًا من التوسع، وهو ما يُعرف بالتَضخُم “inflation” أو التوسع المُتسارع الموجز، وفي أثناء التوسع المُفاجئ تَوسع الفَضاء بِسُرعة تفوق سُرعة الضوء.

يُمكن للتَضخم أَن يُساعد في حل العَديد مِن الأَلغاز عن بُنية الكون وتطوره، على سبيل المِثال يُمكن للتَضخُم أن يسوي تركيب الكَون (يخفض الاختلافات فيه)، مُوضحًا لماذا يَبدو الكَون تقريبًا متشابهًا في الاتِجاهات كافة.

قال آڤي لوب Avi Loeb وهو مُؤلف مُشارك في هذه الدراسة وأُستاذ عِلم الفلك في جامعة هارفرد: “مع ذلك فإنَّ مُنتقدي نَظرية التَضخُم في عِلم الكَونيات يجادلون في أَنَّها تَحتاج إلى ظُروف بِداية غير مرجحة للكَون، يحتاج التوسع المتسارع (التضخم) إلى نماذج مصطنعة بكثرة من أَجل شَرح آخر البَيانات لخَلفِية إشعاع الخلفية الميكروية الكوني (cosmic microwave background radiation) التي تُعد أَقدم ضَوء في الكَون“.

قال لوب لموقع space.com: “  لقَد تم استِبعاد النَموذج الأكثر طبيعية ومعقولية للتَضخُم، وهناك نظرية مرنة جدًا للتَضخُم بإِمكانها التكيف مع أي سيناريو، فيَكون كُل شيء مُمكن، تبدو مقلقة قليلًا؛ فقوة النَظرية العِلمية هي أنه بإِمكانها التَنَبؤ بمُخرجات مُعينة واستِبعاد أُخرى“.

وقال لوب: “طَوَّر العُلماء نَماذِج كَونية أُخرى مُختلِفة جدًا، فقد تَتَمكن من حلِّ ألغاز الكَون نفسه التي حلَّها نموذج التَضخُم، على سَبيل المثال التضخم يفترض أنَّ الكون ابتدأ نقطة متفردة وهي نُقطة ذات كَثافة لا نِهائية من المادة والطاقة، نظريًا المتفردات تحني نسيج الفَضاء والوقت إلى ما لا نهاية، ولا شيء مَوجود قبل الانفِجار العَظيم حتى الوقت، ومَع ذلك هُناك نَموذج كَوني آخر يُشير إلى أنَّ الكَون ولد من “الارتِداد الكبير” Big Bounce وتَوسع للخارج بعد انهِيار كَون بِدائي في السابق، وفي نموذج التضخم فإنَّ هذا النَموذج باستِطاعته أن يَشرح لماذا يبدو الكون بهذه الطريقة.

الآن لاتِخاذ القرار بين التَضخُم والمقتَرحات الأُخرى اقتَرح Loeb وزُملاؤه عمل فحص لرُؤية إذا ما كانوا جزئيًا على خطأ.

قال Loeb: “ يُحرز العِلم تَقدُمًا مع الأَدلة، ليس بالاعتِقادات والتَكهُنات لذلك نُريد أن نَجد أدلة لنُقنِع أَنفُسنا بأنَّ سيناريو أو آخر هو ما حصل“.

قال تشونغ تشى شيانيو Zhong-Zhi Xianyu وهو مُؤلف مُشارك في هذه الدراسة في جامعة هارفرد، في تصريح له: “المِفتاح لهذا الاختبار هو كيف يُمكن للكَون أَن يَتصرف في هذه النَماذج الكَونية المُختلفة، يُشير التَضخُم إلى أنَّ الكَون يَتَوسع بتضاعُف مُستَمر، بينما يفترض الارتداد الكبير أنَّ كونًا بدائيًا تَقلص ثُم تَوسع كَوننا الحالي، اقتَرحت بَعض النَماذج بِأنَّ أي تَغيُّر في الحَجم حدث بِشكل بَطيء، بَينما اقتَرح آخَرون أَنَّه يحدث بسرعة بالغة”.

إذا كان كَون بِدائي قد وُجد قَبل كَوننا الحالي، فيقترح فهمنا الحالي للفيزياء أنه كان مِن المُمكن للجُسيمات الضخمة أن تَكون مَوجودة وأن تَكون قد تذبذبت على تَردد مُنتظم مشابه لتَأرجح بندول الساعة ذهابًا وإيابًا، وتَقلبات هذه “الساعات القِياسية البدائية” كانت لتنتج مِن شذوذات (irregularities) صغيرة في كَثافة المادة من قياسات صغيرة جدًا يُمكن أن تُصبح اللبنات الأساسية للبنى في المقياس الكوني في كوننا بعد التمدد.

قال شينغانغ تشن Xingang Chen المُؤلف الرئيسي للدَراسة في جامعة هارفرد في تصريح له:

“إذا تَخيلنا المَعلومات التي تَعرفنا عليها إلى الآن عما حدث قبل الانفِجار العظيم في قائمة من الإطارات(الصور) المكوِّنة لفيديو، فتُخبرنا الساعة المعيارية كيف يمكن تشغيل تلك الصور“.

إذا وُجِد كَون بدائي منذ زمن ما، سَيضغط انهياره الساعات القِياسية البِدائية بِطُرق يمكن اكتشافها ضمن بُنية الكَون الحالي.

قال Xianyu في هذا البيان: “إذا عُثر على نَمط إشارات تُمثل تقلص الكون، سَيؤدي ذلك إلى دَحض نظرية التَضخُم بالكامل“.

قال loeb “هناك العَديد مِن مَجموعات البَيانات الحالية والمُستقبلية التي يُمكن للباحثين تَحليلها للبحث عن تلك العلامات البارزة، أَحدها يَتضمن دِراسات على نِطاق واسع للفضاء كدراسة سلون الرقمية للفضاء Sloan Digital Sky Survey ، والدراسة القادمة عن الطاقة المظلمة Dark Energy Survey، وأيضًا دراسة واسعة المجال لتلسكوب الأشعة تحت الحمراءWide Field Infrared Survey Telescope (WFIRST) أو تلسكوب المسح الإجمالي الكبير Large Synoptic Survey Telescope (LSST) “، وأضاف يمكن أيضًا للعلماء أن يَنظروا إِلى خَلفية أَشعة الميكروويف الكَونية.

قال Loeb: “حَددنا تفاصيل ملحوظة يمكن أن تَستَبعد التَضخُم”، هذا ممكن لحد بعيد أن التضخم حدث بالفعل، ولكن من الجيد دائمًا أن يكون لديك القدرة على مَعرفة ما إِذا كانت الأَفكار الشائعة صَحيحة أيضًا“.

فَصل العُلماء اكتِشافاتهم في الورقة التي تَمت المُوافقة عليها مِن مَجلة رسائل المراجعة الفيزيائية Physical Review Letters، المُتوفرة حاليًا على مَوقعهم الإلكتروني ArXiv.

بدأ الكون بالانفجار الكبير، ولكن الشرارة التي اشتعل بها ذلك الانفجار ظلت لغزًا كبيرًا منذ فترة طويلة، وحتى الآن. يتبع.

د. جواد بشارة

تهتم الفيزياء بدراسة الظواهر الطبيعية، كدرجة الحرارة وحركة الأجسام الصغيرة والأجرام السماوية، والتفاعلات الذرية بين الجزيئات إلى غير ذلك من الظواهر، وكل ظاهرة طبيعية رُبطت بمجموعة من المقادير حتى نتمكن من تفسيرها ونتمكن بالإحاطة بكل تفاصيلها ولكي أيضا نتمكن من تكمميمها وقياسها باستعمال أجهزة خاصة بها، فدرجة الحرارة رُبطت بــ: المقدار الفيزيائي t وهو كمية تُعبر عن الحرارة وتقاس بالمحرار، وكذلك الطاقة الحرارية E، وحركة جسم أُلحقت به مجموعة من المقادير الفيزيائية ككتلة الجسمm وسرعته v وتسارعه γ ومدة الحركة T إلى غير ذلك من المقادير.

وقسًم العلماء المقادير الفيزيائية إلى سبعة مقادير أساسية وذلك وفقا للمرسوم 501_61 الصادر بتاريخ 3ماي 1961 والمتعلق بوحدات القياس ومراقبة أجهزة القياس:

المقادير الأساسية

الطول L ووحدته المتر (m)

الكتلة M ووحدتها (Kg)

التيار الكهربائيI ووحدته(A)

درجة الحرارة θووحدتها (كلفن(K°

كمية المادةN ووحدتها (mole)

وشدة الضوء Jوتُقاس بــــ: (candela)

الزمن T ووحدته (seconde)

وكل بقية المقادير الفيزيائية كالسرعة والتسارع والقوة والطاقة إلى غير ذلك فهي مشتقة من المقادير الأساسية، فمثلا السرعة تساوي المسافة على الزمن V=L/T فالسرعة اشتُقت من المسافة والزمن وهما أساسيان، نفس الشيء بالنسبة لجميع بقية المقادير الأخرى.

كل المقادير الست الأولى عدا الزمن، يمكن ملامستها أو رؤِيتها أو الإحساس بها عن طريق حواسنا المعروفة، إلا الزمن فلا يمكن أن نراه ولا يمكن أن نحس به بواسطة حواسنا المختلفة غير أنه موجود ويمكن قياسه بعدة طرق كاستعمال الظل، الشمعة، الساعة الرملية، الساعة المائية، الساعة الميكانيكية، الساعة الإلكترونية، النواس، النجوم....الخ، والزمن هو المقدار الفيزيائي الوحيد الذي تشترك فيه كل الاختصاصات من العلوم سواء علوم تجريبية أو ادبية وحتى الفنية مثل الموسيقى.

لم يستطع العلماء إعطاء تعريف دقيق للزمن، فمن بين التعريفات التي وجدتها تقول أن الزمن هو ترتيب لأحداث متتالية تقع بالنسبة لمعظم الناس وتشترك فيها، أما تعريفي للزمن فهو عبارة عن لوحات من الأحداث تتعاقب كتساقط قطع الدومينو المصفوفة في شكل فني بديع، فاللحظة التي تمر لن تعود كذلك قطعة الدومنو التي تسقط لن تقوم، كما يمكن القول أن الزمن هو مجموعة من الأحداث التي تتوالى وتتعاقب ثانية وراء الثانية كأنها طلقات رشاش، رصاصة تلو رصاصة.

تمكن العلماء لحد الآن من تعريف وحدة قياس الزمن الثانية، وسأكتب التعريف باللغتين الفرنسية والإنكليزية:

la seconde est la durée de 9192631770 périodes de la radiation correspondant à la transition entre les deux niveaux hyperfin de l'état fondamental de l'atome de césium 133.(Fr)

The second has been defined as the duration of 9192631770periods of the radiation corresponding to the transition between the two hyperfine levels of the ground state of the caesium 133 atom.(En)

ولما كان موضوعنا هو الزمن وليس وحدة قياسه، لذلك لم أكلف نفسي عناء الترجمة إلى العربية حفاظا على أصلية التعريف.

إن الزمن لم يكن موجودا قبل خلق الكون، فهو مخلوق كبقية الخلق وهذا مصداقا لقوله تعالى: " إِنَّ عِدَّةَ الشُّهُورِ عِندَ اللَّهِ اثْنَا عَشَرَ شَهْرًا فِي كِتَابِ اللَّهِ يَوْمَ خَلَقَ السَّمَاوَاتِ وَالْأَرْضَ مِنْهَا أَرْبَعَةٌ حُرُمٌ "، فالزمن مرتبط بالكون وهو ينعدم وينتهي مع نهاية الكون، إن بداية الزمن بدأ مع الإنفجار العظيم، لأن الزمن مرتبط بالحركة ( حركة المجرات والكواكب وتشكلها)، فالكون كان نقطة مادية غاية في الصغر جد ساخنة وجد كثيفة ثم انفجرت، ومعها بدأ الزمن وبداية الكون(t=0) ، وللعلم فإن كلمة الزمن لم تُذكر في القرآن الكريم ولم ترد هذه الكلمة بتاتا.

إن الزمن بعد أساسي في عالمنا الذي نعيش فيه أي في هذا الفضاء والكون كالأبعاد الأخرى والتي هي الطول والعرض والارتفاع، ويسمى أيضا بالبعد الرابع، إلا أن هذا البعد وهمي لا يمكن رِؤيته، فلتعلم أنه إذاضللت طريقك في الأبعاد الثلاثة فستحدد موقعك ويمكنك العودة إلى مكانك بطريقة بسيطة، أما إذا ضللت طريقك في الزمان فلن تعود أبدا. فنحن نتحرك على محور هذا البعد في اتجاه واحد نحو الاتجاه الموجب منه وبسرعة لا نعرف قيمتها، أي هل الزمن يتباطئ أو أم أننا نسير بسرعة ثابتة نريد معرفة قيمة تغير الزمن، وكأننا نسير على قارب فوق نهر يجري، ولا يمكننا أن نتحرك في الاتجاه العكسي لمحور الزمن (الرجوع إلى الوراء) لأنه لم يحدث أن سافر أي شخص إلى الماضي، كما لا يمكن أن نسارع في تحركنا لنتصل بالمستقبل (السفر إلى المستقبل) فلم يحدث أن جاءنا أحد بأخبار من المستقبل لأن هذا من الغيبيات، ولا يعلم الغيب إلا الله، فلولا الزمان لما كان الوجود ولا يمكن أن تكون الحياة في هذا الكون بدونه.

وهناك نظريات تجعل منالزمن بعدا يمكننا التحكم فيه نظريا والسفر فيه سواء نحو الماضي أو نحو المستقبل. فهي تنص على أن الإنسان لو استطاع أن يخترع مركبة تسير بسرعة تقترب من سرعة الضوء (وهذا عمليا من المستحيلات على الأقل في الوقت الحالي) فإن الزمن سيتقلص أي يتباطئ ، وعليه نصل إلى المستقبل بسهولة، وهناك عائق آخر وهو أنه لو فرضنا أننا تمكنا من اختراع مركبة فائقة السرعة فإن كتلتها وكتلة مافيها عندما تسير بسرعة الضوء ستصبح طاقة (كتلة نارية) وذلك وفقا لنظرية انشتاينE=mc²

الزمن في التاريخ

فنظرة العصور القديمة للزمان تختلف من عهد إلى آخر، فالإغريق يعتقدون أن الزمان ينجب الكائنات ثم يقضي عليها، وكان العرب في العصر الجاهلي يعتقدون أن للزمان قوة قاهرة تهيمن على الحياة، وتهلك الناس، كما جاء في القرآن الكريم: " وقالوا ما هي إلا حياتنا الدنيا نموت ونحيا وما يهلكنا إلا الدهر وما لهم من علم إن هم إلا يظنون. " الجاثية (24)، كما أن العرب أطلقوا على المصائب " بنات الدهر "وكأن الدهر هو الذي يأتي بالمصائب!.

أقسام الزمن

الزمن الطبيعي.

الزمن البيولوجي.

الزمن النفسي (السيكولوجي).

الزمن في الإسلام

أما الإسلام فقسم الزمن إلى مرحلتين، زمن دنيوي متغير مرتبط بحركة الكون ونهاية الكون وبقيام الساعة ينتهي، وزمن أخروي ثابت لا يتغير لأن الأخرة ليس فيها متغيرات، واقصد هنا أن الزمن ثابت أو لا وجود له بتاتا وهذا مصداقا لقوله تعالى " قيل ادخلوا أبواب جهنم خالدين فيها" وقال أيضا " وَالَّذِينَ آمَنُوا وَعَمِلُوا الصَّالِحَاتِ سَنُدْخِلُهُمْ جَنَّاتٍ تَجْرِي مِن تَحْتِهَا الْأَنْهَارُ خَالِدِينَ فِيهَا أَبَدًا وَعْدَ اللَّهِ حَقًّا ۚ وَمَنْ أَصْدَقُ مِنَ اللَّهِ قِيلًا " فالخلود هو عدم الموت والبقاء على نفس النمط إما جنة أو نار، وتكون أعمار أهل الجنة ثابتة كما جاء في الحديث حَدَّثَنَا أَبُو هُرَيْرَةَ مُحَمَّدُ بْنُ فِرَاسٍ الْبَصْرِيُّ ، حَدَّثَنَا أَبُو دَاوُدَ ، حَدَّثَنَا عِمْرَانُ أَبُو الْعَوَّامِ ، عَنْ قَتَادَةَ ، عَنْ شَهْرِ بْنِ حَوْشَبٍ ، عَنْ عَبْدِ الرَّحْمَنِ بْنِ غَنْمٍ ، عَنْ مُعَاذِ بْنِ جَبَلٍ ، أَنّ النَّبِيَّ صَلَّى اللَّهُ عَلَيْهِ وَسَلَّمَ قَالَ: " يَدْخُلُ أَهْلُ الْجَنَّةِ، الْجَنَّةَ جُرْدًا مُرْدًا مُكَحَّلِينَ أَبْنَاءَ ثَلَاثِينَ أَوْ ثَلَاثٍ وَثَلَاثِينَ سَنَةً.

أسماء الزمن في القرآن (1)

كما قلت أعلاه، لم ترد كلمة الزمن بتاتا في القرآن الكريم، ولكن وجدنا له في القرآن مرادفات كثيرة وهي:

أبد، أحقابا، الدهر، العصر: وتسمى بأسماء الزمن الممتد.

أجل، أمد، أمة، ساعة، مدة، وقت، ميقات، موعد، ميعاد: وتسمى بأسماء الزمن المحدود.

حول، سنة، عام، شهر، يوم: وتسمى بأسماء السنة وأجزائها.

شتاء، صيف. (لم يذكر في القرآن الربيع والخريف): وتسمى بأسماء فصول السنة.

امس، اليوم، غد: وتسمى بأسماء اليوم الزمنية.

جمعة ، سبت. (لم يذكر بقية الإيام): وتسمى بأسماء أيام الأسبوع.

أصيل، إبكار، بكرة، سحر، إشراق، شفق، إصباح، صبح، صريم، ضحى، ظهيرة، عشاء، عشي، غداة، غدو، غسق، الفجر، فلق، ليل، نهار: وتسمى بأسماء أجزاء اليوم.

آناء، زلف: وتسمى بأسماء أجزاء الليل.

آنفا ، الآن: وتسمى بأسماء الزمن المقالب والزمن المصاحب للحدث.

تارة، أطوارا: وتسمى بأسماء الزمن المتجدد.

العمر، معاش: وتسمى بأسماء العمر الحياتية.

عدة، قروء: وتسمى بأسماء الزمن الخاصة بالمرأة.

أيان، بضع، كلما، لما، متى، كم: وتسمى بأسماء الزمن الظرفية الشرطية والاستفهامية.

إذ، بضع، بعد، بعض، بين قبل، كل، مع: وتسمى بأسماء الظروفالمتزامنة لإضافتها إلى ما بعدها.

في الأخير يبقى الزمن المقدار الفيزيائي مبهما رغم محاولات كثير من العلماء طرح عدة تفسيرات وتحليلات، والزمن مرتبط بالحياة بل هو الحياة فمن انتهى زمنه مات، فالكائنات الحية من إنسان وحيوان ونبات تسير في حياتها وفق إيقاع زمني منتظم فيما يعرف " بالزمن البيولوجي " فالقرآن الكريم تناول موضوع الزمن ببراعة تامة فهو يجمع بين الأسلوب العلمي الدقيق والأدبي الرقيق، فمثلا لم يرد من أسماء أيام الأسبوع في القرآن الكريم الا يومان فقط هما: (السبت والجمعة)، وكلاهما له علاقة وطيدة بالانتماء الديني، فالسبت ارتبط بتاريخ اليهودية كما ارتبط الجمعة بتاريخ الإسلام، وارتبط أيضا الزمن بالمواسم الدينية والأحكام الشرعية كموسم الحج والصوم والإرضاع...الخ. وفي الختام اسمح لنفسي بأن أدلو بدلوي لأقول أن الزمن مرتبط بالقمر، واستشهد بهذه الآية الكريمة التي يقول فيها المولى عز وجل: " هُوَ الَّذِي جَعَلَ الشَّمْسَ ضِيَاء وَالْقَمَرَ نُوراً وَقَدَّرَهُ مَنَازِلَ لِتَعْلَمُواْ عَدَدَ السِّنِينَ وَالْحِسَابَ مَا خَلَقَ اللّهُ ذَلِكَ إِلاَّ بِالْحَقِّ يُفَصِّلُ الآيَاتِ لِقَوْمٍ يَعْلَمُونَ "يونس5، وقال الله تعالى أيضا "والقمر قدرناه منازل حتى عاد كالعرجون "يس39، وفي النهاية أقول أن اليوم في الإسلام يبدأ مع مغرب الشمس وليس كما هو معمول به وهو بداية اليوم تكون عند منتصف الليل، فمثلا تحديد دخولوبداية أول يوم من شهر رمضان وبداية أول يوم من شهر شوال تكون مع رؤية هلال رمضان أو هلال شوال والذي يُرصد مع وقتالمغرب، وهذا دليل آخر على ما قلته بأن الزمن مرتبط بالقمر، فأقول للفيزيائيين إن أرادوا أن يجعلوا الزمن ثابتا لا يتغير فعليهم بتغييب القمر من الوجود.

الدكتور: عزالدين مزوز

قسم الفيزياء - جامعة باتنة1

..........................

1- أسماء الزمن في القرآن دراسة دلالية، محمود يوسف عبد القادر عوض

إعداد وترجمة: د. جواد بشارة

العالم المعجزة ألبرت أينشتاين اكتشف صورة الكون المرئي نظرياً لكنه لم  يستطع رسمها عملياً، هذا العالم اللامع المولود في ألمانيا في مارس 1879 وتوفي في الولايات المتحدة عام 1955 ألبرت أينشتاين، زعزعت نظريته الأساسية للنسبية المفهوم البشري للزمان والمكان والكون. لكن علماء آخرين سارو على خطه وطوروا إنجازاته ومنهم أوليفييه مينازولي عالم فيزياء فلكية نسبية، والعضو في مختبر أرتميس في مرصد كوت دازور، والمنخرط جدًا في اكتشاف موجات الجاذبية. الذي اقترح مؤخرًا نظرية جديدة للجاذبية، تسمى النسبية المتشابكة، حيث تتبع المسار الذي اتخذه ألبرت أينشتاين بالفعل مع ما يسمى مبدأ ماخ. قرر موقع المستقبل، الذي أجرى بالفعل عدة مقابلات مع الباحث بمناسبة الاكتشافات التي تم إجراؤها باستخدام موجات الجاذبية، تقديم هذه تلخيص لهذه النظرية . غالبًا ما يفسر أن نتاج أينشتاين كان مستوحى مما أسماه هو نفسه مبدأ ماخ لاكتشاف نظرية النسبية العامة ولإنشاء النموذج الأول لعلم الكونيات النسبي في عام 1917. في المقال الذي نشره حول هذا الموضوع في ذلك العام، أدخل أينشتاين في معادلات نظريته النسبية في الجاذبية ثابتًا، وهو الثابت الكوني الشهير. سيكون هناك الكثير لنقوله عن الأسباب الدقيقة التي دفعت أينشتاين لإدخال هذا الثابت، كان لابد من إدخال الثابت الكوني Λ، الذي يمكن تفسير أصله بطرق مختلفة، ولكن على وجه الخصوص من أجل تلبية مبدأ ماخ، كما كتب آينشتاين لاحقًا، ولكن ما هو مبدأ ماخ في الواقع؟ عادة، يتم تقديمه على النحو التالي، كما يتضح من مقاطع من مقدمات مشهورة لمبادئ علم الكونيات النسبية لمبادئ علم الكونيات والجاذبية لمايكل بيري، ومقدمة في علم الكونيات بقلم جايانت نارليكار. منذ حوالي أربعة قرون، لتفسير حقيقة أن التجارب على الأرض لا يبدو أنها تظهر الحركة الدوارة للأرض حول الشمس ويمكن القول أيضًا أنها تساعد في تفسير الحركات الظاهرة للكواكب في الإطار المرجعي المرتبط بالشمس ودوران الأرض حولها كباقي الكواكب الأخرى، تحت نموذج مركزية الشمس لكوبرنيكوس، الأمر الذي قاد غاليليو إلى افتراض أن قوانين الميكانيكا هي نفسها لجميع المراقبين المتحركين الذين يمكن اعتبارهم تقريبًا على نحو ممتازًا مثل خط مستقيم وموحد. لذلك كانت السرعات مرتبطة بمراقب معين ويمكننا ببساطة صياغة مبدأ القصور الذاتي، وهو أساس الميكانيكا. هذه قصة مبدأ النسبية! كان غاليليو هو من وضع أساساته في بداية القرن السابع عشر قبل أن يضعه نيوتن، بعد بضعة عقود، كما إنه أحد المبادئ الأساسية الثلاثة للميكانيكا الكلاسيكية، بافتراض أن نفس القوانين الفيزيائية تنطبق على شيء ما، سواء أكان أم لا متحركاً في الفضاء. بعد فترة وجيزة من الشك في النصف الثاني من القرن التاسع عشر، كان ألبرت أينشتاين أخيرًا هو الذي أعاد للفيزياء كل نبلها في بداية القرن التالي، من خلال نظرية النسبية الخاصة وطور  ... مبادئ الجمود والنسبية، وأسس الفيزياء ولكن، كما كان نيوتن سيوضح ذلك، إذا بدت السرعة نسبية وفقًا لمبدأ غاليليو للثبات لقوانين الميكانيكا، فإن التسارع يبدو بالفعل مطلقًا والتجارب الميكانيكية جعلت من الممكن إظهار ما إذا أننا كنا في إطار مرجعي متسارع، أم لا، وبالتالي لاكتشاف حركة الأرض حتى تحت السماء الملبدة بالغيوم التي لا تظهر حركات النجوم والشمس، وهو ما سيوضحه فوكو بتجربته الشهيرة مع البندول. أوضح نيوتن أيضًا أنه عندما يدور المرء دلوًا من الماء، فإن قوة الطرد المركزي التي تشوه سطحه لإعطائه شكل مكافئ تُظهر بوضوح الطابع المطلق للتسارع، وهو التسارع الذي يشير إلى وجود نقطة مرجعية مطلقة من خلالها يمكن أن تعطي قيمة مطلقة متساوية لقوة التسارع الطاردة المركزية، أي الفضاء نفسه. لم يقتنع عالم الرياضيات والفيلسوف الألماني جوتفريد ليبنيز في زمن نيوتن ولا لاحقًا في النصف الثاني من القرن التاسع عشر الفيزيائي والفيلسوف النمساوي إرنست ماخ بذلك. فقد وجدوا فكرة 'مساحة فارغة تمامًا لأنه كيف يمكن للمرء أن يرتبط بها حقًا بحركة، على عكس ما يوفر جسمًا ماديًا، على سبيل المثال سطح الأرض. رسم ماخ حلاً لجعل معادلات الميكانيكا ثابتة لجميع الأطر المرجعية، معجلة أم لا، وبالتالي لجعل التسارع نسبيًا مثل السرعة. إذا أخذنا تجربة دلو الماء لنيوتن، فإن ما يجب مراعاته وفقًا لماخ، هو أولاً أن الماء يتحرك بالنسبة للنجوم على مسافات طويلة في الكون. يمكن ملاحظته وخاصة أن هذه النجوم تمارس قوة على الماء في حالة تحرك جزء من المادة مبتعدًا عن بعض نجومه ليقترب من البعض الآخر. مجموعة القوى التي تمارس، على سبيل المثال، من قشرة كروية من النجوم تجتذب في جميع الاتجاهات ستنتج بعد ذلك قوة القصور الذاتي لهذا الجزء من المادة واستمرارها في حركة مستقيمة وموحدة في غياب مصدر قريب وأكثر كثافة، ويمتلك القوة، على سبيل المثال الأرض. يمكن للمرء أن يحصل على تفسير لقصور الجسم، وجزيئات المادة المكونة له، وهذا يعني ميله إلى الاستمرار في حالة من الراحة والسكون أو الحركة المستقيمة المنتظمة في غياب القوى (بصرف النظر عن مجموع قوى الجاذبية التي تمارسها النجوم والتوزيعات الأخرى للمادة في جميع أنحاء الكون المرئي. وفقًا لماخ، إذا أزلنا جميع النجوم وبشكل عام جميع الأجسام المادية باستثناء دلو نيوتن الدوار، فإن قوى القصور الذاتي وبالتالي قوة الطرد المركزي، وحتى كتلة الماء، ستختفي. لذلك سيكون من المستحيل إثبات دوران الدلو على نفسه ليس فقط من خلال تجربة ميكانيكية ولكن أيضًا لأنه لن يكون لدينا أي شيء لمراقبة الحركة، مثل حركة النجوم الموجودة في القبو السماوي إذا استبدلنا دلو نيوتن بالكرة الأرضية المعزولة والفريدة في الفضاء ومعنا نحن على سطحها. هناك طريقة أخرى لتقديم الفكرة التي اقترحها ماخ وهي أن نقول إنه من حيث المبدأ لا توجد تجربة تسمح لنا بالقول ما إذا كانت الأرض تدور بالنسبة لقشرة من النجوم أو المجرات الثابتة تمامًا أو ما إذا كانت الأرض ثابتة وقشرة المادة هي التي تدور حولها لأنه في كلتا الحالتين، تأتي القوى الموجودة من كل مادة في الكون فيما يتعلق بما يسمى قوى القصور الذاتي فيما يتعلق بالمادة الموهوبة بالكتلة. ها هي قصة مبدأ القصور الذاتي! صاغه غاليليو لأول مرة في القرن السابع عشر، وهو يشكل أحد المبادئ الأساسية الثلاثة لميكانيكا نيوتن. بعد ثلاثة قرون، كان هذا المبدأ هو أصل الثورة المفاهيمية التي أدخلها ألبرت أينشتاين والتي تثبت أن الجاذبية ليست قوة بل مظهر من مظاهر انحناء الزمكان. اعتقد أينشتاين أنه حصل على شكل ملموس لأفكار ماخ من خلال نظريته عن النسبية العامة، والتي اقترحت بعض الحسابات بالفعل أن القصور الذاتي بين الأجسام يعتمد على تفاعلات الجاذبية بمعنى النسبية العامة. حتى أنه ذهب إلى حد القول بأن وجود الزمكان نفسه مرتبط ارتباطًا وثيقًا بوجود المادة لدرجة أن إزالة المحتوى المادي للكون سيؤدي إلى اختفاء الزمكان. لكن في هذه النقطة، كان عليه أن يعيد النظر في رأيه عندما أوضح له عالم الفلك الهولندي ويليم دي سيتر أن نظرية النسبية العامة تحتوي بالفعل على حلول كونية للكون.. حتى بدون مادة. حتى نهاية حياته، كان أينشتاين يعمل على نظريات موحدة وغير ثنائية لتعميم نظريته النسبية في الجاذبية. لم يكن الأمر يتعلق فقط بإثبات أن المجال الكهرومغناطيسي كان أيضًا مظهرًا من مظاهر هندسة معينة من الزمكان، ولكن يجب أن تكون جسيمات المادة نفسها تركيزات للطاقة، وبالتالي الكتلة وفقًا لمعادلته  E = mc2، لحقل أحادي واحد بما في ذلك الجاذبية والكهرومغناطيسية. العديد من النظريات النسبية للجاذبية صارت ممكنة بعد وفاته في عام 1955، واستمرت الأبحاث حول مبدأ ماخ والنظريات التوحيدية للفيزياء وقادت منذ الستينيات إلى اقتراح ما يسمى بنظريات التنسور القياسي مثل نظريات كارل برانس وروبرت ديك، والتي تسمى نظرية برانس ديك والتي يمكن أن تظهر أيضًا من نظريات كالوزا كلاين Kaluza-Klein، كما أوضح باسكوال جوردان، أحد مؤسسي ميكانيكا الكم ورائد نظريات KK. في حالة نظرية برانس ديك المستوحاة من ماخ وأفكار المشرف على أطروحة ستيفن هوكينغ دينيس سياما (انظر كتب بيري ونارليكار المذكورة سابقًا)، يعتمد ثابت الجاذبية لنيوتن على محتوى الكون ويمكن أن يختلف في المكان والزمان كما هو الحال مع الحقول القياسية، وهي أسهل الأمثلة على ذلك لفهم درجة الحرارة أو الضغط على الأرض. نظرًا لأن نظرية الجاذبية تُصلح هندسة الزمكان بمجال محدد هنا أيضًا في أي نقطة في الزمكان ولكن في شكل موتر، فإننا نتحدث بشكل عام عن نظريات الجاذبية، القريبة لبرانس ديك. كنظريات موتر عددي. يمكننا اختبارها من خلال دراسة حركات الأجسام المادية، ومسار أشعة الضوء وبشكل عام انتشار الموجات الكهرومغناطيسية في الزمكان المنحني وأيضًا مع موجات الجاذبية المنبعثة من الأنظمة الثنائية للنجوم المدمجة (الثقوب السوداء أو النجوم النابضة). أنتج معهد Henri-Poincaré فيلمًا وثائقيًا مدته 32 دقيقة عن عالم الرياضيات الاستثنائي جوزيف لويس لاغرانج، في إنتاج مشترك مع CNRS Images وبالشراكة مع معهد لاغرانج في باريس حول هذا الموضوع و مساهمة لاغرانج. يتتبع لاغرانج حياة جوزيف لويس لاغرانج، عالم الرياضيات خلال عصر التنوير. في البداية كان أكاديميًا محميًا من الأقوياء، ثم أصبح لاغرانج تدريجيًا أستاذًا مسؤولًا عن تثقيف المواطنين الجدد خلال الثورة الفرنسية. يتتبع الفيلم خطواته، ويأخذنا إلى تورين، مسقط رأسه، ومن إلى برلين حيث أكمل عمله في الميكانيكا السماوية، قبل أن يعود إلى باريس. وهكذا يشكك الفيلم في مشاركة العلماء في الحياة السياسية في ذلك الوقت). معهد هنري بوانكاريه ساعد في صياغة جميع النظريات البديلة لنظرية الجاذبية لأينشتاين باستخدام إطار عام جدًا للفيزياء اكتشفه عالم الرياضيات العظيم لاغرانج منذ أكثر من قرنين، واستنادًا إلى ما يسمى بمبدأ الفعل الأقل. عند تطبيقه على الفيزياء الحديثة، فإنه يؤدي إلى النظر في ما يسمى مبدأ لاغرانج (انظر للاقتناع بمقررات الفيزياء النظرية للفيزيائي الروسي العظيم ليف لانداو) وهذه هي الطريقة التي يمكن بها وصف معادلات أينشتاين للجاذبية وفي نفس الوقت لوصف المعادلات في مجالات الفيزياء الأخرى التي تصف جسيمات المادة والقوى الأخرى (النيوترينوات، والكواركات، والفوتونات، والغلونات، وما إلى ذلك)، بما في ذلك مجال البوزون الشهير هيغز. دعونا نحدد بواسطة R، نظرية لاغرانج لأينشتاين (ترتبط R بموترات انحناء ريمان الشهيرة التي تصف انحناء هندسة الفضاء ذي البعد n) و Lm، اللاغرانجية لبقية الفيزياء. في حالة النموذج القياسي للفيزياء الراسخة، يمكن كتابة إجمالي لاغرانج الذي يلخص معرفتنا بجزيئات الكون المرئي على النحو التالي: R + Lm. بدائل معادلات أينشتاين تستبدل R بوظيفة غير خطية f (R) والتي يمكن اختزالها إلى R عندما لا يكون انحناء الزمكان قويًا جدًا. وبالتالي، يمكن اختزال f (R) إلى aR + bR2 على سبيل المثال، مع a و b وهما ثوابت مثبتة على شكل الدالة f (R) . توجد نظريات غير خطية متشابهة تتضمن مصطلحات أخرى (موتر ريتشي، موتر ريمان، موتر متري، إلخ) مما يسمى الهندسة التفاضلية للمساحات المنحنية. هناك أيضًا، في ظروف غير قاسية جدًا، يمكنهم إرجاع نظرية أينشتاين بتعبيرات معينة لـ f، تمامًا كما تعيد هذه النظرية إلى فيزياء نيوتن ذات الكثافة المنخفضة والسرعات البطيئة مقارنةً بالضوء، دورها. تم اقتراح استخدامها لحساب طبيعة الطاقة المظلمة، أو حتى المادة المظلمة. هذه النظريات مقيدة بالملاحظات في النظام الشمسي، النجوم النابضة والنجوم الثنائية وأيضًا المجرات التي تظهر تأثيرات عدسات الجاذبية على وجه الخصوص. على الرغم من كل شيء، تبقى العديد من الاحتمالات مفتوحة لاستغلالها لبناء بدائل لمعادلات النسبية العامة، لتوحيد الفيزياء ولحل أهم مشاكل علم الكونيات والفيزياء الأساسية، على سبيل المثال، مع وجود أو عدم وجود فرادات الزمكان في قلب الثقوب السوداء أو في أصل الانفجار العظيم. هنا نمتلك بعض المفاتيح اللازمة لمقاربة نظرية النسبية المتشابكة. في أكثر أشكالها وضوحًا، حيث يتم التحكم في انتشار الضوء وانعكاسه، ولكنه ينطبق أيضًا على موجات الرادار، وعلى ما يسمى بالأشعة الزاحفة، وحركة الأجسام الصلبة ... ثمرة عدة قرون من التشكيل، هنا مبدأ قدمت لنا فرانسواز كومبس تحليلها الفيزيائي الفلكي للماضي، ولكن أيضًا في العشرين عامًا القادمة.  وفي هذا السياق من عرض لنظرية النسبية المتشابكة، التفت موقع المستقبل إلى الباحث الذي اقترحها، أوليفييه مينازولي، والذي كان لطيفًا بما يكفي للإجابة على أسئلتنا. إنه عالم فيزياء فلكية نسبية، وعضو في مختبر أرتميس في مرصد الساحل اللازوردي ـــ كوت دازورـــ، وهو مختبر مشارك جدًا في الكشف عن موجات الجاذبية. لا يزال استكشاف هذه النظرية في بدايته فقط، ولكن يمكن تقديمه بالفعل كمثال معين لما يسمى بنظريات التنسور القياسي المقترحة لتجاوز نظرية النسبية العامة لأينشتاين.  محاولات التغلب على معادلات النظرية العامة للنسبية هي تقريبا قديمة قدم نظرية النسبية للجاذبية التي نشرها أينشتاين في نهاية عام 1915 في شكلها النهائي. قام أينشتاين نفسه بتعديل هذه المعادلات في وقت مبكر من عام 1919 بهدف المساعدة في فهم الجسيمات الأولية، مادون الذرية، المعروفة في عصره، وهي الإلكترونات والبروتونات (عند اكتشاف هذه الجسيمات، ويمكن للمرء الرجوع إلى الكتاب الذي كرسه العالم الحائز على نوبل ستيفن واينبرغ لهذا الموضوع). في الواقع، احتاج علماء الفيزياء في بداية القرن العشرين إلى اعتبار الإلكترون بمثابة توزيع ممتد للشحنة الكهربائية، لكن كان من الضروري بعد ذلك شرح سبب عدم انفجاره تحت تأثير التنافر الكهروستاتيكي لأجزائه. لذلك افترض بوانكاريه وجود قوة جديدة تحبط هذا التنافر، كما هو موضح في دورة الفيزياء الخاصة به، كما أثبت ذلك ريتشارد فاينمان. من ناحية أخرى، عندما تحدث عن جلب أينشتاين ببساطة لقوة الجاذبية. بعد بضع سنوات، في عام 1933، سعى ماكس بورن وليوبولد إنفيلد إلى إيجاد حل في اتجاه آخر، وهو التعديل غير الخطي لمعادلات ماكسويل بنظرية تتلخص في نظرية الفيزيائي البريطاني عندما لا تكون الحقول الكهربائية والمغناطيسية شديدة للغاية. . المعادلات غير الخطية، مفتاح للفيزياء الجديدة في الواقع، ويمكننا القول إن التقدم في الفيزياء غالبًا ما يكون ناتجًا عن مرور ما يسمى بالمعادلات الخطية، لأن مجموع حلين من هذه المعادلات كان لا يزال حلاً، للمعادلات غير الخطية التي لم تعد لها هذه الخاصية ولكن تم اختصارها إلى الأول في القضايا التي تم النظر فيها في البداية. هذا هو الحال بالضبط مع نظرية الجاذبية لأينشتاين، التي تحل محل المعادلات غير الخطية التي ندين بها لنيوتن ولابلاس وبواسون. لذلك من الطبيعي أن نتساءل عما إذا كانت المعادلات غير الخطية أكثر من معادلات أينشتاين، يمكن أن تشكل امتدادًا لنظريته، وتكون قادرة بشكل خاص على شرح طبيعة الجسيمات الأولية، أو حتى استبدال المعادلة الخطية الأساسية لميكانيكا الكم، كما فعل أينشتاين بالفعل (توجد محاولات في هذا الاتجاه مع إصدارات غير خطية من معادلة شرودنغر، على وجه الخصوص لحل مشكلة القياس الشائكة في نظرية الكم. يمكننا الاقتراب من نظرية الجاذبية الجديدة التي اقترحها عالم الفيزياء الفلكية أوليفييه مينازولي من هذه الزاوية. إن نظرية النسبية المتشابكة هي في الواقع تعميم غير خطي لمعادلات أينشتاين،. ثم تم توضيح أن هناك إطارًا أساسيًا لجميع المعادلات المركزية للفيزياء النظرية بناءً على ما يسمى بمبدأ الإجراء الأقل وشكلية لاغرانج. لكن أولاً وقبل كل شيء، دعنا نحدد على الفور أنه على حد علمنا في هذه المرحلة، لا توجد صلة بين هذه النظرية قيد الاستكشاف ومفهوم التشابك الكمومي. دعونا أيضًا نتعاطى مع ما يسمى بنظريات التنسور القياسي التي تبناها ألبرت أينشتاين ونظام المعادلات التفاضلية الجزئية غير الخطية لنظرية النسبية العامة، أي معادلات آينشتاين باعتبارها مظهرًا من مظاهر قانون تشوه الزمكان استجابةً للإجهاد الميكانيكي، أي موتر الطاقة النبضية، حيث يصف الجانب الأيسرمن المعادلة انحناء الزمكان بينما يصف الجانب الأيمن توزيعات النبضات والطاقات، سواء كانت مادة أو ضوء أو طاقة مظلمة. يمكن النظر إلى الثابت الموجود على اليمين على أنه ثابت لوسط مرن حسب  أورين جاك تورنر ونظريات التنسور العددية كما يشير اسم الموتر إلى ذلك، تم اكتشاف هذا النوع من الكمية الرياضياتية التي تعمم تلك الخاصة بالمتجه نفسه في شكل عمود من الأرقام، من خلال تطوير ميكانيكا الوسائط المرنة القابلة للتشوه تحت تأثير الضغوط والتوترات (انظر أطروحة كاملة من قبل ليون بريلوين حول هذا الموضوع). في أبسط صوره، يكون الموتر عبارة عن مجموعة من الأرقام المحددة في كل نقطة من الجسم المرن، تمامًا مثل متجه السرعة للسائل المتحرك. العدد القياسي هو رقم بسيط، مثل درجة الحرارة عند كل نقطة من جسم مرن ساخن. يتم تعريف مثل هذا الجسم تقريبًا من خلال إعطاء ثوابت مرنة تجعل من الممكن حساب كيفية تشوهه استجابةً لضغوط معينة، على سبيل المثال عن طريق التمدد. أبسط مثال على ذلك هو الثابت k في الزنبرك الذي يمتد بطول x استجابة للقوة F وفقًا للمعادلة F = kx. ولكن في كثير من الأحيان، يجب إضافة المصطلحات غير الخطية بحيث يكون لدينا F = ax + bx2 + cx3 + ... لتعكس سلوك نظام مادي بشكل أفضل. يمكننا تحديد ما نسميه موتر متري gμν، وهي مجموعة من الأرقام حيث تشير المؤشرات إلى الصفوف والأعمدة، والتي تعمل على إصلاح هندسة السطح وبشكل عام للمساحة، أو حتى الزمكان في إطار نظرية أينشتاين . يمكن أن يختلف الموتر المتري في المكان والزمان، وبالتالي يشير إلى تباين ديناميكي في انحناء الفضاء، على سبيل المثال الكرة التي تتضخم أو تصبح بيضاوية الشكل. وبالتالي، فإن النظرية النسبية للجاذبية هي بطريقة ما نظرية ذات معادلات تصف كيف يمكن للوسط المرن الذي يمثل الزمكان أن يتشوه ويموج استجابة لمحتواه. إنها ما يسمى بنظرية الشد أو حتى النظرية المترية ولكنها لا تتطابق بالضرورة مع نظرية أينشتاين، لذلك لدينا نظريات بديلة لنظرية الجاذبية لأينشتاين والتي لها وجود فقط في مقياس الزمكان مع موتر gμν. عندئذٍ تكون نظرية الجاذبية العددية والموتر هي النظرية التماثلية لوسط مرن مع مجال درجة حرارة يعدل حالة الضغوط والثوابت المرنة لهذا الوسط. أحد هذه الثوابت القابلة للتعديل يمكن أن يكون ثابت الجاذبية لنيوتن ولكن أيضًا ثابت آينشتاين الكوني. واستمرارًا للتماثل، سيكون لها بالتالي مجال قياسي مُلاحظ مقترنًا بالمجال المتري g. لا يمكن أن يكون لهذا الحقل نفس القيمة اليوم أثناء الانفجار العظيم أو داخل النجوم شديدة الكثافة مثل النجم النيوتروني، لذا فإن مظاهر فيزياء الزمكان اعتمادًا على قيمة Φ ستكون مختلفة مثل قيمة صخرة عند درجة حرارة منخفضة أو على شكل حمم بركانية، أو حتى مختلفة كما لو كان المعدن فائق التوصيل أو لم يعد كذلك. و لمعرفة المزيد، لجأنا إلى أوليفييه مينازولي الذي كان لطيفًا بما يكفي للإجابة على أسئلتنا. عمل أوليفييه مينازولي، الباحث في الفيزياء الفلكية النسبية، في وكالة ناسا في مختبر الدفع النفاث JPL (مختبر الدفع النفاث)، في باسادينا، كاليفورنيا، في الولايات المتحدة.

س: إحدى الصفات التي طرحتها لتقديم نظرية النسبية المتشابكة هي أنها تقدم توضيحًا ملموسًا لمبدأ ماخ.

أوليفييه مينازولي: بالتأكيد، لكن من الضروري إعطاء بعض التفاصيل حول هذا الموضوع. بادئ ذي بدء، نحن ندين بهذا الاسم بشكل أساسي لأينشتاين في إشارة إليه عند طرح الأفكار التي وضعها إرنست ماخ في القرن التاسع عشر، وهو عالم فيزياء نمساوي، أثرت كتاباته، مثل تلك التي تتناول التطور التاريخي لعلم الميكانيكا، بشكل كبير على صاحب نظرية النسبية. لكن ماخ نفسه لم يأت بنظرية محددة ويمكن للمرء أن يتساءل عما كان يدور في خلده حقًا وما إذا كان يتوافق مع ما أسماه أينشتاين مبدأ ماخ. نتيجة لذلك، كانت هناك العشرات من الصيغ المختلفة لهذا المبدأ حيث يمكن إقناعنا بقراءة العمل الذي حرره الفيزيائي البريطاني جوليان باربور،" مبدأ ماخ: من دلو نيوتن إلى الجاذبية الكمية". لذلك يجب أن نحدد ما نتحدث عنه في أي مناقشة حول هذا الموضوع.

س: إذن ماذا تقصد بمبدأ ماخ؟

 أوليفييه مينازولي: بكل بساطة ما قاله أينشتاين نفسه في عدة مناسبات وعلى وجه الخصوص ردًا على أحد الصحفيين خلال زيارته الأولى للولايات المتحدة في عام 1921: "لقد اعتقدنا سابقًا أنه إذا اختفت كل المواد في الكون، فسيستمر المكان والزمان في أن يكونا موجودين. بينما وفقًا لنظرية النسبية، فإنهما يختفيان أيضًا. "نحن نعرف أيضًا بيانًا أكثر تقنية عنه:" في رأيي، تعتبر نظرية النسبية العامة نظامًا مرضيًا إذا أظهرت أن الصفات الفيزيائية للفضاء يتم تحديدها تمامًا من خلال المادة وحدها. لهذا السبب، لا يمكن أن يوجد مجال gμν (أي لا توجد سلسلة متصلة من الزمكان) بدون المادة التي تولده. " مع نظرية أينشتاين، تستند الفيزياء المعروفة على مجموع اثنين من شكلية لاغرانج، R للجاذبية و Lm للمادة، وتصنع كل الجسيمات والقوى الأخرى في النموذج القياسي. لذلك يمكن كتابة رمز لاغرانج الكلي للكون L ببساطة في المعادلة L = R + Lm ولكن في حالة نظرية النسبية المتشابكة، لم يعد من الممكن أن توجد هندسة الزمكان بدون وجود محتوى، سواء كان ذلك المجال الكهرومغناطيسي أو النيوترينوات أو مجال بوزون Brout-Englert-Higgs. تذهب النظرية الجديدة إلى أبعد من ذلك بكثير، لإعادة صياغة جون ويلر، من وجود هندسة الزمكان التي يتم تحديدها من خلال محتواها وهذه الهندسة هي التي تخبر الأجسام المادية أو الأشعة الضوئية كيف تتحرك. في الواقع، تمت كتابة العامل اللاغرانجي للكون Lagrangian of the World الجديدة L = L2m / R وبالتالي نرى بوضوح أنه إذا كانت Lm صفرًا، فإن L تكون أيضًا صفراً ولا يمكن حتى تعريف النظرية بعد الآن.

س: عامل لاغرانج مذهل للغاية، كيف جئت لتطبيقه؟

 أوليفييه مينازولي: إنه أمر مذهل حقًا وغير بديهي أيضًا! بدأ كل شيء بعمل بحث تم إجراؤه حول نظريات الجاذبية المتوترة مع زميلي وصديق اورليان هيس Aurélien Hees يمكن العثور على مثل هذه النظريات في عدة بدائل لنظرية الجاذبية لأينشتاين أو محاولات لتوحيد قوى الفيزياء كما هو الحال في سياق Kaluza-Klein (KK) أو نظريات الأوتار الفائقة، ولكن تم اقتراح إحدى النظريات الشائعة الأولى من هذا النوع في أوائل الستينيات من قبل برانس وديك. في حالة أبسط نظريات KK، نرى بالفعل حقلاً عدديًا يظهر من إضافة بُعد مكاني إضافي واحد على الأقل، وفي تلك الخاصة بالسلاسل الفائقة يوجد حقل قياسي مهم جدًا يسمى دالاتون يتبع الحقل القياسي من هذه النظريات، ولكن هناك أيضًا حالات، لا سيما مع نظريات لاغرانج من النوع f (R)، وبالتالي بدون حقل عددي في البداية، حيث يمكننا إظهار أن محتواه مكافئ رياضياتيًا وماديًا للنظرية اقترن ثابت آينشتاين بطريقة خاصة جدًا بحقل عددي. ومع ذلك، فإن وجود هذا المجال القياسي يمكن أن يكون مشكلة كبيرة لأنه إذا كان يمكن استخدامه في بعض الأحيان لبناء، على سبيل المثال، نماذج الطاقة المظلمة، فإنه يؤدي إلى وجود نوع من القوة الخامسة التي تعمل على تعديل حركات الأجرام السماوية أو الضوء الأشعة في حالات معينة بإعطاء تأثيرات تتعارض مع الملاحظات. إذا كنا لا نريد أن نفقد مزايا النظرية الموحدة المدروسة، فيجب علينا التأكد من وجود آليات فصل بين المجال القياسي وهندسة الزمكان في المواقف التي تنطوي على مشاكل. يمكننا أن نأخذ على سبيل المثال حالة ما يسمى بنظرية "الحرباء" لحقل قياسي معين تم تخيله لتفسير الطاقة المظلمة. كتلة هذه الجسيمات المرتبطة بالحقل القياسي هي دالة لكثافة البيئة التي توجد فيها. ستكون خفيفة في بيئات قريبة من الفراغ مثل الفضاء بين النجوم، لكنها ثقيلة على سبيل المثال في نجم مثل الشمس. لذلك نُسب اسم "الحرباء" إليها بقدر ما يتكيف هذا الجسيم مع بيئته بطريقة ما. بهذه الطريقة، من الممكن التوفيق بين الملاحظات في النظام الشمسي وكذلك على مستوى مجموعات المجرات.  مع Aurélien Hees، وجدنا فئة من نظريات التنسور القياسي التي بدت أنها تسمح تلقائيًا بالفصل الضروري لمراعاة القيود المعروفة في ذلك الوقت، ولا سيما ملاحظات النظام الشمسي. كانت الخطوة التالية هي معرفة ما إذا كانت هناك وظيفة خاصة جدًا f (R)، أو بالأحرى( f R، Lm )  في هذه الحالة، تتوافق مع هذه النظرية.

س: ما الذي وجهك في تحديد هذه الوظيفة؟

 أوليفييه مينازولي: في الواقع، تم ذلك عن طريق التجربة والخطأ من خلال افتراض أشكال مختلفة ممكنة وعن طريق الاختبار في كل مرة إذا كان بإمكاننا الرجوع إلى معادلات نظرية التنسور القياسي الأولية، والتي نجحت في القيام بها.، في عام 2015، في محاضراتي لطالبتي في ذلك الوقت ثم في أطروحة، هندريك لودفيج. ثم قمنا بفحص حساباتنا من قبل أحد الخبراء في النظريات البديلة لنظرية أينشتاين، سالفاتور كابوزويلو، الذي لم يعثر على أخطاء. ما قفز في وجهنا وكان غير متوقع تمامًا هو أنه لا يمكن حتى تعريف النظرية بهذا الشكل دون تعريف المادة في نفس الوقت. علاوة على ذلك، فإن العاملين، f (R، Lm)  ) من ناحية و tensor-scalar  من ناحية أخرى، يكونان متساويين فقط إذا فرض أحدهما وجودًا في تعريف النظريتين. كما أوضحت في بيان صحفي من مختبر Artemis (CNRS-UCA-OCA)، في عام 2021، مع اثنين من الطلاب، دينيس أروجا وأوليفييه روسيل، جاءت الفكرة إلينا لتعميد هذه النظرية الجديدة المسماة النظرية "النسبية المتشابكة" لأن المادة وانحناء الزمكان لا ينفصلان عن طريق البناء.

س: كما أوضح كارل بوبر بوضوح، يجب أن تقوم النظرية العلمية بعمل تنبؤات، أو تأخيرات، أيًا كان، يمكن مقارنتها بالتجربة والتي تسمح، إن لم تكن، بدحض النظرية ككل.، لإظهار أنه من المحتمل جدًا على الأقل أن يكون هناك شيء خاطئ يجب مراجعته بجدية. ماذا عن نظرية النسبية المتشابكة؟

 أوليفييه مينازولي: حتى الآن، اجتازت النظرية الاختبارات في النظام الشمسي في ظل نظام مجال ضعيف حيث تعطي تأثيرات نظرية النسبية العامة لأينشتاين، وهي بحد ذاتها تصحيحات طفيفة لمعادلات حركة الكواكب المستخلصة من نظرية نيوتن. من ناحية أخرى، أظهرنا أن للنظرية عواقب مثيرة للاهتمام، وربما قابلة للقياس، على النجوم النيوترونية والثقوب السوداء وعلم الكونيات، لكن هذه النتائج لا تزال قيد التنفيذ مع النتائج الأولية. لذلك لا يزال من الممكن تمامًا ألا تكون النظرية فعالة مثل النسبية العامة في تفسير الملاحظات ككل لكوننا. من ناحية أخرى، يبدو أن العمل الآخر حول النظريات ذات الصلة يشير إلى أنه لا ينبغي أن يكون هناك أي تغيير في شكل موجات الجاذبية فيما يتعلق بالثقوب السوداء الثنائية. قد يكون الأمر مختلفًا بالنسبة لثنائيات النجوم النيوترونية، ولكن في هذه الحالة هناك انحطاط محتمل بين عدم اليقين في معادلات حالات المادة المكونة للنجوم النيوترونية والاختلافات الناتجة عن النظريات النسبية المختلفة.

س: إذن هناك العديد من التنبؤات الجديدة التي تظهر انحرافات عن تلك الخاصة بنظرية النسبية العامة، أو حتى نظريات التنسور القياسي الأخرى؟

 أوليفييه مينازولي: نعم، هناك أسباب للاعتقاد أنه عندما تصبح كثافة المادة مهمة، يمكن للجاذبية أن تصبح مثيرة للاشمئزاز، والتي يمكن أن تزيل أيضًا التفردات في قلب الثقوب السوداء في النسبية العامة كما تؤدي بطبيعة الحال إلى طور التضخم خلال الانفجار العظيم. إذا كانت هذه المرحلة من التضخم مع التوسع السريع جدًا ولكن العابر للفضاء كافية، فسيكون من الممكن حل بعض الألغاز في علم الكونيات. لكن هذا لا يزال يتعين إثباته. تتشابه نظرية لاغرانج للنسبية المتشابكة إلى حد ما مع بعض الأشكال التقريبية لنظرية الأوتار منخفضة الطاقة، مع وجود الشعاع كحقل قياسي. نحن نعرف حلولًا لهذه النظرية الفعالة والتي هي مكافئة للثقوب السوداء المشحونة للنسبية العامة مع الشد. مع أطروحة الطالب، إديسون سانتوس، تمكنا من إظهار أنه في الحد الذي أصبحت فيه شحنة هذه الثقوب السوداء ضئيلة، عدنا إلى حل شوارزشيلد الكلاسيكي، والذي يعد حلاً تقريبيًا لنظرية النسبية رغم كونه معقد. تظل مسألة حدوث التفرد في قلب الحل الدقيق مفتوحة، ولكن في الوقت الحالي يمكننا أن نعتقد أنه في كثير من الحالات في الممارسة العملية، لا يمكن التمييز بين حلول الثقوب السوداء لنظريتي النسبية. هنا مرة أخرى، لا يزال هناك الكثير من العمل الذي يتعين القيام به. من ناحية أخرى، مع النجوم النيوترونية، نرى بوضوح اختلافات يمكن قياسها. يمكن أن تكون النجوم النيوترونية أكثر كتلة بنسبة 8٪ تقريبًا مقارنة بنظرية أينشتاين التي تؤدي إلى كتلة محدودة بالتزامن مع ما هو معروف عن حالة المادة في هذه النجوم. الأهم من ذلك، تتنبأ النظرية بوجود اختلافات يمكن ملاحظتها مع النبضات السينية للنجوم النيوترونية، وهي اختلافات يمكن إبرازها باستخدام أداة مستكشف التكوين الداخلي للنجم النيوتروني (Nicer). لقد كان في محطة الفضاء الدولية منذ 3 يونيو 2017. نحن ندرس حاليًا هذا المسار. أخيرًا، ولكن هناك أيضًا عمل مستمر وما زلنا فقط في بداية استكشاف عواقب نظرية النسبية المتشابكة، لا يمكننا إدخال ثابت آينشتاين الكوني في النظرية مباشرة لأن ذلك سيؤدي إلى انتهاكات لمبدأ التكافؤ الذي لا نلاحظه. ومع ذلك، فإننا نرى بالفعل أننا نعيش في كون يمكن ملاحظته مع توسع متسارع. إذا كانت نظرية النسبية المتشابكة صحيحة، فإن تسارع تمدد الكون يجب أن يكون بسبب شيء آخر، ويفترض أن نموذج ΛCDM لا يمكن أن يكون صحيحًا. اقترحت مؤخرًا فرضية يمكن أن تفسر هذا التسارع دون الحاجة إلى حقل جديد (الطاقة المظلمة الشهيرة). هذه الفرضية في الوقت الحالي بعيدة جدًا عن التحقق، وربما لا تكون التفسير الجيد أيضًا لتسريع توسع الكون في إطار النسبية المتشابكة. على أي حال، لا يزال هناك الكثير الذي يتعين القيام به لتقييم أهمية هذه النظرية الجديدة ومدى ملاءمتها لقوانين الطبيعة! للتدوين بالنسبة لأولئك الذين لم تثبطهم التطورات التقنية، هناك مراجعة ممتازة لبدائل نظرية أينشتاين النسبية للجاذبية، والتي يمكن العثور عليها في arXiv. نحن مدينون بذلك لسلفاتوري كابوزييلو وماريافيليسيا دي لورينتيس. سيكمل العرض التقديمي الذي قدمه أوليفييه مينازولي في أحد الفيديوهات وفيهعرض تقديمي للخبراء في نظرية النسبية المتشابكة.

هل هي مفاجأة؟ لم يعد الانفجار العظيم بداية الكون المرئي بعد الآن، فلقد اعتدنا أن نعتقد أن الانفجار العظيم يعني أن الكون بدأ من نقطة الفرادة أو التفرد. ولكن بعد ما يقرب من 100 عام، مازلنا لسنا متأكدين. لا تبدأ الصورة الكونية الحديثة لتاريخ كوننا بالفرادة أو التفرد  الذي نربطه ونحدده مع الانفجار العظيم، ولكن بالأحرى بفترة من التضخم الكوني الذي يمتد فيه الكون المرئي إلى مقاييس هائلة، ليتسم بخصائص موحدة وبالتسطح المكاني. تشير نهاية التضخم إلى بداية الانفجار العظيم الساخن.

الماخذ الرئيسية يعلمنا الانفجار العظيم أن عالمنا المتسع والمبرد كان أصغر سنًا وأكثر كثافة وسخونة في الماضي. ومع ذلك، فإن الاستقراء على طول طريق العودة إلى الفرادة أو التفرد يؤدي إلى تنبؤات لا تتفق مع ما نلاحظه، و بدلاً من ذلك، لا ندري متى ولماذا حدث التضخم الكوني وهل أعقب وأسس الانفجار العظيم أم سبقه،، الأمر الذي سيؤدي إلى تغيير قصة أصلنا الكوني إلى الأبد.

من أين يأتي كل هذا الجزم؟ في كل اتجاه نهتم بمراقبته، نجد النجوم والمجرات وسحب الغاز والغبار والبلازما الضعيفة والإشعاع الذي يمتد على سلسلة من الأطوال الموجية: من الراديو إلى الأشعة تحت الحمراء إلى الضوء المرئي وأشعة غاما. بغض النظر عن مكان إنطلاق الإشعاع وتواجده، أو الكيفية التي ننظر بها إلى الكون المرئي، فإننا نجده أنه مليء بالمادة والطاقة تمامًا في كل مكان وفي جميع الأوقات. ومع ذلك، فمن الطبيعي أن نفترض أن كل ذلك جاء من مكان ما. إذا كنت تريد معرفة الإجابة على أكبر سؤال على الإطلاق - مسألة أصولنا الكونية - عليك أن تطرح السؤال على الكون المرئي نفسه، وتستمع إلى ما يخبرك به. اليوم، الكون كما نراه يتوسع ويتخلل (يصبح أقل كثافة) ويبرد. على الرغم من أنه من المغري الاستقراء ببساطة ونحن نتقدم للأمام في الوقت المناسب، عندما تكون الأشياء أكبر وأقل كثافة وأكثر برودة، تسمح لنا قوانين الفيزياء بالاستقراء للخلف بنفس السهولة. منذ زمن بعيد، كان الكون المرئي أصغر وأكثر كثافة وسخونة. فإلى أي مدى يمكن أن نأخذ هذا الاستقراء؟ رياضياتيًا، من المغري الذهاب إلى أبعد ما يمكن: العودة إلى الأحجام متناهية الصغر والكثافات ودرجات الحرارة اللانهائية، أو ما نعرفه على أنه حالة التفرد أو نقطة الفرادة الكونية. هذه الفكرة، وهي فكرة البداية الفريدة للمكان والزمان والكون، كانت تُعرف منذ فترة طويلة باسم الانفجار العظيم. لكن فيزيائيًا، عندما نظرنا عن كثب بما فيه الكفاية، وجدنا أن الكون يروي قصة مختلفة. إليك كيف نعرف أن الانفجار العظيم لم يعد بداية الكون بعد الآن. تم إجراء عدد لا يحصى من الاختبارات العلمية لنظرية النسبية العامة لأينشتاين، مما أخضع الفكرة لبعض القيود الأكثر صرامة التي حصلت عليها البشرية على الإطلاق. كان الحل الأول لأينشتاين هو تحديد المجال الضعيف حول كتلة واحدة، مثل الشمس. قام بتطبيق هذه النتائج على نظامنا الشمسي بنجاح كبير. وبسرعة كبيرة، تم العثور على حفنة من الحلول الدقيقة بعد ذلك.

https://bigthink.com/wp-content/uploads/2021/10/https___blogs-images.forbes.com_startswithabang_files_2018_01_ligo20160211e-1-1200x674-1.jpg

(الائتمان: تعاون علمي ليجو، ت. بايل، معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا / معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا) مثل معظم القصص في العلوم، فإن أصل الانفجار العظيم له جذوره في كل من المجالات النظرية والتجريبية / الرصدية. على الجانب النظري، طرح أينشتاين نظريته العامة للنسبية في عام 1915: وهي نظرية جديدة للجاذبية سعت إلى قلب نظرية نيوتن في الجاذبية العامة. على الرغم من أن نظرية أينشتاين كانت أكثر أناقة وتعقيدًا، لم يمض وقت طويل قبل العثور على الحلول الدقيقة الأولى. في عام 1916، وجد كارل شوارزتشيلد Karl Schwarzschild الحل لكتلة شبيهة بالنقطة، والتي تصف ثقبًا أسود غير دوار. في عام 1917، وجد ويليم دي سيترWillem de Sitte الحل لكون فارغ مع ثابت كوني، والذي يصف الكون المتوسع باطراد. من عام 1916 إلى عام 1921، وجد رينير وردستورم Reissner-Nordström،  الحل بشاكل مستقل من قبل أربعة باحثين، وصف الزمكان لكتلة مشحونة متناظرة كرويًا. في عام 1921، وجد إدوارد كاسنرEdward Kasner حلاً يصف كونًا خالٍ من المادة والإشعاع ومتباين الخواص: مختلف في اتجاهات مختلفة. وفي عام 1922، اكتشف ألكسندر فريدمانAlexander Friedmann الحل لكون متناحي إيزوتروبي isotropic و متشابه الخواص (نفس الشيء في جميع الاتجاهات) ومتجانس (متماثل في جميع المواقع)، حيث توجد جميع أنواع الطاقة، بما في ذلك المادة والإشعاع. توضيح لتاريخنا الكوني، من الانفجار العظيم حتى الوقت الحاضر، في سياق الكون المتوسع. تصف معادلة فريدمان الأولى كل هذه الحقب، من التضخم إلى الانفجار العظيم إلى الحاضر وبعيدًا في المستقبل، وبدقة تامة، حتى اليوم.

https://bigthink.com/wp-content/uploads/2021/10/https___blogs-images.forbes.com_startswithabang_files_2016_09_expansionoftuniverse.jpg?w=942

(الائتمان: فريق العلوم NASA / WMAP)  

كان هذا الأخير مقنعًا للغاية لسببين. الأول هو أنه بدا ليصف كوننا على النطاق الفائق أو المقاييس الأكبر، حيث تبدو الأشياء متشابهة، في المتوسط ​​، في كل مكان وفي جميع الاتجاهات. وثانيًا، إذا قمت بحل المعادلات الحاكمة لهذا الحل - معادلات فريدمان - فستجد أن الكون الذي يصفه لا يمكن أن يكون ثابتًا، ولكن يجب أن يتمدد أو يتقلص. تم التعرف على هذه الحقيقة الأخيرة من قبل الكثيرين، بما في ذلك أينشتاين، ولكن لم يتم أخذها على محمل الجد حتى بدأت أدلة المراقبة والمشاهدة والرصد تدعمها. في عام 1910، بدأ عالم الفلك فيستو سليفر Vesto Slipher في رصد بعض السدم، والتي جادل البعض بأنها قد تكون مجرات خارج مجرتنا درب التبانة، ووجد أنها كانت تتحرك بسرعة: أسرع بكثير من أي أجسام أخرى داخل مجرتنا. علاوة على ذلك، كانت الغالبية من تلك الأجسام تبتعد عنا، مع ظهور سدم خافتة وأصغر بشكل عام تتحرك بشكل أسرع. بعد ذلك، في عشرينيات القرن الماضي، بدأ إدوين هابل Edwin Hubble بقياس النجوم الفردية في هذه السدم، وفي النهاية حدد المسافات بينها. لم يقتصر الأمر على أنها كانت أبعد بكثير من أي شيء آخر في المجرة، ولكن تلك الموجودة على مسافات أكبر كانت تتحرك بعيدًا بشكل أسرع من تلك الأقرب. وقد أجمع جورج لوميتر Lemaître وروبرتسون Robertson وهابل وآخرين معًا بسرعة، بأن الكون يتوسع. مقاربة إدوين هابل الأصلية وقياسه لمسافات المجرات مقابل الانزياح الأحمر (يسار)، مما أدى إلى توسع الكون، مقابل نظير أكثر حداثة بعد حوالي 70 عامًا (على اليمين). بالاتفاق مع كل من الملاحظة والنظرية، يتوسع الكون.

https://bigthink.com/wp-content/uploads/2021/10/hubble.png?w=955

(مصدر: E. Hubble ؛ R. Kirshner، PNAS، 2004) كان جورج ليميتر أول من أدرك ذلك عام 1927.  

عند اكتشاف التوسع،  كان جورج لوميترGeorges Lemaître أول من استقرأ فكرة العودة إلى الوراء، ونظّر لذلك - كما قد يفعل أي عالم رياضيات مختص - أنه يمكنك العودة إلى الوراء بقدر ما تريد: إلى ما أسماه الذرة البدائية the primeval atom. في البداية، أدرك أن الكون المرئي كان عبارة عن مجموعة ساخنة وكثيفة وسريعة التوسع من المادة والإشعاع، وأن كل شيء من حولنا خرج من هذه الحالة البدائية. تم تطوير هذه الفكرة لاحقًا من قبل الآخرين لعمل مجموعة من التنبؤات الإضافية: الكون، كما نراه اليوم، تطور أكثر مما كان عليه في الماضي. كلما نظرنا إلى الخلف في الفضاء، كلما نظرنا إلى الخلف أيضًا في الزمن المناسب. لذلك، يجب أن تكون الأشياء التي نراها في ذلك الوقت أصغر سنا، وأقل تكتلًا جاذبيًا أو ثقالياً، وأقل كتلة، وعناصر ثقيلة أقل، وبنية أقل تطورًا. يجب أن تكون هناك نقطة لا يوجد بعدها نجوم أو مجرات. في مرحلة ما، كان الإشعاع شديد السخونة لدرجة أن الذرات المحايدة لا يمكن أن تتشكل بثبات، لأن الإشعاع سيطرد بشكل موثوق أية إلكترونات من النوى التي كانوا يحاولون الارتباط بها، وبالتالي يجب أن يكون هناك بقايا - حمام بارد ومتناثر الآن من الإشعاع الكوني من ذلك الزمن.  وفي زمن مبكر للغاية، كان من الممكن أن يكون الجو حارًا جدًا لدرجة أنه حتى النوى الذرية يمكن أن تتفكك فيه، مما يعني أنه كان هناك مرحلة مبكرة قبل النجمية حيث كان من الممكن أن يحدث الاندماج النووي: Big Bang nucleosynthesis. من ذلك، نتوقع أنه كان هناك على الأقل مجموعة من العناصر الضوئية وانتشرت نظائرها في جميع أنحاء الكون قبل تشكل أي نجوم. يتضمن التاريخ المرئي للكون المتوسع الحالة الساخنة والكثيفة المعروفة باسم الانفجار العظيم ونمو وتشكيل البنية لاحقًا. المجموعة الكاملة من البيانات، بما في ذلك ملاحظات عناصر الضوء وخلفية الميكروويف الكونية، تترك الانفجار العظيم فقط كتفسير صالح لكل ما نراه.

https://bigthink.com/wp-content/uploads/2021/10/https___blogs-images.forbes.com_startswithabang_files_2018_01_1-VRSRvJXybTeZdYSlcqR3sw.jpg

(الائتمان: NASA / CXC / M. Weiss)

 بالتزامن مع الكون المتوسع، ستصبح هذه النقاط الأربع حجر الزاوية للانفجار العظيم. إن نمو وتطور البنية واسعة النطاق للكون، والمجرات الفردية، والمجموعات النجمية الموجودة داخل تلك المجرات كلها تؤكد صحة تنبؤات الانفجار العظيم. كان اكتشاف حمام من الإشعاع بمقدار 3 كلفن فقط فوق الصفر المطلق - جنبًا إلى جنب مع طيف الجسم الأسود وعيوب درجة الحرارة عند مستويات ميكروكلفين من عشرات إلى مئات - هو الدليل الرئيسي الذي أثبت صحة الانفجار العظيم وأزال العديد من بدائله الأكثر شيوعًا. واكتشاف وقياس عناصر الضوء ونسبها - بما في ذلك الهيدروجين، والديوتيريوم، والهيليوم 3، والهيليوم -4، والليثيوم - 7 - لم يكشف فقط عن نوع الاندماج النووي الذي حدث قبل تكوين النجوم، ولكن أيضًا إجمالي كمية المادة الطبيعية الموجودة في الكون. استقراء العودة إلى أبعد ما يمكن أن يأخذك دليلك هو نجاح هائل للعلم. طبعت الفيزياء التي حدثت خلال المراحل الأولى من الانفجار العظيم الساخن نفسها على الكون المرئي، مما مكننا من اختبار نماذجنا ونظرياتنا وفهمنا للكون منذ ذلك الوقت. إن أول بصمة يمكن ملاحظتها، في الواقع، هي خلفية النيوترينو الكونية، التي تظهر آثارها في كل من الخلفية الكونية الميكروية (إشعاع الانفجار العظيم) وهيكل الكون واسع النطاق. تأتي خلفية النيوترينو هذه إلينا، بشكل ملحوظ، من ~ 1 ثانية فقط في الانفجار العظيم الساخن. إذا لم تكن هناك اهتزازات بسبب تفاعل المادة مع الإشعاع في الكون، فلن تكون هناك اهتزازات تعتمد على المقياس في تجمع المجرات. الاهتزازات نفسها، الموضحة مع طرح الجزء غير المتذبذب (الجزء السفلي)، تعتمد على تأثير النيوترينوات الكونية المفترض وجودها بواسطةالانفجار العظيم. يتوافق علم الكون القياسي في Big Bang مع β = 1.

https://bigthink.com/wp-content/uploads/2021/10/https___blogs-images.forbes.com_startswithabang_files_2019_02_power_fig1_beta.jpg

مصدر الصورة: D. Baumann et al.، Nature Physics، 2019)  

لكن الاستقراء خارج حدود دليلك القابل للقياس هو لعبة خطيرة، وإن كانت مغرية. بعد كل شيء، إذا تمكنا من تتبع الانفجار العظيم الساخن إلى ما يقرب من 13.8 مليار سنة، حتى عندما كان عمر الكون أقل من ثانية واحدة، فما الضرر في العودة إلى الوراء ثانية واحدة إضافية فقط: إلى التفرد المتوقع أو الفرادة الموجودة عندما كان عمر الكون 0 ثانية؟ من المدهش أن الإجابة هي أن هناك قدرًا هائلاً من الضرر - إذا كنت مثلي في التفكير في "وضع افتراضات غير صحيحة لا أساس لها حول الواقع" لتكون ضارة. والسبب في كون هذا الأمر إشكاليًا هو أن البدء من الفرادة أو التفرد - عند درجات حرارة عالية عشوائية، وكثافات عالية عشوائية، وأحجام صغيرة عشوائية - سيكون له عواقب على كوننا لا تدعمها الملاحظات بالضرورة. على سبيل المثال، إذا بدأ الكون من حالة فردية أو فرادة، فلا بد أنه نشأ إلى الوجود مع التوازن الصحيح تمامًا لـ "الأشياء" بداخله - المادة والطاقة معًا - لتحقيق التوازن الدقيق في معدل التوسع. إذا كان هناك قدر ضئيل من المادة، فإن الكون الذي تمدد في البداية كان سينهار مرة أخرى الآن. وإذا كان هناك القليل قليلاً، لكانت الأشياء تتوسع بسرعة كبيرة بحيث يصبح الكون أكبر بكثير مما هو عليه اليوم. لو كانت كثافة الكون أعلى بقليل (حمراء) في لحظة الفرادة أو التفرد، لكان الكون قد انهار بالفعل ؛ إذا كانت كثافة أقل قليلاً، لكانت قد توسعت بشكل أسرع وأصبحت أكبر بكثير. لا يقدم الانفجار العظيم، من تلقاء نفسه، أي تفسير لماذا يوازن معدل التمدد الأولي في لحظة ولادة الكون بين كثافة الطاقة الإجمالية بشكل مثالي، ولا يترك مجالًا للانحناء المكاني على الإطلاق.

singularity

(الائتمان: البرنامج التعليمي لعلم الكونيات لنيد رايت)

 ومع ذلك، بدلاً من ذلك، ما نلاحظه هو أن معدل التوسع الأولي للكون والكمية الإجمالية للمادة والطاقة داخله يتوازنان تمامًا كما يمكننا قياسه. لماذا ؟ إذا كان الانفجار العظيم قد بدأ من التفرد، فليس لدينا تفسير؛ علينا ببساطة أن نؤكد أن "الكون وُلِد بهذه الطريقة"، أو كما يسميه الفيزيائيون الجاهلون لليدي غاغا Lady Gaga، "الظروف الأولية". initial conditions وبالمثل، فإن الكون الذي وصل إلى درجات حرارة عالية بشكل عشوائي من المتوقع أن يمتلك آثار وبقايا عالية الطاقة، مثل أحادي القطب المغناطيسي، لكننا لا نلاحظ أيًا منها. من المتوقع أيضًا أن تكون درجات حرارة الكون مختلفة في المناطق المنفصلة سببيًا عن بعضها البعض - أي أنها في اتجاهين متعاكسين في الفضاء عند حدود الملاحظة لدينا - ومع ذلك يُلاحظ أن للكون درجات حرارة متساوية في كل مكان تصل إلى 99.99٪ + الدقة. نحن دائمًا أحرار في الاحتكام إلى الشروط الأولية كتفسير لأي شيء، ونقول، "حسنًا، لقد ولد الكون بهذه الطريقة، وهذا كل شيء." لكننا دائمًا ما نكون مهتمين أكثر بكثير، كعلماء، إذا كان بإمكاننا التوصل إلى تفسير للخصائص التي نلاحظها. في اللوحة العلوية، يمتلك كوننا الحديث نفس الخصائص (بما في ذلك درجة الحرارة) في كل مكان لأنها نشأت من منطقة لها نفس الخصائص. في اللوحة الوسطى، يتم تضخيم المساحة التي كان من الممكن أن يكون لها أي انحناء عشوائي لدرجة أننا لا نستطيع ملاحظة أي انحناء اليوم، مما يحل مشكلة التسطيح. وفي اللوحة السفلية، يتم نفخ الآثار عالية الطاقة الموجودة مسبقًا بعيدًا، مما يوفر حلاً لمشكلة الآثار عالية الطاقة. هذه هي الطريقة التي يحل بها التضخم الألغاز الثلاثة العظيمة التي لا يستطيع الانفجار العظيم تفسيرها بمفرده.

https://bigthink.com/wp-content/uploads/2021/10/https___specials-images.forbesimg.com_imageserve_5f3b13106b315ba53625f356_The-3-big-puzzles-the-horizon-flatness-and-monopole-problems-that-inflation_960x0.jpg?w=960

(الائتمان: إي سيجل / ما وراء المجرةCredit: E. Siegel/Beyond the Galaxy

 هذا هو بالضبط ما يعطينا التضخم الكوني، وأكثر من ذلك. يقود التضخم، بالتأكيد، استقراء الانفجار العظيم الساخن إلى حالة مبكرة جدًا، شديدة الحرارة، كثيفة جدًا، موحدة جدًا، لكن توقف قبل أن تعود إلى حالة التفرد. إذا كنت تريد أن يكون للكون معدل تمدد وإجمالي كمية المادة والطاقة فيه، فستحتاج إلى طريقة ما لإعداده بهذه الطريقة. الأمر نفسه ينطبق على كون له نفس درجات الحرارة في كل مكان. في ملاحظة مختلفة قليلاً، إذا كنت ترغب في تجنب الآثار عالية الطاقة، فأنت بحاجة إلى طريقة ما للتخلص من أي آثار موجودة مسبقًا، ثم تجنب إنشاء أخرى جديدة عن طريق منع كونك من أن يصبح شديد الحرارة مرة أخرى. يحقق التضخم ذلك من خلال افتراض فترة، قبل الانفجار العظيم الساخن، حيث كان الكون يهيمن عليه ثابت كوني كبير (أو شيء يتصرف بشكل مشابه): نفس الحل الذي وجده دي سيتر في طريق العودة في عام 1917. هذه المرحلة لتمتد الكون المسطح، يمنحه نفس الخصائص في كل مكان، ويتخلص من أي بقايا طاقة عالية موجودة مسبقًا، ويمنعنا من توليد آثار جديدة عن طريق وضع حد أقصى لدرجة الحرارة التي تم الوصول إليها بعد انتهاء التضخم واندلاع الانفجار العظيم الساخن. علاوة على ذلك، من خلال افتراض وجود تقلبات كمومية ولدت وامتدت عبر الكون أثناء التضخم، فإنها تقدم تنبؤات جديدة لأنواع العيوب التي سيبدأ بها الكون. تتمدد التقلبات الكمومية التي تحدث أثناء التضخم عبر الكون، وعندما ينتهي التضخم، فإنها تصبح تقلبات في الكثافة. هذا يؤدي، بمرور الوقت، إلى أن تكون بنية الكون واسعة النطاق اليوم، بالإضافة إلى التقلبات في درجات الحرارة التي لوحظت في الخلفية الإشعاعية الميكروية الكونية CMB . التنبؤات الجديدة مثل هذه ضرورية لإثبات صحة آلية الضبط الدقيق المقترحة.

https://bigthink.com/wp-content/uploads/2021/10/https___specials-images.forbesimg.com_imageserve_5f3b1342853b256e2a65f132_How-inflation-and-quantum-fluctuations-give-rise-to-the-Universe-we-observe-today-_960x0.jpg?w=960

(الائتمان: إي سيجل ؛ وكالة الفضاء الأوروبية / بلانك ووزارة الطاقة / ناسا / فريق العمل المشترك بين الوكالات المعني بأبحاث CMB)

منذ أن تم افتراضه في الثمانينيات، تم اختبار التضخم بعدة طرق ضد البديل: كون بدأ من التفرد. عندما نقوم بتكديس بطاقة الأداء، نجد ما يلي: يعيد التضخم إنتاج كل نجاحات الانفجار العظيم الساخن. لا يوجد شيء لا يمكن تفسيره بسبب الانفجار الكبير الذي تسبب فيه التضخم. يقدم التضخم تفسيرات ناجحة للألغاز التي يتعين علينا ببساطة أن نسميها "الظروف الأولية" ولنقول أن لها في الانفجار العظيم الساخن. من بين التنبؤات التي يختلف فيها التضخم والانفجار العظيم الساخن دون تضخم، تم اختبار أربعة منها بدقة كافية للتمييز بين الاثنين. على تلك الجبهات الأربع، يكون التضخم 4 مقابل 4، في حين أن الانفجار الكبير الساخن هو 0 مقابل 4. لكن الأمور تصبح ممتعة حقًا إذا نظرنا إلى الوراء في فكرتنا عن "البداية". في حين أن الكون الذي يحتوي على المادة و / أو الإشعاع - ما نحصل عليه مع الانفجار العظيم الساخن - يمكن دائمًا استقراءه إلى التفرد، لا يمكن للكون التضخمي أن يوجد نظرًا لطبيعته الأسية، حتى إذا قمت بإعادة عقارب الساعة إلى الوراء لفترة لا نهائية من الوقت، فإن الفضاء سيقترب فقط من الأحجام الصغيرة للغاية ودرجات الحرارة والكثافات اللانهائية ؛ لن يصل إليه أبدًا. هذا يعني، بدلاً من أن يؤدي بشكل حتمي إلى التفرد، لا يمكن للتضخم أن يوصلك إلى واحد بمفرده. كانت الفكرة القائلة بأن "الكون بدأ من التفرد، وهذا ما كان عليه الانفجار العظيم"، يجب التخلص منها في اللحظة التي أدركنا فيها أن مرحلة تضخم سبقت المرحلة الساخنة والكثيفة والمليئة بالمادة والإشعاع التي نعيشها اليوم . التفرد تمثل الخطوط الزرقاء والحمراء سيناريو الانفجار الكبير "التقليدي"، حيث يبدأ كل شيء في الوقت t = 0، بما في ذلك الزمكان نفسه. لكن في السيناريو التضخمي (الأصفر)، لا نصل أبدًا إلى التفرد، حيث يذهب الفضاء إلى حالة فردية ؛ بدلاً من ذلك، يمكن أن يصبح صغيرًا بشكل تعسفي فقط في الماضي، بينما يستمر الزمن في التراجع إلى الأبد. فقط آخر جزء صغير من الثانية، منذ نهاية التضخم، يطبع نفسه على كوننا المرئي اليوم.

singularity

(الائتمان: إي سيجل)

تعطينا هذه الصورة الجديدة ثلاث معلومات مهمة حول بداية الكون تتعارض مع القصة التقليدية التي تعلمها معظمنا. أولاً، الفكرة الأصلية للانفجار العظيم الساخن، حيث نشأ الكون من حالة فرادة أو تفرد لا متناهية وساخنة وكثيفة وصغيرة - ويتمدد ويبرد، مليئًا بالمادة والإشعاع منذ ذلك الحين – وبالتالي هي غير صحيحة. لا تزال الصورة صحيحة إلى حد كبير، ولكن هناك حدًا للزمن الذي يمكننا فيه استقراء ذلك. ثانيًا، أثبتت الملاحظات الحالة التي حدثت قبل الانفجار العظيم الساخن: التضخم الكوني. قبل الانفجار العظيم الحار، خضع الكون المبكر لمرحلة من النمو الأسي، حيث كانت أي مكونات موجودة مسبقًا للكون "منتفخة" حرفيًا. عندما انتهى التضخم، أعيد تسخين الكون إلى درجة حرارة عالية، ولكن ليست عالية بشكل عشوائي، مما يمنحنا الكون الساخن والكثيف والمتوسع الذي نما إلى ما نعيش فيه اليوم. أخيرًا، وربما الأهم من ذلك، لم يعد بإمكاننا التحدث بأي نوع من المعرفة أو الثقة حول كيف - أو حتى ما إذا كان - الكون نفسه قد بدأ. بحكم طبيعة التضخم، فإنه يمحو أي معلومات جاءت قبل اللحظات القليلة الأخيرة: أين انتهى وأدى إلى الانفجار العظيم الساخن. كان من الممكن أن يستمر التضخم إلى الأبد، أو يمكن أن يسبقه مرحلة أخرى غير متفردة، أو قد يسبقه مرحلة انبثقت بالفعل من التفرد. حتى يأتي اليوم الذي نكتشف فيه كيفية استخراج المزيد من المعلومات من الكون مما يبدو ممكنًا في الوقت الحاضر، ليس لدينا خيار سوى مواجهة جهلنا. لا يزال الانفجار العظيم يحدث منذ وقت طويل جدًا، لكنه لم يكن البداية التي افترضناها ذات مرة. 

إعداد وترجمة:  د. جواد بشارة

............................

https://bigthink.com/wp-content/uploads/2021/10/https___blogs-images.forbes.com_startswithabang_files_2018_05_history.jpg?lb=1536,864

الائتمان: نيكول روجه فولر / مؤسسة العلوم الوطنية Credit: Nicole Rager Fuller/National Science Foundation

وجدت دراسة أن الكون المرئي  كان يمكن أن يكون موجودًا دائمًا ومنذ الأزل وليس له بداية هذا هو عنوان دراسة جديدة قام بها اثنان من علماء الفيزياء من جامعة ليفربول وإمبريال كوليدج لندن. بينما كان العلماء يحاولون منذ عقود الكشف عن ألغاز ولادة الكون، فقد يرجع السبب في ذلك إلى أن الكون ليس له بداية في الواقع. هناك طريقة معينة للجاذبية الكمومية، تسمى نظرية المجموعة السببية، تشير بالفعل إلى أن كوننا ربما كان موجودًا دائمًا. ووفقًا لهذه النظرية، فإن الزمكان منفصل بشكل أساسي إلى زمان ومكان (على العكس من ذلك، في جميع النظريات الحالية للفيزياء، فإن المكان والزمان متصلان) وترتبط أحداث الزمكان بترتيب جزئي؛ هذا النظام الجزئي له أهمية مادية للعلاقات السببية لأحداث الزمكان. لذا في مستوى ما سيكون هناك وحدة أساسية للزمكان. شرع برونو فاليكسو بينتو من قسم العلوم الرياضياتية في جامعة ليفربول وستاف زاليل من مختبر بلاكيت في إمبريال كوليدج في استخدام هذا النهج السببي لاستكشاف بداية الكون. هذه هي الطريقة التي اكتشفوا بها أنه من الممكن ألا يكون لكوننا المرئي بداية. لذلك كان من الممكن أن يكون موجودًا دائمًا في الماضي اللامتناهي في القدم وكان سيتطور "مؤخرًا" إلى ما نسميه الانفجار العظيم.  في كوننا المرئي يعتمد توحيد على نظريتين رئيسيتين: فيزياء الكموم والنسبية العامة. تصف الأولى بشكل فعال ثلاثة من القوى الأساسية أو الجوهرية الأربعة للطبيعة (التفاعل الكهرومغناطيسي، والتفاعل الضعيف، والتفاعل النووي القوي). من ناحية أخرى، فإن نظرية النسبية العامة تقدم أقوى وصف كامل للجاذبية تم تأسيسه على الإطلاق. إنها تمثل الجاذبية على أنها انحناء للزمكان، حيث يتناسب نصف قطرها مع كثافة الطاقة. ومع ذلك، فإن النسبية العامة بها بعض أوجه القصور. كما اتضح، لا تنتج هذه النظرية نتائج متسقة لمكانين معينين على الأقل، وهما مركز الثقوب السوداء وبداية الكون. هذه المناطق، التي تسمى التفردات أو الفرادات singularités، هي نقاط في الزمكان حيث تتفكك قوانين الفيزياء الحالية   وتتوقف ولم تعد صالحة. ضمن هاتين الفرادتين، تصبح الجاذبية بشكل خاص قوية بشكل لا يصدق في مقاييس اللامتناهي في الصغر. للتغلب على المشكلة، وبالتالي محاولة توحيد فيزياء الكموم والنسبية العامة، سعى الفيزيائيون إلى تأسيس نظرية الثقالة أو الجاذبية الكمومية. كان هذا للمساعدة في تفسير الظواهر التي تنطوي على كميات كبيرة من المادة أو الطاقة على أبعاد مكانية صغيرة. من هذا الجهد ولدت عدة مناهج، مثل نظرية الجاذبية الكمومية أو نظرية الأوتار الفائقة أو الجاذبية الكمومية الحلقية. تفترض نظريات الفيزياء الحالية أن المكان والزمان مستمران. في مثل هذا الزمكان، يمكن أن تكونا نقطتان قريبتين من بعضهما البعض في الفضاء قدر الإمكان، تمامًا كما يمكن أن يحدث حدثان قريبان من بعضهما البعض قدر الإمكان. لكن نظرية المجموعة السببية تصف الزمكان كسلسلة من العناصر أو الوحدات أو "الذرات" المنفصلة من الزمكان. لذلك تفرض هذه النظرية قيودًا صارمة على قرب الأحداث في المكان والزمان، لأنها منطقية لا يمكن أن تكون أقرب من حجم إحدى هذه "الذرات". نظرية تزيل مشكلة تفرد أو فرادة الإنفجار العظيم. أثارت هذه النظرية، التي تشكك في مفهوم الزمكان نفسه، اهتمامًا كبيرًا من قبل ببرونو بينتو. قال بينتو لـ Live Science: "لقد سررت بالعثور على هذه النظرية، التي لا تحاول فقط أن تكون أساسية أو جوهرية قدر الإمكان، ولكنها أيضًا تضع الزمن في دور مركزي وما يعنيه الزمن الذي يمر فيه فيزيائيًا". إن نظرية المجموعات السببية لها بالفعل آثار مهمة على طبيعة الزمن. كما يشرح الفيزيائي، فإنها تقوم على مبدأ أن مرور الزمن هو شيء مادي حقًا وأنه ليس نوعًا من الوهم الذي يولده أذهاننا. في هذه النظرية، تنمو المجموعة السببية وحدة واحدة في كل مرة، وتصبح أكبر فأكبر. هذا النهج يقضي تمامًا على مشكلة تفرد أو فرادة الانفجار العظيم، لأنه يشير إلى أنه من المستحيل على المادة أن تنضغط إلى نقاط صغيرة بلا حدود ؛ لا يمكن أن تكون أصغر من حجم وحدة الزمكان. بدون هذه التفرد الأولي، الممثلة بنقطة كثافة لا نهائية تحتوي على كل طاقة الكون، كيف تبدو بداية الكون إذن؟ في مقال متوفر في نسخة ما قبل الطباعة، حاول بينتو وزاليل تحديد ما إذا كان يجب بالضرورة أن يكون هناك سابقة في الوجود أم لا. يشير تفكيرهم إلى أن الكون ربما لم يكن له بداية، وأنه كان موجودًا دائمًا. "في الصياغة الأصلية وديناميكيات المجموعة السببية، من الناحية الكلاسيكية، تتطور المجموعة السببية من لا شيء إلى الكون الذي نراه اليوم. في عملنا، على العكس من ذلك، لن يكون هناك انفجار كبير كبداية، لأن المجموعة السببية ستكون لانهائية حتى الماضي اللامتناهي في القدم، وبالتالي هناك دائمًا شيء ما من قبل ما هو موجود، كما"يشرح بينتو. لذلك فإن ما نسميه الانفجار العظيم سيكون مجرد لحظة معينة في هذا التطور. يبقى على الباحثين تحديد ما إذا كان هذا النهج السببي بدون بداية يمكن أن يجعل من الممكن تطوير نظريات تسمح بوصف التطور المعقد للكون المرئي أثناء الانفجار العظيم.

إعداد د. جواد بشارة

..........................

 المصدر: arXiv، B. Bento and S. Zalel

هل يمثل نموذج فيزياء الجسيمات في فجر الثورة العلمية؟ إنجاز علمي جديد يقربنا من القوة الأساسية أو الجوهرية الخامسة في الكون المرئي، إلى جانب القوى الأربعة المعروفة وهي الجاذبية أو الثقافلة، الكهرومغناطيسية، والنووية القوية أو الشديدة، والنووية الضعيفة، التي أصبح وجودها أكثر وضوحًا في مارس الماضي. قد يسمح لنا مصادم الهادرون العملاق الثاني، قيد الإنشاء حاليًا، بمعرفة نهاية القصة. في آذار (مارس) الماضي، ألقى LHC التابع لـ CERN، وهو مسرّع الجسيمات، حجر الأاس لاكتشاف  مزلزل جديدة  في المجتمع العلمي من خلال الإعلان عن الاكتشاف المحتمل لقوة أساسية أو جوهرية خامسة في الفيزياء. في الآونة الأخيرة، قام علماء الفيزياء في جامعة كامبريدج باكتشافات جديدة يبدو أنها تؤكد هذه النتائج الأولية. أصبحت الفيزياء الآن رسمية فيما يسمى بالنموذج المعياري أو القياسي لفيزياء الجسيمات. إنه المجال الذي يصف كيف يعمل عالمنا على أصغر نطاق، في اللامتناهي في الصغر. على حد تعبير هاري كليف، عالم فيزياء الجسيمات في كامبريدج والمؤلف الرئيسي للدراسة الجديدة، هذه هي "النظرية العلمية الأكثر نجاحًا على الإطلاق"... على الرغم من أننا نعلم حقيقة أن لها عيوبها. على سبيل المثال، نسيت تمامًا إحدى القوى الأساسية الأربعة التي نعرفها اليوم. يصف بشكل مثالي القوة الكهرومغناطيسية والتفاعل الضعيف والتفاعل القوي، لكنه يترك تفاعل الجاذبية جانبًا. كما أنه لا يكفي لتفسير بعض الظواهر الغامضة مثل المادة المظلمة. إن النموذج القياسي لفيزياء الجسيمات مخزون جيدًا بالفعل، ولكن لا يزال به الكثير من الأشياء المجهولة، مثل قطعة مفقودة من اللغز. لذلك فقد اشتبه الفيزيائيون لفترة طويلة في أنه يجب أن يكون هناك عدد قليل من المكونات المفقودة في الوصفة التي يقترحونها. كما يشرح هاري كليف في مقالته، للعثور على هذا المكون المفقود، تحول علماء الفيزياء بسرعة إلى أحد الجسيمات الأساسية الستة: كواركات القاع (أو كواركات الجمال). هذه الكواركات هي تجسيد لعدم الاستقرار. وهي موجودة لجزء متناهي الصغر من الثانية قبل أن تتحول إلى مجموعة من الجسيمات الأخرى. يوضح كليف أنه لتحديد الممثلين المفقودين، أي الجسيمات الشبحية، من المثير للاهتمام دراسة تفاصيل هذا التحول. هذا هو المكان الذي جاء فيه الاكتشاف الأولي في مارس الماضي. وفقًا للنموذج القياسي أو المعياري، يجب أن تنتج كواركات القاع جسيمين آخرين - الإلكترونات والميونات - في نفس التردد. ومع ذلك، وجدوا أن الأخير يظهر بشكل أقل قليلاً، وهذه ملاحظة أكثر إثارة للاهتمام. هذا يشير بالفعل إلى أن القوة الجديدة، غير المدرجة في النموذج القياسي أو المعياري، هي أصل هذا الخلل. لكن هذه كانت فقط نتائج أولية. القلق الأكبر هو أن البيانات الأولية لم تكن دقيقة، أو بالأحرى غير كافية. لأنه في تخصص ما مثل فيزياء الجسيمات، فإن العتبات الإحصائية المعتادة لم تعد كافية. لكي يتم اعتبار الظاهرة ثابتة، يجب تطبيق معايير دقيقة أكثر صرامة ؛ نحن نتحدث عن انحراف معياري قدره 5 سيغما. دون الخوض في التفاصيل، هذا يعني أننا نحاول التأكد من أن هناك فرصة أقل من واحد في المليون أن تكون هذه الملاحظة غير مهمة. لذلك فهي عتبة أمان ممتازة ؛ إذا تم تحقيق ذلك، يمكن اعتبار النتيجة صلبة للغاية. يسمح مصادم الهادرونات الكبير التابع لــ سيرن، من بين أمور أخرى، بدراسة تحلل الجسيمات، الاقتراب أكثر فأكثر من الهدف، لذلك من الضروري تعميق هذه النتائج للاقتراب من هذه الـ 5 سيغما الشهيرة. هذا ما حاول فريق هاري كليف القيام به منذ مارس الماضي. ولهذا، لا يوجد سوى حل واحد: الغوص مرة أخرى في البيانات. لذلك بحثوا عن آثار أخرى لهذه الخصوصية لعملية التفكك. من خلال تحليل تفاعل الأرباع السفلية مع نوع آخر من الكواركات الجسيمية - لاحظوا في الواقع نفس الظاهرة التي لاحظها زملاؤهم في مارس الماضي. "يمكن أن نكون على وشك اكتشاف كبير." – كما يقول هاري كليف لسوء الحظ، مرة أخرى، لا تزال نتائجهم تظهر هامش خطأ بنسبة 2 ٪. نتيجة لا تزال بعيدة عن 5 سيغما الشهيرة. من ناحية أخرى، يبدو أنه يشير إلى أن كل هؤلاء الأشخاص الجميلين يسيرون بالفعل على الطريق الصحيح. يقول هاري كليف: "نتائجنا قريبة جدًا من نتائج الأعمال السابقة، وتعزز فكرة أننا قد نكون على وشك اكتشاف كبير". للحصول على دليل لا جدال فيه بشكل نهائي، سيتعين على الفيزيائيين الانتظار حتى يتم تشغيل مختبرهم العملاق القادم. وبالفعل، فإن مصادم الهدرونات الكبير (LHCb) في مرحلة البناء حاليًا ؛ في النهاية، يجب أن يكون قادراً على إحداث تصادمات بتردد أعلى بكثير. سيوفر هذا المزيد من البيانات الإحصائية حول هذه الظاهرة، وربما يمكننا، من وضع اليد أخيرًا على أحد الأجزاء المفقودة في النموذج القياسي أو المعياري.

والآن لننطلق من النطاق مادون الذري أو المجهري في اللامتناهي في الصغر إلى آفاق الكون المرئي الرحبة والشاسعة.

عند سحابة Magellanic Cloud العظيمة، انعطف يمينًا وانطلق مباشرة لبضعة ملايين سنة ضوئية ولا بأس، يجب أن تصل إلى أندروميدا. عندما سمعنا لأول مرة عن شيء إسمه خريطة هذا الكون المرئي المجسمة، لم يسعنا إلا تخيل نظام لتحديد المواقع العالمي (GPS) المرفق به. من الواضح أن هذا ليس هو الهدف الحقيقي من هذه التمثيلات ثلاثية الأبعاد للهياكل العظيمة للكون. قبل مؤتمره، في 19 أكتوبر في مدينة العلوم في باريس Cité des sciences، بعنوان : "توسع الكون: تاريخ ثلاثي الأبعاد"، أردنا معرفة المزيد مع إيتين بيورتان Etienne Burtin، الباحث في معهد الأبحاث حول القوانين الأساسية أو الجوهرية للكون المرئي (Irfu / CEA) ومتخصص في الموضوع. هل خريطة الكون فكرة يجب أن تكون موجودة لبعض الوقت؟ بمجرد أن نظر البشر إلى السماء، تساءلوا لماذا رأوا الدب الأكبر الذي يشبه القدر. إن فهم سبب وجود أنماط في السماء قديمة قدم البشرية. على مستوى علم الكونيات الحديث، كان المعلم الرئيسي هو إدوين هابل الذي نظر في العشرينات من القرن الماضي إلى المجرات وأدرك أنه كلما ابتعدوا عنا، زادت سرعة ابتعادهم عنا. بسرعة، توصلنا إلى فكرة الكون المتوسع. في الثمانينيات من القرن الماضي، أتاحت المسوحات الأولى للمجرات البعيدة رؤية الهياكل. تتجمع المجرات في شكل كتل أو حشود وأكداس، مع خيوط من المجرات. إنه ليس شيئًا عشوائيًا تمامًا، فهناك أنماط. وعلى مدى العقدين الماضيين، قمنا بتنظيم هذا بطريقة شبه صناعية لقياس أكبر عدد ممكن من الأجسام الفيزيائية الفلكية، وبالتالي المجرات البعيدة، في السماء. اليوم، مع القراءات الرئيسية الجديدة، ندخل حقًا المرحلة الصناعية. بين عامي 2000 و 2020، قمنا بقياس موقع ما يقرب من 5 ملايين مجرة. ومع القراءات التالية، في السنوات السبع أو العشر القادمة، سنكون قد قمنا بقياس 50 مليون مجرة، وهو عدد متواضع نسبة لعدد المجرات المفترض في الكون المرئي وهو 200 مليار مجرة. هل تم استخدام هذه الخرائط أيضًا للعودة بالزمن؟ بمجرد أن تلاحظ جسمًا فيزيائيًا فلكيًا، فإنك تعود على الفور إلى التاريخ. عندما ننظر إلى الشمس، نراها كما كانت قبل ثماني دقائق. إذا نظرنا إلى النجم Proxima في Centaur، فإن الضوء الذي نكتشفه اليوم انبعث منه قبل أربع سنوات. وبالنسبة للأشياء البعيدة جدًا، مثل تلك الموجودة في برنامج eBoss الذي عمل عليه العلماء، فهي في المتوسط ثمانية مليارات سنة. بالنسبة لمثل هذه الأجسام، فإننا نعرف موقعها منذ ثمانية مليارات سنة. لذلك، على خريطتنا، سنقوم بإعادة بناء كلا الموقعين، ووسيلة لمراقبة الكون المرئي كما كان هيكله قبل ثمانية مليارات سنة. كيف يبدو الكون عندما تنظر إلى هذه الخريطة؟ لدينا محاكاة حاسوبية عددية تسمح للمادة بالتطور بمرور الوقت ويمكننا أن نظهر أنه بدءًا من حقل مادة متجانس تقريبًا، نصل إلى هيكلة الكون. ما يهمنا هو عدم النظر إلى الخريطة والتجول حولها، على الرغم من أن ذلك قد يكون ممتعًا. في الواقع، يتم تطبيق الأساليب الإحصائية على هذه الخرائط من أجل التمكن من العثور على الميزات وفهم تطور الكون. يتم ذلك بالقول، على سبيل المثال، سننظر في جميع المسافات بين جميع المجرات في العينة. وما نلاحظه هو أن هناك مسافة مميزة تم حسابها بمئات الملايين من السنين الضوئية وأن مقياس المسافة هذا موجود في جميع عصور الكون. إنها تأتي من ظاهرة فيزيائية حدثت في الأيام الأولى للكون. وهذه المسافة ستتيح لنا الوصول إلى قصة توسع الكون. كيف يمكن أن تسمح لنا هذه الخرائط بالتقدم في هذا اللغز العظيم للنموذج الكوني الحالي للطاقة المظلمة؟ في الواقع، يتم إدخال هذه الطاقة المظلمة بعد قياسات المستعرات الأعظمية [النجوم المحتضرة الساطعة للغاية، السوبرنوفا] والتي يمكن تفسيرها من خلال الكون المتوسع بسرعة. والطاقة لهذا التسارع، أطلقنا عليها اسم الطاقة المظلمة. ثم نفهم أنه من خلال قياس تاريخ هذا التوسع، لدينا الأدوات المناسبة لمحاولة فهم الطاقة المظلمة وتوضيح طبيعتها وماهيتها. إنه عبارة عن فيل غير مرئي في منتصف الغرفة، تلك الطاقة المظلمة، أليس كذلك؟ نعم، هذه صورة . لدينا هذا الفيل الذي لا نراه، لكننا نلاحظ أن الأرض مشوهة. بالنسبة لعامة الناس، قد يكون من الصعب جدًا معرفة ما يلي: إنها تزيد عن 70٪ من محتوى الطاقة في الكون اليوم، ولا نعرف ما هي. نحن نعلم أنها تشبه إلى حد كبير الثابت الكوني ويمكن أن يكون استخدامها تنبؤيًا للغاية في القياسات الفلكية الحالية. يجب أن تكون هذه الخرائط جاهزة أيضًا لاستيعاب البيانات المستقبلية ... نحن فعليًا دمجنا وسندمج الكثير من البيانات في السنوات القادمة. وتتقدم عمليات المحاكاة بالتوازي مع الملاحظات الرصدية. اليوم، لفهم الملاحظات، تحتاج إلى محاكاة. بالنسبة لجميع الاستطلاعات الرئيسية، بمجرد حصولنا على الضوء الأخضر لبدء إنشاء البنية التحتية التي ستنفذها، نقوم بتشغيل عمليات المحاكاة في نفس الوقت. تتمثل ميزة محاكاة الكون في إمكانية القيام بذلك مسبقًا. لذلك نحن نتحرك بالتوازي. المحاكاة حيوية في تقدير دقة بياناتنا. لتقدير دقة القياس لمسح كبير للمجرات، عليك القيام بآلاف من عمليات المحاكاة للكون. حسنًا، أخشى قليلاً من الشعور بخيبة أمل من إجابتك، لكن إذا فهمت بشكل صحيح، فأنت لا تزيف النجوم بأنفسهم ... تبلغ كتلة المجرة حوالي 100 مليار ضعف كتلة الشمس. في أفضل محاكاة للكون الكبير اليوم، يمثل الجسيم، وهو جسم أولي يمكننا تطويره بمرور الوقت، مليار ضعف كتلة الشمس. لذلك يتطلب الأمر بضع جسيمات لوصف مجرة. كل مجرة هي جزء من عنقود ويستغرق الأمر بضعة آلاف من الجسيمات لوصفها. نحن لسنا على الإطلاق في المستوى اللامتناهي، والذي، بالنسبة لنا، يتوافق مع مليار نجم. لا يمكننا حتى الآن صنع كل من الهياكل الكبيرة جدًا للكون التي تهمنا وتهتم بالنجوم. لذا، ألا يمكننا لعب لعبة ستار تريك Star Trek بمحاكاة ثلاثية الأبعاد للكون؟ يمكننا القيام بذلك، إذا اتفقنا على السير بين المجرات. هذه تطبيقات موجودة. هل تجعلك تسافر، عندما تتعامل مع هذه الأشياء، هذه المسافات الهائلة؟ إنها حقًا تروق الجميع. أنا شخصيا، نعم. على مكتبي، لدي صورة أندروميدا. لكن لدي طلاب جاءوا إلى علم الكونيات ولم يضعوا أعينهم في التلسكوب. لدينا طرق إحصائية للعمل على الفيزياء الأساسية، والباقي يعتمد على حساسيتنا. من ناحيتي، ما زلت مندهشا بمجرد أن أرى درب التبانة في سماء صافية للغاية. البرنامج المفصل والجدول الزمني على موقع Cité des sciences website. ستقدم ليبراسيون، الشريك في الحدث، بانتظام مقالات ومقابلات ومنتديات حول الموضوعات التي تم تناولها خلال هذه المؤتمرات، والتي ستعقد حتى يناير 2022. يمكنك العثور عليها هنا. البرنامج المفصل والجدول الزمني على موقع Cité des sciences الإلكتروني.

الفضاء: ورقة عمل بعنوان : سنكون في مركز نفق مغناطيسي عملاق بقلم إدوارد لريكي، 26 أكتوبر، 2021 . سيكون نظامنا الشمسي محاطًا بمجال مغناطيسي كبير ينتقل عبر مجرتنا. يبدو أن هذه النظرية متوافقة مع العديد من الملاحظات الأخرى. كان هناك تكوينان مغناطيسيان ضخمان يمكن ملاحظتهما عن طريق الأشعة الراديوية كانا معروفين بالفعل من قبل الفيزيائيين. وبحكم طبيعتها، فإن كل التشكيلات من هذا النوع مرتبطة ببعضها البعض. بحيث يتم عبور كوننا من خلال هذه الشبكة المعقدة. في انعكاس رائع للمنظور، توصل فريق من جامعة تورنتو بقيادة جينيفر ويست إلى نموذج متماسك تمامًا. قد يكون هذان الهيكلان المتعارضان، على ما يبدو منفصلين في سمائنا، طرفي نفق مغناطيسي يبلغ طوله 1000 سنة ضوئية. وستضعنا وجهة نظرنا في المركز. سنكون في وسط نفق مغناطيسي، عرف علماء الفلك هذين الهيكلين منذ عقود، وهما يطلق عليهما "حفز القطب الشمالي" و "منطقة المروحة". لكن معظم التفسيرات العلمية ركزت عليها بشكل فردي. انعكس الغرب على خصائصها لمدة 15 عامًا، بعد أن شاهد لأول مرة خريطة راديوية للسماء. الخريطة الكهرومغناطيسية للقطب الشمالي - وذهبت بعض الدراسات إلى حد اقتراح أن الخيوط الحلزونية للغاز الجزيئي قد تكون "العظام" التي تشكل "العمود الفقري" لمجرة درب التبانة. تتمثل الخطوة التالية في فهم أفضل لكيفية ارتباط هذا المجال المغناطيسي المحلي بكل من المجال المغناطيسي للمجرة واسع النطاق، بالإضافة إلى المجالات المغناطيسية الأصغر حجمًا لشمسنا وأرضنا. لا تزال هذه النتائج بحاجة إلى التحقق من صحتها من خلال دراسات أخرى. ربما من ملاحظات الراديو الأكثر دقة. ولكن إذا تم تأكيد ذلك، يمكن أن يقدموا لعلماء الفلك إجابات لأسئلة طويلة الأمد حول تكوين وتطور الحقول المغناطيسية في المجرات. حول كيف يصمدون أيضًا. في غضون ذلك، يوافق ويست على أن النموذج الجديد لـ "النفق" لا يجلب وجهات نظر جديدة للمجتمع العلمي فحسب، بل أيضًا مفهوم ثوري بالنسبة لبقيتنا. "أعتقد أنه من الرائع أن نتخيل أن هذه الهياكل موجودة في كل مكان عندما ننظر إلى سماء الليل.

الاعتمادات: PhotoVision / Pixabay J. West et al.، ArXiv، 2021 شبكة مغناطيسية تشكل الهيكل العظمي لمجرة درب التبانة الخريطة الكهرومغناطيسية لمنطقة المروحة - الاعتمادات: J. West et al.، ArXiv، 2021

مصير الأرض والبشر في المستقبل المنظور:

 " أرض جافة في Interstellar، تموت الأرض، تحرقها الشمس والأغبرة والعواصف الرملية، مما يجبر البشر على العثور على كوكب جديد. عهد بالمهمة إلى العديد من رواد الفضاء، بما في ذلك كوبر، لعب الدور الممثل ماثيو ماكونهي. يشرح أوليفييه سانغوي، الوسيط العلمي في مدينة الفضاء Cité de l'Espace في تولوز: "هذه مبالغة". "إن الحصول على قصة أمر ينطوي على مخاطر. في الواقع، الأرض ليست مهددة من وجهة نظر مناخية، إنما البشر هم من يتعرضون لها بالتهديد. ويمكن للأرض أن تعيش بشكل جيد للغاية مع المزيد من ثاني أكسيد الكربون ودرجة حرارة أعلى، ولكن ليس نحن. تدفع بداية فيلم بين النجوم أنتيرستيلر المؤشر إلى أبعد حد . ولا يتوقع العلماء مثل هذا التطور السريع  والوصول إلى مثل هذه الحالة الكارثية ". رحلة خارج المجموعة الشمسية للعثور على كوكب قابل للحياة، يتفوق رواد الفضاء على نظامنا الشمسي. قال أوليفييه سانجوي: "نحن لا نعرف حتى الآن كيف نفعل ذلك". "يمكن للسفينة في الفيلم أن تقلع وتذهب إلى المدار وتقلع. في الوقت الحالي، هذا غير موجود، ما زلت بحاجة إلى صاروخ ذي قوة دفع ووقود يكفي للسفر بين النجوم. لكنه نوع من المركبات قيد الدراسة في الوقت الحاضر. في الواقع، المشكلة هي السرعة التي ليست عالية بما يكفي حالياً. أوقات السفر في الوقت الحالي غير واردة على الإطلاق بالنسبة للبشر ". كوكب ذو موجات عملاقة هذه واحدة من أكثر المشاهد إثارة للإعجاب في الفيلم: يهبط رواد الفضاء على كوكب مليء بأمواج عالية مثل الجبال. إنه أمر "معقول"، كما يوقل الخبير العلمي  الذي اتخذه مخرج الفيلم "كريستوفر نولان وهو العالم كيب ثورن، الفيزيائي المتخصص في الثقوب السوداء، مستشارًا تقنيًا له. هذه الموجات العملاقة هي تأثير المد والجزر. يسبب القمر يحدث المد والجزر على الأرض ونحن نتخيل أن هذا الكوكب القريب من ثقب أسود يمكنه أيضًا يحدث فيه ورواد الفضاء البشر يعانون من آثار المد والجزر " الكبيرة ". تحول في الزمن بعد عودتهم من إقامتهم على ذلك الكوكب، وجد رواد الفضاء واحدًا منهم بقي في السفينة. لقد مرت عليهم ساعات قليلة، ولكن مرت عليه أكثر من ثلاثة وعشرين عامًافالزمن بطيء بالنسبة له! "هذه هي نظرية النسبية لأينشتاين تباطؤ الزمن مع السرعة ومع الكتلة الكبيرة والجاذبية الكبيرة،" يلاحظ أوليفييه سانجوي. "نحن نعلم أن الزمن لا يتدفق بنفس الطريقة اعتمادًا على مجال الجاذبية. فمجال الجاذبية بقوة مثل حقل الثقب الأسود يضخم هذه الظاهرة. ويعاني رواد الفضاء في محطة الفضاء الدولية حول الأرض من نفس النوع من التشويه، ولكن بكميات ضئيلة، تبقى أجزاء من الثانية لمدة ستة أشهر ". لاثقب الأسود في الفيلم يقود إلى المستقبل. فبعد عبور ثقب أسود، يهبط كوبر في المستقبل. "هناك، ندخل مجالًا لا تعرفه الفيزياء بعد. لا نعرف ما يجري داخل الثقب الأسود، ويمكن لكاتب السيناريو تخيل كل أنواع الأشياء. المشهد الذي أقنعني على أقل تقدير. أنا لا أرى سفينة أو جسد بشري ينجو من شدة جاذبية ثقب أسود. لكن يجب علينا أيضًا أن نترك الجانب المذهل، إنها السينما. إذا كان الفيلم الذي ينكشف في الفضاء واقعيًا تمامًا، فسيكون ذلك مملًا جدًا! " لقد تركنا السؤال الأكثر إثارة للأخير: كيف ومتى سينتهي الكون؟ يعتقد العلماء أن لدينا ما لا يقل عن 1.1 مليار سنة متبقية. لذلك لا داعي للقلق في المستقبل القريب حتى تصل الأرض إلى النقطة التي تصبح فيها الحياة مستحيلة. يعتقدون أيضًا أنه عندما تأتي نهاية الكون، سيكون ذلك بسبب أحد الأحداث الأربعة: تمزق كبير، تجميد كبير، إنكماش كبير، وتسارع كبير Big Rip و Big Freeze و Big Crunch و Big Slurp. سيكون التمزق الكبير بسبب الطاقة المظلمة وحقيقة أن الكون يتوسع باستمرار. في النهاية سيكون كبيراً لدرجة أن الكون المرئي لن يكون قادراً على الحفاظ على نفسه وسوف يتمزق أو يمزق نفسه. يعتمد التجمد الكبير أيضًا على كوننا المتوسع باستمرار، ولكن في هذا السيناريو سيصبح كبيرًا جدًا بحيث يكون كل شيء متباعدًا لدرجة أنه لن يكون هناك المزيد من الضوء من الشموس والأقمار.، وسيصبح أكثر برودة وبفعل درجة البرودة سوف تتوقف كل الحياة. و على عكس الانفجار العظيم الذي شكل كل شيء، تفترض الأزمة الكبرى أن الكون لن يستمر في التوسع، ولكنه سيصل إلى نقطة حيث سينهار على نفسه حتى يقع كل شيء في الثقب الأسود. أخيرًا، يحتوي Big Slurp على جسيم بوزون هيغز Higgs Boson المكتشف مؤخرًا كمركز له. بطريقة ما، يرتبط هذا الجسيم باحتمال تسرب فقاعة من كون آخر إلى عالمنا وابتلاعه حرفيًا. لسنا متأكدين تمامًا من أيهما يبدو أقل فظاعة - لحسن الحظ لن نكون موجودين لمشاهدته! فما رأيك ؟ هل لديك نظرياتك الخاصة حول بعض أو ربما كل هذه الألغاز غير المبررة؟ هل يمكن تفسير البعض بمحض الصدفة؟ هل لدى العلم الجواب؟ أم أن هناك شيء أكثر شرا في هذه السيناريوهات؟ هل نحن وحدنا على الأرض؟ هلنحن وحدنا في الكون المرئي ؟ هل يمكن أن نكون محط ملاحظة واختبار من قبل كائنات فضائية متطورة ومتقدمة علمياً تفوقنا بملايين السنينو لم نلحق بها بعد؟ من يدري ؟ لكن من الممتع التفكير في كل هذا!

إعداد د. جواد بشارة

يقول رئيس ناسا إن الأجسام الطائرة المجهولة الهوية يمكن أن تكون ذات تقنية غريبة لا أرضية، كما ألمح رئيس ناسا بيل نيلسون في مؤتمر إلى احتمال وجود كائنات فضائية . تعكس مداخلة بيل نيلسون مداخلة سلفه في رئاسة وكالة الفضاء الأمريكية ناسا، والتي من الواضح أنها أكثر تحفظًا بشأن هذه القضية.

"من أنا لأقول أن كوكب الأرض هو المكان الوحيد  الذي يضم شكلاً متحضراً ومنظماً للحياة مثل حياتنا؟" أجاب بيل نيلسون، مدير وكالة ناسا. أثناء زيارته لجامعة فيرجينيا، عندما طرح عليه سؤال عن الكائنات الفضائية غير البشرية، واستند رئيس الوكالة الوطنية للملاحة الجوية والفضاء إلى روابط محتملة بين المشاهدات العسكرية للأجسام الطائرة المجهولة (UFOs) والبحث عن حياة خارج كوكب الأرض.

أشار بيل نيلسون إلى الطيارين الذين شاهدوا الأجسام الطائرة المجهولة من قبل. قال: "إنهم يعلمون أنهم رأوا شيئًا، وأن راداراتهم علقت به". "وهم لا يعرفون ما هو. ولا نعرف نحن ما هو. نأمل ألا يكون خصمًا هنا على الأرض يمتلك هذا النوع من التكنولوجيا ".

هناك الكثير من هذه الأسئلة، والقليل من الإجابات المتداولة بين الناس وعدد كبير من المعنيين. وأمام الحشد في الجامعة، حيث تخرج طالب القانون السابق هذا، كشف بيل نيلسون عن مجموعة من الأسئلة الوجودية. "من هناك؟" من نحن؟ كيف جئنا الى هنا؟ كيف أصبحنا على ما نحن عليه؟ كيف تطورنا؟ هل توجد هذه الظروف في كون به بلايين أو مليارات المليارات من الشموس أو النجوم الأخرى ومئات مليارات من المجرات الأخرى؟ "تحدث رئيس وكالة ناسا عن النظريات الحديثة القائلة بإمكانية وجود أكوان أخرى متعددة لانهائية غير كوننا المرئي. لكنه لم يدعي أن لديه معلومات محددة، وفي جميع الاحتمالات، كان يستمتع بنفسه خلال هذا الظهور العلني.

يشير هذا الموقف بصراحة إلى موقف سلفه، ستيف جورشيك، الذي كان متحفظًا على موضوع الحياة خارج كوكب الأرض. في مقابلة مع موقع  Futurism في فبراير 2021، قال إنه من الصعب التعليق على هذه المسألة. واختتم حديثه قائلاً: "حتى الآن، لا توجد كائنات فضائية". لكن العالم في جامعة هارفارد آفي لوب ألمح إلى أنه قد يكون كوننا قد تم إنشاؤه في المختبر من قبل حضارة متقدمة يعيش فيها أفراد أكثر تقدمًا من الناحية التكنولوجية مما نعيشه في عالم بيولوجي.  ويواصل آفي لوب: " إن أكبر لغز حول تاريخ كوننا هو ما حدث قبل الانفجار العظيم. من أين جاء كوننا؟ "يسأل آفي لوب في افتتاحيته الأخيرة الموقعة في مجلة Scientific American.  الرئيس السابق لقسم علم الفلك بجامعة هارفارد، والمدير المؤسس لمبادرة الثقب الأسود بجامعة هارفارد ورئيس مجلس الفيزياء والفلك التابع للأكاديميات الوطنية، لديه نظرية حول أصل الكون. يكتب أنه كان من الممكن أن يكون قد تم إنشاؤها في المختبر من قبل "حضارة تكنولوجية متقدمة".

هذه الكائنات المتفوقة، التي صنفها المؤلف A على المقياس الكوني، "يمكن أن تكون قد طورت تقنية خلقت كونًا طفلًا من لا شيء بفضل النفق الكمومي" لأن "كوننا له هندسة مسطحة مع صافي طاقة صفر". يمكن للنظرية التي طرحها آفي لوب أن توحد الفكرة الدينية القائلة بأن الخالق الأسمى هو أصل الحياة مع "المفهوم العلماني للجاذبية الكمومية". ويضيف أنه إذا كانت نظريته صحيحة، فإنها تشير إلى أن كونًا مثل كوننا، يضم سكانًا أكثر تقدمًا من الناحية التكنولوجية، سيكون كونًا بيولوجيًا.

هل البشر سيئون للغاية بالنسبة للفئة A من الكائنات الفضائية المتطورة؟ يشير الوجود المفترض لكون بيولوجي إلى أن الجنس البشري خُلق لولادة حضارات أكثر تقدمًا مما نحن عليه اليوم، أي إن البشر مقبلون على تطور علمي وتكنولوجي وبيولوجي كبير في المستقبل. يصنف آفي لوب البشر في المستوى C على المقياس الكوني، "لأننا غير قادرين على إعادة خلق ظروف صالحة للسكن على كوكبنا عندما تموت الشمس" ... أو حتى في المستوى D، لأننا ندمر بلا مبالاة الموائل ومصادر الثروة الطبيعية على كوكبنا الأرض بسبب تغير المناخ، مدفوعًين بتقنياتنا ".

ليس من المستحيل بالنسبة لنا الوصول إلى الفئة (A)، لكن العديد من العقبات تعرقل هذا التطور، ولا سيما عدم قدرتنا على خلق "كثافة كبيرة بما فيه الكفاية من الطاقة المظلمة في منطقة صغيرة"، كما كتب كاتب الافتتاحية. ومع ذلك، يشجع آفي لوب الأفراد على "النظر بتواضع من خلال التلسكوبات الجديدة" من أجل "البحث عن أكوان وكائنات أكثر ذكاءً في كتلتنا الكونية". ويحذر من أنه إذا لم نفعل ذلك، فقد تنتهي تجربتنا على الأرض مثل تجربة الديناصورات.

بيد أن بحث البشر عن حضارات خارج كوكب الأرض لم يسفر عن أية نتائج. فبعد البحث عن علامات حضارة متقدمة خارج كوكب الأرض في 100000 مجرة ​​، لم يجد فريق من علماء ناسا، الذين يستخدمون الملاحظات من التلسكوب المداري وايز، أي دليل على وجود مثل هذه الحضارة، "يشرح جيسون تي رايت، أستاذ علم الفلك والفيزياء الفلكية في جامعة ولاية بنسلفانيا الذي صمم برنامج البحث: "الفكرة وراء بحثنا هي: إذا تم استعمار مجرة ​​بأكملها من قبل حضارة متقدمة تتقن السفر إلى الفضاء، فإن الطاقة التي تنتجها تقنيات تلك الحضارة يجب أن تكون قابلة للاكتشاف في موجات الأشعة تحت الحمراء المتوسطة. هذه هي الموجات بالضبط التي يستطيع القمر الصناعي WISE اكتشافها لأنه مصمم للقيام بذلك.

"طالما أن الحضارة المتقدمة القادرة على التحرك في الفضاء فإنها تستخدم كميات كبيرة من الطاقة المنبعثة من النجوم لتشغيل أجهزة الكمبيوتر أو السفر بين النجوم أو الاتصالات أو الأشياء التي لا يمكننا تخيلها، وإن الديناميكا الحرارية الأساسية تخبرنا أنه يجب تحويل هذه الطاقة إلى إشعاع متوسط ​​تحت الحمراء. هذه الفيزياء الأساسية نفسها تجعل جهاز الكمبيوتر الخاص بك يشع الحرارة عند تشغيله ... نتائجنا تعني أنه لا يوجد في أي من 100000 مجرة ​​يمكن للقمر الصناعي WISE رصدها بتفاصيل كافية مشغولة إلى حد كبير من قبل حضارة فضائية تستخدم الكثير من الطاقة. من ضوء النجوم. هذا مثير للاهتمام لأن هذه المجرات عمرها مليارات السنين مما يعطي الحضارات الفضائية الزمن اللازم للتطور، إذا كانت موجودة، وبالتالي يستنتج رايت: "إما أنها غير موجودة أو لا تستخدم طاقة كافية لنا لاكتشافها".

هذه النتائج تجعل مفارقة فيرمي الشهيرة للحياة خارج كوكب الأرض أكثر صلة بالموضوع. إذا لم نكن وحدنا في الكون "فأين هم؟" قبل 70 عامًا سأل إنريكو فيرمي، أحد أعظم علماء الفيزياء في التاريخ وأحد مخترعي القنبلة الذرية. يتم التعبير عن المفارقة على النحو التالي: تطورت الحياة بسرعة وبشكل لا يقاوم على الأرض. يوجد أكثر من 100 مليار نجم في مجرتنا درب التبانة، يجب أن يكون لمعظمها كواكب، بعضها قادر على إيواء الحياة. لذلك يجب أن تكون الحياة منتشرة للغاية في مجرتنا وأن الأنواع المتطورة، أكثر بكثير في مجرتنا، ويجب أن تكون قادرة على استعمار المجرة في غضون بضعة ملايين من السنين. ومع ذلك، لم نلاحظ أي أثر لذكاء خارج كوكب الأرض. "ولكن أين هم؟"

إحصائيًا، منطق إنريكو فيرمي لا يمكن إيقافه. عندما ننظر إلى القبو المرصع بالنجوم في منتصف الليل، نلاحظ حوالي 2500 نجم في مجرتنا، بالكاد جزء من جزء من المليون من عدد النجوم في مجرتنا وكلها تقريبًا تقع على  أقل من 1000 سنة ضوئية وهي المسافة التي يمثل 1٪ من قطر مجرة ​​درب التبانة. في الواقع إننا  بالكاد نرى أي شيء. فنحن بدائيين تكنولوجياً. الأعداد والمسافات تجعلك تشعر بالدوار أكثر. لذلك يوجد ما بين 100 و 400 مليار نجم في مجرتنا وتقريبًا ونفس عدد المجرات في الكون المرئي الذي يمكن ملاحظته بوسائلنا الحالية. ببساطة، هذا يعني أن هناك 10000 نجم في الكون مقابل كل حبة رمل على الأرض. دعونا نأخذ المنطق الإحصائي لفيرمي إلى أقصى حد. لا يتفق جميع علماء الفلك على النسبة المئوية للنجوم في الكون التي يمكن مقارنتها بشمسنا. وتتراوح هذه النسبة بين 5٪ و 20٪. خذ، أدنى افتراض، 5٪. كم من هذه النجوم لديها كواكب تدور حولها يمكن أن تكون لها ظروف قريبة من ظروف الأرض. مرة أخرى يختلف علماء الفلك. وتتراوح النسبة بين 50٪ و 22٪ بحسبهم. خذ مرة أخرى الأضعف، 22٪، وارجع إلى درب التبانة. إذا اعتبرنا أن لديها 100 مليار نجم فقط، فإن 5٪ منها يمكن مقارنتها بالشمس وأن 22٪ منها لها كواكب مماثلة للأرض في مدارها، فهذا يجعل مليار كوكب مثل الأرض في مجرتنا درب التبانة لوحدها إذا تطورت الحياة الذكية بنسبة 0.1٪ فقط من الوقت، فهناك 100000 حضارة ذكية في مجرة ​​درب التبانة! فأين هن؟

إعداد د. جواد بشارة

إعداد وترجمة د. جواد بشارة

trous noirs pourraient avoir propre version pression quantique

يمكن أن تتعرض الثقوب السوداء لنسختها الغريبة من الضغط، والتي تسمى "الضغط الكمومي" جوناثان بايانو 11 سبتمبر 2021 يزيد علماء الفيزياء في جامعة ساسكس بالمملكة المتحدة من تعقيد فهمنا لفيزياء الثقوب السوداء (على الرغم من عدم اكتمالها) من خلال اقتراح أن لديهم نسختهم الغريبة من الضغط عند حوافها، والتي تسمى "الضغط الكمومي pression quantique ". بخلاف ذلك الموجود على الأرض وفي أي مكان آخر في الكون، فإن وجوده لن يكون متوقعًا من قبل علماء الفيزياء. وفقًا للباحثين، تشير حسابات تأثير ميكانيكا الكموم على الجاذبية في محيط الثقوب السوداء إلى أن هذه المناطق قد تخضع لهذا الضغط الكمومي. وهذا اكتشاف غير متوقع. إن مسألة التفاعل بين ميكانيكا الكموم والجاذبية هي واحدة من أعظم الألغاز في الفيزياء الحديثة، وحافة الثقب الأسود هي واحدة من المناطق القليلة التي تكون فيها الظروف شديدة بما يكفي بحيث تكون تأثيرات الظاهرتين ذات صلة في وقت واحد. استخدم Xavier Calmet و Folkert Kuipers، من جامعة ساسكس، إطارًا يسمى نظرية المجال الكمومي théorie quantique des champs لاستكشاف ما يحدث عندما تلتقي ميكانيكا الكموم والجاذبية على حافة ثقب أسود. الضغط الكمي: ضروري لشرح تقلبات الجسيمات fluctuations des particules لقد حسبوا كيف يمكن للتقلبات الكمومية الصغيرة أن تخلق تأثيرات لا تؤخذ في الاعتبار من خلال معادلاتنا القياسية للجاذبية. كشفت هذه الحسابات عن متغير مفاجئ، والذي يبدو أنه يشير إلى أن التقلبات في الجسيمات الكمومية على حافة الثقب الأسود يجب أن تمنح الثقب الأسود ضغطًا غريبًا، يختلف عما نعرفه. يقول كالميت Calmet: "كان الأمر غير متوقع على الإطلاق". عندما تم افتراض وجود الثقوب السوداء لأول مرة، اعتقد الفيزيائيون أنها يجب أن تكون بسيطة للغاية. أظهر العمل اللاحق للفيزيائي الشهير ستيفن هوكينغ وآخرون أنه، أي الثقوب السوداء، تبعث نوع من الجسيمات في عملية تُعرف الآن باسم إشعاع هوكينغ rayonnement de Hawking، مما يعني أنه يجب أن يكون لديها درجة حرارة. "هذا في حد ذاته، شكل مفاجأة. الآن، إضافة الضغط تعني أن الثقوب السوداء أكثر تعقيدًا، "يقول كالميت. ومع ذلك، لا يزال يتعين على الباحثين فهم ما يمكن أن يعنيه هذا الضغط بالمعنى المادي. يتضمن المفهوم المعتاد للضغط جزيئات تدفع ضد جسم ما وترتد عنه، لكن حافة الثقب الأسود (أفق الحدث) فارغة تقريبًا. لذلك ليس هناك الكثير من "الدفع" ضده. يقول ستيفن هسو Stephen Hsu من جامعة ولاية ميتشيغان: "يجب أن يكون مصدر الضغط هنا هو تقلبات كمومية بحتة بنسبة 100٪". تخلق التقلبات الكمومية جسيمات افتراضية يمكن أن تكون، من الناحية النظرية، مصدر الضغط. ويشرح قائلاً: "إنه ليس نوع الضغط الذي اعتدنا عليه". مثل بالون يتسرب ... إذا تخيلت أفق الحدث لثقب أسود على شكل بالون، فإن الضغط لا يأتي من الداخل أو الخارج لتقليص أو توسيع البالون، إنه من داخل مادة البالون نفسها. "يمكننا تخيل الأفق كسطح معين إلى حد ما، وبالتالي فإن الضغط سيدفعه إلى الداخل (إذا كان سالبًا) أو للخارج (إذا كان موجبًا)، وهو ما يتوافق على التوالي مع انخفاض أو زيادة في كتلة يشرح روبرتو كاساديو Roberto Casadio من جامعة بولونيا بإيطاليا. وجد الباحثون أن الضغط سالب، وهو ما يجب أن يتوافق مع تقلص الثقب الأسود بمرور الوقت، مثل تسريب بالون. تتوافق هذه النتيجة مع الأعمال الأخرى التي تشير إلى أن الثقوب السوداء تفقد المادة عندما تتعرض للنيوترونات. يمكن حتى ربط الظاهرتين. يقول هسو إن الأمر سيستغرق على الأرجح الكثير من العمل الإضافي لفهم من أين يأتي هذا الضغط بالضبط وما هي العواقب على فهمنا للثقوب السوداء. ولكن نظرًا لأنه ينبع من التقلبات الكمومية، فإن معرفة المزيد عنها يمكن أن يكون خطوة إلى الأمام في فهم الجاذبية الكمومية. يشرح كالميت قائلاً: "أي ميزة جديدة نكتشفها على الثقوب السوداء على المستوى الكمومي يمكن أن تعطينا بعض الأدلة حول كيفية دمج النسبية وميكانيكا الكموم، وما هي الميزات التي يجب أن تمتلكها هذه النظرية الأساسية". المصدر: Physical Review D

يمكن أن تكشف البلورة الكمومية cristal quantique عن هوية المادة المظلمة

جوناثان بايانو 31 أغسطس 2021

cristal quantique pourrait reveler identite matiere noire

انطباع الفنان عن الضوء والمادة في التشابك الكمومي. | IQOQI إنسبروك / هارالد ريتش

في تجربة مبتكرة، ابتكر الباحثون بلورة البريليوم cristal de béryllium قادرة على اكتشاف المجالات الكهرومغناطيسية الضعيفة للغاية. يُعتقد أن المادة المظلمة تتكون من جسيمات افتراضية تسمى الأكسيونات axions، من بين أشياء أخرى، ويعتقد الباحثون أنه يمكن اكتشافها يومًا ما باستخدام أجهزتهم التجريبية، والتي يسمونها "بلورة الكموم cristal quantique ". من خلال محاصرة 150 جسيمًا مشحونًا من البريليوم (أيونات des ions) باستخدام نظام من الأقطاب الكهربائية والمجالات المغناطيسية (للتغلب على تنافرها الطبيعي)، نجح الباحثون في JILA، وهو معهد مشترك في المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا، وفي جامعة كولورادو بولدر. في تكوين بلورة كمومية بخصائص فريدة. عندما حاصرت عالمة الفيزياء الذرية في JILA آنا ماريا راي Ana Maria Rey وزملاؤها الأيونات بنظام مجالها وإلكترودها leur système de champs et d’électrodes، تجمعت الذرات معًا في لوح مسطح يبلغ سمكه ضعف سمك شعرة الإنسان. هذا الكل المنظم يشبه البلورة التي اعتقدوا أنها ستهتز عندما تزعجها قوة خارجية. وهنا توجب  تجاوز مبدأ عدم يقين هايزنبرغ l’incertitude d’Heisenberg grâce بالتشابك الكمومي l’intrication quantique يقول راي: "عندما تثير الذرات، فإنها لا تتحرك منفردة". "إنهم يتحركون ككل". عندما تواجه "بلورة" البريليوم هذه مجالًا كهرومغناطيسيًا، فإنها تتحرك استجابةً لذلك، ويمكن ترجمة هذه الحركة إلى مقياس لشدة المجال l’intensité du champ. لكن قياسات أي نظام ميكانيكي كمومي تخضع للحدود التي وضعها مبدأ عدم اليقين لهايزنبرغ، والتي تنص على أنه لا يمكن معرفة خصائص معينة للجسيم، مثل موقعه وزخمه، في وقت واحد بدقة عالية. وجد الفريق طريقة للتغلب على هذا القيد من خلال التشابك الكمومي، حيث ترتبط سمات الجسيمات الكمومية ارتباطًا جوهريًا. قال راي: "باستخدام التشابك، يمكننا اكتشاف الأشياء التي لا يمكن تحقيقها بطريقة أخرى". في هذه الحالة، تشابكت هي وزملاؤها حركات أيونات البريليوم مع دورانها. يجب أن تعلم أن الأنظمة الكمومية تبدو مثل قمم الغزل الصغيرة والدوران يصف الاتجاه (على سبيل المثال لأعلى أو لأسفل) الذي تتجه فيه هذه "القمم". أثناء التجربة، عندما اهتزت البلورة، تحركت إلى حد معين. ولكن بسبب مبدأ عدم اليقين، فإن أي قياس لهذا الإزاحة، أو مقدار حركة الأيونات، سيخضع لحدود الدقة ويحتوي على "ضوضاء كمومية bruit quantique "، كما يقول راي. وأضافت أنه لقياس الإزاحة، "نحتاج إلى إزاحة أكبر من الضوضاء الكمومية". تم نشر تفاصيل الدراسة في مجلة Science. يعمل التشابك بين حركات الأيونات ودوراتها على توزيع هذه الضوضاء، مما يقللها ويسمح للباحثين بقياس التقلبات فائقة الدقة في البلورة. اختبر الباحثون النظام عن طريق إرسال موجة كهرومغناطيسية ضعيفة إليه ومشاهدته يهتز.

نحو الكشف عن المحاور الافتراضية للبلورة التي صممها الفريق بالفعل والتي هي أكثر حساسية بعشر مرات لاكتشاف الإشارات الكهرومغناطيسية الدقيقة من أجهزة الاستشعار الكمومية الشائعة. لكنهم يعتقدون أنه مع المزيد من أيونات البريليوم، يمكن الحصول على كاشف أكثر حساسية قادرًا على تمييز الأكسيونات. الأكسيون هو جسيم افتراضي من مادة مظلمة خفيفة للغاية، كتلته تساوي واحدًا أو أقل من واحدًا من المليار من كتلة الإلكترون. تشير بعض نماذج الأكسيون إلى أنه يمكن أن يتحول إلى فوتون في ظل ظروف معينة، وفي هذه الحالة لن يكون موجودًا في مجال المادة المظلمة وينتج مجالًا كهرومغناطيسيًا ضعيفًا. إذا مرت الأكسيونات عبر مختبر يحتوي على بلورة البريليوم هذه، فيمكنها اكتشاف وجودها. قال دانيال كارني Daniel Carney، الفيزيائي النظري في مختبر لورانس بيركلي الوطني في بيركلي، كاليفورنيا، والذي لم يشارك في البحث: "أعتقد أنها نتيجة جميلة وتجربة رائعة". بالإضافة إلى المساهمة في دراسة المادة المظلمة، يعتقد كارني أن هذا العمل يمكن أن يجد العديد من التطبيقات، مثل البحث عن المجالات الكهرومغناطيسية الشاردة في المختبر أو الكشف عن العيوب في المادة. المصدر: Science

يمكن اكتشاف الطبيعة الكمومية للجاذبية في موجات الجاذبية جوناثان بايانو 31 أغسطس 2021

nature quantique gravite pourrait etre detectable dans ondes gravitationnelles

انطباع فني عن وجود ثقبين أسودين على وشك الاندماج، مما ينتج موجات ثقالية.

 الجاذبية، التي شرحها نيوتن بطريقة بسيطة ثم بعد ذلك ببضعة قرون بطريقة أكثر اكتمالا من قبل أينشتاين، سيكون لها أيضًا طبيعة كمومية. نظرية النسبية لأينشتاين، التي تقدم الزمكان على أنه "نسيج قابل للنمذجة" يسحب قوة الجاذبية، وبالتالي لن تكون كافية لشرح جميع جوانب هذه الميكانيكا الطبيعية المبهرة. في الآونة الأخيرة، عكف فريق من الباحثين على دراسة موجات الجاذبية - الناتجة عن اصطدام الثقوب السوداء أو النجوم النيوترونية - على أمل اكتشاف المكون الكمومي للجاذبية وإثباته. كان السؤال عن كيفية توافق الجاذبية وميكانيكا الكموم معًا أحد أعظم خطوط البحث في الفيزياء لعقود. كيف تؤثر التقلبات الكمومية على موجات الجاذبية (تموجات في الزمكان الناجمة عن حركة واصطدام الأجسام الضخمة) يمكن أن توفر للفيزيائيين طريقة لحل هذا اللغز. الجاذبية هي المجال الوحيد في الفيزياء الذي لا يتناسب حاليًا مع الفهم الميكانيكي الكمومي للكون. قال كارلو روفيلي Carlo Rovelli، من جامعة إيكس مرسيليا بفرنسا، والذي لم يشارك في هذا العمل: "نظريتنا الفيزيائية الأساسية غير متسقة حاليًا: إنها تتكون من جزأين لا يتماشيان معًا". "للحصول على صورة متماسكة للعالم، علينا الجمع بين النصفين." جسيم الغرافيتون: يمكن اكتشاف تأثيره في موجات الجاذبية وقد  تم تكريس الكثير من العمل النظري لهذه المشكلة، لكن الملاحظات والتجارب لم تحلها بعد. هذا يرجع أساسًا إلى حقيقة أن مستويات الطاقة التي تظهر فيها تأثيرات الكموم على سلوك الجاذبية مرتفعة بشكل غير عادي. توجد مستويات الطاقة العالية هذه بشكل خاص في الأحداث الفلكية التي تنتج موجات الجاذبية. الموجات التي تنتجها الحقول الكمومية، مثل الضوء، هي بطبيعتها موجات وجسيمات في آن واحد. لذلك إذا كانت حقول الجاذبية حقًا حقول كمومية، فيجب أن تتصرف موجات الجاذبية أيضًا مثل الجسيمات. تسمى هذه الجسيمات الافتراضية الغرافيتونات. قام موليك باريك Maulik Parikh من جامعة ولاية أريزونا وزملاؤه بحساب أن وجود الغرافيتونات يمكن أن يخلق اضطرابات في إشارات موجات الجاذبية. اكتشفوا أنه يمكن، من الناحية النظرية، اكتشافها بواسطة مراصد موجات الجاذبية الحالية مثل LIGO و VIRGO. يقول باريك: "ربما لا تكون الطبيعة الكمومية للجاذبية بعيدة المنال، وربما هناك توقيع تجريبي عليها". "تنبؤنا هو أن هناك نوعًا من الضوضاء، والتداخل، في الجاذبية - وخصائص تلك الضوضاء تعتمد على الحالة الكمومية لحقل الجاذبية." الجاذبية الكمومية: من خلالها توحيد ميكانيكا الكموم والنسبية العامة ويمكن تمييزها عن مصادر الضوضاء الأخرى من حيث أنها من المحتمل أن تظهر بنفس تقلبات الإشارة بالضبط في العديد من أجهزة الكشف في وقت واحد. ستكون مراقبة هذه الضوضاء دليلًا على أن الجاذبية لها مكون كمومي. قال روفيلي: "لدينا كل الأسباب للاعتقاد بأن هذا هو الحال". يقوم باريك وزملاؤه حاليًا بنمذجة كيف ستبدو ضوضاء الكموم في الاكتشافات الفعلية لموجات الجاذبية من الأحداث الفلكية، مثل اندماج الثقوب السوداء أو النجوم النيوترونية، لذا فهم يعرفون ما الذي يبحثون عنه. إن اكتشاف هذه الإشارة وإثبات أن الجاذبية هي ظاهرة كمومية جزئية على الأقل سيشكلان خطوة رئيسية نحو توحيد النسبية العامة وميكانيكا الكموم، وهو جهد بحثي يسميه العلماء "الجاذبية الكمومية". نظرًا لأن الجاذبية هي سمة من سمات كل الزمكان، وميكانيكا الكموم تصف المادة في نطاقها المجهري مادون الذري، في اللامتناهي في الصغر، فإن هذا من شأنه أن يقربنا من نظرية الاتساق الذاتي théorie autoconsistante لكل شيء متعلق بالفيزياء. يقول باريك: "القصة الكاملة للجاذبية هي في الواقع قصة المكان والزمان". "في نظرية كل شيء théorie du tout، نتوقع أن يكون المكان والزمان والمادة شيئاً واحدًا بطريقة ما، وستكون مراقبة هذه الظاهرة خطوة نحو إثبات ذلك." المصدر: خطابات المراجعة المادية

premiere detection potentielle singularite triangulaire

 أول اكتشاف محتمل لـ "التفرد الثلاثي"، وهي عملية دون ذرية غامضة جوليان كلوديت 10 سبتمبر 2021 . إنه أول كشف محتمل عن التفرد الثلاثي يدعي فريق دولي من الباحثين، بعد مراجعة البيانات القديمة من مسرعات الجسيمات، تحديد الأدلة على عملية دون ذرية غامضة اقترحها الفيزيائي الروسي ليف لاندو Lev Landau في الخمسينيات من القرن الماضي، ولكن لم يتم إثباتها مطلقًا حتى الآن: التفرد الثلاثي أو الفرادة المثلثية la singularité triangulaire. في الخمسينيات من القرن الماضي، افترض الفيزيائي ليف لاندو وجود التفرد الثلاثي أو الفرادة المثلثية، وهي عملية دون ذرية نادرة تتبادل فيها الجسيمات هوياتها قبل أن تبتعد عن بعضها البعض. في هذا السيناريو، جسيمان - يسميان kaons - تشكلان زاويتي المثلث، بينما تشكل الجسيمات المتبادلة النقطة الثالثة في المثلث. قال برنارد كيتزر Bernhard Ketzer، المؤلف المشارك في الدراسة المعنونة "الجسيمات المتضمنة تبادل الكواركات وتغيرت الهوية أثناء العملية"، التي نُشرت في مجلة فيزيكال ريفيو ليترز، وهوعضو معهد هيلمهولتز للفيزياء النووية والإشعاعية في جامعة بون:" يطلق عليه التفرد الثلاثي أو الفرادة المثلثية  لأن الطرق الرياضية لوصف التفاعلات بين الجسيمات دون الذرية تتعطل. إذا حدث هذا التبادل لهوية الجسيمات حقًا، فقد يساعد الفيزيائيين على فهم التفاعل القوي (أو القوة النووية الشديدة أو القوية)، الذي يربط الكواركات داخل النكليونات (النوى الذرية). لذا فإن التفرد الثلاثي Singularité triangulaire هو مفتاح فهم التفاعل القوي. في عام 2015، اعتقد علماء الفيزياء الذين يدرسون تصادم الجسيمات في CERN بسويسرا، أنهم حصلوا على لمحة موجزة عن مجموعة جسيمات غريبة قصيرة العمر تسمى تيتراكوارك tetraquark. لكن الدراسة الجديدة تقدم تفسيرًا مختلفًا - شيء أكثر غرابة. بدلاً من تكوين مجموعة جديدة، يتبادل زوج من الجسيمات الهويات قبل أن تختفي. يُعرف تبادل الهوية هذا باسم التفرد الثلاثي أو الفرادة المثلثية، وربما قدمت هذه التجربة بشكل غير متوقع أول دليل على هذه العملية. تدرس تجربة CERN's COMPASS (جهاز Muon والبروتون المشترك للهيكل والتحليل الطيفي) التفاعل القوي L’expérience COMPASS (Common Muon and Proton Apparatus for Structure and Spectroscopy) du CERN étudie l’interaction forte. في حين أن للقوة وظيفة بسيطة للغاية (تجمع البروتونات والنيوترونات معًا)، فإن القوة نفسها معقدة بشكل مذهل، وقد كافح الفيزيائيون لوصف سلوكها بشكل كامل في جميع التفاعلات. لفهم التفاعل القوي، يصطدم العلماء في كومباس بجزيئات عالية الطاقة جدًا في معجل يسمى بروتون السينكروتون الفائق Super Proton Synchrotron. ثم يشاهدون ما يحدث. يبدأون ببيون un pion (أو méson pi "باي ميزون")، ويتكون من عنصرين أساسيين، كوارك وكوارك مضاد. القوة القوية تحافظ على الكوارك والكوارك المضاد عالقين معًا داخل البيون. على عكس القوى الأساسية الأخرى في الطبيعة، والتي تضعف مع المسافة، فإن التفاعل القوي يزداد قوة كلما ابتعدت الكواركات عن بعضها البعض (تخيل كواركات بيون مرتبطة بشريط مطاطي). ثم يسرع العلماء هذا الرائد ليقترب من سرعة الضوء ويصطدم بذرة الهيدروجين. هذا الاصطدام يكسر رابطة القوة بين الكواركات، وبالتالي يطلق كل الطاقة المتراكمة. يوضح Ketzer: "يتم تحويل هذا إلى مادة، مما يؤدي إلى تكوين جسيمات جديدة". "لذلك فإن مثل هذه التجارب تزودنا بمعلومات مهمة حول التفاعل القوي." تمثيل التفرد الثلاثي. يتحلل الجسيم a1 الناتج أثناء الاصطدام إلى جسيمين * K  و K-quer. تتفاعل هذه مع بعضها البعض لإنتاج الجسيمين π و f0. كما في الشكل أدناه.

representation singularite triangulaire

 إشارة مشوشة خلطت مع إشارة tetraquark :

في عام 2015، قامت تجربة كومباس بتحليل رقم قياسي بلغ 50 مليون تصادم من هذا القبيل ووجدت إشارة مثيرة للاهتمام. ونتيجة لهذه الاصطدامات، ظهر جسيم جديد في أقل من 1٪ من الحالات. أطلقوا على هذا الجسيم اسم "a1 (1420)" واعتقدوا في البداية أنه مجموعة جديدة من أربعة كواركات - رباعي كوارك. ومع ذلك، كان هذا الرباعي غير مستقر وتفتت إلى أجزاء أخرى. تحدث الكواركات عادة في مجموعات من ثلاثة (التي تشكل البروتونات والنيوترونات) أو في أزواج (مثل البيونات). كانت مجموعة من أربعة كواركات اكتشافًا نادرًا بالفعل. لكن التحليل الجديد يقدم تفسيرًا أكثر غرابة. بدلاً من إنشاء رباعي رباعي جديد لفترة وجيزة، أنتجت كل تصادمات البيدق شيئًا غير متوقع  وهوالتفرد الثلاثي الغامض la mystérieuse singularité triangulaire. وفقًا للباحثين الذين يقفون وراء التحليل الجديد، يصطدم البيون بذرة الهيدروجين ويتحطم، كل طاقة القوة القوية تنتج فيضانًا من الجسيمات الجديدة. بعض هذه الجسيمات هي الكاونات kaons، وهي نوع آخر من أزواج الكواركات والكواركات المضادة، وهي نادرًا جدًا، عندما يتم إنتاج كاونين، يبدأان في اتخاذ مسارات مختلفة. سوف تتحلل هذه الكاونات في النهاية إلى جسيمات أخرى أكثر استقرارًا. لكن قبل ذلك، يتبادلون أحد كواركاتهم مع الآخر، ويتحولون في هذه العملية. إن هذا التبادل القصير للكواركات بين الكواركات هو الذي يحاكي إشارة رباعي الكواركات tétraquark. يقول Ketzer، وهو أيضًا عضو في مشروع البحث متعدد التخصصات "اللبنات الأساسية للتفاعلات الأساسية" Building Blocks of Matter and Fundamental Interactions (TRA مادة). "ثم تبدو الإشارة الناتجة تمامًا مثل تلك الخاصة بـ tetraquark." إذا قمت بتتبع مسارات الجسيمات الفردية بعد الاصطدام الأولي، فإن زوج الكاونات يشكل "ساقين"، وتشكل الجسيمات المتبادلة ثلثًا بينهما، مما يتسبب في ظهور مثلث في الرسم التخطيطي، ومن هنا جاء اسم هذه العملية. على الرغم من أن الفيزيائيين قد توقعوا وجود التفردات المثلثية لأكثر من نصف قرن، فإن هذه التجربة هي الأقرب إلى الملاحظة الأولى. لكنها لم تفز بعد. يحتوي النموذج الجديد للعملية التي تنطوي على تفردات مثلثة على معلمات أقل من نموذج tetraquark ويناسب البيانات بشكل أفضل. لكنها غير حاسمة، لأن نموذج رباعي الكواركات الأصلي لا يزال بإمكانه تفسير هذه البيانات. ومع ذلك فهي فكرة مثيرة للاهتمام. إذا تم تأكيده، فسيكون تحقيقًا قويًا للتفاعل النووي القوي، حيث أن ظهور التفردات المثلثية هو توقع لفهمنا لهذه القوة، والتي لم يتم التحقيق فيها بشكل كامل بعد. البروتونات والنيوترونات والبيونات والجسيمات الأخرى (تسمى الهادرونات) لها كتلة. لقد حصلوا عليها بفضل آلية هيغز المزعومة، ولكن من الواضح أنها ليست حصرية: يمتلك البروتون كتلة أكبر بحوالي 20 مرة من تلك التي يمكن تفسيرها بواسطة آلية هيغز وحدها. يوضح Ketzer أن "الجزء الأكبر بكثير من كتلة الهادرونات يرجع إلى التفاعل القوي". ومع ذلك، لم يتضح بعد بالضبط كيف تتشكل كتل الهادرونات. تساعدنا بياناتنا على فهم خصائص التفاعل القوي بشكل أفضل، وربما الطرق التي يساهم بها في كتلة الجسيمات. " المصدر: خطابات المراجعة المادية.

إعداد وترجمة د. جواد بشارة

عن مجلة: Physical Review Letters

 يمكن أن تكشف البلورة الكمومية عن هوية المادة المظلمة كما قال جوناثان بايانو في مقال له نشر في 31 أغسطس 2021 . في تجربة مبتكرة، ابتكر الباحثون بلورة بيريليوم قادرة على اكتشاف المجالات الكهرومغناطيسية الضعيفة للغاية. يُعتقد أن المادة المظلمة تتكون من جسيمات افتراضية تسمى الأكسيونات، من بين أشياء أخرى، ويعتقد الباحثون أنه سيتم اكتشافها يومًا ما باستخدام أجهزتهم التجريبية بعد تطويرها تكنولوجياً، والتي يسمونها "بلورة الكموم". من خلال محاصرة 150 جسيمًا مشحونًا من البريليوم (أيونات) باستخدام نظام من الأقطاب الكهربائية والمجالات المغناطيسية (للتغلب على التنافر الطبيعي)، قام الباحثون في JILA، وهو معهد مشترك في المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا، وفي جامعة كولورادو بولدر، ونجحوا في إنشاء بلورة كمومية بخصائص فريدة.

انطباع الفنان عن الضوء والمادة في التشابك الكمومي. | IQOQI إنسبروك / هارالد ريتش

عندما حاصرت عالمة الفيزياء الذرية في JILA آنا ماريا راي وزملاؤها الأيونات بنظام مجالها وإلكترودها، تجمعت الذرات معًا في لوح مسطح يبلغ سمكه ضعف سمك شعرة الإنسان. هذا الكل المنظم يشبه البلورة التي اعتقدوا أنها ستهتز عندما تزعجها قوة خارجية.  وبهذا سيتم تجاوز مبدأ عدم يقين لهايزنبرغ بالتشابك الكمومي كما تقول راي: "عندما تثير الذرات، فإنها لا تتحرك منفردة". "إنها تتحرك ككل". عندما تواجه "بلورة" البريليوم هذه مجالًا كهرومغناطيسيًا، فإنها تتحرك استجابةً لذلك، ويمكن ترجمة هذه الحركة إلى مقياس لشدة المجال. لكن قياسات أي نظام ميكانيكي كمومي تخضع للحدود التي وضعها مبدأ عدم اليقين في هايزنبرغ، والتي تنص على أنه لا يمكن معرفة خصائص معينة للجسيم، مثل موقعه وزخمه، في وقت واحد بدقة عالية. وجد الفريق طريقة للتغلب على هذا القيد من خلال التشابك الكمومي، حيث ترتبط سمات الجسيمات الكمومية ببعضها البعض ارتباطًا جوهريًا. قالت راي: "باستخدام التشابك، يمكننا اكتشاف الأشياء التي لا يمكن تحقيقها بطريقة أخرى". في هذه الحالة، تشابكت هي وزملاؤها حركات أيونات البريليوم مع دورانها. يجب أن تعلم أن الأنظمة الكمومية تبدو مثل قمم الغزل الصغيرة والدوران يصف الاتجاه (على سبيل المثال لأعلى أو لأسفل) الذي تتجه فيه هذه "القمم". أثناء التجربة، عندما اهتزت البلورة، تحركت إلى حد معين. ولكن بسبب مبدأ عدم اليقين، فإن أي قياس لهذه الإزاحة، أو مقدار حركة الأيونات، سيخضع لحدود الدقة ويحتوي على "ضوضاء كمومية"، كما تقول راي. وأضافت أنه لقياس الإزاحة، "نحتاج إلى إزاحة أكبر من الضوضاء الكمومية". حيث يعمل التشابك بين حركات الأيونات ودوراناتها على توزيع هذه الضوضاء، مما يقللها ويسمح للباحثين بقياس التقلبات فائقة الدقة في البلورة. اختبر الباحثون النظام عن طريق إرسال موجة كهرومغناطيسية ضعيفة إليه ومشاهدته يهتز. نحو الكشف عن المحاور الافتراضية البلورة التي صممها الفريق بالفعل أكثر حساسية بعشر مرات لاكتشاف الإشارات الكهرومغناطيسية الدقيقة من أجهزة الاستشعار الكمومية الشائعة. لكنهم يعتقدون أنه مع المزيد من أيونات البريليوم، يمكن الحصول على كاشف أكثر حساسية قادرًا على تمييز الأكسيونات . والأكسيون هو جسيم افتراضي من مادة مظلمة خفيفة للغاية، كتلته تساوي واحدًا من المليار من كتلة الإلكترون. تشير بعض نماذج الأكسيون إلى أنه يمكن أن يتحول إلى فوتون في ظل ظروف معينة، وفي هذه الحالة لن يكون موجودًا في مجال المادة المظلمة وينتج مجالًا كهرومغناطيسيًا ضعيفًا. إذا مرت الأكسيونات عبر مختبر يحتوي على بلورة البريليوم هذه، فيمكنها اكتشاف وجوده كما قال دانيال كارني، الفيزيائي النظري في مختبر لورانس بيركلي الوطني في بيركلي، كاليفورنيا، والذي لم يشارك في البحث: "أعتقد أنها نتيجة جميلة وتجربة رائعة". بالإضافة إلى مساهمتها في دراسة المادة السوداء أو المظلمة، يعتقد كارني أن هذا العمل يمكن أن يجد العديد من التطبيقات، مثل البحث عن المجالات الكهرومغناطيسية الشاردة في المختبر أو الكشف عن العيوب في المادة. إلى ذلك، يدعي الفيزيائيون أنهم خلقوا سائلًا ذا "كتلة سالبة" حسب ورقة بحثية لجوليان كلوديت نشرت في13 أبريل 2017 حيث إدعي باحثون أمريكيون أنهم نجحوا في تكوين سائل ذي كتلة سالبة. يعني السائل ذو الكتلة السالبة أنه على عكس أي جسم مادي آخر معروف، عندما تضغط على السائل المذكور، فإنه يتسارع في الاتجاه المعاكس بدلاً من نفس الاتجاه الأولي. قد يقود مثل هذا السلوك العلماء إلى فهم بعض السلوكيات الغريبة التي تحدث في الثقوب السوداء والنجوم النيوترونية. لكن قبل أن نتحدث عن الثقوب السوداء والنجوم النيوترونية.  

دعونا نلقي نظرة على سؤال آخر: كيف يمكن لشيء ما أن يكون له كتلة سالبة؟ نظريًا، يجب أن يكون للمادة كتلة سالبة، بنفس الطريقة التي يمكن أن تكون بها الشحنة الكهربائية سالبة أو موجبة. لذا فهو يعمل من الناحية النظرية، لكن فكرة الكتلة السالبة هي موضوع قابل للنقاش في المجتمع العلمي ولقد بنى العالم الفرنسي جون بيير بتي نظريته الكوسمولوجية جانوس على مفهوم الكتلة السالبة. في الواقع، يتساءل الباحثون عما إذا كانت الأشياء ذات الكتلة السالبة يمكن أن توجد دون انتهاك قوانين الفيزياء. يتم التعبير عن قانون إسحاق نيوتن الثاني رياضياتيًا بالصيغة f = ma (القوة تساوي كتلة جسم مضروبة في تسارعه). إذا أعدنا كتابة هذه الصيغة بحيث يكون التسارع مساويًا لقوة مقسومة على كتلة جسم، مع الأخذ في الاعتبار الكتلة السالبة، فهذا يعني أيضًا تسارعًا عكسيًا: يمكنك أن تتخيل نفسك تدفع كوبًا على طاولة، وسوف تتسارع بمقدار الاتجاه المعاكس لقوة الدفع الخاصة بك. في حين أن هذا قد يبدو غريبًا بالنسبة لنا، إلا أن هذا لا يعني أنه مستحيل. أظهرت الأبحاث السابقة دليلاً على أن الكتلة السالبة يمكن أن توجد بالفعل في الكون، دون كسر النظرية النسبية العامة. بالإضافة إلى ذلك، يعتقد العديد من الفيزيائيين أن الكتلة السالبة يمكن أن تكون مرتبطة بعناصر معينة اكتشفناها في الكون، مثل الطاقة المظلمة والثقوب السوداء والنجوم النيوترونية، وأن الأخيرة يمكن أن تساعدنا على فهم هذه الظواهر بشكل أفضل. لهذا السبب، حاول الفيزيائيون جاهدين إعادة تكوين الكتلة السالبة في المختبر، وفي النهاية نجحوا. في الواقع، يزعم الباحثون في جامعة ولاية واشنطن أنهم نجحوا في الحصول على سائل من الذرات شديدة البرودة التي تعمل كما لو كانت تمتلك كتلة سالبة. يقترح الفريق أيضًا أن استخدام هذا السائل سيسمح لنا بدراسة بعض الظواهر التي تحدث في الكون والتي لم نفهمها تمامًا بعد. يقول مايكل فوربس، أحد الباحثين: "الخبر السار الأول (مع هذا الاكتشاف) هو أن لدينا تحكمًا رائعًا في طبيعة هذه الكتلة السالبة، دون مزيد من التعقيدات". من أجل إنشاء هذا السائل الغريب، استخدم الفريق الليزر لتبريد ذرات الروبيديوم إلى جزء صغير من الدرجة فوق الصفر المطلق، مما أدى إلى تكوين ما يسمى بتكثيف بوز-آينشتاين. في هذه الحالة، تتحرك الجسيمات ببطء شديد وتتبع مبادئ ميكانيكا الكموم، بدلاً من الفيزياء الكلاسيكية: هذا يعني أنها تبدأ في التصرف مثل الموجات، ولها موقع لا يمكن تحديده بدقة. بالإضافة إلى ذلك، فإن الجسيمات تتصرف مثل سائل خالي من أي لزوجة، وتشكل ما يسمى السائل الفائق: والذي يتدفق بالتالي دون فقدان الطاقة في حالة الاحتكاك.  وبفضل الليزر، تمكن الفريق من الحفاظ على هذا السائل الفائق في درجات حرارة متجمدة، ولكن أيضًا حصره في مكان صغير على شكل وعاء، بقياس أقل من 100 ميكرون في القطر. بينما ظل السائل الفائق محتجزًا في هذا الفضاء، فقد احتفظ بكتلة منتظمة وظل يعمل بشكل طبيعي. بعد ذلك، باستخدام ليزرات إضافية، أخرج الفريق السائل الفائق: أجبروا الذرات على التحرك ذهابًا وإيابًا لتغيير دورانها، وكسر "الوعاء" والسماح للروبيديوم بالتحرك ذهابًا وإيابًا. كان يتصرف كما لو كان لديه كتلة سالبة. "عندما تضغط، تتسارع رأسًا على عقب. يبدو الأمر كما لو أن الروبيديوم يصطدم بجدار غير مرئي "، كما تقول فوربس. الآن يقول الفريق إن الكتلة السائلة السائلة تطابق وتؤكد ما وجدته الفرق الأخرى في بحث مختلف. ومع ذلك، لا يزال يتعين تحديد ما إذا كان هذا السائل الفائق الكتلة السالب موثوقًا ودقيقًا بما يكفي ليكون قادرًا على اختباره بشكل فعال في المختبر. الآن علينا انتظار الفرق المستقلة الأخرى لتكرار نفس النتائج.

تم نشر تفاصيل الدراسة في مجلة Science.

نُشر البحث في مجلة Physical Review Letters .

خطابات المراجعة الفيزيائية، جامعة ولاية واشنطن

| Edobric / شترستوك

تشير معادلة "أينشتاين" الجديدة إلى أن الثقوب الدودية تحمل مفتاح الجاذبية الكمومية تلخص معادلة ER = EPR أدلة جديدة لفهم التشابك الكمومي والزمكان.

illustration of a wormhole

يعتقد بعض علماء الفيزياء أن الثقوب الدودية يمكن أن تربط الثقوب السوداء في الفضاء، وربما توفر دليلًا على ألغاز التشابك الكمومي وكيفية دمج النسبية العامة مع ميكانيكا الكموم.. stockernumber2  هناك معادلة جديدة تطفو في جميع أنحاء عالم الفيزياء هذه الأيام من شأنها أن تجعل أينشتاين فخوراً بنفسه وبما قدمه للبشرية من السهل جدًا تذكر: ER = EPR. قد تشك في أنه لكي تنجح هذه المعادلة، يجب أن تكون P مساوية لـ 1. لكن الرموز في هذه المعادلة لا تعني أرقامًا، بل أسماء. ربما خمنت أن E تعني أينشتاين. R و P هما الأحرف الأولى من -  أسماء علماء من المتعاونين في اثنتين من أكثر ورقات أينشتاين إثارة للاهتمام. مجتمعين في هذه المعادلة، تعبر هذه الأحرف عن مسار محتمل للتوفيق بين النسبية العامة لأينشتاين وميكانيكا الكموم. ميكانيكا الكموم والنسبية العامة كلاهما نظريات ناجحة بشكل مذهل. كلاهما يتنبأ بظواهر غريبة تتحدى المفاهيم التقليدية للواقع. ومع ذلك، عند اختبارها، تتوافق الطبيعة دائمًا مع متطلبات كل نظرية. نظرًا لأن كلا النظريتين تصف الطبيعة جيداً ببعديها اللامتناهي في الصغر واللامتناهي في الكبر، فمن الصعب تفسير سبب مقاومة كل الجهود لدمجها رياضياتيًا. بطريقة ما، يعتقد الجميع أنه يجب أن ينسجما معًا في النهاية في معادلة واحدة جامعة هي معادلة نظرية كل شيء . لكن حتى الآن، أبقت الطبيعة شكل علاقتهما سراً.  ومع ذلك، تشير المعادلة ER = EPR إلى أنه يمكن العثور على مفتاح اتصالهما في أنفاق الزمكان المعروفة باسم الثقوب الدودية.

رسم توضيحي لثقب دودي الثقوب الدودية، الأنفاق عبر نسيج الزمكان تربط مواقع متباعدة على نطاق واسع، وقد تنبأت بها نظرية النسبية العامة لأينشتاين.

هذه الأنفاق، التي توحي بها النسبية العامة لأينشتاين، ستكون مثل اختصارات الفضاء الجزئي التي تربط ماديًا بالمواقع البعيدة. يبدو أن مثل هذه الأنفاق قد تكون هي الأنا المتغيرة للرابط الغامض بين الجسيمات دون الذرية المعروفة باسم التشابك الكمومي. على مدى التسعين عامًا الماضية أو نحو ذلك، تابع الفيزيائيون مسألتين كموميتين رئيسيتين بشكل منفصل: الأولى، كيفية تفسير الرياضيات الكمومية لفهم غرابتها (مثل التشابك)، والثانية، كيفية التزاوج بين ميكانيكا الكموم والجاذبية. اتضح بأنه، إذا كانت ER = EPR صحيحة، فإن كلا السؤالين لهما نفس الإجابة: لا يمكن فهم الغرابة الكمومية إلا إذا فهمت ارتباطها بالجاذبية. قد تخلق الثقوب الدودية هذا الرابط. تُعرف الثقوب الدودية تقنيًا باسم جسور أينشتاين-روزن (الجزء "ER" من المعادلة). تعاون ناثان روزن مع أينشتاين في ورقة تصفهم في عام 1935. يشير EPR إلى ورقة أخرى نشرها أينشتاين مع روزن في عام 1935، جنبًا إلى جنب مع بوريس بودولسكي. لقد أوضحت تلك المفارقة ألغاز التشابك الكمومي المتناقضة حول طبيعة الواقع. لعقود من الزمان، لم يفكر أحد بجدية في إمكانية وجود أي علاقة بين الصيغتين. لكن في عام 2013، اقترح الفيزيائيان خوان مالداسينا وليونارد سسكيند أن الثقوب الدودية والتشابك يصفان الشيء نفسه إلى حد ما. في ورقة بحثية حديثة، أوضح سسكيند بعض الآثار المترتبة على هذا الإدراك. من بينها: إن فهم المساواة بين الثقب الدودي والتشابك يمكن أن يكون المفتاح لدمج ميكانيكا الكموم والنسبية العامة، وأن تفاصيل الاندماج تفسر لغز التشابك، وأن الزمكان نفسه يمكن أن ينشأ من التشابك الكمومي، وأن الخلافات حول كيفية التفسير قد يقدم الحل لميكانيكا الكموم في هذه العملية. يكتب سسكيند: "تخبرنا علاقة آينشتاين ER = EPR  أن الشبكة المعقدة للغاية من الأنظمة الفرعية المتشابكة التي تتألف من الكون هي أيضًا شبكة معقدة للغاية (ومعقدة تقنيًا) من جسور أينشتاين-روزن". "بالنسبة لي يبدو واضحًا أنه إذا كانت ER = EPR صحيحة، فهي مشكلة كبيرة جدًا، ويجب أن تؤثر على أسس وتفسير ميكانيكا الكموم." يشكل التشابك أحد أكبر العوائق أمام فهم فيزياء الكموم. يحدث، على سبيل المثال، عندما ينبعث جسيمان من مصدر مشترك. يخبرك الوصف الكمومي لمثل هذا الزوج من الجسيمات باحتمالات أن يؤدي قياس أحد الجسيمات (مثل دورانه spin) إلى نتيجة معينة (على سبيل المثال، عكس اتجاه عقارب الساعة). ولكن بمجرد قياس أحد أعضاء الزوج، ستعرف على الفور النتيجة عندما تقوم بإجراء نفس القياس على الآخر، بغض النظر عن بُعده والمسافة التي تفصله عن الجسيم الآخر. امتنع أينشتاين عن هذا الإدراك، وأصر على أن القياس في مكان ما لا يمكن أن يؤثر على تجربة بعيدة (استدعى إدانته الشهيرة بالتعبير عنـ "عمل مخيف عن بعد"). لكن العديد من التجارب الفعلية أكدت قدرة التشابك على تحدي تفضيل أينشتاين. على الرغم من (كما أصر أينشتاين) لا يمكن إرسال أي معلومات على الفور من جسيم إلى آخر بأسرع من الضوء، ومع ذلك يبدو أن أحدهما "يعرف" ما حدث لشريكه المتشابك آنياً.  عادة، يتحدث الفيزيائيون عن التشابك بين جسيمين. لكن هذا مجرد مثال أبسط. يشير سسكيند إلى أن الحقول الكمومية - المادة التي تتكون منها الجسيمات - يمكن أيضًا أن تكون متشابكة. كتب بهذا الصدد: "في فراغ نظرية المجال الكمومي، تتشابك الحقول الكمومية في المناطق المنفصلة من الفضاء". يتعلق الأمر بالمظهر المعروف (وإن كان غريبًا) للجسيمات "الافتراضية" التي تظهر باستمرار وتخرج إلى الوجود من الفراغ. تظهر هذه الجسيمات في أزواج حرفيًا من العدم ؛ يضمن أصلهم المشترك أنهم متشابكون. في حياتها القصيرة، تصطدم أحيانًا بجسيمات حقيقية، ثم تتشابك فيما بعد. لنفترض الآن أن أليس وبوب، المعترف بهما عالميًا أنهما أكثر المجربين الكموميين قدرة على الإطلاق، بدأوا في جمع هذه الجسيمات المتشابكة الحقيقية في الفراغ. تأخذ أليس عضوًا من كل زوج ويأخذ بوب الآخر. إنهم يطيرون بعيدًا بشكل منفصل إلى عوالم الفضاء البعيدة ثم يسحق كل منهم جزيئاتهم بكثافة بحيث يصبحون ثقبًا أسود. وبسبب التشابك الذي بدأت به هذه الجسيمات، أنشأ بوب وأليس ثقبين أسودين متشابكين. إذا كانت ER = EPR صحيحة، فإن الثقب الدودي سيربط  بين تلك الثقوب السوداء ؛ لذلك، يمكن وصف التشابك باستخدام هندسة الثقوب الدودية. كما كتب سسكيند: "هذا ادعاء رائع لم يتم تقدير تأثيره بعد". والأكثر أهمية، كما يقترح، هو احتمال أن جسيمين دون ذريين متشابكين وحدهما متصلان بطريقة ما بنوع من الثقب الدودي الكمومي. نظرًا لأن الثقوب الدودية عبارة عن تشوهات في هندسة الزمكان - التي وصفتها معادلات الجاذبية لأينشتاين - فإن تحديدها بالتشابك الكمومي من شأنه أن يصوغ رابطًا بين الجاذبية وميكانيكا الكم. ومعلى أي حال، تؤكد هذه التطورات بالتأكيد على أهمية التشابك لفهم الواقع. على وجه الخصوص، تسلط معادلة ER = EPR الضوء على المناقشات الخلافية حول كيفية تفسير ميكانيكا الكموم. تؤكد الحكمة الكمومية القياسية (تفسير كوبنهاغن) على دور المراقب، الذي "ينهار" عند إجراء القياس للاحتمالات الكمومية المتعددة في نتيجة واحدة محددة. لكن تفسير هيوغ إيفريت المنافس (أو المعروف بإسم"عوالم عديدة") يقول أن الاحتمالات المتعددة تحدث جميعها - أي مراقب يحدث فقط لتجربة سلسلة متفرعة واحدة متسقة من الأحداث المتعددة المحتملة الحدوث فإنها تحدث بالفعل. في صورة إيفريت، لا يحدث أبدًا انهيار دالة الاحتمالات (الدالة الموجية). تؤدي التفاعلات (أي القياسات) فقط إلى تشابك الكيانات المتفاعلة. يصبح الواقع إذن "شبكة معقدة من التشابكات". من حيث المبدأ، يمكن عكس كل تلك الأحداث المتشابكة، لذلك لا شيء ينهار على الإطلاق - أو على الأقل سيكون مضللاً أن نقول إن الانهيار لا رجوع فيه. ومع ذلك، فإن النظرة القياسية للانهيار الذي لا رجعة فيه تعمل بشكل جيد في الممارسة العملية. لا يمكن أبدًا التراجع عن العديد من التفاعلات المعقدة التي تحدث في الحياة الواقعية. بعبارة أخرى، يقول ساسكيند، تشير ER = EPR إلى أن وجهتي النظر للواقع الكمومي "متكاملتان". يواصل سسكيند استكشاف كيفية عمل التشابك مع مشاركين متعددين بالتفصيل ويصف الآثار المترتبة على اعتبار التشابك مكافئًا لثقب دودي. يبقى من المؤكد، على سبيل المثال، أن الثقوب الدودية لا يمكن استخدامها لإرسال إشارة عبر الفضاء أسرع من الضوء. لا يمكن لأليس وبوب، على سبيل المثال، إرسال رسائل إلى بعضهما البعض عبر الثقب الدودي الذي يربط بين الثقوب السوداء. إذا كانوا يريدون التحدث حقًا، فيمكنهم القفز إلى الثقب الأسود والالتقاء في منتصف الثقب الدودي. سيوفر مثل هذا الاجتماع تأكيدًا قويًا لفكرة ER = EPR، على الرغم من أن أليس وبوب سيواجهان صعوبة في نشر ورقتهما البحثية حولها. في غضون ذلك، تظهر العديد من الأوراق البحثية حول ER = EPR وأعمال أخرى تتعلق بالجاذبية - هندسة الزمكان - بالتشابك الكمي. في ورقة بحثية حديثة، حاول الفيزيائيون في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا ChunJun Cao و Sean M. Carroll و Spyridon Michalakis إظهار كيف يمكن "بناء" الزمكان من الشبكة الواسعة للتشابك الكمومي في الفراغ. كتبوا: "في هذه الورقة نتخذ خطوات نحو اشتقاق وجود وخصائص الفضاء نفسه من وصف كمومي جوهري باستخدام التشابك". لقد أظهروا كيف يمكن ربط التغييرات في "الحالات الكمومية" - الأوصاف الكمومية البحتة للواقع - بالتغيرات في هندسة الزمكان. ويقولون: "بهذا المعنى، يبدو أن الجاذبية تنشأ من ميكانيكا الكموم بطريقة طبيعية". أقر كاو وكارول وميشالاكيس بأن نهجهم لا يزال غير مكتمل، ويحتوي على افتراضات يجب التحقق منها لاحقًا. كتبت كارول في مشاركة مدونة حديثة: "ما فعلناه هنا تمهيدي وتخميني للغاية". "ليس لدينا نظرية كاملة عن أي شيء، وحتى إن ما لدينا ينطوي على قدر كبير من التكهنات وليس حساب صارم بما فيه الكفاية ". ومع ذلك، هناك شعور واضح بين العديد من الفيزيائيين أن الطريق لتوحيد ميكانيكا الكممو والجاذبية قد فتح من جديد على ما يبدو. تلاحظ كارول أنه إذا كان هذا هو المسار الصحيح، فقد تبين أنه ليس من الصعب على الإطلاق الحصول على الجاذبية من ميكانيكا الكموم - إنها "تلقائية". ويعتقد ساسكيند أن الطريق إلى الجاذبية الكمومية - عبر الثقب الدودي - يوضح أن وحدة النظريتين أعمق مما كان يعتقد العلماء. يقول إن المعنى الضمني لـ ER = EPR هو أن "ميكانيكا الكموم والجاذبية مرتبطان ارتباطًا وثيقًا أكثر بكثير مما كنا نتخيله،أو على الأقل كما كنت أعتقد  أنا.

إعداد وترجمة د. جواد بشارة

مقدمة في فيزياء الكموم: تصف نظرية الكموم عالماً غريباً، حيث نكتشف أن المادة التي تشكل كوننا بأكمله، والتي يبدو أنها تحتل مكاناً جيداً في الفضاء، هي في الواقع "ممتدة" في مكان ما. المعايير مثل هنا وهناك، والتي هي متماسكة للغاية على مقياسنا البشري تفقد كل معنى بمجرد عبورنا لحدود العالم الذري. دالة الموجة في المعادلة التي وضعها إدوين شرودينغر في عام 1927 لا تصف الجسيمات على أنها نقاط مادية ملموسة جدًا، ولكن كدالة موجية، نوع من "شبح" الجسيم بطريقة ما. عندما يكون هناك انهيار للدالة الموجية، توجد منطقة محددة باحتمالية غير صفرية حيث من المحتمل أن يجد المرء الجسيم. في موقع ما في على نحو تخميني ... ففيزياء الكموم هي أولاً وقبل كل شيء نظرية احتمالية. لا توجد معادلة لمفهوم الدالة الموجية في العالم الحقيقي، إنها مجرد صيغ و شكليات رياضياتية عملية للغاية لوصف العالم الكمومي. ثابت بلانك: قدم الفيزيائي ماكس بلانك مساهمة كبيرة في نظرية الكموم أو الكوانتوم quantum. اكتشف قيمة الثابت الذي سيحمل اسمه والذي يعبر عن الحد الأدنى للطاقة التي يمكن قياسها على الجسيم. دعونا الآن نرى قيمة هذا الثابت: h = 6.63. 10-34 جول ثانية. اكتشف بلانك هذا الثابت في عام 1900، بقوة الأشياء إذا جاز التعبير، لأنه كان يعتقد في ذلك الوقت أن تبادل الطاقة بين المادة والإشعاع يتم بشكل مستمر، بينما أثبتت التجارب عكس ذلك. لقد أدخل قيمة هذا الثابت في حساباته، وعزم لاحقًا على جعل قيمته تميل نحو الصفر للعودة إلى وصف مستمر للإشعاع، لكن جهوده كانت بلا جدوى: لا يمكن إلغاء الثابت h دون تناقض التجارب .. ها هي الصيغة التي طورها ماكس بلانك E = h . f.، وفيها: - E = طاقة التردد ؛ - h = ثابت بلانك ؛ - f = تردد الموجة. وسيعطي لاحقًا اسم الكموم لهذه الكميات. اتبعت ثوابت أخرى مثيرة للاهتمام منسوبة إلى ماكس بلانك مثل: زمن بلانك = 10-43 ثانية. إنه أصغر مقياس للزمن يمكننا الوصول إليه، بعد هذا الحد، تتوقف قوانين الفيزياء عن صلاحيتها. وإليك واحدًا آخر: طول بلانك = 10-33 سم. يشير هذا الطول إلى الحدود بين عالمنا والمجال الكمومي ؛ في مثل هذه المقاييس الصغيرة، يصبح الفضاء نوعًا من الفقاعة الكمومية حيث يمكن للجسيمات الافتراضية أن تنبثق من فراغ فقط لتتفكك على الفور. وهو عالم غير محدد كما رأينا، إذ إن العالم الكمومي يفلت من كل محاولاتنا لتحديده في منطقة محددة من الفضاء: عندما نحاول قياس موضع الجسيم بدقة كبيرة، فإن المعلومات المتعلقة بسرعته تغدو غير مؤكدة. وعلى العكس من ذلك، عندما يريد المرء معرفة سرعته بدقة متزايدة، يصبح موقعه غامضًا ... هناك حد لا يمكن التغلب عليه للمعرفة التي يمكن الحصول عليها من معلومات النظام ؛ يُعرف هذا الحد بمبدأ عدم اليقين لهيزنبيرغ . Le principe d'incertitude d'Heisenberg مبدأ عدم اليقين يلخص بهذه المعادلة ∆ p . ∆ q ≥ h / ( 2 Π ) حيث p= قياس الحركة q = قياس الموضع و h= ثابت بلانك. يشير هذا المبدأ، الذي ذكره الفيزيائي الألماني كارل فيرنر هايزنبرغ في عام 1927، إلى حدود دقة القياس التي يمكن الحصول عليها بناءً على معلومات نظام معين. لكن يجدر الانتباه إلى أن عدم الدقة هذا ليس بسبب النقص في أجهزة القياس، إنه حقيقة جوهرية في العالم ما دون الذري. من الواضح أن مبدأ اللادقة أو عدم اليقين هذا لا ينطبق في عالمنا. على سبيل المثال، من الممكن معرفة سرعة السيارة وموضعها في نفس الوقت وبدقة كبيرة. في معادلتنا، المتغير p هو مقياس للزخم quantité de mouvement، والذي يرقى إلى ضرب السرعة في الكتلة، لذا p = v.m السيد. استبدل هذا المصطلح في معادلتنا، تصبح الصيغة ∆ p . ∆ q ≥ h / ( 2 Π.m )  بالنسبة للأجسام ذات الكتلة الكبيرة، ستكون المعادلة قادرة على إعطاء دقة كبيرة للسرعة والموضع، في وقت واحد. لكن على المستوى الكمومي، تمتلك الجسيمات كتلة منخفضة جدًا، وهذا هو السبب في أن دقة القياسات تتناقص بمجرد أن نصل إلى المقياس الذري وما دون الذري. كيف تصف طاقة الفراغ فكرة الفراغ؟ الجواب ليس سهلاً جدًا ... إنه غياب المادة والطاقة، هذا كل شيء! إذا أخذت جرسًا زجاجيًا وأنتجت فراغًا كبيرًا فيه، فمن السهل أن ترى أن المساحة التي يشغلها الجرس خالية من كل شيء: فحتى الهواء غائب فيه ومع ذلك ... على المستوى الذري، فإن ما يسمى بـ "الفراغ" يختلف تمامًا عما اعتدنا عليه: في الواقع وببساطة، لا يوجد فراغ. إنه siège مقر للحث والتحريض الدائم حيث تولد الجسيمات و الجسيمات المضادة anti- particules et particules  وتتفكك في فترة زمنية قصيرة للغاية. في بيانه الثاني، يترجم هيزنبيرغ Heisenberg هذه الحالة من خلال معادلة مبدأ عدم اليقين الثاني ∆ E . ∆ T ≥ h / ( 2 Π ) ماذا تخبرنا هذه المعادلة؟ بكل بساطة، تتناسب طاقة الجسم عكسيا مع مدة القياس. بعبارة أخرى، إذا أجرينا قياسًا على نظام، خلال فترة زمنية قصيرة للغاية، فإن الفراغ تسكنه طاقة وهذه الطاقة تكون أكبر لأن وقت القياس قصير. هذه الظاهرة تسمى تذبذب الفراغ fluctuation du vide. وبالتالي، فإن الفراغ يسكنه طاقة يمكنها أن تأخذ أبعادًا ضخمة على نطاقات زمنية قصيرة جدًا. هل سنتمكن يومًا ما من استخدام هذه الطاقة جزئيًا أو كليًا؟ تم إجراء بحث بالفعل في هذا الاتجاه: سمحت تجربة تسمى تأثير كازيمير effet Casimir باكتشاف التقاء لوحين معدنيين يفصل بينهما مساحة صغيرة جدًا. نظرًا لأن الألواح تكاد تلامس بعضها البعض، فإن الضغط الذي يمارس على الوجوه الخارجية كان أكبر من الضغط الذي يحدث بين الصفائح. بالطبع ما زلنا بعيدين عن إنتاج الطاقة من هذه العملية، ولكن من يدري، قد ننجح يومًا ما ... في الصفحات القليلة التالية، سنحاول الآن أن نفهم بشكل أفضل ما ينتج الانتقال بين عالمنا والكون الكمومي. في الطريق إلى فك الترابط في العالم الذري يفلت من منطقنا، إنها حقيقة ... لكن لماذا ؟، إذن، هل لإن العالم المجهري الذي نتطور فيه يبدو منظمًا هكذا؟ ألا ينبغي أيضًا أن يكون غير محدد، في منتصف المسافة بين الموجة والجسيم؟ بالطبع، ليس كذلك، وليس من الصعب الاقتناع به: مكتبي صلب، وإذا وضعت كأسي الزجاجي عليه فلن يمر! كل المواد بمقياسنا تقع في مكان ما، لا علاقة لها بالشذوذ الذي يحكم المجال الكمومي. وهذا الاختلاف في المقياس هو بالضبط ما يمنعني من المرور عبر كرسيي وأنا أكتب هذه السطور ...! على المستوى الذري، تعمل الجسيمات بمفردها، ولديها تفاعل ضئيل أو معدوم مع البيئة، ويمكننا القول إنها "متسقة" مع العالم الكمومي. يتكون عالمنا من بلايين من الجسيمات الأولية. وكلما زاد عدد الجسيمات، زاد تواتر التفاعلات بينها بالطبع. هذه التفاعلات تكسر بطريقة ما تناظر العالم الكمومي: يحدث ما يسمى بــ "فك الترابط" décohérence . لذلك فإن كسر التناظر هذا هو الذي يتسبب في الانتقال بين العالم المجهري وعالمنا المريح من الصلابة ... والديمومة. يقوم النظام بفك الترابط بسرعة أكبر وفقًا لعدد الذرات التي يتكون منها، وهذا هو السبب في أن هذه الظاهرة على نطاقنا الواقعي لا يمكن ملاحظتها، ولا يمكننا على سبيل المثال رؤية كائن سيكون في منتصف الطريق بين التماسك وفك الترابط. هل الكموم أو الكوانتوم علم يمر بمرحلة انتقالية؟ على الرغم من أن ظاهرة فك الترابط تشير إلينا بالحدود بين العالمين، إلا أنها لا تقدم أي إجابة مرضية للأسئلة العديدة التالية. نحتاج إلى المنطق والعقلانية لإيجاد بنية المادة. فكيف إذن نرسي أساسًا متينًا لعالم يبدو غامضًا؟ عندما يهرب منا جوهر المادة باستمرار مثل سراب أثيري غامض، فمن السهل الانغماس في اللاعقلانية أو العلوم الزائفة، الأمر الذي يأخذنا في النهاية بعيدًا عن الحقيقة. من المنطقي أن نعترف بأنه ليس لدينا حتى الآن جميع البيانات المتعلقة بالمشكلة، ولدينا أدوات جيدة مع نظرية الكموم، وقد تم التحقق من دقتها بنجاح عدة مرات. لكنها لا تشرح سبب الأشياء ... إنها توضح فقط كيف تبدو الأشياء إذا كان عالمنا يبدو حقيقيًا جدًا، فهو مجرد مسألة حجم. دعونا نحول ذرة إلى حجم منزل وتكون نواتها بحجم رأس الدبوس! لذلك فهي تتكون بالكامل تقريبًا من الفراغ، بالإضافة إلى الفراغ غير الموضعي. إن فهم العالم سيأتي بلا شك من مفهوم جديد سيجمع الأمواج والجسيمات تحت نفس الراية. ماهو الغرض من ميكانيكا الكموم ؟ ميكانيكا الكموم هي النظرية الأساسية لجسيمات المادة التي تشكل كائنات الكون والقوى التي تحرك هذه الأشياء. . وكما أن ميكانيكا الكموم موجودة لشرح عالمنا، فهي موجودة أيضاً لشرح سبب استقرار الذرات والجزيئات، وكيف يمكن أن ينبعث منها الضوء وكيف يمكنها أن تمتصه، ولكن أيضًا كيف يتحد في التفاعلات الكيميائية. تشرح ميكانيكا الكموم لماذا وكيف تشرق الشمس، وأصل نوى الكربون في أجسامنا وتسمح لنا بمعرفة تكوين النجوم في المجرات. وهناك مجالات أخرى لميكانيكا الكموم إنها في قلب التكنولوجيا الحديثة وتكنولوجيا المستقبل بسبب تشغيل الليزر والمكونات الإلكترونية لأجهزة الكمبيوتر لدينا. النظرية رياضياتية للغاية وتعطي وصفًا محددًا للجسيمات، والتي بطريقة ما هي أيضًا موجات ويمكن العثور عليها في وقت واحد في مكانين في نفس الوقت، أو تتخطى العوائق التي قد يعتقد المرء أنها غير سالكة مثل (تأثير النفق effet tunnel ) .

ميكانيكا الكموم، الأسس والتطبيقات:

العلاقة الفاضلة (ولكن العاصفة أحيانًا) بين الرياضيات والفيزياء مليئة بالمفاجآت. وهكذا، فإن بعض الأشياء الرياضياتية، التي تعتبر في البداية مجرد فضول curiosités، ينتهي بها الأمر بلعب دور في تفسير الظواهر الفيزيائية. يعود العالم كلود أصلانغول Claud Aslangul إلى تاريخ ميكانيكا الكموم ويتعامل مع المشكلات العملية في كتابه "الرياضيات من أجل العلوم" Des mathématiques pour les sciences، الذي نشرته منشوررات دي بويكيق De Boeckيقول أصلانغول إن المؤلفات والكتب التي كرستها لنظرية الكموم هي امتداد مطور للدورات المقدمة في معاهد ENS و UPMC. إنها تهدف إلى تقديم أسس وتطبيقات نظرية كتب عنها روجر بنروز بجدارة بأنها الأكثر دقة والأكثر غموضًا من بين كل النظريات الفيزيائية. نرى هنا اثنتين من أشهر المعادلات التي تحكم عالم الكموم. هذه معادلة شرودنجر l'équation de Schrödinger (ih/2 π) d l Ψ>/dt = Hl Ψ >، المشهورة في ميكانيكا الكم، مع أقل بقليل من متباينات هايزنبرغ. والجدير ذكره أنه تم إنشاء معادلة شرودنغر في شكلها البدائي في عام 1926 من قبل إروين شرودنغر Erwin Schrödinger وعممها بول ديراك Paul Dirac بعد بضع سنوات. في البداية، تناولت أفكار عالم الرياضيات هاملتون Hamilton وفيليكس كلاين Félix Klein لتوسيع نظرية دي بروجلي De Broglie لموجات المادة.

 وبسبب غموضها للغاية وشذوذها الكبير، لدرجة أنه بدا لي أنه من الضروري شرح نشأتها، التي لم تكن خالية من الأخطاء، عندما كان أعظم عقول القرن العشرين هم الآباء المؤسسون لها. التكوين الذي يتم إرساله في كثير من الأحيان، حتى في الكلاسيكيات العظيمة، في بضع صفحات قبل أن يبدأ العرض الرسمي، تقنيًا حتمًا، لأن هذه النظرية، بطبيعتها، لا يمكن أن تكتفي بالرياضيات التي تم تعلمها في الكلية، بغض النظر عما يقوله البعض من أنه يجب أن ننصح قبل كل شيء بقراءة مقال نهائي بقلم Wigner (Eugene Paul Wigner، الفعالية غير المعقولة للرياضيات في العلوم الطبيعية، الاتصالات في الرياضيات البحتة والتطبيقية، 1960).

 The Unreasonable Effectiveness of Mathematics in the Natural Sciences, Communications in Pure and Applied Mathematics, 1960).

شذوذ أو غرابة وحكمة الجسيمات Les bizarreries et la sagesse des particules:

 أحد أشهر شذوذ وغرابة الكموم هو تأثير النفق l'effet tunnel. يعلم الجميع أن الكرة التي تُلقى على الحائط ترتد ذهابًا وإيابًا. قم بالتجربة باستخدام إلكترون (بالجدار الأيمن)، ويا للدهشة، هناك احتمال معين لإيجاد الإلكترون على الجانب الآخر من الجدار، وينطبق الشيء نفسه على أشياء أكثر أكبر بكثير مثل : نيوكليونات، ذرات، جزيئات nucléons, atomes, molécules, ، إلخ. كان الفيزيائي جورج غامو George Gamow أول من أدرك أن موجات المادة الكمومية يمكن أن تمر عبر حواجز الطاقة التي تحظر تقليديًا التفاعلات النووية والكيميائية. وهكذا اكتشف تأثير النفق .إنها ليست مزحة بقدر كونها تتيح لنا فهم أصل النشاط الإشعاعي، وتشغيل ليزر الأمونيا وتصميم وإنتاج مجاهر أو ميكروسكوبات باستخدام هذا التأثير لرؤية سطح المواد الصلبة كما لم يحدث من قبل أو على حد تعبير كلود أصلانغول تأثير النفق، أو كيفية الوصول إلى الجانب الآخر من الجبل دون الحاجة لتسلقه. هاك شذوذ آخر لايقل غرابة: خذ قطيعًا من غنم فيركور Vercors الذي يتجه نحو حافة الجرف falaise ببطء. ماذا تفعل الخراف؟ انهم جميعا يسقطون إلى الهاوية. الآن خذ شعاعًا من جزيئات الطاقة الصغيرة ووجهها إلى منحدر مجهري ؛ ماذا يجري ؟ معظم الجسيمات تستدير! من المؤكد أن الأشياء الصغيرة التي تتكون منها المادة (والإشعاع)، والأصغر منها، تتصرف على نحو يخالف الحدس، لكن لا يمكننا إنكار تمتعها بحكمة رائعة حقًا. يقع الجسيم الكلاسيكي في الهاوية (على اليسار)، والجسيم الكمومي، الذي يكره الفراغ، يستدير (على اليمين). كلود أصلانجول لن يتوقف أبدًا عن الاستشهاد بأمثلة حيث تتصرف الأشياء الصغيرة (وكذلك الصغيرة جدًا) بطريقة تتعارض مع الحدس، والتي تقدم نظرية الكموم إجابة لها. ومن الأمثلة الشهيرة على الموصلية الفائقة (الحديد الذي لا يسخن)، والذي يعتمد فهمه على وجود أزواج كوبر. paires de Cooper من اليسار إلى اليمين، ولكن بحق الشيطان كيف يمكن أن يتحد إلكترونان، وفقًا لكولوم Coulomb، وهما يتنافران بعنف، ليشكلان كيانًا يتغير جذريًا في الطبيعة مقارنة بمكوناته ويكون قادرًا، بمعنى ما، على الانتشار في المعدن دون أن يعترضه أي شيء، لدرجة أنه بمجرد إنشاء التيار، فإنه يستمر لسنوات طويلة على أقل تقدير؟ لقد أوضح لنا هايزنبرغ وشرودنغرHeisenberg Schrödinger et (وباردين Bardeen وكوبر Cooper وشريففر Schrieffer من بعدهم) كيف ولماذا يمكن أن تكون هذه المعجزة ممكنة.

تعقيد الدالة الموجية La complexité de la fonction d'onde :

مما لا شك فيه أن الدالة الموجية Ψ لشرودنغر قد ألقت حجرًا في بركة واقع الفيزيائيين. لا يكمن تعقيدها فقط في معناها الغريب وما يسمح بالتنبؤ بها من خلال الحساب، ولكن أيضًا وقبل كل شيء في حقيقة أنها دالة ذات قيم معقدة. إذا لم يكن علماء الرياضيات قد اخترعوا بالفعل الأعداد المركبة، لكان على الفيزيائيين تعريفها قبل أن يتمكنوا من التفكير في بناء نظرية الكموم، بينما يتعمقون في نظرية المجموعاتthéorie des groupes التي، هي أيضًا، كانت ستواجه مشكلة بدون التعقيدات. les complexes تتضح الطبيعة التي لا مفر منها لتعقيد Ψ من الرؤية البسيطة للمعادلات الأساسية حيث تتربع على العرش الصيغة i (i2 = -1)  دون خوف من عدم فكها، سواء كان ذلك من قبل شرودينغر Schrödinger أوهيزنبيرغ Heisenberg وبورن Born و Jordan جوردان. يتم قياس هذه الصيغة الرياضياتية أيضًا بغباء شديد من خلال رسم الأجزاء الحقيقية والخيالية لـ Ψ ومعامله المربع في حالة بسيطة. نرى كيف أن الأولين، متفاوتين بالسرعة الكاملة، يدمجان (!) لإعادة تكوين نتوء احتمالي، والذي، بالطبع، ليس الصورة الساذجة التي لدينا عن الجسيم، ولكنه يبدأ كل شيء على نحو مشابه. يحدث، حقاً، أن الدالة الموجية لها قيم حقيقية، لكن هذه حالات خاصة جدًا لا ينبغي تضليلها. فبدون التعقيدات، لا سعة للاحتمال pas d'amplitude de probabilité، لا تدخل pas d'interférences، لا علاقات عدم يقين pas de relations incertitude  d’باختصار، لا شيء أكثر مما يشكل جوهر نظرية الكموم. هذا بلا شك يزعزع العادات، ولكن كما قال سوفوس لي Sophus Lie، "إذا كانت الحياة معقدة، فذلك لأن لها جًزءا حقيقيًا واقعياً وجزءًا خياليًا".

لا الموقع ولا السرعة:

 عدم احتمالية invraisemblance أخرى لنظرية الكموم la théorie quantique هو نفي وجود مسار للجسيم (تجربة شقوق يونغ موجودة هناك للاقتناع بهذا): الجسيم لا يتحرك في الفضاء كما يبدو أن الفطرة السليمة تفرضه، أي باتباع خط معين في الفضاء بمرور الوقت. اثنان من الآباء المؤسسين لنظرية الكموم وتفسيرها الفيزيائي، فيرنر هيزنبرغ ونيلز بور كانا مدركين تمامًا لحقيقة أنه لا يمكن للمرء أن ينسب إلى كمات المادة ويضيء مسارًا في المكان والزمان بالمعنى الكلاسيكي. © في الواقع، لبناء هذا، من الضروري تحديد نقطة بدقة تامة وفي نفس الوقت (التي تعطي الموقع) وفي هذه النقطة ظل (الذي يعطي السرعة)؛ لقد علمنا Heisenberg هيزنبيرغ، من خلال ما يسمى بمعادلات عدم اليقين اللامعة، أنه بالنسبة لجسيم صغير جدًا، فإن هذا مجرد وهم حيث لا يوجد مسار، كما يقال، ومع ذلك، بالنسبة لجسم دون مجهري،فإننا نرى المسار. وإلى جانب ذلك، نراه أيضًا عندما يمر جسيم مشحون عبر غرفة ويلسون chambre de Wilson. في الواقع، في الحالة الأخيرة، نعتقد أننا نراه، لكن في الواقع، إنه مجرد أثر مكون من قطرات صغيرة مكثفة، حجمها بقياس الميكرون micron؛ على الرغم من صغر حجمها (بالنسبة للعين)، فهي عملاقة مقارنة بالحجم (المفترض) للجسيم الذي "رأيناه" يتجول. إذا كان بروتونًا متجولًا، نصف قطره أقل من جزء من المليون من المليار من المتر، فإن الانخفاض الذي أحدثه في مكان ما أكبر بمليار مرة. إن القول بأن هذا الأثر المرئي للعين المجردة هو مسار الجسيم ليس له معنى يذكر، بالنسبة لسدادة الفلين التي تنجرف على نهر السين، فإن مسار الفلين هو قاع نهر السين (والذي، مع ذلك، ليس بعرض مليار سم.

يقال لا يوجد مسار، ومع ذلك فهو موجود بالنسبة لرمي كرة في الهواء. إذن، كيف ننتقل من الوضع الكمومي إلى الوضع "العادي" (الكلاسيكي)؟ من الناحية التخطيطية Schématiquement، عندما يكبر الجسيم الكمومي على الأقل بالفكر (بتفكيرنا)، هل يتوقف عن كونه هذا الشبح غير المنتظم الموجود في كل مكان ولا مكان يتراجع فيه بلطف؟ لحظة بعد لحظة على خط متواصل يتطور في الفضاء؟ ليس لهذا السؤال إجابة كاملة ومفصلة حتى الآن، لكن فاينمان Feynman صاغ مفتاح الفتح دون إجبار الباب على فهم هذا الانتقال الغامض الذي لا جدال فيه، وذلك بفضل الشكليات التي اخترعها، وبالتالي وضع الأسس الكمومي للضوء الشفاف. كان ريتشارد فاينمان فيزيائيًا ومعلمًا لامعًا. من خلال إعادة صياغة نظرية الكموم باستخدام مسارها المتكامل، أحدث ثورة في نظرية الكموم للحقول والجسيمات الأولية. نحن مدينون له بأفكار رؤية حول تكنولوجيا النانو وأجهزة الكمبيوتر الكمومية. أعتبر المعهد الأمريكي للفيزياء هذه الشكليات تقنية للغاية بحيث لا يمكن تلخيصها فقط، ولكن من الممكن الحصول على فكرة عنها من خلال صورة لا تخلو من المخاطر. يجب أن نتخيل التطور المكاني لجسم صغير ليس كرحلة على طول خط، ولكن كرحلة لاستكشاف الجزء الداخلي الكامل لأنبوب الزمكان حيث يمكننا العثور على هذا الجسيم: البعد العرضي للأنبوب يثير غموض الموقف، وبما أننا لا نستطيع تفضيل نقطة نظرًا لوجود عدد كبير من الخطوط في الأنبوب كما نريد، فلا شك أيضًا في تثبيت الظل (مماس لأي مكان آخر؟). يحتوي هذا الأنبوب على عدد لا نهائي من المسارات التي تربط أحد طرفيه بالآخر، وإذا كنا مهتمين به حقًا، فيمكننا القول إن الجسيم يأخذ كل هذه "المسارات" في نفس الوقت، وكلها تشارك في تطور مكان واحد إلى آخر بين لحظتين، الأمر ليس بسيطًا، لكنه كذلك أسوأ من المسار البراوني حيث، إذا لم تكن هناك سرعة حتى الآن (المسار لا يمكن تمييزه في أي مكان)، فعلى الأقل هناك موقع، لم نفقد كل شيء. ماذا يحدث عندما يكبر الجسم ويكبر ويتحول تدريجيًا إلى كرة صغيرة يمكنك حملها في راحة يدك؟ الجواب بسيط: يتناقص البعد العرضي للأنبوب بلا توقف، وعندما يمر المرء إلى الحد التقليدي، يصبح خطاً - وهذا واضح -، لكن المعجزة هي أن هذا الخط، تم الحصول عليه بالمرور إلى الحد ضمن الشكلية الكمومية، ليس سوى المسار الذي تصوره غاليليو Galilée ونيوتن Newton ولاغرانج Lagrange وهاملتون Hamilton! شكرا، للسيد فاينمان. Feynman .

عامل الإلكترون غير الطبيعي أو دقة الشيطان:

 للإلكترون لحظة مغناطيسية (وهو ليس الوحيد)، ظل أصلها غامضًا للغاية لفترة طويلة، ولكن ثبت أنه مرتبط بعزم زاويmoment cinétique معين (الدوران) (le spin)، وهو أمر غير ضروري قبل كل شيء علينا أن ألا نتخيله على أنه دوران للإلكترون على نفسه (وهو ما اعتقده المرء للحظة قصيرة) - إلى جانب أن النقطة التي تنقلب وتدور على نفسها، أمر سخيف. هذه العلاقة بين الزخم الزاوي والعزم المغناطيسي هي علاقة عالمية وهي بالفعل في قلب النظريات الكلاسيكية للمغناطيسية - إلى الحد الذي يُسمح لها بالبقاء منتصبة (ليس هذا هو الحال: مرة أخرى، بدون الإطار الكمومي، لا توجد مغناطيسية). المشكلة الصغيرة هي أنه، بالنسبة للإلكترون، هناك اختلاف عددي طفيف: في الوحدات الصحيحة، بدلاً من إيجاد أن رقمًا معينًا (دعنا نسميها ge) يساوي 1، بدأنا بملاحظة 2، وهي تفاصيل تمت تسويتها بسرعة بواسطة توماس Thomas (مقدمة توماسprécession de Thomas )، ثم ديراك Dirac في نظريته النسبية لعام 1928.

هناك ثلاث علماء حصلوا على ثلاث جوائز نوبل في الفيزياء عام 1965. أتاح عملهم للديناميكا الكهربائية الكمية النسبية لديراك l'électrodynamique quantique relativiste de Dirac، وهم فيرمي Fermi، وهيزنبرغ Heisenberg، وباولي Pauli تحرير نفسها من الصعوبات التي كانت غارقة فيها، وأن تصبح النظرية الفيزيائية الأكثر دقة المعروفة من قبل البشرية, في الواقع، أظهرت القياسات الأكثر دقة في وقت لاحق أنه لم يكن 2 بالضبط، ولكن أكثر قليلاً. نظرًا لأنه لا يوجد شك حول 2، فقد اعتدنا على قياس هذا الاختلاف بالكمية ae = (ge-2) / 2، وهو بالتالي رقم قريب من الصفر، ولكن ليس صفرًا. يعتمد تفسير هذا الاختلاف على الديناميكا الكهربية الكمومية l'électrodynamique quantique، وهي نظرية تحدد كمومية المادة والإشعاع على قدم المساواة - وهو ما لم يفعله ديراك - وتجعل من الممكن فهم ظاهرة على أنها عادية، ولكنها أساسية، مثل الانبعاث التلقائي للذرة. . ماذا تقول قياسات الشذوذ ae، التي حققت دقة غير عادية؟ يعطون القيمة 0.0011596521811. الآن ما الذي تجده مع حساب بالرأس يقوم به المرء، من المستحيل القيام به بدون آلة؟ توفر مقالة حديثة إلى حد ما القيمة 0.00115965218279. وهي نتيجة متقاربة فهل يجب أن نضيف أي شيء؟

تأثير موسباور L'effet Mössbauer أو المدفع عديم الارتداد ou le canon sans recul:

 لقد تعلمنا جميعًا، من خلال التجربة اليومية أو من خلال المعرفة الأكاديمية للحفاظ على الدفع conservation de l'impulsion (الزخم أو كمية الحركة quantité de mouvement)، أنه عندما ننتقل من أحد طرفي القارب إلى الطرف الآخر على البحيرة، يتحرك القارب في الاتجاه المعاكس، ما هي المفردات المعتادة التي يعين من خلالها تأثير الارتداد effet de recul. عند القيام بذلك، نمنح القارب سرعة معينة، وبالتالي القليل من الطاقة (الحركية). اكتشف رودولف موسباور Rudolf Mössbauer في عام 1957 (في أطروحته) أنه أمر يتعلق الأمر بعالم اللامتناهي في الصغر (كما نقول)، ولكن ليس هذا هو الحال دائمًا: هناك ظواهر يبدو أن نقل الطاقة خلالها يحدث بدون نكص أو ارتداد. هل سيتم انتهاك قانون الحفاظ على الزخم؟ لا، لحسن الحظ، ولكن بمجرد التأكيد على هذه النقطة، يبقى السؤال: كيف يكون هذا ممكنًا؟ اكتشف رودولف موسباور، الحائز على جائزة نوبل في الفيزياء عام 1961، التأثير المسمى باسمه والذي استخدم لاختبار نظرية النسبية العامة. وكان معلما عظيما.

تكمن الإجابة في هذا التقدير الكمومي أو التكميم الشيطاني للطاقة، الذي اخترعه بلانك في عام 1900 في ما قدّمه على أنه "فعل يأس" لإنقاذ الفيزياء بأي ثمن، وهو أيضًا مسؤول عن انخفاض درجة الحرارة المنخفضة في السعة الحرارية la capacité calorifique لبعض المواد الصلبة، في حين يؤكد القانون الكلاسيكي لـ Dulong et Petit (1819دولانج و بتي أنه ثابت، ولآلاف الآثار الأخرى التي لا يمكن إلا لنظرية الكموم أن تقدم تفسيرًا لها. النقطة الحاسمة هي أنه إذا كان النظام على استعداد لتلقي القليل من الطاقة بشرط أن يكون على الأقل بواسطة كمومية غير قابلة للكسر un quantum insécable، وإذا كان بإمكانك فقط إعطائه جزءًا صغيرًا من هذا الكم، فإنه لا يريده. كل شيء، لأنه لا يستطيع أن يأخذه وطاقته تبقى ثابتة: و بدون وجود نقل للطاقة، لا يوجد تراجع أو ارتداد واضح! .

التشفير الكمومي La cryptographie quantique :

يمكن القول إن هذا هو أحد أكثر التطبيقات التي لا يمكن تصورها بالنسبة إلى هيزنبيرغ Heisenberg وشرودينغر Schrödinger، اللذين كان الهدف من بناء نظرية جديدة عندهما هو فهم آلية الضوء المنبعث من الذرات، ولماذا التوصيل الكهربائي، كما يعرفه المرء الآن، أسس استقرار المادة في جميع المقاييس التي يمكن ملاحظتها اليوم، وجميع الأسئلة التي قدمت الفيزياء الكلاسيكية إجابات عليها تتعارض مع التجربة، عندما كانت قادرة فقط على صياغة واحدة. ولكن ما علاقة التشفير، فن نقل المعلومات بسرية، بحقيقة أن ثابت بلانك صغير، لكن ليس صفرًا؟ هناك علاقة.! في البداية، كانت هذه تكهنات للمنظرين، ولا شك أنها كانت تعتبر في ذلك الوقت انعكاسات منطقية تمامًا، ولكنها لا ينبغي أن تتخطى حدود عقولهم، باستثناء إصدار منشور في مقال، على الأقل ليس تلك الخاصة بـ `` المختبر - نحن يمكن أن نقول الشيء نفسه أيضًا عن تأثير زينو الكمومي l'effet Zénon (quantique)). الحسابات التخمينية في البداية عند الانطلاق، والإدراك أو الإنجاز العملي عند الوصول: نجد منشورات إعلانية من المصرفيين (نكتشف بدون مفاجأة أنهم سويسريون) تمجد السرية المطلقة لتبادل المعلومات بين وكالتين تقعان على ضفتي البحيرة المتقابلان. ليمان من خلال استخدام التشفير الكمومي. وسواء كان ذلك صحيح، أو كذب، يجب ألا نشكك دائمًا في الإعلانات. .

يعد تشارلز بينيت Charles Bennett من أوائل الفيزيائيين الذين فهموا كيفية عمل التشفير والنقل الآني الكمومي la téléportation quantique . إن بروتوكولات التشفير التي تم تطويرها، والتي كان يمكن لقيصر روما الرغبة بلا شك في الاستفادة منها لتبادل أسراره مع كليوباترا، دقيقة للغاية ولا يمكن وصفها ببضع كلمات، ولكنها تستند جميعها إلى فكرة أساسية: عندما نلاحظ نظامًا كموميًا بالترتيب لنرى كيف تبدو (بشكل أكثر تقنيًا، ما هي حالتها)، فنحن بالضرورة نتعامل معها ويمكننا القيام بذلك بألين طريقة ممكنة، سيكون هناك دائمًا شيء متبقي. عندما يهتم الجاسوس بنواقل المعلومات بين شخصين، فإنه يغيرها حتمًا ونهائيًا، ثم يحمل هؤلاء أثرًا لعمله الضار، أو غير المرغوب فيه على أي حال. ولا يمكنه أن يقتصر على تصويرها أو نسخها - هذا ما تقوله نظرية عدم الاستنساخ الكمومي non-clonage quantique: سيتم تمييز الأصل ببصمة لا تمحى والتي، مرة أخرى، ستكشف أن الرسالة المرسلة كانت إذا لم يتم اعتراضها، على الأقل "تم الاستماع إليها" لا يمكن تصوير ميكروفيلم للرمز السري دون أدنى ضرر فهذا مستحيل؛ فمجرد تصوير دوران عابر، سببن un spin أمر مستحيل، حتى بدون فلاش. وبالتالي على الجواسيس أن يقلقوا.

 وظائف أو دوال غريبة جدا:

 كل شخص لديه على الأقل تصور حدسي لما نسميه الوظيفة أو الدالة(العددية): نقدم لأنفسنا سلسلة من القواعد - وصفة - تسمح بتصنيع رقم ثان، X، من أول x. x يمكن أن تكون x عددًا صحيحًا، أو حقيقيًا، أو معقدًا أو مركباً، أو رباعي، ومن حيث المبدأ كل شيء ممكن، ولا شيء ممنوع ؛ في الوصفة، يمكن تربيع x وإضافة 3 إليها، والحصول على X = x2 + 3من الناحية الفنية، نشير إلى x→ X = f(x), f، f للدلالة على الوصفة. بعد القيام بذلك، يتبادر إلى الذهن سؤال على الفور. من المؤكد أنه عندما تتغير x، فإن X -- وبالتالي f(x) -- تختلف أيضًا. لذلك، عندما تتغير x بشكل جيد حول قيمة ثابتة x0، بدون "القفز"، فهل تفعل الدالة f الشيء نفسه؟ نعم نعم، نقول إن f متصلة عند x0, من الناحية الفنية، يتم التعبير عن هذا من خلال استدعاء عملية التحديد، يصعب فهمها جيدًا، ولكنها ذات أهمية كبيرة. حدسيًا، تعني الاستمرارية أنه عندما نقترب من x0 (من المفترض أن تكون البساطة رقمًا حقيقيًا)، نجد نفس القيمة لـ f سواء وصلنا إلى x0 من الأسفل (بقيم أقل) أو من أعلى (بقيم أعلى). هناك فكرة أساسية أخرى هي فكرة المشتق، والتي تحدث بشكل طبيعي عندما نسأل أنفسنا كيف تختلف X سريع، وليس سريعًا؟) عندما تتغير x.  لهذا، نجعل النسبة بين الزيادة ΔX والزيادة Δx بالقرب من قيمة ثابتة x0: إذا كانت هذه النسبة لها قيمة كبيرة، سواء كانت مطلقة أم لا، فهذا يعني أن الوظيفة أو الدالة تتغير بسرعة، إذا كانت صغيرة، تختلف الدالة ببطء. بعد ذلك، نفحص ما يحدث عندما تصبح x أصغر وأصغر. بدفع الأشياء إلى أقصى الحدود، نذهب إلى الحد الأقصى بمعنى عالم الرياضيات ثم أحد شيئين: إما أن الحد موجود - ثم نقول إن الوظيفة قابلة للتفاضل عند x0، ونشير إلى قيمة الحد f '(x0) --,--, أو أنه غير موجود. في الحالات العادية (الدوال "الجيدة")، يكون المشتق موجودًا باستثناء ربما لبعض قيم x، ويمكن أيضًا أن يكون "القليل أو البعض" كبيرًا، أو حتى كبير جدًا مثل عدد الأعداد الصحيحة ؛ كان يعتقد منذ فترة طويلة أن هذه الحالة الأخيرة، لدالة مستمرة، كانت أسوأ ما يمكن، في النهاية يمكن اعتبارها من اختراع الشيطان. في حوالي عام 1870، عرض بولزانو وويرستراس ودو بوا ريمون Bolzano, Weierstrass et du Bois-Reymond أمثلة على الدوال المستمرة في كل مكان، ولكن ليس هناك مكان يمكن اشتقاقه من المشتقات، مما أثار حفيظة تشارلز هيرمايت Charles Hermite " إنني أنآى بنفس و أبتعد بخوف ورعب عن هذا الطاعون المؤسف للوظائف المستمرة التي ليس لها مشتقات" وكذلك سخرية: "، وحيرة بوانكاريهPoincaré:" في الماضي، عندما تم اختراع دالة جديدة، كانت في ضوء أو من أجل هدف عملي ما ؛ واليوم، نبتكرها عمداً لهزيمة عقل آبائنا، ولن نحصل منها على أي شيء. " أحيانًا يكون أعظم العباقرة مخطئين. بالطبع، لا يوجد شيء يمكن إلقاء اللوم عليه في خيال بولزانو ورفاقه، لأن الاكتشافات الرياضياتية العظيمة غالبًا ما تنتج من المقدمات التي تبدو باهظة بالنسبة إلى السكارى béotien، وأحيانًا تكون وحشية للمبتدئين. وبعد ذلك، يمكننا أيضًا أن نقول إنه إذا كان يحق لعلماء الرياضيات التفكير فجأة خارج الدروب الممهدة والمسارات المطروقة، فإن عمليات التشويش الظاهرة لديهم ليست مفيدة في الممارسة، وأن هذا ليس ما سيعكس المجال المغناطيسي للأرض. أو يخرج التطبيقات المدنية للانصهار النووي من اليوتوبيا اليوم.

قدم جان بيران Jean Perrin، الحائز على جائزة نوبل في الفيزياء عام 1926، أول دليل على وجود الذرات باستخدام صيغة آينشتاين الناتجة عن عمله على الحركة البراونية le mouvement brownien. لقد ربط بين مسارات الجسيمات التي تؤدي مثل هذه الحركة والوظائف غير القابلة للاشتقاق المكتشفة في القرن التاسع عشر. استغرق الأمر من عبقرية جان بيران حوالي عام 1905 (عام باركته الآلهة) لإدراك أن هذه الوحوش (تقريبًا) موجودة في الطبيعة. دراسة الحركة العشوائية للجسيمات الصغيرة في سائل (حركة براونية) باستخدام مجهر ضوئي بسيط، يكتب بيران: لا يمكننا أيضًا إصلاح انحراف أو تماس tangente، حتى بشكل تقريبي، في أي نقطة من المسار، وهذه حالة يكون فيها من الطبيعي حقًا التفكير في تلك الوظائف المستمرة بدون المشتقات التي تخيلها علماء الرياضيات، والتي قد ينظر إليها المرء عن طريق الخطأ كفضول رياضي، لأن الطبيعة تقترحهم بالإضافة إلى وظائف مشتقة.. " إذن، الوحوش التي تخيلها بولزانو موجودة في الطبيعة؟ تقريبًا، لأنه يتدخل هنا في دقة ما يحدث أن (بعض) علماء الرياضيات و (بعض) الفيزيائيين يتصارعون مثل جامعي القمامة. الدقة هي أن عالم الرياضيات يمكن أن يذهب إلى أقصى الحدود بقلم رصاص على ورقته، لكن الفيزيائي نفسه لا يستطيع أن يفعل ذلك أبدًا، لأن الطبيعة، ذات السيادة، لها قواعدها ومقاييسها التي لا يمكن لأحد التصرف فيها وفقًا لتقديره الخاص. مثلما يتمنى. عندما ترجم بيران حدسه المبهر إلى مصطلحاته، كان يعلم جيدًا أنه، بالمعنى الدقيق للكلمة، لم يكن هذا صحيحًا تمامًا: لتصنيع التماس (وبالتالي المشتق)، يجب أن نذهب إلى حد الزيادات الصفرية (للموضع و الفاصل الزمني). لكنه، جان بيران، المدافع المتحمّس عن الذرّية رغم كل الصعاب، كان يعلم جيدًا أن هناك بالضرورة مقياسًا للحد الأدنى للطول يكون أقله الفيزيائي أعمى بمعنى أن ما تخبره عيناه أنه أكبر. لا ينبغي استقراء النطاق. إلى اللامتناهي في الصغر (كما هو الحال في ميكانيكا الكموم؟). يجب على الفيزيائي أن يصدق ما يراه، بعينيه، بأجهزته أو من خلال النظريات التي تشرح التجربة، لا أكثر. هذا المثال يسلط الضوء على ما لا ينبغي اعتباره خطًا فاصلًا بين عالم الرياضيين وعالم الفيزيائيين - مجرد خط فاصل، ولا يزال ضبابيًا - مع الأخذ في الاعتبار أنه، أخيرًا، الصفر واللانهاية من الأول دائمًا لوضع هذا الأخير في منظوره الصحيح، حيث يتعين على الأخير دائمًا الرجوع إلى المقاييس المادية للمشكلة التي يقومون بتحليلها. بالنسبة لأولئك الذين يجرون التحليل الطيفي الذري، فإن المسافة بين الأرض والقمر لا نهائية حقًا، بينما بالنسبة لعالم الكونيات، فهي "صغيرة للغاية" ؛ لمن يتساءل كيف تتجمع الذرات لتكوين الجزيئات، فإن النواة الذرية هي نقطة نصف قطرها صفر (وبدون بنية، مثل أي نقطة جيدة) بينما بالنسبة للخبير في الغلوونات والكواركات، فإن النواة تشبه المجرة نوعًا ما . تقاس أهمية المقاييس أيضًا فيما يتعلق بالعملية، وهو أمر عادي بداهة، على أي حال ابتدائي، لمحاولة رسم الرسم البياني لدوال بولزانو Bolzano و Weierstrass. ويرستراس، يميل الفيزيائي إلى القيام بذلك، لكنه سرعان ما يدرك أنه لا يستطيع (لا هو ولا أي شخص آخر): لتمثيل هذه الدالة بيانياً، ستحتاج إلى قلم رصاص يرسم خطًا رفيعًا للغاية، وهو غير موجود. لذلك سيكون قانعًا في البداية برسم شيء مقارب ثم، باستخدام قلم رصاص أرق بكثير، يمكنه رسم الرسم على اليمين ؛ يمكنه أن يفعل ذلك من جديد، لكنه لا يستطيع أن يفعل أفضل بكثير على أي حال، حتى بقلم رصاص بطرف كوارك. على أي حال، تعطي الرسومات فكرة جيدة عن الطبيعة الوحشية للأشياء التي يتعامل معها - وعلى وجه الخصوص ثبات حجمها - إنها بالفعل ليست سيئة. تمثيل رسومي لتقريب دالة Weierstrass. يؤدي التكبير / التصغير على الفاصل الزمني ([0 ؛ 0.0001]، على سبيل المثال) إلى إنتاج رسم بياني له نفس الشكل تقريبًا . سيقول عالم الرياضيات إن الرسم البياني مستحيل رسمه، وهو محق. لكن هل هو حقا سبب للطلاق؟

لقد تحدثنا للتو عن الدوال، بالمعنى الأولي. في العقود الأولى من القرن العشرين، ظهرت الحاجة إلى تعميم هذه الفكرة ؛ وهكذا ولدت نظرية التوزيعات la théorie des distributions، أو الدوال المعممة، التي نحن مدينون لها للوران شوارتزLaurent Schwartz وجويلفاند وشيلوف Guelfand et Chilov، ولكن أحد الرواد (رغماً عنه؟) كان ديراك نفسه، الفيزيائي الجريء على جميع المستويات، ولا سيما من قبل مقدمة لدالته التي، على الرغم من أنها ليست واحدة، أثارت انتقادات وغضب وحتى السخرية،

بم يتعلق الأمر؟ على وجه التحديد، لإعطاء الصرامة المرغوبة للأشياء المتضررة بشكل سيئ على ما يبدو، والتي يتعامل معها الفيزيائيون بلا خجل ودون تحمل عناء (عار عليهم!) لتحديد أنهم يشيرون ضمنيًا إلى المقاييس الصحيحة وأنهم يشيرون إلى هذه المقاييس، نسبيًا، هنا، جميع العمليات الفنية مبررة فيزيائيًا (أو قابلة للتبرير). بالنسبة لعلماء الرياضيات، فإنهم غير المستعبدين لمقاييس غير موجودة بالنسبة لهم، كان من الضروري ترتيبها - وبالطبع فعلوها. كما هو الحال دائمًا، كانت عملية إعادة التنظيم هذه وفقًا لشرائع الصرامة مثمرة للغاية، ولم تقتصر على طمأنة علماء الفيزياء (الذين لم يحتاجوا إلى ذلك) أنهم، بعد كل شيء، لم يفقدوا عقولهم - بالإضافة إلى النجاح في النظريات التي تم إنشاؤها بوسائل مشبوهة وكانت موجودة لإثبات ذلك. من خلال تطورها، وسعت نظرية التوزيعات مجال البحث، وعلى مستوى أكثر واقعية وفي مقابل الأشياء، سمحت للفيزيائيين بالخروج من الصعوبات التقنية التي لم يعرفوا كيفية التخلص منها. الحائز على ميدالية فيلدز في الرياضيات، عالم الرياضيات العظيم لوران شوارتز Laurent Schwartz (1915-2002) كان أيضًا مشاركًا للغاية، وكان عضوًا في محكمة راسل. كانت مهاراته التدريسية أسطورية، كما يتضح من دورة التحليل الخاصة به في المدرسة التقنية بوليتكنيك École Polytechnique. كان أحد أعضاء بوربكي لمدرسة البوليتكنيك.

 ليس من الممكن أن نقول أكثر من ذلك بكثير بكلمات اللغة المشتركة، لكن مثالًا أوليًا سيسمح بفهم (ولو قليلاً) ما يدور حوله، حتى لو كان (بالضرورة) تقنيًا صغيرًا. ضع التكامل التالي: تحت أنف طالب جديد واطلب منه أن يحسبها. إذا كان قد تعلم مساره جيدًا، فستكون الإجابة فورية: لا داعي لاحتسابه، لأنه غير موجود. وإذا بدوت متفاجئًا، فسنشرح لك أن الدالة المراد دمجها تتصرف بشكل سيء للغاية في الأصل (في x = 0)، وبالتالي فهي غير قابلة للتكامل. لا شيء للرد عليه، باستثناء أن نظرية التوزيعات تخبرك بما يجب عليك فعله في مثل هذه الحالة، ولمرة واحدة، لا تقتصر على أن تقدم كمكافأة، بل تمنحك قيمة التكامل valeur de l'intégrale، وهي ... سيخبرك نفس الطالب بعد ذلك أننا في حالة جنون كامل: لا نسمح لأنفسنا فقط بإعطاء قيمة معينة لتكامل غير موجود ولكن هذه القيمة أيضًا سالبة، في حين أن الدالة المراد دمجها تكون إيجابية في كل مكان. بالطبع، لا يوجد شيء مجنون في ذلك، كل شيء صحيح تمامًا. الشيء الوحيد الذي يمكننا القيام به هو مجرد إضافة اقتباسات للمساواة: للإشارة إلى حقيقة أن المساواة يجب أن تُفهم بمعنى عام وأن الجميع على حق في نهاية المطاف. تمامًا كما لم يكن رامانوجانRamanujan مخطئًا في الكتابة: (عدد لا حصر له من الأرقام كلها إيجابية وهي سلبية، إنه الرعب)، عبقريته التي سمحت له بحذف الاقتباسات بلا شك بالنسبة له هي غير ضرورية تمامًا، ولكنها بالتالي تعرضه لانتقادات حادة من هيل Hill – سواء كانت مبررة، غير مبررة؟ تشكل نشأة وتطورات نظرية التوزيعات مثالًا جديدًا على الإثراء الدائم الذي تجلبه الرياضيات والفيزياء لبعضهما البعض. صرخات ديراك (؟) قادت علماء الرياضيات، بطبيعتهم المرتبطين بأكبر قدر من الصرامة، إلى تجاوز انطباعاتهم الأولى (السيئة). وهكذا، قدمت الترسانة المفاهيمية والتقنية التي تم تشكيلها، أسلحة جديدة وأدوات جديدة للفيزيائيين للتعامل مع المواقف الأخرى التي بدا فيها المأزق ميؤوسًا منه. لم تكن هذه هي المرة الأولى، سيكون هناك المزيد. تخمين ريمان La conjecture de Riemann :

 في عام 1859، في مقال عن دراسة الدالة التي تحمل اسمه، تراجع برنارد ريمان بين سطرين وهو تأكيد اعتبره دليلاً غير ضروري على ما كان يفعله. منذ ذلك الحين، حاولت أجيال من علماء الرياضيات، دون جدوى، إظهار ما يُعرف عمومًا بتخمين ريمان، دون مزيد من التوضيح، فالجميع يعرف ما هو. ولكن هل حقاً الجميع يعرف ذلك ؟ لا، بلا شك، من المناسب أن نقول أكثر من ذلك بقليل. لاحظ أن الدالة التي درسها ريمان  Riemann، لها مثل أي دالة الحق في أن تكون صفرًا تمامًا لقيم معينة من سعتها -- z نعلم أن هذا هو الحال عندما يكون z عددًا صحيحًا سالبًا بشكل صارم. المعامل (على اليسار) والأجزاء الحقيقية والخيالية (على اليمين) عندما يختلف y من 0 إلى 50. جميع الأصفار المشار إليها لها 1/2 للجزء الحقيقي. و الآخرين ؟ كان من الممكن أن تنتهي القصة عند هذا الحد إذا لم نكن نعرف بالفعل، بفضل كوشي Cauchy وليوفيل Liouville وعدد قليل من الآخرين، أن دالة معينة، تم تحديدها في البداية عندما تكون حجتها عددًا حقيقيًا، يمكن تعميمها (في ظل ظروف معينة) في حالة حدوث ذلك عندما يكون رقمها معقداً أي عدد مركب nombre complexe وهذا ما يسمى "الإطالة التحليلية prolonger analytiquement ". يمكن القيام بهذا التعميم، وسأل ريمان نفسه بعد ذلك عما إذا كانت الدالة تتلاشى في مكان آخر من المستوى المعقد أو المركب، باستثناء القيم الزوجية السالبة (تسمى من الأصفار التافهة zéros triviaux). لا نعرف حقًا كيف تم اكتساب الاقتناع، دون إعطائنا دليلًا، على وجود هذه القيم، وفوق كل شيء، وقبل كل شيء، أن هذه الأعداد المركبة الرائعة جميعها لها نفس الجزء الحقيقي، يساوي 1/2، وبالتالي تقع جميعها على خط رأسي معين من المستوى المركب (ما يسمى بالخط الحرج ligne dite critique) - وتم تمريرها إلى ما كان يشغل بالها في ذلك الوقت.

كان جورج فريدريش برنارد ريمان Georg Friedrich Bernhard Riemann (1826-1866) عالم رياضيات عبقريًا. مساهماته في التحليل والهندسة ونظرية الأعداد أسطورية: من الفراغات المنحنية عديمة الأبعاد أو ذات n أبعاد ولغاية الطوبولوجيا، بما في ذلك التحليل المعقد l'analyse complexe ونظرية التكامل la théorie de l'intégration. وكان قد توقع نظرية النسبية العامة.

كل شيء على الخط الحرج؟ قد يظن المرء أنه سؤال طريف ولكن ما أهميته؟ الأهمية كبيرة، خاصة لمحاولة كشف لغز (لغز آخر)، توزيع الأعداد الأولية la répartition des nombres premiers، تلك التي لا يمكن تقسيمها إلا على 1 (وهذا بديهي) أو على نفسها. هذا التوزيع غريب جدًا: عندما نبدأ في سرد هذه الأرقام، نكتشف بسرعة أن لها بنية غريبة جدًا، بمعنى على سبيل المثال حيث لا يبدو أن الفرق بين عددين أوليين متتاليين يتبع أي قاعدة، باستثناء الحدس. تميل إلى التعيين على أنها فرصة (بشرط أن تكون قد حددتها مسبقًا دون غموض!). لا يمكن للمرء، يدويًا، الذهاب بعيدًا جدًا في مثل هذه القائمة (إنها مملة)، ولكن يمكن للمرء مع ذلك أن يدرك بسرعة أن المسافة بين الاثنين أولاً اللذان يتبعان بعضهما البعض، لها تباين غير منتظم للغاية، لذلك، لكشف هذا اللغز، نشر علماء الرياضيات كنوز الخيال والبراعة لعدة قرون. وهنا يأتي دور دالة ريمان - من خلال العلاقات التي لا يمكن ترجمتها إلى لغة عادية - وأنه إذا كانت تخمين ريمان la conjecture de Riemann صحيحًا، فسنكون قد فهمنا بشكل أفضل من أين يأتي هذا التوزيع، الذي يحتفظ حتى اليوم بكل أسراره تقريبًا، حتى لو تم إحراز بعض التقدم؟ على سبيل المثال، أظهر هاردي Hardy في عام 1914 أن الخط الحرج الشهير يحتوي على عدد لا نهائي من الأصفار - لكن هذا لا يعني أنها كلها موجودة هناك. يمكن أيضًا قياس أهمية تخمين ريمان من خلال حقيقة أن معهد كلاي الرياضياتي Clay Mathematical Institute جعلها واحدة من مشاكل الألفية السبع، والتي سيكون لمن يحلها أكثر بقليل من حفنة من الدولارات .

كان غودفري هارولد هاردي Godfrey Harold Hardy (1877-1947) عالم رياضيات بريطانيًا رائدًا في نظرية الأعداد التحليلية théorie analytique des nombres. يعرفه غير الرياضيين بشكل أفضلمن خلال كتابه A Mathematician's Apology عالم الرياضيات، ومقاله عام 1940 عن جماليات الرياضيات l'esthétique des mathématiques، ودوره الإرشادي من عام 1914 مع عالم الرياضيات الهندي العبقري سرينيفاسا رامانوجان Srinivasa Ramanujan. هذا التخمين هو فرصة جديدة للإشارة إلى ما يميز عالم الرياضيات والفيزيائي عندما يستخدمان نفس اللغة، مع ذلك دعونا نوضح هذه النقطة. اليوم، بفضل أجهزة الكمبيوتر القوية، ثبت أن 25 مليار صفراً الأقرب إلى المحور الحقيقي كلها على الخط الحرج ؛ وبالتالي، فإن الفيزيائي الذي يعمل في الوحدات الصحيحة (المقاييس الصحيحة) لن يتلاعب عادةً بهذه الأعداد الكبيرة، لذلك، إذا احتاج إليها للتقدم، فسوف يعترف بأن تخمين ريمان قد تم إثباته وسيحصل على الدعم أعلاه لبقية الوقت من عمله. من الواضح، بالنسبة لعالم الرياضيات، أن الدليل المعني ليس واحدًا: 25 مليارًا ليست لانهائية، وسيقول بدقة أنه لا يوجد شيء مثبت فمن على حق ؟ الأثنين.

هل الفوضى هي القاعدة Le chaos est-il la règle ؟

 الفوضى، بالمعنى المبتذل للمصطلح، هي كلمة طنانة أو مبتذلة، وغالبًا ما تستخدم في جميع أنواع الصلصات. بالنسبة للعلماء، هذا نظام جديد، لم يكن متوقعا لقرون من الحتمية المنتصرة، والذي كان بطله في العصر الحديث لابلاس Laplace العظيم. في بداية القرن العشرين، لم يكتف بوانكاريهPoincaré برفع زاوية الحجاب عن عالم مجهول، ولكن عمله الرائد والرؤي ظل تقريبًا بدون متابعة حتى بداية الستينيات. في تلك اللحظة بالتحديد، حدثت نقرة un déclic، نوع من الزخم، نقرة حاسمة لتحريك ما لم يكن كذلك. لذلك، تطلب الأمر خبير أرصاد ملهم، إدوارد لورنز Edward Lorenz، وجهاز كمبيوتر متطور بديلاً عن النظر بأعيننا اليوم، حيث يعتقد المرء أنه يرى عربة يجرها ثور. تزدهر الحكايات والتفاصيل حول اكتشاف لورنز، لكن ما يهم هو ما أعقب ذلك: الصعود المذهل لنظام ما نتيجة لما يعتبره البعض، عن حق أو خطأ، صدفة سعيدة في تاريخ العلم. .

بعد أن أصبحت تقريبًا مجالًا في حد ذاته، فإن الفوضى تنتمي إلى مجال ما يسمى بالظواهر غير الخطية phénomènes dits non linéaires، تلك التي تتميز بحقيقة أنه، بشكل تخطيطي للغاية، إذا كنت تعمل مرتين على نظام، فلن يكون رد فعله ضعف ذلك .: التأثير لا يتناسب مع السبب. مثال: ضع بلطف قطعة من الرخام الصغيرة على برتقالة. لا يحدث شيء، حتى اللحظة التي يفقدها فيها القليل من التوازن توازنها ويسقطها. بمعنى آخر: أسباب صغيرة، تأثيرات كبيرة، أو حتى "تأثير الفراشةeffet papillon". لاحظ أن العكس ممكن أيضًا: نحن نتصرف كثيرًا ولا يحدث شيء، الاحتكاك القوي هو الدليل اليومي.

كان عالم الرياضيات والفيزيائي والفيلسوف العبقري هنري بوانكاريه Henri Poincaré (1854-1912) قد توقع نظرية الفوضى، كما ورد في مختبر تاريخ العلوم والفلسفة، أرشيف هنري بوانكاريه، المركز الوطني للبحث العلمي، جامعة لورين.

هي الآن بحد ذاتها فرعاً علمياً، ما يسمى الآن بنظرية الأنظمة الديناميكية des systèmes dynamiques هي مثال جديد للتقارب بين الرياضيات والعديد من التخصصات الأخرى، والفيزياء بالطبع، ولكن أيضًا علم الفلك، والجيوفيزياء، والاقتصاد، ودراسة السلوكيات الاجتماعية أو الحيوانية (والتي تشبه غالبًا بعضهم البعض)؛ القائمة لا حصر لها. إنها مصدر للعجب والافتتان لأن أبسط النماذج، التي يمكن أن تظهر معادلاتها الأولية في كتب الكلية، تؤدي إلى أكثر المظاهر المحيرة. وأشهر هذه التطبيقات هو ما يسمى بالتطبيق اللوجستي l'application dite logistique، والذي لا يعرفه أحد بالضبط لماذا قرر بيير فرانسوا فيرهولست Pierre-François Verhulst، في عمله حوالي عام 1840 حول نمو السكان، تسميته على هذا النحو، دون أن يتخيل ذلك بعد قرن من الزمان. سيصبح كتاب التكليف لجيش من العلماء الذين لا يؤمنون دائمًا بأعينهم أمام الثروة الرائعة التي يمكن أن تولدها دالة من الدرجة الثانية المثيرة للشفقة. نحن مدينون لفيونبومـ Feigenbaum، وهو غريب الأطوار في الثلاثين من عمره مر عبر معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا MIT، جمعت مجموعة متعمقة من الظواهر المذهلة في تعبير رياضياتي شبه تافه، ونأمل ألا تختفي من البرامج المقدمة للجميع، بما في ذلك أولئك الذين لا يحلمون كل ليلة بأن يصبحوا علماء رياضيات أو فيزيائيين. لفتح كتاب حول هذا السؤال هو الانطلاق في رحلة تأخذك إلى حدود الخيال الذي لا يقاوم. من المستحيل وصف آلاف الزوايا والشقوق، الألف وجه، ولكن عليك أن تدع نفسك تضيع في أعماق الجاذبين الغريبين، واكتشاف عواقب الحساسية للظروف الأولية - العواقب الواقعية والمنهجية على حد سواء - وليس يتم خداعهم أمام هدوء مكاني وزماني كبير، والذي أحيانًا بعد فترة طويلة، جدًا، يغرق في العاصفة المتقطعة. افتح مثل هذا الكتاب: إليكم نصيحتي لأي شخص يريد معرفة المزيد حول ما يحكم جميع الظواهر الطبيعية تقريبًا، من الزلازل وتوقعات الطقس إلى عدم استقرار النظام الشمسي، والبقعة الحمراء العظيمة لكوكب المشتري، وربما سوق الأسهم حوادث. إذا عاد لابلاس بيننا، فلن يصدق عينيه أيضًا..

ميتشل جاي فيونباوم Mitchell Jay Feigenbaum (1944) عالم فيزياء نظرية أمريكي. كان أحد رواد نظرية الفوضى في السبعينات . ومرة أخرى، يمكن لهذا التخصص أن يجلب علماء الرياضيات والفيزيائيين وجهاً لوجه، وبعضهم مرتبط بمفهوم اللامتناهي في الصغر (بالمعنى الدقيق الذي يحددونه به)، والبعض الآخر مشبع بفكرة أنه يمكننا بالتأكيد قطع الزمان والمكان وهي مهمة، إلى قطع أصغر وأصغر، ولكن عندما تأتي لحظة تقول فيها الطبيعة الأم "توقف"، فإننا لا نذهب إلى أبعد من ذلك. السؤال القديم إن لم يكن الشجار الذي يتلخص في البديل: منفصل أم مستمر؟ الأعداد الصحيحة أم الأعداد الحقيقية (لتبسيط الأمر)؟ في الواقع، اتضح - ولكن يمكننا مضاعفة الأمثلة إلى ما لا نهاية - أن الفوضى وكل الإسراف الذي هو عواقب حتمية للتطبيق اللوجستي لا يمكن أن ينشأ إلا إذا تم التعامل مع الزمن بهذه الطريقة، أي بطريقة سرية (خطوة، نحن توقف، نبدأ من جديد وهكذا دواليك، فإن فكرة الكم غير القابل للتجزئة ليست حصرية بــ بلانك Planck، ولكن، هناك، الزمن وليس الطاقة هو ما يتم قياسه كمومياً). إذا أخذنا في الاعتبار، عن غير قصد، أو لأسباب وجيهة للغاية، نسخته من الأقرب إليه حيث يتغير الزمن باستمرار (النهج الذي اتبعه فيرهولست Verhulst)، يصبح كل شيء مرة أخرى تفاهة محزنة: فالزمن "المستمر" يزيل كل شيء بشكل لا يمكن إصلاحه، وهو يزيل كل شيء على الإطلاق، مما يجعل Feigenbaum مشهور - دون أخذ أي شيء بعيدًا عن Verhulst. لكن بعد ذلك؟ بالنسبة لظاهرة يبدو أنها تأتي في إطار سيناريو يمكن تشكيله على غرار La Verhulst-Feigenbaum، ماذا عن هذه الظاهرة؟ هل يمكن أن تصبح فوضوية أم لا؟ نود أن نعرف، في الممارسة العملية. مرة أخرى، لا يمكن أن تكون الإجابة عقائدية، لكنها عملية: كل هذا يتوقف على السياق. إذا قمنا بتحليل نظام يكون مقياسه الزمني ضخمًا بالنسبة إلى أصغر فترة زمنية يمكن تصورها بشريًا (زمن بلانك، فقط لإصلاح الأفكار والتأكد من الذات)، فلن يحدث شيء يعارض (حتى يثبت العكس) لتأكيد ذلك، بالنسبة لهذا النظام، يتدفق الزمن بشكل مستمر، دون هزات ودون الحاجة إلى إدخال ما هو ثابت بلانك للقمر الذي يدور حوله الأرض. على العكس من ذلك، إذا كان التنظير الصدغي فقط له معنى، أو من المحتمل أن يتم تصميمه، فيجب اعتبار المتغير الذي يمثل الزمن كقيم للتسلسل المنفصل، سلسلة من المرات منفصلة جيدًا عن بعضها البعض. وهناك بالفعل فوضى كامنة، ولكن أحيانًا على نطاق واسع جدًا فقط يمكن أن تظهر نفسها (الأنظمة المتقطعة موجودة لتشهد على ذلك). بمعنى آخر، خلال فترة قصيرة من الزمن، قد يبدو النظام مستقرًا ومنظمًا تمامًا، وبصراحة غير مضطرب، ولكن لا يوجد دليل على أن هذا سيستمر حتى نهاية الزمن. الشيطان أو الشر يكمن في التفاصيل كما يقول المثل.

 الحوسبة على الآلة: العجائب والخدع:

 لقد غزت أجهزة الكمبيوتر حياتنا اليومية، لإنجاز المهام المتكررة أو "الإدارية" التي ليست علمية على الإطلاق، ولكن أيضًا لدعم عقول أولئك الذين يقومون بالنمذجة الكمومية modélisation quantitative بشكل أو بآخر. هذه الآلات الرائعة تجعل من الممكن حساب وتصميم كائنات بهذا التعقيد بحيث أنه بدون أجهزة كمبيوتر، صغيرة أو كبيرة، لن يرى أي منها ضوء النهار (سواء كان Ariane  منصة إطلاق الصواريخ أو LHC ..مصادم الجسميات العملاق أو أجهزة الكمبيوتر العملاقةsupercalculateurs)، وكذلك وقبل كل شيء للإجابة على الأسئلة الأساسية التي، لولا هذه الوسائل غير العادية، كانت ستبقى بلا إجابة. إن الانبهار الذي يشعر به المرء أمام هذه الآلات يجب ألا يجعلنا ننسى أنها ليست سوى "أدوات" لن تحل محل المليارات القليلة من الخلايا العصبية المتصلة جيدًا للأفراد والتي تعمل بكثافة بالتوازي. هذا التذكير هو أقل فائدة لأننا نرى ظهور وتطور اتجاهات مذهلة وضارة، مثل أولئك الذين يريدون إزالة بعض أساسيات تدريس الرياضيات من أجل السبب (الغبي) الذي يقول أن الآلات اليوم تقوم بعمليات متطروة. هل سيصدقني أي شخص عندما أدعي أنني سمعت اقتراح إزالة تكامل البرنامج لأن أي جهاز كمبيوتر قادر على حساب التكاملات (حسنًا، بعضها)؟ دعونا نتغاضى عن حقيقة أنه حتى أكثر برامج الجبر الحاسوبية تعقيدًا غالبًا ما تفشل في الإجابة عن الأسئلة التي يتعامل معها الطالب الذي تعلم التحليل المعقد في غضون دقائق. دعونا أيضًا ننقل حقيقة أنه، في كثير من الأحيان، يستسلم المرء لإغراء استخدام الرموز التي لا يعرف المرء شيئًا عنها، ويقذف كطعام إلى الصندوق الأسود فيض من المعلومات التي لا يمكنه هضمها تلقائيًا إلا كما قيل له . للقيام بذلك من أجل الحصول على نتائج أولية، وبالتالي فإن أي تحليل نقدي مستحيل. هناك شيء أكثر خطورة، في الأساس، لأن هذه الآلات، هي أيضًا، لا تعرف الصفر ولا اللانهاية. بالضرورة. هل يمكننا أن نطلب من آلة إجراء "عدد لا نهائي" من العمليات في فترة زمنية "محدودة"؟ أن تأخذ في الاعتبار "كل" الكسور العشرية ( لــ π التي لا نعرفها) أو الكسور العشرية les décimales لــ 2 √؟ لا، من الواضح أنها مبهرة، فهذه الآلات لا تعرف، بل لا تستطيع أن تعرف بأن الــ 1.414213562373095048 لن يساوي √2 أبدًا، أي أكثر من 22/7 يساوي π .

 هل هو أمر جلل أم لا؟ يتوقف الأمر على ...، ثم نعود إلى السؤال الذي تم تناوله في القسم السابق: فوضى، وليس فوضى؟ هناك حالات لا يكون لها فيها أي عواقب، ولكنها غالبًا ما تكون أيضًا في الحالات التي لا تحتوي فيها المشكلة على تعقيد كافٍ لاحتوائها، أو تكمن في الزاوية، أو فيروس ليس لديه أي علم حاسوبي، أو جاهز للتفعيل، أو على أي حال ليس من المستحيل اكتشافه بفضل التحليل الذي تم إجراؤه باستخدام قلم رصاص وممحاة وقطعة من الورق وإتقان جيد للرياضيات التطبيقية. على العكس من ذلك، في الحالات الصعبة (على الأقل من حيث المبدأ) يلجأ المرء إلى الحساب التلقائي أو الرسمي أو العددي. وهناك، يمكن أن يحدث أي شيء، بما في ذلك المواقف التي تبدو بسيطة حيث، على وجه التحديد، يمكن للمرء أن يلاحظ بعد إجراء الحساب يدويًا أثناء عملها تفكيرياً في رأسه، أن الآلة تضيع في الديكور. قد يكون هذا بسبب أن الخوارزمية غير مناسبة للسؤال المطروح (ولكن لمعرفة ذلك، عليك الغوص فيه)، ولكن أيضًا بشكل أساسي بسبب استحالة تمثيل أرقام معينة بالضبط في الجهاز. أيضًا لأن الرقمنة في أغلب الأحيان هي "تقديرية"، وقلنا أعلاه أن الرؤية التي تخرج من المستمر لا علاقة لها أحيانًا بما يعرف فقط بالأعداد الصحيحة (أو حتى الأعداد المنطقية) - مرة أخرى البديل المتواصل المنفصل! لا مفر من استحالة إعطاء آلة نسخة "دقيقة" من الأرقام ؛ يرجع ذلك إلى طبيعة الأشياء، وإلى حقيقة أن هناك البعض ممن يدعون أنفسهم بدون إذن،إن π، و γ constante d'Euler ثابت أويلر γ، وثوابت فيونبوم Feigenbaum  δ  و α، وألف رمز آخر لا نعرفه كيفية تمثيله "بالضبط" إلا بواسطة رمز محدد فقط لا يقول شيئًا، ولا يعني شيء على الإطلاق، للآلة. إنه بالطبع موضوع بحث متقدم في دوائر الحوسبة النظرية، من أجل إحباط الفخاخ أو في أي حال لتثبيت ما يكفي من جدران الحماية لإطفاء الحريق في حالة اندلاعه. ترك هذا السؤال الصعب للغاية للخبراء في هذا المجال، ومع ذلك، يجب أن نعرض على سبيل المثال (يكفي مثال!) ما مدى الجنون - هنا بدون عواقب عملية، ولا كارثة نووية، ولا تحطم طائرة – الذي يمكن للآلة التي لا تخضع للإشراف الجيد أن تجرنا إليه وما يمكن أن تسببه من كوارث.

هناك ثلاثة من أعظم عباقرة القرن العشرين: ستانيسلو أولام وريتشارد فاينمان وجون فون نيومان Stanislaw Ulam, Richard Feynman et John von Neumann. كان أولام من الرواد في استخدام حواسيب فون نيومان في الفيزياء والرياضيات. فاينمان هو أحد رواد نظرية الحواسيب الكمومية، هذا هو السبب في أننا يجب أن نشير إلى مقال رائع (سهل القراءة) بقلم جان ميشيل مولر Jean-Michel Muller المتعلق بتطبيق تكراري غير خطي من الدرجة الثانية جميع المكونات موجودة، ولكن، مرة أخرى، لن يجد تلميذ صعوبة في حساب الشروط الأولى، من الواضح أن بيان المشكلة أساسي. التحليل التفصيلي (باستخدام قلمه الرصاص فقط) يجعل من الممكن فهم سبب المشكلة أو لماذا تظهر المشكلة، دون اتخاذ أي احتياطات، نحصل بأقصى سرعة على نتيجة كارثية، بمعنى أن رمزًا ساذجًا يوفر في عدد قليل من التكرارات حلاً في تناقض تام مع المطلق، الحتمية التي يخضع لها التكرار. والسبب هو أن هذه المشكلة، مهما كانت بسيطة، لها حساسية للظروف الأولية وأن أخطاء التقريب تتسبب في انحراف المسار المحسوب عن المسار الدقيق. للحصول على هذا، من الضروري العمل حصريًا في أعداد صحيحة، أي عدم وضع ". "إلى القيم التي تم إدخالها على لوحة المفاتيح لتعيين نقطة البداية - اكتب" 3 "، لا سيما" 3. ". ومع ذلك، ألا تساوي 3 3.000000000 ... (عدد المنازل العشرية التي يمكن للآلة استيعابها)؟ بالطبع، لكن 1/3 لا تساوي 0.3333333333333 (نتوقف عند هذا الحد) لا شك أن أفضل طريقة لجعل الناس يرغبون في معرفة المزيد هي الاقتباس من هذا المؤلف في أحد استنتاجاته: "نلاحظ أحيانًا في الآلة تقاربًا جيدًا وسريعًا نحو نتيجة خاطئة تمامًا. " على الرغم من أنه من الواضح أنه يحتوي على ما هو مطلوب للإثبات، فإن مثال مولر بسيط في الواقع بما يكفي بحيث يمكننا حله بشكل فعال مع القليل من الجبر والمعرفة، وبالتالي الكشف عن الأماكن التي تأخذ فيها أوجه القصور، ناهيك عن الرذائل، إجراءات رقمية متطورة بسرعة كبيرة. ولكن بعد ذلك، على وجه التحديد في الحالات التي يكون فيها من المستحيل حقًا الحصول على فكرة دقيقة مسبقًا بسبب التعقيد الهائل للمشكلة، سواء في طبيعتها أو في رعب المعادلات التي تصممها، وماذا تفكر، وماذا تصدق، ماذا أفعل؟ القاعدة المنهجية بديهية: ابدأ باكتساب معرفة قوية في الرياضيات (التطبيقية)، وهي الوحيدة التي تسمح بفرز المشكلة يدويًا عن طريق تقريبيها إلى الحد الأقصى، وتحليل الحالات الحدودية لمعرفة كيفية الهبوط على القدمين، وليس على الرأس، باختصار، حدد الطريق، والكمبيوتر مغلق. وعندها فقط، فقط بعد كل هذا، اضغط على زر التشغيل.،

الرياضيات من أجل العلوم، عمل كلود أصلانجول. انقر لشراء كتاب المؤلف انقر لشراء كتاب المؤلف هذا الكتاب هو نتيجة خبرة تدريس لعدة سنوات في دورات الفيزياء في جامعة بيير وماري كوري (باريس السادسة) وفي المدرسة العليا للنورمال (أولم). يستهدف جمهورًا عريضًا (من L3 إلى M2، حتى إلى درجة الدكتوراه)، ويقدم إجابات مفصلة ومعلقة على المشكلات المقترحة في نهاية كل فصل من كتاب الدورة. يجب أن يسمح تنوع الموضوعات التي يتم تناولها للقارئ من ناحية بتعميق المفاهيم، ومن ناحية أخرى لاكتساب التمكن من الأساليب والتقنيات، والتي تسمح فعاليتها بالتقدم نحو حل معظم النماذج. كل مفتاح إجابة، يسبقه البيان المقابل، مكتوب بتفصيل كبير من أجل السماح بالتحقق الدقيق من جميع مراحل التفكير والحسابات الوسيطة. إذا لزم الأمر، يسمح الملحق بتعميق نقطة ما، أو إنشاء ارتباط بأسئلة أخرى للوهلة الأولى بعيدًا إلى حد ما عن موضوع المشكلة. أخيرًا، يتم توفير المراجع، والتي تشير أحيانًا إلى الأعمال الأكاديمية، وأحيانًا إلى المجلات المتخصصة التي نشرت المقالات الأصلية التي تم استخلاص قضايا معينة منها. بضع كلمات من المؤلف، كلود أصلانجول لفترة طويلة مسؤول عن دورة الرياضيات للفيزيائيين في ENS و UPMC، أقنعني الضغط الودي بكتابة هذا الكتاب الذي يحاول تقديم نظرة عامة على الرياضيات التي يجب أن يعرفها أي شخص يهدف إلى نمذجة الظواهر.، سواء في ما يسمى بالعلوم الدقيقة أو العلوم الاجتماعية، ناهيك عن الاقتصاد، التي شهدت مؤخرًا محاولات للوصف النظري أو العملي الذي يتطلب خلفية رياضية متقدمة ومنظمة. ربما يكون عالم الرياضيات والفيزيائي العظيم هيرمان ويل، أكثر طلاب هيلبرت موهبة، أحد أفضل الأمثلة على الروابط العميقة بين الرياضيات والفيزياء التي يمكن رؤيتها على أنها تنمو معًا. كان لعمله الذي يجمع بين نظرية النسبية وفيزياء الكم ونظرية المجموعة والهندسة التفاضلية تأثير عميق على علوم القرن العشرين. © ETH زيورخ مستوحاة من روح هذه التعاليم، فإن كتاب "الرياضيات من أجل العلوم"، الذي نشره دي بوك، يهدف أيضًا إلى أن يكون كتابًا مصاحبًا لأي طالب رائد أعمال. دراسات علمية طويلة، حيث يتم تقديم المفاهيم والأساليب والتقنيات بدقة متناهية وببساطة لغة قدر الإمكان. كان الهدف هو إتاحة الفرصة للقارئ لاكتساب الإتقان الذي يسمح له بالخروج من جميع المواقف العملية بشرط أن يعرفوا، في حالة وجود صعوبة، وضع أيديهم على المقياس الصحيح الذي، إذا لزم الأمر، عملية تحديد مناسبة، تحصل دائمًا خارج الغابة. أيضًا (قبل كل شيء؟) لتطوير تعريف حدسي يظل، في الرياضيات كما في أي مكان آخر، ولكن أيضًا في الرياضيات، أساس الرغبة الحقيقية في التعلم والفهم. بالنسبة إلى مجلدي ميكانيكا الكم، سيتبع هذا العمل قريبًا نشر الإجابات على العديد من المشكلات المقترحة في نهاية كل فصل. شريط فيديو لمؤتمر سولفاي لعام 1927، التقطه إيرفينغ لانجموير. تم خلال هذا المؤتمر عرض العديد من أجمل النصوص في تاريخ العلوم. بالتركيز على حالة نظرية الكم في ذلك الوقت، فإنهم يشيرون بطريقة ما إلى ولادة التفسير الأرثوذكسي لميكانيكا الكم. تظهر هذه الكتابات أن الآباء المؤسسين لم يتفقوا مع بعضهم البعض. لم يكن لدى شرودنجر وأينشتاين ودي برولي نفس الرؤية التي يتمتع بها بور وباولي وهايزنبرغ وبورن. نانسي ثورندايك جرينسبان، يوتيوب الأمثلة القليلة المقدمة ناتجة عن خيار مستوحى أساسًا من دافعين. الأول هو إثارة الفضول والرغبة في معرفة المزيد عن الأشياء التي هي في النهاية عادية تمامًا، أو على الأقل يتم تقديمها على مستوى ابتدائي. الثاني - الأقوى لأنني فيزيائي ولست عالم رياضيات - هو أن نتذكر أن الكونين، الرياضي والفيزيائي، متداخلان (متشابكان؟) أحدهما في الآخر، وذلك بفضل المقاييس ذات الصلة بالتحليل، أي محاولة في المعارضة، وحتى الانفصال، ليس محكوماً عليها بالفشل فحسب، بل هي قبل كل شيء ضارة. سأختم باقتباس: "غالبًا ما يتم تحقيق تقدم العلم من خلال التشكيك في العقائد التي تبدو راسخة...".

د. جواد بشارة

..........................

ملحوظة: جان بيران، الذرات (فلاماريون، باريس، 1991). التوزيعات، أو كيفية فهم الأشياء التي لا تحتوي على معنى

! تلاحظ : مقتطف من كلود أصلانجول، الرياضيات للعلوم (دي بوك، بروكسل، 2011). ماركوس دو سوتوي، سمفونية الأعداد الأولية (Héloïse d'Ormesson، باريس، 2005).

ريتشارد فاينمان (إلى اليسار) يناقش مع ستيفن ولفرام نظرياته عن الأوتوماتا الخلوية. ولفرام هو مؤلف برنامج الجبر المشهور عالميا: ماثيماتيكا.

ملحوظة جان ميشيل مولر، الحاسبات في البحث عن الحساب، La Recherche، 278 (إصدار خاص حول نظرية الأعداد)، ص. 772، يوليو-أغسطس 1995. الرياضيات للعلوم، كتاب لكلود أصلانجول لاكتشاف في طبعات De Boeck

مشروع غاليليو: أخيراً اعترف جنرال أمريكي ومسؤول في و كالة الفضاء الأمريكية ناسا بحصول اتصال بحضارة فضائية متطورة وإبرام إتفاقية تعاون سرية معها، كما طلب تقرير أمريكي قبل بضعة أسابيع الكشف عن ذلك: "لم يعد بإمكاننا تجاهل الوجود المحتمل لحضارات خارج كوكب الأرض". سيتم ذلك من خلال إطلاق برنامج مخصص تحت مسمى، مشروع غاليليو. في جميع أنحاء العالم، وسيتم تعقب ظواهر الفضاء غير المحددة والأجسام المحلقة مجهولة الهوية (Pan) - والتي اعتدنا أن نسميها الأطباق الطائرة المجهولة - ودراستها من قبل فريق من الباحثين. الهدف: تحديد ما إذا كانت الحضارات التكنولوجية خارج كوكب الأرض (extraterrestre) تزورنا أحيانًا أم لا. هل يراقبنا الفضائيون؟ ظل البشر يتتبعون الحياة في الفضاء لعقود. ولكن ماذا لو اكتشفنا وجود الفضائيين بالفعل؟ في وقت سابق من هذا العام، سكب آفي لوب الكثير من الحبر حول الادعاء بأن لديه دليل على وجود حضارات خارج كوكب الأرض. قبل بضعة أسابيع، اعترف في افتتاحية بأن "احتمال أن تكون ظواهر الفضاء غير المحددة (Pan) - تلك التي كانت تسمى سابقًا الأجسام الطائرة المجهولة، بالنسبة للأجسام الطائرة غير المحددة - من أصل خارج كوكب الأرض، أمر تخميني للغاية". وأضاف "بدلاً من مجرد التساؤل عن السيناريوهات المحتملة، يجب أن نجمع بيانات علمية أفضل ونوضح مرة أخرى طبيعة هذه الأجسام". بالاتفاق التام مع المؤسسات الحكومية المعنية والمتخصصة، ما دعا إلى رفع تقرير إلى الكونغرس الأمريكي صاغه مكتب مدير المخابرات الوطنية (أودني) صدر في نفس الوقت، ينتقل عالم الفيزياء الفلكية بجامعة هارفارد (الولايات المتحدة) من الكلام إلى الفعل. كما أعلن عن إطلاق برنامج للبحث عن أدلة على وجود حضارات تقنية خارج كوكب الأرض (ETC) ودراستها في ما يعرف بمشروع غاليليو. وقال البيان الصادر عن جامعة هارفارد: "مع وفرة أنظمة الكواكب المكتشفة مؤخرًا، لم يعد بإمكان البشر تجاهل احتمال وجود حضارات وكائنات فضائية متقدمة ومتطورة ونشر المزيد من البيانات عالية الدقة، هو ما نريده عند التحقق من مجهول. لذا فإن هذا الاقتراح من مشروع غاليليو يبدو رائعًا. سأندهش إذا ما انطلقت في أي وقت من الأوقات إلى الحد الموصوف فكرة شبكة من الكاميرات ذات الحساسية والدقة الفائقة ف يوليو 2021، الآراء الخارجية تبقى مختلطة. فحتى لو أدركوا أنه لا يوجد ضرر في البحث، فإن إمكانية العثور على شيء تبدو ضئيلة. لأن ما يهدف إليه آفي لوب وفريقه هو رصد ظاهرة فضائية غير معروفة أو مجهولة تلك التي كانت تسمى في السابق الأجسام الطائرة المجهولة - للأجسام الطائرة غير المحددة. لذلك، سُجِّلت الظواهر في سمائنا، أو بالكاد وراءها. أوضح الباحثون المشاركون: "نريد تحويل البحث عن التوقيعات التكنولوجية خارج كوكب الأرض من الملاحظات العرضية أو القصصية إلى الملاحظات العلمية المنهجية والمصادق عليها والشفافة". ولكن بين الطائرات التجريبية السرية أو بالونات الطقس أو الطيور أو النيازك أو حتى ظواهر الأرصاد الجوية، يبدو أن طبيعة هذه الأجسام ذاتها تريد أن تكون عشوائية لدرجة أنه يبدو من الصعب على العلماء الخارجيين التفكير في استراتيجية مراقبة عالمية لأن هذه هي فكرة آفي لوب وفريقه. بتمويل خاص يقارب 1.5 مليون يورو، قاموا بتطوير شبكة من التلسكوبات عالية الدقة مدعومة بالذكاء الاصطناعي والتي من شأنها أن تفحص السماء باستمرار لتسجيل بيانات صلبة عن أي شيء قد يخرج من السماء. ولكن أيضًا لاستكشاف المناطق المحيطة بالأرض باستخدام مستشعرات متعددة الكواشف بحثًا عن أي جسم غير عادي. نوع أومواموا، على سبيل المثال. من أجل التمكن من دراستها بشكل أفضل.  يتصور مشروع غاليليو بالضبط ما دعا إليه تقرير الكونغرس الأمريكي الذي أعده مكتب مدير الاستخبارات الوطنية (أودني) قبل أيام قليلة: دراسة متعمقة وعلمية - ومتاحة–للظواهر السماوية مجهولة. لهذا، أحاط آفي لوب نفسه بالفنيين وخبراء الأجهزة والعلماء من خلفيات مختلفة. كما يؤكد أن رعاته ملتزمون بتمويل "سخي  وبدون شروط مسبقة "، للعمل بهدوء وبحرية تامة.  توجد بالفعل شبكات مدنية وعسكرية لرصد الأشياء في مدار أرضي منخفض. ويسعى مشروع آخر، أطلق عليه اسم Sky Hub، إلى استخدام الأدوات المدنية والتعلم الآلي لفهرسة الأحداث في السماء والتي يمكن أن تشير إلى زيارة حضارة غريبة. تحدي مشروع غاليليو: إعادة إنتاج كل هذا والنجاح في استخراج أي بيانات تهم العلماء ويعمل الفريق حاليًا على اختيار الأدوات التي ستشكل شبكته من التلسكوبات التي سيتم توصيلها بذكاء اصطناعي مسؤول عن تصفية البيانات. وبينما يتوقع المراقبون أن نتائج مشروع غاليليو قد تستغرق وقتًا طويلاً للوصول - خاصةً بالنظر إلى الوقت الذي سيستغرقه تطوير برنامج قادر على القيام بالمهمة - يأمل آفي لوب في الحصول على بعض النتائج الأولى المثيرة للاهتمام خلال العام المقبل . ما يريده الجميع هو أن يقدم مشروع غاليليو إجابات مفيدة. أبعد من أي تحيزات يمكن أن تشوه نتائجه. بطريقة او بأخرى.

إلى ذلك، ادعى جنرال  في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية السابقة في 27 يوليو 2021، أن السوفييت تعلموا جذب الأجسام الطائرة المجهولة واتصلوا بها في الثمانينيات خلال الحرب الباردة، كان من المستحيل إفشاء المعلومات خارج الاتحاد السوفيتي. بسبب السرية عالية المستوى، لم يناقش المسؤولون العسكريون والموظفون أبدًا الأجسام الطائرة المجهولة خلال الحقبة السوفيتية. وفي الوقت نفسه، في الولايات المتحدة، عُقدت مؤتمرات UFO بسبب زيادة مشاهدات الأجسام الطائرة المجهولة. بعد انهيار الاتحاد السوفياتي، بدأ الناس يتحدثون عن الأجسام الطائرة المجهولة في روسيا، بما في ذلك ضباط القوات الجوية السوفيتية. ادعى الجنرال فاسيلي أليكسييف أن السوفييت قد اتصلوا بالأجسام الطائرة. في عام 1997، أجرى الدكتور فاليري أوفاروف مقابلة مع رئيس خدمة سلامة الطيران في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية، الجنرال فاسيلي أليكسييف، حول الأجسام الطائرة المجهولة. الدكتور يوفاروف هو رئيس قسم أبحاث الأجسام الطائرة المجهولة وعلم الحفريات والتكنولوجيا القديمة في الأكاديمية الروسية للأمن القومي. بعد ذلك، نُشر نص المقابلة حصريًا في الطبعة الألمانية من مجلة MAGAZINE 2000plus في مايو 2000. يقول الدكتور فاليري أوفاروف "هناك دائما سؤال حول وجود اللواء الكسييف ولكن هناك تأكيد لهويته في كتاب "القوة الجوية الروسية عند مفترق طرق"، بقلم بنجامين س. لامبيث". تم تمويل جميع الأبحاث المذكورة في هذا الكتاب من قبل القوات الجوية الأمريكية، مما يجعلها المصدر الأكثر موثوقية لتأكيد وجود هذا الجنرال السوفيتي. خلال الثمانينيات، عمل الجنرال أليكسييف في هيئة الأركان المركزية التي أشركته في الوحدات الميدانية. من هناك تعلم العديد من الروايات عن الظواهر التي لا يمكن تفسيرها. وكان هناك شهود عيان على الظاهرة وانعكس ذلك في وثائق وتقارير محددة من السلطات. دفع هذا وزارة الدفاع السوفيتية والإدارات الأخرى إلى التحقيق. أرسلوا خبراء إلى الأماكن التي شوهدت فيها الأجسام الطائرة المجهولة في كثير من الأحيان. وقال إن الأجسام الطائرة المجهولة تظهر غالبًا في قواعد عسكرية مختلفة أو في أي مكان "يوجد فيه تركيز عالٍ من العلوم المتقدمة وإلى حد ما وجود خطر. لأن كل صاروخ نووي، وكل تثبيت جديد للقوات الجوية، يمثل تقدمًا علميًا وعسكريًا. " وأضاف قائلاً: إن الضباط والقادة الذين كانوا على علم بالظاهرة لم يكن لديهم توجيه رسمي أو تعليمات بشأنها، لذا قاموا بالتحقيق على طريقتهم الخاصة. "أعرف في بعض الأماكن أنهم تعلموا حتى خلق حالة من شأنها أن تؤدي عمدا إلى ظهور جسم غامض. سيظهر جسم غامض حيث كانت هناك زيادة في النشاط العسكري المتعلق بذلك، على سبيل المثال، بنقل البضائع" الخاصة ". لقد كان كذلك. ما يكفي لتحفيز أو برمجة مثل هذه الحركة بشكل مصطنع لظهور جسم غامض "، قال الجنرال ألكسييف. بالإضافة إلى ذلك، تعلم السوفييت الاتصال بالأطباق الطائرة. وبحسب قوله، فإن العسكريين حركوا أيديهم في اتجاهات مختلفة، مما تسبب في تسطيح الكرة (UFO) في نفس الاتجاه، ويقول جنرال اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية أن السوفييت تعلموا جذب الأجسام الطائرة المجهولة. على سبيل المثال، إذا رفعت ذراعيك ثلاث مرات، فسيتم تسطيح الجسم الغريب أيضًا ثلاث مرات عموديًا. في أوائل الثمانينيات، أمر السوفييت بإجراء التجارب باستخدام الأجهزة التقنية (المزواة، ومحطات الرادار وغيرها)، وبفضل ذلك تم تسجيل الأشياء غير المحددة بدقة كبيانات للأجهزة. شارك الجنرال أليكسييف في حادثة لا تصدق عندما واجه فريق من العلماء السوفييت وخبراء آخرين الجسم الغريب في الهواء. طاروا من موسكو إلى نوفوسيبيرسك للتحقيق في حادث تحطم طائرة. عند عودته، تبع جسم غامض طائرته في الهواء. كفريق بحث، لاحظوا الكائن الفضائي الغريب، وجمعوا البيانات المرسومة للتحليل العلمي. لقد فهم أن وزارة الدفاع وأكاديمية العلوم وأجهزة المخابرات كانت تدرس الأجسام الطائرة المجهولة / الأجسام الطائرة المجهولة لكن أولئك الذين لم يشاركوا بشكل مباشر في التحقيق لم يكن لديهم أي فكرة عما يجري. وانتقد السياسة لعدم السماح بالاختراع المفتوح في مواضيع غير محددة. أعتقد أن السياسة تدخلت في العلم هنا. وقال إن التحقيق في ما لم يتم تحديده وما لم يتم فهمه تم في الأساس لتوضيح الأمور. حتى أن الجنرال ألكسييف تحدث عن مواجهات عسكرية مع جسم غامض. وأشار إلى حادثة وقعت لاثنين من ضباط الصف خارج موسكو. أقام أحدهم اتصال توارد خواطر مع السفينة ودعي حتى للدخول لكنه رفض إلا أنً تلقى أمراً بالموافقة لدخول السفينة الفضائية اللأرضية. رأى أليكسييف بنفسه رسومات السفينة التي رسمها هذا الضابط. اعتقد الجنرال السوفيتي أن هناك فرصة أكبر لأن تكون الأجسام الغريبة قادمة من خارج كوكب الأرض أو تنتمي إلى حضارات أخرى. المصدر تعليقات ماكس بلانك 27 يوليو 2021 الساعة 06:03 صباحًا إنه لأمر مدهش أن هذه المقالة لا تذكر اتصال توارد خواطر مع الكائنات الفضائية غير البشرية التي كان من الممكن تصديقها أكثر من رفع ذراعيك 3 مرات. كمثال وفي النقطة التي نحن فيها: "يزعم الرئيس غريب الأطوار لجمهورية كالميكيا الروسية أنه التقى بأجانب وركوب سفينة الفضاء الخاصة بهم. يزعم كيرسان إليومجينوف، الذي كان مسؤولًا عن كالميكيا لمدة 17 عامًا، أنه التقى في عام 1997 كائنات فضائية في عام 1997 "ببدلات فضاء صفراء"، وتواصل معهم عن طريق التخاطر، قبل القيام بجولة معهم على متن سفينة الفضاء الخاصة بهم، "نوع من أنبوب شبه شفاف ". ومع ذلك، دعا نائب روسي سلطات البلاد إلى ضمان صحته العقلية ". يجب أن تكون الفودكا قوية للغاية هناك.

هل من الممكن أن تكون الكائنات الفضائية هي التي خلقت البشر؟

لماذا لا تسأل نفسك ما إذا كان البشر ليسوا من صنع الكائنات الفضائيةles extraterrestres؟ يقوم الإنسان اليوم بعملية تصميم روبوتات لشن الحروب، بالإضافة إلى أصناف من البشر والجنود معدلة وراثيًا. وبما أن المخلوقات الفضائية تسبقنا بــ 25 مليون سنة، فربما يكونون قد خلقوا البشر، قبل بضعة ملايين من السنين، مع الاحتفاظ بإمكانية القدرة على التحكم في أجسادهم وعقولهم، إذا لزم الأمر. وهذه الفقرة الأخيرة مهمة للغاية يجب أن نتذكرها دائماً "السيطرة على أجسادهم وعقولهم". هذا ما كان سيفعله الإنسان أيضًا، إذا كان في مكان الـمخلوقات الفضائية غير الأرضية قبل 25 مليون سنة. يمكن للكائنات الفضائيةles extraterrestres بالتأكيد التلاعب بما نفكر فيه ونتخيله، من الواضح إن ذلك ممكن دون أن ندرك ذلك ودون أن نكون قادرين على منعهم من القيام بذلك. يبدو واضحًا بالنسبة لي أنه إذا كانت الكائنات الفضائية هي التي خلقت الجنس البشري، فذلك أيضًا من خلال تصور وسائل إزالة جميع الاحتمالات بالنسبة للبشر للتخلص من خالقهم، أو أن يصبحوا أذكياء جدًا. وبالتالي، ربما اختارت الكائنات الفضائية بشكل جيد للغاية، في لحظة معينة، السماح للبشر بتنظيم أنفسهم، حيث سيكون لديهم إمكانية إنهاء تجربتهم الجينية، إذا لم يلب البشر توقعاتهم. من ناحية أخرى، إذا كان الإنسان قد تطور في ظروف جيدة، فمن المحتمل أن يكون في خططهم منحه المزيد من الذكاء والقدرات الأخرى. هذا ما كان سيفعله الإنسان أيضًا، لو كان في مكان الـمخلوقات الفضائيةles extraterrestres ؛ السماح للتجربة البشرية بالتطور أو مقاطعتها. لماذا لا تخبر نفسك أنهم اختاروا هذا الكوكب، كما سيختار الإنسان الأرض لمزرعة الأرانب؟ إذا كان الأمر كذلك، فيجب أن يكونوا قلقين للغاية بشأن كيفية تدمير هؤلاء الرجال لموائلهم وبيئتهم و، وبالتالي كوكب هذه الكائنات الفضائية؟ إذا كنت في موقع ET ولمنع هذا الكوكب من التدمير الكامل، كنت سأدمر الجنس البشري قبل فوات الأوان. قد يحدث هذا بالفعل بطرق مختلفة، لأن هذه الفرضيات قد تشير إلى أن الكائنات الفضائية قد يكون لها نفس القدر من السيطرة على قوى الطبيعة، (حاليًا على نحو مروع بشكل متزايد)، كما هو الحال على أجسامنا، في خضم أزمة الصحة والكواكب وإنتشار الأوبئة الفتاكة. من الممكن أيضًا أن تقود الكائنات الفضائية البشر إلى التدمير الذاتي، من خلال غبائهم ودون الإضرار بالكوكب، حيث يمكنهم دفعهم إلى خلق أشياء ستدمرهم بأنفسهم ودائمًا دون خطر على الكوكب. في الواقع، دعنا نعترف بأن الكائنات الفضائية تريد إيقاف تجربتها وتدمير الجنس البشري بسرعة، دون الإضرار بالكوكب، كيف تعتقد أنهم سيفعلون ذلك؟ إنهم لن يهبطوا على الكوكب في سفن عدوانية من المرجح أن يطلق البشر قوتهم النووية ضد بعضهم البعض على الأرجح! وهم لن يسمحوا بذلك لأنه سيكون لذلك عواقب كثيرة على كوكب الأرض. ومع ذلك، لديهم إمكانية وضع البشر وجهاً لوجه مع عدو، وهو فيروس طبيعي بداهة مثل كورونا، سيحاول البشر الدفاع عن أنفسهم ضده ... بأفكار لم تأت لهم بالصدفة (لأنها قادمة من ET) والتي ستقضي عليهم دون الإضرار بالأرض. لو كنت، أنا الإنسان، متقدماً على الجنس البشري بـ 25 مليون سنة، لأنني طورت نفسي، هذا ما كنت سأفعله في أسرع وقت ممكن، قبل فوات الأوان، على كوكب الأرض. إذا كنت قادرًا على القيام بهذا المنطق، فأنت كذلك. لذلك قد يكون من الملح أن تسأل نفسك الأسئلة الصحيحة. لا تستطيع الكائنات الفضائية تحمل النظر إلى البشر وإحصاء النقاط في هذه المرحلة من حضارتنا. كان هذا الموقف صحيحًا حتى نهاية الحرب العالمية الثانية. اليوم، مع ظهور القنبلة الذرية والطاقة النووية، يمكن أن تعاني الأرض من حادثة أخرى ولا تريدها على الإطلاق. وهذا ما يفسر زياراتهم العديدة للمواقع النووية. لكنهم فشلوا في منع ذلك، لذا فإنهم قد يفضلون تدمير الجنس البشري. الطاقة النووية ليست خوفهم الوحيد. يلعب البشر أيضًا دور المتدربين السحرة، في CERN، على سبيل المثال (في بحيرة جنيف، على الحدود بين فرنسا وسويسرا وألمانيا)، وقد تتسبب دراسة الثقوب السوداء في تدمير الكوكب. يمكن أن يحدث ذلك في أي وقت منذ أن بدأوا هذا البحث، لكن هذا ليس همهم الوحيد. بالإضافة إلى ذلك، يستخدم الشرب موارد الكوكب على نحو سيء، ويستغلونها بشكل مفرط، من خلال تدميرها، وهذا الفعل الأخير لا يخص البشر وحدهم. إذا أراد المتفرغون إعادة تكوين جنس بشري جديد يقبل العيش وفقًا لقواعدهم، فيجب عليهم أولاً إزالة النوع الأول، دون الإضرار بالأرض، وكذلك بحياته وموارده الطبيعية. بالنسبة للـ ETs، أصبح الإنسان هو سرطان الأرض (Guidestone Stones).

إعداد د. جواد بشارة

ينطلق البحث عن مواقع الويب باستخدام محرك البحث الأول عالميا "غوغل" وينتهي هناك أيضًا. وهناك عدد قليل من المستخدمين من يعرفون أنه إلى حد اللحظة لم يتم إدراج كل المحتوى الموجود على الإنترنت أيضًا في محركات البحث التقليدية المعروفة . لكن في المقابل فإن الإنترنت هو أكبر بكثير مما يتصوره المبحرون .

يُطلق أيضًا على المحتوى الذي يتم البحث عنه واستكشافه بواسطة محركات البحث اسم "الشبكة المرئية" وهي مجموع بوابات الإنترنت التي يمكن للجميع الولوج إليها بحرية أو التي يمكن البحث فيها باستخدام محركات البحث.

بالإضافة إلى "الشبكة المرئية" هناك أجزاء كبيرة من الإنترنت غير مرئية عبر محركات البحث وهي ذات سمعة سيئة ، ما يسمى ب"الإنترنت المظلم".

لا توجد شبكة مظلمة واحدة بل هناك عدد كبير من الشبكات المظلمة وكلها تندرج ضمن هذا المصطلح لأن بنيتها الفنية والتقنية تختلف بالفعل بشكل كبير عن إنترنت "داب ويب" والذي غالبًا ما يشار إليه بشكل غير صحيح أيضًا باسم  "دارك نيت".

يتم تنظيم الإنترنت المظلم تقنيًا بشكل مختلف عن "الشبكة المرئية" التي يتم في الغالب عبر اتصالات الخادم والمستخدم. بمعنى آخر من أجل استدعاء أي موقع ويب يقوم المستعرض الخاص بإنشاء اتصال إنترنت بخادم الويب الخاص. ثم يتم تخزين جميع المحتويات التي يمكن العثور عليها على هذا الموقع على خادم الويب.

تشبه البنية الفنية للشبكة المظلمة (دارك نيت) إلى حد كبير شبكة من نظير إلى نظير بي تو بي  (P2P) على عكس أنظمة الخادم الكلاسيكية لا يوجد كمبيوتر مركزي يمكن من خلاله طلب المحتوى في شبكات بي تو بي  ولكن لكل كمبيوتر حقوق متساوية ويمكنه تقديم المحتوى أو الوصول إليه.

لا يمكن الوصول إلى "دارك نيت"  أيضًا عبر المتصفحات العادية مثل فايرفوكس أو كروم  ولكن عبر برامج خاصة . في حالة انضمام عدد معين من أجهزة الكمبيوتر معًا باستخدام نفس البرنامج ، يمكن وصف هذه الشبكة بأنها شبكة من صنف الشبكة المظلمة.

تشترك الشبكات المظلمة في شيء مهم آخر. كقاعدة عامة فإنها تتيح إخفاء الهوية على نطاق واسع . وإذا كان كل زائر للإنترنت "العادي" يترك آثارًا رقمية طوال الوقت تقريبًا فإنه من الصعب جدًا حتى على الأجهزة السرية مراقبة ما يحدث في الشبكات المظلمة. هناك على سبيل المثال خدمات التشويش مثل  " Tor" والتي تجعل من الممكن إخفاء هوية عنوان IP الخاص بالشخص.

أشهر شبكة مظلمة على الأرجح هي "شبكة  تور" وتعتبر في البداية شبكة لإخفاء هوية بيانات الاتصال. لا تستخدم أيضا الشبكة لإخفاء هذه البيانات فحسب بل توفر أيضًا عددًا مما يسمى "الخدمات المخفية" التي يمكن الوصول إليها من خلال متصفح "تور" هناك أيضًا ما يعادل عناوين الإنترنت في شبكة تور وكلها تنتهي ب onion ويمكن العثور عليها باستخدام أدلة ارتباط خاصة.

ونظرًا لأنه لا توجد شبكة مظلمة واحدة فقط ولكن هناك العديد منها فهناك أيضًا محتوى مختلفا جدًا بشكل طبيعي. ورغم ذلك فإن الشبكة المظلمة تعتبر بحق ملعبا حصريا للمجرمين.

هناك عديدا من "العروض الإجرامية" تقدم كخدمات على الشبكات المظلمة حيث يمكن شراء المخدرات والبنادق والمواد الإباحية.

على سبيل المثال لقد أصبح ما يسمى بـ "طريق الحرير" والذي كان نوعًا من مراكز التسوق للعروض غير القانونية ذائع الصيت.

وبالتالي هناك أيضًا مجموعة من المحتوى القانوني. على سبيل المثال ، يقدم فيسبوك أيضًا إصدارًا في هذا الصدد .

سيكون فهم الشبكة المظلمة كمنصة خالصة للأنشطة غير القانونية أمرًا خاطئًا. إذ لم يتم إنشاؤها من قبل المجرمين أو من أجلهم ولكن تتوفر على ميزة يقدرها المجرمون بشكل خاص وهي : إخفاء الهوية على نطاق واسع. لذلك يمكن مقارنة الشبكات المظلمة بأحياء المدينة التي يوجد فيها القليل جدًا من رجال الشرطة. في العالم الحقيقي أيضًا "تزدهر" الجريمة في مثل هذه الأماكن لأن خطر اكتشافها قليل جدا.

من ناحية أخرى يوفر إخفاء الهوية أيضًا ميزة أخرى مهمة وهي : حماية البيانات. وبالتالي فإن الشبكة المظلمة هي أيضًا مثيرة جدًا لتلك المجموعات التي تعتبر إخفاء الهوية أمرًا بالنسبة لها. يتم استخدام الشبكة المظلمة على سبيل المثال من قبل نشطاء الحقوق المدنية أو المنشقين أو المبلغين عن المخالفات للإبلاغ عن المظالم في الدول والمجتمعات.

عبده حقي

يعتبر دور الملاحظ في فيزياء الكوانطا جزء لا يتجزأ من إشكاليات ابيستمولوجية انبثقت مع البدايات الأولى لتشكلها على يد الآباء المؤسسين لها أمثال "نيلس بور"، "اينشتاين" و"شرودينجر"...ألخ. ففي الفيزياء الكلاسيكية لم يكن ليطرح هذا الدور  بشكل ملح على إعتبار أن الملاحظ (أو المجرب) غالبا ما اعتبر تدخله تدخلا سلبيا يكتفي فيه بتسجيل معطيات موجودة بشكل موضوعي، أي: باستقلال تام عن ذاته. لكن هذا الوضع سرعان ما تغير خصوصا مع محاولة العلماء تقديم تفسير لما يسمى ب"تجربة الشقين" double- slit experiment ، وهي التجربة التي يبدو فيها سلوك "النسق الفيزيائي" المدروس (ذرات، فوتونات، إليكترونات، جزيئات ...إلخ.) متغيرا بحسب تدخل الملاحظ من عدمه، وهو ما لا نجد له نظيرا في الفيزياء الكلاسيكية. ففي التجربة الأولى (على يسار القارئ) حيث لا حضور لملاحظ، يظهر سلوك "النسق المدروس" موجي undulatory، في حين أن التجربة الثانية (على يمين القارئ) تكشف لنا عن سلوك مغاير، سلوك جسيمي corpuscular بعد تدخل الملاحظ (عبر وساطة جهاز رصد).

منذ ذلك الحين سينصب النقاش حول ما إذا كان فصل الموضوعات الكوانطية عن الملاحظ، أو الذات العارفة، ممكنا أم لا. إجمالا نستطيع القول بأن الآراء توزعت ما بين من يقول بإمكانية ذلك ("اينشتاين" و"شرودينجر" مثلا)، وبين من يرون بأن النسق المدروس والنسق الملاحظ يشكلان معا كلا لا يمكن تجزيئه ("فون نيومان" و"نيلس بور" مثلا). تمخض عن هذا النقاش نتائج ابيستمولوجية وفلسفية (بل وحتى ميتافيزيقية)  همت قضايا: "الموضوعية العلمية"، "طبيعة الواقع"، "معنى القياس"، و"الحتمانية الفيزيائية"...إلخ.

في هذه الورقة سنحاول تقديم قراءة لهذه الإشكالية من خلال مقال صادر بمجلة Annalen der Physik (1) الألمانية العريقة، مقال للباحثين "شان يو" Shan Yu و"دانكو نيكولاي" Danko Nikolié. لقد دأبت بعض تأويلات فيزياء الكوانطا على إرجاع "انهيار دالة الموجة" wave function collapse إلى تدخل "وعي" الملاحظ، بشكل يبدو معه هذا الأخير كما لو كان "علة فاعلة" تمنح الموضوعات قيم محددة (سواء تعلق الأمر بالموقع، السرعة، الطاقة ...إلخ.)، وسبب ذلك، كما يطرح ذلك المبدأ الأول لفيزياء الكوانطا، أي مبدأ التراكب principle of superposition ، هو أنه قبل إجرائنا للقياس لا نعلم بالضبط القيم العددية لهذا المتغير أو ذاك، بحيث قد يحتل النسق المدروس مجالا بأكمله يصير معه موقعه، على سبيل المثال، هو حاصل جمع x+y+z...لذا وحده القياس قادر على إنهاء حالة التراكب هاته، وبالتالي حصول النسق على قيمة محددة. وهو ما أثار سجالا طويلا ما بين "اينشتاين" و"بور" دون أن يجد له حلا نهائيا (2). لكن ما يهمنا في الورقة الحالية هو بيان كيف حاول الباحثين، "يو" و"نيكولاي"، معالجة الوجه الأخر المتعلقة بدور الملاحظ، وخصوصا "الوعي" في عملية الانهيار تلك.

إن هدف المقال الذي عنواناه ب "لا حاجة لميكانيكا الكوانطا بمقولة الوعي"  Quantum Mechanics needs no Consciousness هو إثبات خطأ فرضية الوعي ودوره المزعوم، بحسب رأيهما، في انهيار الموجة. وتقول هذه الفرضية: "من الضروري أن يتشكل داخل ذهن الملاحظ تمثل ظاهراتي صريح لنتيجة القياس الكوانطي لدالة موجة (حالة متراكبة) حتى ينهار النسق المدروس بشكل يكتسب معه حالة خاصة واحدة." (3) إذن ما هو السبيل الذي سلكاه لبيان عدم جدوى هذه الفرضية؟ لنختصر الخطوات التي اعتمداها في النقط الآتية:

- سيظهر شكل التداخل (الصورة أعلاه يسارا) interference pattern  إذا لم يتمكن الملاحظ (أو المجرب) من تسجيل المعلومة المتعلقة "بالمسار الذي سلكه الفوتون" which path، وعليه يرى "يو" و"نيكولاي" بأنه يتوقع العثور على شكل تداخل عند D⁰ (أنظر الشكل أدناه) في الحالات التالية:

1- إن لم تجرى أي محاولة لقياس "أي مسار سلكه الفوتون"، بمعنى أخر ما لم يتم تشغيل جهازي الرصد عند D₁ وD₂.

2- إذا تم فعلا قياس المعلومة الخاصة "بالمسار الذي سلكه الفوتون" أثناء تشغيل جهازي الرصد السابقين (عند D₁ وD₂) بغرض التفاعل مع الفوتونات الواردة من L وR، لكن نتائج ذلك القياس لم تلتقط بواسطة الجهاز "الماكروسكوبي"، مما يعني أن الملاحظ البشري لم يتمكن من إدراكها (أي النتائج).

3-الحالة الثالثة والأخيرة التي عرضها الباحثان تقول: تم فعلا قياس تلك المعلومة بواسطة الجهاز الماكروسكوبي الموجود عند  D₁وD₂، لكن، رغم تمكن النظام الحسي للملاحظ من التقاطها، إلا أن تشتت "وعيه"، لسبب من الأسباب، حال دون إدراكه لها، أي ما حدث، كما يقول الباحثان، هو فقط تشكل تمثلات ذهنية غير-ظاهراتية (أي غير واعية).

بعد عرضهما لهذه التوقعات الثلاثة، لجأ "يو" و"نيكولاي" إلى انتقادها الواحدة تلو الأخرى، وهو الانتقاد الذي يمكننا اختصار مضامينه كالأتي:

نقد التوقع الأول: الإمكانية المبدئية لانجاز عملية القياس، قياس "مسار الفوتون"، كافية وحدها لحدوث الانهيار، من تم يصبح التوقع الأول الخاص بفرضية تدخل الوعي غير صحيحة.

نقد التوقع الثاني: في مجموعة أخرى من التجارب، كما يقول الباحثان، تم قياس معلومة "مسار الفوتون"، دون أن يتمكن الجهاز الماكروسكوبي" من تسجيلها، وبالتالي لم يتمكن الملاحظ من الوعي بها، ومع ذلك لم يتم في هذه الشروط العثور على التداخل.

نقد التوقع الثالث: لا وجود، بحسب "يو" و"نيكولاي"، لأي محاولة لاختبار التوقع الثالث، لكن يكفي التوقعين السابقين في نظرهما لبيان عدم صحة التوقع الأخير. بصيغة أخرى، إذا لم يظهر عند الشاشة D⁰ شكل يفيد التداخل حين لم تلتقط عين الملاحظ "مسار الفوتون"، فإن الأمر نفسه يلزم أن يحدث في حالة ما إذا بلغ شبكية عينه دون أن يتمكن من الوعي به، مما يؤكد في نظرهما عدم ضرورة "وعي الملاحظ" كشرط للتداخل، وبالتالي عدم صحة الفرضية التي انطلاقا منها.

خلاصة: هل حسم الباحثان إشكالية "دور الملاحظ" في فيزياء الكوانطا؟ في اعتقادي الشخصي لا أرى بأن المسالة قد حسمت فعلا لاعتبارين على الأقل: الاعتبار الأول فلسفي، ويخص التغير الذي طرأ على مفهوم الحقيقة منذ "كانط"، تغير أضحت معه هذه الأخيرة موضوع إتفاق بين- ذاتي intersubjectif نتيجة المأزق الديكارتي الذي قادت إليه مقاربته الانطولوجية لعلاقة الفكر بالواقع (يبقى مع ذلك من الضروري إضفاء طابع نسبي على هذا الموقف في ظل المراجعات النقدية الكبرى للكانطية في ضوء المستجدات العلمية الحالية، وهو ما أتركه لمقال قيد الانجاز)، مما منح دورا محوريا للوعي البشري. هذا الاعتبار الأول يقودنا إلى الثاني، وهو ذو طبيعة فيزيائية. صحيح أن "كانط" قد ظل رهين فيزياء ورياضيات عصره، لكن "حدسه الفلسفي" العميق فتح الباب أمام تأويلات ساهمت بشكل كبير في تقدم المعرفة العلمية (وإن كانت لها نقائص وأخطاء كثيرة) وأقصد بذلك التأويل الوضعاني positiviste. لقد أكد"بور" (وإن لم يكن من البساطة إدراجه ضمن هذا التيار أو ذاك لأسباب يطول شرحها) على أن النسق الفيزيائي+ أجهزة الرصد المختلفة لا يشكلان عناصر منفصلة عن بعضها البعض، بل يشكلان كلا لا يقبل القسمة، ومع أنه لم يشر إلى الملاحظ، فإنه بكل تأكيد جزء من هذا النظام الكلي، مما يقودنا إلى التساؤل الشائك حول ما إذا كان للعالم خصائص ذاتية مستقلة عن وجودنا كذوات ملاحظة وواعية. 

كمال الكوطي، باحث في فلسفة العلوم، المغرب.

........................

الهوامش:

1-Ann.Phys.(Berlin) 523, No.11,931-938 (2011) /DOI  10.1002/andp.201100078

2- أهم نقاط هذا السجال ارتبطت بما إذا كان الواقع (أو النسق المدروس) يمتلك خصائص قبل إجراء أي قياس.

3- أنظر الصفحة 932 من المقال أعلاه.

منذ بداية عصر الالكترون، اصبح من السهل للباحثين الانخراط مع عامة الناس في الوصول الى المصادر الثمينة للمعلومات والتي لم تكن متاحة بطريقة اخرى. هذا يتضح في ما نشره موقع (المحادثة) اخيرا من رسالة لم تكن معروفة كُتبت عام 1949 من قبل اينشتاين، ناقش فيها الرياضي والفيزيائي الألماني المولد قضية النحل والطيور وما اذا كانت مبادئ الفيزياء الجديدة يمكن صياغتها عبر دراسة حواس الحيوان. عثر الناشر (The conversation) على الرسالة ولأول مرة عام 2019، بعد ان قرأت المتقاعدة جودي ديفس Judith Davys التي تعيش في بريطانيا مقالة نشرها الموقع حول القدرات الرياضية للنحل. هي اتصلت بالناشر للحديث عن الرسالة التي عمرها 72 سنة، وهي الرسالة التي وجّهها اينشتاين لزوجها كلاين ديفس Glyn Davys. التحقيق في هذه الوثيقة الثمينة استغرق سنة كاملة.

لقاء رئيسي

كان آينشتاين واحدا من أعظم المفكرين في القرن العشرين، بالاضافة الى كونه متحدث ممتاز. خياله ساعده في صياغة العديد من التكنلوجيات التي تطبع عصر المعلومات اليوم. فمثلا، نظرية اينشتاين في النسبية العامة تحكم البناء الواسع النطاق للكون، والتي بدورها تساعد في إجراء تصحيحات في نظام الـ GPS المُستخدم في التلفونات الذكية. في عام 1921، مُنح اينشتاين جائزة نوبل لدراسته حول "التأثير الكهروضوئي". هذا التأثير يصف كيف يستطيع الضوء ازالة الالكترونات من الذرات، وهو المبدأ الذي تعتمد عليه اليوم عمليات الخلايا الشمسية.

في عام 1933، ترك آينشتاين المانيا ليعمل في جامعة برنستون الامريكية. وهنا في ابريل من عام 1949 التقى مع العالم كارل فون فرش Karl Von Frisch اثناء محاضرة. كان فون فرش زائرا لبرنستون ليعرض بحثه الجديد عن كيفية انتقال النحل بفاعلية اكبر مستخدما نماذج استقطاب للضوء المتناثر من السماء. هو استخدم هذه المعلومات في ترجمة لغة الرقص الشهيرة للنحل، والتي بسببها استلم في النهاية جائزة نوبل. وبعد يوم من حضور اينشتاين لمحاضرة فريش، اجتمع الباحثان في لقاء خاص. ورغم ان هذا الاجتماع لم يُوثق رسميا، لكن الرسالة المكتشفة اخيرا من اينشتاين تعطي افكارا حول الاشياء التي جرت مناقشتها.

سلوك الحيوان من منظور فيزيائي

من المحتمل ان رسالة اينشتاين كانت جوابا لإستفسار تسلّمه من غلاين ديفيس. وفي عام 1942، ومع اشتداد الحرب العالمية الثانية، التحق ديفس بالبحرية الملكية البريطانية . حيث تدرّب كمهندس وبحث في مواضيع تتضمن الاستعمال المبكر للرادار لإكتشاف السفن والطائرات. هذه التكنلوجيا الوليدة بقيت سرا في ذلك الوقت. وبالمصادفة التامة، وفي نفس الوقت تم اكتشاف استشعار السونار الحيوي في الخفاش، وهو ما أثار انتباه الناس الى ان الحيوان ربما لديه حواس مختلفة عن الانسان. ومع فقدان أي مراسلات سابقة بين ديفس واينشتاين، لكن ما يثير الاهتمام هو الشيء الذي حفزه للكتابة الى الفيزيائي الشهير.

لقد بدأ الناشر رحلة البحث عبر الاون لاين في أرشيف الأخبار المنشورة في انجلترا عام 1949. ومن خلال البحث وجد ان استنتاجات فون فرش عن حركة النحل كانت سلفا اخبارا هامة في تموز من تلك السنة، وجرت تغطيتها ايضا من قبل صحيفة الغارديان في لندن.

الأخبار ناقشت تحديدا كيف يستعمل النحل ضوءاً مستقطبا للحركة. وهكذا يُحتمل ان هذا هو ما حفز ديفس ليكتب الى اينشتاين. من المحتمل ايضا ان رسالة ديفس الاولى لاينشتاين ذكرت خصيصا النحل وان اينشتاين أجاب: "انا مطّلع جيدا على التحقيقات الرائعة للسيد فرش".

يبدو ان افكار فون فرش حول الادراك الحسي للنحل بقيت ضمن افكار اينشتاين منذ ان التقى العالمان صدفة في برينستون . في رسالته لديفس، يقترح اينشتاين ايضا ان النحل لكي يوسع معرفتنا بالفيزياء، سنحتاج لملاحظة انواع جديدة من السلوك. ومن اللافت، انه من الواضح خلال كتابته بان اينشتاين تصور ان اكتشافات جديدة قد تظهر من دراسة سلوك الحيوانات. كتب اينشتاين:

من المتوقع ان التحقيقات في سلوك الطيور المهاجرة والحمام الزاجل ربما تقود في يوم ما الى فهم بعض العمليات الفيزيائية التي لم تُعرف بعد.

افكار اينشتاين تبدو صحيحة، مرة اخرى

الآن، وبعد اكثر من 70 سنة منذ ان ارسل اينشتاين رسالته، تكشف البحوث اسرار الكيفية التي تتحرك بها الطيور المهاجرة اثناء الطيران لآلاف الكيلومترات لتصل وبدقة لوجهتها المقصودة. في عام 2008، اُجري بحث عن الطائر المغرد thrushes الذي رُبط بجهاز إرسال لاسلكي كشف ولأول مرة، ان هذه الطيور تستخدم شكلا من البوصلة المغناطيسية كمرشد أساسي لها اثناء الطيران. احدى النظريات عن أصل الاحساس المغناطيسي في الطيور هي في استعمال العشوائية والتشابك الكوانتمي quantum randomness&entanglement(1). كلا هذين المفهومين الفيزيائيين اقترحهما اينشتاين اول مرة، لكن رغم ان اينشتاين كان احد مؤسسي فيزياء الكوانتم، فهو كان غير مرتاح لنتائجها. وكما ذكر مرة في عبارته الشهيرة"الله لايلعب بالنرد" وهو ما يوضح معارضته للعشوائية الكامنة في قلب ميكانيكا الكوانتم. وفي ورقة هامة عام 1935، أدخل اينشتاين ومؤلفين آخرين هما بورس بولوسكي و ناثان روزن مفهوم التشابك الكوانتمي. ومن الملفت، ان المفهوم اُدخل كفشل مفاهيمي لميكانيكا الكوانتم، بدلا من ان يكون احد الاجزاء المركزية المميزة لها. ربما من المفارقة، ان احدى النظريات الرائدة عن أصل الحس المغناطيسي في الطيور هو استعمال العشوائية والتشابك الكوانتمي. هذه النظرية تقترح ان التفاعلات الكيميائية الزوجية الجوهرية في الكريبتوكروميس التي تشير الى البروتينات الموجودة في نباتات وحيوانات معينة انما تتأثر بمجال المغناطيسية الأرضي، وهكذا تشكل الأساس للبوصلة المغناطيسية البايولوجية للطيور.

ورغم ان آينشتاين لايتفق مع التشابك الكوانتمي، لكن رغبته للتأمل في الكيفية التي نتعلم بها أشياء جديدة من الادراك الحسي للحيوان يشير الى انه كان مسرورا بالطريقة التي وسّعت بها البحوث المتصلة بهجرة الطيور حدود فهمنا للفيزياء. في الحقيقة، ان رسالة اينشتاين لديفس هي دليل لمدى انفتاحه للامكانات الجديدة لحقل الفيزياء المُلاحظ في الطبيعة. انها توضح، مرة اخرى، كم هو كان واعيا بما يمكن ان يكتشفه المرء لو يتخذ رؤية مختلفة عن العالم.

The conversation, May 12, 2021، الباحثون المشاركون في المقال: ادرين دير استاذ مشارك في جامعة RMIT الاسترالية، و اندريه غرينتري استاذ في فيزياء الكوانتم في جامعة RMIT وزميل المجلس الاسترالي للبحوث، و جار غاركيا زميل بحث في نفس الجامعة. 

حاتم حميد محسن

.....................

الهوامش

(1) العشوائية هي النقص الظاهر في الشكل او في تنبؤية الحدث. السلسلة العشوائية من الأحداث او الرموز او الخطوات عادة ليس لها نظام ولاتتبع شكلا مفهوما. طبقا لميكانيكا الكوانتم، ان التجربة التي يتم فيها السيطرة على كل العوامل الملائمة سببيا، لاتزال بعض مظاهر المحصلة تتغير عشوائيا، ولهذا فان ميكانيكا الكوانتم لا تحدد محصلة تجربة معينة وانما فقط تضع احتمالات لها. اما مفهوم التشابك الكمي فيشير الى عدم امكانية الوصف الكامل لمكوّن واحد بدون اعتبار المكونات الاخرى. في التشابك الكوانتمي تتولد او تتفاعل جسيمات بحيث لا يمكن وصف الحالة الكمية لجسيم معين بشكل مستقل عن الجسيمات الاخرى حتى لو كانت تفصل بينها مسافات كبيرة.

نموذج "فيرنر هايزنبرغ"

تقوم ميكانيكا الكوانطا على مبادئ أساسية شكلت جزءا من الغرابة التي ميزت ولا زالت تميز هذه النظرية الفيزيائية الحديثة (1):

أولهما: هو مبدأ التراكب principe de superposition، ويعبر عنه رياضيا بالصيغة التالية:

فإذا كانت حالة état نسق فيزيائي هي A، وكانت B حالة ثانية مميزة لنفس النسق، فإن A+B هي أيضا حالة ممكنة، الأمر الذي لا يتماشى مع حدسنا المألوف: إذ أن الشيء إما أنه يوجد في الموقع A أو B (نفس الشيء يصدق على السرعة...ألخ)، وبالتالي لا يمكنه أن يوجد في الموقعين معا.

الثاني: يخص معادلة "شرودينجر" Schrödinger الشهيرة التي تصف لنا تطور نسق فيزيائي في الزمن، وصيغتها الرياضية هي كالآتي:

أي الطاقة الإجمالية للنسق هي حاصل جمع الطاقة الكامنة بالطاقة الحركية.

أما الثالث: فيعود للفيزيائي المجري "فون نيومان" Von Neumann، ويتعلق بانهيار أو إختزال دالة الموجة (أو متجه الحالة vecteur d’état)، ويقول بأن عملية قياس النسق المدروس عادة ما تؤدي إلى إنهاء حالة التراكب، وبالتالي الحصول على حالة محددة، وهي الحالة التي قد تكون إما A أو B وليس A+B ، ويعبر عنه رياضيا بالصيغة التالية:

لكن التساؤل المطروح، هو: أي المبدأين سنختار لوصف النسق الفيزيائي، معادلة "شرودينجر" أم المبدأ القائل بانهيار دالة الموجة؟ هنا بالضبط يتجلى ما أصطلح على تسميته بمشكلة القياس في ميكانيكا الكوانطا. الأكثر من ذلك هو أن هذه المبادئ الثلاثة جعلت من مفهوم الواقع، ومن خلاله الحقيقة، مفهوما إشكاليا، فما الذي نعنيه بالواقع والحقيقة في هذه النظرية؟ بمعنى أخر هل هناك واقع منفصل عن الذات الملاحظة؟ وهل الحقيقة العلمية، بلغة "فان فريزن" Van Fraassen(2)، إبداع أم إكتشاف؟ (3). لن نجانب الصواب إن نحن قلنا بأن "هايزنبرغ" ينزع إلى اعتبار الحقيقة العلمية إبداعا وليس إكتشافا، فحين يقول: "لا تمثل المعادلات الرياضية الطبيعة بل المعرفة التي لدينا حولها." (4) فإن هذا يعني أن مهمة العلم لم تعد كما كانت في السابق، أي وصفا للطبيعة، أو استنساخا سلبي لمعطيات منظمة موجودة هاهنا قبل تدخل العقل،  بل وصفا للتجارب التي يقيمها العلماء، وهي التجارب التي أضحت أكثر دقة بفعل التقدم الذي أحرزته الفيزياء الذرية. من هنا بدأت تطفو على السطح مشكلات أساسية تخص منح تفسير، كما يقول "هايزنبرغ"، فلسفي لنظرية الكوانطا، وهو ما قاد أيضا إلى تضارب ما بين أراء العلماء بلغ حد التناقض. هذا الوضع ذهب ببعض الآباء المؤسسين ("اينشتاين" على رأسهم) لهذه النظرية إلى درجة اعتبارها ناقصة وغير مكتملة، لأنها في نظرهم لا تستجيب لنموذج الحقيقة العلمية القديم، وعلى وجه الخصوص نموذج الواقعانية الفيزيائية le réalisme physique  الذي طبع الفيزياء الكلاسيكية. لكن هل هذا يعني أن الإطار النظري الذي شكلته هذه الفيزياء الأخيرة طيلة ثلاثة قرون هو إطار نهائي يلزم أن تخضع لمفاهيمه وقوانينه مجمل الظواهر الطبيعية؟

بخصوص هذه المسألة اعتبر "هايزنبرغ" بأن لا وجود لما أسماه "بالحلول النهائية"، فقد أوضح بأن مجال علم الطبيعة الدقيق لم يعرف أبدا مثل هذه الحلول سوى في بعض مجالات التجربة المحدودة جدا. هكذا، على سبيل المثال، وجدت المشكلات التي طرحتها مفاهيم الميكانيكا النيوتونية Newtonien حلها النهائي داخل قوانين "نيوتن" والخلاصات الرياضية الناتجة عنها. لكن هذه الحلول لا تتجاوز المفاهيم والتساؤلات التي تطرحها تلك الميكانيكا، لهذا لم يكن بالإمكان إخضاع علم الكهرباء مثلا للتحليل القائم على هذه المفاهيم. من تم عمل هذا العلم الجديد على تشييد أنساق مفاهيمية مختلفة، بشكل مكن القوانين الطبيعية لعلم الكهرباء من إكتساب صياغة رياضية نهائية. من هذا المنطلق يدل مفهوم "نهائي"، عند تطبيقه على العلوم الطبيعية الدقيقة، على وجود أنساق مفاهيمية، وقوانين تشكل كلا منغلقا قابلا للصياغة الرياضية؛ أنساق تصدق على بعض مجالات التجربة، حيث تكتسي صلاحية كونية، بشكل لا تقبل معه تغييرا أو تجديدا. لهذا لا يمكن أن نأمل تمثيل حقول جديدة من التجربة بإعتماد نفس المفاهيم والقوانين. تماما كما هو الحال في فيزياء الكوانطا حيث لا تستطيع مفاهيمها وقوانينها أن توصف بكونها نهائية إلا بهذا المعنى المحدود جدا حيث تصير المعرفة العلمية ثابتة بشكل نهائي داخل هذه اللغة الرياضية أو تلك. فالقوانين المعبرة عن الحق، مثلا، متغيرة بتغير الشروط والظروف ومع بروز كل مستجد جديد وطارئ، لكن فكرة الحق موجودة في ذاتها دوما وأبدا. نفس التحليل يصدق على علوم الطبيعة، التي تنطلق من تصور مفاده بأنه بالإمكان دوما فهم الطبيعة في كل ميدان جديد من ميادين التجربة، وبالتالي لا يمكن إضفاء طابع الإطلاقية على نسق نظري سابق مهما كانت النجاحات التي راكمها. ويكفي هنا التذكير بالنقاش الذي دار حول طبيعة الضوء، والتصورات النظرية المتضاربة بشأنه، وحول أيضا حقيقة وجود الذرات من عدمه، وإن كانت تمثل البناء النهائي للمادة، وإن كانت المادة جسيمات أم موجات...ألخ.

لكن، لا يجب أن يقودنا، بحسب "هايزنبرغ"، هذا الوضع إلى التقليل من قيمة وصلابة الأساس الذي يقوم عليه صرح العلوم الطبيعة، بل المطلوب هو فقط تغيير التصور المعتاد الذي لدينا حول مفهوم "الحقيقة العلمية". لذا يجب التأقلم مع وضع المعرفة الجديد حيث لم يعد بالإمكان "موضعة الطبيعة" objectivation de la nature، بقدر ما يلزمنا بناء علاقة معها. لهذا يقول "هايزنبرغ": "إذا كان مسموحا لنا الحديث عن صورة الطبيعة كما تقدمها لنا علومنا الدقيقة الحالية، فإن ما يلزمنا فهمه من هذا القول ليس صورة الطبيعة، بل صورة علاقتنا بها."(5). لم يعد ممكنا اعتبار ذلك التقسيم "الديكارتي" القديم للكون إلى وقائع موضوعية تجري في زمكان espace-temps (الجوهر الممتد) من جهة، ونفس بشرية âme humaine (جوهر مفكر) تنعكس عليها تلك الوقائع من جهة ثانية، لم يعد ممكنا اعتباره نقطة بداية إن نحن أردنا فهم علوم الطبيعة الحديثة. بعبارة أخرى، إن المواجهة ما بين ذات عارفة بمقولاتها الخالدة(الفكر) وموضوع معرفة (الواقع) ماثل أمامها لم تعد صالحة لفهم خاصية التلازم الجدلي ما بين الذات والموضوع، حيث الأول يغير مفاهيمه وقوانينه بتفاعله مع واقع لا ينفك ينضب حيوية وعطاء مع كل اتساع لنطاق التجربة، وكل نفاذ لعمقها. إن الجانب الأهم، في نظر "هايزنبرغ"، هي شبكة العلاقات التي تربط الإنسان بالطبيعة باعتبارها الهدف الرئيس للعلم. وبفضلها، أي بفضل تلك العلاقات، نصير باعتبارنا مخلوقات فيزيائية حية أجزاء تابعة للطبيعة، لكن من منطلق أننا بشر نجعل منها في نفس الآن موضوعا لفكرنا ولممارستنا (6). وبما أن العلم لم يعد ينظر إلى الطبيعة كمتفرج، فإنه قد أصبح يتعرف على نفسه كجزء من تأثيرات متبادلة ما بين الطبيعة والإنسان. خلاصة القول: لم تعد الحقيقة صورة لواقع في ذاته منفصل عنا، بقدر ما هي صياغة وبناء نظري صادر عن تفاعل جدلي للذات العارفة مع موضوع التجربة.

كمال الكوطي

.......................

الهوامش:

1-  أقول حديثة وليس معاصرة بحيث دأب المهتمون بتاريخ وفلسفة العلوم إلى اعتبار الفيزياء الكلاسيكية تلك التي تمتد من "جاليلي" إلى "اينشتاين"، بينما خصصوا سمة حديثة لفيزياء ما بعد "اينشتاين"، فيزياء الكوانطا.

2-  للمزيد من التفاصيل أنظر كتابه:  The scientifique image : Oxford University Press Inc, New York, 1980.

3- لكثرة التفاصيل المرتبطة بهذه الإشكالية سأركز باختصار شديد في هذه الورقة على موقف "هايزنبرغ".

4- Heisenberg Werner : La nature dans la physique contemporaine, Editions Gallimard, 1962, p., 138

5- المرجع نفسه، أي: La nature dans la physique contemporaine, p., 142

6- تصور "هايزنبرغ" لعلاقة التداخل ما بين الذات الباحثة وموضوع البحث ناتج عن موقفه من مسألة القياس، وهو التصور الذي يتقاسمه مع كل من "نيلس بور" و"فولفجونج باولي"...، لكن "شرودينجر" عارضه لرفضه الشديد لما يسمى "بانهيار دالة الموجة"أو  "متجه الحالة" l’effondrement de la fonction d’onde ou du vecteur d’état.

عن مجلة كوانتوم

إعداد وترجمة د. جواد بشارة

تحاول كيارا مارليتو بناء نظرية رئيسية - مجموعة من الأفكار الأساسية جدًا بحيث تتبعها جميع النظريات الأخرى. خطوتها الأولى: استدعاء المستحيل.

نشأت نظرية الباني من العمل في نظرية المعلومات الكمومية. تهدف إلى أن تكون واسعة بما يكفي لتغطية المجالات التي لا يمكن وصفها بطرق التفكير التقليدية، مثل فيزياء الحياة وفيزياء المعلومات. إذ تتطلب الفيزياء الأساسية الفيزياء أسئلة وأجوبة الفيزياء الكمومية والفيزياء النظرية ومعضلة الرقم الأولي وغيرها من المواضيع وأكبر أفكار الكوانتوم في الرياضيات.

يقال إن القيود في الفن تؤدي إلى الإبداع. يبدو أن الشيء نفسه ينطبق على الكون. من خلال فرض قيود على الطبيعة، فإن قوانين الفيزياء تزاحم أروع الإبداعات الموجودة في الواقع. قلل من سرعة الضوء، وفجأة يمكن أن يتقلص الفضاء، ويمكن أن يتباطأ الزمن إذا ازدادت. الحد من القدرة على تقسيم الطاقة إلى وحدات صغيرة بلا حدود، وكل غرابة ميكانيكا الكم تزدهر. كتبت عالمة الفيزياء كيارا مارليتو: "إن التصريح عن شيء مستحيل يؤدي إلى المزيد من الأشياء الممكنة". "بقدر ما يبدو هذا غريبًا، فهو شائع في فيزياء الكموم."

نشأت كيارا مارليتو في تورينو بشمال إيطاليا، ودرست الهندسة الفيزيائية والفيزياء النظرية قبل أن تكمل الدكتوراه في جامعة أكسفورد، حيث أصبحت مهتمة بالمعلومات الكمومية والبيولوجيا النظرية. لكن حياتها تغيرت عندما حضرت محاضرة ألقاها ديفيد دويتش David Deutsch، وهو فيزيائي آخر من جامعة أكسفورد ورائد في مجال الحوسبة الكمومية. كان هذا ما ادعى أنه نظرية جديدة جذرية للتفسيرات. كانت تسمى نظرية الباني théorie des constructeurs، ووفقًا لدويتش، فإنها ستعمل كنوع من النظرية الفوقية الأكثر جوهرية حتى من الفيزياء الأساسية لدينا – أي أعمق من النسبية العامة، وأكثر دقة من ميكانيكا الكموم. إن وسمه بالعالم الطموح سيكون بخساً بحقه.

رسم توضيحي للجاذبية على شكل جسيمات

كانت كيارا مارليتو، البالغة من العمر 22 عامًا، مدمنة على محاضرات هذا الأستاذ. في عام 2011، تعاونت مع دويتش Deutsch وقضيا معًا العقد الماضي في تحويل نظرية البناء إلى برنامج بحث كامل.

الغرض من نظرية المنشئ أو الباني هو إعادة كتابة قوانين الفيزياء من حيث المبادئ العامة التي تتخذ شكل الوقائع المضادة contrefactuels - عبارات وتصريحات، أي حول ما هو ممكن وما هو مستحيل. هذا هو النهج الذي قاد ألبرت أينشتاين إلى نظرياته عن النسبية. لقد بدأ أيضًا بمبادئ غير واقعية من قبيل: من المستحيل تجاوز سرعة الضوء؛ من المستحيل معرفة الفرق بين الجاذبية والتسارع.

تهدف نظرية المنشئين أو البنائين أكثر إلى إنها تأمل في تقديم المبادئ الكامنة وراء فئة واسعة من النظريات في الفيزياء، بما في ذلك تلك التي لم نكن نملكها حتى الآن، مثل نظرية الجاذبية الكمومية التي توحد ميكانيكا الكموم مع النسبية العامة. كما تسعى نظرية البناة، إلى توفير أم لكل النظريات - "علم القدرة والعجز أو الممكن وغير الممكن، أي العلم الكامل الذي يأخذ مكان نظرية كل شيء: Science du Can and Can't«، وهو عنوان كتاب مارليتو الجديد.

يبقى أن نرى ما إذا كانت نظرية المنشئ قادرة حقًا على تحقيق ذلك، وإلى أي مدى تختلف حقًا عن الفيزياء. حتى الآن، اجتمعت مجلة Quanta مع Marletto عبر Zoom والبريد الإلكتروني لمعرفة كيفية عمل النظرية وما قد تعنيه لفهمنا للكون والتكنولوجيا وحتى الحياة نفسها. تم اختصار المقابلة وتحريرها من أجل الوضوح.

- في قلب نظرية المنشئ la théorie des constructeurs   هناك الشعور بأن شيئًا ما مفقود في مقاربتنا المعتادة للفيزياء.

تُصاغ القوانين المعيارية للفيزياء - مثل نظرية الكموم والنسبية العامة وحتى قوانين نيوتن - من حيث مسارات الأشياء trajectoires d'objets وما يحدث لها في ظل ظروف أولية معينة. لكن هناك ظواهر معينة في الطبيعة لا يمكنك التقاطها تمامًا من حيث المسارات - ظواهر مثل فيزياء الحياة أو فيزياء المعلومات. ولالتقاطهم، أنت بحاجة إلى الحقائق المضادة contrefactuels.

- وما هي هذه الحقائق المضادة؟

تُستخدم كلمة "مضاد للواقع" بطرق مختلفة، لكنني أعني هنا شيئًا واحدًا محددًا: الواقع المقابل هو بيان حول التحولات الممكنة والمستحيلة في نظام مادي. يكون التحول ممكنًا عندما يكون لديك "مُنشئ" يمكنه أداء مهمة ثم الاحتفاظ بالقدرة على تنفيذها مرة أخرى. في علم الأحياء نسميه محفزًا catalyseur، لكن بشكل عام، يمكن أن نسميه منشئ constructeur أو باني.

في النهج الحالي أو المقاربة الحالية للفيزياء، تمتلك بعض القوانين بالفعل هذا الهيكل المضاد مثل- الحفاظ على الطاقة أو قانون حفظ الطاقة la conservation de l’énergie، على سبيل المثال، هو الادعاء بأنه من المستحيل وجود آلة دائمة الحركة mouvement perpétuel.

تشرح كيارا مارليتو سبب فشل الأساليب التقليدية للفيزياء في حالات مهمة مثل نظرية المعلومات، وكيف يمكن أن تنجح نظرية المنشئ أو الباني.

- إذن، المنشئ هو آلة الحركة الدائمة، والواقع المضاد ينص على أن هذا التحول من الطاقة القابلة للاستخدام إلى طاقة قابلة للاستخدام غير ممكن؟

نعم. تظهر المواقف المضادة في القوانين الحالية، لكن هذه القوانين تعتبر من الدرجة الثانية. لم يتم دمجها بإخلاص. تضع نظرية الباني الحقائق المضادة في أساس الفيزياء، بحيث يمكن صياغة القوانين الأساسية بهذه المصطلحات.

- كيف سيعمل هذا في مجال الممارسة؟

على سبيل المثال، ضع في اعتبارك الجاذبية الكمومية. يقول بعض الناس، "لماذا نحتاج حتى إلى تكميم quantifier الثقالة أو تحديد مقدار الجاذبية في ظل عدم وجود دليل تجريبي على ذلك؟" يمكن أن يكون لدينا نظرية كلاسيكية عن الجاذبية ونظرية كمومية لكل شيء آخر. والحال، توفر لنا نظرية المنشئ أو الباني أساسًا نظريًا قويًا وعامة لاختبار تجريبي من شأنه أن يثبت أن الجاذبية أو الثقالة يجب أن تكون كمومية.

تم اقتراح هذا الاختبار من قبلي ومن وفلاتكو فيدرال Vlatko Vedral، وبشكل مستقل عنا عن طريق سوجاتو بوسSougato Bose ومعاونيه. يذهب الأمر على هذا النحو: تقيس خصائص كتلتين كموميتين تتفاعلان مع بعضهما البعض عن طريق الجاذبية فقط. إذا طورا تشابكًا enchevêtrement، يمكنك أن تستنتج شيئًا قويًا جدًا عن الوسيط الذي تسبب في التشابك الكمومي l’intrication، وهو الجاذبية. يسمح لك هذا باستنتاج أن الوسيط لا يمكن أن يكون كلاسيكيًا – بل يجب أن يكون ذو خصائص كمومية.

الآن، كما أثبتت أنا و فلاتكو، فإن الطريقة الأكثر عمومية للوصول إلى هذا الاستنتاج هي استخدام مبدأ نظرية المنشئ المسمى "التشغيل البيني interopérabilité "، مما يعني أنه إذا كان من الممكن إنشاء التشابك محليًا عبر وسيط، فيجب أن يكون هذا الوسط كموميًا . لا يهم كيف تكون الجاذبية الكمومية - سواء كانت تدور حول الجاذبية الكمومية، أو نظرية الأوتار، أو أي شيء آخر - ولكن يجب أن تكون نظرية كمومية. إنه اختبار لا يمكنك تصوره إلا على هذا المستوى من العمومية من خلال التفكير من حيث مبادئ نظرية المنشئ en termes de principes de la théorie du constructeur.

- يبدو أن الحقائق المضادة تلعب دورًا أكبر بكثير أو أكثر تقييدًا في نظرية الكموم مما هي عليه في النظرية الكلاسيكية. يمكن للمرء أن يجادل بأن هذا هو الدرس المستفاد من نظرية الكموم - أنه لا يمكننا أن نقول فقط "هذا ما يحدث بالفعل في العالم" بطريقة دقيقة لا لبس فيها. هل هذا ما يتطلب صياغة مختلفة للقوانين الفيزيائية؟

هناك العديد من الحقائق المضادة contrefactuels في نظرية الكموم، لكنها صحيحة أيضًا في الفيزياء الكلاسيكية! المعلومات الكمومية والكلاسيكية وجهان لنفس مجموعة الخصائص النظرية للمعلوماتية. ما يميز المعلومات الكمومية هو أن لها خاصيتين إضافيتين معاكستين أو مضادتين contrefactuelles.

أولاً، يحتوي على متغيرين للمعلومات على الأقل - على سبيل المثال، الموضع والسرعة la position et la vitesse - حيث يستحيل نسخ أو قياس كليهما في وقت واحد بدقة عالية على نحو تعسفي. ثانيًا، يجب أن يكون من الممكن عكس جميع التحولات على هذه المتغيرات.

لذا فإن نظرية الكموم لديها المزيد من الحقائق أو الوقائع المضادة، لكنك لا تزال بحاجة إلى الحقائق المضادة للتعبير بشكل كامل عن نظرية المعلومات الكلاسيكية وحتى الديناميكا الحرارية الكلاسيكية. لا يمكن استيعاب مفاهيم مثل العمل والحرارة بشكل كامل مع المسارات وقوانين الحركة، لأنه في التصميم القياسي يُنظر إليها على أنها ناشئة وتقريبية. في نظرية المنشئ، يمكننا التحدث عنها باستخدام عبارات دقيقة حول التحولات الممكنة والمستحيلة.

- حسنًا، يكون التحويل ممكنًا إذا كان المنشئ القادر على تنفيذ هذا التحويل موجودًا. هل يتعين عليك بعد ذلك تقديم دليل على أنه من الممكن بناء كل مُنشئ؟ هل تعاني أو تواجه تراجع régression لانهائي؟

أعتقد أنك بحاجة إلى تغيير الميول أو الاتجاه la tendance. خذ الديناميكا الحرارية la thermodynamique. عندما كنت تنظرًا بأن آلة الحركة الدائمة مستحيلة، فإن هذا الادعاء ليس شيئًا يجب عليك إثباته بشكل شامل من خلال التحقق من جميع النماذج الممكنة لآلة الحركة الدائمة، باستخدام ظروف أولية مختلفة وديناميكيات مختلفة لكل منها. إذا كان عليك القيام بذلك، فستكون تلك مهمة مرهقة للغاية!

ما تفعله هو توضيح القانون من حيث المهام الممكنة والمستحيلة ومن ثم تحديد العواقب. على سبيل المثال، إذا كان لديك هذا البيان العام الذي يفيد بأن الآلات ذات الحركة الدائمة مستحيلة، فيمكنك دمجها مع عبارات أخرى تفيد بأن المهام الأخرى ممكنة أو غير ممكنة وتحديد أن المحرك الحراري ممكن. وهذا يمنحك الكثير من القوة التنبؤية. هذا هو المنطق. أنت تعتبر هذه العبارات كونها بمثابة أساسية وجوهرية  fondamentales.

- عرّف ديفيد دويتش نظرية المُنشئ على أنها النظرية التي يمكن أو لا يمكن أن تحدث فيها التحولات ولماذا. ما زلت أجد صعوبة في فهم كيف تقدم نظرية البناء هذه الــ "لماذا".

بادئ ذي بدء، دعني أوضح أنه سواء كنت تستخدم نظرية المُنشئ أو تستخدم النهج الحالي أو المقاربة الحالية، فنحن ببساطة نتعامل مع تقدير للقوانين الفعلية. ويمكن أن تكون هذه الافتراضات خاطئة دائمًا. لكن إذا اشتريت نظرية الباني، فإن المفتاح هو أن التخمين البسيط للقوانين الديناميكية لن يكون كافيًا لالتقاط كل الواقع المادي. أنت بحاجة إلى مبادئ إضافية، قدمتها نظرية المنشئين  la théorie des constructeurs  لذلك أعتقد أن ديفيد يصر على أن نظرية البناء ليست مجرد قائمة بالأشياء الممكنة والأشياء المستحيلة. هذه هي النظرية التفسيرية للسبب الذي يجعل نموذجًا معينًا للمهام الممكنة والمستحيلة يجسد أفضل ما نعرفه حاليًا عن الواقع المادي. إذا أردت أن تتحدى هذه النظرية التفسيرية، يمكنك ذلك. لكن التخمين هو أنه أيا كان التفسير الذي قد تتوصل إليه لتحسين هذا، يجب التعبير عنه في حد ذاته من حيث المهام الممكنة والمستحيلة.

- هل ستكون هناك مجموعة بدائية من المهام في الأسفل؟ على سبيل المثال، في حساب التفاضل والتكامل، من خلال بعض العمليات المنطقية الأساسية، يمكن إنشاء جميع العمليات المنطقية الأخرى. تخيل أن هناك عددًا قليلاً من المنشئات الأساسية التي يمكن من خلالها إنشاء جميع المنشئات الأخرى؟

باختصار، نعم، على الرغم من أنه شيء لم نطوره بالفعل بعد. توقع جون فون نيومان، الفيزيائي والرياضياتي العظيم، آلة يعتقد أنها أكثر عمومية من كمبيوتر تورينغ  Turing العالمي. أطلق عليه فون نيومان لقب باني عالمي constructeur universel. لقد أدرك أنه إذا فكرت في بعض المهام التي، على سبيل المثال، يمكن للأنظمة الحية القيام بها، مثل عمل نسخ من نفسها، فلن تتمكن آلة تورينغ العالمية من القيام بذلك. لا يستطيع جهاز الكومبيوتر الماك Mac الخاص بي صنع جهاز Mac آخر من مواد خام مملة أو مهملة، على الرغم من أنني أتمنى ذلك! لذلك سأل فون نيومان: ما الذي يجب أن أضيفه إلى آلة تورينغ حتى تصبح آلة أكثر قوة يمكن بناؤها؟ اتضح أنك بحاجة إلى إضافة عدد من الأشياء: مجموعة من الأدوات التي تسمح للآلة بالاستيلاء على المواد الخام وتجميعها، والقدرة على قراءة تعليمات التجميع، وما إلى ذلك.

المُنشئ العالمي هو نظير لآلة تورينغ بمعنى أنه يُعتقد أنه قادر على أداء جميع المهام المسموح بها جسديًا. ولا نعرف ما إذا كان هذا ممكنًا وفقًا لقوانين الفيزياء لدينا. والسبب في أننا لا نعرف، حتى بعد 70 عامًا من اقتراح فون نيومان لهذا، هو أنه لم يأخذ أحد بالاقتراح الأصلي وربطه بالفيزياء.

بمجرد أن تتمكن نظرية المُنشئ من تعريف المُنشئ العالمي من الناحية المادية وفهم المبادئ التي تسمح لك بالقول إن المُنشئ العام ممكن، فسنحصل على إجابة لسؤالك - سنعرف ما هي البوابات الأولية أو المهام. العناصر الأولية التي يمكن للمُنشئ العالمي أن يستدعيها عند محاولة أداء مهمة معقدة.

الجاذبية الكمومية

يجد الفيزيائيون طريقة لرؤية "ابتسامة" الجاذبية الكمومية

عادة ما نعتقد أننا نبدأ بالفيزياء الأساسية ثم نطور التكنولوجيا كتطبيق لتلك الأفكار. يبدو أن الأمر يسير في الاتجاه الآخر- يبدأ بإمكانية وجود تقنية، وهذا يقودنا إلى الفيزياء الأساسية.

وأعتقد حقاً أنه أمر مريح. من خلال دراسة خصائص شيء يبدو تقنيًا للغاية - مثل الكمبيوتر أو المُنشئ - ينتهي بك الأمر بدراسة الميزات الأعمق لقوانين الفيزياء. هذا شيء أدهشني عندما بدأت دراسة المعلومات الكمومية l'information quantique  لأول مرة.

اعتقدت في البداية أن المعلومات الكمومية كانت مجرد تطبيق غريب الأطوار لفيزياء الكموم على الحوسبة - لكن هذا ليس صحيحًا. إنها أفضل أداة لدينا لفهم نظرية الكموم نفسها. القياس، EPR، التشابك: كل هذه الأشياء التي كانت مربكة للغاية حتى للآباء المؤسسين لنظرية الكموم تم وضعها بشكل صحيح من قبل أشخاص يعملون في المعلومات الكمومية، وفي الوقت نفسه، كانوا يعملون على بناء جهاز كمبيوتر. كمومي عالمي.

إنه لأمر رائع جدًا أن تتمكن من القيام بشيء مفيد جدًا في التكنولوجيا مثل التشفير ولكن في نفس الوقت تدرس أساسيات التشابك l'intrication والتراكبات des superpositions وما إلى ذلك. في نظرية المنشئ، نحاول اتباع نفس النوع من المنطق ولكن على مستوى أكثر عمومية.

- لذا فإن التكنولوجيا التي يمكن أن تنبثق من نظرية المنشئ ستكون شيئًا مثل طابعة ثلاثية الأبعاد متعددة الاستخدامات، قادرة على بناء أي شيء مادي، بما في ذلك نسخة من نفسه. إنه منشئ عالمي.

نعم.

- هل سيكون المُنشئ العالمي أيضًا حاسوبًا كموميًا عالميًا؟ أم هل يجب أن نكون قادرين فقط على الطباعة ثلاثية الأبعاد لأجهزة الكمبيوتر الكمومية؟

من الأفضل التفكير في أدلة جهاز معين قابل للبرمجة، حيث يكون الدليل هو مجموعة المهام أو التحولات التي يمكن للجهاز تنفيذها عندما يتلقى برنامج الإدخال الصحيح. وبهذا المعنى، فإن كونك حاسوبًا كموميًا أو أن تكون قادرًا على بناء كمبيوتر كمومي بمواد كافية هو في الأساس نفس الشيء - لأنه بمجرد أن تتمكن آلة من بناء آلة أخرى، فإن الآلة الأولى لديها ذخيرة من الثانية في حد ذاتها.. يحتوي المنشيء العالمي Le constructeur universel Universal Builder على جميع الحسابات المسموح بها فعليًا في دليله الخاص، مما يعني أنه كمبيوتر عالمي أيضًا.

- ويمكن للباني الشامل أو العلمي le constructeur universel أن ينتج أنظمة حية؟

نعم. يُنظر إلى فيزياء الحياة على أنها جزء فرعي من هذه النظرية الأكثر عمومية للمنشئ العالمي. ويمكنك أن تتخيل كيف يمكن لفهم أفضل للأسس النظرية لمنشئ قوانين الفيزياء أن يمنحك طرقًا لبرمجة المنشئ العالمي لأداء المهام ذات الصلة في هذا المجال.

لذلك، على سبيل المثال، بالنسبة للبيولوجيا الكمومية la biologie quantique، قد تفكر في المنشئ العالمي على أنه مبرمج لتقليد ما يحدث في خلية نباتية عند حدوث عملية التمثيل الضوئي، ثم التفكير في طرق لتحسين ذلك. يمكنك تخيل جميع أنواع الماكينات النانوية القابلة للبرمجة والتي تعتبر حالات محددة من المنشئ أو الباني العالمي مبرمجة لمهام محددة. ويجب أن تكون مجموعة المبادئ التي يقوم عليها كل هذا والتي سنكتشفها أثناء دراستنا لنظرية المنشئ. هذه هي الرؤية.

- إذن، يمكن لمنشئ عالمي أن يبني نظامًا حيًا، لكن النظام الحي نفسه هو نوع من باني للاستخدامات الخاصة؟

الحمض النووي هو مكرر un réplicateur ويحتوي على التعليمات لبناء الخلية، فالخلية هي الناقلة القادرة على قراءة هذه التعليمات، وبناء نسخة جديدة من نفسها، ونسخ التعليمات وإدخالها في الخلية الجديدة. وفي نظرية الباني، يمكنك تفسير سبب كون هذه الآلية الوحيدة القابلة للتطبيق الممكنة إذا كنت تريد استنساخًا ذاتيًا موثوقًا، وفقًا لقوانين الفيزياء غير المصممة خصيصًا للحياة. لذا فهذه ليست فقط إحدى الطرق التي يمكن أن تعمل بها الحياة وفقًا لقوانين الفيزياء لدينا، ولكنها الطريقة الوحيدة التي يمكن أن تعمل بها. إنها سمة مميزة للأنظمة الحية، سواء تم بناؤها باستخدام الكيمياء الموجودة على الأرض أم لا.

في النهاية، ما نحتاجه هو نظرية لما يميز الحياة عن غير الحياة، وحتى الآن لا توجد إجابة كمومية وتنبؤية. ما هي القوانين التي تقوم عليها هذه الظاهرة؟ ما ينقصنا ليس علم الأحياء - فقد قام علماء الأحياء بعملهم بالفعل؛ لقد عملوا بشكل جميل مع نظرية التطور. يتعين على علماء الفيزياء الآن حل المشكلة ضمن حدود الفيزياء الأساسية. وآمل أن توفر نظرية المنشئ الأدوات اللازمة لمعالجة هذه المشكلة.

إعداد وترجمة د. جواد بشارة

ولدت اللانهاية من الخيال، بعد أرسطو في القرن الأول قبل الميلاد، نشر العلماء، على مدى قرون، كنوز من المخيلة لتمثيل وتصور الكون بشكل عقلاني يتجاوز اتساعه وسائل المراقبة التي بحوزتنا آنذاك.

الكون الوحيد أو الكون المتعدد؟ كيف نتخيل المساحات التي تتجاوز وسائل التحقيق لدينا؟ تدور أسئلة العلم المعاصر هذه عبر الزمن منذ القرن الرابع قبل الميلاد، عندما تخلى العلماء اليونانيون عن نشأة الكون الأسطورية لإعطاء تماسك عقلاني للظواهر الفلكية، وتتوافق هذه الأخيرة مع أطروحات أرسطو بشأن السماء. تظهر مراقبة النجوم، على وجه الخصوص، أنها تدور حول محور القطبين، وتشكل الأبراج التي لا يزال شكلها متطابقًا. بالنسبة للفيلسوف اليوناني، تلاه بطليموس في طرحه هذا وأعتبر أن الكون برمته مغلق أي أن كل شيء مغلق في هذا "القبو السماوي" أو "الجرم السماوي من النجوم الثابتة". إن فلاسفة ذلك الزمان يتخيلونها على أنها كرة مادية، تتمحور حول الأرض ويتم نقل حركتها إلى الأجرام السماوية السفلية للكواكب، والشمس والقمر. المسلم به أنه في أعقاب ديموقريطس وأبيقور، يفترض بعض الفلاسفة كونًا لا نهائيًا تتخطاه الذرات، لكن هذا الرسم البياني لا يأخذ في الاعتبار الانتظام

حركات النجوم. من خلال العرب، تم تبني علم الكونيات هذا من قبل علماء مسيحيين في العصور الوسطى. إنه لا يتعارض مع الكتاب المقدس ويحتفظ بإحدى صفاته للخالق ألا وهي صفة: اللانهائية. أخيرًا، تبنى توما الأكويني، أطروحة أرسطو، التي جعلت من الكرة السماوية دليلاً على وجود الله. لم يكن هناك أحد يتصور بعد ذلك أن الكون سوف يمتد إلى أبعد من ذلك. في أحسن الأحوال - كما يقترح نيكولاس دي كو Nicolas de Cues - يقترح المرء أن هذه الكرة الكونية ستكون "غير محددة". في القرن السادس عشر، كانت مساهمة كوبرنيكوس غامضة. على الرغم من تمركزه حول الشمس، إلا أن الكون الذي تصوره يظل محصورًا في مجال النجوم الثابتة. ومع ذلك، يدفع مثل هذا التحول الجرم السماوي النجمي بعيدًا جدًا عن زحل. يستنتج الكوبرنيكي جيوردانو برونو من هذا أن الكون لانهائي ومليء بعدد لا نهائي من "العوالم". وكانت الأطروحة الهرطقية، من وجهة نظر الكنيسة الكاثوليكية، قد قادته إلى المحرقة وهو حي في عام 1600. ومثاله المأساوي يدفع علماء الفلك "المبتكرين والمجددين" إلى توخي الحذر، حتى لو اعتقدوا، مثل غاليليو، أن الكون غير محدود أو لا يصرحون بحدوده، فالتلسكوبات في ذلك الوقت لم تكون قوية بما يكفي لدراسة الظواهر البعيدة جدا. ولذلك فإن التركيبات الكونية للقرن الثامن عشر هي افتراضية (دوامات ديكارت، بينما كانت تنتظر سدم كانط ولابلاس في القرن التالي). ترك مساحة كبيرة للخيال. البعض، مثل باسكال، يغضب من عتبة هذه "المساحات اللانهائية"، والبعض الآخر، مثل سيرانو دي بيرجيراك Cyrano de Bergerac، يستمتعون في تطوير شخصياتهم الرومانسية.".

إن مفهوم الحدود "رمزي" في الخيال العلمي، لجعل أبطاله يسافرون إلى أقاصي الكون، يجب أن يتغلب الخيال العلمي على عدم وجود إجابة دقيقة من العلماء حول طبيعة تخوم الكون.

إن موضوع استكشاف الفضاء هو قديم قدم الخيال العلمي. برنارد دي فونتنيل Fontenelle (1657-1757) يستحضر النجوم الصالحة للحياة عام 1686 في كتابه مقابلات حول تعددية العوالم؛ واليوم فإن هذا الموضوع هو في قلب أوبرا الفضاء، الذي تجسد في ملحمة وتحفة حرب النجوم السينمائية ومجموعتها من الكواكب.

هذه العوالم مفصولة عن بعضها بمسافات كبيرة، لكننا لسنا في التخوم الكونية والتي تعني أبعد نقطة على الحدود، أو النقطة الأكثر بعدًا ". باستثناء   بول أندرسون في التو صفر Poul Anderson in Tau zero (1967) أو ليو سيكسين في الموت الخالد الذي لايموت Liu Cixin in The Immortal Death (2010)، فقد خاطر عدد قليل جدًا من المؤلفين بذلك، لأن حدود الكون تشكل العديد من المشاكل التي لا يحلها العلم. ومع ذلك، فإن إبداع المؤلفين يتغذى من النظريات العلمية. المشكلة الأولى: النقل والانتقال والسفر بين المجرات والنجوم. كيفية السفر لمسافات لا حصر لها والتي تفصل بين المجرات. يستخدم البعض نظرية الثقوب الدودية في الزمكان، والتي تربط على الفور نقطتين بعيدتين جدًا، كما في فيلم رحلة بين النجوم Interstellaire (2014) لكريستوفر نولان.

لكن قدرة الإنسان على المشي عبر ثقب دودي دون أن يصاب بأذى أمر غير قابل للتصديق. تأتي الصعوبة الأخرى من حقيقة أن المؤلفين يجدون صعوبة في تخيل ذلك في مكان آخر. هناك أيضًا، لا يساعدهم علماء الكونيات لأنهم يدرسون الكون الذي يمكن الوصول إليه بواسطة الأدوات الرصدية. لكن "التخوم" هي "حدود". ماذا وراء هذه الحدود، ماذا يوجد خارج الكون؟ علماء الفيزياء الفلكية ليس لديهم إجابات. لذا، لاستكشاف المناطق البعيدة، يمتلك المؤلفون حيل ماكرة. قاموا بتجسيدها بإبداع، كما في فيلم أودسية الفضاء 2001: A Space Odyssey (1968)، إخراج ستانلي كوبريك والذي كتب سيناريو الفيلمهو الروائي آرثر سي كلارك. يذهب البطل في المشهد الأخير بعيدًا جدًا في الفضاء، تقذفه قوة ذكاء لا أرضي لحضارة فضائية ذكية ومتطورة، للوصول إلى مكان يرى فيه نفسه يشيخ ويموت ثم يعود إلى ولادته. تتحول الرحلة إلى أقصى مدى، إلى حلقة، وإلى دورة. يخترع الفنانون "استراتيجيات تجنب" أخرى، مثل الكون المتعدد (خارج كوننا هناك أكوان أخرى) أو جدلية بين اللامتناهي في الصغر واللامتناهي في الكبر كما هو الحال في سلسلة أفلام الرجال ذوي البدلات السود Men in Black، حيث الكون كله ليس أكثر من كرة، لعبة من كائنات فضائية عملاقة. أخيرًا، في سلسلة أفلام ومسلسلات ستار نريك Star Trek، يأخذ الاستكشاف شكل لقاءات مع حضارات مختلفة. في هذه الحالة، تكون الحدود في كل مرة بمثابة هي لقاء الآخر.".

سعى العلماء منذ بدء الثورة العلمية في القرن السابع عشر ولغاية اليوم، إلى دفع الحدود المتعارف عليها لمعلوماتهم ومعارفهم العلمية وفتح أبواب جديدة لأبعاد كونية وزمكانية أخرى، وعلى رأس تلك الجهود، زيارة أكوان موازية أو مجاورة أو متداخلة، معترف بوجودها نظرياً، والعودة من الزيارة لتقديم شهادة عيان علمية على وجودها. يعتبر البعض ذلك هذيان خيالي علمي لكنه أمر ممكن حسب نظرية الأوتار الفائقة، وكذلك بالنسبة لباحثين في تجربة " همهمة" Murmure الذي يدعون أنهم سوف يثبتون مختبرياً وتجريبياً وجود عوالم أخرى ممكنة تسميها نظرية الأوتار البرانات أو الأغشية الكونيةbranes بمساعد طرق علمية دقيقة جداً وهي بمثابة دفق جديد لتخصص علمي يبحث عن الجديد، وهو أمر من شأنه أن يهز أركان النظريات الفيزيائية القائمة ومن بينها النموذج القياسي أو المعياري في الكوسمولوجيا أو علم الكونيات. ومن المفارقات إن إثبات نظرية تعدد الأكوان من شأنه أن يحل معضلة ولغز تمدد الكون المرئي وابتعاد أفقه وتضاعف حجمه، فأين يحدث هذا الازدياد في حجم الكون والتمدد الكوني وفي أي حيز مكاني؟

تمدد الكون وتجاذب المادة:

يصور تمدد الكون أحيانا على أنه قوة تدفع الجسيمات أو الأجسام بعيدا عن بعضها. ورغم أن هذا التصور صحيحا من وجهة تأثير الثابت الكوني إلا أن تلك الصورة ليست صحيحة بالكامل. يعتقد العلماء أنه قد مر على الكون مرحلة كان فيها ابتعاد الأجسام بعيدا عن بعضها تحت تأثير القصور الذاتي حيث كانت الأجسام في الكون تتطاير متفرقة عن بعضها البعض لسبب غير معلوم- أغلب الظن كنتيجة للتضخم الكوني واستمر على تمدده ولكن بمعدل يقل باستمرار بسبب قوة الجاذبية بين المادة.

وبالإضافة إلى انخفاض سرعة تمدد الكون ككل فإن الجاذبية قد عملت موضعيا على تكاثف بعضا من المادة هنا وهناك مكونة نجوما ومجرات. وعندما تتكون أجرام وتتشكل تحت تأثير الجاذبية فإنها تنفصل عن التمدد العام لمقاييس الكون لتغلب قوى الجذب حيث تتكاثف المادة.

وبعدما تترابط الأجرام مع بعضها البعض فهي لا تنفصل ثانيا عن بعضها. ولهذا فإن مجرة المرأة المسلسلة أندروميد التي ترتبط بمجرتنا درب التبانة نجدها وكأنها تسقط علينا (تتحرك في اتجاهنا وتقترب منا ونقترب منها) ولا تبتعد. نحن موجودون في مجموعة المجرات المحلية (المجموعة المحلية وتتكون من مجرة درب التبانة والمرأة المسلسلة الكبيرة مثلنا ونحو 30 من المجرات الصغير الأخرى)، ولا تزداد المسافات بينها. فإذا ما خرجنا من المجموعة المحلية نجد أن تمدد الكون ساريا ويمكن قياسه ورصده. وعلى الرغم من ذلك نجد أن تشكيلات كبيرة في الكون تصل إلى حد مجموعات وعناقيد المجرات تترك التمدد العام للكون الذي يسمى «سريان هابل» وتحتفظ بترابطها. إزاء هذا المشهد غير القابل للتصور نجد أننا لا شيء يذكر في هذا الوجود، لا الأرض لها قيمة وتأثير ولا النظام الشمسي الذي يحتويها ولا المجرة التي تأوي نظامنا الشمسي وهي درب التبانة هي الحدود القصوى للعالم، بل ولا حتى كوننا المرئي المتخم بالأسرار والألغاز. الجسيمات الأولية للوجود الكلي المطلق، لانهائية العدد وتمتلك طاقة لانهائية وهي بمثابة أكوان متعددة، ككوننا المرئي ومحتوياته، وهي تشكل بنية وهيكيلية الكون المطلق الحي العاقل الصمد، السرمدي، الأبدي الأزلي، اللامحدود واللانهائي، والذي لا يوجد وجود آخر غيره، لا يخلق شيئاً، ولم يخلقه أحد، وكل ما موجود في هذا الوجود إن هو إلا جزء منه ومن مكوناته فهو الموجود بذاته ولذاته.

عندما أصابته بالرصاصة في المنتصف، يختفي البطل، ليعود فجأة إلى الظهور على بعد أمتار قليلة. يمكن أن يكون إتقان القفز من كون إلى آخر بمثابة إنقاذ للحياة. أو تجمد الدم ... عندما يجد أبطال القصة أنفسهم فجأة غارقين في عالم موازٍ مظلم وجليدي، دون معرفة كيفية الهروب، يكون هذا مقبولاً ولكن في السينما فقط.

تشكل الأكوان المتوازية والأبعاد الخفية الأخرى أرضًا خصبة للخيال، من مسلسل الأشياء الغريبة Stranger Things إلى دراغون بال وآفنجرز ونهاية اللعبة Avengers: Endgame إلى Dragon Ball Z. وفي كثير من الأحيان، في الإطار الكلاسيكي الحالي لمثل هذه القصص، هناك شخصية تجسد صوت العلم، وإعطاء مصداقية للخيال: نعم، من الممكن أن توجد عوالم أخرى إلى جانب عالمنا أو كوننا المرئي، دون أن نكون على علم بذلك. نعم، يمكن لكوننا والأكوان الأخرى، من الناحية النظرية، أن يتواصلوا من خلال بُعد جديد، لم يتم اكتشافه بعد ولكنه قابل للحياة علميًا. قد لا يتطابق الطرح النظري مع الواقع ولا ما يكتبه كتاب السيناريو له انعكاس في الواقع: إن وجود الأكوان المتوازية هو فرضية ذات مصداقية تامة، والتي تقوم على مفاهيم جادة جدًا للفيزياء. أما بالنسبة للتواصل بين هذه الأكوان التي تتجاهل بعضها البعض.. فهناك، يطلق المبدعون عنان أفكارهم في كافة الاتجاهات وفي جميع سبل التخيل والمخيلة: الآلهة القديمة، وكائنات خارج الأرض، والآلات السرية، والقوى الخاصة، إلخ. الكثير من الناشطين في مجال الخيال العلمي ووسائلهم التعبيرية المختلفة، ليس لديهم، هذه المرة، أي شيء علمي عنهم. على الأقل كان هذا هو الحال، إلى أن وضع هؤلاء الباحثون الجريؤون، وفي رؤوسهم ذلك العناد الأسطوري، أن يحققوا لقاء الأكوان.

في السنوات الأخيرة، عمل فريق من المتخصصين المختارين بعناية على تهيئة الظروف لأروع لقاء يمكن لعشاق الخيال العلمي والفيزيائيين على حد سواء أن يحلموا به. لأنه، بالطبع، للشروع في رحلة إلى العوالم المتعددة، ولإدراك ذلك، يجب على المرء أولاً أن يتبنى أكثر النظريات إثارة في الفيزياء المعاصرة. تلك التي تهدف إلى شرح الكون المرئي بالكامل أو بالأحرى كشف حقيقة الأكوان المتعددة.

البرانات أو الأغشية والعوالم البرانية

BRANES ET MONDES BRANAIR

من بين هذه الأخيرة نظرية الأوتار. ووفقًا للتفسيرات المختلفة لها، فإن الأساس الذي يعتمد عليه الباحثون الجريؤون العابرون للعالم: وجود أبعاد إضافية لكوننا. سيكون الكون المرئي محصورًا داخل جسم كوني يسمى "غشاء- بران"، له ثلاثة أبعاد مكانية، بالإضافة إلى البعد الزمني: ثم يجري الحديث هنا عن 3 أغشية. سوف يتطور هذا الغشاء داخل فضاء زمكاني أكبر يسمى "الجزء الأكبرBULK"، والذي يمكن أن يضم العديد من العوالم المتذبذبة الأخرى، بطريقة ورقة ثنائية الأبعاد تكون في الواقع في مساحة ثلاثية الأبعاد تحتوي على أوراق أخرى وستكون هناك أبعاد إضافية لكوننا المرئي، من المحتمل أن ترتبط هذه الــ " الأغشية الثلاثة" المختلفة فيما بينها، هل هذه جرأة؟  نعم، ولكن لسبب وجيه وهو أن الفيزياء مخلصة أخيرًا للواقع! لأنه بمجرد أن توجد "عوالم الأغشية mondes branaires" في صندوق أدواتهم النظرية، يمكن للفيزيائيين تطوير سلسلة جديدة كاملة من النماذج الفيزيائية والكونية، والتي تفسر بعض أوجه القصور التي تقوض النموذج القياسي أو المعياري لفيزياء الجسيمات، والتي، على الرغم من عيوبها، تضع إطارًا للجميع في مجال البحث في الفيزياء. يمكن للأغشية الأخرى، على سبيل المثال، أن تمارس جاذبية ثقالية على كوننا، وبالتالي تقدم تفسيرًا لواحد من أعظم ألغاز الفيزياء الحالية: وهي المادة السوداء أو المظلمة. ينبع الانفجار العظيم أو أصل الكون، في الواقع، من تصادم عنيف بين غشاءنا وأغشية كونية أخرى.

ومع ذلك، فإن هذه التفسيرات المذهلة لعالمنا ولتلك العوالم التي ربما تحيط به، لديها نقطة ضعف كبيرة: إنها تنبع مباشرة من نظرية الأوتار. وعلى هذا النحو، فإنها تظل افتراضية، في غياب دليل تجريبي على أنها تصف الواقع بالفعل ... في جميع أبعاده.

هذا ليس بسبب عدم التشكيك في الطبيعة: حاولت العديد من المجموعات البحثية إثبات اتساق هذه النظرية. في العقود الأخيرة من القرن العشرين وفي بداية العقد الأول من القرن الحادي والعشرين ولغاية نهاية العقد الثاني من القرن الواحد والعشرين، كان هناك الكثير من الآمال المعلقة على مصادم الجسيمات الشهير LHC، وهو مسرّع الجسيمات الأوروبي العظيم، والذي اعتقد الفيزيائيون أنه قادر على اكتشاف عائلة مما يسمى بالجسيمات فائقة التناظر، التي تنبأت بها نظرية الأوتار. ولكن بعد مرور عشر سنوات، لم يتم العثور على أي إشارة إيجابية لصالح هذا الافتراض، على الرغم من المحاولات العديدة ومستويات الطاقة الاستثنائية التي تم تحقيقها في المسرع. حاولت تجارب أخرى رفيعة المستوى الكشف مباشرة عن وجود أبعاد صغيرة مخفية. "تتنبأ نظرية الأوتار أيضًا أنه في وجود أبعاد أخرى، فإن الغرافيتون، وهو الجسيم الذي يمكن أن يحمل قوة الجاذبية يتحلل إلى فوتونين نشيطين للغاية "، كما تكشف فيروز مالك، من جامعة غرونوبل. حيث عملت الباحثة لأكثر من عشر سنوات على تجربة في مصادم الهادرونات، والتي تهدف إلى الكشف عن مثل هذه الأزواج من الفوتونات عالية الطاقة. بالنسبة لكتاب الخيال العلمي والمنظرين المخضرمين على حد سواء، لا يزال وجود أبعاد إضافية وأغشية تخمينًا محتملاً حتى اليوم. ومع ذلك، فإن الإخفاقات المتتالية لتجارب XXL التي أجريت في مسرعات الجسيمات الكبيرة دفعت بعض الباحثين إلى البحث عن مسار بديل، وواعد جدًا ظهر على شكل رسم تخطيطي نظري مؤخرًا، والذي يتمتع بميزة هائلة لإثبات أن الأكوان المتوازية يمكن أن تكون ضمن مجال الاكتشاف، والأفضل من ذلك: إثبات وجود أبعاد خفية يمكن أن يتم دون بناء مسرعات عملاقة جديدة ومكلفة.

إن هذا الطريق البديل هو الذي استعاره الباحثون المتحمسون الذي يتواجدون في أصل تجربة تسمى Murmure، والهدف المعلن منها هو تسليط الضوء على وجود غشاء كوني آخر بعيدًا عن غشاءنا الكوني الذي يوجد فيه كوننا المرئي.

البحث عن الأدلة:

تقدمت هذه التجربة، في تكتم، خطوة بخطوة، لمدة خمسة عشر عامًا. وفي الأشهر الأخيرة اثارت حماس علماء الفيزياء. وبهذا الصدد يحذر باتريك بيتر، مدير الأبحاث في CNRS وعالم الفيزياء الفلكية في معهد الفيزياء الفلكية في باريس: "إذا حققت مثل هذه التجربة هدفها، فلن تؤدي بالضرورة إلى التحقق من صحة نظرية الأوتار. لكن التداعيات على الفيزياء سيكون لها عواقب كبيرة وسوف لا تقل عن ضخامة صراع الجبابرة ".

هذه الأبحاث من النوع الجديد، وهذه الطرق المتقاطعة المؤدية إلى أكوان أخرى، يقف وراءها العالم  الفيزيائي ميكائيل سارازين Michael Sarrazin، باحث مشارك في معهد يوتينام Utinam  في جامعة بورغون-فرانش-كومتي Bourgogne في بيزانسون وجامعة نامور في بلجيكا ، فهو المحرض والمنسق الرئيسي. فما هي خصوصيتها؟ مسار فكري شديد الانحدار يعرف كيفية العثور على الخبراء الأكثر قدرة على حل كل تحد جديد يفتحه البحث عن البعد الخامس. بدأ كل شيء، بالنسبة لميكائيل سارازين، بتمرين أساسي: التحديد الدقيق لما يمكن أن يشكل أخيرًا إثباتًا قويًا ومقبولًا. "بدأ كل شيء بالأفكار التي كانت لدينا منذ عام 2005 مع زميلي فابريس بيتي Fabrice Petit، من مركز أبحاث الخزف البلجيكي في مونس " كما يتذكر الباحث. " لقد درسنا بشكل منهجي النظريات التي تؤدي إلى فرضية الأكوان المتوازية، من أجل تحديد ما إذا كان تبادل المادة ممكنًا بين عالمنا وعالم آخر، من خلال بُعد إضافي". وهو هدف طموح وهذا أقل ما يقال عنه كما يذكرنا باتريك بيترPatrick Peter، "من الناحية النظرية، يتعلق الأمر بإثنين من الأغشية أو البرانيات. محكمان تمامًا لا يمكن اختراقهما فيما يتعلق ببعضهم البعض: ولا شيء يمكن أن يدخلهما أو يخرج منهما. لكن هذا دون احتساب فيزياء الكموم أو أخذها بالاعتبار، فإحدى خصائصها الرئيسية، تأثير النفقeffet tunnel! "هذا الأخير يسمح للجسيم، في ظل ظروف معينة، بعبور ما يسميه الفيزيائيون حاجزًا محتملاً أو كامناً. وببساطة، يمكن للجسيم أن يمر بطريقة ما عبر جدار. حدث لا يمكن تصوره تمامًا في الميكانيكا الكلاسيكية، ولكنه يصف جيدًا الواقع الغريب للعالم الكمومي، "ومع ذلك، ففي عام 2010، أثبتت أنا وفابريس بيتي أن تأثير النفق يمكن أن يسمح لجسيم من كوننا بالمرور إلى كون آخر ذو 3 أغشية، من خلال بعد رابع مكاني والذي سيكون نوعًا من النفق الذي يربط بين العالمين، كما يقول مايكل سارازين. وبشكل حتمي، كلما اقترب الغشاءان من بعضهما البعض، زاد احتمال حدوث مثل هذا التبادل للمادة. " وهكذا تم وضع حجر الأساس الأول للمسار المؤدي إلى الأبعاد المخفية للكون. والخطوة الثانية تتمثل في ابتكار بروتوكول تجريبي قادر على التقاط الظاهرة المرغوبة، وقبل كل شيء، في إيجاد الجسيم الجاهز للقيام بالرحلة بين العوالم.

ينبغي إيجاد أو إنتاج هذه الجسيم، وتفادي تعرضه للإزعاج من محيطه، وإرساله إلى بران أو غشاء آخر ... واستعادته. في عام 2011، التقى ميشيل سارازين مع العالم التجريبي غيوم بينول Guillaume Pignolمن مختبر الفيزياء دون الذرية وعلم الكونيات في جامعة غرينوبل الألب. وهو متخصص في فيزياء النيوترونات، ويقترح أن الجسيم المفضل لديه الذي يمكن أن يكون المرشح المثالي لتسليط الضوء على تبادل محتمل للمادة بين غشاءين هو النيوترون. "يمكن للجسيمات الأخرى من الناحية النظرية أن تقوم بالخدعة، لكن النيوترون لا يزال يتمتع ببعض المزايا، كما يوضح غيوم بينول Guillaume Pignol. " بالفعل، كما يوحي اسمه، هو جسيم محايد، لا يتفاعل عن طريق القوة الكهرومغناطيسية، الأمر الذي يقتلع شوكة من أقدامنا. علاوة على ذلك، لدينا الوسائل اللازمة لإنتاج كميات كبيرة منه بسهولة، ولدينا معرفة جيدة إلى حد ما بفيزياء النيوترونات ". على مدار المناقشات، حدد الباحثان مفهومًا للتجربة من شأنه أن يختبر تبادل المادة بين غشاءنا الكوني وأغشية كونية أخرى.

الفكرة الأساسية هي إرسال تدفق من النيوترونات في اتجاه حاجز غير سالك على الإطلاق ; ويستحيل اختراقه بالنسبة لهم. ولكن قبل الوصول إلى هذا الجدار، يجب أن تمر النيوترونات عبر مادة تسمى الوسيط modérateur والمنظم، والتي ستجبر جزءًا صغيرًا منها على الاختفاء في غشاء آخر - إذا كان هذا موجودًا. يوضح غيوم بينول: "في كل اصطدام مع نواة ذرية، يكون للنيوترون احتمال ضئيل للغاية في أن يُلقى في هذا الكون المجاور لنا". ستصبح هذه الجسيمات "الشبحية" بعد ذلك قادرة مؤقتًا على عبور العقبة التي تواجهها من خلال تجاوزها عبر هذا الكون الخفي، كما لو كانت تستطيع المرور من تحت الباب. لكن التجربة لا تنتهي عند هذا الحد. في الواقع، فإن الاختفاء البسيط لبعض الجسيمات داخل الحشد الهائل من النيوترونات الموجودة في التدفق لن يتم ملاحظته ولن يكون من الممكن اكتشافه تمامًا".

أيضا، وللتأكد من مرور الجسيم من غشاء إلى آخر، فإن الباحثين قاطعين: من الضروري، بمجرد تجاوز الجدار، إعادة ظهور النيوترونات في كوننا. وهذا ممكن، لأنه وفقًا للنظرية، بعد المرور عبر الوسط المعتدل، يجب أن ينتهي الأمر بالنيوترونات المخفية في حالتين متراكبتين في ما يعرف بالتراكب الكمومي Superposition quantique: في كل من غشاءنا وفي أغشية أخرى. هذا التفسير، الذي يتعارض مع الفطرة السليمة ويخالف قوانين الميكانيكا الكلاسيكية، هو مع ذلك طبيعي تمامًا للفيزيائيين الذين اعتادوا العمل في عالم الكموم الكوانتوم. أيضًا، من الممكن نظريًا تحويل هذه النيوترونات مرة أخرى إلى غشاءنا، من خلال زيادة فرصها في التفاعل مرة أخرى مع المادة داخل مواد أخرى، هذه المرة تسمى العملية التجديد régénérant. "في نهاية التجربة، سينتظر الكاشف أي ناجين من هذه الرحلة ذهابًا وإيابًا بين البرانين أو الغشائين، كما يخلص ميكائيل سارازين يعتمد نجاح التجربة على كمية النيترونات المسماة العابرة للجدار، المستعادة بين الغشاءين والتي وضعت على نحو بديهي في أحدث جهاز لدينا. في السنوات التالية، سينتقل الفيزيائيون إلى المرحلة الثالثة من عملهم: التصميم الملموس لجهاز السماح بقياس حساس بما يكفي ليكون قابلاً للاستغلال وذا مصداقية، أولاً وقبل كل شيء، يجب أن يجدوا فريقًا علميًا قادرًا على إنتاج كمية كبيرة من النيوترونات.

سيأتي بعد ذلك باحثان آخران لتقوية الفريق: جاكوب لامبلين ، المتخصص في التجارب في فيزياء النيوترينو واكتشاف المادة المظلمة في جامعة غرينوبل - ألب، وغاي تيروان من جامعة نامور، وهو خبير في قياسات الضوضاء المنخفضة في الفيزياء النووية. " في هذا النوع من التجارب، من الضروري التخلص من الكشف عن النيوترونات الطفيلية، التي كانت ستصل إلى الكاشف بوسائل أخرى - التفاعل مع الأشعة الكونية، والنشاط الإشعاعي الطبيعي، وما إلى ذلك "، يكشف غاي تيروان. ويواصل شرحه:" من الضروري أولاً وضع درع ثانٍ، وهذه المرة حول الكاشف، مما يجعل من الممكن تجنب خطر تلوث الأخير قدر الإمكان ". يقترح الباحث بعد ذلك، من خلال فكرة جدار نيوترون، إحاطة الكاشف بغلاف من طبقتين - البولي إيثيلين وكربون البورون - مما يجعل من الممكن امتصاص غالبية النيوترونات القادمة من الخارج. ومع ذلك، وعلى الرغم من كل هذه الاحتياطات، فإن احتمالية التلوث ما زالت غير صفرية. "إذا كنا قادرين على اكتشاف النيوترونات، كان علينا التأكد من التمييز بين الإشارة الفعالة والضوضاء المتبقية البسيطة، كما يتابع جاكوب لامبلين. لذلك حددنا التوقيع المميز الذي يجب أن تتركه النيوترونات القادمة من الغشاء المخفي، وأيها سيكون مختلف جذريًا عن النيوترونات الأخرى ".

نحن إذن في عام 2015. اكتملت المرحلة الدقيقة من الاستعدادات، والفريق جاهز لمعمودية النار. هل ستقوم النيوترونات بالالتفاف عبر غشاء قريب من غشاءنا؟ لقد وصلت الإثارة إلى ذروتها. لمدة أسبوع كامل في معهد بول لانجفان peule-Langevin Institute، حاولت مجموعة صغيرة من علماء الفيزياء المتهورين، المستحيل: اكتشاف مرور الجسيمات في عالم غير كوننا. "سقطت النتائج بسرعة، ولم نكتشف أي فائض كبير في النيوترونات، أفاد جاكوب لامبلين على الفور، ولكن هل هذه هي نهاية القصة؟ على العكس!" هذا لم يبطل بأي حال سيناريو العوالم المتعددة. كانت هذه التجربة الأولى مجرد رسم تخطيطي، مما سمح لنا بوضع حد أعلى لاحتمال انتقال النيوترون من غشاء إلى آخر. "إذا لم يجد الباحثون النيوترونات المتوقعة في كاشفهم، فهذا يعني ببساطة أن هذه الجسيمات أقل احتمالية من المتوقع للتحول من عالم إلى آخر. ومع ذلك، فإن هذا الرقم يرتبط ارتباطًا مباشرًا بالمسافة بين الغشاءين - فكلما اقتربوا، زاد عدد النيوترونات. لذلك، تمكن الفيزيائيون من إظهار أن الغشاءين بداهة مفصولين بما لا يقل عن 1.4 × 10 33 رن، وهذا يعني 87 مرة من طول بلانك - والذي يمكن أن تبدأ الجاذبية منه في إحداث تأثيرات كمومية. "من ناحية أخرى، ليس لدينا حد أعلى، وإذا كان من المفترض أن يكون اللون البني بعيدًا جدًا، فهناك فرصة ضئيلة لأن نشهد اختفاء وعودة للنيوترونات. يعترف مايكل سارازين. ومع ذلك، فإن نجاح هذا الاختبار التجريبي الأول حفزنا حقًا على الاستمرار في هذا الاتجاه. لقد أظهرنا أنه من الممكن اختبار مثل هذه السيناريوهات بجهاز بسيط نسبيًا مقارنة بمسرعات الجسيمات الضخمة! "

ثم تأتي المرحلة الرابعة من عمل الباحثين: البحث عن التحسينات الممكنة. خطوة صعبة، لكنها شائعة في العلوم التجريبية وفوق كل شيء، الأكثر جرأة. يقول الفيزيائي إن الفريق مسلح بالشجاعة والتواضع والصبر من أجل الوصول إلى نتيجة في مفاعل دي مول. على وجه الخصوص، "عملت على تحسين المادة التي تسمح بتجديد النيوترونات المخبأة في غشاءنا. "كانت هذه بالفعل إحدى نقاط الضعف في المحاولة السابقة: قد تكون بعض النيوترونات قد فوتت العودة إلى الغشاء لدينا بسبب نقص كفاءة المجدد أو الوسيط."

العودة إلى عالمنا:

في تجربة Murmure، قام الفيزيائيون بإحاطة كاشف الهليوم 3 بطبقة سميكة من الرصاص. لقد مكنتهم الحجج النظرية بالفعل من تقدير أن هذه المادة تعمل مثل الهوائي، وتوجه النيوترونات التي تمر في غشاء آخر نحو عالمنا. تم إجراء تحسينات مهمة أخرى، لا سيما تحت تأثير ضوضاء الخلفية المرتبطة بالتفاعل مع النيوترونات خارج التجربة. تقع نتائج تجربة Murmure في نهاية عام 2020. للأسف ... على الرغم من التحسينات العديدة، لم تكشف هذه التجربة الجديدة عن النيوترونات الزائدة أيضًا. "لقد أدركنا أخيرًا أن مفاعل دي مول كان أقل قدرة على إرسال النيوترونات من غشاء إلى آخر من السابق"، كما يحلل مايكل سارازين. " وبالفعل، كانت طبقة المادة المعتدلة تأمل في حمل النيوترونات نحوها. لم يكن الغشاء المخفي سميكاً بدرجة كافية. ومع ذلك، فإن التحسينات التي أجريناها لم تذهب سدى، لأنها جعلت من الممكن تعويض هذه المشكلة: نحصل على نفس النتيجة تقريبًا على الحد الأدنى للمسافة بين الغشاءين، مع تدفق نيوتروني أضعف بكثير". لذلك فإن البحث عن البعد الخامس بعيد عن هنا! يأمل الفريق الصغير من الفيزيائيين في السنوات القادمة أن يتمكنوا من تنفيذ تجربتهم المحسنة في مفاعل آخر، من أجل استغلال إمكاناته الكاملة. "حتى لو بدت هذه النتائج مخيبة للآمال للوهلة الأولى، فقد أتاحت التجربة مرة أخرى إمكانية وضع قيود على بعض النماذج النظرية الحالية، كما فعلت كورالين ستاسر نسبيًا. وقد تمكنا من تأكيد الحد الذي تم تعيينه لاحتمالية مرور الجسيمات من عالم إلى آخر، وعلى أقل مسافة بين هاتين الغشائين - البرانين، وهي أمر مهم بالفعل في فهم هذه الفيزياء خارج النموذج القياسي أو المعياري". هذا ليس كل شيء. لقد أدرك الباحثون أيضًا أنه في مكان آخر كان من الممكن مواصلة سعيهم من خلال تجارب أخرى غير تجاربهم! لقد أدركوا، من خلال تشريح نتائجهم، أنه يمكنهم البحث عن علامات الاختفاء التلقائي والظهور من جديد للنيوترونات في نتائج التجارب الأخرى التي أجريت بالفعل، والتي يمكن الوصول إلى قاعدة بياناتها في موقع NEUTRINOS TO THE RESCUE

"على وجه الخصوص، نحن نعمل بالفعل مع نتائج تجربة الاستريو، التي تم تركيبها في نهاية عام 2016 في معهد peule-Langevin Institute، وكان الهدف منها دراسة جسيمات تسمى النيوترينوات ، في محاولة لإثبات بعض خصائصها الغريبة، حسب جاكوب لامبلين. في الواقع، اتضح أن كاشف النيوترينو فعال أيضًا في العثور على النيوترينوات. كانت التجربة في مفهومها قريبة إلى حد ما من مفهومنا، فقد تمكنت من التقاط بعض البيانات، دون حساب المحرضين للاختفاء التلقائي ومظاهر النيوترونات التي توقعنا رؤيتها! لذلك نحن في بحث كامل عن مثل هذه الأحداث بين بيانات هذه التجربة التي اكتملت الآن ". ربما يكون باحثون آخرون ذوو أهداف أقل تشويشًا قد شهدوا بالفعل، دون معرفة ذلك، مجيء وذهاب الجسيمات بين عالمين. ومن ثم فإن نتائجهم ستثبت بالصدفة وجود أكوان متوازية. ما لم تكن تجربة الكتم مصدر إلهام لعلماء آخرين عازمين بنفس القدر. يمكنهم بدورهم إطلاق عدد قليل من النيوترونات في ألغاز مفاعل تجريبي ومحاولة اكتشاف الآثار من عالم آخر.

المياه الثقيلة كمادة معتدلة وسيطة:

وسرعان ما أدركوا أن الحل الأمثل هو إجراء التجربة في مفاعل أبحاث نووي من نوع آخر. في الواقع، فإن ظاهرة الانشطار التي تحدث داخل المفاعل، والتي تتكون من انقسام ذرة ثقيلة إلى ذرتين أصغر حجمًا لإطلاق الطاقة، تكون مصحوبة بانبعاث نيوترونات، بمعدل اثنين أو ثلاثة أو أكثر، تتولد مع كل تفاعل. من الممكن بعد ذلك استعادة التدفق المنتظم والمسيطر عليه لهذه الجسيمات المحايدة داخل هذه الأجهزة، والتي تتناسب تمامًا مع متطلبات التجربة.

معهد بول لانجفان paule-Langevin في غرونوبل ، وهي منظمة بحثية متخصصة في فيزياء النيوترونات التي يشارك فيها Guillaume Pigno! سبق أن عملت في إطار تجارب أخرى، ثم طرحت نفسها كمرشح مثالي لجهازهم. يصف ميخائيل سارازين: "كان علينا تعويض هذه المعدات المتطورة والأجهزة التي كانت موجودة بالفعل هناك". وبمجرد خروجهم من قلب المفاعل، يجب أن تمر النيوترونات عبر طبقة من الماء الثقيل. جزيئات H20 لها ذرات الهيدروجين الخاصة بها مستبدلة بنظيرها الثقيل، الديوتيريوم، الذي تحتوي نواته على نيوترون إضافي ". تسمح هذه المادة، المؤهلة لتكون وسيطًا، في المفاعل النووي، بإبطاء الجسيمات دون امتصاصها - تساهم التصادمات المتعددة بين النيوترونات وجزيئات الماء الثقيل في كفاءة التفاعل المتسلسل. لكن اتضح أنه كجزء من التجربة، فإن للنيوترونات أيضًا فرصة لتمرير غشاء مخفي عند كل اصطدام مع ذرة أخرى. باختصار: إن وجود هذا الوسيط نعمة حقيقية للباحثين. في كل مكان سيكون هناك بركة كبيرة من الماء الخفيف ثم جدار خرساني سميك، يعملان معًا كدرع للنيوترونات. من الناحية النظرية، لا يمكن لأي نيوترون أن يمر عبر هذا الجدار المزدوج. أخيرًا، سيتم وضع كاشف النيوترون بعد هذا الحاجز غير السالك. سيكون ممتلئًا بغاز الهليوم -3، وهو مركب يستخدم بانتظام للكشف عن وجود النيوترونات والذي من شأنه، علاوة على ذلك، تجديد النيوترونات مؤقتًا في الغشاء المخفي، مما يتسبب في عودتها إلى كوننا.

ومع ذلك، يشعر الباحثون في هذه المرحلة أنهم سيحتاجون إلى بعض المساعدة. يتضمن البروتوكول الذي ابتكروه خبرة عالية المستوى في اكتشاف الجسيمات بكميات صغيرة بصورة تبعث على السخرية، والمعروفة أيضًا باسم قياسات منخفضة الضوضاء في أحد الغشائين وتعد هذه بالفعل خطوة مهمة في فهم هذه الفيزياء بما يتجاوز النموذج القياسي. "وهذا ليس كل شيء. لقد فهم الباحثون أيضًا أنه من الممكن مواصلة سعيهم من خلال تجارب أخرى غير تجاربهم! لقد أدركوا، من خلال تشريح نتائجهم، أنه يمكنهم البحث عن علامات الاختفاء والظهور التلقائي للنيوترونات في نتائج التجارب الأخرى التي تم إجراؤها بالفعل، للإنقاذ "على وجه الخصوص، نحن نعمل بالفعل مع نتائج تجربة Stereo ، التي تم تركيبها منذ نهاية عام 2016 في معهد Paule-Langevin Institute ، والتي كان الهدف منها دراسة الجسيمات المسماة النيوترينوات، في محاولة لتسليط الضوء على بعض خصائصها الغريبة ، يربط جاكوب لامبلين. في الواقع، اتضح أن كاشف النيوترينو فعال أيضًا في إيجاد النيوترونات.!.: التجربة في مفهومها قريبة جدًا من مفهومنا، فقد تمكنت من التقاط الاختفاء التلقائي والظهور للنيوترونات دون أن يدرك المحرضون ذلك. من المتوقع أن نرى! لذلك نحن في بحث كامل عن مثل هذه الأحداث من بين بيانات هذه التجربة التي اكتملت الآن. "ربما يكون باحثون آخرون ذوو أهداف أقل تشعبا قد شهدوا بالفعل، دون معرفة ذلك، أي مجيء وذهاب الجسيمات بين عالمين. وستكون نتائجهم مصادفة بعد ذلك لكي تحمل دليلًا على وجود أكوان متوازية. ما لم تكن تجربة الكتم مصدر إلهام لعلماء آخرين مصممين بشكل متساوٍ. عل دفع دفق نيوترونات في أركان مفاعل تجريبي ومحاولة اكتشاف آثار عالم آخر ... يمكن لهذه بدورها إطلاق عدد قليل من النيوترونات في أركانا مفاعل تجريبي ومحاولة الكشف عن آثار لعالم آخر ملتفة على نفسها، وبطول قصير للغاية. من خلال هذه النظرية، نعلم لماذا لا تدرك حواسنا ولا أجهزة القياس لدينا البعد الخامس في حياتنا اليوميًة. "إن التشابه بين البراغيث والأكروبات يسمح لنا بتشكيل تمثيل تقريبي لما هو عليه هذا البعد الخامس الافتراضي، يشرح جورجي دفالي.

خذ بهلوانًا يمشي على سلك. على الرغم من كل جهوده، لن يتمكن أبدًا من التحرك في أكثر من بُعد واحد: للأمام أو للخلف. من ناحية أخرى، يمكن للرقاقة الموجودة على نفس السلك الوصول إلى بُعد إضافي أصغر. وهكذا يمكن أن يتحرك Ble في جميع الاتجاهات حول الحبل وينتهي به الأمر إلى الولوج إلى ذلك البعد الإضافي. لذلك سنكون كل تلك البهلوانات التي لا تتوفر لها سوى ثلاثة أبعاد مكانية، ضمن مساحة أكبر بكثير بأبعاد 10، 20، 26. استحوذ مفهوم البعد الإضافي تدريجياً على جزء من المجتمع العلمي. في الثمانينيات، أخذ بعض المنظرين الفكرة مرة أخرى، دائمًا بهدف توحيد التفاعلات الأساسية - الآن أربعة وهي الجاذبية والكهرومغناطيسية، بعد اكتشاف التفاعلات النووية القوية والضعيفة حسب جورجي دفالي. وفقًا لإصدارات هذه النظرية، يتكون الزمكان لدينا من 10 أو 11 أو حتى 26 بعدًا، معظمها صغير جدًا على وجه الخصوص، طور علماء فيزياء الجسيمات نظرية الأوتار، وهي نموذج توحيد رائع قائم على فكرة تمثيل جميع الجسيمات الأولية على أنها أوتار مهتزة صغيرة أحادية البعد ومرة أخرى، استغرق الأمر بضعة عقود." حتى يكون هذا رائعًا وأنيقًا" ولكي تعمل النظرية، كان من الضروري للغاية إضافة أبعاد مكانية إلى كوننا "، كما يشهد جورجي دفالي. ولكون تلك الأبعاد المكانية صغيرة للغاية لا يمكننا تجربة الحركة وفقًا لها، بل إن بعض الاختلافات في نظرية الأوتار تقترح فكرة رائعة مفادها أن الكون الذي نتطور فيه ليس سوى نوع من الجزر المعزولة داخل `` مساحة زمكان أكبر بكثير، تمتلك أبعادًا إضافية عديدة. ومن هذه الفكرة نشأت مفاهيم "الغشاء" والكون الموازي لكوننا: فهذا الأخير هو واحد من بين أكوان أخرى يتمتع بثلاثة أبعاد مكانية، بالإضافة إلى بعد زمني واحد، فإن الكون المرئي الذي نحن فيه لن يكون سوى غشاء واحد من بين عدد لامتناهي من الأغشية - الأكوان.

"الكتلة": الكل بأبعاد متعددة. يُطلق على حجم الزمكان الذي يحتوي على جميع الأغشية اسم الكتلة. سيكون لها أكثر من ثلاثة أبعاد ، بما في ذلك الأبعاد الكبيرة والصغيرة.

ربط مخفي بين الأغشية فيما بينها يمكن أن تكون بعض أبعاد المادة السائبة عبارة عن قنوات اتصال بين أغشية. يمكن للجسيمات مثل الجاذبية أن تنتقل من غشاء إلى آخر عبر هذه الأبعاد.

النيوترون، رائد الرحلة إلى الحياة الأخرى في الكون الموازي. من بين عدد كبير من الجسيمات المعروفة للفيزيائيين، كان من الضروري اختيار الجسيمات الأكثر قدرة على الهروب سالمة من هذه الرحلة ذهابًا وإيابًا إلى عالم آخر. وقع الاختيار أخيرًا على النيوترون، وهو جسيم موجود في نواة الذرات، وهو غير أولي لأنه يتكون من ثلاثة كواركات (اثنان "علويان" وواحد "مهرج"). كما يوحي اسمه، فإن النيوترون محايد كهربائيًا، مما يعني أنه لا يخضع لتأثيرات التفاعل الكهرومغناطيسي وبالتالي يسهل مهمة المجربين. بالإضافة إلى ذلك، فإن جسده معروف جيدًا، ويسهل اختباره بكميات كبيرة في مفاعل الانشطار النووي.

في أصل الأكوان المتوازية:

منذ بداية القرن العشرين، واجه الفيزيائيون تحديًا: لتوحيد التفاعلات الأساسية التي تحكم سلوك المادة. "منذ نجاح توحيد الظواهر المغناطيسية والكهربائية في القرن الحادي عشر" بواسطة جيمس ماكسويل، كان الفيزيائيون يبحثون عن نظريات موحدة جديدة، حتى عن نظرية كل شيء، والتي من شأنها أن تصف جميع الأفعال المتداخلة المعروفة في بطريقة فريدة ومتماسكة ، كما يذكر عبد الحق جوادي ، مدير الأبحاث في المركز الوطني للأبحاث العلمية  في النظرية التوحيدية CNRS Unified Theory. يأخذ هذا المسعى خطوة إلى الأمام في عام 1921، عندما قدم الألماني تيودور كالوزا أحد النماذج الأولى لتوحيد القوتين الأساسيتين الفريدين المعروفتين آنذاك: الجاذبية والكهرومغناطيسية. يوضح كلوزا أنه من الممكن الجمع بين المعادلات التي تصف هاتين الظاهرتين المتميزتين تحت نفس النظرية الموحدة. إلا أن الفيزيائي يسن شرطًا: من الضروري أن نضيف إلى كوننا بعدًا إضافيًا صادمًا، البعد الخامس؟ من الناحية النظرية، لا شيء يمنع إضافة بُعد واحد أو أكثر إلى الزمكان، وهو تقليديًا رباعي الأبعاد إنشونال (ثلاثة أبعاد للفضاء وواحد من الزمن)، كما هو موصوف منذ أن طور أينشتاين نظريته النسبية. من المسلم به أنه "من الناحية العملية، من المعقد للغاية إضافة بُعد زمني، تحت طائلة انتهاك مبدأ السببية المقدس، كما يعترف جورجي دفالي، المنظر في معهد ماكس بلانك للفيزياء في ميونيخ (ألمانيا). إضافة الأبعاد المكانية بالإضافة إلى الثلاثة التي نلاحظها بشكل يومي لا تشكل مشكلة حقيقية ولكن إذا كانت هذه الأبعاد الإضافية موجودة، فكيف لا يمكننا رؤيتها ونشعر بوجودها؟ بعد بحث كلوزا، السويدي أوسكار كلاين يجيب على السؤال، ويعطي البعد الخامس شكلاً.

أوسكار كلاين (1894-1977) في عام 1926 أكمل نظرية كلوزا، من خلال إعطاء الأبعاد الجديدة شكلاً ملفوفًا وطولًا قصيرًا جدًا، قام جيمس ماكسويل (1831-1879) بتوحيد الكهرباء والمغناطيسية تحت معادلة واحدة، مما أثار حماس خلفائه. ألبرت أينشتاين (1879-1955) طور نظرية النسبية العامة، موضحًا بأن المكان والزمان لا ينفصلان.

تيودور كلوزا (1885-1954) كان أول من تخيل في عام 1921، نظرية تنطوي على وجود أبعاد إضافية.

نظرية الأوتار La théorie des cordes:

ماذا لو لم تكن اللبنات الأساسية للكون جسيمات نقطية، بل خيوطًا صغيرة؟ وهكذا، مثل أوتار الجيتار التي تولد نغمات مختلفة عن طريق الاهتزاز على ترددات مختلفة، يمكن لهذه الأوتار أن تلد كل الجسيمات التي نعرفها، وفقًا لطريقة الرنين ... دمج قوة الجاذبية فيما يسمى بالنهج المضطرب، وهي طريقة رياضياتية هائلة طورها الفيزيائي الأمريكي ريتشارد فاينمان، والسماح بتطبيق مبادئ ميكانيكا الكموم على التفاعلات القوية والضعيفة والكهرومغناطيسية. لأنه إذا أمكن وصف هذه القوى الثلاث على المستوى المجهري لتشكيل النموذج القياسي أو المعياري لفيزياء الجسيمات، فإن أي محاولة لفعل الشيء نفسه مع الجاذبية قد انتهت حتى ذلك الحين بفشل لاذع ...

حلم العالم الفيزيائي:

من الناحية التاريخية، فإن ما يسمى بنظرية الأوتار هي إذن أول من لتوحيد القوى الأربع، وهي النظرية التي حلم بها كل فيزيائي! ومع ذلك، نظرًا للعديد من الحالات الشاذة النظرية التي تمت مواجهتها أثناء استخدامها في الزمكان لدينا، كان على الخبراء افتراض وجود أبعاد مكانية إضافية، والتي لن نتمكن من الوصول إليها نظرًا لصغر حجمها. لإثبات محدودية هذه النظرية، حاول الفيزيائيون، في أوائل عام 2010، الكشف في مصادمات الجسيمات الكبيرة عن وجود عائلة جديدة من الجسيمات تنبأت بها هذه النظرية: وهي الجسيمات فائقة التناظر.

لسوء الحظ، لم يتم الكشف عن أية إشارة إيجابية حتى الآن. لذلك فإن نظرية الأوتار تراوح دائمًا إلى حد ما في نفس النقطة. لكن اكتشاف أبعاد مكانية إضافية يمكن أن يغير قواعد اللعبة.

الثقالة الكمومية الحلقية:

للتوفيق بين ميكانيكا الكموم والنسبية العامة، يعتقد أنصار نظرية الأوتار أنه من الضروري التمسك بقوة بالشكلية الرياضياتية، ولا سيما نهج ريتشارد فاينمان المضطرب الشهير. لكن ... ماذا لو كان الأخير غير متوافق تمامًا مع قوة الجاذبية؟ لأن النهج المضطرب يعمل بشكل مثالي في إطار كون أحادي ثابت، بالطبع؛ لا يزال من الصعب دمج الجانب الديناميكي والمنحني للزمكان الذي قدمته النسبية العامة، والتي تميل إلى إزعاج العديد من علماء الفيزياء. بدلاً من إدخال تعديل على بنية المادة، من الجسيمات إلى الأوتار، فإن استراتيجية أخرى لتحديد مقدار الجاذبية ستتألف ببساطة من أخذ معادلات النسبية العامة، وإعادة صياغتها. تم تنفيذ هذه المهمة الشاقة لأول مرة في عام 1986 من قبل الفيزيائي الهندي أبهاي أشتيكار، مما مهد الطريق للبديل الرئيسي لنظرية الأوتار: الجاذبية الكمومية الحلقية Gravité quantique en boucle.

تمييز الزمان والمكان:

يشير هذا الأخير إلى أنه على المستوى المجهري أو ما دون الذري، يكون الزمكان منفصلاً، أي أن مساحات وأحجام الفضاء لا يمكن أن تأخذ أي قيمة، ولكن يتم تحديدها كمومياً. - تشبه إلى حد ما الإلكترونات التي يمكن أن تأخذ فقط حيزاً محددًا للغاية يدور حول نواة الذرة. لذلك، تنص هذه النظرية على أنه على مقياس اللامتناهي في الصغر، فإن الفضاء ليس متصلًا على الإطلاق، ولكنه يتكون من حبيبات بدائية تسمى كوانتا مجال الجاذبية. لاختبار صحة هذه النظرية تجريبياً، يمكن للفيزيائيين، على سبيل المثال، محاولة اكتشاف هذا التشخيص التقديري للزمكان باستخدام الأشعة عالية الطاقة، أو حتى البحث عن توقيع في قلب الإشعاع الكهرومغناطيسي الكوني، الذي انتشر عقب أقل من مائة ألف سنة بعد الانفجار العظيم. لاحظ أن الجاذبية الكمومية الحلقية لا تفترض وجود أكوان متوازية أو أبعاد إضافية. لكن لا يوجد ما يثبت أنها غير قادرة على دمج مثل هذه المفاهيم.

نحو فيزياء عالية الدقة:

استهداف ظواهر معينة بدلاً من اختبار النظرية ككل: هذا هو النهج الجديد لنظام يتوق إلى سد الثغرات في النموذج القياسي.

لم يعد الأمر سراً: بعد القرن العشرين المزدهر بشكل خاص، أصبحت فيزياء الجسيمات الآن كمن يسير في مغامرة عبور الصحراء، بل حتى يمكننا القول إنها في أزمة، وفقًا لبعض المتخصصين. في الواقع، على مر السنين، أظهر النموذج القياسي، وهو نظرية رائعة تم تطويرها لوصف اللبنات الأولى وتفاعلات المادة قدر الإمكان، أنه غير قادر على حل ألغاز المادة السوداء المظلمة والطاقة المعتمة أو الداكنة أو المظلمة، للتوفيق بين الجاذبية والجسيمات الجديدة. أو لتثبيت معادلات الطاقة العالية جدًا، والتي من شأنها من الناحية النظرية أن تعطي بوزون هيغز كتلة قريبة من اللانهاية ...

من أجل سد هذه الثغرات، أطلق المنظرون بتهور مطلب البحث عن فيزياء جديدة، وتطوير نماذج شاملة من الثراء والتنوع المجنون: جسيمات غريبة، وقوى إضافية، وتماثلات خفية، وأبعاد إضافية ... لسوء الحظ، التجارب لم تثبت أو تؤكد أي من هذه الفرضيات. الأسوأ من ذلك: أن الأمل الذي وُضع في أوائل العقد الأول من القرن الحالي في تجارب كبيرة جدًا مثل مصادم الهادرونات الكبير (LHC) قد تلاشى بسبب الافتقار إلى حدوث اختراق كبير.

في مواجهة الجدار، قرر فيزيائيون مثل ميشيل سارازين، باحث مشارك في معهد أوتينام (جامعات بورغون-فرانش-كومتي ونامور، في بلجيكا)، وزملاؤه ... تغيير الحجم. بدلاً من الاستثمار في المشاريع الضخمة التي ستستغرق عقودًا لإكمالها، فإنهم يعملون الآن في "فيزياء عالية الدقة"، وتتمثل الميزة الأولى والهائلة في تقليل التكاليف والقوى العاملة: عندما يكلف LHC ما يقرب من 4 مليار يورو وتحشد الوكالة الأوروبية سيرن CERN 17500 عقل علمي، فإن تكلفة تجربة Murmure تكلف حوالي 50000 يورو لفريق من عشرة علماء، بما في ذلك طلاب الدكتوراه.

منطق بحث آخر:

"أكثر من مجرد اختلاف بسيط في الوسائل، فإن منطق البحث بأكمله هو الذي يختلف، كما يصر مايكل سارازين. من خلال إجراء تصادمات الجسيمات، يجمع المجربون كميات هائلة من البيانات، ويمكنهم في نفس الوقت اختبار كمية البيانات. نحن نركز على اكتشاف ظاهرة واحدة دقيقة ". بعبارة أخرى، إذا كانت مصادمات الجسيمات تعمل مثل سفن الصيد، فتقوم بإلقاء شبكة واسعة من أجل جمع أكبر قدر ممكن من المواد القابلة للاستغلال، فإن تجارب مثل Murmure الهمهمة تكون أقرب إلى الصيد بالصنارة: أقل كفاءة من حيث الكمية، ولكنها أكثر استهدافًا بشكل غير محدود.

كريستوفر سميث، المنظر في مختبر الفيزياء دون الذرية وعلم الكونيات في غرونوبل، يختبر هذا التغيير الجذري في النموذج بشكل مباشر. أمضى الباحث سنوات في مصادم الهادرونات العملاق LHC دون كلل في تعقب علامات الفيزياء الجديدة، لا سيما من خلال البحث عن جسيمات افتراضية تنبأت بها نظرية كالوزا-كلاين Kaluza-Klein. انضم الآن إلى مجموعة Frontier Intensity Research Group، التي تتخذ خيارًا شائعًا بشكل متزايد لاستكشاف هذه الفيزياء الجديدة عن طريق زيادة "لمعان" التجربة - فهم الدقة - بدلاً من مقياس طاقتها. "لقد وصلنا إلى حد ما إلى حدود الطاقة الخاصة بـ UfC فيما يتعلق بالبحث عن هذه الجسيمات الغريبة، مما سمح لنا بتحسين النماذج التي تنبأت بوجودها، كما يؤكد كريستوفر سميث. بتوليد مصادمات طاقة أعلى، يمكننا جميعًا الاستمرار في هذا" البحث، على وجه الخصوص بفضل هذه الملاحظة، شاركت فيروز مالك، من جامعة غرونوبل، عن طيب خاطر. حاولت الكشف عن وجود أبعاد إضافية في LHC، من خلال دراسة أزواج من الفوتونات عالية الطاقة، دون أن نضع أيدينا على ما كنا نأمل في العثور عليه، تعترف الفيزيائية. بالإضافة إلى ذلك، كلما زادت طاقة هذه الاصطدامات، زادت ضوضاء الخلفية، مما يجعل تحديد الشذوذ المحتمل أكثر صعوبة. " هذا هو السبب في أن هذه التجارب الأكثر تواضعًا، والتي تحاول هزيمة النموذج القياسي أو المعياري من خلال العديد من نقاط الدخول الأخرى، هي حقًا أنفاس من الهواء النقي بالنسبة لنا ".

تم العثور على هذا الحماس في السنوات الأخيرة في الأدبيات العلمية، والتي تزخر بنتائج التجارب المماثلة، التي جمعتها فرق صغيرة في وقت قصير جدًا. Guillaume Pigno غيوم بينو، ! في مختبر الفيزياء وعلم الكونيات تحت الذري، متخصص في الدقة العالية، يستخدم بشكل أساسي النيوترون (والذي يتطلب بالتأكيد مفاعل أبحاث نووي ليس مقعدًا مختبريًا تمامًا، بل بناء مختبر صغير بالفعل وأرخص بكثير من مصادم الجسيمات). بالإضافة إلى مساهمته في Murmure، عمل في مجال ذي صلة ورائع بنفس القدر: وهو البحث عن المادة السوداء أو المظلمة. في الواقع، هناك العديد من الأسباب التي تدفع الباحثين اليوم إلى تعقب هذه المادة المجهولة الماهية. سيكون هناك مرشحًا جيدًا للمادة السوداء أو المظلمة. يقول غيوم بينوGuillaume Pigno: "ستكون النيوترونات قادرة - في حالات نادرة وعندما يتم دفعها هناك عن طريق تطبيق مجال مغناطيسي قادرة لتتأرجح من الحالة المعتادة إلى حالة النيوترونات المرآة". ثم نحاول بعد ذلك اكتشاف مثل هذه الأحداث في التجارب التي هي نوعاً ما تشبه النفخة ". الفكرة هي استخدام شعاع من النيوترونات ومحاولة مشاهدة الاختفاء بعفوية من هذه الجسيمات في وجود مجال مغناطيسي: وبواسطة جهاز بسيط وفعال وقابل للتحقيق بتكلفة منخفضة مرة أخرى.

ومن جانب جامعة واشنطن، هناك فريق صغير آخر - تضمنت دراسته الأخيرة 5 باحثين - يحاول منذ عام 2007 تكرار تجربة مماثلة لتجربة كافنديش، مما يجعل من الممكن تحديد قيمة ثابت الجاذبية.. مسلحين بمعدات دقيقة جيدة تكون قياسية في أي مختبر، يسعون جاهدين لضبط القياسات لتحديد مدى تأثير ثابت الجاذبية اللامتناهي في الصغر.

تجربة لا تفشل حقًا أبدًا:

بالنسبة إلى غي تيروين Guy Terwagne، في نامور، "تُظهر هذه السلسلة من التجارب أنه لا يزال بإمكاننا القيام بفيزياء الجسيمات على جميع المستويات". باختيار عدم اختبار النظرية ككل بعد الآن، كما هو الحال في مسرعات الجسيمات، ولكن ببساطة اختبار التأثيرات المستهدفة التي تنبأت بها نماذج معينة، يضع المجربون قيودًا صارمة بشكل متزايد على الأخيرة، تاركين المنظرين للقيام بذلك. وهو أمر غير محتمل أكثر فأكثر مع انخفاض النتائج، بينما يظهر البعض الآخر أكثر قوة. لذا فإن التجربة لا تفشل أبدًا. حتى عندما لا يتم تحقيق هدفها النهائي حقًا، تظل نتائجه وبروتوكول ffi قابلين للاستغلال "، مع تقرير مخاطر المنفعة الممتازة "، يؤكد! المنظر باتريك بيتر، مدير الأبحاث في المركز الوطني للبحوث العلمية والفيزياء الفلكية في معهد باريس للفيزياء الفلكية:" على عكس أخواتهم الهادرونات العملاقة، لن يكون الأمر خطيرًا إذا لم يكن هناك تأثير غريب. من خلال هذه التجارب، نظرًا لتكلفتها المنخفضة للغاية. من ناحية أخرى، إذا وجدنا شيئًا ما، يمكن أن يؤدي إلى ثورة مفاهيمية حقيقية! "

لم يتم الفوز بالمعركة حتى نكتشف أخيرًا ما يكمن وراء النموذج القياسي أو المعياري. لكن الآن أصبح جيشًا حقيقيًا من جنود المشاة يسيرون جنبًا إلى جنب مع آلات الحرب مثل LHC. معرفة أن اختراقًا طفيفًا في دفاعات العدو يمكن أن يكون كافيًا لإخلال فهمنا تمامًا لــ اللامتناهي في الصغر.  الباحثون يتجهون الآن إلى المعدات الموجود من بينها (مفاعل الأبحاث BR2 المستخدم في مشروع Murmure). ينحرف النموذج القياسي بعيدًا جدًا عن المسار اليساري. هذه واحدة من المشاكل الكبيرة للنموذج القياسي أو المعياري: في حين أن جميع الجسيمات يمكن أن توجد نظريًا في نسختين- اليسار واليمين في لغة الفيزيائيين - بعض النيوترينوات لوحظ فقط في نسختها اليسرى. نتيجة مؤسفة، بالنظر إلى أن مثل هذا الانتهاك للتناظر ليس له سبب للوجود بالنسبة للمنظرين. من أجل استعادة التوازن، تخيلوا بعد ذلك عائلة أخرى من الجسيمات اليمنى، والتي من شأنها أن تعيد التوازن - هذا هو أصل مادة المرآة، التي يصعب اكتشافها لأنها لن تتفاعل مع جسيمات النموذج.

إعداد وتحرير وترجمة د. جواد بشارة

ملحق"4"

ما معنى " التكنولوجيا"؟

المقطع الأول "تكنو" تعني المهارة أو الفن، والمقطع الثاني "لوجيا" وتعني دراسة أو علم، وكلمة تكنولوجيا مجتمعة علم المهارة، وعلم التطبيق، أو علم المهارة الفنية، أي أنها تقوم بأداء الأعمال بناء على خطط مسبقة، تؤديها بكل مهارة وإتقان لكي يكون عملك غير مكرر فالتكنولوجيا تعني التميز .

اما "الرقمية"

معناها تقنية تتمحور حول وسائل التواصل الاجتماعي والاعلام الالكتروني ويسمى كذلك الرقمي اي "التطبيقات" ، البيانات الكبيرة والرسوم والطباعة ثلاثية الأبعاد والسحابة والزوم والبريد الالكتروني وكل ما يتعلق بالاتصالات والمعلومات عبر التراسل المباشر وغير المباشر والنشر والطباعة الرقمية "الطباعة الالكترونية" وتخزين البيانات والمعلومات وارشفتها عبر الانترنيت .ويمكن اختصار كل ذلك باحد المصطلحين : "العالم الرقمي" او "عصر المعلوماتية" .

نحن الان فعلا رغم تباين واختلاف المستويات الثقافية والعلمية للبلدان بعصر المعلوماتية ، لا يمكن لنا الاستغناء عن ادواته التي اختصرت المسافات والوقت والتخزين والتراسل وغيرها من ضرورات الحياة اليومية اثناء اداء العمل او خارجه باوقات الفراغ .

انه عصر التقنيات الجديدة والتكنولوجيا "الرقمية" الجديدة لدرجة لا يمكننا الاستغناء عن اداواته او وسائطه وهما : الموبايل والكمبيوتر وتفرعاتهما كاللوحي والاي فون وسواها من الوسائط الرقمية التي اصبحت من مسلتزمات حياتنا المعاصرة .

التكنولوجيا الرقمية دخلت تقريبا بجميع مقتنياتنا المنزلية والشخصية لانها غير مقتصرة على الموبابل والكمبيوتر الاداتين الرئيسيتين للعالم الرقمي ، كالادوات المنزلية والكاميرات "دكيتال" والفيديو الرقمي والافلام وأدوات التصوير السينمائي وطرق العرض والمؤثرات البصرية المرتبطة بالاعلام المرئي وسواها مما انتجته التكنولوجيا الرقمية في عصرنا "عصر المعلوماتية" .

وبما ان تلك التكنولوجيا اصبحت متداولة بدون حدود فاننا نستعملها بشكل يومي دون التفكير بما توفره لنا من سهولة وديناميكية وسرعة وقوة اداء ودقة كاننا قد اعتدنا عليها مسبقا دون البحث عن خفاياها التي تبعدنا اكثر واكثر عن مجاراة تطورات عصرنا الذي توفره التكنولوجيا الرقمية . وما زلنا نقف في الصفوف الخلفية لاستكشاف هذا العالم الجديد الذي لا يتجاوز عمرة اكثر من ثلاثة عقود . واستخدامنا لمنتجاته دون المشاركة بابتكاراته او الدخول بعمليات التصنيع التي ترفد تطوراته المستمرة ولا تكاد تمر الساعات الا ونحن على موعد مع اكتشافات وتطورات جديدة تفوق سابقاتها سواء على مستوى التصنيع او الاداء او السرعة والدقة .

السؤال موجه للمعنيين في دولنا العربية الى متى نقف في الصفوف الخلفية لتطورات عصرنا؟ كمتفرجين ومستخدمين دون ان نشارك مشاركة حقيقية بتطوير وانتاج تلك التقنيات التي بدأت منذ اكثر من عقد ترسم الملامح الحقيقية للمستقبل ؟

بينما تشهد دول اسيا تنافسا محموما على دخول اسواق صناعات التكنولوجيا الرقمية بواسطة ابتكاراتها وصناعاتها وسهولة استخدامها في كافة شؤون الحياة على قدم المساوة مع كبرى الشركات التكنولوجية العالمية في الغرب .

نحن في الوطن العربي في الواقع لسنا سوى متفرجين ومستهلكين للصناعات والتكنولوجيا الرقمية بعد ان فاتنا اللحاق من قبل بالثورة الصناعية الكبرى التي اجتاحت العالم بداية ومنتصف القرن الماضي؟ وها نحن الان وبعد اكثر من ثلاثة عقود على الثورة الجديدة نقف في نفس المكان في الصفوف الخلفية لهذه الثورة التي غيرت طرق تفكيرنا واساليب العمل والانتاج كمستهلكين دون المشاركة الحقيقية على مستوى التصنيع والانتاج والابتكار .

لا احد يلام بالتأكيد في تخلفنا ماضيا وحاضرا سوى سياسيينا وانظمتنا القمعية الغارقة بالفساد والتخلف . تكرر نفسها منذ اكثر من قرن بهيئة اديولوجيات غير قابلة للنقد والتقويم والتطور او دينية وطائفية اكثر تخلفا، تعاني من نفس الامراض منذ اكثر من قرن . وازاء هذا الواقع السياسي والانظمة القمعية المتعاقبة لا غرابة ان تكرس تلك الانظمة الفساد والتخلف او ان نجد انفسنا في الصفوف الخلفية للاحداث والتطورات والثورات الاجتماعية والثقافية والتكنولوجية .

لهذا انا من دعاة ترسيخ مبدأ "التعليم المدمج" ويعني التعليم التقليدي "الكلاسيكي" مع التعليم الالكتروني "الرقمي" بوقت مبكر من الدراسة قبل المتوسطة لانه سيكون من الصعب ايجاد وظائف او اعمال للفروع العلمية والادبية او المهنية لمن لا يجيد التعامل مع الكمبيوتر او العالم الرقمي وتقنياته وبرامجه . وتنمية الذهن والقدرة على التعامل مع المشكلات التقنية للمنتجات والصناعات الرقمية اوالبرامج الجديدة "المستحدثة" او "المطورة" .

قيس العذاري

22.2.2021

...................

توضيح :

هناك اشكالية واضحة في التعريف بالمصطلحات الاجنبية المكونة من مقطعين او اكثر والسبب ان كل مقطع له معنى يختلف عن المقطع اللاحق والمصطلح المكون من مجموع المقاطع له معنى اخر يختلف عن معاني المقاطع المكون منها . لذا دائما ما يحدث الالتباس لدى الدارسين والباحثين في استخدام المصطلحات الاجنبية المكونة من دمج مقطعين او اكثر ، والطريقة الصحيحة لاستخدام مثل هذه المصطلحات في الدراسات والبحوث شرح معنى كل مقطع ومن ثم المصطلح المكون منها لكي لا يحدث سوء فهم او الالتباس باستخدام المصطلحات الاجنبية في الدراسات والبحوث .

هناك مراجع عديدة وموسوعات متخصصة بشرح المصطلحات الاجنبية يمكن الرجوع اليها للوصول الى الدقة العلمية اللازمة لاستخدام المصطلحات الاجنبية في الدراسات والبحوث .

والابامكان استخدام خانة البحث search ووكبيديا فهما اكثر دقة في البحث عن معاني المصطلحات المؤلفة من مقطين او اكثر او المصطلحات المركبة .

في العلم كما في السياسة لابد من أن نرصد حدوث ثورات تسعى للتغيير بعد أن جاء واقع الحال بأسئلة تتحدى الأنسان وطموحه نحو الأفضل دائما. وكما في السياسة فليست كل ثورة بناجحة، بل وحتى أن نجحت الثورات فلن يكون تحقيق أهدافها مضمونا..

واليوم ونحن نشهد التطورات الكبيرة التي فرضتها فايروسات الكورونا أو الكوفيد19 على بني البشر لابد من أن نرصد دروسها لتستمر خدمة أيجابية متواصلة مع ثورة العلم عبر التاريخ.

يقول لورنس برينسيبيه في كتاب له بعنوان الثورة العلمية والتي حصرها في أوروبا بين عامي 1500-1700م، أن هذه الثورة كانت قد أنطلقت من خلال أهتمام الأوروبيين بالعالم الطبيعي من حولهم وتفاعلهم معه، حيث أدت هذه الثورة الى فتوحات علمية في شتى المجالات؛ فعبر أمعان النظر من خلال التليسكوبات الآخذة في التطور، تمكّن الأوربيون من رؤية عوالم هائلة جديدة؛ أقمار لم يكونوا يحلمون بها حول كوكب المشتري مثلا، وحلقات كوكب زحل، وعدد لا حصر له من النجوم الجديدة. وبواسطة التقنيات الحديثة اليوم صار الناس يتحدثون مع بعضهم البعض بالصورة والصوت وهم على بعد آلاف الأميال..ثم أن البشر تمكّن من أستخدام ميكروسكوبات المختبرات العظيمة للكشف عن تراكيب جزيئية دقيقة لمخلوقات في الكون فيها ما يمرض الأنسان فيؤذيه، وفيها ما يتعايش معه فيفيده. ومن هنا تأتي بشائر الثورة العلمية الجديدة، والتي تتحدّد معالمها اليوم أكثر من أي وقت مضى، فكأن أنتشار وباء الكورونا وفايروس الكوفيد 19 المستجّد قد كان بداية الأنطلاق التي أنتظرها العلماء.

ولابد من تحديد بعض صفات ثورة العلم الجديدة:

* لقد تم التركيز مؤخرا على أستخدام النظريات العلمية وتطبيقاتها غير السريرية في مجالات العلوم الصرفة ومجال الأختبار السريري، وبما يسرّع من الحصول على النتائج المرجوة من التنظير العلمي والأجتهاد البحثي.

* لقد تم التعاون بشكل مدهش وأيجابي بين مراكز البحوث الجامعية الأكاديمية من جهة، ومختبرات الصناعة والأنتاج من جهة أخرى، لفائدة تحقيق التجربة الدوائية لخدمة الأنسان. ولم يكن ذلك ممكنا لولا توفر الأرادة والقيادة العلمية لجميع الأطراف في هذه العملية المعقدة... أيمانا بدور الجميع في أحداث ثورة علم ينتظرها كل البشر. وكمثال حي على ذلك هو التوجه العلمي الصارم والسريع لشركات الأدوية العظمى والجامعات لتجربة لقاحات مضادة للكورونا، وبأستخدام تقنيات أنتاج غير مسبوقة، لتحقيق النتائج المطلوبة، وبالتالي أتاحة الفرصة أمام السياسي ورجل الدولة بأتخاذ قرارات صعبة بفتح أغلاق المدن، وجعل عجلة الأقتصاد في الدول تدور من جديد.

أن سرعة التوصل الى لقاحات مضادة للكورونا خلال فترة تقل عن عام واحد، أنما ستكون علامة فارقة في قرننا الجديد، دلالة على ما يمكن أن يتحقق في حالة التعاون بين الأكاديمي ورجل الأعمال، بتوفر القرار السياسي، وتوفر المال اللازم.

* لقد توضح أكثر اليوم من أي وقت مضى الدور الكبير للأعلام بفروعه وتخصصاته المختلفة، في حشد الرأي العام وتثقيفه وأطلاعه على ما يمكن أن يشكّل تهديدا للصحة العامة، وعلى أهمية الألتزام بطرق وأساليب الوقاية من المرض. كما ساهم الأعلام خلال فترة الأشهر القليلة الماضية بالتصدي للخرافات والشائعات حول أهمية اللقاحات لمجابهة وباء الكورونا، مما سيثبت الدور المهم الذي سيكون عليه الأعلام العلمي الصحي بالذات في المستقبل، بصدد التوعية وأيجاد رأي عام يساعد المسؤول السياسي في أتمام عملية البناء على كافة الأصعدة.  وكما يذكر مؤلف كتاب الثورة العلمية الذي أشرت أليه، فأن العلم لا يقتصر على دراسة المعارف الخاصة بالعلم الطبيعي وتكديسها؛ فبدءا من أواخر العصور الوسطى، وصولا الى يومنا هذا، تزايد أستخدام المعرفة العلمية من أجل تغيير ذلك العالم، ومنح البشر سيطرة أكبر عليه.  

عامر هشام الصفار

إعداد وترجمة د. جواد بشارة

المادة الأصلية:

المادة الأصلية الأولى للكون المرئي البدئي لم تعد سراً مجهولاً مائة مليون مليار ذرة ديوتريوم حوصرت وقصفت إلى أن تم إعادة توفير أو إنتاج الشروط والظروف الأساسية التي كانت سائدة في بداية كل شيء يتعلق بمادة الكون المرئي البدئي أي دقيقة بعد حدوث الانفجار العظيم البغ بانغ. ولقد تم تحليل ردود أفعال وتفاعلات تلك الذرات وأعطت القيم التي يفتقدها علم الكوسمولوجيا أو علم الكونيات، أي كمية المادة الأصلية للكون المرئي البدئي. فخلال عامين تحت الأرض   في مختبر غران ساسو Gran Sasso في إيطاليا قام علماء تجربة لونا Luna بتسريع البروتونات لينتجوا، بمساعدة كاشفات في غاية الحساسية photodétecteurs Ultrasensibles تفاعل نووي كالذي حصل إبان الكون البدئي.

21.01 كغم بالضبط لكل متر مكعب. إذن هذه هي كمية المادة الأصلية في الكون بعد ثانية فقط من الانفجار العظيم، عندما كانت درجة حرارة الكون ثابتة حوالي1 مليار درجة. تمثل المادة التي بالكاد ولدت نسبة ضئيلة من محتويات الكون، حيث غرقت في 20 مليار مليار مليار مليار فوتون لكل متر مكعب، والفوتونات هي جسيمات الضوء. "هذا الرقم هائل لأنه يعود إلى أقرب وقت تركت فيه قوانين الفيزياء كما نعرفها حفريات يمكن فحصها تجريبيًا"، كما يقول بريان فيلدز من جامعة إلينوي. في الواقع، قبل ثانية، المادة الأصلية نفسها لم تكن موجودة ... فكيف ظهرت الأو انبثقت المادة الأولى. قبل 13.8 مليار سنة، من مرق أو حساء الطاقة النقية الذي شكل الكون بعد ذلك؟ لقد عرف الفيزيائيون السيناريو منذ ذلك الحين! "" هناك مقال نُشر في عام 1948بهذا الخصوص. تحدث عن التركيب النووي البدائي الشهير: أولاً، يتم تجميع الكواركات مكونة البروتونات، والنيوترونات؛ التي اجتمعت معًا في نوى ذرية: لتشكل عناصر الهيدروجين والديوتيريوم. والتريتيوم ، والهيليوم ... وفي سياق ظهورها ، اصطدمت كل هذه الذرات ودمرت بعضها البعض وفقًا لاثني عشر تفاعلًا نوويًا مختلفًا (انظر الرسم البياني) باستثناء أحد هذه التفاعلات ، احتراق الديوتيريوم - تدميره بالبروتونات -. ظل هذا التفاعل غامضاً. وقد تم بالفعل تنفيذ تدابير بهذا الصدد في السبعينيات. لكن دقتها كانت بعيدة عن أن تكون كافية. يقول كارلو جوستافينو، عالم فيزياء في معهد الفيزياء النووية في فراسكاتي (إيطاليا): "ظهرت آخر عقبة لم تكن تتميز بشكل جيد" ، وكانت هي آخر عقبة لا يزال يتعين التغلب عليها من أجل التقدير الدقيق لكثافة المادة والطاقة في الثانية الأولى من الكون ". ومع ذلك، فقد حدد الفيزيائيون لفترة طويلة أن هذا الديوتيريوم ، على وجه التحديد ، هو المفتاح الذي يسمح بالوصول إلى كثافة المادة الأصلية المعروفة باسم "باريونيك" للكون: النيوترونات والبروتونات التي ستكون كل الذرات منها وذلك لسبب بسيط: فعلى عكس الذرات البدائية الأخرى، فإنه يتشكل فقط في هذه اللحظة. بعد ثلاث دقائق من الانفجار الكبير. لذلك فإن كميته هي مسند ثابت يمكن الاعتماد عليه ... للعودة في الوقت المناسب. كان لا يزال من الضروري قياس هذا الاحتراق الشهير للديوتيريوم ، وبالتالي تحديد كميته بدقة بواسطة كاشفات فائقة الحساسية. وعلى أساس هذه الملاحظات كان لدى كارلو جوستافينو وعالم الكونيات ماكس بيتيني فكرة مجنونة. في مؤتمر في أستراليا عام 2003: إعادة إنتاج تفاعل الاحتراق، لإخضاعه للدراسة والتحليل. في ذلك الوقت، كانوا بالفعل يبتكرون بروتوكولًا: قصف عينة غازية تحتوي على 1.7.1017 ذرة من الديوتيريوم لكل 100،000 مليار بروتون في الثانية، تسارعت إلى سرعات ممثلة لتلك التي كانت تحكمها في بداية الكون. ثم تم تعداد الاصطدامات، من خلال ومضات الضوء الصغيرة التي تنتجها، بفضل أجهزة الكشف الضوئية فائقة الحساسية. وأخيرًا حساب كفاءة التفاعل. الا إذا، في كثير من الأحيان، يتبين أن الأفكار البسيطة على الورق معقدة أثناء التطبيق... تُقصف الأرض باستمرار بالأشعة الكونية القادمة من الفضاء. تتفاعل مع الغلاف الجوي وتنتج ميونات مما يؤدي إلى تدافع أجهزة الكشف الضوئي، كما توضح ساندرا زافاتاريلي، أحد الأشخاص المسؤولين عن تجربة لونا. وهذا هو السبب الذي جعل من الضروري إجراء التجربة تحت الأرض، محمية من الميونات الكونية ... في هذه الحالة في غران ساسو Gran Sasso ، أكبر مختبر تحت الأرض في العالم ، على بعد 120 كم من روما ... وتحت 1.4 كم من الصخور. بدأت التجربة في عام 2017. .. كانت الصعوبة الأكبر هي التحكم في معاملات وإعدادات القياس طوال التجربة، وكذلك ثبات التيار الكهربائي الذي يسرع شعاع البروتونات. أو الكثافة المستهدفة لعينة الديوتيريوم. وتقليل ضوضاء الخلفية قدر الإمكان. كما يروي زميله ماريالويزا أليوتا. بمتوسط معدل 10 تصادمات في الدقيقة، استغرق الأمر عامًا كاملاً من أجل جمع البيانات حتى تكون النتيجة ذات صلة إحصائيًا. وأخيرا، قبل بضعة أشهر، حصل الباحثون على معدل تفاعلهم الثمين، والذي حقنوه في برنامج كمبيوتر خاص بهم،بارتبينوب Partbenope.   للوصول بالحسابات لكثافة الباريونات، ثانية واحدة بعد الانفجار العظيم: 21.01 كغجم / م3. وهي قيمة منخفضة بشكل يبعث على السخرية مقارنةً بالمياه على الأرض. 1000 كجم / م3. نعم، ولكن على كوكب ما، فإن المادة مركزة للغاية: الكون ككل فارغ بشكل أساسي، واليوم يحتوي فقط على 0.252 باريون لكل متر مكعب ... أو باريون واحد فقط لكل 4 م3. أثناء التركيب النووي. بدأ التوسع بالكاد، وكانت الأحجام أكثر ضغطًا بنحو 5.1025 مرة عما عليه اليوم. يبدو أن هذه الكثافة البالغة 21.01 كغم / م 3 تؤكد بدقة لا تصدق النماذج الحديثة لفيزياء الجسيمات وعلم الكونيات ... أي النظرية بأكملها، التي تشكلت خطوة بخطوة منذ السبعينياتلتطور مادة الكون. يقول براين فيلدز: "نعم، إنه بالتأكيد انتصار للنموذج المعياري. إنها النتيجة الأكثر إثارة. يضيف ماكس بيتيني. تتوافق هذه القيمة مع قيمة تلسكوب بلانك الفضائي، بين عامي 2010 و 2013 ، في الواقع ، لاحظ القمر الصناعي الأوروبي أول ضوء للكون ، انبعث بعد 380.000 سنة من الانفجار العظيم ، وقدمت الاختلافات الطفيفة في درجة حرارته تقديرًا دقيقًا بشكل مخيف لجميع المعلمات الكونية ، مثل معدل توسع الكون نحو ، عمره الدقيق ، و ... كثافته الباريونية الأولية ، أكبر بنسبة 0.18٪ فقط من تلك التي قاسها فريق لونا تبدو حقيقة وقوعها على نفس الشكل تقريبًا وكأنها معجزة صغيرة. يردد ماكس بيتيني: "لا أعرف ما إذا كان بإمكانك تخيل ما يعنيه الوقوع على نفس قيمة بلانك إلى هذه الدرجة من الدقة، وقبل كل شيء بطريقة مختلفة تمامًا". هذا ليس كل شيء: المعلمات الكونية التي يقيسها بلانك كلها مترابطة، لذا ت تجربة لونا جميعها الآن. بالتأكيد ... لكن فريقًا آخر، بقيادة Cy ril Pitrou سيريل بيترو في معهد الفيزياء الفلكية في باريس، يعتقد أنهم عثروا على ثغرة. بعد استنساخ حسابات الإيطاليين، وجدوا فرقًا بسيطًا بين قيمة لونا وقيمة بلانك. تقول إليزابيث فانجيوني: "كنا حريصين على إعادة هذه الحسابات. كنا نعلم أن النتائج ستنهار قريبًا، لذلك أعددنا مقالًا كان كل ما علينا فعله هو إدخال قيمتها". وهكذا، في بداية ديسمبر الماضي، بعد أسبوعين فقط من فريق لونا، تمكن الباحثون الفرنسيون من تقديم تفسيرهم الخاص للنتائج ... وانتهى بهم الأمر بقيمة 1.88٪ أقل من بلانك: 20.62 كغم / م 3! فجوة صغيرة، اعتبرها كارلو جوستافينو ليست بذات قيمة. بالنسبة له، إنه ببساطة ناجمة عن حيز الخطأ المسموح به لأي تجربة. "ستلاحظ أننا نواجه فروقًا طفيفة؛ الضبط المثالي صعب، حتى بالنسبة لمثل هذه الرموز الرقمية المتقنة والمعقدة،" لكن بالنسبة للفرنسيين، ليس هناك شك في أن الاختلاف بين القيمتين كبير: "يستخدم الفريقان نفس البيانات النووية ونفس الملاحظات، لكننا لا نصل إلى نفس القيمة أو إلى نفس النتيجة التي توصلوا إليها، يشرح جان فيليب أوزان، المتخصص العالمي في نظريات تباين الثوابت. وهذا يدل على أن هناك افتراضات مختلفة في قلب الحسابات، لا سيما حول طريقة تمرير البيانات حول معدلات تم قياس الاحتراق بواسطة لونا بكميات متوسطها عند درجة حرارة ضرورية للتنبؤات الكونية. ومع ذلك، لدينا حجج قوية للاعتقاد بأن نهجنا أكثر منطقية من الناحية المادية، وبالتالي فإن التوتر بين لونا وبلانك حقيقي".

هذا النموذج القياسي اليائس:

وهذا سيكون بالفعل أخبارًا جيدة! لأنه إذا كان التحقق من صحة النموذج القياسي نتيجة جيدة، فهو أيضًا ميؤوس منه قليلاً. يعرف الفيزيائيون أن هذا النموذج لا يروي القصة كاملة: فهو لا يقول شيئًا عن الطاقة الداكنة أو المعتمة أو السوداء أو المظلمة ولا عن المادة السوداء أو المظلمة. لذلك يتجاهل 95٪ من محتوى الكون! منذ بضع سنوات، يبحث الباحثون عن أدنى عيب في النموذج، حيث يمكنهم الإسراع في البحث عن فيزياء المستقبل، بدءًا من طبيعة هذه المواد السوداء أو المظلمة الغامضة. "هذا السيناريو حيث يكون" كل شيء على ما يرام "محبطًا بعض الشيء، لأنني أود أن أرى ما هو أبعد من النموذج القياسي"، حتى يتعرف كارلو جوستافينو. وفقًا لسيريل بيتروـ Cyril Pitrou ، هناك ثلاث فرضيات لشرح الاختلاف. فإما أننا ببساطة مخطئون بشأن الكمية النهائية من الديوتيريوم الناتج عن التخليق النووي، والتي يعتمد عليها الفريق الفرنسي. "لأنه بدلاً من الرجوع إلى كثافة الباريونات، فإن الكمبيوتر يقوم البرنامج بالعكس: يتم إدخال كميات أولية مختلفة من الباريونات فيه، ويتم تدوير كود التنبؤ بوفرة الديوتيريوم في نهاية التخليق النووي، والذي يحاكي التفاعلات النووية مثل احتراق الديوتيريوم. بمقارنة كمية الديوتيريوم المتبقية المتوقعة في نهاية التخليق النووي، بتلك الملاحظة أو المرصودة في الكون كما يوضح الباحث. لذلك إذا تبين أن تركيز الديوتيريوم أقل قليلاً مما قاسه الإنجليز، فسوف يرتفع قليلاً في الكثافة الأولية للباريونات ... والتوتر مع بلانك يختفي ". ومع ذلك، فإن هذه الكمية هي أيضًا مغامرة علمية بحد ذاتها، والتي تطلبت خمسة عشر عامًا من العمل من قبل علماء الفلك ريان كوك وماكس بيتيني، من جامعة كام بريدج، حيث قاموا أولاً بتتبع أبعد سحب للغاز في البيانات التي تم جمعها بواسطة مسح Sloan Digital Sky Survey.  ووجدوا عشرات الآلاف منهم. ثم اختاروا الأكثر عزلة، والأقل ازدحاماً بالنجوم ... وبالتالي أولئك الذين يكون تركيبهم الكيميائي هو الأكثر تمثيلاً لتركيبهم. ثم اختاروا أكثر النجوم انعزالًا والأقل اكتظاظًا ... وبالتالي أولئك الذين يكون تركيبهم الكيميائي هو الأكثر تمثيلًا لتركيب الكون البدائي في نهاية أطروحة النيوكليوزين. "أنا شخصياً قمت بتمرين تتبع التطور الكوني للديوتيريوم في الكون بين نهاية التركيب النووي ومليار سنة، هو الزمن الذي رصد فيه الفريق الإنجليزي غيومهم السبعة، وأؤكد أن نسبتها لم تتغير في هذه الفترة الزمنية "، كما تقول إليزابيث فانجيوني. ". لقد عزلوا سبعة، سبع غيوم عذراء بحجم مجرة ، ولكنها بعيدة 12 مليار سنة عن الأرض، لقد وجهوا أفضل التلسكوبات في العالم. تلسكوب: VLT في تشيلي وتلسكوب كيك في هاواي؛ كانت المسافة كبيرة بمكان، حتى أنه مع هذه الأجهزة العملاقة، تطلب التحليل الطيفي ليلة كاملة من المراقبة! يوضح ماكس بيتيني: "كان هذا هو الحد الأدنى للتمييز بين الخطوط الطيفية للديوتيريوم والهيدروجين.

هل الثوابت خاضعة للسؤال ومعترض عليها؟

الفرضية الثانية: معدلات التفاعل. إن احتراق الديوتيريوم الذي تم قياسه بواسطة لونا يحظى بالإجماع. ولكنه واحد فقط من الاثني عشر تفاعلاً التي تحكم التركيب النووي الذي يتكامل فيه النموذج الأقصىprimat. على وجه الخصوص، هناك اثنان آخران يتعلقان أيضًا بتدهور الديوتيريوم. تقليديا، من المقدر أن يتم التحكم في معدلها بشكل جيد، ولكن من يدري؟ "إذا كانت هذه أقل فاعلية بقليل مما يتم قياسه حاليًا، فإن التنبؤات النظرية ستميل إلى تدمير كمية أقل من الديوتيريوم لنفس الكمية الأولية من الباريونات، وبالتالي تقليل الجهد"، حسب تحليل سيريل بيترو.  أخيرًا، الفرضية الثالثة، الأكثر روعة على الإطلاق: الفرق بين القيمتين، قيم بلانك وقيم سحابة الديوتيريوم التي تم قصفها ببروتونات لونا، قد يعني أن الفيزياء نفسها غير صحيحة. "يجب أن يؤخذ في الاعتبار أن النموذج القياسي هو بناء نظري، مما يجعل من الممكن تفسير جميع القياسات والملاحظات واختبار تناسقها. يتذكر جان فيليب أوزان. عندما تزداد دقة القياسات، يطرح السؤال حول صحة النموذج ". على وجه الخصوص، يعتمد النموذج القياسي على 22 من الثوابت الأساسية التي تحدد شدة التفاعلات بين الجسيمات وكذلك كتلتها. سرعة الضوء في الفراغ، لأشهرها: أو ثابت البنية الدقيقة: ثابت يرمي، الخ. والحال، إن بعض النظريات التي تدعي تجاوز النموذج المعياري تقترح أنه ربما لاتكون ثابتة كما نعتقد. فقيمها قد تكون مختلفة عن القيم التي كانت موجودة في أصل الكون البدئي، عما نقيسه اليوم في المختبرات، والذي من شأنه أن يكون له تداعيات متتالية على خصائص الباريونات وتشكل الذرات الأولية. مع ذلك، فإن بعض النظريات التي تتظاهر بأنها تذهب إلى أبعد من ذلك تشير إلى أنها قد لا تكون ثابتة كما أعتقد! كانت قيمتها تختلف في أصل الكون عما تم قياسه في المختبر اليوم ... سيكون لهذا عواقب متتالية على خصائص الباريونات وتكوين الذرات الأولى. وبالتالي فإن طاقة الارتباط بين النيوترون والبروتون التي تشكل نواة الديوتيريوم تؤثر على اللحظة التي قد تكون قد تشكلت منها في الكون البدائي. إذا كانت طاقة الربط أكبر ، فربما تكون قد تشكلت في وقت سابق. يتم تدميره بشكل أكثر كفاءة من خلال تفاعل لونا ، في نهاية التخليق النووي ، سيبقى أقل. يمكن أن يفسر هذا سبب انخفاض كثافة الباريونات التي حسبتها الرئيسيات عن تلك التي قيسها بلانك من الخلفية المنتشرة. أمثلة أخرى: إذا كانت نسبة الكتلة 0.1٪ بين البروتون والنيوترون أو إذا تغير زمن اضمحلال النيوترون. هذا من شأنه أن يؤثر على كمية النيوترونات المتاحة في بداية التخليق النووي. وبالتالي على كمية نوى الذرات التي يمكن وبالتالي على كمية نوى الذرات التي يمكن أن تكونت. ويخلص جان فيليب أوزان إلى أن "التوترات التي نشأت في السنوات الأخيرة مع تحسين الإجراءات يمكن أن تحمل معها بذور تطور النموذج القياسي القادم". ولكي نحسم الموضوع يجب أولاً استبعاد الفرضيتين الأوليين. وننتظر، في السنوات العشر القادمة. مجيء تلسكوبات من الجيل الجديد، مثل ELT أو TMT ، من أجل إعادة قياس كمية الديوتيريوم السائد في السحب الرقيقة للهيدروجين في عمق الكون. لكن بحلول ذلك الوقت. يحلم المنظرون بالفعل بإعادة بناء الفيزياء أو التأسيس لفيزياء جديدة. الكرة في ملعب الفيزيائيين. الأمر متروك لهم للاتفاق من الآن فصاعدًا على نماذجهم الرقمية "، كما يدعو ماكس بتيني Max Pettini." وسواء كان هناك توتر أم لا، فإن النجاح المذهل لـ Luna سيحفز بلا شك دراسة الأزمنة الكونية في أوقات أبعد. من التخليق النووي الباريوني، كما يعد بريان فيلدز. بفضل سحابة صغيرة من ذرات الديوتيريوم مدفونة في جبل إيطالي، قمنا بتحديد كمية المادة الأولى في الكون البدئي... وأطلقنا الفيزياء في مغامرة جديدة.

الليثيوم: الشذوذ البدائي الآخر مثل الديوتيريوم، تم إنتاج الليثيوم بكميات دقيقة أثناء التخليق النووي البدائي. إن وفرته التي لوحظت في الكون كانت أقل بثلاث مرات من تلك المستخلصة من ملاحظات بلانك! هذه المرة، كان الاختلاف واضحاً، لم يعد وارداً التحجج بهوامش الخطأ. "فحتى يومنا هذا. أكبر مشكلة في التخليق النووي البدائي، كما تقدر ساندرا زافا تاريللي Sandra Zavatarelli ، من فريق لونا. الاختلاف الكبير مع الديوتيريوم هو أننا هذه المرة لا نعتقد أن الحل سيأتي من تفاعلات الفيزياء النووية، بل من عدم اليقين بشأن الملاحظات الفلكية. " استمر لغز الليثيوم لمدة 40 عامًا ". هذا نجاح كبير لنظرية التخليق النووي البدائي، والتي هي في حد ذاتها واحدة من الركائز الثلاث التي تستند إليها نظرية الانفجار الأعظم ... على الأقل كتقريب أولي، لأن حساباتنا يبدو أنها تشير إلى انحراف بسيط عن حسابات وقياسات  تلسكوب بلانك، التي لا يمكن استيعابها إلا من خلال هوامش الخطأ. إذا تم تأكيد التوتر في السنوات القادمة. فقد يكون ذلك عيبًا في النموذج القياسي ويمكن من خلاله استكشاف فيزياء المستقبل. " "نتيجة لونا هي تأكيد رائع للنموذج القياسي لفيزياء الجسيمات وعلم الكونيات. وتتزامن نتائجهما مع نتائج ساتل بلانك، مع أقل من فرق 0.2٪. لا أعرف ما إذا كان بإمكانك تخيل ما يعنيه الحصول على نفس القيمة بهذه الدرجة من الدقة، وقبل كل شيء بطريقة مختلفة تمامًا. خاصة وأن المعلمات الكونية التي قاسها بلانك كلها مترابطة: لذلك تأكدت جميعها الآن من خلال هذه التجربة الجديدة! "

المادة المختفية:

المادة المخفية أخيرًا تم كشف النقاب عنها:

ظل جزء من المادة العادية بعيد المنال لعقود. تمكن فريق من الباحثين من اكتشافه، في شكل غاز، في الداخل خيوط المجرية لكوننا. "مسألة المادة الخفية للكون أو المادة المختفية في الكون... فهي لم تعد مخفية أو مختفية ! فقد تم استخراجها من مخبئها داخل فجوات ولقطات كونية عمرها ثلاثين عامًا وتم تحليلها من قبل فريق علمي من معهد الفيزياء الفلكية الفضائية التابع لجامعة باريس de l'Institut D’astrophysique spatiale (CNRS/ université Paris-Saclay) .  تجدر الإشارة بدءاً: بأنت المادة الخفية لا علاقة لها با"المادة السوداء أو المظلمة" الشهيرة، والتي تشكل حوالي ربع الكون والتي يجهل طبيعتها وماهيتها وحقيقتها باحثو وعلماء الفيزياء تمامًا. فالمادة الخفية هي جزء من المادة العادية المؤلفة من النيوترونات والبروتونات التي هي أساس كل الذرات. وتوجد على شكلين كما توضح عالمة الفيزياء الفلكية نبيلا آغانيم Nabila Agha nim التي شاركت في الدراسة المنشورة في نوفمبر في علم الفلك وعلم الفيزياء الفلكية&Astro physics la revueAstronomy

شكل مكثف، من النجوم والثقوب السوداء والكواكب، ... وشكل "مخفف" من: الغاز، وخاصة الهيدروجين. عندما نراقب الكون البعيد جدًا، عندما كان عمره 370000 سنة، بدت المادة العادية على وشك الاكتمال، ولكن عندما ننظر إلى شريحة من الكون أقرب إلينا، فإننا ندرك أن نسبة 40٪  من المادة قد تبخرت. وإن هذه النسية من المادة هي التي تلعب لعبة الغميضة مع العلماء بين الاختفاء والظهور منذ عقود عديدة والتي تمكن الفريق الفرنسي من الكشف عنها أخيراً ". ولإجراء تحقيقهم، كان لدى العلماء دليل: البحث أولاً في الشكل المخفف. يكمن التفسير في الواقع في بنية كوننا ذاتها وعلى المقاييس والنطاقات الضخمة، حيث لم تعد مجرتنا درب التبانة سوى نقطة واحدة ضائعة بين مليارات من النقاط الأخرى. منذ حوالي عقدين من الزمن، عرف علماء الكونيات المظهر العام للكون بفضل عمليات المحاكاة الحاسوبية بواسطة الكومبيوتر. فهذه تعيد إنتاج التطور الكوني، منذ ولادة الكون المرئي حتى اليوم، انطلاقاً من التكوين في المادة والطاقة للكون البدائي، ومعدل توسعه وبعض المعلمات أو المعايير الأخرى. النتيجة: المشهد المذهل لـ "شبكة كونية "حيث تشكل مجموعات الآلاف من المجرات عقدًا مرتبطة ببعضها البعض بواسطة خيوط، وهي نفسها منسوجة من المجرات. يمكن أن تصل هذه الخيوط إلى 300 مليون سنة ضوئية، وهي أبعاد يصعب تخيلها، مقارنة بالقطر الهائل بالفعل لمجرتنا 100،000 سنة ضوئية. لكن هذه المحاكاة، التي تعطي "جغرافيا" الكون، توفر أيضًا معلومات حول "تعداده" بطريقة ما. تشير إلى أنه بمرور الوقت، يتركز غاز الهيدروجين والهيليوم الذي لم يتشكل بعد على شكل حشود وعناقيد مجرية، يتركز في الشبكات المجرية المتشابكة. هذا هو المكان الذي قرر فيه الباحثون تعقب المواد المخفية أو المختفية la matière cachée. المشكلة: إن هذا الغاز لايتيح مهمة رؤيته بسهولة أي لا يمكن رؤية هذا الغاز بسهولة، فمن المسلم به أن درجة حرارته (بين 100000 و 10 ملايين درجة) يجب أن تجعله من الناحية النظرية يلمع في مجال الأشعة السينية، ولكن نظرًا لأنه مخفف للغاية ، فقد شك الباحثون منذ فترة طويلة في أن هذا البث أو الانبعاث قد حدث فعلاً  حتى حدوث تحول درامي للأحداث ، في عام 2018. تم الإبلاغ عن أول ملاحظة من قبل الفيزيائي الإيطالي فابريزيو نيكاسترو Fabrizio Nicastro  وفريقه من المعهد الوطني للفيزياء الفلكية في روما. إن الانبعاث الغازي يحدث داخل خيوط مجرية مضاءة بواسطة كوازارات ، وهو مصدر ضوء شديد للغاية يقع خلفه. تمتص محتويات الشعيرة الشبكية الضوء جزئيًا، ومن خلال مراقبة أطوال الموجات التي تم أخذ عينات منها، استنتج الفريق الإيطالي وجود غاز الهيدروجين. ملاحظة لطيفة ... لكنها غير مباشرة وفي شبكة filament خيطية واحدة: لم ير الفريق انبعاث أشعة إكس X بالمعنى الدقيق للكلمة. تم تجميع الملايين من اللقطات. "كان هدفنا إذن مراقبة الغاز بشكل مباشر وفي عدد كبير من الخيوط" ، تتابع نبيلة أغانم. أولاً، كان علينا تحديد موقعها، لكي نعرف أين نبحث. لهذا، استخدمنا بيانات من Sloan Digital Sky Survey ، وهو أكثر التلسكوبات دقة في قراءة الأجسام السماوية التي تم تحديثها للتو. وما أن يتم تشخيص ورصد الشبكة الخيطية  (حوالي 25000) ، "قمنا بإجراء أول قياس غير مباشر للغاز باستخدام ما نسميه الخلفية الكونية المنتشرة "، يضيف عالم الفيزياء الفلكية هيديكي تانيموراHideki Tanimura ، عضو فريق Institut d'astro physiquepatiale (C RS / جامعة باريس ساكلاي). إن أقدم ضوء انبعث - بعد 370،000 سنة من الانفجار العظيم - الخلفية الكونية الميكروية المنتشرة تشكل نوعًا من قاع الكون. يقول هيديكي تانيمورا: "كل شيء تراه في الفضاء موجود بالضرورة في المقدمة، بما في ذلك اغاز الشبكة الخيطية". في عام 2019، جاء الفريق لالتقاط "الظل" الذي شكله هذا الغاز على الخلفية المنتشرة، وهو ما يسمى تأثير سونايف زليدوفيتش Sunyaev Zel'dovich. نتيجة أولى مشجعة للغاية! لم يبق شيء سوى الانتقال من الظل ... إلى الضوء من نوع أشعة إكس السينية. لهذا، أظهر الفريق براعة. "لم نكن نعرف ما إذا كان الانبعاث قابل للتلقي ويمكن استقباله بواسطة تلسكوبات الأشعة السينية ولم نتمكن من اللجوء إلى عمليات رصد تعاقبي جديد. فريق عمل فابريزيو نيكاسترو Fabrizio Nicastrof استخدم ثمانية عشر يوما من وقت التلسكوب لكنه لم يعثر سوى على شبكة خيطية واحدة filamentلاستغلالها اكما تذكر نبيلة أغانم." عندا طرأت لدينا فكرة البحث عن ذلك الانبعاث الإشعاعي من خلال تجميع آلاف لقطات التلسكوب الألماني

روسات [الذي تم سحبه من مداره في عام 2011] والتي تتطابق مع مناطق الكون التي تتواجد فيها الشبكات الخيطية أو حيث نجد الخيوط الغازية. وتمكنا من ملاحظة المزيد من 15000 منها! "ثم يذهب الفريق إلى أبعد مدى "لتكديس" الصور من نفس المنطقة. مبدأ القياس بسيط: الانبعاث منخفض للغاية، إذ يتم إنتاج عدد قليل من الفوتونات. بالإضافة إلى ذلك، فقد غرقوا في الضوضاء الطفيليّة المحيطة، مثل التشويش على البث الإذاعي. لكن بإضافة الصور، تمكن الباحثون من تجميع فوتونات X لتعزيزها، مع إنها بطبيعتها عشوائية. من خلال تراكم هذه الضوضاء، يمكن أن نحصل على متوسط قيمة قريب من O. "إنها مهمة كبيرة وعمل شاق على البيانات. ومن أجل البحث عن الخيوط وتحليلها، نلجأ إلى استخدام خوارزميات التعرف على الأنماط والإحصاءات وما إلى ذلك، من أجل إزالة جميع المصادر غير المرغوب فيها للأشعة السينية، مثل الثقوب السوداء الهائلة في قلب المجرات ... "، تحدد هيديكي تانإيمورا. لا يزال يتعين تحديد جميع خزانات الغاز. وهكذا انتهى التوهج الخافت للغاز بالسطوع على هذه الصور، على قطعة من الكون تقع بين 2.6 و 7.1 مليار سنة ضوئية من الأرض! هل يمكننا أن نقول إنه تم توضيح غموض المادة المخفية؟ ليس كليا. لأنه لا يزال يتعين تحديد كمية هذا الغاز. "لذلك، سيكون ذلك ضروريا مراقبة ورصد مقطع أكبر من الكون، حسب نبيلة أغانم. واختتمت نبيلة أغانم بالقول: "من أجل ذلك، سيكون من الضروري مراقبة جزء أكبر من الكون. سيتعين علينا أيضًا تقليل الضوضاء الطفيلية من أجل "رؤية" هذا الغاز بشكل أفضل، والذي لا نعرف كثافته ودرجة حرارته بدقة. بالإضافة إلى أن دراستنا ركزت فقط على خيوط المجرة بينما لوحظ الغاز أيضًا، على مستوى أصغر المقاييس، في "جسور المادة" التي تربط مجموعات وعناقيد وأكداس المجرات. لذلك يجب جرد كل هذه الاحتياطيات الغازية» إذا كانت المادة الخفية قد تم كشفها، لذلك لا يزال ينتظر أن يتم احتسابها. عضو فريق معهد الفيزياء الفلكية الفضائية يذكرنا بأن غاز الهيدروجين والهيليوم يشكلان المادة "الخفية" القديمة تقريبا بقدم الكون. بدأ تكوين الهيليوم بعد حوالي ثلاث دقائق من الانفجار العظيم. ثم بدا الكون وكأنه "حساء جسيمات" شديد السخونة مكون من 12٪ نيوترون و88٪ بروتونات. هذا الخلل يرجع جزئيًا إلى حقيقة كون النيوترون غير مستقر: بعد 880 ثانية في المتوسط يتحول إلى بروتون. وتصف سيريل بيترو Cyril Pitrou ، الفيزيائية في معهد الفيزياء الفلكية في باريس: "لتحقيق الاستقرار فيه ، يجب تجميعه مع بروتون". يحدث هذا بعد ثلاث دقائق من الانفجار العظيم، عندما تنخفض درجة حرارة الكون إلى أقل من مليار درجة. يتفاعل البروتون مع نيوترون لتشكيل نواة الديوتيريوم. ثم تتبع أنواع أخرى من التفاعلات بعضها البعض حتى تصل جميعها تقريبًا ينتهي الأمر بالنيوترونات في نوى الهليوم 4 [نظير الهليوم]. هذا هو التركيب النووي البدائي ، الذي يجب تمييزه عن "النجم" الذي يحدث بعد ذلك بكثير في قلب النجوم. تستغرق هذه الخطوة دقيقتين فقط في نهايتها يكون الكون قد تكون من نوى الهيليوم 4 (24٪) والبروتونات (76٪) ، وهي أيضًا نوى ذرات الهيدروجين ، وأخيرًا جزء من الديوتيريوم (نظير الهيدروجين) وتحدث الخطوة التالية بعد 370000 سنة ، عندما كان الكون في درجة 3000 درجة مئوية فقط. الإلكترونات، حتى الآن حرة، وسوف ترتبط بالنواة لتشكيل الذرات. يؤدي التقاطها إلى إطلاق فوتونات لا يمكنها التنقل بحرية. هكذا يظهر الضوء الأول للكون، ما يسمى بالخلفية الكونية المنتشرة.  إن دراستها المتعمقة، ولا سيما بفضل الملاحظات من القمر الصناعي بلانك، تسمح أن نقيس بدقة نسبة المادة البدائية موجودة في ذلك الوقت ومقارنتها بالتنبؤات النظرية، بناءً على دراسة التفاعلات بين النوى. وهو ما قد يكشف عن بعض المفاجآت، كما أشارت سيريل بيترو للتو في دراسة نُشرت في 23 نوفمبر 2020 على موقع Arxiv الإلكتروني ". القياسات الدقيقة الأحدث لمعلمات واحدة من ثلاثة ردود فعل أساسية ينتج عن التخليق النووي البدائي كمية من المادة العادية قليلا أقل أهمية من تلك الملاحظة في الخلفية الكونية المنتشرة. يجب إجراء قياسات على التفاعلين الآخرين، ولكن إذا استمر الخلاف، فإن الأصل من هذا النقص في المادة العادية. "

الأستاذ هيرفي دول HERVÉ DOLE  في معهد الفيزياء الفلكية الفضائية في أورساي (إيسون) ونائب رئيس جامعة باريس ساكلاي يقول إن هذه النتيجة تؤكد نماذج تطور الكون » "كان من المتوقع وجود مادة عادية مخبأة في الشبكة الخيطية: لقد تنبأت بها عمليات المحاكاة ، وقد حدثت بالفعل ملاحظات غير مباشرة ، ولكن على أساس مخصص. ومع ذلك، في علم الكونيات، من الصعب المرور من حالات قليلة، وأحيانًا شديدة الخصوصية أو اكتشافات حدثت بالصدفة، إلى العموميات، فريق نبيلة أغانم توصل لهذه النتيجة باستخدام طريقة معروفة، بسيطة وقوية للغاية: تكديس الصور، التي استخدمتها بنفسي لقياس الأشعة تحت الحمراء للمجرات. لقد أخذوا في الاعتبار كمية كبيرة جدًا من البيانات التي أدت إلى هذا العمل "النظيف" للغاية، مع إشارة تبرز بوضوح. نحن بلا شك نتخذ خطوة إلى الأمام، وهذا أمر مريح - أو نادم، الأمر نسبي- لأنه يثبت صحة نماذج تطور الكون ، ولكن أيضًا الاستنتاجات المتعلقة بتكوينه بناءً على الخلفية الكونية المنتشرة.ت شكلت الذرات الأولى في الكون من البروتونات والنيوترونات التي ملأت الكون بعد الانفجار العظيم. عندما تنخفض درجة الحرارة أدناه اندمجت المليار درجة والبروتونات والنيوترونات لتكوين الديوتيريوم (تفاعل 1) والفوتونات، جسيمات الطاقة النقية. ثم حدثت سلسلة من ردود الفعل من الديوتيريوم ، أهمها موضحة هنا. في نهاية هذا التركيب النووي البدائي، يتكون الكون أساسًا من الهيليوم 4 ج • هو) والبروتونات. التفاعلات الثلاثة الرئيسية للتخليق النووي البدائي نيوترون بروتون ديوتيريوم فوتون 0 + + ديوتيريوم بروتون هيليوم 3 و} + + ديوتيريوم هيليوم 3 وهيليوم 4.

شطحات ميتافيزيقية؟

عندما يقيّم إيلون ماسك ELON MUSK الحضارات الخارجية غير الأرضية:

صنع إيلون ماسك اسمًا لنفسه مرة أخرى من خلال التلميح إلى وجود حضارات قديمة خارج كوكب الأرض. وفقًا للملياردير الأمريكي، فإن الحياة الذكية من الممكن أن تختفي في الفضاء المأهول دون اكتشاف تكنولوجيا الفضاء. لهذا السبب فإن الأبحاث التي أجراها البشر تظل عبثًا. هذا البيان بالإضافة إلى فرضيات أخرى تم طرحها في محاولة لشرح "مفارقة فيرمي.  يبدو أن نظرية الرئيس التنفيذي لشركة سبيس إكس مستوحاة من دراسة نشرها علماء في مختبر الدفع النفاث ووكالة ناسا الفضائية ومعهد كاليفورنيا للتكنولوجيا في ديسمبر الماضي. جادل الباحثون بأن البشر هم آخر من ولد في مجرة درب التبانة. كانت هناك حضارات أخرى خارج كوكب الأرض، لكنها قد تكون انقرضت. تذكر أن الفيزيائي إنريكو فيرمي حصل على جائزة نوبل في الفيزياء عام 1938 لمشاركته في تصميم أول قنبلة ذرية. في عام 1950، كان أول من شكك في وجود حضارات خارج كوكب الأرض وإمكانية وجودها بيننا بمعادلته الشهيرة وإنها ربما تعرضت إلى نوبات شبيهة بتلك الموجودة في الأرض؟ لن أتفاجأ إذا كانت هناك حضارات ازدهرت في مجرتنا وانهارت تدريجياً. كما وجدت حضارات عظيمة مثل حضارة السومريين، المصريين القدماء والبابليين. لقد تمكنوا من الوصول إلى تقنيات رائعة، لكنهم جميعًا هلكوا. يمكن أن تحدث أحداث مماثلة على كواكب أخرى يقول " ايلون مسك على الرغم من سنوات من البحث، لا تزال المفارقة قائمة. ومع ذلك، فإن هذا لا يمنع أكثر من واحد، حتى الأكثر عقلانية، من النظر في الاحتمال. هذه هي الطريقة التي ظهرت بها التكهنات في كل مكان. توجد الآن قوائم طويلة من الشهادات المتعلقة بتفشي الالظاهرة. حتى أن بعض الباحثين ، مثل أولئك في SETIمعهد  ، يستثمرون في البحث والتطوير لطرق أفضل لاكتشاف الحضارات الذكية خارج كوكب الأرض.  وللعثور على حضارة خارج كوكب الأرض، قد تضطر إلى البحث عن الثقوب السوداء وهي نظرية مبنية على معادلة فرانك دريك ظهرت الحضارات على الأرض متأخرة، وفقًا لباحثي مختبر الدفع النفاث. للوصول إلى هذا الاستنتاج، اعتمدوا على معادلة صاغها في عام 1961 عالم الفلك فرانك دريك. سمحت لهم هذه الصيغة بحساب احتمالات وجود حضارات خارج كوكب الأرض من عدد النجوم في مجرتنا وعدد الكواكب المناسبة للحياة. لاحظ أن البحث يدمج أحدث البيانات التي تم الحصول عليها من الأبحاث حول الكواكب الخارجية والمناطق الصالحة للسكن.  وهناك أيضاً نظرية الغابة المظلمة لشرح عدم وجود اتصال مع حضارة خارج كوكب الأرض لكي يكون الكوكب مناسبًا للحياة، يجب أن يفي بعدد من الشروط، مثل أن يكون على الأقل على مسافة 13000 سنة ضوئية بعيدًا عن مركز مجرته. لذلك سيكون من المحتمل للغاية أن هذه الحضارات الافتراضية القديمة خارج كوكب الأرض كان عليها التعامل مع تقلبات الطبيعة. كان من الممكن أن يكونوا تحت تهديد دائم بالدمار، تمامًا مثل الجنس البشري، حتى يحدث ما لا رجعة فيه. من بين الأسباب المحتملة التي كان من الممكن أن يكون سبب اختفائها هو الإشعاع، والتقدم التكنولوجي السيئ التحكم، وتغير المناخ، وحتى التدمير الذاتي.

هل يمكن أن يكون هناك كون مرآة على الجانب الآخر من الانفجار العظيم؟

إنه سيناريو خيال علمي حقيقي: قد يكون هناك أكوان أخرى غير كوننا. وحتى أكوان متعددة! منظور يجعلك تشعر بالدوار ... ولكن تتلاقى حوله الآن العديد من نظريات الفيزياء. نحن مقيدون بواحدة من مئات المليارات من الكواكب في مجرة درب التبانة، مجرة واحدة من بين 2000 مليار أخرى في الكون ... والتي بدورها قد تكون حبة غبار مفقودة بين بلايين آخرين؟ فكرة "الكون المتعدد" تجعلك تشعر بالدوار. ومع ذلك، فإن وجودها يتبع بشكل طبيعي العديد من النظريات الفيزيائية الحالية الأكثر صلابة، والنسبية العامة، والتضخم، والفيزياء الكمومية ... تعترف كل منها بإمكانية وجود كون متعدد، يتمتع بخصائصه الخاصة. وبالتالي، لن يكون هناك كون واحد ، بل العديد من الأكوان المتعددة! كانت الأكوان المتوازية تدور حولنا. أطروحة دافع عنها بجدية شديدة باحثون مثل ستيفن هوكينغ الشهير أو الفرنسي أوريليان بارو. المشكلة هي أنه ليس لدينا أي دليل على ذلك. الأسوأ من ذلك، لا أحد يعرف ما إذا كان من الممكن رصدها! "في الماضي، كان الكون على علاقة سببية مع كون آخر واحتفظ بأثرها. لا شيء أقل تأكيدًا، "يخشى فيليب براكس، أخصائي التضخم في الوكالة الأوروبية للفضاء CEA. لا يزال بعض الباحثين يقومون بهذا الرهان، ويتتبعون إشارات غير مفسرة يمكن تفسيرها على أنها آثار اتصال مع عالم آخر. أحدث مثال: تجربة أنيتا، التي أجرتها وكالة ناسا في القارة القطبية الجنوبية. في عام 2016، اكتشف بالون الطقس الستراتوسفير ثلاثة نيوترينوات عالية الطاقة للغاية لم يتمكن أحد من تفسير أصلها ... حتى الربيع الماضي. باحث من جامعة مدينة نيويورك هو لويس آنكرودوكي Luis Anchordoqui   اقترح بالفعل أن هذه النيوترينوات يمكن أن تكون دليلًا غير مباشر على أنه سيكون هناك كون مرآة "على الجانب الآخر من الانفجار الأعظم". وُلد في نفس الوقت مثل عالمنا، وسوف يكون مليئًا بالمادة المضادة ويجري الزمن فيه ... إلى الوراء ! ...

د. جواد بشارة

في هذا المقال ننهي حديثا فيما يخص الثقافة الفلكية عند قدمائنا الشرقيين وتجلياتها عند الإغريق، حيث نناقش قضية مهمة تدور حول ما أخذه الفلكيون اليونانيون من علم الفلك عند قدماء الشرقيين؛ وهنا نقول لقد أخذ اليونانيين جل معارفهم الفلكية من المصريين والبابليين وهناك دلائل كثيرة على هذا، منها أن طاليس أخذ دورة الكسوف المتعاقبة عن القدماء المصريين والبابليين، الأمر الذى حدا به لأن يتنبأ للأيونيين باحتجاب ضوء النهار وحدد فى اثناء العام الذى وقع فيه هذا الاحتجاب بالفعل . كما أخذ " انكسمندر الملطى " (610-545 ق.م) عن المصريين والبابليين "آلة المزولة "واسمها فى اليونانية Gnomon . ويقول سارتون "وكان اختراع هذه الآلة فى بابل ومصر، ولكنها من البساطة، بحيث يمكن أن طاليس أو انكسمندر أو بعض اليونانيين الأوائل أعاد اختراعها".

ويعلل مؤرخ العلم الأمريكي "جورج سارتون" سبب اهتمام طاليس وانكسمندر وغيرهما بعلم الفلك إلى أنه من المحتمل جداً أن تكون المنابع الشرقية زادت فى تحريك فضولهم . ذلك أن البحارة والتجار الذين وفدوا إلى مطلية كانوا يجلبون معهم أفكار بابلية ومصرية .

ومن ناحية أخرى نجد "كليوستراتوس التنيدى " واحد من اليونانيين المهتميين بعلم الفلك، ويعزى الباحثون إليه أنه استطاع بفضل مشاهداتة الفلكية فى "تنيدوس " تحديد زمن الانقلابين بالضبط أن يدرك صور البروج منطقة وهمية فى السماء على جانبي فلك البروج، والحقيقة أن كليوستراتوس أخذ هذه الفكرة عن الفلكيين فى بابل، حيث كانوا يدركون أنه من المستحيل رؤية مسارات القمر والكواكب أثناء أى مدة من الزمن دون أن يدرك الرائى أن هذة الاجرام السماوية تسير فى منطقة ضيقة نسبياً، وأنها ليست بعيدة من جهة خط العرض عن الشمس (أو كما يقول فلك البروج).

كما ينسب إلى كيلوستراتوس التنيدى كشفاً آخر، وهو دورة فلكية فى ثمانية أعوام، وهى مدة تشتمل على عدد من الأيام والشهور القمرية والسنوات 365 وربع يوما × 8=2922 يوماً =99 شهراً، وكانت هذه الدورة معروفة كذلك للبابليين، ولعل كيلوستراتوس أخذها عنهم، أو أن تحديدهم للشهور والسنين يسر له إعادة كشفها، ولم تكن هذه الدورة إلا أولى دورات أخرى متعددة اكتشفها الفلكيون اليونانيون بين فينه وأخرى لخدمة أغراض التقويم .

وإذا انتقلنا إلى فيثاغورس (850- 497 ق.م) نجد أنه أول من نادى هو وأتباعه بكروية الارض، ولا يعرف كيف تم لهم ذلك . ومن المحتمل أنهم استعاروا هذه الفكرة من المصريين والبابليين، وقد أمكن بهذه الفرضية تفسير ظاهرة الكسوف والخسوف.

وهناك فلكيون يونانيون استفادوا استفادة كبيرة من الفلك المصري والبابلي، نذكر منهم على سبيل المثال : "يدوكسوس الكيندى " الذى يروى عنه المؤرخون أنه رحل إلى مصر للتعلم، حيث لبث ستة عشر شهراً فى مصر (فيما بين سنة 378وسنة 364) خالط في أثنائها الكهنة العلماء، وكان قد درس قبل ذلك فى الأكاديمية، وألم بالفلك الفيثاغورى، فلم يرضه كل ذلك، ولما كان فى تفكيره دقة أسخطه نقص الأرصاد فى هذا الفلك، ولم يكتف بما حصل عليه من أرصاد مصرية، بل عمل بأرصاد جديدة، وأقام لذلك مرصداً بين "هيلوبوليس " و"كركيسورا" ظل معروفاً حتى زمن الإمبراطور" اغسطس " (27 ق.م-14م) ثم بنى بعد ذلك مرصداً آخر فى بلدة "تينودوس" ولم يكن رصداً سهلاً، وكان آنا ذاك لايرى من خطوط العرض العليا، ويرجع علم " يودكسوس" بالفلك المصرى إلى المدة التى قضاها فى مصر، فهل كان ملما أيضاً بالفلك البابلى وهو أغزر مادة من الفلك المصرى . ليس لدينا ما يدل على أنه رحل إلى ما بين النهرين أو إلى فارس، ولكنه كان العلم القديم حق المعرفة.

وهذه المعرفة الواسعة التى اكتسبها "يودكسوس" أتاحت له أن يبتكر نظريات فلكية كثيرة ومن أشهرها اختراعه نظرية الكرات المتحدة المركز والتوسع فيها، وبهذا يعد مؤسس الفلك العلمى وأحد عظماء الفلكيين فى جميع العصور".

ونفس الشئ يقال عن أفلاطون، فقد تعلم من الشرقيين أموراً فلكية كثيرة، فمثلاً يعزى إليه زمن دورة كل من القمر والشمس والزهرة، واعتقد أن أزمنه دورات كل من الثلاث الأخيرة متساوية وأنها سنة واحدة، ولكنه لم يعرف أزمنه دورات الكواكب الأخرى، وهو مع ذلك يتكلم عن السنة الكبيرة عندما تعود الدورات الثمان إلى نقطة ابتدائها "دورات الأجرام السبعة مضافاً إليها دورة الكرة الخارجية" وتساوى هذه السنة الكبيرة 36000 سنة، فكيف قدرها، وأنه لم يقس شيئاً ، بل أخذها عما تواتر عن البابليين من فكرة النظام الستينى (42)، فمن بين أسس العدد 60 يوجد أس خاص يكثر وروده فى الألواح القديمة وهو 460=12،960،000، وهذا هو الرقم الهندسى عند افلاطون، وأن 12،960،000 يوم =36،000 سنة لكل منها 360 يوم، وهى " السنة الأفلاطونية العظمى " "مقدار مدة الدورة البابلية " وأن حياة الإنسان التى تمتد إلى مائة عام تحتوى على 36،000 يوم، أى  على عدد من الأيام بقدر ما تحتوي السنة العظمى من السنين، وهكذا فإن" العدد الهندسى " أى العدد الذى يحكم الارض ويضبط الحياة على الارض من أصل بابلى ولا ريب .

وإذا انتقلنا إلى" أرسطو" نجد أنه كان على دارية بالفلك المصرى، والبابلى، حيث يقول" تاتون": " أورد سيمبلكوس " Simplicus أنه بخلال فتوحات الاسكندر، أرسل كاليستان Callisthene إلى حالة أرسطو كشفاً بملاحظات الكشوف الفلكية الجارية منذ 1900 سنة قبل تلك الحقبة ". ومن خلال إطلاع أرسطو على تلك الكشوف استطاع التوصل لإثبات أن الأرض كروية لا محالة لكى يتحقق التماثل والتوازن، ثم إن العناصر التى تتراكم عليها تأتيها من جميع نواحيها، فلابد لهذه المتراكمات من أن تكون على شكل كرة . زد على ذلك أن حافة الظل أثناء خسوف القمر مستديرة دائماً، وإذا سار الإنسان شمالاً أو جنوباً تغير وضع نجوم السماء فتظهر نجوم لم يكن يراها من قبل، وتختفى نجوم كان يراها، وكون تغير ضئيل فى موضعنا " على خط الزوال " يؤدى إلى مثل هذا الاختلاف الكبير برهان على أن الأرض صغير، بالإضافة إلى غيرها، وإليك ما يقوله أرسطو فى ذلك :" هناك تغير كبير ؛ أعنى فى النجوم التى فوق رؤوسنا، وإن سار الإنسان شمالاً أو جنوباً، فإن النجوم التى تظهر له هى غير النجوم التى كان يراها من قبل،والواقع أن بعض النجوم التى ترى فى مصر وعلى مقربة من قبرص لا يمكن رؤيتها فى الأقاليم الشمالية . والنجوم التى لا تغيب أبداً فى الشمال تطلع وتغرب فى البقاع الجنوبية . كل هذا دليل على أن الأرض مستديرة وعلى أنها ليست كبيرة المقدار، ولولا أنها كذلك لما كان لهذا التغير الطفيف فى المكان هذا الأثر العاجل، ومن ثم لا ينبغى أن نجاوز الحد فى رد رأى القائلين بأن هناك اتصالا بين الجهات المحيطة بعمودى هرقل The Piller of hercules " جبل طارق" والجهات التى حول الهند، وربما يترتب على ذلك من أن المحيط واحد، ولهؤلاء دليل آخر هو مجرد الفيلة فى هذين الإقليمين مع بعد الشقة بينهما، فكأنهم يرون فى اشتراك الاقليمين فى هذه الخاصية دليلاً على اتصالهما ".

ولاشك فى أن هذا النص يدل دلالة واضحة على مدى تأثر أرسطو بالفلك عند المصريين والبابليين، وأن وفرة الأرصاد الشمسية والقمرية والكوكبية لدى اليونانيين فى القرنين الخامس والرابع ق.م، تدل على أنها قد جاءت من مصر ومن بابل ؛ حيث ذكر سيمبلكوس فى شرحه لكتاب Decaelo لأرسطو أن لدى المصريين كنزا من الأرصاد عن 630.00 وأن البابليين جمعوا أرصاد 1440000 سنة، ونقل سيمبلكوس عن بورفيروس تقديراً متواضعاً ؛ حيث ذكر أن الأرصاد التى كالليستنيس من بابل بناء على طلب أرسطو كانت من 31000 سنة وكل هذا إلى الخيال أقرب، وإن كان من الثابت أنه كان فى متناول الباحثين اليونانيين أرصاد شرقية لقرون عدة، وأنها كانت كافية لأغراض وقد حصلوا عليها من مصر ومن بابل ولا يمكن أن يكونوا قد حصلوا عليها فى بلادهم، ففى بلادهم آثر رجال العلم أن ينقطعوا للبحث الفلسفى كل على طريقته ولم توجد قط على مر العصور هيئة ترى الدأب على جميع الارصاد الفلكية وما مبالغات سيمبلكوس إلا إشادة بقدم علم الفلك عند المشارقة وباتصاله اتصالاً يدعو إلى الأعجاب ".

ولم تنقطع آثار المعارف الفلكية المصرية والبابلية عن اليونانيين فى القرنين الخامس والرابع، بل اشتدت وزادت بكثير خلال القرون اللاحقة، وخاصة فى القرنين الثانى والأول ق.م.

وكتاب " المجسطى " خير دليل على ذلك ؛ حيث يعرض فيه بطليموس نصوصاً كثيرة تبين ما عسى أن يكون للمصريين والبابليين من أثر فى تقدم الفلك اليونانى، فمثلاً يقول بطليموس أن نظريات " هيبارخوس " عن حركة القمر وحركات الكواكب السيارة مستمدة لدرجة ما بين الأرصاد البابلية ".

كما برهن الأب "كوجلر" على أن العينات التى أوجدها هيبارخوس لطول الشهر والوسطى والقمرى، والنجمى، والفلكى، والعقدي " تنطبق تماماً على العينات التى وجدت فى الألواح الكلدانية المعاصرة .

ومن ناحية أخرى فإن بعض مؤرخى العلم المنصفين قد حاولوا أن يبينوا أثر الفلك الشرقى فى تقدم الفلك اليونانى، فمثلاً يذكر سارتون أن الأفكار التنجيمية التى انبعثت من فارس وبابل، قد دمجت فى عهد باكر بتصورات الفيثاغوريين والأفلاطونيين . كما يذكر أيضاً أن التقويم اليوناني الذى أسس سنة 45 ق.م، قام على أساس التقويم المصرى القديم 50). كما يذكر أيضاً أن البابليين كانوا أول من فكروا فى أسبوع يتالف من سبعة أيام، فعند البابليين نشأت فكرة الأيام السبعة من أصل كواكبى (ذلك أنهم عرفوا سبعة كواكب سيارة تشمل الشمس والقمر) . وقد شاع استعمال فكرة هذه الأيام فى الأزمنة الهيلنستية، فكانت أسماء الكواكب تترجم إلى اليونانية أو تعطى ما يقابها من أسماء مصرية فى مصر فى عهد البطالمة.

مما سبق يتضح لنا أن علم الفلك عند اليونان لم يأت على غير مثال، بل كان نتيجة جهود الشرقيين السابقين فى مصر وبابل وفارس والهند ثم حاول فلكيو اليونان أن ينظموا ما أخذوه عن الشرقيين، فكان ذلك الفلك اليونانى .

وهناك حقيقة نود أن نشير إليها هنا ألا وهي يجب أن لا نغفلها، وهى أننا فى أى جيل من الأجيال السابقة لا نجد مفكرا ما ممن ينسب إليهم أبداع أو ابتكار أو أصالة أو تجديد فى عصره، إلا ونجده قد تأثر بصورة أو بأخرى وبدرجة أو بأخرى، بمفكر آخر أو أكثر من المفكرين السابقين عليه، أو المعاصرين له ممن يشاركون أو يماثلونه فى الاهتمام بهذا المجال الفكرى أو ذاك . ذلك لأن المفكر لا يبدأ من فراغ ولا ينطلق من نقطة الصفر، وإنما ينشأ ويتربى فكريا أولاً وأخيراً على تراث السابقين .

وإذا كان اليونانيون قد أخذوا كثيراً عن المصريين والبابلين أصول علم الفلك، فإن هذا لا يفضى إلى إلغاء شخصياتهم العملية ومعطياتهم الإبداعية فى مجال علم الفلك، بل بالعكس أن لديهم طاقات متجددة ومبادرات خلاقة أضافت إلى رصيد الإنسانية قيمة لا تقدر .

ولكى نبين جهود وإبداعات اليونانيين فى علم الفلك، لا نجد بداً من أن نغض النظر بعض الشئ عن الترتيب الزمنى، ذلك لأن جهودهم وإبداعاتهم فى مجال علم الفلك لا حصر لها  ونكتفى ببعض الأمثلة وذلك فيما يلى :

1- افتراض الفيثاغوريون أن الأجرام السماوية ذات شكل كروى وأنها فى مدارات دائرية، وأنكروا أن تكون الأرض ثابتة فى مركز الكون، وجعلوا بدلاً منها ناراً مركزية، وأحدثوا بذلك ثورة على التصور القديم بهيئة الفلك، وقد شاعت فكرة كروية الأرض، وأخذ بها أغلب فلاسفة الإغريق . غير أنهم اعتقدوا أنها ثابتة فى مركز الكون، وكان الفيثاغوريون يقديون الأرقام ويرون أن لها صفات خاصة، وتصوروا السماء ذاتها على أنها توافق أرقام، وأن المسافات بين الأجرام السماوية إنما تخضع هى الأخرى لنسب رقمية معينة، وكانوا يرون فى الرقم عشرة صفات عجيبة واعتبروه عددا تاماً كاملاً؛ حيث يضم خصائص الأعداد، وعلية فإن الأجرام السماوية لابد أن تكون عشرة، ولما كانت الأجرام المعروفة وقتذاك تسعة فقط " الشمس، الأرض، القمر، عطارد، الزهرة، المريخ، المشترى، زحل، النجوم، الثوابت " فقد أضافوا جرماً عاشراً، جعلوه أرضا مقابلة . واعتقد الفيثاغوريون أن الشمس والقمر والكواكب، كأنها مرتكزة على كرات مجسمة وتدور حول النارية المرتكزة، ويتولد عن دورانها الموسيقى السماوية،، وأن الأرض تدور من الشرق إلى الغرب " ولا يعرف كيف تم لهم معرفة ذلك مرة كل يوم " نهاره وليلة " . أما الشمس فإنها تدور حول النار المركزية مرة كل عام، وعللوا عدم رؤية النار المركزية بأن وجه الأرض المقابل لنا يتحرك دائماً بعيداً عن هذه النار المركزية . كذلك عللوا عدم رؤية الأرض المقابلة بوجود النار المركزية دائما بين الأرضين .

2- يحظي الفكر اليوناني في العصر الهيليني بعلماء وفلاسفة اهتموا اهتماماً كبيراً بعلم الفلك من أهمهم "يودكسوس"، الذي اشتهر في علم الفلك بنظرية الكرة المتمركزة، تلك النظرية الجميلة التي ابتدعها ليفسر الحركة الظاهرية للسيارات، وبصفة خاصة النقط التي تبدو ثابته فيها وما يظهر عليها من التراجع، والنظرية تصدق أيضاً علي الشمس والقمر، وقد استخدم يودكسوس لكل منها ثلاث كرات، وقد مثل حركة كل سيارة كأنها ناشئة من دوران أربع كرات متداخلة متحدة المركز مع الأرض وتتصل علي الوجه التإلي، كل كرة من الكرات الداخلة تدور حول قطر ثبت طرفاه ( القطبان ) في الكرة التالية التي تحيط بها. فأما الكرة الخارجية فتتمثل الدورة اليومية، والثانية تمثل حركة على محيط الدائرة البروجية، وقطباً الكرة الثالثة مثبتان فى الكرة السابقة، وقطبا الكرة الرابعة ويحملان السيارة مثبته على خط استوائها قد ثبتا على الكرة الثالثة ورتب فرع الدوران واتجاهاته بحيث ترسم السيارة على الكرة الثابتة منحنيات يسمى حدوة لحصان أو شكل حرف ثمانية بالغة الإفرنجية، وهو يقع على طول الدائرة (البروجية) ويتناصف بها والترتيب بأجمعه يدل علي ذكاء هندسى خارق .

3- فى القرن الثانى بعد الميلاد جمع كلوديوس بطليموس " 90- 167م" الذى أسماه العرب بطليموس القلوزى أو القلوذى " كل المعارف المتاحة فى الفلك ونسق بينها وشرحها وهذبها وأزال غموض بعضها وأضاف إليها وضمها فى كتابه المشهور " التصنيف الرياضى " ويقع فى 13 مجلداً، وترجمه العرب باسم " المجسطى " وشرح فيه بطليموس الظواهر الفلكية وحركات الشمس والكواكب وطول اليوم وأوقات الشروق والغروب للنجوم فى مختلف المناطق على سطح الأرض، وأتى بالبراهين الصحيحة على كروية الأرض، وذكر شيئاً عن المثلثات الكروية، وطول السنة والشهر القمرى، وشرح أدوات الرصد وأهمها الإسطرلاب، وظاهرتى الكسوف والخسوف، وقد ظل هذا الكتاب المرجع الأساس لعلم الفلك فى الشرق والغرب بعد ذلك .

وقبل بطليموس كانت لعلماء الاسكندرية فى الفلك آراء مبتكرة فى علم الفلك، من أهمهم " أريستارخوس " " ت23 ق.م " وقد أحدث أريستارخون ثورة فى التصور الفلكى القديم للكون " هيئة الفلك " بأن جعل النجوم الثوابت والشمس ساكنة لا تتحرك وجعل الأرض والكواكب السيارة هى التى تتحرك حول الشمس فى محيط دائرة الشمس مركزها، وهو بذلك قد أحل الشمس محل النار المركزية فى نظام الفيثاغوريين، وافترض أريستارخون أن الأرض تدور فى فلك مائل، وفى نفس الوقت تدور حول محورها الذى تدور علية، واعترض معاصروا أريستارخون " من أمثال " بطليموس " على هذه النظرية ولم يقبلوها، والتى تعتبر أعظم اكتشاف فلكى فى العصور القديمة،ولكنه لم يكتب له الذيوع والشهرة وتمسك الفلكيون بالتصور

د. محمود محمد علي

رئيس قسم الفلسفة وعضو مركز دراسات المستقبل بجامعة أسيوط

نعود ونستأنف حديثنا حول الثقافة الفلكية عند قدمائنا الشرقيين وتجلياتها عند الإغريق، وهنا نناقش الثقافة الفلكية عند العراقيين والصينيين والهنود، وهنا نقول: اهتم العراقيون؛ وبالأخص البابليون بعلم الفلك اهتماماً كبيراً، لدرجة أن قدماء اليونانيين كانوا يعزون إليهم نشأة علم الفلك.

ويكفينا فى هذا الصدد أن البابليين كانوا فى علم الفلك شأنهم شأن قدماء المصريين، حيث سجلوا مشاهدات دقيقة عن مواقع الاجرام السماوية لمدة تربوا عن ألفى سنة، وعرفوا الكواكب السيارة، واكتشفوا الكسوف والخسوف، ووصفوا المزولة والساعات المائية .

غير أنه كعاده دعاة المعجزة اليونانية التنكر للشرقيين القدماء، فلقد انتقد "دى بورج" (في كتابه " تراث العالم القديم) الفلك البابلي، حيث ذهب بأنه فلك قائم على نزعة عملية بحتة خالية من أى نظرية، وفى هذا يقول " أن الفلك البابلي قائم على الملاحظة، غير أن مجرد الملاحظة ليس بعلم . ويتضح هذا عندما نبحث عن النفع الذى حققه الفلكيون البابليون من هذه السجلات، وبينما كشف الإغريقي فى قرن واحد من الزمان السبب الحقيقي للكسوف والخسوف، فإن البابليين لم يواتهم أبداً حتى أن يصلوا إلى التفسير المعقول لهما، لقد استخدموا معطياتهم لأغراض فلكية خالصة، فإذا حدث أن كسوفا أعقبة مرة، حرب مع عيلام، فإن حرباً مع عيلام كأن قد تنبئ به من حدوث الكسوف، والملاحظة مهما كانت دقتها التي ينتفع بها لمجرد أن تكون أساساً لاستنتاجات يجمع فيها، لا يأتي من وراها معرفة علمية .

والحقيقة أن النظرة فيها تحيز واضح وبعد عن الحقيقة، والصواب، فلم تكن  المعارف الفلكية عند البابليين كلها قائمة على الخيال والتنجيم، ويكفينا دليلاً لإثبات تهافت هذه النظرة أن البابليين استطاعوا أن يضعوا تقويماً فلكياً يستند أساساً على حركة القمر " تقويم قمري"، حيث جعلوا طول الشهر القمري يتراوح ما بين 29 و30 يوماً بالتتابع؛ ومعنى أن الشهر ذا التسعة وعشرين يوماً يعقبه شهر ذو ثلاثين يوماً، وهكذا حتى ينقضي العام، ولذا جاء معدل اثنى عشرا قمريا "384 يوماً " جاء بعام أطول من السنة الشمسية، ولكى يوفقوا بين الدورتين القمرية والشمسية استخدم البابليين اثنى عشرة شهراً قمرياً، مع إضافة شهر ثالث عشر عند الضرورة، وصار التقويم نموذجاً للتقاويم اليهودية والإغريقية أو الرومانية بعد ذلك،حتى منتصف القرن الأول قبل الميلاد .

ولما كانت طبيعة الشهر القمري تدعو إلى تقسيمه فترات متميزة بأوجه القمر،  فقد قسم البابليين الشهر إلى فترات كل منها سبعة أيام، غير أن الأسابيع البابلية لم تكن مستمرة فى نظام تتابعها مثل أسابيعنا الآن، بحيث لا يتقيد أول الاسبوع بأول الشهر، بل كان نظام الأسبوع البابلي هو ضرورة أن يكون اليوم الأول من كل شهر هو اليوم من الأسبوع الذى يقع فيه، وقسم البابليون اليوم إلى 24 ساعة والساعة إلى 60 دقيقة، والدقيقة 60 ثانية، حسب النظام الستينى .

كما توصل البابليون إلى كشف ظاهرتي الكسوف والخسوف و كما عرفوا المزولة الشمسية والساعة المائية والبولو Polos وهى أداه كان يستعملها البابليون، وكانت مؤلفة من نصف كرة جوفاء قطرها كبير وحدبتها نحو السماء، وعلق فوق هذه الكرة بشكل مثبت مع مركزها جلة صغيرة تعترض نور الشمس، أما ظلها فينفذ على السطح الداخلي للكرة، وهكذا ترسم حركة الشمس فى باطن البولو . أما انحناء دائرة البروج فيقرأ مباشرة فى الآلة، وكذلك تاريخ تساوى الفصول وتاريخ انقلاب الشمس الصيفي والشتوي.

وعن طريق استخدام تلك الأدوات استطاع البابليون رصد مجموعات نجمية كثيرة، وأهم أرصاد البابليون لتلك المجموعات إرصادهم الخاصة بالزهرة ؛ حيث عرفوا أول ظهور الزهرة، وأخر ظهورها، أى عند غروب الشمس وشروقها، كما عرفوا طول مدة اختفائها، كما عرفوا اقترانها "584"يوماً، وأدركوا مدة الثماني السنوات التي تعود فيها الزهرة إلى الظهور، فتظهر خمس مرات فى نفس المواضع كما تشاهد من الارض .

كما عرف البابليون أن القمر والكواكب السيارة ولا تبتعد  فى حركتها مسافة بعيدة فى خط العرض عن مدار الشمس فى منطقة البروج، كما رصدوا المواضع النسبية للكواكب والنجوم  فى تلك المنطقة الضيقة من السماء، ثم أنهم حسبوا مدة قران عطارد بخطأ لا يتجاوز الخمسة الأيام، على أن الكبير فى ميدان  المعرفة الفلكية هو المعرفة العامة، إذ الواقع كما يقول "جورج سارتون" أنهم المؤسسون للفلك العلمي، وأن النتائج المدهشة التي حصل عليها الفلكيون الكلدانيون والإغريق من بعدهم أمكن تحقيقها بفضل استنادها إلى الأساس البابلي .

ومن ناحية أخرى لا ننكر أن الفلك البابلي كان مرتبطاً بالتنجيم إلى حد ما فمثلاً:

1- ربط البابليون بين الظواهر الفلكية والأحداث التى تقع على الأرض، فإذا أحاطت بالقمر هالة معتمة دل ذلك على أن الشهر ماطر، وإذا أحاطت هالة، وكانت فتحتها نحو الجنوب، هبت الرياح من الجنوب، وإذا كان المريخ مرئياً فى شهر يوليو "تموز " كان ذلك إنذار بوقوع هجوم عسكرى، وإذا شوهد عطارد فى الشمال، وقعت حرب فى ذات الجهه، وإن دنا المريخ من الجوزاء.. كان ذلك إنذار بموت الملك ووقوع الفتن والفوضى التى تعم البلاد.. وغير ذلك من التنبؤات الغربية فى التراث البابلى.

2- حين رصد البابليون ظاهرة خسوف القمر، اعتبروا هذا الخسوف فألاً حسناً، وأعوزه إلى عمل الشياطيين التى تحاربه وتمنع ظهوره، وكان على الكهنة أن يشعلوا ناراً على مذابح الدقورات، وينشدون الأناشيد الدينية، وخلال خسوف القمر يتخلى الناس على غطاء رؤوسهم المعتاد ويغطونها  بثيابهم، ولكى لا تصيب المدينة الكوارث، كان على الناس أن يعلو صراخهم ويشتد عويلهم وينوحوا حتي ينتهى الخسوف، ويظهر القمر من جديد وعندئذ يتوقف الناس عن الصراخ ويطفئ الكهنة النار التى أشعلوها فى مذابح الدقورات.

3- حين رصد البابليون المجموعة النجمية، قسموها إلى اثنى عشرة مجموعة أو برجاً، وتصوروا أن لكل  برج رئيسي من الآلهة المستشارين، وكانوا يعتقدون أن الشمس تقوم بزيارة هذة الأبراج وتبقى شهراً فى ضيافة كل واحد منها على التوالي، وهكذا حتى ينتهى العام تكون الشمس قد زارت الاثني عشر برجاً، ومكثت ثلاثين يوماً عند كل برج ما عدا الأخير، فإنها تظل فى زيارته لمدة خمسة وثلاثين يوماً، وبذلك تكون الشمس قد أتمت 365 يوماً فى زيارة المجموعات النجمية (أى سنة شمسية). ويقال أن هذه المجموعات النجمية الأنثى عشر أصبحت الآن تشكل دائرة البروج " (زودياك) وكما أن هناك أجرام سماوية فى السماء العليا تؤثر على الأحياء وتحدد مصائرهم، واعتقد البابليون أيضاً أن هناك أجرام سماوية غير مرئية فى السماء السفلى وتؤثر على الأصوات فى العالم الآخر.

ولاشك أن السعي إلى التنجيم والتنبؤ بالطالع كان من أهم الأسباب التى حفزت البابليون على الاهتمام  بعلم الفلك  .

وننتقل للحديث عن الثقافة الفلكية عند الصينين والهنود، حيث تأثرت شعوب الشرق الأقصى بالفلك عند المصريين والبابليين، فنجد أن الصينيين قد عرفوا السنة الشمسية المكونة من 365 يوماً وربع اليوم، ثم السنة القمرية وتتكون من12أو13 شهراً قمرياً. وعرفوا الدورات الفلكية التى تتراوح مدتها من19 إلى 76 سنة وحتى 31420 سنة .

كما عرف الصينيون المجموعات النجمية وحصروا منها 28 مجموعة نجمية أو برجاً وعرفوا كسوف الشمس وخسوف القمر . كما وصفوا الجداول الفلكية واستخدموا أدوات رصد أهمها: المزولة الشمسية والساعة المائية 000 وغيرها .

وأما الهنود فقد كان شأنهم شأن الصينيين فقد اهتموا بعلم الفلك: حيث رصدوا مجموعتين من النجوم تضم إحداهما 27 نجماً، والأخرى 18 نجماً، واعتبروا هذه المجموعة بمثابة بيوت القمر التى ينزل فيها تباعاً فى دورانه الشهري الذى يستغرق 27 يوماً أو 28 يوماً و .واستخدم الهنود تقويماً شمسياً وآخر قمرياً، وقسموا السنة إلى360 يوماً موزعة على اثنى عشر شهرا، وجاء ذكر لاسم شهر ثالث عشر الصافى من 25 أو 26 يوماً وأحياناً 30 يوماً، وذلك لسد الفرق بين القمرية والسنة الشمسية،وكانت تضاف هذه الأشهر الإضافية كل خمس سنوات وبعدها يعتبر كل من قد أكمل عدداً من الدورات الكاملة، وطول دورة الخمس سنوات هذه 1830 يوماً "60 شهراً كل منها 30 يوماً . بالإضافة إلى شهر آخر" وقسموا السنة إلى ثلاث فصول متساوية طول كل منها أربعة أشهر وعرفوا الأسبوع الذى يتألف من سبعة أيام تسمى بأسماء الكواكب.

ومن ناحية أخرى اعتقد الهنود القدماء فى وجود دورات فلكية معينة تتم فى الكون وتكمل فيها بعض الاجرام السماوية دورة خاصة إحداهما فى سنة "الإلهية " طولها 360 يوماً إلهياً  وهى تعادل360 سنة شمسية، وكان لدى فلكى الهنود سنة كونية كبرى، وهى حقبة زمنية تتواجد فيها مجموعة من الأجرام السماوية فى موقع معين بعد أن يكون كل منها قد أتم عدداً كاملاً من الدورات الكاملة، وكان طول هذه السنة الكونية 4320000 سنة شمسية وهى تساوى 1200 سنة الهية "12000×360=432000 " .

والجدير بالذكر أن المؤرخ العربي أحمد ابن أبى يعقوب ذكر فى كتابة "تاريخ اليعقوبي " هذا النص: " ... وقالت الهند ان الله عز وجل خلق الكواكب فى أول دقيقة وهو أول يوم فى الدنيا ثم سيرها فى ذلك الموضع فى أسرع  من طرفه العين، فجعل لكل كوكب  منها سيرا معلوما حتى يوافى جميعها فى عدة أيام السند هند إلى ذلك الموضع الذى خلقت أيام الدنيا من السند هند منذ أول ما دارت الكواكب إلى أن تجتمع  جميعا فى دقيقة الحمل كما كانت يوم خلقت " دورة كاملة "4320000000 سنة شمسية .

ومن ناحية أخرى يذكر "البيروني" أن للهنود اهتمامات فلكية، منها أنهم أحصوا جداول فلكية ورصدوا حركات الكواكب وخسوفات الشمس والقمر ونظام الكون وأعمال أخرى خاصة بالتنجيم .بالإضافة إلى وصف بعض أدوات الرصد كالمزولة الشمسية وجهاز الكرة ذات الحلقات "الكرة المحلقة ....الخ" .. وللحديث بقية..

د. محمود محمد علي

رئيس قسم الفلسفة وعضو مركز دراسات المستقبل - جامعة أسيوط

من الكون الواحد إلى الكون المتعدد: De l’Univers au multivers

`` كم عدد العوالم المعطلة، والمفقودة، التي تبددت، وأصلحت وتبددت ربما في كل لحظة، في أماكن بعيدة ... حيث تستمر الحركة وستستمر في دمج مجموعات من المادة، حتى أنهم حصلوا على بعض الترتيبات التي يمكنهم المثابرة فيها؟ " دينيس ديدرو، رسالة عن المكفوفين.

هل نظرية الكون المتعدد خيال علمي أم حقيقة علمية؟ يمكن أن توجد أكوان موازية، سواء تمكن علماء الكون من إثبات ذلك أم لا. علم الفلك يدرس موضوع الأكوان المتعددة وكذلك علم الكونيات الكوسمولوجيا ويتكون الكون المتعدد من عدة أكوان منفصلة ومتميزة، والسؤال هو هل نعيش في كون متعدد؟ لقد فكر الحالمون في اليقظة ومؤلفو الخيال العلمي في الأكوان الموازية وطالما وصف العلماء أكواننا متجاورة ومتباعدة ومتداخلة ومتوازية لكنها تظل غامضة ومحض خيال. يحتوي كوننا على كل ما نعرفه - من الكواكب والنجوم والمجرات إلى المكان والزمان نفسه. وهو حقًا مذهل في الحجم، ويمتد على حوالي 93 مليار سنة ضوئية، وفقًا لتقديرات علماء الفلك. هذا أكثر مما يمكن أن يأمل جنسنا في استكشافه. ولكن ماذا لو لم يكن كوننا هو الوحيد؟ ماذا لو كانت الأكوان البديلة تتنقل على طول المدى الزمكاني دون أن يتم اكتشافها، "بجوار" عالمنا؟ يسمي علماء الكونيات هذه الفكرة بالكون المتعدد، وهناك سبب وجيه للنظر في هذا المفهوم. في الواقع، يعتمد العديد من أفضل النماذج العلمية لإنشاء كوننا في الواقع على وجود كون متعدد. نظريات تشير إلى أكوان بديلة لم يتم دفع فكرة الكون المتعدد إلى المجتمع من قبل كتّاب الخيال العلمي الخياليين فحسب، بل ولدت من مبادئ أخرى، مثل نظرية الأوتار وميكانيكا الكموم. حتى نظرية التضخم الكوني، التي تقع في قلب الأفكار الحالية لعلماء الفلك حول كوننا، تتنبأ بوجود كون متعدد. قد يعج الكون المتعدد بأكوان أخرى متطابقة تقريبًا مع كوننا - أو قد تكون مختلفة بشكل لا يمكن تصوره. في كلتا الحالتين، تفتح عوالم الأكوان المتوازية العديد من الاحتمالات المثيرة للاهتمام (والمحيرة للعقل). كما تصور العديد من المؤلفين على مر السنين، إذا كان هناك أكوان أخرى لا حصر لها، فهناك على الأقل بعض الأكوان التي تحتوي على أشباه أو نسخ من نفسك. لكن هذه النسخ البديلة منك قد تواجه أيضًا حقيقة فيزيائية مختلفة تمامًا، لأن قوانين الطبيعة ليست بالضرورة هي نفسها لكل كون. الأنواع الأربعة من الأكوان المتوازية وفقًا لعالم الرياضيات وعالم الكونيات في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ماكس تغمارك Max Tegmark، يمكن أن يأتي الكون الموازي بأربع نكهات مختلفة. لا يمكن أن يكون للكون الموازي شيء جديد نوعيًا ومختلفًا عن كوننا. يمكن أن يكون للكون الموازي قوانين أساسية مختلفة تمامًا للفيزياء. يمكن أن يكون للكون الموازي نفس القوانين الأساسية للفيزياء، لكنه بدأ بشروط أولية مختلفة. يمكن أن يكون للكون الموازي نفس القوانين الأساسية للفيزياء، لكن بلوائح داخلية فعالة مختلفة. رفض العديد من العلماء فكرة الكون المتعدد على مر السنين بسبب حقيقة واحدة بسيطة: إذا لم تتمكن من مغادرة كوننا، فلا توجد طريقة لإثبات وجود أي أكوان أخرى. ومع ذلك، لا يتفق الجميع مع هذه الفرضية، نحتاج لدليل على وجود كون متعدد فكيف نثبت أننا نعيش في كون متعدد؟ إذا اصطدم كوننا بآخر، فسيقدم بعض الأدلة - رغم أنه من غير الواضح ما إذا كنا سنبقى على قيد الحياة لدراسته. وقد اقترح بعض المنظرين أن الأكوان المتصادمة يمكن أن تترك بقعًا باردة أو نقاطًا ساخنة على الخلفية الكونية الميكروية (CMB)، الشفق اللاحق للانفجار العظيم. إذا كان الأمر كذلك، يجب أن نكون قادرين على اكتشاف تلك البقع من خلال عمليات مسح السماء المتقدمة. قد توفر موجات الجاذبية - تموجات في نسيج الزمكان - دليلاً يدعم نظرية التضخم الكوني. تتنبأ النظرية بأن موجات الجاذبية المتبقية من الانفجار العظيم يمكن أن تضع تجعيدات صغيرة في CMB، والتي تبحث عنها بعض التلسكوبات بنشاط اليوم. إذا تمكن الباحثون من اكتشاف مثل هذه التجاعيد في الخلفية الأحفورية الميكروية الإشعاعية المنتشرة CMB - كما اعتقدوا في عام 2014 - فقد يؤدي ذلك في النهاية إلى تعزيز الدعم لفكرة وجود شخص آخر هناك، يمارس حياته اليومية في عالم بديل، مما يثبت صحة كتاب الخيال العلمي مرة اخرى. أو ربما لا. ربما ليس لدينا عدد لا يحصى من الأقارب الكونيين. وربما هذا ليس بالأمر السيئ.

 مصطلح "الكون المتعدد multivers " استخدم لأول مرة في 1895 من قبل عالم النفس الأمريكي وليام جيمس William James في سياق الأخلاق: "الطبيعة المرئية هي فقط اللدونة واللامبالاة، كون أخلاقي متعدد، إذا جاز التعبير، بدلاً من كونًا أخلاقيًا واحداً"، كما كتب وليام جيمس. اليوم، دخلت المذهب الجديد مفردات بعض علماء الفيزياء النظرية ولكن بمعنى مختلف جذريًا، في إشارة إلى وجود الكون بالمعنى المادي والحقيقي للمصطلح. حاول أرسطو في كتابه الميتافيزيقيا إثبات وحدة الكون – وهي حجة تم تناولها بشكل ملحوظ في القرن التاسع من قبل عالم الرياضيات ثابت بن قرة ومعلقين آخرين. لكن في العصور الوسطى بدأت الأصوات تتحدى العقيدة الأرسطية. تساءل الغزالي في الشرق وجون دونس سكوت Jean Duns Scot في الغرب عما إذا كان الله قد خلق "أفضل ما في كل العوالم الممكنة"، معترفًا ضمنيًا أنه كان بإمكانه خلق أكوان أو عوالم أخرى. إن الإدانة الصادرة في عام 1277 من قبل أسقف باريس إتيان تيمبير Étienne Tempier  ضد 219 اقتراحًا فلسفيًا ولاهوتيًا من ذوي الإلهام الأرسطي أو الرشدي ( نسبة لإبن رشد) شجب بشكل خاص فكرة تفرد العالم، لأن ذلك، وفقًا له، يأتي على عكس القدرة الإلهية المطلقة. . في مقالاته وأبحاثه عن الثيوديسية Essais de théodicée  التي نُشرت عام 1710، تخيل جوتفريد فيلهلم لايبنيز Gottfried Wilhelm Leibniz أنه يمكن أن يكون هناك عدد لا نهائي من الأكوان مزودة بقوانين طبيعة مختلفة، شريطة ألا تؤدي إلى تناقضات منطقية. ومع ذلك، فإن حجة لايبنيز تصطدم بالعائق الفلسفي الذي طرحه أرسطو بالفعل فيما يتعلق بمفهوم اللانهاية "الحالية" - والتي ستتحقق فعليًا في الطبيعة - مقابل فكرة اللانهاية "المحتملة". - التي يمكن أن توجد فقط كخيال مفيد للفكر، بدون نظير مادي أو فيزيائي • وفقًا للتقليد الأرسطي، قدر لايبنيز أن عددًا لا نهائيًا من الأكوان المتماسكة منطقيًا لا يمكن أن تكون "في الواقع" حتى من قبل إله كلي القدرة dieu omnipotent، وأن هذا الأخير كان سيختار العالم الحالي على أساس معيار كونه "الأفضل". le meilleur possible إن الرد المذهل على الصراع الصارخ بين التصور اللايبنيزي لكون واحد، الذي يُفترض أنه أفضل ما يمكن، والواقع التاريخي الذي لا يتوقف أبدًا عن إثبات العكس، ليس بأي حال من الأحوال نظامًا فلسفيًا، بل نظامًا ماديًا، فيزيائي -رياضياتي physico-mathématique، تروق للمفارقة الظاهرة لـ "الضبط الدقيق réglage fin " للمعلمات والمعايير الكونية paramètres cosmologiques والتفسير المحتمل لهذا من حيث الكون المتعدد المادي multivers physique أو التعدد الكوني الفيزيائي.

 الهشاشة الظاهرة للكائنات الحية:

 اعتبر عالم الفيزياء الفلكية البريطاني مارتن ريس Martin Rees أنه في عالم به قوانين فيزيائية تعسفية، كانت ظروف ظهور الحياة غير محتملة للغاية، لأنها تتطلب ضبطًا دقيقًا للغاية بين قيم ستة ثوابت عالمية وظروف ظهور الهياكل المعقدة مثل تلك الموجودة في الكائنات الحية. وبحسب قوله فإن هذه الأرقام الستة هي: - عدد أبعاد الفضاء ؛ فمنذ عام 1917، جادل بول إهرنفست Paul Ehrenfest جادل بأن الحياة - كما نعرفها على أي حال - يمكن أن توجد فقط في الزمكان الرباعي الأبعاد، وإلا فإن الأنظمة الذرية والكواكبية ستكون غير مستقرة - النسبة بين شدة تفاعل الجاذبية والتفاعل الكهرومغناطيسي الذي يعتمد عليه تكوين النجوم جزء من الطاقة الكتلية للنواة الذرية أطلق في التفاعلات النووية، ويسمح للنجوم بتكوين ذرات ثقيلة عن طريق الاندماج ؛ قيم الثابت الكوني والكثافة الكلية للمادة -الطاقة في الكون، والتي تنظم معدل التوسع الكوني ؛ - الجزء من الكتلة -الطاقة masse-énergie لعنقود من المجرات، المطلوب لتفريقها ثقاليًا، والذي يعتمد عليه التوزيع الواسع النطاق للهياكل الفلكية. وفقًا لريس، فإن أي انحراف، مهما كان صغيراً، عن القيم التي تمتلكها هذه الثوابت العالمية في كوننا من شأنه أن يمنع ظهور الكائنات الحية. حتى لو كان بإمكان المرء مناقشة هذا الاختيار المحدد لستة ثوابت أساسية لتقييد مظهر الحياة، تظل الحقيقة أن أي اختلاف لعدد معين من الثوابت في الفيزياء (مثل مضاعفة كتلة البروتون) غير مواتية له، وقد سبق وريس في هذا الاتجاه باحثين مثل روبرت ديك Robert Dicke أو براندون كارتر Brandon Carter  أو جون بارو John Barrow. والذين طوروا مفهوم "المبدأ الكوني الأنثروبي principe anthropique cosmologique «، والذي بموجبه لا يمكن للحياة أن تظهر إلا في كون قوانينه الفيزيائية قريبة جدًا من تلك التي تسود في عالمنا. نظرًا لأن هذه القوانين تستند إلى ثوابت عالمية ثابتة بمرور الوقت، فإن هذا يعني أن مجموعة محدودة للغاية من الشروط الأولية هي فقط مواتية لتطوير التعقيد la complexité. هذه مفارقة، على الأقل ظاهرياً، تسمى "الضبط الدقيق" للبارامترات الكونية. Réglage fin des paramètres cosmologiques. أول تبرير ممكن هو "التصميم الذكي" dessein intelligentفي هذه الحالة اعتناق أطروحة الروح الإبداعية الخلاقة Esprit Créateur التي كانت ستختار بحكمة وبدقة شديدة ضمن مجموعة لا نهائية من القيم الأولية المحتملة تلك التي تسمح بوجودنا. على الرغم من أن هذا المنطق يستند إلى نتائج ذات طبيعة فيزيائية، فإن نفس هذا المنطق يتضمن أو ينطوي على وجود إله خالق هو من ضبط المعايير الكونية وهذا ليس بأي حال من الأحوال تفسيرًا علميًا (إنه ليس حتى ليس تفسيراً لاهوتًا جيدًا.). بشكل عام، يوضح تاريخ العلم أن تقدم المعرفة يسقط بشكل منهجي جميع أنواع التفكير النهائي finaliste - الحالة الأكثر إقناعًا هي حالة نظرية الانتقاء الطبيعي، والتي وفقًا للبنى المعقدة التي لوحظت في النباتات والحيوانات هي نتيجة الطفرات العشوائية mutations au hasard وهي نتيجة عمل حرفي هاوي bricolage ناجح، وليس اختراع أو تصميم مبرمج. قامت نظرية تشارلز داروين بتفكيك "حجة الساعة" التي اقترحها القس الإنجليزي ويليام بالي William Paley في عام 1802، والتي وفقًا لها، أظهرت الساعات، مثل النباتات والحيوانات، من خلال بنائها المعقد تصميمًا تصوره ذكاء متفوق. une intelligence supérieure لذلك اقترح الباحثون في الفيزياء الأساسية physique fondamentale تفسيرًا آخر للضبط الدقيق، والذي وفقًا له يكون كوننا الخاص جدًا مجرد إدراك أو إنجاز عشوائي ضمن مجموعة كبيرة جدًا، بل وحتى لانهائية من الأكوان "المتوازية d'univers « parallèles " التي تجمع جميع الاختلافات والتنويعات الممكنة لثوابت الطبيعة: التي تفرز كونناً تعددياً ، سنجد أنفسنا في هذا الكون المرئي الذي نعيش فيه و الذي يبدو مميزًا جدًا بالنسبة لنا فقط لأنه الوحيد الذي يجمع ظروف وجودنا. لم يعد هذا تفكيرًا لاهوتيًا بل تفكيرًا علميًا، حتى لو كان قائمًا على نظريات فيزيائية أساسية لا تزال قيد التطوير ولم يتم اختبارها تجريبيًا. يعتمد حل المفارقة هناك على تأثير اختيار النوع "الأنثروبي الضعيف" de type anthropique faible " حيث تتلاشى الصدف المزعومة في كون متعدد عادي. مع هذا النجاح المعرفي الواضح، اكتسب مفهوم الأكوان المتعددة شعبية كبيرة، كما يتضح من الأعمال الشعبية العديدة التي كتبها باحثون مشهورون روجوا لها (ميشيو كاكو Michio Kaku، وألكسندر فيلينكين Alexander Vilenkin، وستيفن هوكينغ Stephen Hawking، وبريان غرين Brian Greene)، إلى حد إحداث بعض الخراب الفلسفي في دوائر فكرية معينة، لم يتدرب سوى القليل منها على الانضباط الصارم في العادة للفيزياء النظرية. والحال، حتى لو بدا قادرًا على حل مفارقة الضبط الدقيق réglage fin، لا تثبت الحجة البشرية الأنثروبية الضعيفة الوجود الحقيقي للكون المتعدد. ليس لأن كوننا منظم بدقة يجب أن يكون بالضرورة جزءًا من مجموعة من الأكوان الأخرى. قد تكون المبادئ الفيزيائية التي تم تجاهلها حتى الآن تزيد بشكل كبير من احتمالية أن يكون الكون فريدًا، بينما لا يزال يمتلك للوهلة الأولى الخصائص غير المحتملة التي نلاحظها - كما هو الحال في لعبة النرد المزورة حيث تسجل جميع أسطح النرد الرقم ستة. هذا هو السبب الذي دفع العديد من الباحثين إلى البحث عن نظرية أساسية حقيقية لكل شيء Théorie du Tout ، والتي من شأنها أن تثبت قوانينها أن كونًا مثل كوننا فريد من نوعه لأنه لا مفر منه ... وهذا سيشكل بلا شك الإجابة الأكثر اقتصادا وأناقة على السؤال الشهير الذي طرحه ألبرت أينشتاين: "هل كان لدى الله خيار عندما خلق الكون؟" " لكن كما رأينا، فإن نظرية كل شيء بعيدة عن متناولنا حاليًا، وربما تظل كذلك لفترة طويلة قادمة، أو حتى يمكن ألا توجد في مكان آخر غير حلم الفيزيائيين الباحثين عن التوحيد. يمكننا أن نؤمن بها ونأمل في تحقيقها أو الوصول إليها يومًا ما، ولكن في غضون ذلك، بسبب عدم وجود أي شيء أفضل، لدينا الحق في أن نأخذ على محمل الجد العدد المتزايد من الباحثين الذين يعتبرون أن الكون المتعدد يفسر مشكلة الضبط بشكل أفضل من نظرية كل شيء الافتراضية. التبريرات المادية الفيزيائية للكون المتعدد: Les justifications physiques du multivers

 يبدو أن مفهوم الكون المتعدد يتدفق بشكل طبيعي من عدة نماذج مستخدمة الآن في فروع مختلفة من الفيزياء الأساسية. قائمة شاملة لجميع أنواع الأكوان المتعددة ستكون خارج نطاق هذا الفصل لأنها تحتاج لعدة كتب لشرحها. سأقتصر هنا على ذكر خمسة منها، مختلفة تمامًا عن بعضها البعض، وسأقوم بشرح نشأتهم بإيجاز. الأكوان المتعددة لميكانيكا الكموم في تفسير إيفريت Everett لميكانيكا الكموم، فهذاالأخير،تاريخياً هو أول نظرية في الفيزياء المعاصرة تدرس بجدية وجود عوالم متعددة de mondes multiples، وذلك بفضل التفسير الذي اقترحه هيوغ إيفريت Hugh Everett في عام 1957 للانتقال بين المستويين المجهري والماكروسكوبي للنظام أثناء "اختزال دالة الموجة réduction de la fonction d'onde "، بمعنى آخر للقياس. لنتذكر أنه في ميكانيكا الكموم تكون الحالة العامة للنظام عبارة عن تراكب لحالات superposition d'états تتأثر باحتمالات مختلفة، يتم وصف الكل بدالة موجية يحكم تطورها الزمني معادلة شرودنغر Schrodinger، والتي هي قابل للعكس وحتمية. وأشهر مثال على ذلك هو قط شرودنغر المحبوسة في صندوق مرتبط بقنينة من السم ومقيداً بتفكك ذري لنواة مشعة. قبل أي قياس، تثبت الدالة الموجية للقطة أن حالة الحيوان هي تراكب بين حالة "قطة ميتة" وحالة "قطة حية" في آن واحد مع احتمالات متطابقة. بعد القياس، يبدو أن "المسلم به" هو أن الحالة العيانية للقطة هي فقط إما ميتة أو حية. بعبارة أخرى، دمر قياس النظام تراكب الحالات وخفض أو اختزل دالة الموجة إلى حالة كلاسيكية واحدة. هذا على الأقل هو التفسير المعتاد لميكانيكا الكموم، استنادًا إلى مدرسة كوبنهاغن، والتي لا تذهب دون طرح بعض الصعوبات المعرفية لأن عملية القياس تدخل عدم انعكاس ينتهك الحتمية المتأصلة في معادلة شرودنغر، وهي خاصية تسمى القابلية للانعكاس الدقيق أو التوحيدية.  microréversibilité ou unitarite في تفسير إيفريت، لا يقلل القياس بأي حال من الأحوال من دالة الموجة إلى حالة واحدة ؛ على العكس من ذلك، كل الحالات الممكنة تستمر في الوجود، لكن في أكوان منفصلة. في الحالة البسيطة جدًا للقطة، فإن هذا الأخيرة ميت بالفعل في أحد الأكوان (على سبيل المثال، المكان الذي يوجد فيه الراصد الذي أجرى القياس)، ولكنها حية تمامًا في كون آخر. وهكذا، عند كل قياس، يتم إنشاء العديد من الأكوان كلما كانت هناك حالات متراكبة في دالة الموجة قبل القياس. في الأكوان المتعددة على غرار إيفريت، هناك دالة موجية واحدة فقط تتطور بطريقة وحدوية، دون أن تتفرع. من ناحية أخرى، بالنسبة لكل مراقب يتحرك في كون معين، تنقسم الدالة الموجية بشكل لا رجعة فيه مع كل قياس يتم إجراؤه. يقدم هذا الكون المتعدد الكمومي بالتالي بنية شجرية، على غرار التفرع الشجري، حيث يزداد عدد العوالم التي يتم إنشاؤها باستمرار بمرور الوقت، بينما تظل محدودة. كما يبدو محيرًا، فإن تفسير إيفريت أكثر تحفظًا من تفسير كوبنهاغن، من حيث أنه يأخذ افتراضات نظرية الكموم في ظاهرها، ولا سيما من خلال الحفاظ على خاصية الوحدة. الكون المتعدد لعلم الكون التضخمي: Le multivers des cosmologies inflatoires

 يعتمد النموذج القياسي لعلم الكونيات النسبي على حل متجانس مكانيًا ومتناحيًا homogène   et isotrope لمعادلات آينشتاين، ويتم تنفيذه بواسطة مرحلة أولية افتراضية من التوسع السريع للغاية، المعروفة بالتضخم l'inflation. لا توجد نظرية حقيقية متماسكة للتضخم، ولكن هناك مجموعة من "السيناريوهات" تؤدي إلى تنوع كبير في النماذج والمعلمات والمعايير القابلة للتعديل التي تجعل من الممكن تفسير أي بيانات كونية تجريبية. بشكل عام، تفترض سيناريوهات التضخم وجود حقل أو مجال طاقة ذو ضغط سلبي قوي يسمى التضخم "inflation"، وهو مشابه لشكل من أشكال الفراغ الكمومي vide quantique ، والذي وجد لفترة وجيزة في وقت مبكر جدًا من تاريخ الكون (عادةً في الجزء I0-35  من الثانية الأولى، قد يسرّع بشدة تمدد عامل القياس من خلال إعطائه معدلًا أسيًا. على وجه الخصوص، كان هذا من شأنه أن يجعل منطقة الفضاء حيث نتواجد، تنمو بعامل لا يقل عن 1026، أو حتى أكثر حسب النماذج، والتي تتوافق مع القيمة المنخفضة جدًا للانحناء المكاني و التجانس الكبير للخلفية الكونية المنتشرة. بالإضافة إلى ذلك، خلال مرحلة التضخم، يتم تضخيم التقلبات الكمومية للفراغ وإحضارها إلى المقاييس العيانية أو النطاقات الماكروسكوبية، حيث تفقد طابعها الكمومي. يمكن بعد ذلك تكثيف عدم التجانس الناتج عن الفراغ تحت تأثير الجاذبية، مما يؤدي إلى ظهور الهياكل المرصودة. هناك المئات من نماذج التضخم. في سيناريو "التضخم الفوضوي inflation chaotique " الذي اقترحه أندريه ليندي Andrei Linde عام 1983، لم تحدث عملية التوسع بشكل متجانس في الفضاء؛ من مكان إلى آخر، أدى التضخم إلى توسيع التقلبات الكمومية للفراغ إلى فقاعات عملاقة، وهي نظرية الأكوان- الفقاعات، فكل فقاعة عبارة عن كون، ويمثل كوننا المرئي جزءًا صغيرًا فقط من إحدى هذه الفقاعات. أما بالنسبة للأكوان الفقاعية الأخرى univers-bulles، فيمكنها أن ترث جميع الخصائص الفيزيائية الممكنة والتي يمكن تخيلها، بسبب الطبيعة العشوائية والمتقلبة للفراغ الكمومي: فقاعات في حالة توسع وانكماش أوتقلص، وأخرى في حالة توسع دائم، بعضها مليء بالنجوم، ,أخرى "فارغة"، أو مليئة بالإشعاع فقط، أو بثقوب سوداء، إلخ. في "التضخم الأبدي inflation éternelle "، تكون التقلبات الكمومية في مجال التضخم كبيرة بما يكفي لتسبب انتقال مناطق مختلفة من الكون من حالة فراغ إلى أخرى، ومن هنا جاءت فكرة التضخم الكوني الأبدي حيث تخرج المناطق التي تخضع لتقلبات منخفضة من آلية التوسع الأسي والاستقرار (ستكون هذه حال منطقتنا)، بينما في عدد لا حصر له من المناطق الأخرى يستمر التوسع الأسي إلى أجل غير مسمى، ويتم تشكيل فقاعات منفصلة بشكل كبير عن بعضها البعض، ولكل منها قوانينها الفيزيائية الخاصة. الكون المتعدد المتضخم الناتج على هذا النحو هو لانهائي ويؤدي إلى بنية كسورية شبيهة بالشجرة structure fractale arborescente من الأكوان التي يكون لكل منها سلف واحد فقط: ألا وهو الفراغ البدائي le vide primordial. لاحظ أن الافتراضات اللازمة لتطوير التضخم الأبدي لم يتم التحقق منها بدقة.

 الكون المتعدد لنظرية الأوتار: Le multivers de la théorie des cordes

 أذكر بإيجاز شديد أن نظريات الأوتار المختلفة، وكذلك النظرية القصوى المحتملة أو الميتانظرية métathéorie وهي النظرية M-theory (M) التي من المفترض أن تشملها جميعًا، تتطلب من ناحية أن الزمكان، الموصوف تقليديًا باستخدام ثلاثة أبعاد مكانية و وبعد الزمني، يكتسب عددًا معينًا من الأبعاد المكانية الإضافية، ومن ناحية أخرى، يستدعي تكامل التناظر الفائق لوصف الجسيمات الأولية المختلفة وتفاعلاتها.

كما يتطلب الإدراك "الفعال" لنظرية الأوتار في الزمكان الفيزيائي وجود حالات مستقرة أو فوق مستقرة أو غير مستقرة للفراغ الكمومي. حتى أوائل العقد الأول من القرن الحادي والعشرين، لم يكن أي منها معروفًا، إلى أن بدأ رافائيل بوسو Raphael Bousso وجوزيف بولشينسكي Joseph Polchinski في اكتشاف مدى حلول نظرية الأوتار من خلال إظهار التنوع الشديد في الحدود الدنيا المحلية الفراغات المحتملة، المقابلة للأكوان غير المستقرة. تم اقتراح آليات تثبيت الفراغ من قبل العديد من النظريين، الذين وجدوا أن جميع الفراغات التي تصف الأكوان المتوسعة بشكل كبير كانت قابلة للاستقرار واستقرت في النهاية في فقاعات- أكوان ذات خصائص فيزيائية موحدة. وقدر عدد هذه الفراغات بحوالي 10500، إن لم يكن أكثر من ذلك بكثير. ثم طور ليونارد سسكيند Leonard Susskind سيناريو "المشهد الكوني paysage cosmique "، بناءً على دراسة انتقالات الطور بين الفراغات المختلفة لنظريات الأوتار. المشهد الكوني يعني هنا مجموعة هائلة من الفراغات المزودة عمليا بكل قيمة يمكن تخيلها. في مناطق معينة من المشهد هناك "فراغات" يمكن مقارنتها بـ "السهل" بارتفاع صفري، تكون الفراغات متماثلة للغاية ويكون الثابت الكوني صفرًا تمامًا (وهو ما يتعارض مع الملاحظات الرصدية في كوننا المرئي). لكن هذه الفراغات مستقرة بشكل هامشي ويمكن أن تكون متحمسة؛ بالابتعاد عن السهل، نجد الوديان والتلال حيث ينكسر التناظر الفائق. الوديان هي حدود دنيا محلية تقدم طاقة الفراغ الخاصة بها، في مثل هذا العدد بحيث يوجد بالضرورة واحدة على الأقل يمكن أن تتوافق مع القيمة الملاحظة اليوم للثابت الكوني الكوسمولوجي. ولكن، وفقًا لسسكيند وأتباعه، فإن جميع الحدود الدنيا المحلية هي أكوان مادية فيزيائية في حد ذاتها، ومن هنا فإن الأكوان المتعددة الشاسعة للغاية، وإن لم تكن غير محدودة، مرتبطة بمشاهد نظريات الأوتار.

 الكون المتعدد للجاذبية الكمومية الحلقية: Le multivers de la gravité quantique à boucles

 لقد أكدت بالفعل عدة مرات أنه في النسبية العامة الكلاسيكية وفي ظل فرضيات عامة للغاية، فإن القوانين التي تحكم مصير المادة داخل الثقوب السوداء تؤدي حتما إلى حيث يصبح الانحناء والكميات أو القيم الفيزيائية الأخرى لانهاية. الشيء نفسه ينطبق على نماذج علم الكونيات مما يؤدي إلى الفرادة الثقالية singularité gravitationnelle خلال الانفجار العظيم البغ بانغ ومع ذلك، قبل الوصول إلى التفرد أو الفرادة، لا يمكن وصف الدينمايك الصحيح، إلا من خلال نظرية كوانتية أو كمومية للجاذبية théorie quantique de ­

la gravitation   أو بواسطة علم الكونيات الارتدادي غير الكمومي cosmologies à rebond non quantique في وقت مبكر من الستينيات، تكهن جون ويلر John Wheeler وبرايس ديويت Bryce DeWitt ، أن من المتوقع أن تعكس تأثيرات الجاذبية الكمومية الانهيار وتوليد التوسع. وبالتالي، لن ينتهي الزمن في التفردات، وستكون هناك مناطق جديدة من الزمكان في حالة التوسع في مستقبل ما يمكن أن يكون من الناحية «الكلاسيكي حالة فرادة. أعطت الجاذبية الكمومية الحلقية أساسًا صلبًا نسبيًا لهذه التخمينات. إن الإنهيار الثقالي يتوقف قبل الفرادة بسبب وجود تفاعل طارد شديد يتجلى فقط على مقياس بلانك يؤدي إلى ارتداد إلى حالة إنهيار. يمكننا نمذجة هذا، بافتراض أن الانفجار العظيم الخاص بنا هو إعادة ارتداد في كون مضيف أوسع بثير، وأنه يوجد في كل ثقب أسود انفجار كبير، أي كون جديد، نوع من طائر الفينيق phénix الذي يولد من جديد من رماده. بدأ الفيزيائي الأمريكي لي سمولين Lee Smolin من قناعة في التطور؛ مما دفعه إلى التفكير في أجيال من الأكوان وأضاف فرضية داروينية بحتة: في كل انفجار كبير جديد، تتغير قيم الثوابت الأساسية بشكل كبير. وعلى نحو عشوائي، لكن قليلًا جدًا - تمامًا كما هو الحال في الكائنات الحية، تختلف جينات الأطفال قليلاً جدًا عن جينات الوالدين. هذه المقدمات تجعل من الممكن بناء نظرية تطورية للكون يكون فيها كون مثل كوننا سينتج حتمًا في يوم أو آخر، لأن الكون سوف يتطور وفقًا لقوانين الانتقاء الطبيعي على أساس نجاح التكاثر البسيط. كون ينتج الكثير من الثقوب السوداء، والكون الذي ينتج الكثير من الثقوب السوداء هو كون خصب. سيكون لجميع المتحدرين منه معايير متشابهة جدًا والتي ستؤدي إلى ثقوب سوداء أكثر أو أقل، وبالتالي إعادة إنتاج نفسه أو يتكاثر أكثر أو أقل. وبالتالي يتم تعزيز إنتاجية الثقب الأسود عبر الأجيال. وفقًا لبعض التقديرات، تحدد الثقوب السوداء النجمية أو المجرية البدائية نوع الكون الذي يحتويها، فإن كوننا يحتوي على 1018 ثقبًا أسود على الأقل؛ لذلك كان سينتج أكبر عدد من الأكوان الأطفال. يشبه الكون المتعدد الذي يتكون من الثقب الأسود شجرة عائلة غير محدودة مؤقتًا، حيث يكون لكل كون سلف ونسب.

 الكون الرياضاتي المتعدد: Le multivers mathématique

 بدءًا من مسلمة تقول بأن كوننا المادي هو بنية رياضياتية، افترض عالم الكونيات الأمريكي من أصل سويدي ماكس تيغمارك Max Tegmark أن جميع الهياكل الرياضياتية هي أكوان حقيقية جدًا. هذا يعني أن العناصر الأساسية للواقع لن تكون المكان، ولا الزمن، ولا الجسيمات الأولية وتفاعلاتها، ولا حتى الفراغ الكمومي، ولكن الإطار الرياضياتي الأكثر عمومية والذي تندرج فيه جميع نظريات الفيزياء الأساسية كحالات خاصة جدًا. من الواضح أنه نموذج الأكوان المتعددة الأكثر تخمينًا وربما الأغنى، والذي يحتوي على وجه الخصوص على جميع الأكوان المتعددة المذكورة سابقًا. ومع ذلك، في مواجهة الصعوبات التي ينطوي عليها تحديد البنية الرياضياتية بشكل صحيح، ومع الأخذ في الاعتبار عدم اكتمال النظم البديهية التي تظهرها نظرية غوديل عن اللاتكاملية l'incomplétude، قام تيغمارك لاحقًا بتقييد اقتراحه لكون متعدد رياضياتي إلى مجموعة (لا نهائية دائمًا) من الأكوان القابلة للحساب، والتي تتوافق مع جميع الهياكل الرياضياتية التي لا تحتوي على اقتراح غير قابل للتقرير بمعنى الذي قصده غوديل .

هل يمكننا إثبات الكون المتعدد؟ Peut-on prouver le multivers ?

` إنهم لا يسعون إلى بناء نظريات وأسباب لتفسير الحقائق المرصودة، لكنهم يبحثون عن الحقائق لإدخالها في بعض النظريات والآراء الخاصة بهم، وهم يسعون فقط إلى استيعابها. وهم يستمدون قناعتهم ليس من الحقائق، بل من المنطق. أرسطو: دراسة عن السماء

لقد رأينا للتو أن الأساليب المتنوعة للغاية في الفيزياء الأساسية تشير، بشكل عام تقريبًا، إلى أكوان متعددة تحتوي على عدد كبير جدًا، بل وحتى لانهائي من الأكوان. في كل من هذه النظريات، سيكون من الضروري إضافة قيود صارمة لتقليل عدد الأكوان المحتملة إلى واحد، في حين أن النظريات المعنية، خالية من هذه القيود، تكون أكثر "نقية" وأكثر أناقة، حتى لو كانت يتم الحصول على البساطة الوجودية على حساب وفرة من الأكوان المتميزة. تكشف هذه النظريات أيضًا عن أكوان متعددة ذات أشكال متنوعة للغاية: في الأكوان المتعددة للتضخم الفوضوي le multi­ vers de l'inflation chaotique تكون الأكوان المختلفة مفصولة عن بعضها بمسافات هائلة ؛ في نظرية الأوتار، تتكشف وتنتشر في أبعاد إضافية للفضاء ؛ في نظرية الجاذبية الحلقية، تتبع بعضهما البعض وتتعاقب على مر الزمن، مفصولين بمراحل ارتداد، وفي ميكانيكا الكموم، على غرار إيفريت، يتباعدون على طول خطوط زمنية مختلفة بينما يتعايشون في نفس المكان. ومع ذلك، إذا كنا راضين عن البحث عن حل لمشكلة الضبط الدقيق المذكورة أعلاه، فلا داعي للقلق بشأن هذه التفاصيل الدقيقة: في هذا المستوى، تكون جميع الأكوان المتعددة متكافئة إلى حد ما. حقيقة أن عددا من النظريات الحديثة في الفيزياء الأساسية (ولكن ليس الكل) يتنبأ بشكل أو بأن نوعًا ما من الأكوان المتعددة تضيف مصداقية إلى وجودها الفعلي؟ نود أن نصدق ذلك إذا تذكرنا أن النظرية البحتة قد تنبأت بشكل متكرر بظواهر لم نشاهدها من قبل. وغالبًا ما يُستشهد بمثال البوز يترون positron، الجسيم المضاد للإلكترون. الذي تنبأ به في عام 1928، بول ديراك وصاغ المعادلة النسبية التي تصف الإلكترون ووجد أنها اعترفت بالحلول الرياضياتية التي يتوافق جزء منها فقط مع الإلكترون، في حين أن الجزء الآخر لا يبدو منطقيًا. في عام 1931، انتهى به الأمر إلى إعطائها معنى فيزيائيًا من خلال اقتراح وجود جسيم جديد، وهو الإلكترون المضاد. تم اكتشاف الأخير في الواقع في العام التالي في الأشعة الكونية. تم التنبؤ أيضًا بأشياء أخرى في الفيزياء مثل النيوترينوات والنجوم النيوترونية والثقوب السوداء وموجات الجاذبية أو بوزون هيغز إنجليرت Higgs-Englert  قبل أن يتم الكشف عنها من خلال الملاحظة. أو التجربة. ومع ذلك، بالمقارنة مع الحالات السابقة، فإن حالة الكون المتعدد تطرح مشاكل محددة في النظام المعرفي. الأول هو إمكانية التحقق منه. من الواضح أن الدليل المباشر على وجود كون متعدد بعيد المنال في الوقت الحاضر، لكن هذا ليس اعتراضًا قاتلاً. كان هذا هو الحال أيضًا لفترة طويلة بالنسبة للثقوب السوداء، التي اعتمد وجودها فقط على أدلة غير مباشرة، حتى تم الكشف عنها مؤخرًا (في نهاية عام 2015) عن طريق موجات الجاذبية المنبعثة من اندماج أزواج من الثقوب السوداء، متبوعة بأول صورة تلسكوبية للثقب الأسود فائق الكتلة M87 * تم تسليمها في أبريل 2019. الدليل غير المباشر ممكن أيضاً. أندريه ليندي Andrei Linde هو أول فيزيائي اقترح نموذجًا دقيقًا نسبيًا للكون المتعدد. كما ذكرت بإيجاز أعلاه، فإن الفكرة الأساسية لعلم الكونيات التضخمي la cosmologie inflatoire هي توليد مناطق شاسعة من الفضاء (والتي سيكون كوننا المرئي من بينها ضمن مجموعة فرعية متجانسة متوافقة مع الملاحظات والرصد) ولكنها مستقلة سببيًا، كل منها يتم تزويدها بخصائص فيزيائية مختلفة. للتمييز بين هذه المناطق المتضخمة من الكون بشكل كبير و "الأكوان الأخرى" المفترضة تمامًا والمنفصلة عن بعضها البعض والتي تنبأت بها النماذج الأخرى، أطلق عليها ليند اسم الميني أكوان أو "الأكوان الصغيرة mini-univers " (أو "الكون" للجيب ". univers de poche في هذه الحالة المحددة، المصطلح "الكون المتعدد" ينطبق على جميع الأكوان الصغيرة داخل نطاق الكون الفريد المتضخم بشكل هائل. وهو الكون المطلق أو الكلي. اعتقد الباحثون مؤخرًا أنهم اكتشفوا إشعاعًا متحجرًا في الميكروويف، وهذا الصدى البارد للانفجار العظيم، وآثار الاصطدام بين الأكوان الصغيرة "كما تخيلها ليند" وكوننا المرئي. ومع ذلك، فإن هذه الملاحظات تروق لعدد من الفرضيات والتفسيرات بعيدة المنال بحيث لا تتمتع بدرجة من المصداقية، على الأقل حتى يلغي أحدها أي تفسير بديل (والذي، في رأيي، من غير المحتمل أن يحدث). المشكلة المعرفية الثانية التي تواجه مفهوم الكون المتعدد، وهي بلا شك أكثر خطورة من سابقتها، هي قابليته للدحض. تم تعميق مفهوم القابلية للدحض في الثلاثينيات من قبل فيلسوف العلم كارل بوبر Karl Popper، والذي بالنسبة له، لم يكن المبدأ الذي بموجبه يكون التوافق مع التجربة هو المعيار الوحيد الكافي لحقيقة النظرية العلمية وصلاحيتها وهو مبدأ لن يكون كافيا وحدهً، نظراً لعدم وجود "تجربة حاسمة" لتأكيد البيان. لذلك اقترح بوبر معيار القابلية للدحض بدلاً من معيار القابلية للتحقق ليس لتوصيف الحقيقة، ولكن لبقاء النظرية العلمية: البيان énoncé قابل للتطبيق علميًا فقط إذا كان يتوافق مع ملاحظة أو تجربة من المحتمل أن تتعارض معها. على سبيل المثال، نظرية التطور الداروينية قابلة للدحض: يكفي اكتشاف أرانب أحفورية تعود إلى عصر ما قبل الحقبة الكمبرية Précambrien لإبطالها. وبالمثل، فإن نموذج الانفجار العظيم قابل للدحض: يكفي العثور على نجم أقدم من عمر الكون المحسوب في النموذج. لكن ليس لأن هذين النموذجين لم يتم دحضهما (حتى الآن) أنهما مثبتتان! وبالتالي فإن القابلية للدحض هي طريقة لرفض التصريحات العلمية. والبيانات الأشياء التي لا يمكن مواجهتها بالتجربة. الوضعية كان لموقف بوبر الصارم إلى حد ما فيما بعد تأثير كبير جدًا في فلسفة العلم لدرجة أنه، حتى لو ارتفعت المفاهيم المعرفية الأخرى الأكثر مرونة ضد بوبر، في أذهان العديد من الباحثين الحاليين. يظل عدم قابلية نموذج أو نظرية للدحض إشارة تحذير معرفية. من المثير للاهتمام أن نلاحظ أن الجدل حول دحض لقد تجاوز الكون المتعدد لنظرية الأوتار المسألة البسيطة المتمثلة في المواجهة العلمية المعتادة والصحية، ليؤدي إلى تبادلات خبيثة وليست مشرفة دائمًا بين علماء الفيزياء البارزين من الآراء المتعارضة • في الواقع، ما تمت مناقشته لم يكن الكون المتعدد في حد ذاته، ولكن الإطار النظري نفسه، أي المشهد الكوني لنظرية الأوتار. ومع ذلك، يمكن ملاحظة أن الأكوان المتعددة التي تختلف اختلافًا كبيرًا عن ميكانيكا الكموم، أو الكوسمولوجيا المتضخمة أو الجاذبية الحلقية لم تتم مناقشتها بشكل خاص فيما يتعلق بدحضها. في فرنسا، يعتبر الباحث أورليان بارو

 Aurélien Barrau مدافعًا قويًا للمفهوم وفقا له، الكون المتعدد العام - لأسباب أكثر فلسفية من كونها تقنية. يجادل بأن أي نظرية للكون المتعدد "مثيرة للاهتمام علميًا" قادرة على عمل تنبؤات حول كوننا، والتي يمكن اختبارها تجريبيًا. إذا نجحت النظرية في الاختبارات، فإنها تكتسب المصداقية والكون المتعدد الذي تتنبأ به أيضًا؛ إذا فشلت، يتم دحضها. بهذا المعنى، يمكن دحض نظريات الكون المتعدد. يبدو أن المنطق مشكوك فيه. أولاً، سيكون من الضروري تحديد الأكوان المتعددة الأكثر "اهتمامًا علميًا" من الأكوان الأخرى - على سبيل المثال تلك التي تضم بالضرورة كونًا مشابهًا تمامًا لكوننا. في هذا الصدد، تم بالفعل حذف بعض النماذج المحددة للغاية من نظرية الأوتار. بعد ذلك، فإن أي دليل تجريبي يمكننا جمعه في كوننا سيكون، بحكم الواقع، دائمًا متوافقًا مع هذا أو ذاك أو مع تلك الأكوان المتعددة "المثيرة للاهتمام علميًا". يبدو بالفعل أنه، مثلما لا يوجد حد لعدد الأكوان المحتملة، لا يوجد حد على ما يبدو لعدد الأكوان المتعددة المحتملة أو الممكنة.

جنون لطيف:

" لا يجب أن تكون في أي مكان، لكي تكون في كل مكان. " ميشيل دي مونتاين، Michel    DE MONTAIGNE, Essais  ابحاث، 1، 8

 في هذه المرحلة من الارتباك، يتساءل المرء لماذا سيتطلب الأمر الكثير من المتاعب لإثبات إمكانية التحقق أو دحض نماذج الأكوان المتعددة. للاستمرار في العمل بهدوء، ألا يكفي تبني الموقف المعرفي الذي دعا إليه فيلسوف العلم بول فييرابند Paul Feyerabend، والذي يتمثل في رفض أي منهج توجيهي؟ وفقًا له، "في الواقع، يتقدم العلم خلال تاريخه باستخدام جميع الأساليب المتاحة لفرض نظرية أو أخرى، بحيث تكون القاعدة المنهجية الصالحة الوحيدة لتحديد تقدم العلم هي "اللاسلطوية المعرفية"، والتي يمكن تلخيصها بالصيغة البسيطة "كل شيء جيد". في هذا الترتيب من الأفكار تم وضع مفهوم الكون الرياضياتي المتعدد. في كتابه عام 1986 حول تعددية العوالم، الفلسفة On the Plurality of Worlds, le philo­

sophe طرح ديفيد لويس David Lewis فرضية "الواقعية النموذجية" réalisme modal، والتي بموجبها توجد جميع العوالم الممكنة بالفعل في شكل أكوان غير متصلة. إنه نوع من ذكريات "مجموعة كل العوالم الممكنة" التي استند إليها لايبنيز ذات مرة. كانت الأسباب التي دفعت لويس إلى الترويج للواقعية الشكلية مختلفة نوعًا ما عن تلك التي قدمها الفيزيائيون عمومًا. تدور عوالم لويس حول إعادة بناء الحس السليم. يقول لويس أننا، في الفطرة السليمة، نتلاعب بالأحكام الشرطية "المخالفة للواقع" - أي الأحكام التي كان من الممكن أن تحدث ولكنها لم تحدث - والتي لها قيم الحقيقة. كيف نفسر قيمة الحقيقة لحكم يقع تحت الفطرة السليمة مثل "لو تركت الزجاج" لكان قد سقط "، عندما لا يتعلق الأمر بشيء يمكن ملاحظته؟ يؤكد لويس أن قيمته تعتمد الحقيقة على العوالم المحتملة الأخرى حيث تم إطلاق الزجاج. هناك بالتأكيد عدد لا نهائي من هذه العوالم، ولكن إذا حددنا "مقياس القرب" بين العوالم المحتملة، فسنقول إنها الحقيقة. أن "الزجاج ينكسر في أقرب العوالم" مما يعطي قيمة الحقيقة للحكم المضاد الذي تم ذكره في البداية. لذلك فإن عوالم لويس المحتملة مبنية ومبنية من حيث القرب لتحليل منطق الفطرة السليمة. لا علاقة لها بالأكوان غير المترابطة للكون المتعدد للفيزياء. وعادة ما يتم تقديم هذا الأخير من حيث عدد الأكوان الكبير بشكل لا يمكن تصوره ولكنه محدود. كما رأينا، فإن عدد الأكوان المرتبطة بنظرية الأوتار الفائقة هو 10500 على الأقل - وهو رقم هائل جدًا إلى جانبه يعتبر عدد الذرات في كوننا المرئي غير مهم. مع تقدم النظرية (على كل حال على المسار الصحيح)، تكتشف المزيد والمزيد من المتغيرات؛ نحن نتحدث بالفعل عن 10100000 ربما هم في النهاية عدد لا حصر له. آلان غوث Alan Guth، أحد آباء نموذج التضخم، مقتنع بذلك: "عندما بدأ التضخم، لم يكن ليخلق كونًا واحداً فقط، بل عدد لانهائي من الأكوان. ." . الواقعية الشكلية التي يدعمها لويس تجلب إلى حيز التنفيذ كل العوالم الممكنة، الكل يقابل ربما لانهاية غير قابلة للعد. أتذكر أن المعدود هو أصغر اللانهائيات الرياضياتية، المقابلة للكاردينال من مجموعة الأعداد الصحيحة. لكن مجموعة الأعداد الحقيقية لها عدد لا نهائي من الرتب الأعلى، غير القابلة للعد • الآن الكون المتعدد ومع ذلك، فإن الكون المتعدد "النهائي الأقصى أو الكلي ultime " الذي دعا إليه تغمارك Tegmark يقع ضمن هذه الفئة الأخيرة. ووفقًا له، فإن جميع الهياكل الرياضياتية ستتحقق من منظور الأكوان الفيزيائية، والتي يمكن تلخيصها من خلال المعادلة البسيطة الرياضيات = الفيزياء Mathématiques = Physique. على سبيل المثال، معادلات نظرية كل شيء (نظرية M أو أي نظرية أخرى يمكن تخيلها) هي مجرد تراكيب رياضياتية من بين أمور أخرى، معقدة بما يكفي لمنحنا الوقت للتفكير فيها. وبالتالي، فإن الكون الرياضياتي المتعدد هو الكون المتعدد "النهائي الأقصى المتسامي الكلي الشامل" لأنه يحتوي بالضرورة على جميع الأكوان المتعددة لجميع النظريات الممكنة في الفيزياء. يلغي الكون الرياضياتي المتعدد الحاجة إلى شرح سبب عيشنا في كيان أو إنجاز خاص réalisation particulière : إن وجود عالم مضياف للإنسان هو صدفة لا ينبغي أن تفاجأ بعد الآن، إنها نتيجة بسيطة إحصائية. من بين العدد اللامتناهي من الأكوان، يجب أن يكون عالمنا موجودًا تمامًا كما سيكون هناك دائمًا شخص ما يرسم الأرقام الستة الصحيحة للعبة اللوتو إذا لعب عدد كافٍ من الأشخاص. من السهل جدًا حساب أنه إذا لعب جميع البشر اللوتو على الأرض، فسيكون هناك أكثر من 1000 فائز في كل سحب! للوهلة الأولى، يبدو أن الكون المتعدد الرياضياتي يتعارض مع مبدأ البساطة المقدس، يُطلق عليه أيضًا "شفرة أوكامOckham's razor" rasoir d'Ockham، من اسم هذا اللاهوتي الإنجليزي من القرن الحادي عشر الذي قال: "من غير المجدي أن نحقق بوسائل أكثر ما يكفي لإنتاج بعدد أقل من الوسائل. بعبارة أخرى، في مجموعة من النماذج التي تشرح الحقائق، يجب إعطاء الأفضلية للنموذج الذي يستدعي الحد الأدنى من عدد الفرضيات. غالبًا ما لعب مبدأ البساطة دورًا إرشاديًا في تاريخ العلم في فرز النماذج والنظريات المتنافسة • ولكن يمكن أن يقودنا الحدس بسهولة إلى الضلال في البحث عما هي البساطة حقًا. إن مجموع كل معادلات نظرية الأوتار محددة تعتبر مجموعة معادلات نظرية الأوتار بمعنى معين "أبسط" من أي من حلولها الخاصة، لأنها تعرض المزيد من التماثلات أو التناظرات symétries وتستخدم عددًا أقل من المعلمات أو الإعدادات المجانية. Paramètres libres

 يعتبر العديد من الفيزيائيين النظريين أطروحة ماكس تغمارك Tegmark خيالية بحتة وغير كفؤ رياضياتيًا • على سبيل المثال، يستدعي Tegmark مفهوم القياس على مساحة الهياكل الرياضية المحتملة، والتي لا يمتلكها أحد لا يزال بإمكانه إعطاء معنى رياضياتي محدد. لكن لا يجب بالضرورة التغاضي عن الفكاهة والأهواء في هذه الأمور. قارن مارتن ريس Martin Rees، الكون المتعدد بمتجر ملابس كبير: إذا كان الاختيار كبيرًا بما يكفي، فلن يفاجأ أحد بالعثور على شيء يناسبه. بهذا المعنى، لكنا وجدنا كوننا الخاص. من ناحيتي، سأختتم هذه المناقشة بإحالة القارئ إلى Fontenelle. ألقى في صحبة ساحرة محادثاته حول تعددية العوالم، تردد في أن يقسم أن "هذا كان صحيحًا" بينما قال إنه يحب أن يكون صحيحًا من أجل المتعة التي كان يتمتع بها في تصديقها. وماذا رد عليه الماركيز؟ حسنًا، "بما أن جنونك لطيف جدًا، أعطني إياه." سأؤمن بالنجوم كيفما تشاء، طالما أجدها ممتعة "!

ماذا كان يوجد قبل البغ بانغ؟:

 مَنْ سأل هذا السؤال: قبل الدهر أو قبل بداية الزمن، هل كان هناك شيء؟ في حين أن الكلمة السابقة تدل أو تنطوي على فكرة الزمن، تتصرف تمامًا كما لو كانت تسأل: "في الزمن الذي سبق بداية الزمن، هل كان هناك شيء؟ (xm siècle). Guillaume n'AUVERGNE, De Universo

نحن نعتبر عمومًا الانفجار العظيم بداية لكل شيء، ونمنع أنفسنا من التفكير فيما ربما حدث قبل ذلك. إذا التزمنا بالنسبية العامة الكلاسيكية وحلول فريدمان-لومتر Friedmann-Lemaître الكونية المستخدمة في النموذج القياسي، فإن مسألة "قبل الانفجار العظيم" ببساطة لا معنى لها. في هذه النظرية، يشير الانفجار العظيم إلى أن الزمن نفسه بدأ بالتزامن مع الفضاء والمادة والطاقة قبل 13.8 مليار سنة. حتى بداية هذا القرن، كان السؤال الذي يُطرح كثيرًا في مؤتمرات الترويج للانفجار العظيم يُحرج المتحدث. كان عليه بشكل عام أن يرد على ذلك التخيل للزمن، كان عليه عمومًا أن يقول إن تخيل حقبة قبل الانفجار العظيم هو كالبحث عن لحظة قبل وجود الزمن نفسه. من الواضح أن هذه الإجابة لم ترضي أحدا. هناك طرفة بشأن السؤال المماثل الذي طرح على القديس أوغسطينوس منذ زمن بعيد (وإن كان في سياق مختلف): "ماذا كان الله يفعل قبل خلق العالم؟»، وإجابته، بلا شك، ملفقة، "كان يعد الجحيم لمن يسأل هذا السؤال"! " لحسن الحظ، تغير هذا الرأي. فمن ناحية، لم يعد علماء الكونيات المعاصرين يخشون الجحيم، ومن ناحية أخرى يحاولون إيجاد حلول يمكن أن تأتي من فيزياء الكموم. فبنفس الطريقة التي حلت بها نظرية الكموم مشكلة فرادة أو تفرد la singularité نموذج رذرفورد Rutherford الكوكبي للذرة، فلماذا، من خلال دمجه في النسبية العامة، لن يلغي أيضًا الفرادة أو التفرد الذي يمثل بداية الزمن؟ تُحرج المفردات الفيزيائيين لأنها مرتبطة بقيم لا حصر لها من الكميات والقيم الفيزيائية أو الهندسية، مثل درجة الحرارة أو كثافة الطاقة أو انحناء الفضاء. منذ بدايات علم الكون النسبي والنموذج الأول "للذرة البدائية" الذي طوره جورج لومتر في عام 1931، كان يشتبه في أن السيناريو الكلاسيكي لم يعد صحيحًا عندما خضع الكون الشاب لقوانين فيزياء الكموم. لكن على مدى عقود، لم يكن لدى الباحثين أي شيء آخر ليقدموه. لم يروا حتى التسعينيات كيف يمكن لمقاربات الجاذبية الكمومية أن تجعل التفرد الأصلي يظهر. لقد أصبح بالنسبة لبعضهم، ولكن ليس جميعهم، أحد أهدافهم الرئيسية. لذلك لا شيء يمنع من تخيل أن الكون كان يمكن أن يكون موجودًا قبل الانفجار العظيم، لم يعد هذا الأخير حالة فردية، بل انتقالًا عنيفًا بين حالتين مختلفتين من الكون. الاستعداد لمراعاة ما قد يحدث "قبل الأصل" ليست سوى أحدث الانتكاسات الفكرية التي تبعت بعضها البعض لآلاف السنين. واجه الفلاسفة واللاهوتيون من جميع الثقافات والأديان مسألة بداية الزمن. هل تعود شجرة عائلتنا إلى الأبد في الماضي، أم أنها تتجذر في مرحلة ما؟ دافع أرسطو عن غياب البداية من خلال التذرع بالمبدأ الذي بموجبه لا يمكن لأي شيء أن ينشأ من العدم: إذا كان الكون لا يمكن أن يولد من العدم، فلا بد أنه كان موجودًا دائمًا، ويجب أن يمتد الوقت إلى أجل غير مسمى في الماضي مثلما في المستقبل. اتخذ اللاهوتيون المسيحيون وجهة نظر معاكسة. وفقًا لهم، الله، الموجود خارج المكان والزمان، خلقهم جنبًا إلى جنب مع جوانب أخرى من العالم. ماذا كان يفعل من قبل؟ ببساطة لم يكن هناك من قبل... قادت نظرية النسبية العامة علماء الكونيات إلى استنتاج مماثل، على الرغم من استنادهم إلى حجج عقلانية أخرى، وهي أن الاستقراء في الماضي لنماذج فريدمان لومتر يأتي حتماً مع الزمن صفر.

تفضل نظريات الجاذبية الكمومية إثبات صحة طرح أرسطو بجعل التفرد يختفي. لسوء الحظ، فهم لا يحلون المعادلات التي تصف الكون في المنطقة المجاورة مباشرة للانفجار العظيم. على سبيل المثال، الحسابات في نظرية الأوتار ممكنة فقط عند الطاقة المنخفضة، أي عندما تتفاعل الأوتار بشكل ضعيف مع بعضها البعض. ولكن في الانفجار العظيم بالتحديد، تكون الأوتار متشابكة للغاية وتتفاعل بأقوى طريقة ... وتواجه نفس الصعوبات في نظريات أخرى. ومع ذلك، هناك نماذج مختلفة تتجاوز النسبية العامة تخاطر بوصف جوانب معينة من "ما قبل الانفجار العظيم". أي تصف الكون قبل الانفجار العظيم كما في «علم الكونيات الارتدادي"، والذي بالمناسبة لا يقع بالضرورة في إطار الجاذبية الكمومية. وينطبق الشيء نفسه على نظرية آينشتاين-كارتان d'Einstein-Cartan، التي تستند إلى الهندسة مع الالتواء التي يجعل نظريات هوكينغ-بنروز الكلاسيكية حول الحدوث الحتمي l'occurrence inévitable للفرادات لم تعد تنطبق. في الواقع، يسمح الالتواء بتمديد جسيمات الفرميونية مكانيًا وليس باعتبارها نقطية ponctuelles، مما يتجنب تكوين التفردات عن طريق استبدالها بالارتداد. لنتذكر أيضًا أن نظرية الجاذبية الكمومي الحلقية la théorie de la gravitation quantique à boucles، من خلال افتراض القيم القصوى المحدودة للانحناء والكميات الفيزيائية المرتبطة به، يستبدل أيضًا تفرد الانفجار العظيم بارتداد كبير. كان الكون قبله موجودًا مسبقًا وخضع لانكماش سريع. من جانبها، تتسم نظرية الأوتار بالمرونة لدرجة أنها تقبل "سيناريوهات" عديدة مما قبل الانفجار العظيم. تم الاقتراح الأول في عام 1992 من قبل غابرييل فينيزيانو Gabriele Veneziano و موريزيو غاسبيريني Maurizio Gasperini. تستغل مقاربتهم واحدة من أكثر الخصائص المحيرة لنظرية الأوتار المسماة "الثنائية dualité ": يمكننا وصف الحالة النشطة التي يكون فيها الكون في لحظة معينة من حيث حجمه بطريقتين مختلفتين، ولكن يرتبط كل منهما بالآخر بواسطة عنصر معين، بالتناظر symétrie الخاص والازدواجية أو الثنائية. من وجهة نظر طاقوية، لا يمكن تمييز كون أكبر بمرات من مقياس بلانك (lQ-33 سنتيمتر) عن كون أصغر بمقدار l / R مرة. لذلك لم يعد هناك أي عائق أمام الاعتراف بأن الكون كان من الممكن أن يكون أصغر وأصغر كلما عدنا بالزمن إلى الوراء، ولاستقراء ما بعد الانفجار العظيم. لا يصبح أكثر وأكثر سخونة ولا يزداد كثافة: الازدواجية أو الثنائية تضمن، على العكس من ذلك، أنه يمكن وصفه بأنه عالم يزداد اتساعًا وبرودة متزايدة. نتيجة لذلك، سيكون الكون ما قبل الانفجار العظيم عبارة صورة معكوسة للكون اللاحق. دعونا نأخذ مرة أخرى في هذا السياق تاريخها في وقت مضى قبل 14 مليار سنة من الانفجار الكبير التقليدي، لنقل 50 مليار. الكون عبارة عن مساحة شاسعة متجمدة، شبه فارغة، يمر بها عدد قليل من حقول الطاقة. تتأرجح وتتقلب هذه الحقول الكوانتية بنسب متفاوتة بحكم مبدأ عدم اليقين الكمومي ؛ مع مرور الوقت، تزداد قوى التفاعل وتتقلب هذه المجالات بنسب مختلفة وفق مبدأ الريبة أوعدم اليقين الكمومي ؛ ومع مضي الزمن، تزداد قوى التفاعل حدة في بعض المناطق، وتبدأ المادة في التجمع، وتتراكم على حساب المناطق المجاورة. يتم نقل هذه الكتل grumeaux فجأة إلى ما وراء نقطة اللاعودة وتنخرط في عملية انهيار لا رجعة فيها: تتشكل الثقوب السوداء. المادة المحاصرة بالداخل تعزل نفسها، وينقسم الكون إلى قطع منفصلة. داخل كل ثقب أسود، تزداد كثافة المادة باستمرار. ينهار الفضاء فجأة على نفسه في عملية "انكماش" déflation (صورة معكوسة للتضخم)، مصحوبًا بارتفاع مهول في درجة الحرارة. تتركز كل الطاقة في حجم مجهري. عندما تصل الكثافة ودرجة الحرارة والانحناء إلى القيم القصوى التي تسمح بها نظرية الأوتار، فإن هذه الكميات "ترتد" وتبدأ في الانخفاض. لذلك فإن الانفجار العظيم ليس سوى اللحظة التي يحدث فيها هذا الانعكاس. من هناك، يصبح الحدث هو قصة التوسع الذي وصفه علم الكونيات القياسي. هناك سيناريو مختلف تمامًا ناتج عن امتداد لنظرية الأوتار: وهو نموذج الإيكبيروتيك le modèle ekpyrotique إذ يشير إلى نموذج العودة الأبدي الذي دعا إليه فلاسفة العصور القديمة الرواقيين، فإنه يقدم دورة لا نهاية لها من حرائق الكون تليها تطورات متطابقة لأكوان جديدة. يقال إن الانفجار العظيم هو تبادل هائل للطاقة يحدث عندما تتلامس أغشية ثلاثية الأبعاد branes tridimensionnelles. كوننا المكون من 3 غشاء، يطفو في الكون الفائق ذي الأبعاد الإضافية، قد خضع بالفعل لأكثر من انفجار كبير واحد، وسيتكرر هذا الحدث. على الرغم من مغرياتها، فإن كل هذه النماذج تثير تكهنات ميتافيزيقية أكثر مما تثيره النظريات الفيزيائية، لأنها لا تستند إلى أي حسابات موثوقة. ومع ذلك، يبحث علماء الكون عن عواقب يمكن ملاحظتها تجعل من الممكن التفاوض بينهم. من الكون السابق يمكن أن تبقى آثار موجات الجاذبية، التي يختلف توزيعها في الترددات العالية والمنخفضة وفقًا للنماذج. يمكن أن تساعد ملاحظات كاشفات الجاذبية Virgo و LICQ على الأرض ومستقبلاً LISA في الفضاء في الاختيار بينهما، حتى لو كنا بالكاد نصدق ذلك. يبدو على أي حال أنه، بغض النظر عن النهج المستخدم لمحاولة توحيد النسبية العامة وفيزياء الكموم، فإن الإنفجار العظيم Big Bang بالمعنى الضيق قد تم التخلص منه باعتباره فرديًا أو فرادة كونية، وإعادة اكتشاف خلود الزمن الماضي، وبالتالي القضاء على المفهوم اللاهوتي الإشكالي لـ " السبب الأول «. أو المسبب الأول".

 علم الكون المطابق الدوري لبنروز: La cosmologie conforme cyclique de Penrose

 "يرتبط البحث المجنون باكتشافات غير متوقعة" بول فاليري، بخصوص Eureka لإدغارآلان بو

ينهي جون بيير لومينيت هذا الفصل من كتابه بمناقشة ونقد النظرية الكونية الأكثر إسرافًا، من وجهة نظره، من بين كل تلك التي سبق عرضها أعلاه. سأخصص بضع صفحات لها بطريقة استثنائية، ليس لأنه يؤمن بها، ولكن لأنها تنبع من واحدة من أقوى الشخصيات العلمية التي قابلها على الإطلاق والتي لا تزال تظهر حتى اليوم، في العالم. البالغ من العمر 88 عاماً، وإبداع استثنائي. وهو يشير هنا إلى روجر بنوروز، المذكور عدة مرات في فصول مختلفة كتاب" رغوة الزمكان". قدم السير روجر بنروز مساهمة عميقة في تجديد النسبية العامة خلال الستينيات والسبعينيات، مع الاستفادة من مفاهيم وطرق الهندسة الجبرية والطوبولوجيا التفاضلية. نحن مدينون له بالنظرية الأولى حول الفرادات singularities المتعلقة بفيزياء الثقوب السوداء، وبالتعاون مع ستيفن هوكينغ، أظهر النظرية الثانية المتعلقة هذه المرة بعلم الكونيات النسبية. لكن لديه العديد من الخيوط الأخرى لقوسه. في عام 1958، أثناء الدردشة مع والده، وهو طبيب نفساني، وكان يخربش رسومات صغيرة على ورقة، وجد الشاب روجرز بينروز شكلاً أو نمطًا غريبًا يشبه المثلث للوهلة الأولى، ولكن من المستحيل بناؤه في الفضاء العادي ثلاثي الأبعاد. بعد أن نشر مقال له في مجلة علم النفس يصف فيه رسمه الذي سماه «مثلث بنروز triangle de Penrose " وعدد قليل من الرسوما والتخطيطات والأشكال المستحيلة الأخرى من نفس النوع، اتصل به الفنان الهولندي موريتس كورنيلس إيشر Maurits Cornelis Escher: وكان هذا الأخير يرسم منذ فترة طويلة أشكال مجردة مستحيلة دون أن يعرف أنها كانت أشياء رياضياتية جديدة ومدهشة. بعد تبادلات مثمرة بينهما، استوحى إيشر الإلهام من عمل بنروز في نسختين شهيرتين بعنوان الشلال Chute d'eau، والتي تستخدم مثلث بنروز، والصعود والنزول Montée et descente,، والتي تُظهر سلمًا مستحيلًا لايمكن للمرء أن يصعد وينزل عليه إلى ما لا نهاية، مع البقاء على نفس المستوى . اشتهر بيرنوز Penrose أيضًا باكتشافه في عام 1974 لأسقف مكونة من شكلين (على سبيل المثال البنتاغون والماس pentagones et des losanges)، والتي لها خاصية تغطية سطح بالكامل بطريقة غير دورية. بدا الأمر وكأنه ترفيه رياضياتي جميل حتى اكتشاف شبه البلورات، في عام 1984، وهي مواد غريبة ذات بنية منظمة بقوة مثل تلك الموجودة في البلورات cristaux، ولكن ليس بشكل دوري. في السنوات 1990، خلال عشاء مع صديقه المشترك براندون كارتر Brandon Carter (والذي كان بنروز أستاذه قبل خمسة عشر عامًا قبل أن يصبح كارتر بدوره مشرفًا على أطروحة جون بيير لومينيت!)، أتيحت له الفرصة لمناقشة تعاونه مع إيشر، والتبليط غير الدوري، وبشكل عام العلاقات بين العلم والفن والهندسة. أظهر بنروز شرائح من بعض الأسقف غير الدورية التي حصل عليها ببراءة اختراع والتي تستخدمها اليوم شركات البلاط، مضيفًا بكل روح الدعابة البريطانية أنه في النهاية يمكنك كسب المال من خلال الاكتشافات الرياضياتية، وهو أمر نادر إلى حد ما! تساءل روجر بنروز، أحد أتباع المفهوم الأفلاطوني للرياضيات الذي بموجبه يكون جمال وأناقة القوانين بمثابة علامات على الحقيقة، في الروابط بين الوعي البشري وقوانين الفيزياء. يعتقد أن أجهزة الكمبيوتر تعمل مثل آلات تورينغ من حيث الخوارزميات، وهي غير قادرة بشكل أساسي على نمذجة الذكاء والوعي، والتي هي خوارزمية جزئيًا فقط. لا يستبعد بينروز إمكانية الذكاء الاصطناعي على أساس العمليات الكمومية، لأنه، حسب رأيه، فإن العمليات الكمومية processus quantiques، ولا سيما تقليل الحزمة الموجية (وهي جوهرياً غير حتمية في الأساس)، هي التي تلعب دورها في سبر ظاهرة وعي - والإدراك. وهكذا اقترح حلولًا بيولوجية تسمح لظاهرة التراكب الكمومي بالحدوث في الدماغ، الأمر الذي جعل جميع الباحثين في العلوم المعرفية يصرخون - هذا هو الثمن الذي يجب دفعه مقابل الأصالة.

 لكن دعنا نصل إلى علم الكونيات الذي يهمنا هنا، وما ورد أعلاه لم يكن غير ضروري حيث سنرى أن كل شيء متصل في ذهن بنروز. من الواضح أنه عالج المشكلة الهائلة المتمثلة في توحيد مفاهيم فيزياء الكموم مع تلك الخاصة بالفيزياء النسبية. لذلك اقترح في عام 1967 نظريته عن twisteurs "الملتوية"، وفي عام 1971، نظرية شبكات السبينات réseaux de spins. تم تطبيق الأول على نطاق واسع على نظرية الأوتار في إطار مراسلة AdS / CFT، والثاني على أساس الجاذبية الكمومية الحلقية. كما رأينا، هاتان النظريتان مرشحتان جادتان لعنوان نظرية الجاذبية الكمية ويمكنهما حل السؤال: "ماذا كان هناك قبل الانفجار العظيم؟" لا يخفي بنروز حقيقة أنه لا يؤمن كثيرًا بنظرية الأوتار وأبعادها المكانية الإضافية. كما أنه غير راضٍ عن نظرية التضخم. وإذا كانت هذه الأخير نجحت بالفعل في اجتياز العديد من الاختبارات فذلك بفضل قياسات الإشعاع الأحفوري التي أجراها تلسكوبات WMAP و Planck، فذلك ليس كافياً لكي يتم إثباتها بأي حال من الأحوال، وبالتالي لا ينبغي أن تكون جزءًا من النموذج القياسي لعلم الكونيات، على الرغم من رغبة العديد من الفيزيائيين الذين روجوا لها. لطالما وجد بنروز الحلول التي قدمتها نظرية التضخم للمشاكل، سواء كانت صحيحة أو خاطئة، للنموذج الكوني القياسي خاطئة، على وجه الخصوص لأنها لا تحل لغز الحالة الأولية الخاصة جدًا للكون، وصلة ذلك بـ المبدأ الثاني للديناميكا الحرارية. إن مسألة مكانة المبدأ الثاني للديناميكا الحرارية second principe de la thermodynamique في علم الكون النسبي قديمة. يعود تاريخها إلى عمل الفيزيائي الأمريكي ريتشارد تولمان Richard Tolman، بناءً على النماذج الأولى للأكوان الديناميكية التي اكتشفها ألكسندر فريدمان في عام 1922. عادة يبدأ نموذج فريدمان "المغلق" وينتهي في التفرد singularité,أو الفرادة، لكن مؤلفه اقترح إمكانية حل دائري cycloïdale يتم فيه توسيع الكون المغلق ويتقلص على التوالي عددًا كبيرًا من المرات. إذا قبل المرء معادلات "غريبة" معينة لحالة المادة، يحصل المرء بشكل فعال على حل حيث يتأرجح نصف قطر الفضاء بين قيمة دنيا (حالة الحد الأقصى من الضغط) وقيمة قصوى (حالة الحد الأدنى من الضغط). في نهاية عمله الأخير عام 1924 تم الاستشهاد به بالفعل، الكون كمكان وزمان، L'Univers comme espace et temps يقدم فريدمان، وإن كان بإيجاز شديد، حلول "الأكوان المتغيرة" univers variables التي اكتشفها ونشرها في شكل تقني قبل عامين. يكتب على وجه الخصوص: "يولد النوع المتغير للكون مجموعة أكثر عمومية من النماذج: في بعض الحالات، يبدأ نصف قطر انحناء الكون من قيمة معينة ويزداد باستمرار بمرور الزمن ؛ في حالات أخرى، يتغير نصف قطر الانحناء بشكل دوري، يتقلص الكون إلى نقطة حجمها صفر، ثم من هذه النقطة، يزداد نصف القطر إلى قيمة قصوى معينة، ثم يتناقص مرة أخرى ليصبح نقطة مرة أخرى، وهكذا. ويضيف عالم الكونيات الروسي ذلك "لا يخلو من التذكير ببعض المفاهيم الأسطورية عن الهندوس فيما يتعلق بـ" دورات الوجود ".إن مفاهيم الأكوان الدورية أو المتذبذبة شائعة جدًا في الأساطير المختلفة. بين الهندوس، كل دورة من الكون هي "كالبا" أو "يوم براهما"، والتي تستمر منذ 4320 مليون سنة. فيشنو، الذي يتحكم في الكون، لديه حياة من مائة "سنة كونية"، كل منها يحتوي على 360 كالبا. بعد 36000 دورة تقابل ما يقرب من 150 تريليون سنة أرضية، يقترب العالم من نهايته وتبقى الروح فقط. بعد فترة زمنية غير محددة، يظهر عالم جديد وفيشنو Vishnu جديد، وتستأنف الدورة. لاحظ أن طول يوم براهما قريب جدًا من العمر المنسوب إلى كوكبنا والنظام الشمسي (4.56 مليار سنة)، وبنفس الترتيب من حيث الحجم مثل عمر الكون في علم الكونيات الحديث! ومع ذلك، فإن هذه الذكريات الغريبة لعلم الكونيات الهندوسي التي ذكرها ألكسندر فريدمان لم تأخذ في الاعتبار المبدأ الثاني للديناميكا الحرارية. في أوائل الثلاثينيات من القرن الماضي، كان ريتشارد تولمان Richard Tolman  مهتمًا بنموذج فريدمان الدوري، حيث يمر الكون بمراحل متتالية من الانكماش والتوسع، وذلك منذ الأزل، بدون بداية أو نهاية. وفقًا لتولمان، كان لابد من استبدال التفردات أو الفرادات الأولية والنهائية من خلال تكوينات صغيرة جدًا وكثيفة جدًا من الأكوان، من نوع "الذرة البدائية" التي اقترحها لومتر Lematre للتو. ومع ذلك، قاده عمله ليُظهر في عام 1934 أن الفكرة يجب أن تفشل بسبب المبدأ الثاني للديناميكا الحرارية. هذا يثبت أن إنتروبيا النظام المغلق - وهي حالة الكون المغلق - يمكن أن تزداد بمرور الوقت فقط. وفقًا لحسابات تولمان، يجب أن تكون كل بداية لدورة كون جديدة مصحوبة بزيادة في إنتروبيا المادة والإشعاع الذي كانت تحتويه سابقًا. ومع ذلك، فإن إنتروبيا كوننا الحالي محدودة ومنخفضة جدًا في النهاية، وهذا لا يتفق مع فرضية وجود عدد كبير جدًا، بل غير محدود، من الدورات السابقة لدورتنا. نحن نعلم اليوم أن الكون يتوسع بسرعة بسبب محتواه السائد في الطاقة المظلمة الطاردة. يبدو أن هندسته قريبة جدًا من كونها إقليدية، على الرغم من أن التحليلات الأخيرة لتلسكوب بلانك التي تميل إلى تفضيل مساحة من الانحناء الإيجابي قليلاً. على أي حال، إذا تم وصف الطاقة المظلمة جيدًا بواسطة ثابت كوني أو مجال متغير من الجوهر يبقيها دائمًا نابذة، فإن كوننا سيواصل تمدده المتسارع إلى الأبد. من الواضح أن هذا يغلق الباب أمام كون دوري. سيكون لكوننا حياة واحدة فقط، أبدية بالتأكيد ولكن محكومًا عليها بالانحلال بلا هوادة، كل الهياكل المعقدة في كوننا ستختفي بمجرد استنفاد مصادر الطاقة الموجودة في النجوم وفي الأشكال الأخرى. يرفض روجر بنروز هذه الفكرة. النظرية التي اقترحها منذ ذلك الحين ويُطلق على عام 2010 علم الكون المطابق الدوري la cosmologie conforme cyclique (اختصار CCC)، وباستخدام تعبير نيلز بور المعروف جيدًا، من الجنون بما يكفي أن تكون دقيقًا! لفهم CCC، دعنا أولاً نأخذ منعطفًا بسيطًا من خلال مفهوم التحويل المطابق، وهو مصطلح ينطبق بشكل عام في الهندسة على التحول الذي يحافظ على الزوايا بدلاً من الحفاظ على الأطوال (وهي حالة الاستدارة أو التدويرات le cas des trans­ lations ou des rotations,، وهي وبالتالي غير متوافقة). في الستينيات من القرن الماضي، أظهر بنروز بالفعل كيف يمكن مطابقة المخططات للزمكان اللانهائي، التي تصف جميع أحداث الكون في تاريخ معين، بمساعدة التحويل المطابق. بالضبط مع مربع واحد بحجم محدود. بعده، استخدم براندون كارتر هذه التقنية للوصف الكامل للثقوب السوداء. وبالتالي، فإن مخططات بنروز كارتر تجعل من الممكن تمثيل الخصائص السببية للثقب الأسود أو النموذج الكوني بكفاءة عالية، على ورقة، بما في ذلك اللانهايات الزمنية والمكانية المحتملة. بداهة، هذه مسألة خدعة رياضياتية لتمثيلها بطريقة محدودة خصائص الزمكان التي تتكشف إلى ما لا نهاية. بالفعل في نهاية القرن الحادي عشر، تصور هنري بوانكاريه تمثيلًا مطابقًا لسطح قطعي لانهائي plan hyperbolique في شكل قرص منتهي يُدرج فيه الفضاء المحدب hyperbolique بأكمله. كان موريتس كورنليس إيشر قد أنتج، مرة أخرى، في نهاية 1950 سلسلة من المطبوعات بعنوان الحدود الدائرية Circular Limit- Limite circulaire، والتي استخدم فيها التمثيل المطابق لـتصميم بوانكاريه Poincaré مع نموذجه في علم الكونيات المطابق الدوري، بدأ روجر بنروز باللعب بطريقة مماثلة مع معادلات النسبية العامة، ولكن بدلاً من اعتبار التحولات المطابقة كأداة رياضياتية للمهن التعليمية أو الفنية، كان مقتنعًا بأن التكافؤ المطابق بين حالة من التوسع اللانهائي للكون والحالة البدائية المحدودة كانت حقيقة فيزيائية! هذا ليس واضحًا، لأنه يتطلب وصف المراحل الأولية والنهائية للكون بمحتوى جسيمي من كتلة صفرية، وإلا فسيتم فقد التناظر المطابق. بالنسبة للمرحلة الأولى، تبدو الأمور جيدة في وقت أقرب. يُعتقد أنه عندما كانت درجة الحرارة مرتفعة بدرجة كافية، كان حقل هيغز المسؤول اليوم عن كتلة الجسيمات يساوي صفرًا، وهو ما ألغى فعليًا كتلة الجسيمات الأخرى. وحتى بدون هذا المجال أو الحقل، كانت الطاقات الحركية للجسيمات بعد الانفجار العظيم عالية جدًا لدرجة أنها هيمنت إلى حد كبير على تلك المرتبطة بكتلها. لذلك حدث كل شيء كما لو أن جميع الجسيمات الموجودة في الكون الصغير البدئي كانت بلا كتلة بالفعل.

 بالنسبة لمستقبل الكون البعيد، فإن السؤال أكثر إشكالية. ليس هناك ما يشير إلى أن كتل الإلكترونات أو الكواركات سوف تلغي بعضها البعض يومًا ما وأن الكون سيتكون فقط من جسيمات عديمة الكتلة. ومع ذلك، يمكننا استدعاء سيناريوهات غير مؤكدة مثل تفكك البروتونات، والتبخر الكمومي للثقوب السوداء أو حتى بحر من الثقوب السوداء الافتراضية التي تبتلع جزيئات المادة لبصقها في شكل فوتونات وتحويل كل محتوى المادة في الكون إلى ضوء. بعض الآليات الموجودة في نظريات الأوتار ذات الأبعاد المكانية الإضافية تسمح أيضًا لكتل الجسيمات بالتطور بمرور الوقت لتصبح صفرًا في النهاية. افترض إذن أن هذا الشرط قد تم التحقق منه في مستقبل بعيد جدًا (ليس بالضرورة غير محدود). لنتذكر إذن أنه في نظرية النسبية، لا يوجد وقت للجسيمات ذات الكتلة الصفرية التي تسافر بسرعة الضوء؛ حتى كلمة الخلود ليس لها معنى بالنسبة لها. يعتقد بنروز أنه مثلما لا ترى الفوتونات مرور الزمن، فإن هندسة الزمكان لن تتذكر الزمن الذي يمر، ولن يتم حساب سوى بنيته المطابقة sa structure conforme. المقياس La métrique، الذي يجعل من الممكن عادة إعطاء معنى لفترات الزمان والمكان، يفسح المجال لخصائص مطابقة. ومن ثم يصبح من الممكن رياضياتيًا ربط الزمكان النهائي بمرحلته الأولية من التوسع، وهذا دون وجود مشكلة مرتبطة بالتفرد الكوني الذي يحظر عادةً القيام بذلك. عند تطبيق نفس الفكرة على زمكان رباعي الأبعاد، فإن الفكرة نفسها تجعل من الممكن اعتبار الكون الإقليدي اللامتناهي في الزمان والمكان على أنه مكافئ لكون مفرط كروي محدود univers hypersphérique fini، والذي يتمدد ويتقلص في تناوب دائم، بطريقة مماثلة للانفجارات والنكماشات أو التقلصات الكبيرة الكبيرة Big Bang et Big Crunch  لأكوان الفينيكس des univers-phénix. لذلك سيكون كوننا دوريًا، حيث يولد من جديد باستمرار لمغامرة جديدة بعد فترة يسميها بنروز "eon". وهذا المصطلح، المشتق من اليونانية القديمة، يعني في البداية "الحياة" أو "أن تكون" قبل أن يتطور تدريجيًا نحو فكرة "شبه الخلود". في علم الكون المطابق الدوري، يختبر الكون سلسلة من تعاقب الدهور une succession d'éons. كانت الحقبة السابقة، قبل الانفجار العظيم، تشبه تلك التي نعرفها اليوم: المجرات المتجمعة في مجموعات احتلت الفضاء، مع وجود ثقوب سوداء في قلوبها أكبر بمليارات المرات من كتلة الشمس. تحت تأثير الجاذبية، انجذب العديد منهم، ووضعوا في مدار مشترك، ليندمجوا أخيرًا في رقصة الفالس النهائية. أطلق اندماجهم Leur coalescence طاقة هائلة في شكل موجات الجاذبية. انتشرت هذه الموجات بشكل كروي في الزمكان وتشويهه أثناء عبورها. لن يقتصر الأمر على غزوهم لكون الدهر le cosmos de l'éon  السابق، ولكنهم تركوا بصماتهم في إشعاع الخلفية لدهرنا notre propre éon، في شكل مناطق حلقية حيث تقل تقلبات درجات الحرارة. وبالتالي، لن يكون الانفجار العظيم بداية كل شيء، ولم تكن مرحلة التضخم التي يُستشهد بها تقليديًا لتحدث أبدًا. في نوفمبر 2010، نشر بنروز بالتعاون مع عالم الفلك الأرمني فاهي غروزاديان Vahé Gurzadyan مقالًا على الإنترنت أثار ضجة: زعموا أنهم رصدوا شذوذًا في تقلبات درجات الحرارة للإشعاع الأحفوري المسجل بواسطة التلسكوب الفضائي WMAP، والتي تظهر في شكل الدوائر التي تنبأت بها نظرية CCC. نظرًا لسمعة Penrose العالية، احتدم النقاش بسرعة. لقد أشار المتخصصون في تحليل الإشعاع الأحفوري عن حق إلى أنه في خريطة معقدة مثل تلك الخاصة بتباين درجة الحرارة، يمكن للمرء أن يجد جميع الأنماط الممكنة والتي يمكن تخيلها دون أن يعني هذا أي شيء بخلاف الصدفة الإحصائية الخالصة ''. حتى أن فريقًا كنديًا استمتع بالبحث عن مثلثات متحدة المركز متساوية الأضلاع بدلاً من الدوائر، ووجدوها! بالإضافة إلى ذلك، على الرغم من القفزة العملاقة التي تحققت بفضل مهمة بلانك، التي أعطت في عام 2013 خرائط أكثر دقة لتقلبات درجة الحرارة للإشعاع الأحفوري وكذلك التقلبات في استقطابها، لم يأت شيء على الإطلاق لتأكيد تحليلات بنروز وغورزاديان. يذهب فقط لإظهار أن أناقة نموذج CCC ليست كافية لضمان صدقيتها لكن ذلك لم يثبط عزيمته ولا يزال مبتكرًا كما كان دائمًا، قدم روجر بنروز طريقة جديدة لاختبار نظريته بافتراض التناظر المطابق لمعادلاته ووجود مجال طاقة مشابه لذلك المرتبط ببوزون Brout- هيغز إنغلرتEnglert-Higgs في نموذج الجسيمات القياسي. يصف هذا المجال الجسيمات عديمة الكتلة في الأصل، ولكنها ستصبح ضخمة بعد الانفجار العظيم. مرتبطًا ارتباطًا وثيقًا بالجاذبية، سيكون ترتيب الحجم الطبيعي لكتلة هذه الجسيمات بترتيب كتلة بلانك، أو حوالي 10-5 جرام. يقترح بنروز أن هذه الجسيمات هي مرشح طبيعي لعنوان المادة المظلمة غير الباريونية. وهي حساسة لقوة الجاذبية وحدها، سيكون من الصعب جدًا اكتشافها، تمامًا مثل WIMPs  في النموذج القياسي، والأسوأ من ذلك، من المستحيل إعادة إنشائها بشكل مصطنع في المسرعات الأرضية، لأنها ثقيلة جدًا. عمد بنروز هذه الجسيمات الجديدة باسم "érébons"، في إشارة إلى Erebos (بالفرنسية، érèbe)، الإله الجهنمي للأساطير اليونانية المولودة من الفوضى، مجسدة ظلام العالم السفلي. يفترض أن الأيروس غير مستقر وأنه يمكن أن يتفكك عن طريق التحول إلى موجات الجاذبية الكروية. لا تتفكك جميع هذه الحركات في نفس الوقت، فالموجات المنبعثة ستجمع لتشكل ضجيجًا في الخلفية يسمى العشوائية stochastique,، وهذا يعني التقلب في الشدة والترددات بشكل عشوائي، كما تفعل مجموعة الحصى الصغيرة. يتم رميها عشوائيًا، في الوقت المناسب والفضاء على سطح البركة. سيظل من الضروري أن يكون لهذه الموجات سعة كافية لدخول نطاق تردد أجهزة الكشف ولكي تحدث كثيرًا بشكل كافٍ. تكمن المشكلة في عدم وجود تنبؤ دقيق بخصائص موجات الجاذبية الناتجة عن اضمحلال الإيربونات الافتراضية ذاتها hypothétiques érébons. اتساعها وتردداتها، أو عدد المصادر لكل وحدة زمنية كدالة للمسافة أو الموقع على القبو السماوي، إذ هي غير معروفة على الإطلاق. لا بأس. في يونيو 2017 فريق من الباحثين المقيم في الدنمارك قال الفريق إنه وجد نتيجة غريبة عند تحليل الإشارات التي تم التقاطها بواسطة كاشفات موجات الجاذبية خلال الأحداث الثلاثة الأولى المسماة GW150914 و GW151226 و GW170104، أي تم الكشف عنها على التوالي في 14 سبتمبر 2015 و 26 ديسمبر 2015 ثم 4 يناير كانت هذه الإشارات موضوع دراسات مكثفة من قبل أعضاء فريق تعاون LIGO في الولايات المتحدة وفيرغو في أوروبا، ويتم تفسيرها على أنها مرور الأمواج على الأرض الناتجة عن اندماج الثقوب السوداء النجمية في الأنظمة الثنائية. ولكن، وفقًا للباحثين الدنماركيين، ستحتوي البيانات التي تم جمعها على مكون إضافي ظل دون أن يلاحظه أحد حتى ذلك الحين، والذي من شأنه أن يكشف عن ضوضاء خلفية لموجات الجاذبية. اقتنص روجر بنروز الفرصة وافترض أن هذا هو الضجيج العشوائي الناتج عن تفكك أذرعه. بالنسبة لباحثي LIGO-Virgo، المكون الإضافي الذي وجده زملاؤهم الدنماركيون كان ناتجًا عن خطأ يتعلق بفهم ضعيف للبيانات العامة التي يقدمها التعاون. وحتى لو كان مثل هذا المكون موجودًا، إذا كان بسبب موجات الجاذبية المرتبطة بانحلال الأيروس، فيجب العثور عليه في جميع البيانات وليس فقط أثناء مراقبة الأحداث الثلاثة الأولى. من غير المحتمل بشكل مطلق أن تمر الموجة الثقالية الناتجة عن التفكك العشوائي للإيربون عن طريق الصدفة وبدقة شديدة في نفس الوقت الذي تمر فيه موجة الجاذبية الناتجة عن اندماج ثقبين أسودين، لم يحدث ذلك قبل أو بعد ذلك. يجب أيضًا رؤية ارتباط ضوضاء الخلفية المرتبط بـ eros الإيروس في البحث الذي تم إجراؤه بواسطة كواشف LIGO و Virgo والآن KAGRA في اليابان. ومع ذلك، إذا تم اكتشاف اندماجات جديدة للثقوب السوداء الثنائية منذ عام 2017، فلن تظهر ضوضاء في الخلفية بخلاف تلك الخاصة بالأدوات. في الوقت الحاضر، لا أعرف ما إذا كان السير روجر بنروز سيجد جديدًا بخصوص هذه الفكرة لإثبات تصوره الأفلاطوني للعالم ... على أي حال، هذا النوع من البحث الاستفزازي وربما المحكوم عليه بالفشل مثير للاهتمام، لأنه يجعل من الممكن أن يشرح للطلاب والباحثين الشباب الحاجة إلى التفكير خارج النماذج القياسية، فقط اختبار متانة هذا الأخير. وفوق كل شيء، كما كتب الشاعر نوفاليس: "النظريات مثل الصيد: فقط من يرمي يجازف بالإمساك بشيء! "

الأكوان المتعددة في كون مطلق لامتناهي كلي القدرة ودائم التطور، حي وعاقل، هو المخرج الممكن من مأزق أو معضلة الألوهية الدينية:

إن لغز الألوهية بين اللاهوت والناسوت، معضلة واجهت وماتزال تواجه البشرية على مر العصور، والمقصود هنا تحديداً باللاهوت الرؤية الدينية أما الناسوت فهو الرؤية البشرية، بعبارة أخرى التناقض بين الرؤية الميثولوجية والرؤية العلمانية المادية. ومسألة الألوهية هذه تواجه البشر منذ ظهور الإنسان على وجه البسيطة عندما كان البشر الأوائل يعيشون كبقية دواب الأرض وفق الدوافع الغريزية والبقاء على قيد الحياة . نشأ التحدي منذ نشوء الوعي وملكة التفكير التي ميزت الإنسان عن الحيوان . بالطبع مسألة ظهور الوعي والتفكير العقلي عند الإنسان تحتاج للعديد من الأبحاث والدراسات والكثير من الكتب والمؤلفات لكشف جذور نشؤها وتطورها عند الإنسان أي كيفية ظهور الذكار الذي جعل البشر يفكر ويتأمل ويتساءل في أعماقه عن هذا الخوف من المجهول ومن مخاطر الطبيعة وتحدياتها كالزلازل والبراكين والعواصف والأعاصير والفيضانات والجفاف وافتراس السباع الجائعة ورهبته من الشمس والقمر والخسوف والكسوف . أعتقد البشر الأوائل إن في الطبيعة قوى خفية عليا فتاكة تهدده إذا لم يذعن ويطيع ويقدم القرابين . ثم تبلورت هذه العلاقة بين الإنسان والطبيعة وقواها الخفية لتأخذ أشكالاً وأسماء مختلفة لآلهة متعددة ومتخصصة يمثلها كهنة وعرافون وسحرة ومشعوذون للسيطرة على القطعان البشرية الهائمة وتدجينها وقيادتها. ثم تطورت الحياة الاجتماعية وظهرت الحضارات المجتمعية الوثنية المنظمة منذ العصر السومري ومن ثم الآشوري والبابلي والحضارة الفرعونية والحضارة الإغريقية لغاية ظهور الديانات التوحيدية التي اختلقت فكرة الإله الواحد الخالق والقادر على كل شيء والذي سوقته المؤسسات الدينية الأرضية الكنسية واستعبدت البشر باسمه.ومنذ ذلك الحين توالت القوانين والتشريعات والمحرمات ومفاهيم الحلال والحرام والعقاب والثواب والآخرة ويوم الحساب والجنة والنار والجحيم والفردوس ورسخت الخرافات والأساطير في رؤوس مليارات البشر وعقولهم وجعلتهم يصدقون ادعاءات الأنبياء ومعجزاتهم التي تخرق قوانين الطبيعة والتي يجب على البشر تصديقها وعدم التشكيك بها أو معارضتها تبلورت المشكلة اللغز المتعلقة بالألوهية ولم يتمكن أحد من تقديم صورة حقيقية أو وصف حقيقي مقنع وقابل للاثبات لهذا الإله الواحد. فتارة هو كائن قابل للتشبيه والتجسيد ويشبه البشر ويتشرك مهم بالعديد من الصفات والسلوكيات من قبيل الغيرة والانتقام والغضب والمكر وخصوصاً قدرته على لإتيان الشر . وتارة هو كائن خارج عن التصور ولايشبهه شيء ويعلو أو يسمو على الصفات والتشييئ وهو خالق للزمان وخارجه وخالق للمكان وخارجه . ثم دخل العلم، مواصلاً مهمة الفلسفة في العهود القديمة التي نازعت الأديان سلطانها وآيديولوجيتها، لكن دخول العلم حلبة الصراع زاد المشكلة تعقيداً ولم ينجح في إثبات عدم وجود هذا الإله الواح ولا إثبات وجوده. ومن ثم ظهرت النزعات الارتدادية والهرطقية والإلحادية والطوائف الانشقاقية واشتعلت المعرك الدامية بين المؤسسات الدينية والمؤسسات العلمية، بين علماء الدين وعلماء الطبيعة، بين الدين والعلم، بين اللاهون والناسوت.

أفرز العلم كم هائل من النظريات والفرضيات المليئة بالثغرات والحلقات المفقودة والافتراضيات النظرية المتخمة باللانهايات والفرادات عن الكون والحياة والتطور، فيما توغل الدين في الخرافات والماوراءيات والغيبيات الميتافيزيقية عن الخلق والحياة والإله الديني الثيولوجي وأدخلت البشرية في مأزق لابد للخروج منه ببديل يكون مقبولاً ومقنعاً علمياً ودينياً في آن واحد. رسمت الأديان، في أفضل الأحوال، صورة مثلى عن إله خارق، خرج الزمن وخارج المكان لايحتويه شيء وهو أكبر من كل شيء،أزلي أبدي سرمدي كلي القدر، خير، كلي العلم،خالق للكون والحياة، لم يلد ولم يولد، لانهائي في أبعاده وصفاته وماهيته . فيما تحدث العلم عن كون مرئي، كان ثابتاً ساكنا مستقراً لايتغير وأبدي، لكن العلم تطور وغير هذه الصورة إلى كون ديناميكي متحرك ومتطور ومتغير له بداية وستكون له حتماً نهاية محدود في الزمان والمكان موجود بذاته لم يخلقه أحد " كون من لاشيء" . فلا الدين وأتباعه يتقبلون النظرة العلمية ولا العلم وأتباعه يتقبلون النظرة الدينية للكون والطبيعة والحياة، وماتزال الحرب الشعواء دائرة بينهم. ليس كل المتدينيين وليس كل رجال الدين يتقبلون الرؤية الدينية الأرثوذوكسية، وليس كل العلماء يتقبلون بلا نقاش الرؤية المادية المحضة للكون والحياة. آن الأوان اليوم لطرح فرضية بديلة علمية ولاهوتية في آن واحد مع بعض التنازلات من هذا الطرف وذاك لتقريب المواقف والمفاهيم . وهذه الفرضية هي الكون المتعدد المطلق الكلي الحي العاقل الكلي القدرة لا بداية له ولانهاية لم يخلقه أحد ولم يخلق أحد فهو المطلق الوحيد واللانهائي الوحيد وماعداه نسبي وجزئي فهو اللامتناهي السامي وهو الوحيد الموجود في الوجود لأنه هو الوجود كله " كما تقول نظرية وحدة الوجود الصوفية" وكل شيء آخر في هذا الوجود هو جزء لايتجزأ منه. ونعني بالمتعدد هنا أن فيه عدد لانهائي من الأكوان على غرار كوننا المرئي تشبه وتختلف عن كوننا المرئي لانهائية العدد ولكل منها مكوناته وقوانينه وثوابته الخاصة كما هو الحال في كوننا المرئي الذي ندرسه ونعيش فيه من اللامتناهي في الصغر" الجسيمات الأولوية"، إلى اللامتناهي في الكبر" الأقمار والكواكب والنجوم والمجرات والسدم وأكداس أو عناقيد الجرات والحشود المجرية" وكافة المكونات المادية الأخرى من مادة وطاقة بكل أشكالها وأنواعها ومسمياتها، بما فيها نحن البشر والكائنات الحية الأخرى والنبتات والجماد " لكل دوره المحدد في هذه التركيبة وكل شيء متصل ببعضه ومرتبط ببعضه بتفاعلات لانعرف إلا الجزء اليسير منها الآن فكوننا المرئي ليس سوى جسيم أولي لامتناهي في الصغر في كينونة الكون المطلق الحي الكلي المتسامي والإنسان هو جزء من هذا الكيان الكلي اللامحدود والمطلق والذي يمكننا أن نسميه " الله" .

د. جواد بشارة

........................

لمعرفة اكثر

From the Big Bang to the Living: قابل جان بيير لومينيت وهوبير ريفز

مقال بقلم Laurent Sacco نُشر في 02/07/2011

بقلم: ماريا تممينغ

ترجمة وتجرير: بدر ثاني

رصدت محطة الفضاء الدولية نوعًا غريبًا من البرق المقلوب رأسًا على عقب يسمى طائرة زرقاء (مصورة) تنطلق من سحابة رعدية إلى طبقة الستراتوسفير في عام 2019.

تنطلق النفاثات الزرقاء إلى الأعلى من السحب الرعدية إلى طبقة الستراتوسفير، لتصل إلى ارتفاعات تصل إلى حوالي 50 كيلومترًا في أقل من ثانية. في حين أن البرق العادي يثير مزيجًا من الغازات في الغلاف الجوي السفلي ليتوهج باللون الأبيض، فإن النفاثات الزرقاء تثير في الغالب نيتروجين الستراتوسفير لخلق لونها الأزرق المميز.

شوهدت هذه النفاثات من الأرض والطائرات لسنوات، ولكن من الصعب معرفة كيف تتشكل دون أن ترتفع فوق السحاب. الآن، رصدت الأجهزة الموجودة في محطة الفضاء الدولية نفاثة زرقاء تنبثق من انفجار قصير للغاية ولامع للكهرباء بالقرب من قمة سحابة رعدية، حسبما أفاد باحثون على الإنترنت في 20 يناير في مجلة Nature.

يقول فيكتور باسكو-عالم فيزياء الفضاء في ولاية بنسلفانيا، والذي لم يشارك في العمل-: يعد فهم النفاثات الزرقاء وظواهر الغلاف الجوي العلوي الأخرى المتعلقة بالعواصف الرعدية، مثل العفاريت والجان، أمرًا مهمًا لأن هذه الأحداث يمكن أن تؤثر في كيفية انتقال موجات الراديو عبر الهواء، خاصة تأثيرها المحتمل على تقنيات الاتصال.

لاحظت الكاميرات وأجهزة استشعار الضوء التي تسمى مقاييس الضوء في محطة الفضاء أن النفاثة الزرقاء تتدفق في عاصفة فوق المحيط الهادئ، بالقرب من جزيرة ناورو، في فبراير 2019. يقول تورستن نوبيرت-عالم فيزياء الغلاف الجوي بجامعة التقنية في الدنمارك "كل شيء يبدأ باعتقادي وكأنه انفجار أزرق". ويضيف: "كان ذلك الانفجار وميضًا مدته 10 ميكروثانية من الضوء الأزرق الساطع بالقرب من أعلى السحابة، على ارتفاع حوالي 16 كيلومترًا. فمن النقطة المضيئة تلك، انطلقت نفاثة زرقاء إلى طبقة الستراتوسفير، لتصل إلى ارتفاع حوالي 52 كيلومترًا على مدى عدة مئات من الميلي ثانية. "

ويقول نيوبرت أيضا: "إن الشرارة التي ولّدت النفاثة الزرقاء ربما كانت نوعًا خاصًا من التفريغ الكهربائي قصير المدى داخل السحابة الرعدية. وتتشكل صواعق البرق العادية عن طريق التفريغ بين مناطق سحابة مشحونة بشكل معاكس - أو سحابة وأرض - تفصل بينهما عدة كيلومترات. كما يقول نيوبرت: " ولكن المزج المضطرب العالي في السحابة قد يجلب مناطق مشحونة معاكسة على بعد كيلومتر واحد من بعضها البعض، مما ينتج عنه دفعات قصيرة جدًا ولكن قوية من التيار الكهربائي. رأى الباحثون أدلة على مثل هذه التصريفات عالية الطاقة وقصيرة المدى في نبضات موجات الراديو من العواصف الرعدية المكتشفة بواسطة الهوائيات الأرضية.

.....................

رابط المقال:

Space station detectors spot the source of weird ‘blue jet’ lightning | Science News

قراءة في كتاب جون بيير لومينيت "رغوة الزمكان L’écume de l’espace-temps

النماذج القياسية للجسيمات وعلم الكونيات وتعدد الأكوان ومعضلة ماقبل البغ بانغ الانفجار العظيم.

كل ما تحتاج لمعرفته حول الكون مع جان بيير لومينيت، عالم الفيزياء الفلكية الشهير، جان بيير لومينيت، يتحدث إلينا عن الكواكب الخارجية والطاقة المظلمة والثقوب السوداء خلال هذه المقابلة وخلال العرض الموجز لمحتويات كتابه الأخير رغوة الزمكان الصادر حديثاً في أكتوبر 2020.أود التنويه إلى أن جون بيير لومينيت يحتل مكانة مرموقة في الوسط العلمي إلا أنه لايتردد في أن يقرن نفسه بالفطاحل من العلماء من باب تقليل أهمية الآخرين لإبراز نفسه وتسويق أهميته ومكانته ودوره. فلقد كرس ثلاث فصول للعبقري البريطاني الراحل ستيفن هوكينغ ليخلص إلا أن شهرته أكبر من منجزه العلمي ونفس الشيء مع علماء آخرين من قامة روجر بينروز الذي انتقد بشدة وقلل من أهمية ومصداقية نظريته الجديدة عن الكون المتطابق الدوري ccc وكذلك الاستخفاف بأعمدة نظرية الأوتار الفائقة وبالنظرية نفسها من أمثال برايان غرين ونقد نظرية الأكوان المتعددة التي تحدث عنها باسهاب ماكس تيغمارك وأورليان بارو وكرسا لها كتابين هما الكون الرياضياتي للأول والكون التعددي للثاني.

لمدة 35 عامًا تقريبًا، سعى أينشتاين إلى نظرية موحدة للمادة، والزمكان، ودمج قوة الجاذبية بالقوة الكهرومغناطيسية، والقادرة أيضًا على تفسير الظواهر الكمومية. منذ ما يقرب من 50 عامًا، تم استئناف هذا البحث ذي الآثار الفلسفية العميقة. في أحدث أعماله، يخبرنا عالم الفيزياء الفلكية الشهير جان بيير لومينيت عن المسارات السبعة التي تم استكشافها حول هذا الموضوع للوصول إلى نظرية الجاذبية الكمومية.

موضوع جائزة نوبل في الفيزياء لهذا العام والذي كان مثار اهتمام القائمين على هذه الجائزة هو العلماء الذين ساهموا باكتشاف وتطوير وتصوير الثقوب السوداء. تخيل العلماء النظريون الثقوب السوداء قبل عقود من عمليات الرصد والمراقبة والملاحظات الفلكية التي جعلت وجودها ممكنًا. أصبح الوجود ملموسًا بشكل أكبر بفضل تقدمين حديثين. من ناحية، منذ عام 2015، تم الكشف عن موجات الجاذبية المنبعثة أثناء اندماج ثقبين أسودين، مع تسجيل عشرات من هذه الأحداث حتى الآن. من ناحية أخرى، قبل بضعة أشهر، أنتجت شبكة من التلسكوبات الراديوية الصورة الأولى لثقب أسود: الصورة الضخمة الهائلة، التي تحتل مركز المجرة M87.

وهكذا تدخل الملاحظات الفلكية لهذه الأجسام حقبة جديدة. وسوف يقدمون معلومات طال انتظارها عن هذه النجوم الضخمة والمضغوطة لدرجة أن جاذبيتها تمنع الضوء من الهروب منها. وهو حدث منتظر للغاية على وجه الخصوص لأن الثقوب السوداء تشكل صعوبة كبيرة للمنظرين وجون بيير لومينيت من أحد أهم المتخصصين بالثقوب السوداء. في عام 1974، قدر الباحث البريطاني الشهير ستيفن هوكينغ أن الثقب الأسود يجب أن يصدر إشعاعًا ضعيفًا، وبالتالي فإن هذا "التبخر" ينتهي، بعد وقت طويل جدًا، بجعله يختفي. لكن هذه الظاهرة تعني أن المعلومات المتعلقة بالمادة التي يبتلعها النجم ستضيع إلى الأبد، وهذا يتعارض مع قوانين فيزياء الكموم.

كيف يتم حل هذه المفارقة؟ يقدم الفيزيائي الأمريكي ستيفن غيدينغز دراسة السبل الرئيسية التي تم النظر فيها. يتضمن البعض منها مراجعة المفاهيم الأساسية للفيزياء. لفرز ذلك، ستكون الملاحظات المستقبلية حاسمة. علاوة على ذلك، ربما يرتبط حل مفارقة المعلومات داخل الثقب الأسود بمشكلة أكبر: عدم التوافق الحالي بين نظرية النسبية العامة، التي تصف الثقوب السوداء، ونظرية الكموم. وهكذا، تشكل هذه النجوم الغريبة اليوم مصيدة للفيزياء النظرية، لكن من الممكن أن تجلب لها الخلاص غدًا.

الثقالة أو الجاذبية الكمومية، هل هي رغوة الزمكان، هل هي مفتاح الانفجار العظيم وظهور الكائنات الحية؟ من هذا التساؤل المهم ينطلق جون بيير لومينيت لعرض أفكاره عبر فصول كتابه " رغوة الزمكان".

تقرر إعادة فتح المكتبات، بعد إغلاقها بسبب الحجر الصحي لمكافحة فيروس كورونا، لذا اغتنمت الفرصة للحصول على كتاب رغوة الزمكان أو "زبد الزمكان"، ملحمة نهاية العام، بقلم جان بيير لومينيت، الذي نُشر في أكتوبر 2020 بواسطة إصدارات Odile Jacob. تمتعت بقراءته، " فالكتاب يتعامل مع الجاذبية الكمومية ومناهجها المختلفة لمحاولة حل عدد من الصعوبات في الفيزياء الحالية: توحيد النسبية العامة وميكانيكا الكموم، والقضاء على الجاذبية المتفردة، فهم طبيعة المادة السوداء أو المظلمة والطاقة السوداء أو المظلمة، ومفارقة المعلومات المرتبطة بالثقوب السوداء، ودور الفراغ الكمومي، والكون المتعدد، وجبهة الانفجار العظيم، إلخ.

المناهج السبعة التي تمت مناقشتها هي الجاذبية الكمومية الحلقية، ونظرية الأوتار الفائقة، والهندسة غير التبادلية، والمجموعات السببية، والجاذبية الآمنة المقاربة، والتثليث الديناميكي السببي، والجاذبية الناشئة. وبصرف النظر عن الأولين، لم يتم الكشف عن أي شيء حتى الآن لعامة الناس ".

نحن مدينون بالكتاب لشخصية معروفة جيدًا لعشاق فيزياء الثقوب السوداء والأكوان المنهارة التي ستتعرفون عليها فورًا عندما يقدمها بنفسه. بالنسبة لأولئك الذين لديهم الوقت والإرادة لمعرفة المزيد، إليكم شيء لوضع الكتاب في منظور بسيط وحتى اكتشاف بعض أجزاء منه.

الفلسفة الطبيعية، مفتاح أساسي للفلسفة:

لماذا هناك شيء بدلا من لا شيء؟ ما هي مكانة الإنسان في الطبيعة؟ هذه الأسئلة فلسفية وكانت موضوع تأملات المفكرين اليونانيين، سواء أكانوا قبليين أم لا، ولكن أيضًا وربما حتى بشكل خاص من الفيدا الهندية وديانات الهندوس الذين ندين لهم بتعريفنا بملحمة الأوبنشاد. ومع ذلك، يبدو أن الإغريق كانوا أول من فهم أنه من أجل الأمل في حل هذه الأسئلة، كان من الضروري الجمع بين الرؤية البديهية المسبقة للعقل البشري، المستحثة والمستوحاة من التجربة الشعرية للظواهر الطبيعية، مع التصوف ومطالب الفكر العقلاني والرياضياتي، كبداية، ثم السعي للحصول على جزء من الإجابات من خلال ذلك الجزء من الفلسفة الذي كان لا يزال يُسمى في عصر نيوتن بالفلسفة الطبيعية.

يمكن العثور على ذروة هذا المفهوم بلا شك في حوارات أفلاطون والجمهورية وتيماوس على وجه الخصوص، وأهميتها تكمن، كما قال الفيلسوف وعالم الرياضيات ألفريد نورث وايتهيد بالفعل في عمله الشهير "العملية والواقع"، "أضمن توصيف عام للتقليد الفلسفي الأوروبي هو أنه يتكون من سلسلة من الهوامش لأفلاطون".

لا يزال واضحًا بشكل خاص في أعمال ونصوص مؤسسي الفيزياء الحديثة - من أينشتاين إلى أوبنهايمر مروراً بـهايزنبرغ (تشكل ذهني من خلال دراسة الفلسفة وأفلاطون وما إلى ذلك)، وباولي وشرودنغر - - الذي أنتج أيضًا الفيزياء الحديثة بلا شك كصدى لما قاله بالفعل أرخيتاس من تارانتو، عالم الرياضيات والفلك والمهندس والفيلسوف الفيثاغوري العظيم لأفلاطون: "يمكننا القول أن الفلسفة هي رغبة أن يعرفوا ويفهموا الأشياء بأنفسهم، متحدون بالفضيلة العملية، مستوحين ذلك من حب العلم وتحقق الغاية بواسطته. بداية الفلسفة هي علم الطبيعة. البيئة والحياة العملية؛ مصطلح العلم نفسه ".

الحائز على جائزة نوبل في الفيزياء وولفانغ باولي (1900-1958) في السنوات عام 1930. نحن مدينون له بالعديد من المساهمات في نظرية المجال الكمومي وفيزياء الجسيمات، والنيوترينوات، ونظرية CPT، ونظرية دوران الإلكترون، ناهيك عن النظريات التي توقعها (نظريات القياس والكالوزا- كلاين - Kaluza-Klein) لكنه تحدث فقط في مراسلاته مع زملائه. مثل آينشتاين وهايزنبرغ وشرودنغر، ارتبط فكره وعمله ارتباطًا وثيقًا بأعمال العديد من الفلاسفة ونشأ، كما قال هايزنبرغ عنه، من نوع من التصوف العقلاني. يمكننا أن نقتنع بهذا من خلال هذا الإعلان: "أنا أدافع عن حق غير محدود للعقل للتحكم في أنظمة الفكر. ومع ذلك، فإنني أشير إلى طريقة غير عقلانية للمعرفة، والتي يتم اكتسابها بموارد أخرى غير العقل. أعتقد أن هذا النمط غير العقلاني للمعرفة أساسي وضروري. لا يوجد فكر فحسب، بل هناك أيضًا غريزة، وعاطفة، وحدس، وما إلى ذلك، ويبدو لي أن هذه الوظائف النفسية الإضافية ذات أهمية قصوى حيثما يتم إدراك امتلاء البشر. "؛ ويضيف قائلاً: "آمل ألا يؤكد أحد حتى الآن أن النظريات يتم استنتاجها من خلال التفكير المنطقي الصارم المستمد من مذكرات التجارب المعملية، وهي وجهة نظر كانت لا تزال عصرية تمامًا في ذلك الوقت.. تُبنى النظريات من خلال فهم مستوحى من المواد التجريبية، وهو الفهم الذي يمكن تحقيقه على أفضل وجه، وفقًا لآراء أفلاطون، كمراسلات ناشئة بين الصور الداخلية وسلوك الأشياء الخارجية. تثبت إمكانية الفهم هذه مرة أخرى وجود نزعات نموذجية تنظم كل من الظروف الداخلية والخارجية للبشر ".

كل هذه الاعتبارات تهدف فقط إلى المساعدة في تفسير سبب البحث عن نظرية الكموم للجاذبية وتوليف قوانين الفيزياء، والتي يجب أن تتوج بتوحيد نظرياتنا عن المادة، فهذا الموضوع والهدف المنشود يسحر علماء الفيزياء والزمكان والقوى لأن الفيزيائي بيتر بيرغمان، المتعاون مع ألبرت أينشتاين ورائد نظرية الجاذبية الكمومية، قال: "في كثير من الجوانب، لا يقوم الفيزيائي النظري إلا إذا اقترن بالفيلسوف وقيل عنه: هل هذا فيلسوف في ثوب العالم؟ ".

تلتقي الفلسفة والفيزياء على مقياس بلانك:

كل تطور الكون تحكمه "في نهاية المطاف" نظرية الجاذبية الكمومية التي توحد كل قوى وجسيمات المادة المعروفة. مثل هذه النظرية يجب أن تجعل من الممكن، أو على الأقل نأمل بذلك، فهم المرحلة البدائية للغاية من الكون البدائي وبنيته العامة، بحيث يكون من الممكن على الأرجح تحديد ما إذا كان ظهور الحياة والوعي ما هو إلا ظاهرة ظاهرية تنتجها أكوان متعددة عشوائية تمامًا، تلعب بلا هدف بأشكال الزمكان والمادة التي يحتويها منذ الأبد. إذا كان ينبغي النظر في فرضية معاكسة ودراستها على النحو الذي اقترحه بعض الفيزيائيين المؤيدين لأطروحة المبدأ الأنثروبي القوي - بالنسبة لقراءة اللغة الإنجليزية الفضولية، هناك عمل رائع يتعامل مع المبدأ الأنثروبي: المبدأ الكوني الأنثروبولوجي بواسطة جون بارو وفرانك تيبلر.

حتى أن عالم الكونيات أندريه ليند قد تكهن حول إمكانية توحيد المادة ليس فقط مع المكان والزمان للجاذبية الكمومية ولكن أيضًا توحيد نهائي مع فيزياء العقل التي لم يتم اكتشافها بعد (انظر نهاية كتابه الجسيمات: الفيزياء وعلم الكونيات التضخمية ص.230-232). من المثير للاهتمام مقارنة أفكار ليند حول هذا الموضوع بتكهنات روجر بنروز الحائز على جائزة نوبل في الفيزياء فيما يتعلق بنظرية للوعي، تتضمن الأخيرة تأثيرات الجاذبية الكمومية على مستوى ما يسميه الفيزيائيون على وجه الخصوص هيكل الرغوة للزمكان من الفيزيائي الشهير جون ويلر. ونحن نعلم أن باولي كان منشغلاً بشدة بنظرية توحد الروح والمادة.

في الخلفية، أعلى اليسار، إحدى النظريات الوحدوية التي اقترحها ألبرت أينشتاين مع استخدام الأعداد المركبة مثل فيزياء الكموم.

نحن نعلم أن رأيه في طبيعة الإبداع، فيما يتعلق بالفيزياء النظرية وأهميتها الفلسفية، كان قريبًا جدًا من رأي باولي كما تثبت الاقتباسات التالية: "إن المهمة العليا للفيزيائي هي الوصول إلى هذه القوانين الأولية العالمية التي من خلالها يمكن بناء الكون عن طريق الاستنتاج المطلق. لا يوجد مسار منطقي لهذه القوانين. فقط الحدس، على أساس الفهم الودي للتجربة، يمكنه الوصول إليهم "و" فكرة في الفيزياء النظرية ... لا تنشأ في الخارج وبشكل مستقل عن التجربة؛ ولا يمكن اشتقاقها من التجربة من خلال إجراء منطقي بحت. يتم إنتاجه من خلال عمل إبداعي. بمجرد الحصول على فكرة نظرية، من الجيد التمسك بها حتى تصل إلى نتيجة لا يمكن الدفاع عنها ". عن 2015 المعهد الأمريكي للفيزياء.

على أي حال، أظهر بنروز في منتصف الستينيات - في ظل ظروف معينة معقولة جدًا، وفي الواقع، والتي تبدو حتمية من الناحية العملية - أن نجمًا نفد وقوده النووي وهو ضخم جدًا يجب أن ينهار لإعطاء ثقب أسود كما أوضح أنه، في إطار معادلات نظرية النسبية العامة، يجب أن يحدث تفرد للزمكان داخل هذا الثقب الأسود، التفرد حيث انحناء الفضاء والكثافة يجب أن تصبح المادة لانهائية ولا تسمح بعد الآن بأي تنبؤ بالحالة النهائية لانهيار مادة الزمكان في النسبية العامة.

لاحقًا، سيتعاون بينروز مع ستيفن هوكينغ لإثبات أن تفرد الزمكان يجب أن يكون موجودًا أيضًا في نظرية أينشتاين عند تطبيقها لبناء النموذج الكوني للانفجار العظيم الذي تشير إليه. هذا في الواقع ليس مفاجئًا جدًا. إن هندسة الزمكان داخل نجم منهار جاذبيًا تشبه إلى حد بعيد هندسة الزمكان في نموذج من نوع الانفجار الكبير عن طريق عكس اتجاه مسار الزمن، الانهيار أصبح توسعًا من التفرد الأولي أو الفرادة الكونية التي ولد منها الانفجار العظيم. لكنها كارثة لأنها تعني أننا لا نستطيع حقًا فهم ما الذي يحدد ولادة الكون الذي يمكن ملاحظته، وبالتالي لماذا يتميز بالخصائص التي نراها فيما يتعلق ببنيته وتطوره. ومع ذلك، في كلتا الحالتين، الانفجار العظيم والثقب الأسود، ينتهي بنا المطاف بزمكان أصغر من ذرة بالقرب من التفرد، مما يعني أنه يجب علينا تطبيق نظرية الجسيمات الأولية وفيزياء مقياس الذرة أو في النطاق مادون المجهري أي اللامتناهي في الصغر وبالتالي نظرية الكموم. كما أوضح جون ويلر، يجب أن يؤدي الجمع بين نظرية الكموم ونظرية النسبية العامة إلى علم الكونيات الكمومية. كما يشير أيضًا إلى أنه في مقاييس زمنية قصيرة جدًا، تلك التي تسمى بلانك، إذا قارنا، كما هو معتاد، سلوك الزمكان بسلوك السائل، فإن الأخير يصبح شديد الاضطراب بما يعادل الفقاعات والرغاوي التي تتشكل مع رغوة الأمواج.

لسوء الحظ، ثبت أن البحث عن نظرية كمومية للجاذبية أكثر صعوبة مما كان يتصور. تم اقتراح العديد من النظريات لهذا الغرض وأكثرها شيوعًا هي تلك الخاصة بنظرية الأوتار الفائقة ونظريات الجاذبية الكمومية الحلقية. لكن هناك أمورًا أخرى مثل تلك التي تستند إلى الهندسة غير التبادلية للفائز بميدالية فيلدز، الفرنسي آلان كونيس، أو تلك الخاصة بالمثلثات الديناميكية السببية. تقوم هذه النظريات الموحدة والجاذبية الكمومية أحيانًا بعمل تنبؤات يمكنها حل الألغاز المرتبطة بالفيزياء بالوجود المفترض للمادة والطاقة السوداوين أو المظلمتين. يمكن أن يكون لها آثار على مفهوم الأكوان المتعددة، وبالتالي، كما أشرنا بالفعل، على الأسئلة المرتبطة بالمبدأ الأنثروبي وبالتالي بمكانة الإنسان، وبشكل أكثر واقعية من الأحياء، في أسرار الحياة والتطور الكوني.

أعمدة الحكمة السبعة:

جان بيير لومينيت معروف جيدًا، ولا سيما من خلال المقابلات التي أجراها والمحاضرات التي ألقاها، ناهيك عن العديد من أعماله وكتبه التبسيطية حول فيزياء الثقوب السوداء، وتاريخ العلوم المتعلقة باختراع الانفجار العظيم أو مكانة اللانهاية في الفيزياء وعلم الكونيات؛ يشتهر جان بيير لومينيت أيضًا بعمله الرائد في الفيزياء الفلكية للثقوب السوداء، من الصورة الأولى لمظهرها المحسوب على الكمبيوتر إلى حدوث الفطائر النجمية، مما أدى إلى ظهور ملاحظات ناجحة، كما يتضح من حدث تعاون Horizon Telescope. فهو تمامًا مثل أينشتاين أو هايزنبرغ، فإن جان بيير لومينيت موسيقي أيضًا، وهذا ليس مفاجئًا عندما نعلم أنه منذ أكثر من 2000 عام، قال آرتشيتاس بالفعل أن علم الفلك والرياضيات والموسيقى كانت تخصصات شقيقة. مثل أينشتاين وهايزنبرغ وشرودنغر وباولي أيضًا، لا تخلو أعماله من تفاعلات مع الأدب والفلسفة والفن بشكل عام.

يحمل أحدث أعماله التي نشرتها أوديل جاكوب علامات هذا التنوع الخلاق، وأثناء استكشافه للبحث عن عالم الجاذبية الكمومية وتوحيد الفيزياء في جوانبها غير المعروفة بالضرورة لعامة الناس، فهو أيضًا نداء حيوي لـ مفهوم وممارسة للعلم أثبت جدارته من كبلر إلى بنروز، بعيدًا عن الأوصاف الجافة لفلسفة وضعية معينة أو السلوكيات الغريبة المهتاجة لهيدغر الذي ادعى أن العلم لم يعتقد بعد ذلك أنه هو نفسه كان غير قادر على سبر الحقيقة كدليل لا لبس فيه، ولا ننسى حقيقة أن هيدغر كان لا يزال عضوًا، في أبريل 1942، في لجنة فلسفة القانون، وهي هيئة نازية، كما أظهر الفيلسوفة سيدوني كيلرير قبل بضع سنوات.

أول ما تم تقديمه للعمل من السنوات 1950-1960 يتعلق في البداية بما يسمى بالنهج الكنسي للجاذبية الكمومية والذي أدى إلى نظرية الجاذبية الكمومية الحلقية، ثم حلقة علم الكونيات الكمومية مما يجعل من الممكن القضاء على الفرادة الكونية singularité أو التفرد الكوني الأولي للانفجار العظيم وحتى تخيل ما قبل الانفجار العظيم.

الجاذبية وعلم الكونيات الكمومي في حلقات هي من بين فرضيات العمل التي تم استكشافها لنظريات الكموم للجاذبية. وهي تستند إلى معادلة ويلر-ديويت الشهيرة وتسمح بالنظر فيما قبل الانفجار العظيم والأكوان الموازية، تمامًا مثل نظرية الأوتار الفائقة. حسب جون بيير لومينيت

من الجاذبية الكمية الحلقية إلى الهندسة غير التبادلية:

تقترح نظرية الجاذبية الكمومية الحلقية أن الزمكان يمكن أن يكون متقطعًا، فما الذي يمكن أن يغيره لأفكارنا حول توحيد الفيزياء؟

في آخر ملحق لكتابه الشهير "معنى النسبية"، كشف ألبرت أينشتاين عن نتائج سعيه الدؤوب لتوحيد قوانين الفيزياء من خلال تعميم معادلات النسبية العامة. يجب أن تكون حقول المادة والقوة مظهرًا من مظاهر الهندسة الجديدة للزمكان المنحني. كان يأمل في أن يتمكن أيضًا من استنباط نسخة أعمق من ميكانيكا الكموم، حتمية تمامًا وقائمة على مجال مستمر.

وبوضوح، أنهى الأب اللامع لنظرية النسبية العامة، مع ذلك ملحقه بهذا الإعلان: "يمكننا تقديم أسباب وجيهة لشرح سبب عدم إمكانية تمثيل الواقع على الإطلاق بمجال مستمر. يبدو أنه يتبع على وجه اليقين من الظواهر الكمومية أن نظامًا محدودًا من الطاقة المحدودة يمكن وصفه بالكامل بسلسلة محدودة من الأرقام (أرقام كمومية). لا يبدو أن هذا يتفق مع نظرية الاستمرارية وينبغي أن يؤدي إلى محاولة إيجاد نظرية جبرية بحتة لوصف الواقع. لكن لا أحد يعرف كيفية الحصول على الأساس لمثل هذه النظرية. "

يعود تاريخ هذه الكلمات إلى عام 1954 وتظهر كنبوءة وكتحية جديدة لعبقرية أينشتاين عندما يلاحظ المرء عمل عالم الرياضيات الفرنسي آلان كونيس فيما يتعلق بالتطبيقات المحتملة لنظريته في الهندسة غير التبادلية لمشاكل توحيد قوانين الفيزياء في بحثه الموسوم مقدمة في الهندسة غير التبادلية وتطبيقاتها لتوحيد الفيزياء والذي حاز عليه جائزة نوبل.

كرست المجلات المتخصصة العديد من المقالات لهذه الهندسة، وفي كتابه، تناول جان بيير لومينيت أيضًا نظريات آلان كونيس.

إن ملحمة البحث عن الجاذبية الكمومية لم تنته بعد، واليوم لدينا سبب أقل للاختلاف مع روح ما قاله عالم الرياضيات العظيم هيرمان ويل بالفعل في ختام كتابه الشهير دورة حول نظرية النسبية قبل بداية العشرينيات: "الشخص الذي يقيس المسافة المقطوعة، من المقياس الإقليدي إلى المجال المتري المتغير اعتمادًا على المادة ويحتوي على مظاهر الجاذبية والكهرومغناطيسية، الشخص الذي يسعى إلى احتضان ما لدينا في لمحة مكشوف ومفتت بالضرورة، يجب أن يشعر هذا الشخص بالحرية، كما لو كان يخرج من قفص حيث كان محبوسًا حتى الآن ؛ يجب أن يكون مشبعًا باليقين بأن عقلنا ليس فقط حاجزًا إنسانيًا مؤقتًا للنضال من أجل الحياة، ولكنه تطور بالرغم من كل المزالق والأخطاء حتى نقطة حيث يمكنها اعتناق الحقيقة بموضوعية. وصلت بعض الأوتار القوية لهذا التناغم بين الكرات التي حلم بها فيثاغورس وكبلر إلى آذاننا ".

قام عالم الرياضيات والفيزياء العظيم هيرمان ويل، أكثر طلاب هيلبرت موهبة، بالكثير لإظهار أهمية المجموعات في فيزياء الكموم. نحن مدينون له أيضًا بكتاب ترويج صغير ممتاز حول مفهوم المجموعة (التناظر والرياضيات الحديثة) والصلات مع مفهوم التناظر في العلوم الطبيعية، سواء كان ذلك في علم البلورات أو علم الأحياء أو للنظرية النسبية، حتى في المجال الفني. ومع ذلك، يمكننا أيضًا الاستمرار في الاشتراك في إعلان ألبرت أينشتاين هذا بعد 50 عامًا من الاجترار المستمر للعالم الكمومي. "شيء واحد تعلمته على مدى العمر الطويل هو أن كل علومنا، مقاسة بالواقع، بدائية وطفولية. ومع ذلك فهو أغلى ما لدينا ".

"لقد ولدت في بيئة، لا أعرف من أين أتيت أو إلى أين سأذهب أو من أنا. هذ هي حالتي مثل حال كل واحد منكم. حقيقة أن كل رجل كان دائمًا في هذا حتى لو كان يواجه النهاية وسيظل هناك دائمًا لا يعلمني شيئًا. كل ما يمكننا ملاحظته لأنفسنا حول السؤال الملح عن أصلنا ووجهتنا هو البيئة الحالية.

لهذا السبب نحن حريصون على معرفة كل ما في وسعنا حول هذا الموضوع. هذا ما يتكون منه العلم، المعرفة، هذا هو المصدر الحقيقي لكل الجهود الروحية البشرية. نحن نحاول أن نكتشف قدر الإمكان عن السياق المكاني والزماني الذي وضعنا فيه ولادتنا. وفي هذا الجهد نجد الفرح، ونجده ممتعًا للغاية (ألن يكون هذا هو الغرض الذي نحن هنا من أجله؟). هذا ما قاله أحد آباء ميكانيكا الكموم، الحائز على جائزة نوبل في الفيزياء إروين شرودنغر. لقد وفرت ميكانيكا موجات المادة التي تحكمها المعادلة التي تحمل اسمه نظرة ثاقبة لخصائص الذرات والجزيئات. اكتشف مع أينشتاين في عام 1935 ظاهرة التشابك الكمومي التي ضمنتها معادلته. كان إروين شرودنغر شغوفًا أيضًا بالفلسفة. كانت هذه هي الأطروحة التي دافع عنها إروين شرودنجر في عام 1950 في إحدى المحاضرات العامة الأربع بعنوان "العلم كعنصر أساسي في الإنسانية". حتى أنه أضاف، باعتباره أحد مؤسسي ميكانيكا الكموم، بعد أن عمل على توضيح طبيعة الحياة وظهور المادة في نموذج نسبي لعلم الكونيات: "المعرفة المعزولة التي حصل عليها مجموعة من المتخصصين في مجال ضيق ليس لها في حد ذاتها قيمة من أي نوع؛ لها قيمة فقط في التوليف الذي يوحدها مع بقية المعرفة وفقط بقدر ما تساهم حقًا، في هذا التوليف، في الإجابة على السؤال: من نحن؟ "نحن نعلم الآن أننا على الأقل غبار النجوم لاستخدام التعبير الذي غالبًا ما يستخدمه هيوبرت ريفز وربما نعيش في كون به زمكان متكدس، كما يقترح جان بيير لومينيت.

حلم التوحيد:

 لطالما كان طموح الفيزياء هو شرح التنوع الحقيقي للواقع من خلال وحدة أساسية. يشرح قانون واحد سقوط التفاحات وحركة القمر، وآخر يشرح كلاً من الكهرباء والمغناطيسية. من خلال تجميع الظواهر المختلفة معًا في أوصاف فريدة، تمكن الفيزيائيون من وصف جميع الظواهر الطبيعية المعروفة · باستخدام أربع قوى جوهرية فقط، عرفت باسم "التفاعلات الأساسية". الثقالة تفسر الجاذبية وسقوط الأجسام، ولكن أيضًا المد والجزر ومسارات القمر والكواكب والنجوم والمجرات، حتى توسع الكون. تم وصفها بكفاءة ملحوظة من خلال نظرية النسبية العامة التي صاغها ألبرت أينشتاين. يشمل التفاعل الكهرومغناطيسي جميع الظواهر الكهربائية والمغناطيسية والضوء والتفاعلات الكيميائية أو البيولوجية أي علم الأحياء - في الواقع، تقريبًا جميع ظواهر الحياة اليومية باستثناء الجاذبية. يتم وصفها بشكل كلاسيكي بواسطة النظرية الكهرومغناطيسية لماكسويل. بعد حل العديد من المشاكل التقنية، ظهرت نظرية أكثر اكتمالا، وهي في آن واحد نسبية وكمومية في نفس الوقت، وتحمل اسم الديناميكا الكهربائية الكمومية. Électro¬ dynamique quantique.

 يضمن التفاعل النووي القويL’interaction nucléaire forte تماسك النوى الذرية، وبالتالي وجود المادة التي نعرفها والتي تشكلنا. يتم وصفه بواسطة نظرية الديناميكا اللونية الكمومية. La chromo¬ dynamique quantique.

 التفاعل النووي الضعيف يسبب الاضمحلال الراديوي النشط للجسيمات دون الذرية ويسمح بالانصهار الحراري أو الاندماج النووي la fusion thermonucléaire ¬ بين النجوم. ويتم وصفه بواسطة النظرية الكهروضعيفة. La théorie électrofaible تم تسليط الضوء على هذين التفاعلين الأخيرين فقط في منتصف القرن العشرين، عندما بدأ فهم بنية النوى الذرية. تم تصنيفهما على أنهما "نوويان" لأنهما يمارسان فقط في مقياس النوى الذرية؛ وبالتالي فهي تفاعلات قصيرة المدى للغاية. ومن ناحية أخرى، فإن التفاعل الثقالي l’interaction gravitationnelle (الذي يكون تأثيره ضئيلًا على النطاق المجهري) والتفاعل الكهرومغناطيسي l'interaction électromagnétique لهما نطاق لانهائي، وتتناقص شدتهما مع مربع المسافة بينهما. أربع تفاعلات لشرح كل الظواهر الفيزيائية وهي قليلة. لكن هذا لا يزال كثيرًا بالنسبة للمنظرين الباحثين عن الوحدة أو توحيد القوانين الفيزيائية الجوهرية. فهم يريدون تقليل هذا العدد. هل يمكن أن تكون التفاعلات الأساسية الأربعة جوانب أو مستويات مختلفة لنفس الواقع الذي يمكن وصفه على مستوى أعمق - أي، يتم التعبير عنه من خلال تفاعل واحد موصوف بواسطة "نظرية وحدوية توحيدية؟»، وتسمى أيضًا نظرية كل شيء Théorie du Tout؟ في غضون ذلك، قد يكون هذا الهدف بعيد المنال، عملية التوحيد تم الحصول عليها جزئيًا في إطار ما يسمى بنموذج الجسيمات "القياسي". يستخدم تعبير "النموذج القياسي أو النموذج المعياري modèle standard " بشكل عام للإشارة إلى نموذج علمي متماسك بدرجة كافية ومستقر لكسب الإجماع بين الخبراء في هذا المجال. وغني عن القول إن صفة "نظرية متماسكة" أمر ضروري لأنه لا يمكن أن يحتوي نموذج علمي توافقي على تناقضات، سواء كانت ذات طبيعة نظرية (يجب ألا تكون الرياضيات الأساسية غير متسقة، والقوانين الأساسية لـ الفيزياء المعروفة، مثل السببية أو الحفاظ على الطاقة، يجب ألا تنتهك)، أو تجريبية (لا يمكن أن يكون النموذج القياسي الذي يتعارض مع التجارب أو الملاحظات بمثابة نموذج قياسي معياري) . يتجاهل مصطلح "مستقر" حقيقة أن النموذج يجب أن يتم إنشاؤه على أسس صلبة بدرجة كافية حتى نتمكن من الاعتماد عليه من أجل تفسير جميع الظواهر التي تقع ضمن المجال. من الناحية اللغوية، يأتي مصطلح المعيار من الحامل الصلب القديم bas francique  stand hard، المستخدم لتعيين معايير القياس مثل النقود والأوزان المستقرة إلى حد ما والثابتة لتحديد المعيار، متوسط القيمة المرجعية. يلبي النموذج القياسي أو المعياري لفيزياء الجسيمات، الذي يصف الجسيمات الأولية وتفاعلاتها، والنموذج القياسي أو المعياري لعلم الكونيات le modèle standard de la cosmologie، الذي يصف بنية الكون المرئي والمراحل الرئيسية لتطوره، هذه المعايير تمامًا. هذا لا يضمن استدامتها بأي حال من الأحوال: وهي مثل أي نموذج، محكوم عليها بالتغير بمرور الوقت اعتمادًا على تطور معرفتنا. لذلك فمن الصحي والشرعي التشكيك في "ما وراء" هذه النماذج القياسية

نموذج الجسيمات المعياري أو القياسي Le modèle standard des particules

إن النظرية الحالية هي التي تجعل من الممكن شرح جميع الظواهر التي يمكن ملاحظتها على مستوى الجسيمات، دون معالجة تفاعل الجاذبية. على الصعيدين الكمومي والنسبية في آن واحد، يحتوي النموذج القياسي للجسيمات على تفاعلين متميزين: التفاعل القوي الموصوف بالديناميكا اللونية الكمومية، والتفاعل الكهروضعيف، وهو توحيد التفاعل الضعيف والكهرومغناطيسية. يتم تفسير جميع هذه التفاعلات المختلفة من خلال تبادل "البوزونات المقيسة bosons de jauge " بين الجسيمات الأولية المسماة الفرميونات. Fermions. يشتمل النموذج القياسي أيضًا علب بوزونات Brout-Englert Higgs ااختصار BEH)، المرتبط بمجال قوة جديد كان موجودًا فقط في الكون البدائي للغاية، وهو حقل هيغز le champ de Higgs، وهو شكل من أشكال طاقة الفراغ الكمومي. نقرأ بشكل عام أن بوزون BEH هو الذي أعطى، في الأيام الأولى للكون، كتلة لجسيمات أخرى (باستثناء الفوتون). وفي الواقع، تفاعلت الجسيمات، عديمة الكتلة في البداية، بشكل أو بآخر مع مجال أو حقل هيغز، وهذا التفاعل هو الذي أعطاها القصور الذاتي l'inertie الذي نخلط بينه وبين الكتلة la masse. وبالتالي، فإن كتلة الجسيمات، بمعنى ما، لا تأتي من تلقاء نفسها، بل تأتي من نوع من "الاحتكاك" بالفراغ. الجسيمات الأولية للنموذج القياسي هي 25 جسيماً بينها : 12 بوزونا، وهي نواقل التفاعلات المختلفة، وهي: - الفوتون الذي ينقل التفاعل الكهرومغناطيسي ؛ - 8 غلوونات، والتي تنقل التفاعل القوي ؛ - 3 بوزونات W+, و w- و Z0، والتي تنقل التفاعل الكهروضعيف. • 12 فرميونا، وهي جزيئات من مادة خاضعة لتفاعلات، مقسمة إلى فئتين: - 6 كواركات وكواركاتها المضادة، والتي تشكل جميع الجسيمات المركبة (مثل البروتون أو النيوترون) ؛ - 6 لبتونات (بما في ذلك الإلكترون والنيوترينو) ومضاداتها. • 1 بوزون هيغز BEH، الذي يعطي كتلة للفرميونات الأولية والبوزونات W و Z0 •

ما وراء النموذج القياسي:

 تم إنشاء النموذج القياسي لفيزياء الجسيمات في التسعينيات " وهو يعمل" بشكل رائع، لكنه لا يمثل النظرية النهائية للفيزياء، والسبب الرئيسي هو غياب الجاذبية في هذه النظرية المعيارية. ولكن، حتى من خلال التمسك بالتفاعلات الأساسية الثلاثة الأخرى، فإن النموذج القياسي غير قادر على تفسير نسب الكتلة بين الجسيمات المختلفة (ما يسمى بمشكلة التسلسل الهرمي problème dit de la hiérarchie)، ويتوقع كتلة صفرية من النيوترينوات بينما هذا ليس موجوداً في الواقع. إنه لا يأخذ في الحسبان تكوين المادة السوداء أو المظلمة غير الذرية التي يبدو أنها موجودة في الكون، ولا طبيعة الطاقة السوداء أو المظلمة التي تسرع توسع الكون. أخيرًا، إنه لا يوحد فعليًا التفاعلات الكهرومغناطيسية، والتفاعلات النووية الضعيفة والقوية في تفاعل واحد يمكن للمرء أن يطلق عليه "الطاقة النووية". أو الكهرونووي électronucléaire .

في هذا الصدد، بعد النجاحات المبكرة لنظرية الكهرو ضعيفة la théorie électro¬ faible التي وحدت جزئيًا الكهرومغناطيسية والقوة النووية الضعيفة، بدا أن الطريق إلى هذا التوحيد الأكثر اكتمالًا يمكن الوصول إليه بسرعة. في وقت مبكر من سبعينيات القرن الماضي، اقترح شيلدون غلاشو وهوارد جورجي Sheldon Glashow et Howard Georgi النظرية الموحدة الكبرى (GUT Grand Unified Theory) بناءً على شكليات فيزيائية رياضية مشتركة مشتقة من نظرية مجال القياس الكمي. كان التنبؤ الرئيسي لهذه النظرية الجديدة هو تفكك البروتونات، وبالتالي تفكك المادة العادية التي تشكلنا (مع احتمال ضئيل بما يكفي بحيث لا يزال أمامنا بضع مليارات من السنين!). لكن تبين أن النتائج التجريبية تتعارض مع هذه التوقعات: لا يمكن ملاحظة أي تحلل للبروتون، مما يضمن عمر البروتون لأكثر من 1035 عامًا. لذلك لا يبدو أن نظرية التوحيد العظيم صحيحة.

 من المفارقات، في سياق النسبية العامة، أن الجاذبية ليست قوة أو تفاعل. في هذا الوصف، وهو هندسي بحت، فإن أي شكل من أشكال الطاقة يحني الزمكان. تتحرك الأجسام الضخمة في هذا الزمكان دون التعرض لقوة الجاذبية، متبعةً الجيوديسية géodésiques المكافئة للخطوط المستقيمة في الفضاء بدون انحناء. بما أن النسبية العامة ليست نظرية للحقول الكمومية، فهي لا تفترض وجود جسيم وسيط للجاذبية. ولكن، نظرًا لأن العديد من الفيزيائيين مقتنعون بأن الجاذبية أو الثقالة تفاعل أساسي وأنه سيكون لها يومًا ما نظريتها الكمومية، فقد قاموا بتعميد الجسيم المسؤول عن الجاذبية (إن وجد وأسموه غرافيتون graviton) وابتكروا تجارب من شأنها أن تسمح أو تقود لاكتشافه. لم ينجح أي منها حتى الآن. لملء هذه الفجوات العديدة، طور الفيزيائيون امتدادات للنموذج القياسي مثل التناظر الفائق la supersymétrie والجاذبية أو الثقالة الفائقة la supergravité والنظريات ذات أبعاد الزمكان الإضافية أو حتى النماذج المركبة les modèles composites. لقد كرس جيلين من الباحثين حياتهم لاستكشاف هذه الاحتمالات المختلفة، ولكن حتى الآن لم يتم ملاحظة أي من الجسيمات الجديدة التي تنبأت بها هذه الامتدادات extensions للنظريات، سواء بشكل طبيعي من الكون أو بشكل مصطنع أثناء التجارب التي تم إجراؤها فيمصادم الجسيمات العملاق LHC، وهو أكبر مسرع للجسيمات في العالم.

النموذج القياسي لعلم الكونيات: Le modèle standard de la cosmologie

 النموذج القياسي لعلم الكونيات المعروف بــ ACDM، المبني حول الفكرة المركزية للانفجار العظيم Big Bang، خضع للعديد من التعديلات في العقود الأخيرة. مطابقة بنجاح قيود الرصد والمراقبة والملاحظة الجديدة، لا تزال هناك بعض المناطق الرمادية التي فشل النموذج في تسليط الضوء عليها، والتي تشكل مصدر نقاش حاد في المجتمع العلمي. هذا هو السبب في أن النموذج لديه معارضون. ومع ذلك، لا أحد منهم قادر اليوم على تقديم مثل هذا النموذج العلمي البديل المرضي أو المقبول، والذي من شأنه أن يفسر جميع الملاحظات التي تمت خلال القرن الماضي. لفهم حدود النموذج القياسي بشكل أفضل، دعونا نرى كيف يتم بناء النموذج الكوني بشكل عام. الشيء المادي المدروس، وهو هنا الكون، له خصوصية كونه فريدًا وغير قابل للتكرار. على عكس العديد من الظواهر الفيزيائية الأخرى، فإن هذا يمنع أي مقارنة وأي نهج تجريبي ذي طبيعة إحصائية. de nature statistique نحن أيضًا مراقبون موجودون داخل هذا الكائن أو الشيء الذي نريد دراسته، سواء من حيث الموقع المكاني أو لحظة الملاحظة. لذلك فإن الرؤية التي يمكن أن نحصل عليها عن الكون خاصة جدًا ومحدودة في الجزء الذي يمكن ملاحظته. ينتج عن هذا افتراضان أساسيان على الأقل: الأول هو أن أي نموذج كوني قياسي يجب أن يقدم حلاً علميًا يجعل من الممكن حساب جميع الملاحظات التي تم إجراؤها. قد لا يكون مثل هذا الحل فريدًا، ولا يوجد ما يثبت تفرده المحتمل. الفرضية الثانية هي أن قوانين الفيزياء التي نلاحظها محليًا - على الأرض وفي المختبرات وفي بيئتنا المباشرة - صالحة في أي نقطة أخرى في الكون وفي أي لحظة أخرى من تاريخه. هذه الفرضية ليست تافهة، وقبل كل شيء، لم يتم توضيحها. حتى بدون تغيير القوانين، يمكن لمعايير مختلفة مع ذلك أن تتطور وتتغير. وهكذا، تم إجراء العديد من التجارب لقياس ترتيب حجم التباين المحتمل بمرور الوقت للثابت الشمولي للجاذبية أو الثقالة أو سرعة الضوء في الفراغ. العديد من المقاربات والمناهج النظرية، مثل نظرية الأوتار la théorie des cordes، تأخذ في الاعتبار الاختلافات المحتملة في الثوابت الأساسية على نطاقات زمنية كبيرة، لكنها مقيدة بشدة بالملاحظات، التي ليست كذلك أي التي لا تظهر أي اختلاف قابل للقياس على مجمل التطور الكوني. بالإضافة إلى هذين الافتراضين المبدئيين، فإن النموذج الكوني المعياري أو القياسي le modèle standard cosmologique ¬ تم بناؤه حول أربع افتراضات رئيسية. الأول هو صحة نظرية النسبية العامة، والتي تقدم تفسيرًا متماسكًا لظواهر الجاذبية التي نلاحظها، والتي تتوافق تنبؤاتها بشكل استثنائي مع جميع القياسات التي تم إجراؤها. ومع ذلك، هناك العديد من النظريات البديلة التي، على الرغم من اختلافها العميق عن النسبية العامة، تؤدي إلى نفس التنبؤات ولكنها تختلف عندما يتعلق الأمر بوصف بدايات الكون. لأن المشكلة موجودة: النموذج القياسي لعلم الكونيات يُدخل نظريتين مع أسس غير متوافقة، النسبية العامة للهندسة "على النطاق الكبير" للزمكان والفيزياء الكمومية للسلوك المجهري لمحتواها المادي والطاقوي. إنها مواجهة مباشرة بين فيزياء "المستمر" continu أو المتصل، حيث يُنظر إلى الزمكان على أنه متشعب أو متغير سلس، وفيزياء "غير متصل discontinu «، حيث يكون للزمكان بنية يمكن وصفها بأنها "حبيبية " granulaire، حتى أنه لا يمكن وصفها بأنها أقل من طول بلانك (حوالي 10-33 سم)، والذي سيمثل نوعًا ما حجم أصغر الحبوب التي وصفتها نظرياتنا الفيزيائية. تصبح المشكلة مستعصية على الحل عندما يقترب المرء من "لحظة الصفر" المفترضة للكون، الانفجار العظيم، لأن أيًا من النظريتين غير كافيتين لوصف سلوك الكون في جواره. إن مجالات صدق كل منهم عفا عليها الزمن، ويحتاج الفيزيائي إلى أدوات أخرى لفهم ما حدث بالفعل أثناء الانفجار العظيم، أو حتى إذا كان موجودًا. الفرضية الثانية للنموذج القياسي الكوني هي الوصف الذي أعطي للمادة بواسطة قوانين الفيزياء المعروفة. على سبيل المثال، منحنيات سرعة دوران المجرات، وديناميات المجرات داخل مجموعاتها أو حشودها leurs amas، أو تكوين هياكل كبيرة ليست قابلة للتفسير، عبر النسبية . بشكل عام، وذلك بفضل إدخال كمية كبيرة من المادة السوداء أو المظلمة غير الذرية، التي يؤثر تأثيرها أو فعلها الثقالي على المادة المضيئة. وبالمثل، لا يمكن فهم التوسع المتسارع للكون، إلا في النموذج الكوني القياسي، من خلال افتراض وجود شكل من أشكال الطاقة الطاردة répulsive، وهي الطاقة السوداء أو المعتمة أو المظلمة، التي تمثل حاليًا ثلثي إجمالي محتوى الطاقة في الكون. من الواضح أن إدخال هذه المكونات الكونية الجديدة له تأثير مباشر على النموذج القياسي الآخر، وهو نموذج الجسيمات: ما هي طبيعة المادة المظلمة والطاقة المظلمة؟ هل يجب أن نكتشف جسيمات جديدة؟ تؤكد هذه الأسئلة على الارتباط العميق الموجود بين فيزياء "اللامتناهي في الصغر" وفيزياء " اللامتناهي" في الكبر". تستدعي الفرضية الثالثة خصائص معينة لتناظر الزمكان والتي تجعل من الممكن حل معادلات أينشتاين للنسبية العامة. إنها تعكس الإيزوتروبي l'isotropie (أي عدم وجود اتجاه مميز) الذي لوحظ في شعاع الخلفية الكونية أو حتى في توزيع المجرات على نطاقات كبيرة جدًا. ينتج عن هذا التناظر انخفاض جذري في عدد الاحتمالات لتحديد مقياس الكون. في الواقع، يقدم الإيزوتروبي اثنين فقط من الاحتمالات: إما أن كوننا متماثل كرويًا symétrie sphérique، ونحن موجودون بالقرب من مركزه، أو أنه متناح أو إيزوتروب isotrope عند كل نقطة من نقاطه، وهو ما يُترجم بحقيقة أن الكون متجانس مكانيًا بالإضافة إلى كونه موحد الخواص. هذا الاحتمال الثاني يشكل ما يسمى بالمبدأ الكوني le principe cosmologique. وبغياب القدرة على الحسم واتخاذ القرار من خلال الملاحظات، فهذا هو الذي يتم الاحتفاظ به كمسلمة للنموذج القياسي، بافتراض أنه لا يوجد سبب يجعلنا نحن المراقبين نحتل مكانًا متميزًا في الكون. يؤدي هذا إلى حل رياضياتي دقيق لمعادلات أينشتاين، مقياس فريدمان-لومتر la métrique de Friedmann-Lemaître، الذي سمي على اسم مكتشفيه الأوائل في عشرينيات القرن الماضي. يخبرنا أن شرائح الفضاء، محليًا، متناحية إيزوتروب ومتجانسة homogènes et isotropes ولا يمكن أن تكون هندستها إلا من ثلاثة أنواع مختلفة فقط، وهي كروية ذات انحناء إيجابي sphérique à courbure positive، أو إقليدية مع انحناء صفري euclidienne à courbure nulle  أو تحدبية بانحناء سلبي. hyperbolique à courbure négative الفرضية الرابعة تتعلق بالهيكل العام لـ الكون، والذي لا يمكن استنتاجه من الهندسة المرصودة محليًا. على سبيل المثال مقياس فريدمان-لومتر la métrique de Friedmann-Lemaître، تحتوي الأسطوانة على نفس المقياس أو نفس الهندسة المحلية مثل المستوى plan، لكن هيكلها sa topologie، أي شكلها العام، مختلف تمامًا. لقد كرس العالم الفرنسي جون بيير لومينيت أكثر من عشرين عامًا من العمل لهذا المجال الرائع من البحث الذي سماهسنة 1995 "الهيكل الكوني topologie cosmique ". تكمن المشكلة في أنه من الصعب للغاية، إن لم يكن من المستحيل، تحديد شكل الكون بفضل الملاحظات والرصد فقط، خاصةً عندما يتجاوز حجمه نصف قطر الجزء المرئي منه. في الختام، يسمح النموذج القياسي لعلم الكونيات شرح بطريقة بسيطة واقتصادية نسبيًا جميع الملاحظات التي لدينا حاليًا على الكون واسع النطاق، من ديناميات المجرات إلى تكوين الهياكل الكبيرة، بما في ذلك توسع الفضاء، الوفرة النسبية للذرات المختلفة وخواص إشعاع الخلفية الكونية. لا يوجد نموذج مثالي، إلا أنه يعاني من بعض المناطق الرمادية التي من المرغوب توضحيها: من بينها، تعد طبيعة المادة المظلمة غير الذرية وهي نقطة حاسمة، وإدخال الطاقة المظلمة التي تهيمن تمامًا على محتوى الطاقة في الكون. يعاني النموذج أيضًا من عدم اليقين فيما يتعلق بعملية التضخم المحتملة التي قد يكون الكون قد اختبرها في مهده، والعلاقة بين التقلبات الكمومية البدائية les fluctuations quantiques primordiales وولادة الأجسام ذات الحجم الفلكي الأول .لاحظ أيضًا أن التعيين ذاته للنموذج الكوني القياسي، modèle standard

cosmologique ACDM، والذي تسبب في الفوز بجائزة نوبل في الفيزياء لعام 2019 لأحد المبادرين جيمس بيبلز James Peebles، يؤكد هذا بشكل متناقض المشاكل المحتملة. المصطلح A هو الرمز التقليدي للثابت الكوني، والذي لا يعرف على وجه اليقين ما إذا كان يجب تحديده مع الطاقة المظلمة التي تسرع من التوسع الكوني. يشير الرمز DM (المادة المظلمة Dark Matter) إلى أنه من أجل حساب حركات وتشكيل الهياكل الفلكية الكبيرة، يجب إدخال شكل من أشكال المادة المظلمة ذات الطبيعة غير المعروفة، حيث يشير الحرف C (بارد Cold) إلى أنه يمكن أن يكون " بارد "، وهذا يعني أنه متحرك بسرعات منخفضة مقارنة بسرعات الضوء.

أوفي حالة قرب إلى لحظة الانفجار العظيم، تكمن المشكلة في الفيزياء ككل، لأنها تتعلق بخصائص المادة بمقاييس المسافة والطاقة التي تتجاوز مجالات صحة وصلاحية ركيزتان أساسيتان للنموذج الكوني القياسي، ألا وهما النسبية العامة وميكانيكا الكموم. من الضروري إذن اللجوء إلى نظرية أكثر عمومية تشمل هاتين النظريتين، تمامًا كما تم استيعاب نظرية نيوتن في الجاذبية الكونية قبل قرن من الزمان بواسطة نظرية أينشتاين. يعتقد العديد من الفيزيائيين أن نظرية الجاذبية الكمومية théorie de gravitation quantique ضرورية لحل الأسئلة المتعلقة بالمادة السوداء أو المظلمة والطاقة المعتمة أو المظلمة، وتبرير بحثهم بهذه الحجة. ومع ذلك، فإن الثابت الكوني، الموجود بالفعل في النسبية العامة الكلاسيكية، يفسر تمامًا الطاقة المظلمة، بينما يمكن تفسير المادة المظلمة غير الذرية من خلال ما يسمى بالنيوترينوات العقيمة. في حين أن هذه المكونات الكونية تنطوي على فيزياء تتجاوز نموذج الجسيمات القياسي، فإنها لا تتطلب بالضرورة قياس الجاذبية. في الواقع، المبرر الوحيد المقنع لنظرية الجاذبية الكمومية، إلى جانب توحيد ركيزتي الفيزياء الحالية، هو القضاء على التفردات l'élimination des singularités. ولكن، هناك مرة أخرى، يمكننا الاستغناء عنها باستخدام علم الكونيات الارتدادي les cosmologies à rebond ...

وحدات بلانك:  Les unités de Planck

 يتم التحكم في مقياس الظواهر الفيزيائية المعروفة من خلال ثلاثة ثوابت أساسية: 

- سرعة الضوء في الفراغ c كلم/ثانية, 3000000 (299792458 م / ث) ثابتة المقياس الذي تكون فيه التأثيرات النسبية هي الغالبة ؛

- ثابت نيوتن G (6,673.10-11 m3/kg.s2) يقيس شدة تأثيرات الجاذبية ؛

 - ثابت بلانك المخفض fi= h/(2rr) (1,054.10-34 kg.m 2/s ) يميز مقياس التأثيرات الكمومية. في وقت مبكر من عام 1899، أشار الفيزيائي الألماني ماكس بلانك (1858-1947) إلى أنه يمكن الجمع بين هذه الثوابت بثلاث طرق مختلفة لإعطاء الوحدات الأساسية للطول والزمن والكتلة: -

 طول بلانك، Lp = [fi GlcT 12 = 1,61.10-35  mètre، هو a نوع من الطول الموجي الأدنى، أو "كم الفضاء" quantum d'espace ؛ -

زمن بلانك، tp = [fi G/c5 ] 112  = 5,39.10-44 seconde،، هو الزمن الذي يستغرقه الضوء في السفر بطول بلانك، أي مقدار الزمن الكمومي quantum de temps - كتلة بلانك، Mr = [fi c/GJl12  = 2,18.10-s  kilogramme، ومع ذلك، ليس كمًا للكتلة. في الواقع، إذا بدت كبيرة نسبيًا (تساوي تقريبًا كتلة حشرة السوس acarien)، فهي في الواقع بمقياس الحجمين الآخرين ؛ يمثل في الواقع كتلة الثقب الأسود الذي سيكون نصف قطره هو طول بلانك ووقت التبخر الكمومي d'évaporation quantique، أي زمن بلانك

 - يكمن جمال وحدات بلانك بشكل عام وطول بلانك بشكل خاص في أنه من خلال اعتمادها كمراجع لا يهم الوحدات التي يتم اختيارها لأخذ القياسات. سواء كنت فرنسيًا أو صينيًا أو أمريكيًا أو حتى من المريخ، فالجميع كذلك سوف يتفق على نفس الطول أو نفس الوقت. فيما يتعلق بوحداته، كتب بلانك نفسه في مقالته إلى أكاديمية العلوم البروسية: "سوف يحتفظون بالضرورة بمعناهم لجميع الأزمنة وجميع الحضارات، حتى غير البشرية وكائنات خارج الأرض، ويمكن للمرء أن يقوم بتعيينها كوحدات طبيعية. " ما المعنى العميق الذي يمكن أن نعطيه لهذه الكميات؟ هذه هي المقادير التي تصبح فيها تأثيرات الجاذبية والكمومية والنسبية ذات شدة مماثلة في نفس الوقت. على سبيل المثال، في نماذج Big Bang، كان زمن بلانك هو الزمن الذي كان من المقرر أن يخضع الكون الناشئ خلاله بشكل أساسي للتأثيرات الكمومية. يشير هذا إلى أن الوصف الصحيح للزمكان والمادة في الكون المبكر جدًا، وبالمثل داخل الثقوب السوداء، يتطلب نظرية تجمع بين الجاذبية النسبية وميكانيكا الكموم. القوى الأساسية الأربع المعروفة:

- القوة الشديدة (strong force) (النووية) وهي تعمل في نواة الذرة وتربط بين البروتونات والنيوترونات.

- القوة النووية الضعيفة (weak force) وهي تعمل داخل نواة الذرة وهي المسؤولة عن النشاط الأشعاعي لنواة الذرة.

- قوة الجاذبية أو الثقالة (gravity) وهذه تعمل بين الكتل، ويبلغ مداها إلي مالا نهاية. وقوة الجاذبية تعمل بين جميع الأجسام، وتظهر واضحة في التكوين الكري للأجسام السماوية من كواكب وشـموس، وكذلك تتحكم في أفلاك الكواكب حول الشمس، ودوران المجرات.

- القوة الكهرومغناطيسية هي التي تربط الإلكترونات بأنوية الذرات، وتربط الذرات بعضها البعض مكونة جزيئات وهي القوة المتحكمة في البنية البلورية. والقوة الشديدة هي التي تربط الكواركات في نواة الذرة وتربط ومكونات النواة (البروتونات) رغم شحناتها المتنافرة الموجبة. وقوة الجاذبية هي التي تكوّر الأرض وتكور الشمس وتجعل الكواكب تدور في أفلاك حول الشمس، وهي التي تربط المجرات بعضها البعض، وهي التي تجعلنا منجذبين إلى الأرض.

 هذا هو ما يسعى إليه العلماء منذ أكثر من قرن من الزمن.

لابد من التذكير بأن أهم الثوابت هو " الثابت الكوني" الذي أضافه آينشتاين لمعادلاته في بداية القرن العشرين ثم تخلى عنه واعتبره أكبر خطأ ارتكبه في حياته العلمية ثم عاد " الثابت الكوني هذه المرة على شكل الطاقة السوداء أو المعتمة او المظلمة" التي يعتقد أنها تتسبب في تسارع التوسع الكوني.

لإنقاذ الموقف، اعتقد علماء فيزياء الطاقة العالية بعد ذلك أن الثابت الكوني قد لا يكون ثابتًا حقًا. على سبيل المثال، اقترح روبرت كالدويل ومعاونوه في عام 1998 وجود كيان جديد، عنصر خامس، من شأنه أن يضفي على الفضاء نفس المسحة، تمامًا كما فعل الأثير في كون أرسطو، وهذا العنصر الخامس يسمى "الجوهر". تم اختيار المصطلح من قبل الباحثين لتطبيقه على مجال الطاقة الجديد الافتراضي هذا. والذي يُعزى إلى اختلاف بطيء للغاية، لا يزال من الممكن تمثيله في نماذج الكون باستخدام المصطلح الكوني، والذي يتوقف عندئذٍ عن تعريفه على أنه ثابت. يمكن تفسيره دائمًا على أنه ما يبقى في الكون عند إزالة كل المادة وكل الإشعاع منه. وبهذا المعنى، فإن الجوهر يتوافق مع شكل معين من الفراغ، ولكنه أكثر مرونة من الثابت الكوني لأنه يتغير بمرور الوقت. قيمة هذا المجال، عالية للغاية في الكون البدائي (لذلك وفقًا لحسابات علماء فيزياء الطاقة العالية. ستنخفض القيمة بشدة أثناء التطور الكوني، ووفقًا للقيمة التي يقيسها علماء الفلك اليوم. بتعبير أدق، فإن مجال الجوهر سيتطور بشكل طبيعي نحو الجاذب مما يمنحه قيمة منخفضة مهما كانت قيمته الأصلية. وبالتالي، فإن عددًا كبيرًا من الظروف الأولية المختلفة للانفجار العظيم سيؤدي إلى نفس الكون الحالي – يجب أن ننتبه بدقة للالتفاتة اللطيفة! التي قادتنا نحو نهج آخر هو نظرية الأوتار، الممتدة من نظرية التناظر الفائق المقصود منها تضمين وصف للغرافيتون وكذلك أحد أكثر مقترحاتها الأكثر إثارة للدهشة الذي يتعلق بالتعدد الكوني أو الكون المتعدد. نظرية الأوتار، كما قلنا هي امتداد للتناظر الفائق الذي يهدف إلى تضمين وصف للغرافيتون، وهو الجسيم المكون للثقالة أو الجاذبية، أكثر مؤيديها حماسة (وشهرة) مثل ليونارد سسكيند وبرايان غرين وماكس تغمرك Brian Greene أو Max Tegmark الذين يأملون في تحويل الإخفاق في الإقناع والتوضيح إلى تحايل رياضياتي جديد أكثر إسرافًا بكثير من ذلك الخاص بالجوهر أو العنصر الخامس quintessence: إذا لم نفهم القيم التي تأخذها الثوابت الأساسية في كوننا، فيكفي الافتراض أن كوننا ينتمي إلى مجموعة لا نهائية تقريبًا وغير قابلة للرصد من الأكوان المتنوعة، كل منها مزود بمعلمات ومعايير موزعة عشوائيًا. في "مشهد" الكون المتعدد، يكون الثابت الكوني كبيرًا بشكل غير عادي في معظم الحالات، ولكن لا بد أن يكون هناك كون بعيد الاحتمال حيث يكون الثابت الكوني صفرًا تمامًا، وكون آخر غير محتمل تمامًا حيث يكون له "القيمة الصحيحة". كما هو حال كوننا بالطبع. لذلك، بالنسبة لهم، يمتلك كوننا المعلمات والمعطيات غير المحتملة التي يمتلكها هو فقط لأن هذه المعلمات والمعايير والمعطيات هي التي تجعله صالحًا للسكن، وبالتالي باستخدام حجة من النوع الأنثروبي التي تبدت حدودها أعلاه. تعد النظرية M، امتداداً لنظرية الأوتار التي اقترحها إدوارد ويتن، وتطمح لأكثر من ذلك. وفقًا لمؤيديها، في عالم "الأغشية" متعدد الأبعاد الذي نشأ من النظرية أم M، يمكن استيراد الطاقة المظلمة المقاسة في غشاء الكون من الأبعاد الإضافية لـ "المصفوفة" التي سيكون مغمورًا فيها. يرى باحثون آخرون أصل التنافر الكوني في التفاعلات المحتملة بين الأغشية - والتي ترقى إلى القضاء على أي لجوء إلى الطاقة المظلمة. هذا لا يلقي أي ضوء على المشكلة، إذا تذكرنا أن النظرية M هي أكثر غموضًا من الطاقة المظلمة، التي لها على الأقل تأثيرات ملحوظة على سرعة التوسع الكوني. كما نرى، لا توجد أي من هذه النظريات الجديدة، مهما كانت مثيرة من هي قادرة على أن تحل الصعوبات بشكل أفضل من إصداراتها السابقة التي تتعاطى مع الطاقة المنخفضة. ففي كل مرة يتم دفع المشاكل إلى الوراء أكثر قليلاً، مما يزيل قدرًا من الخيال مثل النظريات المذكورة أعلاه: فيزياء موحدة تمامًا والتي ستكون على وشك الانتهاء. أتجاهل محاولات أخرى لا حصر لها لشرح طبيعة الطاقة المظلمة. حتى أن بعض الباحثين ينكرون وجودها، على سبيل المثال من خلال استدعاء كون غير متجانس بدلاً من نموذج فريدمان-لومتر المتجانس القياسي؛ في هذه الحالة، ستختلف سرعة التمدد في الزمان والمكان وفقًا للاختلافات في الكثافة، ولن تكون الطاقة المظلمة أكثر من مجرد قطعة أثرية. باختصار، يتم نشر اقتراح جديد للطاقة المظلمة في المتوسط كل شهر. يكفي القول إن الوضع مشوش إلى حد ما. قبل بضع سنوات، تطوع جيرارد هوفت، الحائز على جائزة نوبل في الفيزياء لعام 1999، لكتابة مقال في مجلة بعنوان "100 حل لمشكلة الثابت الكوني، ولماذا جميعها خاطئة". قرر أخيرًا ترك المهمة لأحد طلاب الدكتوراه تحت إشرافه، معتبرًا أنها ستكون تمرينًا جيدًا للطالب في هذه المرحلة، من المشكوك فيه ما إذا كان اكتشاف التسارع الكوني، الذي يعتبر أحيانًا الأهم في العشرين عامًا الماضية في الفيزياء، يؤدي إلى الكثير من الالتواءات النظرية. من ناحية أخرى، يمكننا أن نعتقد أن الأمر يتطلب المزيد من الخيال والإبداع لإخراج الفيزياء النظرية مما نعتقد أنه طريق مسدود. من ناحية أخرى، يمكن للمرء أيضًا أن يتساءل عما إذا كانت الفيزياء الحالية لا تعاني من فائض من الخيال مقارنة بنقص البيانات التجريبية. بالإضافة إلى ذلك، يصبح الخيال، رأس المال للإبداع العلمي، غير منتج إذا لم يطرح الأسئلة الصحيحة. من غير المجدي أن نتعجب من حقيقة أن التناظر يمكن أن يوحد الجسيمات الأولية والتفاعلات الأساسية إذا كان الفيلسوف وعالم الرياضيات جوتفريد فيلهلم ليبنيز يؤمن بذلك في القرن الثامن عشر، ومؤخرًا المنظر البريطاني روجر بنروز، نحن نفهم الطبيعة بشكل أساسي، كلما بدت لنا قوانينها أقل تناسقًا. لقد رأينا أن ظاهرة التسارع الكوني يمكن وصفها ببساطة من خلال الثابت الكوني الكلاسيكي لمعادلات أينشتاين، دون اللجوء إلى الفيزياء الجديدة. لكن مجرد كونها أبسط تفسيراً وأكثرها طبيعية لا يعني أنها التفسير الصحيح: على مدى خمسة وعشرين قرناً من ممارستها، لم تتوقف العلوم، وجميع التخصصات مجتمعة. عن مفاجأتنا. ولكن إذا لم يكن الثابت الكوني المرتبط بالفراغ الكمومي هو الذي يسبب التسارع الملحوظ للتوسع الكوني، فما هو السبب الذي يقف وراء التسارع في التوسع الكوني؟ من خلال طرح مشكلة التوافق بين الوصف الكلاسيكي للمكان والزمان والجاذبية مع الطبيعة الكمومية للمادة التي لا تزال غامضة. تشير خطورة الطاقة المظلمة إلى أن شيئًا أساسيًا مفقود في فهمنا للكون المادي. على هذا النحو، يمكن أن يكون توضيحها بمثابة دليل حول كيفية تطوير نظرية جيدة للجاذبية الكمومية. كما هو الحال مع القضاء على التفردات أو حل مفارقة الانتروبيا للثقب الأسود، مثلما يعتبر تفسير القيمة الصحيحة لكثافة الطاقة المظلمة هو اختبار لهذه النظريات. سنرى أنه فيما يتعلق بالثابت الكوسمولوجي أو الكوني حيث فشتل نظرية الأوتار، فإن المناهج الأخرى مثل الجاذبية الكمومية الحلقية، والجاذبية الآمنة مقاربًا أو حتى المجموعات السببية لم تنجح. إنها تحية فريدة من نوعها إلى عباقرة مثل آينشتاين ولوميتر لنرى كيف سلك "الحمل الصغير، أي الراهب جورج لومتر" الذي ناقشوه بأدب في مؤتمر باسادينا منذ أكثر من ثمانين عامًا، مسارًا متعرجًا لا تزال نهايته غير مرئية.

معادلات الطاقة المظلمة:

هل يمكننا تخيل أجهزة تجريبية قادرة على تقييد النماذج المختلفة للطاقة المظلمة بشكل أفضل؟ يتميز هذا العامل " أي الطاقة السوداء أو المظلمة" بالضغط السلبي. هذا الأخير يعادل في الواقع التوتر، تمامًا مثل الأجسام المرنة والألواح المطاطية أيضًا، عند الشد، يوجد ضغط سلبي كامن موجه إلى الداخل. يتضح أنه عندما يكون ضغط الطاقة المظلمة أقل من ثلث كثافة الطاقة، تتغير قوة الجاذبية وتصبح نابذة. المعلمة الرئيسية هي معادلة الحالة التي تشرح العلاقة بين الضغط p للطاقة المظلمة وكثافة طاقتها p في p = wpc2، حيث w هو معلمة paramètre تعتمد على طبيعة الطاقة. للحصول على طاقة طاردة، يجب أن تكون w سالبة وأقل من -1/3. تنص إحدى المعادلات الأساسية للنموذج الكوني القياسي (المعروف بمعادلة فريدمان الثانية) على أن معدل تمدد الكون يتناسب مع- (p + 3p / c2). في الفيزياء اليومية، تكون الكثافة p والضغط p موجبة، لذا فإن معدل التمدد سالب، وهو ما يتوافق مع التباطؤ. ولكن إذا أخذنا في الاعتبار مجال طاقة يكون فيه (p + 3p / c2) سالبًا، يصبح معدل التمدد موجبًا ونحصل على تسارع. كما رأى لومتر في عام 1934، فإن الثابت الكوني الفراغ الكمومي يتميزان بـ w = -1 ؛ ولذلك فهي طاردة للغاية. أشكال أخرى من الطاقة المظلمة، مثل نماذج العنصر الخامس modèles de quintessence، والتي تترواح قيمة w فيها بين -1 و -113. يتميز الشكل الأكثر تطرفاً للطاقة النابذة أو الطاردة d'énergie répulsive، والمعروف باسم "الطاقة الوهمية énergie fantôme أو الطاقة الشبح"، بـ w <-1. المرونة النظرية تسمح أيضا إلى معادلة الحالة]'équation d’état  بأن تتغير بشكل تعسفي بمرور الوقت. وضع علماء الفلك برامج مراقبة طموحة قادرة على تقييد القيم الممكنة لـ w، وبذلك تكون نماذج الطاقة المظلمة مختلفة. الرهان أو التحدي كبير بالنسبة لعلم الكونيات لأنه، كما سنرى لاحقاً، فإن المستقبل طويل الأمد لكوننا يعتمد كليًا عليه.

 مسح الطاقة المظلمة Le Dark Energy Survey ويختصر بــ DES  هو برنامج مسح ضوئي دولي للأشعة تحت الحمراء وبالقرب من الأشعة تحت الحمراء باستخدام تلسكوب قطره 4 أمتار يقع في تشيلي ومجهز بكاميرا قوية عالية الوضوح للغاية. هدفه هو رسم خرائط لمئات الملايين من المجرات. يحلل DES البنية واسعة النطاق للكون باستخدام أربعة مؤشرات مختلفة:المستعر الأكبر أو السوبر نوفا من نوع la supernovae للكشف عن تاريخ توسع الكون، والتذبذبات الصوتية الباريونية للكشف عن توزيع المجرات ثلاثية الأبعاد، وتوزيع العناقيد المجرية، واستخدام عدسات الجاذبية الضعيفة. تتكون هذه الطريقة من قياس تشوه شكل المجرات تحت تأثير عدسة الجاذبية الناتجة عن المادة المرئية والمظلمة الموجودة بين الأرض وهذه المجرات. درجة التشويه تجعل من الممكن استنتاج كيفية توزيع المادة المظلمة، عن طريق طرح تأثير المادة المرصودة. برنامج المراقبة، الذي بدأ في عام 2012 واكتمل في يناير 2019، جمع كمية هائلة من البيانات التي بدأ تحليلها للتو. ستتولى مهمة إقليدس Euclid مسألة التتابع، وهو تلسكوب تابع لوكالة الفضاء الأوروبية (ESA)، ومن المقرر إطلاقه في المدار الأرضي في غام 2022.  يشير اسمه إلى عالم الرياضيات والفلك العظيم في العصور القديمة، والذي كان قادرًا على قياس الزمن من ظل عصا عالقة في الأرض. ستستمر ملاحظات هذه الأداة الجديدة، التي تغطي 10 مليارات مصدر فلكي، ست سنوات على الأقل. تعتمد المهمة على قياسات القص الثقالي cisaillement gravitationnel والتحديد عن طريق التحليل الطيفي spectroscopie لمسافة المجرات المعنية. تم تطوير العديد من الطرق للكشف عن خصائصها على مدى السنوات الماضية. واحدة من أكثرها فعالية هي عدسة الجاذبية الضعيفة، والمستخدمة بالفعل في برنامج DES. علاوة على ذلك، من خلال قياس الانزياح الطيفي décalage spectral نحو اللون الأحمر للمجرات في الخلفية (انعكاس لعصر صورة المجرة)، يمكننا علاوة على ذلك، من خلال قياس الانزياح الطيفي نحو اللون الأحمر للمجرات في الخلفية (انعكاس عمر صورة المجرة)، يمكننا تقدير كيفية تطور ظاهرة التشويه بمرور الوقت. الهدف النهائي هو تحديد المعلمة w لمعادلة الحالة المتعلقة بضغط الطاقة المظلمة وكثافتها، بدقة 2٪ فيما يتعلق بجزءها الثابت، و 10٪  من أجل أن يعكس المكون تباينًا محتملاً لهذا الضغط بمرور الوقت - أي مرتبط بالتحول أو الانزياح الطيفي نحو الأحمر. إذا تبين أن المعلمة w قريبة جدًا من -1، فإن نظرية النسبية العامة وثابتها الكوني ستعطي حسابًا جيدًا لمعدل تمدد الكون ووجود الطاقة المظلمة. من ناحية أخرى، فإن الاختلاف الكبير في المعامل w يعني إما وجود شكل آخر من أشكال الطاقة المظلمة، أو مراجعة للنظرية النسبية العامة.

 مستقبل الكون والطاقة المظلمة:

 يعتمد تطور الكون بشكل أساسي على الكثافة الكلية للمادة والطاقة التي يحتويها في جميع أشكالها. عندما يقوم علماء الفيزياء الفلكية بتقييم ذلك، فإنهم يواجهون عددًا من المضاعفات والتعقيدات. سيطرت أشكال مختلفة من الطاقة بدورها على مسار التطور الكوني وفرضت ديناميكياته، أي، تغير عامل المقياس المكاني R بمرور الوقت – وهو عامل مقياس يمكن تحديده بالنسبة لنصف قطر الكون المرئي. يمكننا التمييز بين أربع مراحل تقريبًا. الأولى، المرحلة الافتراضية، وهي الفترة القصيرة جدًا من التضخم، حيث كان R يتوسع بشكل كبير تحت تأثير شكل متطرف من طاقة الفراغ d'énergie du vide. خلال هذه الفترة كان من الممكن إنشاء المادة. في المرحلة الثانية، سيطر الإشعاع، ولكن مع انخفاض كثافة طاقته مثل R-4 بينما زادت R، في المرحلة الثالثة حلت محلها المادة، أو تم استبدالها بالمادة، التي تقل كثافتها فقط كـ R-3 • لـ لأسباب مماثلة، في المرحلة الرابعة، استحوذت الطاقة المظلمة على امتداد ما يزيد عن 7 مليارات سنة، وهي تهيمن على الكون الحالي. تأثيرها هو تسريع التوسع، وإن كان بسرعة أقل مما كان عليه أثناء التضخم. نحن لا نعرف إلى أين ستقودنا تلك الطاقة الغامضة السوداء أو المظلمة، لأننا لا نعرف طبيعتها الحقيقية ولا نعرف قانون التباين الخاص بها بمرور الوقت. ولا ماهيتها الحقيقية. أخيرًا، دعونا نلخص عواقب الفرضيات المختلفة المتعلقة بالطاقة المظلمة على المستقبل البعيد جدًا للكون. • إذا كانت الطاقة المظلمة ثابتة، فإنها ستهيمن أكثر فأكثر على التوازن الطاقوي في الكون، وسيستمر التوسع الملحوظ للفضاء في التسارع حتى يصبح أسيًا exponentielle. ستتحطم الهياكل غير المتصلة ثقاليًا بالفعل وستبتعد أجزائها عن بعضها البعض بسرعات ظاهرة أكبر من سرعة الضوء. سوف يمنعنا التسارع في النهاية من مراقبة أجزاء مهمة من الكون والتي يمكن رؤيتها اليوم: وبعد حوالي 100 مليار سنة، ستكون جميع المجرات شديدة الانزياح نحو الأحمر بحيث لا يمكن ملاحظتها أو رصدها. ومع ذلك، فإن الهياكل المرتبطة بالجاذبية، مثل المجرات وأنظمة الكواكب، ستبقى كذلك. لذا فإن النظام الشمسي أو مجرة درب التبانة سيظلان كما هو عليه حالهما الآن، بينما سيبدو باقي الكون وكأنه يهرب منا. إن ما يسمى سيناريو البغ تشيلي Big Chili (التبريد الكبير grand refroidissement) وهو، في المستوى الحالية لمعرفتنا، السيناريو الأكثر منطقية. • إذا انخفضت كثافة الطاقة المظلمة في المستقبل (النمط الجوهري أو نموذج العصر الخامس modèle de quintessence)، فيمكن أن تصبح المادة مهيمنة مرة أخرى. سينمو الأفق الكوني ليكشف لنا عن جزء أكبر من الكون. ستنتصر الثقالة الجذابة مرة أخرى ولن يتوقف التوسع عن التسارع فحسب، بل سينعكس أيضًا، وسوف ينكمش الكون ككل ليختفي فقط في أنكماشة كبيرة Big Crunch قد تحدث خلال 18 مليار سنة.  على العكس من ذلك، إذا زادت الطاقة المظلمة بمرور الوقت، أو إذا هيمنت عليها الطاقة الوهمية شديدة التنافر، فإن الفضاء سوف يتوسع بمعدل متزايد باستمرار، وسوف يتسارع التسارع نفسه. في هذه الحالة، ستكون النتيجة تمزق كبير Big Rip قاتل أي grand déchirement تمزق عظيم مدمر، وذلك في حال أصبح التسارع غير محدود تقريبًا بعد فترة زمنية محدودة. سيتم تمزيق كل مادة في الكون، حتى الذرات، بسبب توسع الفضاء. في السيناريو الأكثر تطرفًا، قد يحدث هذا الحدث "بالكاد" بعد 22 مليار سنة. أولاً، سيتم فصل المجرات عن بعضها البعض وستتحلل العناقيد المجرية. حوالي 60 مليون سنة قبل التمزق الكبير Big Rip، ستكون الجاذبية أضعف من أن تحافظ على تماسك مجرتنا التي ستتشتت ؛ قبل ثلاثة أشهر من الانهيار الكبير، سيتمزق النظام الشمسي. في الدقيقة الاخيرة، النجوم والكواكب سيتم تمزيقها، في الجزء I0-19  من الثانية، قبل ذلك، سيتم تدمير الذرات والأنوية أو النوى الذرية نفسها، تاركة كوناً فارغاً بدون أي بنية.أو هيكيلية

إذا تم تقليل الطاقة المظلمة إلى طاقة الفراغ الكمومي وظلت ثابتة بمرور الوقت، فسوف تهيمن أكثر فأكثر على طاقة المادة والتوسع، وسيظل الكون متسارعًا ليؤدي إلى البرود الكبير Big Chili (المنحنى الأوسط). إذا كانت الطاقة المظلمة مجالًا متغيرًا جوهريًا بمرور الوقت، فيمكنها تغيير معادلة الحالة وتصبح جاذبة. لذلك يصبح الإنكماش الكبير Big Crunch ممكناً مرة أخرى ويمكن أن يحدث في غضون 18 مليار سنة (منحنى القاع). إذا تم استيعاب الطاقة المظلمة في طاقة فانتوم وهمية أو شبحية أكثر كثافة وأكثر إثارة للنبذ ، فإن توسع الكون سيصبح سريعًا أسيًا لينتج عنه تمزق كبير Big Rip (منحنى علوي).

د. جواد بشارة

بقلم: إميلي كونوفر

ترجمة وتحرير: بدر ثاني

تتوهج مجرة درب التبانة بضباب أشعة جاما، مع طاقات تتجاوز أي شيء يمكن لعلماء الفيزياء إنتاجه على الأرض، وفقًا لبحث جديد. تم الكشف عن أشعة جاما- في الدراسة التي ستنشر في رسائل المراجعة الفيزيائية-أنها جاءت من جميع أنحاء قرص المجرة، ووصلت ما يقرب من كوادريليون (1015) إلكترون فولت، المعروف باسم بيتا إلكترون فولت أو (PeV).

تشير أشعة جاما المنتشرة هذه إلى وجود مسرعات جسيمات كونية قوية داخل مجرة درب التبانة. ويعتقد الفيزيائيون أن مثل هذه المسرعات هي مصدر الأشعة الكونية الغامضة عالية الطاقة، والجسيمات المشحونة التي تتجه عبر المجرة، تتحطم أحيانا على الأرض. عندما تصطدم الأشعة الكونية - التي تتكون أساسًا من البروتونات- بالحطام النجمي، يمكن أن تنتج أشعة جاما، التي هي شكل من أشكال الضوء عالي الطاقة.

يتوقع بعض العلماء أنه يمكن لبعض البيئات المجرية أن تزيد من سرعة جسيمات الأشعة الكونية إلى أكثر منPeV. وبالمقارنة، فإن مصادم الهادرون الكبير- وهو مُسرع الجسيمات الرئيسي المصنوع بواسطة البشر- يسرع البروتونات إلى 6.5 تريليون إلكترون فولت. لكن علماء الفيزياء لم يحددوا بشكل قاطع أي مسرعات كونية طبيعية قادرة على الوصول إلىPeV، والمعروفة

 باسم (PeVatrons). وتشير أحد الاحتمالات أن بقايا المستعر الأعظم، وبقايا النجوم المتفجرة، وموجات الصدمة المستضافة يمكنها تسريع الأشعة الكونية لمثل هذه الطاقات.

وفي حالة وجودPeVatrons، فإن الأشعة الكونية التي تنبعث منها سوف تتخلل المجرة، مما ينتج عنه انتشار وهجا لأشعة جاما ذات الطاقات الشديدة. فهذا بالضبط ما وجده الباحثون في تجربة Tibet AS-gamma. حيث يقول الفيزيائي ديفيد حنا من جامعة ماكجيل في مونتريال، والذي لم يشارك في الدراسة: "من الجيد أن ترى الأشياء تتلاءم معًا". ويعتقد العلماء أنه بعد انبعاث الأشعة الكونية من أماكن ولادتها، فإنها تجوب المجرة، ملتوية حول مجالاتها المغناطيسية. كما يقول عالم الفيزياء الفلكية باولو ليباري من المعهد الوطني للفيزياء النووية في روما، والذي لم يشارك في البحث أيضا: "نحن نعيش في فقاعة من الأشعة الكونية". ونظرًا لعدم انحراف أشعة جاما عن طريق المجالات المغناطيسية، فأنها تشير إلى مصادرها، مما يكشف عن مكان وجود الأشعة الكونية المتجولة. كما أن الجديد في الدراسة أنها تمنحك "معلومات حول كيفية ملء هذه الجسيمات للمجرة".

وبالرغم أن المجرة تتخللها أشعة جاما منخفضة الطاقة، لكنها تتطلب أشعة عالية الطاقة لفهم الأشعة الكونية ذات الطاقة الأعلى. تقول عالمة الفيزياء الفلكية إيلينا أورلاندو من جامعة ستانفورد، والتي لم تشارك في البحث: "بشكل عام، كلما زادت طاقة أشعة جاما، زادت طاقة الأشعة الكونية

ومن ثم، الكشف ... يخبرنا أن الأشعة الكونية PeV تنشأ وتنتشر في قرص المجرة ".

لاحظ العلماء في تجربة Tibet AS-gamma في الصين أن أشعة جاما ذات طاقات تتراوح بين حوالي 100 تريليون وكوادريليون إلكترون فولت قد جاءت من منطقة السماء التي يغطيها قرص مجرة درب التبانة. كما جاء البحث عن المصادر المحتملة للأشعة ذات 38 أعلى طاقة، وفوق 398 تريليون إلكترون فولت فارغًا، مما يدعم فكرة أن أشعة جاما جاءت من الأشعة الكونية التي كانت تجول حول المجرة. وفيما حملت الأشعة أعلى طاقة بحوالي 957 تريليون إلكترون فولت، فقد رفض الباحثون التعليق على الدراسة.

كما سبق للعلماء أن رأوا أشعة جاما شديدة النشاط من مصادر فردية داخل مجرة درب التبانة، مثل سديم السرطان، وهو بقايا المستعر الأعظم. فيما يمكن إنتاج هذه الأشعة بطريقة مختلفة، بواسطة إشعاع الإلكترونات لها أثناء الدوران داخل المسرع الكوني.

..........................

رابط المقال:

Milky Way’s newfound high-energy glow hints at cosmic rays’ secrets | Science News

علم الفلك يُعنى بدارسة الأجسام السماوية والظواهر التي تحدث خارج الغلاف الجوي للأرض، فالفلك أسهم في إدراك الإنسان لنفسه وفهمه لأحواله وبالتالي إدراكه لما يحدثه من تأثير على الأرض التي يعيش عليها. فلولا الفلك مثلا لما أدرك الإنسان أن الأرض تدور حول الشمس، أو وجود المجموعة الشمسية. ولما عرف أن أفعاله الملوثة للبيئة أحدثت ثقبا في طبقة الأوزون التي تحميه. ما كان سيدرك نشاط الشمس وأثر الرياح الشمسية على الاتصالات الأرضية.

وفي كتاب لنا نشرناه عام 1997م بعنوان " الأصول الشرقية للعلم اليوناني"، بينا أن حضارات الشرق القديم ربطت آلهتهم مع الأجرام السماوية، وربطوا تحركات تلك الأجرام بتنبؤاتهم لما سيحصل في المستقبل، وهذا ما نسميه الآنْ بعلم التنجيم الذي هو بعيد كل البعد عن علم الفلك الحديث مع كل حقائقه وأدواته. والآنْ، مع تقدم فهمنا للعالم، نجد أنفسنا ورؤيتنا للعالم أكثر ارتباطًا بالنجوم. فمع اكتشافنا أنَّ العناصر الأساسية التي تشكل النجوم والسدم هي نفس العناصر التي تشكل أجسادنا، زادت درجة ارتباطنا مع الكون؛ ولا تزال هناك العديد من الأسئلة التي يسعى الفلكيون للإجابة عليها مثل: “كم عمرنا؟"، "ما هو مصير الكون؟"، وربما الأكثر إثارة للاهتمام هو “ما مدى تميز كوننا؟ وهل يمكن لكون مختلف قليلًا أنْ يدعم الحياة؟"، والسعي وراء تلك الأسئلة هو جزء أساسي من كونك إنسانًا، ولكن في عالم يتحتم على المرء تبرير سعيه وراء المعرفة.

من هذا المنطلق يمكن القول أن قدماء الشرقيين كانوا متقدمين تقدماً رائعاً فى العلوم الفلكية ؛ حيث عرفوا طريقة رصد النجوم والكواكب واستخدام أدوات رصد مناسبة، مثل المزولة والساعات المائية وغيرها. كما عرفوا أيضاً التقويم الشمسي والتقويم القمري ؛ حيث قسموا السنة إلى اثني عشر شهرا والشهر إلى ثلاثين يوماً، فتكون السنة الشمسية  365 يوم، فى حين تكون السنة القمرية  354 يوم، كما رصدوا ظاهرتى الكسوف والخسوف . بالإضافة إلى معلومات فلكية كثيرة سوف نوضحها بالتفصيل خلال هذا الفصل.

غير أن بعض الغربيين يرون أن الفلك الشرقي موجه لأغراض تتعلق بالسحر والتنجيم، وبالتالي فهم يأبون أن يطلقوا اسم العلم على تلك المعلومات الفلكية الرائعة التى توصل إليها قدماء الشرقيين، فمثلاً يقول "بيرنت" عن الفلك البابلي أنه: "قائم على أعراض تتعلق بالتنجيم مثل قراءة الطالع وما أشبهه "، فى حين يقول "سانت هلير " (في مقدمته لترجمة كتاب الكون والفساد أرسطو )عن الفلك المصري بأنه" " يعتمد علي مشاهدات مضبوطة، ولكنها  ليس لها علم فلكى ".

وفى الوقت الذى يقف فيه هؤلاء الغربيون هذا الموقف من الفلك الشرقى، نجدهم يعزون للفلك اليوناني كل خير؛ حيث يصفونه بأنه فلك علمي منظم أفاد البشرية افادة كبيرة، فنجد "بيرنت " في كتابه فجر الفلسفة اليونانية يقول: ":" أن أهم تطورات تنسب للفلك القديم هى من انتاج  العبقرية اليونانية فقد توصلوا:

أ- إلى أن الأرض كروية وليست مستقرة على شئ.

ب- كما اكتشفوا النظرية الحقيقية عن الخسوف.

ج- كما توصلوا إلى أن الأرض ليست وسط الكون، بل اكتشفوا الخطوة الأخيرة، أى أنها تدورحول الشمس،وإنما نذ كر ذلك لنبين عظم الفجوة بين علم اليونانيين ومثيله عند من سبقهم.

وهذه النظرة تنطوى على قدر كبير من التحيز والبعد عن الموضوعية، ولذلك سوف نفندها خلال هذا الفصل.

وسبيلنا الآن في هذا المقال هو عرض اسهامات قدماء الشرقيين فى علم الفلك  ؛ حيث كانت شعوب معظم الحضارات الشرقية القديمة شعوبا زراعية، لأن هذه الحضارات ظهرت علي ضفاف انهار كبري، وكانت عملية الزراعة  تتطلب من أجل نجاحها، معلومات فلكية كثيرة ؛ إذ أن من الضروري حساب المواسم الزراعية حتى يمكن زرع المحصول فى الوقت المناسب، ولا بد من توقيت دقيق لعمليات وضع البذور ورى الأرض وجنى المحصول ... الخ فضلاً عن ضرورة حساب مواعيد فيضان النهر والتغير فى حالة الطقس، وهكذا كان من الضروري أن تعرف هذه الحضارات حساب الفصول والسنين، وكانت أدق التقويمات الفلكية هى التى عرفتها حضارات زراعية عريقة، كالحضارة  المصرية القديمة وحضارة وادى الرافدين وغيرهما .

وكان من العوامل الأخرى التى أدت إلى تقدم علم الفلك فى هذه الحضارات، أن كثيراً من شعوبها كانت تمارس التجارة، وتحتاج إلى الملاحة البحرية على نطاق واسع،  ومن ثم كان الرصد الفلكى الدقيق ضرورياً فى عمليات توجيه السفن فى أعالى البحار.

وأخيراً فقد كان للمعتقدات والأديان الشعبية تأثير هام فى نمو معارف فلكية عملية كثيرة، وحسبنا أن نذكر فى هذا الصدد أهمية العقيدة  الدينية عند الفراعنة فى عمليات البناء الهائلة، التى تحققت تلبية لمطالب دينية، كالأهرامات والمعابد الضخمة،  وكذلك الحاجة إلى تخليد الإنسان، والرغبة فى قهر الاحساس بفائه التى حفزتهم إلى اكتساب المقدرة الخارقة على التحنيط والايمان بالتنجيم، ومعرفة الطالع من التطلع إلى النجوم الذى أعطى الناس فى تلك العهود طاقة هائلة من الصبر أتاحت لهم أن يقوموا بملاحظات وعمليات رصد مرهقة، أضافت إلى رصيد البشرية فى ميدان الفلك معلومات لها قيمة لا تقدر.

ولنذكر فى هذا الصدد أن الارتباط بين التنجيم وعلم الفلك، لم يكن فقد قائماً فى حضارات الشرق القديم ، بل كان موجوداً في كل العصور، حيث كانت ممارسة التنجيم تتطلب معرفة واسعة بالحقائق الفلكية، والأبراج التى يقول المنجمون أنهم يعرفون بها الطالع هى أشبه ما تكون بخريطة كبرى للسماء، تضم كثير من المعلومات الفلكية الصحيحة، واسم التنجيم ذاته يفترض معرفة النجوم، ومن ثم كان تدخلهم مع علم الفلك، بل ان كبار الفلكين كانوا فى الوقت ذاته منجمين، فمثلاً كان العلم الألماني  العظيم " كبلر" الذى حدد المدارات البيضاوية للكواكب، واهتدى إلى مجموعة من أعظم القوانين الفلكية الرياضية، كان يؤمن بالتنجيم ويمارسه، ولم يكن يعتقد أن ممارسته لة تتعارض – على أى نحو مع عمله الدقيق – بل إن السعي إلى جعل التنجيم والتنبؤ بالطالع، ربما كان واحد من أهم الأسباب التى حفزت العلماء على الاشتغال بعلم الفلك، والتي جعلت هذا العلم الذى يتناول ظواهر تبدو بعيدة كل البعد عن اهتمام الإنسان على وجه الارض، يصبح واحد من أقدم العلوم البشرية عهداً، ومن أدقها منهجاً، ولولا أن الحكام كانوا يحرصون على معرفة طالعهم، ويستشيرون  المنجمين فى قرارتهم الهامة لما أولوا لعلم الفلك ذلك الاهتمام وقدموا إليه ذلك التشجيع الذى أدى إلى نهوضه منذ وقت مبكر.

وإذا كان بعض الغربيين يفرقون بين الفلك الشرقي والفلك اليوناني، حيث يرون أن الفلك عند الشرقيين قائم على السحر والتنجيم، فى حين أن الفلك عند اليونانيين قائم على التنظيم العلمي،. فهذه التفرقة ليست موضوعية إذا اخضعناها للبحث العلمي الدقيق، إن المنطق والتاريخ يشهدان على أن قدماء الشرقيين قد وصلوا إلى مبتكرات فلكية أفادت اليونانيين الذين جاءوا بعد ذلك . حيث استفادوا من الموروث الفلكي عند السابقين عليهم، ثم وظفوه وبلوروه - فكانت أعمالهم الفلكية تعد ثمرة تأثير الشرقيين عليهم . ولزماً علينا هنا أن نثبت ذلك فنوضع مظاهر اهتمام الشرقيين القدماء بعلم الفلك، حيث نتكلم عن إرهاصات علم الفلك عند قدماء المصريين ثم عند البابليين ثم عند الهنود

وإذا انتقلنا إلي إرهاصات علم الفلك عند قدماء المصرين ؛ حيث تشهد بعض كتابات الغربيين فى تاريخ العلم نقداً شديداً للفلك  عند قدماء المصريين، فنجد "تاتون" يقول: " من العبث البحث فى النصوص المصرية عن إشارة واحدة إلى كسوف، وهذا  النقص فى الملاحظة يتعارض مع النصوص البابلية والكلدانية المعاصرة لهم، والتى تضمنت إشارات عديدة حول الوقائع الملحوظة من قبل الفلكيين . والصحيح أن حالة معارفنا عن علم الفلك المصرى، هى من الضألة بحيث يصعب أن نرى فى هذه الواقعة ظل جهل أو لا مبالاة من قبل المصريين  أكثر مما هى نقص فى المصادر.

ويسايره " فوريس" و"ديكستور هوز" (في كتابهما تاريخ العلم والتكنولوجيا)؛ حيث يقولا: " بالغ اليونايين كثيراً، كما بالغوا فى حالة الرياضيات، فى تقدير المصريين فى علم الفلك، والحقيقة أن علم الفلك المصري لم يتخطى مطلقاً المرحلة الابتدائية . إلا حين اتصل بعلم الفلك البابلي فى الفترة اليونانية ""300 ق.م" فليس لدينا سوى برديتين مصريتين  ديموطيقيتين مبنيتين على أصول أخرى تتناول علم الفلك .

والحقيقة ان هذه النقد يعتبر غير صحيح إلى حد ما، فلم يكن الفلك المصرى بدائياً بسيطاً ساذجاً لمجرد أنه لم توجد برديات كثيرة لشرح النظريات الفلكية، فقد كان الكهنة المصريون يعتبرونها " من أسرار المهنة " التى لا يجوز الاطلاع عليها. ورغم انعدام الوثائق عن معرفة الفلك المصري ظاهرياً و إلا  أنه كان يوجد فى مصر كتب فلكية أو على الأقل مجموعة تشبه المجموعات المماثلة بالنسبة إلى الحساب والطب . وقد كتبت فى العصر الهيلينستى مثل " بردية كارلسبرغ " التى دونت بعد الميلاد، هذا بالإضافة إلى وجود معلومات فلكية كثيرة يمكن تلمسها فى نقوش المقابر والمعابد مثل معبد " رمسيس الثالث " ومعبد " ابيدوس " ومعبد الآلهة "حتحور" بدندرة ...الخ، وهى تبين أن القدماء المصريين قد بذلوا جهوداً مبتكرة فى علم الفلك، وأن علماء الفلك المصريين مشغولون بقضايا علمية مثل قضية التقويم، وابتكار العام والشهر واليوم كوحدات فلكية لقياس الـزمن، وتقسيم النهار إلى 12 ساعة والليل إلى 12 ساعة، وكان اهتمامهم بالعالم غير المرئى قاصراً على الحياة بعد الموت، ولذلك لم يتحمسوا للتنجيم ؛ فى حين كان اهتمام اليونانيين لهذا العالم قاصرا على هذه الحياة المادية الملموسة، وظنوا أن التنجيم يمكن أن يؤدى بهم إلى فض مغاليقه .

فقد اكتشف المصريون القدماء منذ عهد الاسرة الأولى فكرة التقويم الشمسى، وقسما السنة إلى اثنى عشرا شهراً . وكل شهر إلى ثلاث سنـوات، بحيث تتكون السنة  من ستة وثلاثين عشرة "360 يوماً "، لكنهم سرعان ما أضافوا موسماً للأعياد مؤلفاً من خمسة أيام، فأصبحت سنتهم 365 يوم، وتبدأ السنة العادية فى أول يوم من الشهر " توت " وتبدأ السنة الفلكية أو سنة " العشري اليمانية " يوم يطلع هذا النجم بعد أن رصدوه عدة سنين، وذلك لأن مدة السنة العادية 365 يوماً، ومدة سنة الشعرى 365 وربع يوم، وهذا الاختلاف يجعل توافق طلوع الشمس والشعرى بصفة رأس السنة الفلكية، يتأخر يوماً كاملاً عن رأس السنة العادية  كل أربع سنوات، ومعنى ذلك أنه إذا وقع الفلكية فى أول شهر " توت "، فإنه بعد أربع  سنوات يقع فى اليوم التالي له، وبعد أربعين سنة يتأخر رأس السنة الفلكية من رأس السنة العادية عشرة أيام وهكذا، ومن ثم أدرك الفلكيون المصريون أن أول السنة الفلكية لا يقع أول السنة العادية إلا مرة كل 1460 عاماً، وهو ما يعرف بدورة "الشعرية اليمانية".

ولما كان من غير المقبول أن يبدأ فى مستهل السنة بعد مضى جزء منة "ربعه"،  وحتى لا يتسبب كسر اليوم فى تغيير مبدأ السنة على مر الايام فقد تغلب المصريين القدماء على هذه المشكلة باستنباط السنة "العادية " ذات الأيام الكاملة بدون كسور فيما يختص بعد السنيين فجعلوا فى كل دورة من أربع سنين، ثلاثة كل منها 365 يوماً، والسنة الرابعة 366 يوماً، مما جعل متوسط السنة-365 يوماً، والطريف أن كلمة " دورة " لازالت تعنى الرقم أربعة عند المصريين ويستخدمونها فى الريف المصري في إحصاء وعد بعض المنتجات الزراعية وغيرها . وتروى الأساطير المصرية القديمة أن آلهة الحكمة المصري " تحوت " قد اخترع العلوم كلها من 18000 سنة قبل الميلاد، وذلك خلال حكمة على ظهر الأرض البالغ ثلاثة آلاف من الأعوام . وأن أقدم الكتب فى كل علم من العلوم كانت من بين السنة والثلاثين ألف كتاب من الكتاب التى وضعها "توت " كما يروى المؤرخ المصري السمنودى" ماينتون " الذى عاش حوالى 300 سنة ق.م،ومن بين هذه العلوم علم الفلك والتقويم، وأنه قسم اليوم عشر ساعات، وكل ساعة مائة دقيقة، وكل دقيقة مائة ثانية.

ولم تقف جهود القدماء عند حد ابتكارهم للتقويم الشمسى، بل  كانوا  أول الشعوب معرفة بالنجوم، معرفة ترجع إلى أبعد عصر من عصور ما قبل التاريخ، لأن جو مصر الصافى ولطافة طقسها المنعش أثناء الليل حدا بالناس إلى التأمل فى حركات الأجرام السماوية، ولا بد أنهم لاحظوا أن النجوم موزعة توزيعاً غير متساو، وأنها مجموعات أو أبراج لها أشكال معينة يسهل التعرف عليها، ومن أساطيرهم الموغلة فى القدم أنهم تصوروا السماء كلها محاطة بجسم إلهة السماء" توت " التى  تحمل جسمها على يديها وقدميها، وهذه  النظرة الشاملة إلى السماء مكنت المصريين من التعرف على مجموعات سماوية شاسعة بالقياس إلى المجموعات الفلكية الحديثة التى توصل إليها الإنسان المعاصر بأحدث الأجهزة التكنولوجية وأكثرها تعقيداً . بل أنهم قاموا بدراسة منهجية لهذا المجموعات من خلال تقسيم منطقة واسعة على طول خط الاستواء إلى سته وثلاثين قسماً، يشمل كل منها أوسع النجوم والمجموعات أو أجزائها مما يمكن رصد ظهوره كل عشرة أيام متعاقبة، كما اكتشفوا العلاقة بين شروق الشعرى اليمانية والفيضان السنوي للنيل باعتباره أهم حدث فى الحياة المصرية وقوة الدفاع المتجددة لحضارتها، ومصدر  الرخاء لكل الشعب أو السبب فى ضنكه، إذا جاء منحفضاً،  فعلى الرغم من أن فيضان النيل لم يكن منتظماً دائماً، إلا أنهم اكتشفوا اتفاق هذا الحدث تماماً أو تقريباً مع شروق الشعرى اليمانية بصفتها أكثر النجوم تألقاً فى السماء.

كذلك تتجلى ريادة علماء الفلك المصريين فى استخدام أدوات فلكية بارعة مكنتهم من إجراء الرصد بدقة، ومن هذه الآلات: المزولة الشمسية "وهى عصا مستقيمة تنصب على سطح أفقى، ويكون لها ظل يتغير بتغير مسار الشمس، وتتجدد الساعة من طول ظل العصا، الذى يكون أقصر ما يمكن عند الظهيرة "، والساعة المائية التى تستخدم لتحديد الوقت فى الليل بصفة خاصة، وهى آلة ذات شكل أسطواني بها ثقب من أسفل يسمح بمرور الماء بصورة تدريجية، وعلى الآلة خطوط تدل على الساعة بصورة تدريجية  كلما انخفض مستوى الماء فيها، وهناك نوع آخر من هذه الساعات يعتمد على الامتلاء، حيث يسقط الماء فيه تدريجياً من إناء آخر .

ولاشك فى أن هذه الآلات قد ساعدت المصريين فى معرفة الكسوف والخسوف يقول " بلوتا خوس " اليوناني فى كتابة " ايزيس وأوزوريس ": " أن المصريين اكتشفوا ظاهرتى كسوف الشمس وخسوف القمر، وأنهم عللوا هاتين الظاهرتين مثلما تعللها نحن الآن، وكانو يعتقدون أن الشمس والقمر أبديان ومثلوها بثعبان يلتف على شكل دائرة، كما أنهم رمزوا للبروج التى تعرفها بأسماء بعض البلاد مثل برج الدلو الذى رمزوا له بجزيرة  " فيلة " أمام اسوان " وللمريخ برمز " أبو للونوليس " "إدفو " برمز " إسنا " وللمشترى برمز " أرمنت "وللحمل برمز " طيبة "  وللزهرة برمز "دندرة ".....وهكذا .

مما تقدم يتضح لنا أن الفلك المصري ليس فلكاً بدائياً بسيطاً كما يزعم بعض الغربيين،وإنما هو فلك علمي منظم " .. وللحديث بقية..

د. محمود محمد علي

رئيس قسم الفلسفة وعضو مركز دراسات المستقبل - جامعة أسيوط

اكتشف علماء الفلك في مركز الفيزياء الفلكية هارفارد وسميثسونيان أول كوكب يشبه المشتري بدون سحب أو ضباب في غلافه الجوي المرئي. وقد نُشرت النتائج هذا الشهر في مجلة Astrophysical Journal Letters.

تم الكشف عن عملاق الغاز الذي أطلق عليه اسم(WASP-62b) لأول مرة في عام 2012 من خلال مسح جنوبي واسع الزاوية للبحث عن الكواكب (WASP)، ومع ذلك لم تتم دراسة غلافه الجوي عن كثب حتى الآن.

تقول منازا علام، طالبة الدراسات العليا في مركز الفيزياء الفلكية التي قادت الدراسة: "بالنسبة لرسالتي، كنت أعمل على توصيف الكواكب الخارجية حيث ألتقط الكواكب المكتشفة وأتابعها لأعرف غلافها الجوي."

يقع (WASP-62b) المعروف باسم "المشتري الساخن"، على بعد 575 سنة ضوئية وتبلغ كتلته حوالي نصف كتلة كوكب المشتري في نظامنا الشمسي. ومع ذلك، على عكس كوكب المشتري الذي يستغرق ما يقرب من 12 عامًا للدوران حول الشمس، يكمل (WASP-62b) دورانًا حول نجمه في أربعة أيام ونصف فقط. فهذا القرب من النجم يجعله شديد الحرارة، ومن هنا جاء اسم "المشتري الساخن".

باستخدام تلسكوب هابل الفضائي، سجلت منازا علام بيانات وملاحظات الكوكب مستخدمة التحليل الطيفي، ودراسة الإشعاع الكهرومغناطيسي للمساعدة في اكتشاف العناصر الكيميائية. كما راقبت على وجه التحديد (WASP-62b) أثناء اجتيازه أمام نجمه المضيف ثلاث مرات، وقامت برصد الضوء المرئي، الذي يمكنه اكتشاف وجود الصوديوم والبوتاسيوم في الغلاف الجوي للكوكب.

تقول منازا علام: "سأعترف بأنني في البداية لم أكن متحمسًا للغاية بشأن هذا الكوكب، ولكن بمجرد أن بدأت في إلقاء نظرة على البيانات، شعرت بالحماس ".

بينما لم يكن هناك دليل على وجود البوتاسيوم، كان وجود الصوديوم واضحًا بشكل لافت للنظر. وقد تمكن الفريق من رؤية خطوط امتصاص الصوديوم الكاملة في بياناتهم، أو بصماتها الكاملة. تشرح منازا علام أن السحب أو الضباب في الغلاف الجوي من شأنه أن يحجب الصوديوم، ولا يستطيع علماء الفلك عادة سوى تقديم تلميحات صغيرة لوجوده. وتقول: "هذا الدخان دليل قوي على أننا نرى جوًا واضحًا".

إن الكواكب الخالية من السحب نادرة للغاية؛ لذا يقدر علماء الفلك أن أقل من 7٪ من الكواكب الخارجية لها غلاف جوي صافٍ، وفقًا لبحث حديث. فعلى سبيل المثال، تم اكتشاف أول كوكب خارجي معروف له غلاف جوي صافٍ في عام 2018، يُسمى (WASP-96b)، ويُصنف على أنه كوكب زحل ساخن.

يعتقد علماء الفلك أن دراسة الكواكب الخارجية ذات الأغلفة الجوية الصافية يمكن أن تؤدي إلى فهم أفضل لكيفية تشكلها. تقول منازا علام "إن ندرتها تشير إلى حدوث شيء آخر أو أنها تشكلت بطريقة مختلفة عن معظم الكواكب. كما تسهل الأجواء الصافية أيضًا دراسة التركيب الكيميائي للكواكب، والتي يمكن أن تساعد في تحديد مكونات الكوكب.

مع إطلاق تلسكوب جيمس ويب الفضائي في وقت لاحق من هذا العام، يأمل الفريق في الحصول على فرص جديدة لدراسة وفهم (WASP-62b) بشكل أفضل. كما يجب أن تساعد تقنيات التلسكوب المحسّنة، مثل الدقة العالية والضبط الأحسن، على استكشاف الغلاف الجوي بشكل أقرب للبحث عن وجود المزيد من العناصر، مثل السيليكون.

ترجمة وتحرير: بدر ثاني

..........................

مصدر القصة:

المواد التي يقدمها مركز هارفارد سميثسونيان للفيزياء الفلكية.

Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics.

رابط المقال:

https://www.sciencedaily.com/releases/2021/01/210121185411.htm

بقلم: كريستوفر كروكيت

ترجمة وتحرير: بدر ثاني

يعتبر الكون اليوم أدفأ عشرة مرات مما كان عليه قبل عشرة مليارات سنة، فبينما كان متوسط درجة حرارة الفضاء السحيق حوالي 200 ألف درجة مئوية (360 ألف درجة فهرنهايتية)، فإنها الآن ما يقرب من مليوني درجة مئوية (3.6 مليون درجة فهرنهايتية).

يقول يي كوان تشيانغ، عالم فيزياء فلكية في ولاية أوهايو جامعة كولومبوس، وقد قاد فريقًا بحثيًا لقياس درجة حرارة الكون:” هذه هي المرة الأولى التي يمكننا فيها تأكيد القيمة الدقيقة لدرجة حرارة الكون وكيف تتطور مع مرور الوقت". ونشر النتائج الجديدة في مجلة الفيزياء الفلكية (Astrophysical Journal.)  في 10 أكتوبر.

ويوضح تشيانغ أن تتبع درجات الحرارة يساعد علماء الفلك على فهم كيف بَنى الكون الهياكل الضخمة، وتشمل أيضا تجمعات المجرات الغنية بالنجوم، والمعروفة باسم العناقيد، التي يمكن أن تحتوي مئات المجرات المنتشرة عبر ملايين من السنين الضوئية.

عندما تتجمع العناقيد، فإنها تطلق طاقة، وتتحول الجاذبية إلى حرارة، مما يؤدي إلى ارتفاع الغاز المحيط. يقول تشيانغ:” يمكن لعلماء الفلك تحقيق تقدم، من خلال قياس مدى تغير درجة حرارة هذا الغاز بمرور الوقت".

الاحترار الكوني ليس مفاجأة

تقول مارتين لوكين عالمة الفيزياء الفلكية بجامعة تورنتو في كندا: "إن قياس درجة الحرارة الجديد ينسجم بشكل جيد مع ما توقعه علماء الفلك". وتستخدم مارتين نماذج الكمبيوتر وبيانات التلسكوب لفهم كيفية ارتباط الغاز والمجرات عبر الكون لتشكيل شبكة كونية. ويقوم الباحثون في هذه النماذج بإنشاء عوالم أطفال افتراضية حيث يحاكي الكمبيوتر الفيزياء. ثم يتيح برنامج الكمبيوتر للكون أن ينمو من تلقاء نفسه. فمن هنا، يرى العلماء مدى مطابقة تلك الأكوان الافتراضية مع الشيء الحقيقي. تقول مارتين لوكين: "تقوم هذه النماذج اليوم بعمل جيد في إعادة فحص المنظر من خلال التلسكوبات، خاصة عندما ترى أنك تحصل على هذا التسخين المستمر للغاز نتيجة تساقط المجرات في هذه المناطق الكثيفة الضخمة من الشبكة الكونية ".

إن قياسات درجة الحرارة الجديدة توفر لعلماء الفلك البيانات لتأكيد تلك المحاكاة. فمليوني درجة تبدو ساخنة جدًا، لكن لن تشعر بذلك إذا كنت في هذا الغاز وخلعت بدلة الفضاء الخاصة بك (نصيحة للمحترفين: لا تنزع ملابسك في الفضاء، إنها فكرة سيئة).

تقول مارتين لوكين "كيف نشعر كبشر بالحرارة على الأرض هو في الحقيقة من خلال نقل الطاقة الحرارية عندما نلمس شيئًا ما "، فيكون الموقد الساخن ساخنًا لأنه يحتوي على الكثير من الجزيئات تدور حوله. وتستمر في الاصطدام بيدك، ومع كل اصطدام تنقل الحرارة إليك. لكن في الفضاء، لا يوجد الكثير من الجزيئات، حتى الغاز بالقرب من العناقيد، تكون جزيئاته متباعدة جدًا. فلن تعرف حينئذ أنك محاط بالغاز، ولن تشعر بالحرارة. بل لن تشعر بشيء على الإطلاق.

كيف نقيس درجة حرارة الكون؟

لم يكن سهلا قياس درجة حرارة الغاز التي كانت موجودة منذ فترة طويلة. لكن التلسكوبات أصبحت الآن هي آلات الزمن، فعندما ينظر علماء الفلك بعيدًا، فإنهم ينظرون أيضًا إلى الماضي.

تخيل مجرة تقع على بعد مليار سنة ضوئية من الأرض. أخذ الضوء من تلك المجرة مليار سنة ليصل إلينا. فعندما ننظر إليها، فإننا لا نراها كما هي الآن. بل نشاهد ما كانت عليه قبل مليار سنة. لهذا السبب ذهب تشيانج وزملاؤه للبحث عن الغاز بالقرب من المجرات على مسافات عديدة من الأرض. حيث كان بعضها قريبًا، والبعض الآخر على بعد مليارات من السنين الضوئية.

ولأخذ درجة حرارة الغاز، حصل العلماء على مساعدة من ضوء قديم جدًا يسمى الخلفية الكونية الميكروية. وهو عبارة عن توهج ضعيف من كل الاتجاهات، وبقايا لم يمض وقت طويل عليها بعد الانفجار العظيم. (الانفجار العظيم (1) هو سبب بدء الكون، قبل حوالي 13.8 مليار سنة). فعندما ينتقل الضوء عبر الفضاء، يتدفق بعضا منه إلى غاز حول عناقيد المجرات، وتلتقط الطاقة من الإلكترونات التي تدور داخل هذا الغاز. فتعمل على تعزيز تردد الضوء بصورة قليلة. كما يعتمد مقدار تغير التردد أيضا على مدى سخونة الغاز.

نظر فريق تشيانج في البيانات القديمة من التلسكوبات في الفضاء التي رسمت الضوء الخلف، فبحثوا عن بقع حيث تم رفع التردد قليلاً، أبرزها مواقع الغاز الساخن في السماء. ثم قاموا بمطابقة هذه النتائج مع مسافات معروفة لعناقيد المجرات باستخدام تلسكوب على الأرض. ووضعوا كل هذا معًا لتحديد درجات حرارة السحب الغازية على مسافات مختلفة - وفي عدة نقاط زمنية. يقول تشيانج: "لقد فوجئنا بأنها عملت كما هو متوقع".

لكن تشيانغ لم ينته بعد من عمله، حيث يبحث وفريقه الآن في نوع آخر من الضوء يسمى الأشعة تحت الحمراء الكونية الخلفية التي تأتي من الغبار الدافئ في المجرات. فعند قياس درجة حرارة الفضاء، كان الفريق يتوخى الحذر حتى لا يترك هذا الضوء يعطل عملهم. ولهذه الأشعة أيضًا قصة ترويها، كما يقول تشيانج:” الأشعة تحت الحمراء الكونية الخلفية لها قصة عن تكوين المجرات ".

.....................

هوامش:

(1) الانفجار العظيم إحدى النظريات السائدة في الغرب حول نشأة الكون أما في الأسلام فإن الله هو خالق الكون.

رابط المقال:

https://www.sciencenewsforstudents.org/article/universe-getting-hotter-cosmic-warming

اقتباسات

Journal: Y.-K. Chiang et al. The cosmic thermal history probed by Sunyaev–Zeldovich effect tomography.

The Astrophysical Journal. Vol. 902, October 10, 2020. doi: 10.3847/1538-4357/abb403.

بقلم: كريستوفر كروكيت

ترجمة وتحرير: بدر ثاني

لا تدور كل الكواكب حول النجوم، فالبعض يتنقل عبر مجرتنا بمفرده. وقد وجد علماء الفلك أصغر هذه الكواكب المارقة حتى الآن. وتبلغ كتلته كتلة الأرض تقريبًا، مع عدم وجود شمس في سمائه، فدائمًا ما يكون الليل على هذا الكوكب المنعزل. وهذه السماء أكثر قتامة ومليئة بالمزيد من النجوم مما يمكن رؤيته من أي مكان على الأرض.

يقول برزيميك مروز عالم الفلك في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا في باسادينا، كاليفورنيا والذي قاد الفريق الذي اكتشف الكوكب: "يجب أن تكون السماء رائعة والجو باردًا. "

وجد علماء الفلك على مدار العشرين عامًا الماضية أقل من عشرين كوكبًا بدون نجوم في مجرتنا، معظمها عبارة عن كرات كبيرة من الغاز تشبه إلى حد كبير كوكب المشتري، لكن العلماء يعتقدون أن هذه العوالم هي قمة جبل جليدي هائل، فقد يكون هناك المليارات في انتظار اكتشافها.

كوكب مهم تقول ديانا دراغومير عالمة الفلك في جامعة نيو مكسيكو في البوكيرك. إن العثور على هذا الكوكب الصغير "ذو قيمة كبيرة". وتبحث عن الكواكب حول النجوم أكثر من تلك التي حول الشمس، حيث يساعدها هذا العمل في معرفة عدد العوالم التي قد تكون موطنًا لها بخلاف الأرض، وفيها شكل من أشكال الحياة.

ولربما لا توجد حياة على هذا الكوكب اليتيم المظلم المتجمد. ولكن من المهم أن يمنح الاكتشاف دراغومير والعلماء الآخرين معلومات عن العوالم التي يصعب الوصول إليها، وتقول: " أن الحقيقة التي وجدناها تعني الكثير، حتى لو كانت تطفو فقط، لأنها تعني أنها تشكلت فيها في المقام الأول ".

يعتقد علماء الفلك أن الكواكب اليتيمة تشكلت في أنظمة شمسية مثل كوكبنا، لكن شيء ما طرد الكوكب، فربما أطاحت به جاذبية كوكب أكبر، أو اقترب نجم عابر وأثارت جاذبيته كوكبًا أو اثنين. وتقول دراغومير" إن هذا الكوكب المكتشف حديثًا ربما يكون بعيدًا جدًا عن نجمه الأصلي، فلو كان قريبًا، فإن جاذبية النجم ستمنعه من الهروب. فغالبًا ما يصعب العثور على الكواكب، خاصة الصغيرة منها والبعيدة عن نجومها. فعلى الرغم من أننا نعتقد أن هناك كواكب بعيدة حول العديد من النجوم، إلا أننا لا نستطيع معرفة ذلك بالتأكيد، وإن العثور على واحد فقط مثل هذا الكوكب المكتشف، باستخدام تقنية أخرى، مفيد حقًا لأنه يضاف إلى عينة صغيرة. كما يخبرنا اكتشافه بأن هذه الكواكب الصغيرة على مسافة معقولة من النجم المتشكل ".

متى يكون الكوكب ليس كوكبا؟

يعتقد معظم الناس أن الكواكب هي أجسام تدور حول النجوم، أما الاتحاد الفلكي الدولي- الجهة المخولة بإطلاق التعاريف والأسماء الرسمية للأجسام في الفضاء- فيعتمد في تعريفه أن الكوكب يجب أن يدور حول نجم محدد؛ وهو الشمس، بينما الكواكب المارقة لا ينطبق عليها هذا التعريف، كما تقول جيسي كريستيانسن، عالمة الفلك في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا - مثل دراغومير- والتي تقوم أيضًا بحصر جميع أنواع الكواكب الموجودة هناك.

بينما يجادل الكثيرون الآن بأنه يجب تحديد الكوكب فقط من خلال كيفية تشكله، يذهب الاتحاد الفلكي الدولي إلى القول بأن الكوكب هو أي شيء كبير بما يكفي بحيث تتحول جاذبيته إلى كرة، وإلا سيكون كويكبًا متكتلًا أو مذنبًا، وإذا أصبح بتلك الضخامة بحيث يسحق الذرات معًا ويبدأ في التوهج، عندها سيكون نجما.

تخضع الكواكب المارقة للمراقبة بناء على كتلتها، لكن كريستيانسن تقول:  " مؤسساتنا لم تدرك حقيقة أن هذه الكواكب موجودة حتى الآن"، كما تعمل ناسا على تعقب الكواكب خارج النظام الشمسي وترصدها في قاعدة بيانات الكمبيوتر يطلق عليه أرشيف ناسا للكواكب خارج المجموعة الشمسية، لكن دراغومير تقول: "أن قاعدة البيانات لا تشمل حتى الآن العوالم اليتيمة، وأنهم بصدد إعادة تصميمها ليتمكنوا من استضافة هذه الكواكب.

احتمالات منخفضة

يكتشف علماء الفلك معظم الكواكب من خلال كيفية تأثيرها على النجوم التي تدور حولها، اما بالنسبة للكواكب اليتيمة فإنها لا تؤثر ولا حتى تصدر ضوءًا، لذلك لا يستطيع علماء الفلك رؤيتها.

 وعلى العكس، يمكن لها أن تبدل الضوء الصادر عن النجوم البعيدة جدًا حيث ُ تعرف هذه العملية باسم عدسة الجاذبية. فإذا مر جسم في الفضاء بين الأرض والنجم، فإن جاذبيته تركز الضوء من ذلك النجم على الأرض. يقول مروز: إنها مثل العدسة المكبرة". لشخص ما على الأرض، فإن النجم يضيء ككائن يمر به، وهذه هي الطريقة التي اكتشف بها الباحثون هذا الكوكب المارق الصغير.

في يونيو 2016، سطع نجم خافت في كوكب القوس قليلاً، ثم تلاشى مرة أخرى إلى وضعه الطبيعي، فقام مروز وفريقه بقياس الوقت الذي استغرقه النجم حتى يضيء ويخفت، حيث استغرق التغيير حوالي خمس ساعات، واستطاعوا من خلاله قياس كتلة الجسم التقريبية، وقد قدروها بأقل من ثلث كتلة الأرض أو بضخامة كوكبنا مرتين. وقد شاركوا اكتشافهم في 1 نوفمبر في مجلة الفيزياء الفلكية تمكن مروز وفريقه من قياس الزمن المستغرق بواسطة تلسكوب(OGLE) الموجود في صحراء أتاكاما في تشيلي، والذي يستخدم تجربة عدسة الجاذبية البصري، والموجه نحو أجزاء من مجرة درب التبانة التي بها الكثير من النجوم، مثل مركز المجرة. ثم يبحث عن التغييرات في الأضواء الصادرة عن النجوم، والتي تسببها الأجسام المظلمة العائمة.

إن احتمالات العثور على جسم واحد فقط هي احتمالات فلكية، حيث يجب أن تكون المحاذاة بين الأرض وبعض الأجسام وخلفية النجم مثالية تقريبًا. يقول مروز :  "إذا لاحظت نجمة واحدة فقط، يجب أن تنتظر في المتوسط مليون سنة قبل أن يمر أي جسم  ". كما لا أحد يريد الانتظار كل هذا الوقت، لذا لزيادة فرصهم ف بدلاً من مشاهدة نجمة واحدة، يشاهد العلماء ملايين النجوم، حيث يراقب تلسكوب OGLE 200 مليون نجم كل ليلة صافية، بحيث يلاحظ مروز وفريقه بضعة آلاف من العوامات كل عام، معظمها مجرد نجوم مظلمة.

ماذا بعد

يقول مروز:  "يدفع هذا الكوكب الصغير الحد الأقصى لما يمكن أن تفعله التلسكوبات مثل " OGLE ، ولإيجاد المزيد، يحتاج علماء الفلك إلى تلسكوب في الفضاء يكون على مستوى التحدي. حيث يأتي التلسكوب الروماني نانسي غريس الفضائي في الصدارة والذي من المقرر اطلاقه تقريبا عام 2025 وسيكون بحجم تلسكوب هابل الفضائي، وسيغطي مسافة 100 ضعف في السماء في آن واحد، وسمي التلسكوب الجديد باسم الرومانية نانسي جريس -أول رئيسة لعلماء الفلك في ناسا- حيث كتبت في عام 1959 أنها سوف تضع تلسكوبا في الفضاء سيسمح لعلماء الفلك بالعثور على الكواكب حول النجوم الأخرى ( لن يكون تلسكوبها أول من يكتشف الكواكب في الفضاء. حيث عثر التلسكوب كبلر الفضائي، على سبيل المثال على أكثر من 2700 كوكبا خارجيا قبل نفاذ غازه في عام 2018.) وسوف يدور التلسكوب الروماني بعيدًا عن الغلاف الجوي للأرض، مما سيمكنه من العثور على العديد من الكواكب المتجولة، والقيام بالكثير من المهام العلمية الأخرى.

يقول سامسون جونسون-عالم الفلك في جامعة ولاية أوهايو في كولومبوس-: "في الوقت الحالي، لا نعرف سوى القليل عن الكواكب الحرة". فبحسب جونسون وعلماء آخرين، فإن عدد الكواكب العائمة التي قد يجدها التلسكوب الروماني لا يقل عن 250 كوكبا، بعضها صغير مثل المريخ وقد نشروا هذه النتائج في سبتمبر بالمجلة الفلكية.

ويمكن لمثل هذه الاكتشافات أن تعطي علماء الفلك معلومات عن كيفية تشكل الكواكب، حيث تظهر بعض أنظمة الطاقة الشمسية الفوضى في مجرتنا التي أصبحت موطنا للكواكب ذات المدارات المائلة والمتباعدة بطرق غريبة.

يقول كريستيانسن: "أحد الأسئلة في المستقبل هو، أيهما أكثر شيوعًا؟" ، إذا كان التلسكوب الروماني يكتشف الكثير من الكواكب العائمة، فهذا يشير إلى أنها طُردت من منازلها وأن العديد من أنظمة الكواكب الحديثة فوضوية. كما أن النظام الشمسي كان فوضويًا ذات يوم.

 افترض علماء الفلك لمئات السنين أن هذا النظام يبدو لطيفا ومنظما دائمًا كما هو الآن، وأن أنظمة الكواكب الأخرى ستكون مشابهة له. لكن تنوع العوالم المكتشفة بما فيها الكواكب اليتيمة، غيرت هذه النظرة. فيما يعتقد بعض العلماء الآن أن النظام الشمسي فقد كوكبًا منذ فترة طويلة. ويقول كريستيانسن: " واحدة من الأشياء اللطيفة، والمدهشة، والمثيرة التي نتجت عن الكواكب الخارجية، هو اكتشاف أن هناك العديد من الأنواع المختلفة لأنظمة الكواكب."

مصطلحات:

الأرشيف: مكان جمع وتخزين المواد، بما في ذلك الأصوات ومقاطع الفيديو والبيانات والأشياء، بحيث يمكن العثور عليها واستخدامها عند الحاجة.  ويُعرف الأشخاص الذين يؤدون هذه المهمة باسم أمناء المحفوظات.

عالم الفلك: عالم يعمل في مجال البحث الذي يتعامل مع الأجرام السماوية والفضاء والكون المادي.

الغلاف الجوي: غلاف الغازات المحيط بالأرض أو كوكب آخر.

الذرة: الوحدة الأساسية للعنصر الكيميائي. تتكون الذرات من نواة كثيفة تحتوي بشكل إيجابي البروتونات المشحونة والنيوترونات غير المشحونة. تدور النواة حول سحابة من الإلكترونات سالبة الشحنة.

المتوسط: (في العلوم) مصطلح يشير إلى المتوسط الحسابي، وهو مجموع عناصر الأعداد الموجودة مقسومًا على عددها.

المذنب: جسم سماوي يتكون من نواة الجليد والغبار يكون المذنب "ذيله" الخلفي. عندما يمر بالقرب من الشمس والغاز والغبار المتبخرعن سطحه.

الكوكبة: مجموعة من النجوم البارزة تبدو قريبة من بعضها البعض في سماء الليل. يقسم علماء الفلك الجدد السماء إلى 88 كوكبة، 12 منها (المعروفة باسم الأبراج) تقع على طول مسار الشمس عبر السماء على مدار عام.  كانكري، الاسم اليوناني الأصلي لبرج السرطان، هو واحد من تلك الأبراج الاثني عشر.

الكوكب الخارجي: اختصار للكواكب خارج المجموعة الشمسية، إنه كوكب يدور حول نجم خارج النظام الشمسي.

التركيز: (في الفيزياء) النقطة التي تتلاقى عندها الأشعة (مثل الضوء أو الحرارة) وتتم أحيانًا بمساعدة عدسة.

المجرة: مجموعة من النجوم - وعادة ما تكون مادة مظلمة - جميعها مرتبطة ببعضها البعض بفعل الجاذبية. تحتوي المجرات العملاقة، مثل درب التبانة، غالبًا على أكثر من 100 مليار نجم. وقد تحتوي المجرات الخافتة على بضعة آلاف فقط. كما تحتوي بعض المجرات أيضًا على غاز وغبار تصنع منها نجومًا جديدة.

عدسة الجاذبية: تحريف الضوء بواسطة قوة الجاذبية الشديدة، مثلا عن طريق عناقيد من المجرات (أجسام ضخمة في الكون)، ويمكن للجاذبية أن تنحني أو تركز الضوء، مما يجعلها تبدو أكثر إشراقًا وفي مكان واحد أو أكثر في السماء.

الجاذبية: القوة التي تجذب الأجسام التي لها كتلة أو حجم بإتجاه أي شيء آخر له كتلة، وتزداد الجاذبية بازدياد كتلة الجسم.

مجلة: (في العلوم) منشور يشارك فيه العلماء نتائج أبحاثهم مع الخبراء (وفي بعض الأحيان حتى الجمهور). تنشر بعض المجلات أبحاثًا من جميع مجالات العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات، بينما البعض الآخر خاص بموضوع واحد، وتخضع أفضل المجلات لمراجعة قريناتها فهي ترسل  مقالاتها إلى خبراء خارجيين لقراءتها ونقدها لتفادي أخطاء النشر والاحتيال.

المشتري: (في علم الفلك) أكبر كوكب في المجموعة الشمسية، وله أقصر طول نهار (10ساعات) وهوغاز عملاق، تشير كثافته المنخفضة إلى أنه يتكون من عناصر ضوئية مثل الهيدروجين والهيليوم. ويطلق هذا الكوكب أيضًا حرارة أكثر مما يتلقاه من الشمس حيث تضغط الجاذبية على كتلته (كما أنه ينكمش ببطء).

المريخ: رابع كوكب من جهة الشمس، على بعد كوكب واحد فقط من الأرض. يتخلله مواسم مثلها وجوّه رطبا وقطره لا يتجاوز نصف قطر الأرض.

الكتلة: رقم يُظهر مقدار مقاومة الجسم للتسريع والتباطؤ - بشكل أساسي قياس مقدار المادة التي يتكون منها.

درب التبانة: المجرة التي يوجد فيها النظام الشمسي للأرض.

المراقبة: اختبار شيء ما أو أخذ عينات منه أو مشاهدته، خاصة على أساس منتظم أو مستمر.

ناسا: اختصار للإدارة الوطنية للملاحة الجوية والفضاء. وقد تم إنشاء هذه الوكالة الأمريكية في عام 1958، وأصبحت رائدة في أبحاث الفضاء وتحفيز الاهتمام العام باستكشاف الفضاء، ومن خلالها أرسلت الولايات المتحدة رواد الفضاء إلى المدارات ولاحقا إلى القم، لدراسة الكواكب والأجرام السماوية الأخرى في نظامنا الشمسي.

المدار: المسار المنحني لجسم سماوي أو مركبة فضائية حول مجرة أو نجم أو كوكب أو قمر، وهو الدائرة الكاملة حول الجرم السماوي.

الكوكب: جسم سماوي كبير يدور حول النجم وعلى عكسه، لا يولد أي ضوء مرئي.

النظام الشمسي: الكواكب الثمانية الرئيسية وأقمارها في مدار حول الشمس، مع أجسام صغيرة على شكل كواكب قزمة وكويكبات ونيازك ومذنبات.

النجم: اللبنة الأساسية التي تتكون منها المجرات. وتتطور النجوم عندما تضغط الجاذبية على سحب الغاز لتصبح ساخنة بدرجة كافية، وينبعث ضوءا وأحيانًا إشعاعا كهرومغناطيسيا. وتعتبر الشمس أقرب نجم إلينا.

الشمس: النجم الموجود في مركز النظام الشمسي للأرض. يبعد حوالي 27000 سنة ضوئية عن مركز مجرة درب التبانة. ويطلق مصطلح الشمس أيضا على أي نجم شبيه بها.

التلسكوب: أداة لجمع الضوء تجعل الأشياء البعيدة تظهر أقرب من خلال استخدام العدسات أو مجموعة من المرايا والعدسات المنحنية. ومع ذلك، يقوم البعض بجمع انبعاثات الراديو (الطاقة المنبعثة من أجزاء مختلفة من الطيف الكهرومغناطيسي) عبر شبكة من الهوائيات.

......................

رابط المقال:

https://www.sciencenewsforstudents.org/article/rogue-planets-wander-galaxy-space

اقتباسات

 Journal: P. Mróz et al. A terrestrial-mass rogue planet candidate detected in the shortest-timescale microlensing event. The Astrophysical Journal Letters. Vol. 903, November 1, 2020. doi: 10.3847/2041-8213/abbfad.

Journal: S.A. Johnson et al. Predictions of the Nancy Grace Roman Space Telescope Galactic Exoplanet Survey. II. Free-floating Planet Detection Rates. The Astronomical Journal. Vol. 160, September 2020. doi: 10.3847/1538-3881/aba75b.

Journal: N.G. Roman. Planets of other suns. The Astronomical Journal. Vol. 64, October 1959. doi: 10.1086/108038

كثيراً ما نجتمع حول الطبيب الجراح عند خروجه من غرفة العمليات بعد انتهائه من إجراء العمل الجراحي لأحد من ذوينا، لنسأله عن ِحال المريض، وهل نجحت العملية، وهل هو بخير أم لا؟. وذلك على الرغم من عدم خروج المريض من غرفة العمليات. لأنه ما يزال تحت تأثير التخدير العامِّ الذي أجري له، إذ يحتاج لبعض الوقت حتى يتمكن من الخروج من غرفة العمليات بصحة وعافية، وقلما نتوجه بالشكر إلي ذلك الشخص الذي قام بتخديره ومن ثم بإنعاشه، وذلك لعدم إدراكنا َ أهمية هذا الشخص الذي يقومُ به في غرفة العمليات.

ولو أدركنا جميعا أن حياة مريضنا الغالي في غرفة العمليات مرتبطة مبدى جناح عملية التخدير من ً عدمها، قياسا إلي مدى نجاح العمل الجراحي، لكنا اجتمعنا أكثر حول الطبيب المخدر الذي قام بتخديره، وشكرناه أضعاف ما شكرنا به الطبيب الجراح؟. فإذا كان عمل الجراحة وغايتها هي استئصال ورم ما، أو تصحيح مشكلة أو اضطراب أصاب جسمنا، وإذا كان هذا العمل الجراحي، على أهميته وسموه، يسبب لنا ً آلاما مبرحة، فيما لو أجري لنا ونحن بكامل وعينا، فإن غاية التخدير هي جَعْلنا نفقد الإحساس بالألم، وما ينتج عن هذا العمل الجراحي من نتائج على أجسامنا، فيما لو أجري لنا ونحن بوعينا الكامل، وخير مثال نسوقه في هذا المجال المثال الأتي: ماذا تشعر لو ِجُرحت جرحاً صغيراً ؟، وما هي تأثيراته عليك وعلى علاماتك الحيوية ؟ فما بالك بجرح كبريٍ كافٍ لاستئصال ورم أو ما شابه؟

إن وظيفة الطبيب الخدر هي جعل المريض لا يشعر بكل هذ التأثيرات، ومن ثمَّ مراقبتها لو طرأ عليها أي طارئ.

والتخدير هي المواد التي تستخدم لتخفيف الآلام أو انتاج حالة من تخدير بعض أو كل الحواس، وخاصة اللمس التي تتوقف عن العمل، ويعد اكتشاف التخدير أحد الإنجازات العظمى فى تاريخ الحضارة الإنسانية.. فقبله كانت الجراحة قاصرة على العمليات الصغيرة التى لا مفر منها مثل البتر أو نزع السهام وخلع الضروس. وكانت الوسيلة الوحيدة لتخفيف آلام المريض قبل العملية أن يضرب بالهراوة على رأسه فجأة فيفقد الوعى. ولكنها وسيلة غير آمنة وقد تحدث نزيفاً داخلياً فى الرأس. أما الطريقة الأكثر استعمالاً فكانت أن يسقى المريض كمية كبيرة من الخمر حتى يفقد الشعور والإحساس وينام.. ولكنها أيضاً طريقة غير مأمونة لأن بعض الناس كان يصاب بالهياج من كثرة السكر ولا يمكن السيطرة عليه وبعضهم لا يفقد الإحساس بالألم مهما سكر.

وكانت الجراحة فى العصور الوسطى مرتبطة فى أذهان الناس بصورة أربعة رجال غلاظ يمسكون بالمريض من يديه وقدميه حتى لا يتحرك من شدة الألم. وفى التاريخ العربى كان أطباء الجاهلية يستعملون الخمر كمخدر.. فلما نزل الإسلام بتحريمها جاءوا إلى الرسول يسألونه أن يأذن لهم باستعمالها فى الطب كدواء أو مخدر فأبى ذلك وقال.

"إنها دواء وليست دواء- وما جعل الله شفاء أمتى فيما حرمه عليهم" ومن هذه اللحظة اتجه الأطباء المسلمون إلى طب الأعشاب للتخدير. فتوصلوا إلى ما سموه (المرقد) أى الدواء الذى يجعل المريض ينام ويرقد.. (Sleepener) وهو كما وصفه ابن سينا عبارة عن اسفنجة تنقع فى محلول من الأعشاب المركبة (مثل القنب العربى والزؤبان- والخشخاش وست الحسن) ثم تترك لتجف وقبل العملية توضع الإسفنجة فى فم المريض فإذا امتصت الأغشية المخاطية تلك العصارة استسلم المريض لرقاد عميق لا يشعر معه بألم الجراحة. وفى شرح هذا التأثير يقول ابن سينا فى كتابه القانون والتخدير يزيل الوجع لأنه يذهب بحس الجسم وإنما يذهب بحسه لأحد سببين إما يفرط التبريد وإما يسميه مضادة لقوة الجسم وقد يكون التخدير بالنوم فإن النوم أحد أسباب سكون الوجع".

ولم يقتصر استعمال أطباء المسلمين للتخدير على طريقة الاسفنجة وحدها بل كانوا يستعملونه لبوساً من الشرج أو شراباً من الفم.. وفى ذلك يقول الرازى فى كتابه الحاوى (جـ31 ص 643) عن البنج أنه: "إن جعل فى المقعدة فتيلة أنامت وقد يعمل منه شراب يبطل الحس" ويسف الرازى مدة التخدير فيقول "إنه يسبت ويبقى سباته ثلاث أو أربع ساعات لا يحس بشئ ولا يعقل" كذلك عرف المسلمون التخدير بالاستنشاق وهو ما جاء ذكره كثيراً فى قصصهم مثل ألف ليلة وليلة.. وفى ذلك يقول ابن سينا عن البنج "من استنشق رائحته عرض له سبات عميق من ساعته".

وقد ابتكر المسلمون نوعاً آخر من الإسفنجة هو الإسفنجة المنبهة المشبعة بالخل لإزالة تأثير المخدر وإفاقة المريض بعد الجراحة.

وإلى جانب التخدير العام فقد برع المسلمون فى التخدير الموضعى وخاصة فى حالة آلام الأسنان والأذن والرأس وفى ذلك يقول ابن البيطار عن البنج "يدهن به الصدغان فيجلب النوم المعتدل وينفع فى وجع الأذن قطوراً" فكانوا يصنعون منه دخاناً يسلطونه خلال أنبوبة فوق الأضراس لتخديرها وإزالة الألم قبل الجراحة.

وعن التخدير بالتبريد يقول ابن سينا فى كتابه القانون "ومن حملة ما يخدر الماء المبرد بالثلج تبريداً بالغاً" ويصف استعمال التبريد كمخدر موضعى كما فى جراحة الأسنان فيقول "يؤخذ الماء بالثلج أخذاً بعد أخذ حتى يخدر السن فيسكن الوجع وإن كان ربما زاد فى الابتداء". ثم يتحدث عن التبريد كمخدر قبل عمليات البتر وتعتبره هذه أول إشارة فى تاريخ العلم إلى التخدير بالتبريد وقد أصبح هذا العلم اليوم من أهم عناصر الجراحة الكبيرة فى عصرنا الحديث واستعمل خاصة فى العمليات الصعبة مثل عمليات (القلب المفتوح) واستئصال الرئة وزرع الكلى.

وهكذا يعتبر اكتشاف التخدير الخطوة الأولى فى تقدم علم الجراحة عند المسلمين وفى أوربا فيما بعد.

وقد أقر للمسلمين بالسبق فى ميدان التخدير والفضل فى نقله إلى أوربا الكثير من المستشرقين وفى ذلك تقول سبجريد هونكه في كتابها ( شمس العرب تسطع على الغرب، ص279): "وللعرب على الطب فضل آخر كبير فى غاية الأهمية. ونعنى به استخدام المرقد (أى المخدر) العام قبل العمليات الجراحية.. والتخدير العربى يختلف كل الاختلاف عن المشروبات المسكرة التى كان الهنود واليونان والرومان يجبرون مرضاهم على تناولها قبل الجراحة" ثم تقول "وينسب هذا الكشف العلمى مرة أخرى إلى طبيب إيطالى فى حين أن الحقيقة تقول والتاريخ يشهد أن فن الإسفنجة المرقدة عربى بحت لم يعرف من قبلهم".

ويقول (جوستاف لوبون) فى كتابه حضارة العرب ص 523. "ومن فضل العرب استعمالهم البنج (المرقد) الذى ظن أنه من مبتكرات العصر الحاضر".

وهنالك قرائن تشير إلى أنّ علماء الطب الإسلامي هم الذين اكتشفوا الغول (الكحول)، ومن المحتمل أيضًا أنّهم وبصورة عفوية اكتشفوا جذر الأثير (-O-)، هنالك مصادر موثوقة تؤكد أنّ الكندي قد استقطر الغول من النبيذ، ومع أنّ كلمة الكحول عربية صرفة وهي تحريف للكلمة الأصل "الغول" من "الاغتيال" وهو روح الخمرة التي وصفها العرب بأنّها تغتال العقل، كما أنّها وردت في القرآن الكريم الذي يصف خمر الجنة بأنّها خالية من الغول ولا تتسبب في صداع من يتناولها وذلك في الآية الكريمة {لَا فِيهَا غَوْلٌ وَلَا هُمْ عَنْهَا يُنْزَفُونَ} [الصافات: 47] بالرغم من كل ذلك كانت هنالك محاولات لرد فضل هذه التسمية إلى مؤلفين من الغرب.

وهنالك دراسة أخرى عن تاريخ هذه المادة أجراها الأستاذ الدكتور محمد يحيى الهاشمي (1968) وأخذ فهيا بوجهة نظر هولميالرد، وذهب إلى أبعد من ذلك فذكر أنّ الكحول هو جمع الكحل، وكما سيتضح من هذا البحث فإنّ كلتا المطالعتين بعيدتان عن الصحة، فكلمة الكحول لا وجود لها في اللغة العربية طبقًا لجميع المعاجم والموسوعات والتراث الأدبي، وإنّما هنالك: الكحل: ما وضع في العين بمستشفي به، وهو اسم مادة ولا تجمع، وقد اعتاد العرب القول: "ناعم كالكحل" لوصف شدة نعومة المواد الصلبة، وهو قول أقرب إلى العامية منه إلى الفصحى.

د. محمود محمد علي

رئيس قسم الفلسفة وعضو مركز دراسات المستقبل – جامعة أسيوط.

...............

1- التخدير في الطب الإسلامي وأثره على الحضارة الغربية.. مقال.

2-نزار مصطفي كحلة : التخدير والانعاش عبر التاريخ .. كتاب..

إعداد وترجمة د. جواد بشارة

ماذا كان هناك قبل الانفجار العظيم؟

يصف النموذج الكوني القياسي الانفجار العظيم بأنه فترة شديدة الكثافة والحرارة كان الكون قد مر بها منذ حوالي 13.8 مليار سنة، لتؤدي بعد ذلك إلى عملية التضخم والتوسع التي نلاحظها اليوم. إذا كانت رياضيات النسبية العامة قد استبعدت لفترة طويلة أي احتمال لحدوث انفجار كوني قبل الانفجار العظيم، فقد أدرك علماء الكونيات لعدة سنوات أن نظرية أينشتاين غير مكتملة وأنهم يطورون نماذج نظرية تقترح فرضيات تتعلق بفيزياء ما قبل الانفجار العظيم. أول شيء يجب فهمه هو ما هو الانفجار العظيم حقًا. يقول شون كارول، عالم الفيزياء النظرية في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا: "الانفجار العظيم لحظة من الزمن، وليست نقطة في الفضاء". قال كارول إنه من الممكن أن يكون كون ألــ  Big Bang صغيرًا أو كبيرًا بشكل لا نهائي، لأنه لا توجد طريقة للعودة بالزمن إلى ما لا يمكننا حتى رؤيته اليوم. كل ما نعرفه حقًا أنه كان كثيفًا جدًا جدًا وسرعان ما أصبح أقل كثافة. ويضيف كارول: "بغض النظر عن مكان وجودك في الكون، إذا عدت إلى الوراء 14 مليار سنة، فستصل إلى هذه النقطة المتفردة المعروفة باسم الفرادة الكونية، حيث كان الجو حارًا للغاية، وكثيفًا للغاية، ويليه توسع سريع".

لا أحد يعرف بالضبط ما كان يحدث في الكون إلا بعد ثانية واحدة من الانفجار العظيم، عندما برد الكون بدرجة كافية لتصطدم البروتونات والنيوترونات وتترابط. يعتقد العديد من علماء الكونيات أن الكون قد مر بعملية توسع أسي، تسمى التضخم، خلال هذه الثانية الأولى. هذا من شأنه أن ينعم نسيج الزمكان ويمكن أن يفسر سبب توزيع المادة بالتساوي في الكون. لا أحد يعرف ماهية أو طبيعة الكون قبل الانفجار العظيم من المحتمل أنه قبل الانفجار العظيم، كان الكون عبارة عن حيز أو مساحة لا نهاية لها من المواد الكثيفة شديدة الحرارة، وبقي في حالة ثابتة حتى حدث الانفجار العظيم لسبب ما. ووفقًا لكارول، قد يكون هذا الكون المتمرد محكومًا بميكانيكا الكموم. لذلك كان الانفجار العظيم يمثل اللحظة التي تولت فيها الفيزياء الكلاسيكية دور المحرك الرئيسي لتطور الكون. بالنسبة لستيفن هوكينغ، هذه اللحظة ليست ذات صلة بحقبة ما قبل الانفجار العظيم ، حيث كانت الأحداث لا حصر لها ، وبالتالي غير محددة. أطلق هوكينغ على هذا "الاقتراح اللامحدود": الزمان والمكان محدودان، لكن ليس لهما حدود أو نقاط بداية أو نقاط نهاية، بنفس الطريقة التي يكون بها كوكب الأرض محدودًا، لكن لا ليس له حافة. قال هوكينغ في عام 2018: "نظرًا لأن الأحداث التي سبقت الانفجار العظيم لم يكن لها عواقب رصدية، فقد نرفضها أيضًا من النظرية ونقول إن الطقس بدأ في الانفجار العظيم". أو ربما كان هناك شيء آخر قبل الانفجار العظيم يستحق اهتمام الفيزيائيين. إحدى الفرضيات هي أن الانفجار العظيم ليس بداية الزمن، بل لحظة تماثل. في هذه الفكرة، كان هناك قبل الانفجار العظيم، كون آخر مطابق لهذا الكون، ولكن مع زيادة إنتروبيا نحو الماضي بدلاً من المستقبل. إن نمو الانتروبيا، أو "الفوضى" المتنامية في نظام ما، هو أساسًا سهم الزمن، لذلك في هذا الكون المرآة، سيكون الزمن يجري بعكس الزمن في الكون الحديث، وسيكون كوننا في الماضي. يقترح أنصار هذه النظرية أيضًا أن الخصائص الأخرى للكون قد انعكست في هذا الكون المرآة. على سبيل المثال، اقترح الفيزيائي ديفيد سلون David Sloan ، الفيزيائي بجامعة أكسفورد ، أن عدم التناسق في الجزيئات والأيونات (يُسمى chiralities)  الشيرالية والتي تعني خاصية الكائن اللولبي ، والتي لا يمكن فرضها على صورته في مرآة مستوية وهي تتحرك في اتجاهات معاكسة لما هو عليه في كوننا. هناك نظريات من الارتداد أو الانكماش العظيم Big Bounce إلى الكون المتعدد، وهي ذات صلة بالانفجار العظيم، تجادل بأنه لم يكن الانفجار العظيم بداية كل شيء، بل كان نقطة زمنية انتقل فيها الكون من فترة تقلص إلى فترة توسع. تشير فكرة "الارتداد الكبير" إلى إمكانية حدوث انفجارات كبيرة لانهائية بينما يتوسع الكون ويتقلص ويتوسع مرة أخرى على نحو دوري تعاقبي. المشكلة مع هذه الأفكار، وفقًا لكارول، هي أنه لا يوجد تفسير لسبب أو كيف يتقلص الكون المتوسع ويعود إلى حالة من الكون المنخفض والمنكمش وفقًا لنظريات النخالة، فإن كوننا موجود في غشاء يطفو جنبًا إلى جنب مع أغشية أخرى في "كتلة" الكون الفائق بأكثر من 4 أبعاد.

الائتمان: جامعة برينستون

بالنسبة للنظريات الكونية للأغشية البارنات les théories branaires ، المستمدة عمومًا من نظرية الأوتار، فإن الانفجار العظيم، ثم كوننا، كان سيظهر بعد اصطدام بران أو غشاء في الجزء الأكبر من الكون بأكثر من أربعة أبعاد. هذا النموذج للكون، المسمى بالكون ekpyrotic ، يشير ضمنيًا كفرضية طبيعية إلى وجود الكون المتعدد. نظريات أخرى مثل التضخم الأبدي تقترح أن فقاعات الكون سوف تنشأ في كون أكبر في تضخم لانهائي. لدى كارول وزميلته جينيفر تشين رؤيتهما الخاصة قبل الانفجار العظيم. في عام 2004، اقترح الفيزيائيون، فكرة تقول باحتمال أن الكون المرئي الحالي كما نعرفه هو نسل الكون الأصلي الذي انفصل عنه بعض من الزمكان. يوضح كارول قائلاً: "إنها مثل النواة المشعة المتحللة": عندما تتحلل النواة، فإنها تنبعث منها جسيم ألفا أو بيتا. يمكن للكون الأصلي أن يفعل الشيء نفسه، باستثناء أنه بدلاً من الجسيمات، فإنه يبعث "أكوانًا طفولية"، ربما إلى ما لا نهاية. سيحدث هذا الجيل من أكوان الأطفال من خلال التقلبات الكمومية في الكون الأم الكلي المطلق. هذه الأكوان الوليدة هي "أكوان متوازية حرفيًا"، ولا تتفاعل أو تؤثر على بعضها البعض.

ربما تكون CERN قد أكدت للتو إحدى الفرضيات التي تشرح وجود الكون

| ألفريد باسيكا / مكتبة صور العلوم / غيتي إيماجز

لأول مرة على الإطلاق، لاحظ الفيزيائيون العاملون في مصادم الهادرونات الكبير (LHC) اختلافات في تحلل الجسيمات والجسيمات المضادة التي تحتوي على لبنة أساسية من المادة: كوارك السحر. يمكن أن يساعد هذا الاكتشاف في كشف لغز كبير، وهو وجود المادة. بعبارة أخرى، وبالتالي، يمكنها أيضًا أن تجيب، بمعنى ما، عن سؤال طرحناه على أنفسنا مرة واحدة على الأقل: لماذا يوجد الكون؟ قال شيلدون ستون، أستاذ الفيزياء في جامعة سيراكيوز (نيويورك، الولايات المتحدة الأمريكية)، وأحد المتعاونين الذين يعملون في مشاريع البحث الجديدة: "هذا حدث تاريخي". يحتوي كل جسيم من المادة على جسيم مضاد له كتلة متطابقة، ولكن له شحنة كهربائية معاكسة. عندما تلتقي المادة والمادة المضادة، فإنهما يبيدان أو يفنيان بعضهما البعض. وهذه "مشكلة" فيزيائية لم يتم حلها بعد: يجب أن يكون الانفجار العظيم قد خلق كمية مكافئة من المادة والمادة المضادة، وكل هذه الجسيمات يجب أن تدمر نفسها بسرعة، تاركةً فقط طاقة خالصة. لكن بدلاً من ذلك، نجا واحد فقط من كل مليار كواركات (الكواركات هي الجسيمات الأولية التي تتكون منها البروتونات والنيوترونات) من حدث الإبادة. وهكذا، أمكن أن توجد المادة، وبالتالي الكون. لكن هذا يعني أيضًا أن الجسيمات والجسيمات المضادة لا يجب أن تتصرف بنفس الطريقة تمامًا، كما قال ستون لمجلة Live Science. بدلاً من ذلك، يجب أن تتحلل بمعدلات مختلفة قليلاً، مما يسمح باختلال التوازن بين المادة والمادة المضادة. يطلق الفيزيائيون على هذا الاختلاف في السلوك انتهاك تكافؤ الرسوم (انتهاك CP). تم تقديم فكرة انتهاك CP في عام 1967 من قبل الفيزيائي الروسي Andrei Sakharov ، الذي اقترحه لشرح سبب بقاء المادة على قيد الحياة من الانفجار العظيم. قال السيد ستون: "إنه أحد المعايير الضرورية لوجودنا". "لذلك من المهم فهم أصل انتهاك مبدأ "حماية وحفظ المادة والطاقة." هناك ستة أنواع من الكواركات (من عدة أنواع تسمى النكهات)، ولكل منها خصائصه الخاصة: كواركات سفلية وأخرى علوية، وكواركات غريبة وسحرية، ثم الجمال ("القاع" سابقًا) والحقيقة (سابقًا "القمة"). في عام 1964، لاحظ الفيزيائيون لأول مرة انتهاك CP في كواركات غريبة. ثم في عام 2001، رأوا ذلك يحدث مع جسيمات تحتوي على كواركات قاع (أو جمال). افترض الفيزيائيون منذ فترة طويلة أن هذا هو الحال أيضًا مع الجسيمات التي تحتوي على كواركات ساحرة، لكن لم يتمكن أحد من ملاحظتها. علاوة على ذلك، أدى هذان الاكتشافان إلى الحصول على جوائز نوبل للباحثين المعنيين. ستون هو أحد الباحثين في تجربة Beauty LHC في CERN. مصادم الهادرونات الكبير (LHC) عبارة عن حلقة طولها 27 كيلومترًا تقع على الحدود الفرنسية السويسرية، والتي ترسل جزيئات دون ذرية إلى دائرتها من أجل تصادمها، وبالتالي تخلق دفعات من الطاقة الشديدة التي لها بعد الانفجار العظيم. عندما تلتقي الجسيمات، فإنها تنقسم إلى أجزاء مكونة لها، والتي تنقسم بعد ذلك (في أجزاء من الثانية) إلى جسيمات أكثر استقرارًا.

أطلس، في LHC (CERN). هذا عبارة عن جهاز آلي حلقي لمصادم الهادرونات الكبير، والذي يستخدم مغناطيسًا كهربائيًا حلقيًا يسمح للمجال المغناطيسي بالثني في الهواء. الائتمان: سيرن

تتعلق الملاحظات الأخيرة بتوليفات من الكواركات تسمى الميزونات ، وبشكل أكثر دقة D0 الميزون ("d-zero") والميزون المضاد لـ D0. يتكون الميزون D0 من كوارك ساحر وكوارك مضاد (الجسيم المضاد للكوارك العلوي). الميزون المضاد لـ D0 هو مزيج من كوارك مضاد للسحر وd فوق كوارك. هذان الميزونان يتحللان بعدة طرق، ولكن ينتهي المطاف بنسبة صغيرة منهما بالتحول إلى ميزونات تسمى كاون أو بيونات. قام الباحثون بقياس الاختلاف في معدل الاضمحلال بين الميزونات D0 والميزونات المضادة لـ D0، والتي تضمنت اتخاذ تدابير غير مباشرة للتأكد من أنها لم تكن تقيس ببساطة الفرق في الإنتاج الأولي للميزونات، أو الاختلافات الناشئة عن جودة معداتهم للكشف عن الجسيمات دون الذرية المختلفة. تظهر النتائج أن نسب الاضمحلال اختلفت بنسبة عُشر بالمائة. قال ستون: "هذا يعني أن الميزون D0 ومضاد D0 لا يتدهوران بنفس المعدل، وهذا ما نسميه انتهاك CP". أعلن الباحثون عن الاكتشاف في بث شبكي لـ CERN ، ونشروا وثيقة توضح بالتفصيل النتائج على خادم arXiv قبل النشر (من بين أمور أخرى). وهذا يجعلها ممتعة. يوضح ستون أن الاختلافات في الانحلال ربما ليست كبيرة بما يكفي لتفسير ما حدث بعد الانفجار العظيم، مما أدى إلى وجود الكثير من المادة. ولكن حسب قوله، فإن هذه الاختلافات كبيرة بما يكفي لتكون مفاجأة. ويضيف: "حان الآن دور علماء الفيزياء النظرية لجعل هذه البيانات تتحدث". يعتمد الفيزيائيون على ما يسمى بالنموذج القياسي أو المعياري لشرح كل هذه الظواهر على المقياس أو النطاق دون الذري. السؤال الآن هو ما إذا كانت التنبؤات التي قدمها النموذج المعياري يمكن أن تفسر قياس الكوارك الساحر الذي قام به الفريق للتو، أو ما إذا كان سيتطلب نوعًا من "الفيزياء الجديدة" (والتي قال ستون إنها ستكون النتيجة الأكثر إثارة). قال: "إذا كان من الممكن تفسيرها فقط من خلال فيزياء جديدة، يمكن لهذه الفيزياء الجديدة أن تحتوي على فكرة من أين جاء انتهاك CP".

: نكهة جديدة للمادة - تم اكتشاف عدم تناسق المادة المضادة للتو في CERN المصادر: Cern.ch، arXiv

تسلط CERN  الوكالة الأوروربية للفضاء الضوء على لغز عدم تناسق المادة والمادة المضادة .على الرغم من أن النموذج الكوني القياسي  أو المعياري يتنبأ بأن المادة والمادة المضادة قد تم إنتاجهما بكميات متطابقة خلال الانفجار العظيم ، فإننا نعمل اليوم في كون مكون من مادة. هذه الظاهرة، التي تسمى عدم تناسق المادة والمادة المضادة، هي منطقة بحث نشطة للغاية وقد صيغت العديد من الفرضيات بمرور الوقت. في الآونة الأخيرة، كشفت نتائج تجربة LHCb التي أجرتها CERNوكالة سيرن مع الميزونات (جزيئات مكونة من كوارك وكوارك مضاد) عن آلية محتملة يمكن بواسطتها توليد هذا التباين. تم التنبؤ بوجود المادة المضادة من خلال معادلة الفيزيائي بول ديراك التي وصفت حركة الإلكترونات في عام 1928. في البداية لم يكن من الواضح ما إذا كان هذا مجرد فضول رياضياتي أم وصف الجسيم الحقيقي. ولكن في عام 1932، اكتشف كارل أندرسون شريكًا من المادة المضادة للإلكترون - البوزيترون - أثناء دراسة الأشعة الكونية القادمة من الفضاء إلى الأرض. على مدى العقود القليلة التالية، اكتشف الفيزيائيون أن جميع جسيمات المادة لها شركاء من المادة المضادة. يعتقد علماء الكونيات أنه في الحالة شديدة الحرارة والكثافة بعد فترة وجيزة من الانفجار العظيم، أعطت العمليات غير المعروفة الأفضلية للمادة على المادة المضادة. أدى هذا إلى خلق فائض صغير من المادة، ومع تبريد الكون، تم إفناء أو تدمير كل المادة المضادة بكمية متساوية، تاركًا فائضًا ضئيلًا من المادة. وهذا الفائض هو كل ما نراه في الكون اليوم. يمكن لسلوك الكواركات، وهي اللبنات الأساسية للمادة مع اللبتونات، أن يلقي الضوء على الفرق بين المادة والمادة المضادة. تأتي الكواركات بأشكال مختلفة، أو "نكهات" تسمى أعلى، وأسفل، وسحر، وغريب، وقاع، وأعلى، بالإضافة إلى ستة كواركات مضادة مقابلة. السلوك الغريب للميزونات الكواركات العلوية والسفلية هي تلك التي تتكون منها البروتونات والنيوترونات في نوى مادة الباريون (العادية)، ويمكن إنتاج الكواركات الأخرى من خلال عمليات عالية الطاقة - على سبيل المثال عن طريق اصطدام الجسيمات في مسرعات مثل من مصادم هادرون الكبير التابع لمنظمة CERN. تسمى الجسيمات المكونة من كوارك وكوارك مضاد بالميزونات ، وهناك أربعة ميزونات محايدة (B0S و B0 و D0 و K0) والتي تظهر سلوكًا فريدًا. الميزون هي هادرونات ، مثل الباريونات. لكن على عكس الأخير ، فهي تتكون من زوج كوارك-كوارك مضاد.

© فورشونغز zentrum يوليش   SeitenPlan

يمكن أن تتحول تلقائيًا إلى شريكها المضاد ثم تعود إلى حالتها الأولى، وهي الظاهرة التي لوحظت لأول مرة في الستينيات ، نظرًا لأنها غير مستقرة ، فإنها سوف "تتحلل" إلى جسيمات أخرى أكثر استقرارًا في نفس الوقت. لحظة تذبذبهم. يحدث هذا الانحلال بشكل مختلف قليلاً بالنسبة للميزونات مقارنة بمضادات الميزونات، والتي تعني، جنبًا إلى جنب مع التذبذب، أن معدل الانحلال يتغير بمرور الوقت. يتم إعطاء قواعد التذبذب والانحلال من خلال إطار نظري يسمى آلية Cabibbo-Kobayashi-Maskawa (CKM). إنه يتنبأ بوجود اختلاف في سلوك المادة والمادة المضادة، ولكنه اختلاف أصغر من أن يولد المادة الزائدة في الكون المبكر الضروري لتفسير الوفرة التي نراها اليوم. يشير هذا إلى أن هناك شيئًا لا نفهمه وأن دراسة هذا الموضوع قد تتحدى بعض نظرياتنا الأساسية في الفيزياء. الاختلافات في معدلات الاضمحلال كانت النتيجة الأخيرة لتجربة LHCb دراسة لميزونات B0S المحايدة، وفحص تحللها إلى أزواج من الميزونات المشحونة K. تم إنشاء الميزونات B0S عن طريق اصطدام البروتونات بالبروتونات الأخرى في مصادم الهادرون الكبير، حيث تتأرجح في مضاد الميزون وحالتها الأولية ثلاث تريليونات مرة في الثانية. خلقت التصادمات أيضًا ميزونات مضادة للـبوزون B0S والتي تتأرجح بنفس الطريقة، مما أدى إلى عينات من الميزونات ومضادات الميزونات التي يمكن مقارنتها.

تظهر الرسوم البيانية الفرق في الانحلال (يمين) للقنوات B → π + π− (أعلى اليسار) و Bs → K + K− (أسفل اليسار). © تعاون LHCb

قام الباحثون بحساب عدد حالات الاضمحلال للعينتين وقارنوا الرقمين، ليروا كيف تباين هذا الاختلاف مع تقدم التذبذب. كان هناك اختلاف طفيف - مع حدوث المزيد من التحلل لأحد الميزونات B0S. ولأول مرة بالنسبة لميزونات B0S ، لوحظ أن اختلاف الاضمحلال ، أو عدم التناسق ، يختلف باختلاف التذبذب بين الميزون B0S والميزون المضاد. بالإضافة إلى كونها خطوة مهمة في دراسة الاختلافات بين المادة والمادة المضادة، كان الباحثون أيضًا قادرين على قياس حجم التباينات. يمكن أن يؤدي هذا إلى قياسات العديد من المعلمات للنظرية الأساسية. توفر مقارنة النتائج مع القياسات الأخرى فحصًا للتناسق، لمعرفة ما إذا كانت النظرية المقبولة حاليًا هي وصف صحيح للطبيعة. نظرًا لأن التفضيل المنخفض للمادة على المادة المضادة الذي نلاحظه على مقياس مجهري لا يمكن أن يفسر الوفرة الهائلة للمادة التي نلاحظها في الكون، فمن المحتمل أن يكون فهمنا الحالي تقريبًا يحتاج إلى نظرية أكثر جوهرية. إن دراسة هذه الآلية المعروفة لتوليد عدم تناسق المادة والمادة المضادة، وسبرها من زوايا مختلفة، يمكن أن تخبرنا أين تكمن المشكلة. إن دراسة العالم على نطاق أصغر هي أفضل فرصة لنا لنكون قادرين على فهم ما نراه على نطاق أوسع.  المصادر arXiv

يمكن أن تفسر موجات الجاذبية الخاصة لغز وجود الكون

وفقًا للنموذج الكوني القياسي أو المعياري، في وقت الانفجار العظيم ، تم تكوين المادة والمادة المضادة بنسب متطابقة. لذلك كان عليهم أن يقضوا على بعضهم البعض، تاركين كونًا فارغًا. ومع ذلك، فإننا نلاحظ اليوم كون معظمه مادة. يسمى عيب المادة المضادة عدم تناسق المادة والمادة المضادة وهو أحد أكثر موضوعات البحث نشاطًا في فيزياء الجسيمات. تم طرح عدة فرضيات: يقترح أحدها أن النيوترينوات لعبت دورًا رئيسيًا في هذه الآلية. ومؤخرا، توصل علماء الفيزياء إلى طريقة لاختبار هذه الفرضية. تقترح فرضية النيوترينو أنه بعد حوالي مليون سنة من الانفجار العظيم، برد الكون وخضع لانتقال طوري. تسبب هذا التغيير في الطور في تحلل النيوترينوات إلى مادة أكثر من المادة المضادة، مما يعني انتهاكًا لتناظر CP. لكن وفقًا لجيف درور، المؤلف الرئيسي للدراسة الجديدة وباحث ما بعد الدكتوراه في جامعة كاليفورنيا، بيركلي، لا توجد طريقة سهلة لفحص هذه النظرية وفهم ما إذا كانت هذه العملية قد حدثت بالفعل في الكون البدائي. نُشرت نتائج الدراسة في مجلة Physical Review Letters. وتصف مرحلة انتقالية في أصل تكوين الأوتار الكونية لكن درور وفريقه، من خلال النماذج النظرية والحسابات، وجدوا طريقة لرؤية هذه المرحلة الانتقالية. اقترحوا أن التغيير كان سيخلقsubstance، جوهر مادة هيكلية افتراضية، إنها ذات طاقة طويلة ورقيقة للغاية تسمى الأوتار الكونية، والتي ستظل موجودة في الكون حتى اليوم. وفقًا للمؤلفين، فإن انتقال الطور عند أصل عدم تناسق المادة والمادة المضادة كان سيخلق أيضًا هياكل معينة تسمى الأوتار الكونية والتي، اليوم، هي التي ستكون أصل موجات الجاذبية التي يمكن اكتشافها.

الاعتمادات: R.Hurt / Caltech-JPL و NASA و ESA Credit: Kavli IPMU الأوتار الكونية هي عيوب طوبولوجية.

والعيوب الطوبولوجية هي هياكل افتراضية يفترض أنها مستقرة تشكلت في اللحظات الأولى من الكون. تتنبأ النظريات التي تشير إلى تكوين العيوب الطوبولوجية بأنها كانت ستظهر في نهاية فترة التضخم. وبشكل أكثر تحديدًا، يُعتقد أن العيوب الطوبولوجية قد تشكلت خلال التحولات الطورية المختلفة للكون المبكر. في النموذج القياسي أو المعياري، كانت هذه التحولات الطورية مصحوبة بانقطاعات تلقائية مختلفة في التناظر. وهكذا نشأت الأوتار الكونية عندما انكسرت التناظرات الأسطوانية والمحورية في نهاية الفترة التضخمية. إنها عيوب طوبولوجية أحادية البعد ذات شكل خطي. لا يمكن تحديد عدد الأوتار الكونية في الكون على وجه اليقين، ومع ذلك، تشير حسابات كيبل إلى أنه سيكون هناك ما يقرب من سلسلة كونية واحدة لكل حجم هابل، أو سلسلة كونية واحدة كل 1031 سنة ضوئية مكعبة.

الأوتار الكونية: المصادر المحتملة لموجات الجاذبية يقترح درور وفريقه أن هذه الأوتار الكونية هي على الأرجح أصل موجات الجاذبية. تحدث أشد موجات الجاذبية عند ظهور مستعر أعظم. عندما يدور نجمان ضخمان حول بعضهما البعض؛ أو عندما يندمج ثقبان أسودان. لكن موجات الجاذبية المحتملة التي تسببها الأوتار الكونية ستكون أضعف بكثير من تلك التي تم اكتشافها حتى الآن في التردد والسعة التي يمكن عندها اكتشاف موجات الجاذبية الناتجة عن الأوتار الكونية. يشار أيضًا إلى حساسيات الكشف للأدوات الحالية والمستقبلية.

ائتمانات: جيف أ.درور وآخرون. 2020

ومع ذلك، عندما قام الفريق بنمذجة هذا الانتقال الطور الافتراضي في ظل ظروف درجات حرارة مختلفة، والتي كان من الممكن أن تحدث أثناء انتقال الطور، توصل إلى اكتشاف مشجع: في كلتا الحالتين، ستخلق الأوتار الكونية موجات جاذبية يمكن اكتشافها. بواسطة أدوات مستقبلية، مثل هوائي الفضاء لمقياس التداخل الليزري التابع لوكالة ناسا (LISA) ، ومرصد  Big Bang Observer التابع لوكالة الفضاء الأوروبية ESA ، ومرصد ديسي هيرتز لموجات الجاذبية التداخلية (DECIGO) التابع لوكالة جاكسا. يستنتج تانماي فاكاسباتي، عالم الفيزياء النظرية بجامعة ولاية أريزونا إنه: "إذا تم إنتاج هذه الأوتار بمقاييس طاقة عالية بما يكفي، فيمكنها بالفعل توليد موجات جاذبية يمكن اكتشافها بواسطة المراصد المستقبلية"

. المصادر: خطابات المراجعة المادية

تشير الملاحظات إلى أن الكون كان ذات يوم صورة ثلاثية الأبعاد Hologramme

يمكن أن تشكل هذه الملاحظة أول دليل على أن كوننا كان في يوم من الأيام صورة ثلاثية الأبعاد. ظل العلماء يتصارعون مع الأسئلة التالية منذ عقود: هل كوننا واقعي، أم أنه صورة ثلاثية الأبعاد عملاقة؟ عالم تتطلب قوانين الفيزياء فيه بعدين فقط، لتكشف عن ثلاثة أبعاد. كما يمكنك أن تتخيل، ليس من السهل إثبات هذه الفرضية، لكن علماء الفيزياء يدعون أن لديهم الآن ملاحظات قد تكون قادرة على إثبات أن الكون المبكر يتناسب تمامًا مع هذا التصور البصري نفسه. قول صورة ثلاثية الأبعاد، تمامًا كما هو الحال مع نموذج Big Bang القياسي. يوضح عضو الفريق نيايش أفشوردي من جامعة واترلو في أونتاريو (كندا): "نقترح استخدام هذا الكون الهولوغرافي ، وهو نموذج مختلف تمامًا للانفجار العظيم والذي يتم قبوله بشكل عام ويعتمد على الجاذبية والتضخم". ويضيف قائلاً: "يقدم كل نموذج من هذه النماذج تنبؤات مميزة يمكننا اختبارها أثناء قيامنا بتنقيح بياناتنا وتحسين فهمنا النظري - على مدار السنوات الخمس المقبلة". لنكون واضحين: لا يقول الباحثون إننا نعيش حاليًا في صورة ثلاثية الأبعاد. لكنهم يقترحون أنه خلال المراحل المبكرة جدًا من الكون، بعد بضع مئات الآلاف من السنين من الانفجار العظيم، تم إسقاط كل شيء في ثلاثة أبعاد من حدود ثنائية الأبعاد. في وقت مبكر من التسعينيات، نشر الفيزيائي ليونارد سسكيند فكرة أن قوانين الفيزياء كما نفهمها لا تتطلب تقنيًا ثلاثة أبعاد. منذ ذلك الحين، العديد من الباحثين تناولوا مسألة الكون، والتي قيل إنها كانت صورة ثلاثية الأبعاد. ولكن بعد ذلك، كيف يمكن أن يبدو الكون وكأنه ثلاثي الأبعاد، بينما في الواقع سيكون ثنائي الأبعاد فقط؟ الفكرة الأساسية هي أن حجم الفضاء "مشفر" على الحدود، أو أفق الجاذبية اعتمادًا على الراصد، مما يعني أنه مع بُعد واحد أقل (2 بدلاً من 3)، يمكن أن يظهر الفضاء كما نراه، في ثلاثة أبعاد. لذلك، مثل صورة ثلاثية الأبعاد مُسقطة من شاشة ثنائية الأبعاد، تشير الفرضية إلى أن الأبعاد الثلاثة لكوننا تم إسقاطها من حدود ثنائية الأبعاد. وتجدر الإشارة إلى أنه منذ عام 1997، تم نشر أكثر من 10000 دراسة تدعم هذه الفكرة. الآن أفشوردي وفريقه أفادوا أنه بعد التحقيق في عدم انتظام الخلفية الكونية المنتشرة (الإشعاع الكهرومغناطيسي من الانفجار العظيم، وفقًا للنموذج القياسي لعلم الكونيات)، تمكنوا من العثور على أدلة قوية تدعم ذلك. شرح ثلاثي الأبعاد للكون المبكر. "تخيل أن كل ما تراه وتشمه وتسمعه في ثلاثة أبعاد (وإدراكك للزمن) ينبع في الواقع من مجال مسطح ثنائي الأبعاد. تشبه الفكرة فكرة الصور المجسمة العادية حيث يتم ترميز الصورة ثلاثية الأبعاد في سطح ثنائي الأبعاد، مثل الصورة المجسمة على بطاقة الائتمان. يقول عضو الفريق كوستاس سكينديريس من جامعة ساوثهامبتون بإنجلترا "هنا الكون كله مشفر". أحد الأسباب التي دفعت علماء الفيزياء إلى دراسة مبدأ الهولوغرام هذا هو أن نموذج Big Bang القياسي، على الرغم من أنه أكثر عقلانية ومقبولًا من قبل المجتمع العلمي، إلا أن به العديد من العيوب الأساسية. في الواقع، وفقًا لسيناريو الانفجار العظيم، تسببت التفاعلات الكيميائية في توسع هائل أدى إلى تكوين كوننا، وتضخم هذا الأخير منذ المراحل المبكرة بسرعات لا يمكن تصورها. بينما يقبل معظم الفيزيائيين حقيقة التضخم الكوني، لم يتمكن أحد حتى الآن من فهم الآلية الدقيقة وراء حقيقة أن الكون قد تطور بشكل أسرع من سرعة الضوء (في حدوده) في اللحظات الأولى)، الانتقال من الحجم دون الذري إلى حجم "كرة الجولف" على الفور تقريبًا. لا تتفق النظريات الحالية للنسبية العامة وميكانيكا الكموم عندما نحاول شرح سلوك العناصر الضخمة في الكون، وصولاً إلى ذراتها: هذه القوانين الأساسية للفيزياء لا يمكنها تفسير كيف تكثفت مكونات الكون في مثل هذه النقطة الصغيرة. يقول أفشوردي: "إنها صورة ثلاثية الأبعاد بمعنى أن هناك وصفًا للكون يعتمد على نظام أبعاد أقل ويتوافق مع كل ما نعرفه عن الانفجار العظيم". من أجل اختبار كيف يمكن لمبدأ الهولوغرام أن يفسر أحداث الانفجار العظيم وعواقبه، صمم الفريق نموذجًا ببعدين للفضاء وواحد للزمن. عندما أدخلوا بيانات حقيقية من الكون، بما في ذلك ملاحظات الخلفية الكونية المنتشرة، وجدوا أن الاثنين متطابقان تمامًا. قام النموذج بإعادة صياغة سلوك الشرائح الرفيعة للخلفية الكونية المنتشرة بدقة، لكنه غير قادر على محاكاة صفائح الكون الأكبر من 10 درجات، الأمر الذي يتطلب نموذجًا أكثر تعقيدًا. اعترف الباحثون بأنهم ما زالوا بعيدين عن إثبات أن كوننا المبكر كان إسقاطًا مجسمًا في أي وقت، لكن حقيقة أن الملاحظات الفعلية يمكن أن تفسر بعض الأجزاء المفقودة من قوانين الفيزياء ثنائية الأبعاد، تعني أننا لا يمكننا استبعاد النماذج الثلاثية الأبعاد تماما ولنتذكر أن النموذج ينطبق على المراحل الأولى من الكون، لذلك هذا لا يعني أننا لا نعيش في صورة ثلاثية الأبعاد. "أود أن أقول إنك لا تعيش في صورة ثلاثية الأبعاد، ولكن كان من الممكن أن تخرج من صورة ثلاثية الأبعاد. [في عام 2017]، هناك بالتأكيد ثلاثة أبعاد "، اختتم أفشوردي. السؤال الذي يجب طرحه الآن: إذا كان هذا الافتراض صحيحًا، فكيف قامت عناصر الكون بالانتقال من بعدين إلى ثلاثة أبعاد؟

المصادر: خطابات المراجعة المادية

المادة المظلمة: هل تتكون من ثقوب سوداء بدائية من الكون المتعدد؟

تصنف الفيزياء الفلكية الثقوب السوداء رسميًا إلى ثلاث فئات، بناءً على كتلتها: الثقوب السوداء النجمية، والثقوب السوداء الثلاثة المتوسطة، والثقوب السوداء فائقة الكتلة. لكن علم الكونيات النظري يقدم فرضيات إضافية مثل الثقوب السوداء الدقيقة أو الثقوب السوداء البدائية (PBH). هذه كانت ستتشكل في بدايات الكون قبل وقت طويل من ولادة النجوم الأولى. تشير بعض النظريات إلى أن الثنائيات البعيدة المدى يمكن أن تشكل جزءًا من المادة المظلمة. في الآونة الأخيرة، اقترح فريق من الباحثين من معهد كافلي سيناريو لتشكيل الثنائيات الهيكلية التي تنطوي على الكون المتعدد التضخمي. أدى هذا العمل بالفعل إلى سلسلة جديدة من الملاحظات تهدف إلى تحديد ما إذا كانت الثقوب السوداء البدائية، بهذه الطريقة، يمكن أن تشكل بالفعل مادة مظلمة. يمكن أن تمثل الثقوب السوداء البدائية جزءًا من المادة المظلمة، وتكون مسؤولة عن بعض إشارات موجات الجاذبية المرصودة، وتكون مصدرًا للثقوب السوداء فائقة الكتلة الموجودة في مراكز المجرات. يمكن أن تلعب أيضًا دورًا في تخليق العناصر الثقيلة عندما تصطدم بالنجوم النيوترونية وتدمرها، مما يؤدي إلى إطلاق مواد غنية بالنيوترونات. على وجه الخصوص، هناك احتمال أن تكون المادة المظلمة الغامضة، التي تشكل معظم المادة في الكون، تتكون جزئيًا من ثقوب سوداء بدائية. مُنحت جائزة نوبل في الفيزياء لعام 2020 للعالم والمنظر البريطاني، سير روجر بنروز، واثنين من علماء الفلك، راينهارد جينزل وأندريا جيز، لاكتشافاتهم التي أكدت وجود الثقوب السوداء. لمعرفة المزيد عن الثقوب السوداء البدائية، نظر فريق البحث إلى الكون المبكر بحثًا عن أدلة. كان الكون المبكر كثيفًا جدًا لدرجة أن أي تقلب إيجابي في الكثافة يزيد عن 50٪ سيؤدي إلى إنشاء ثقب أسود. ومع ذلك، فمن المعروف أن الاضطرابات الكونية التي أدت إلى انتشار المجرات أصغر بكثير. ومع ذلك، فإن عددًا من العمليات في بدايات الكون كان من الممكن أن تخلق الظروف المناسبة لتكوين الثقوب السوداء. نُشرت الدراسة في مجلة Physical Review Letters (الجادة جدًا) تحت عنوان: من الأكوان الصغيرة إلى الثقوب السوداء البدائية. أحد الاحتمالات المثيرة هو أن الثقوب السوداء البدائية يمكن أن تتشكل من "الأكوان الصغيرة" التي نشأت أثناء التضخم، وهي فترة من التوسع السريع يعتقد أنها مسؤولة عن تكوين الهياكل التي نلاحظها اليوم، مثل المجرات. وعناقيد المجرات. أثناء التضخم، يمكن أن تنفصل الأكوان الأطفال عن كوننا. سينهار الكون الصغير في النهاية، لكن الكمية الكبيرة من الطاقة المنبعثة في الحجم الصغير ستؤدي بعد ذلك إلى تكوين ثقب أسود. بالنسبة للمراقبين الخارجيين، تبدو الأكوان الصغيرة للكون المتعدد مثل الثقوب السوداء البدائية. © Kavli IPMU

وينتظر مصير أكثر خصوصية طفل الكون الأكبر. إذا كانت أكبر من حجم حرج معين، فإن نظرية النسبية العامة لأينشتاين تسمح للكون الرضيع بالوجود في حالة تبدو مختلفة عن المراقبين الداخليين والخارجيين. يرى مراقب داخلي أنه كون متوسع، بينما يرى مراقب خارجي أنه ثقب أسود. في كلتا الحالتين، ينظر المراقبون الخارجيون إلى الأكوان الصغيرة والكبيرة على أنها ثقوب سوداء بدائية تخفي البنية الأساسية لأكوان متعددة خلف أفق الحدث (أفق الحدث هو حد أدنى من ذلك) الذي لا يفلت منه كل شيء، حتى الضوء، محاصر ولا يمكنه الهروب من الثقب الأسود

. مادة مظلمة تتكون من PBH؟

الملاحظة لاختبار الفرضية في ورقتهم، وصف الفريق سيناريو جديدًا لتشكيل الثقوب السوداء وأظهر أن الثقوب السوداء في سيناريو الأكوان المتعددة يمكن العثور عليها باستخدام Hyper Suprime-Cam (HSC) من تلسكوب سوبارو 8.2 متر، ما يعادل كاميرا رقمية عملاقة تقع بالقرب من قمة جبل ماونا كيا في هاواي (على ارتفاع 4200 متر). أبلغ فريق HSC مؤخرًا عن وجود قيود رئيسية على وجود PBHs. إن وجود ثقب أسود بدائي بين HSC ونجم في مجرة أندروميدا سيكون بمثابة عدسة جاذبية. © Kavli IPMU  لماذا كان HSC ضروريًا في هذا البحث؟ تتمتع HSC بقدرة فريدة على تصوير مجرة المرأة المسلسلة أندروميدا كل بضع دقائق. إذا مر ثقب أسود عبر خط رؤية أحد النجوم، فإن جاذبية الثقب الأسود تحرف أشعة الضوء وتجعل النجم يبدو أكثر سطوعًا لفترة قصيرة. مدة سطوع النجم تخبر علماء الفلك عن كتلة الثقب الأسود. من خلال أرصاد HSC ، يمكن للمرء أن يلاحظ في نفس الوقت مائة مليون نجم ، وهي نافذة واسعة للثقوب السوداء البدائية التي يمكن أن تمر عبر أحد خطوط الرؤية. لقد أبلغت الملاحظات الأولى لـ HSC عن حدث مرشح مثير للاهتمام للغاية متوافق مع PBH "متعدد الأكوان"، مع كتلة ثقب أسود مماثلة لكتلة القمر. بتشجيع من هذه العلامة الأولى واسترشاد من خلال نظريتهم الجديدة، يجري الفريق جولة جديدة من الملاحظات لتوسيع نطاق البحث وتقديم اختبار نهائي لما إذا كانت الثقوب السوداء في سيناريو الأكوان المتعددة يمكنها تفسير جميع المادة المظلمة. المصادر: arXiv

المادة المظلمة: مما يتكون الكون حقًا؟

الاعتمادات: من السهل أن تصاب بالدوار بمجرد تخيل كل ما نراه من السماء ... الكواكب والنجوم والسدم وحتى المجرات ليست سوى جزء صغير من الكون

تشكل المادة المظلمة والطاقة المظلمة 95٪ من كوننا. وبالتالي فإن المادة القياسية التي يمكن أن يدركها كل منا لا تمثل سوى الجزء المنبثق أو الظاهر من هذا "الجبل الجليدي الكوني" الحقيقي. لا يزال هذان العنصران المظلمان مجهولين للغاية بالنسبة لطبيعتهما. أحدث اكتشافهم الأخير (في غضون أقل من قرن) ثورة في علم الكونيات. يحتوي الكون كما نلاحظ اليوم على كمية هائلة من المادة: تم اكتشاف حوالي 225 مليار مجرة حتى الآن، تحتوي كل منها على حوالي 200 مليار نجم، وكلها تقريبًا مصحوبة بنظام من الكواكب على غرار نظامنا الشمسي. دعونا أيضًا لا ننسى الأحجام الهائلة للغاز والغبار. إذا قمت بتجميع هذا "الحشد" الكوني الحقيقي، فسوف يظهر ما يزيد عن (انتظر) 100 تريليون تريليون تريليون تريليون كيلوغرام (1053 كغم). كمية هائلة (وهذا هو الحال لقولها) لا يستطيع المرء تخيلها. والأكثر جنونًا هو أن كل هذا مجرد جزء صغير من اتساع الكون. ولكن بعد ذلك، كيف يتم تجميع هذه القطع معًا؟ لكي نتمكن من تجميع قطع هذا اللغز الهائل معًا، يجب أن نفهم بالفعل أن هناك بلايين من النجوم مثل شمسنا، الموجودة في مجرة واحدة من بين العديد من المجرات الأخرى! لم ينجح الأمر حتى 1920-1930 في قياس "تسرب" المجرات. في الواقع، بفضل ملاحظات إدوين هابل، نعلم الآن أن المجرات تبتعد عنا وأن الكون يتوسع بالتالي. بعد بضع سنوات، نجح عالم الفيزياء الفلكية السويسري فريتز زويكي ، الذي درس مجموعة مجرات الغيبوبة من جبل ويلسون (في كاليفورنيا) ، في قياس متوسط سرعة بعض هذه المجرات التي تتكون منها هذه المجموعة المسماة كوما. لكن حدث شيء واحد لم يتوقعه فريتز: هذه المجرات أسرع بعشر مرات مما كان متوقعًا! لذلك استنتج أن كتلة الغيبوبة أكبر بكثير مما تشير إليه المادة المرئية الوحيدة في البداية وأنه يجب أن تحتوي على كمية هائلة من المادة غير المرئية والتي أطلق عليها فيما بعد المادة السوداء أو المظلمة. واستنتاجات من هذا النوع، فإن فريتز زويكي سيكون لها عدة استنتاجات أبرزها حول أصل الأشعة الكونية ووجود عدسات الجاذبية

... فريتز زويكي ، عالم الفيزياء الفلكية الأمريكي السويسري المعروف بأنه أعظم مكتشف للمستعرات الأعظمية. وقد أعجب البعض بأفكاره، لكن الآخرين كرهوه بسبب شخصيته (خاصة من قبل طلابه الذين أرهبهم). ائتمانات: ويكيبيديا

بالمناسبة، حكاية صغيرة عن فريتز زويكي. لم تكن هذه الشخصية تفتقر إلى الجرأة، بل كان يلقب بانتظام زملائه على جبل ويلسون "الأوغاد الكروية". تتساءل لماذا كروي؟ بكل بساطة لأنهم كانوا "أوغاد" (أغبياء) يقول حسب مجال الرؤية من أي جانب تنظر إليهم ... لكن دعونا نستأنف. خلال العقود التي تلت ذلك، تراكمت مؤشرات واضحة على وجود المادة السوداء أو المظلمة في الكون. على سبيل المثال، توضح القياسات المختلفة لدوران المجرات (بما في ذلك مجرتنا درب التبانة) أن "سرعة دوران النجوم لا تنخفض كما قد يتوقع المرء عندما يتحرك المرء بعيدًا عن مركز المجرة" يوضح إريك أوبورج، من مختبر الجسيمات الفلكية لعلم الكونيات (APC). "تظل هذه السرعة ثابتة تقريبًا على مسافات كبيرة ، وهو ما يمكن تفسيره بوجود هالة واسعة من المادة المظلمة. هذه الهالة التي، بقوة الجاذبية التي تنبعث منها على النجوم، تسرعها. إنها في الواقع تشبه إلى حد ما قوة الجاذبية على الأرض، والتي تسرع الأجسام مثل الأقمار الصناعية أو الكويكبات التي تمر في مكان قريب. المادة السوداء أو المظلمة كحقيقة غريبة ومع ذلك، لم تثبت المادة المظلمة نفسها على أنها حقيقة مخيفة حتى أواخر الثمانينيات، حيث أظهر العمل النظري المهم أنه بدونها، ستكون "وصفة" الكون ببساطة فاشلة. إذا عدنا إلى عام 1948، فإنه في هذا الوقت يحسب العديد من العلماء وفقًا لقوانين النسبية العامة، كيف وبأي نسب يولد الكون عناصره الأولى: الهيدروجين والهيليوم والليثيوم، بعد 15 دقيقة من الانفجار العظيم. تم التحقق من نتيجة هذه الحسابات مرارًا وتكرارًا وهي نهائية: مادة مرئية وعادية (خلية تمثل e الذي يتكون من البروتونات والنيوترونات) 15٪ فقط من إجمالي المادة المعروفة في الكون! وبالتالي يتكون الباقي من مادة غير مرئية، المادة السوداء أو المظلمة الشهيرة. مما تتكون هذه المادة المظلمة؟! في البداية، اعتقدنا أن المادة المظلمة تتكون من ذرات، ولكن في شكل غير مضيء. لذلك من الطبيعي أن ندرس النجوم الضخمة التي لا تتألق. في الواقع، هناك "نجوم فاشلة" فشلت في الوصول إلى كتلة عالية بما يكفي لإحداث الاندماج النووي في قلبها، وبالتالي لم "تشتعل". هذه الأقزام ذات اللون البني الغامق يمكن أن تشكل كتلة الكون المفقودة ولكن اتضح أنها فكرة خاطئة! اكتشفنا في أواخر التسعينيات أن بعض هذه الأجسام لها كتلة من 10 إلى 15 ضعف كتلة كوكب المشتري. وبقدر عددها، فهي لا تكفي لملء هذه الفجوة

. انطباع الفنان عن قزم بني من النوع "Y" بدرجة حرارة (سطح) تبلغ حوالي 500 كلفن (~ 230 درجة مئوية) والتوقيعات الطيفية للأمونيا. لوحظ أول قزم Y (CFBDS0059) في عام 2008 باستخدام تلسكوب كندا-فرنسا-هاواي (CFHT). ائتمانات: ويكيبيديا

وبالتالي فإن هذه المادة المظلمة غير مرئية وتمنحها قوة جاذبية شديدة ... لكي توجد، فهي تحتاج إلى العناصر التالية: جسيم مستقر (حيث يبدو أن المادة المظلمة موجودة في الكون منذ الانفجار العظيم)، كتلة كبيرة (من 10 إلى 1000 غيغا إلكترون فلايت) ولديها فرصة ضئيلة جدًا للتصادم مع الجسيمات الأخرى (بحيث تتفاعل قليلاً جدًا مع المادة المرئية). في النظرية القياسية المعيارية لفيزياء الجسيمات، لا يوجد شيء اسمه خروف ذو خمسة أرجل. ومع ذلك! تعتبر النظرية البديلة (التي لم يتم تأكيدها بعد) تمثيلاً أكثر اكتمالاً لعالمنا وتتنبأ بوجود تناظر فائق بالقول إنه "لكل جسيم في الكون يوجد جسيم شريك يعمل عن طريق نفس الشيء يشرح إريك أوبورج "القوة ولكن بكتلة مختلفة". ماذا عن التناظر الفائق في كل هذا؟ لنفترض أنها تشبه إلى حد ما جوكر لعلماء الفيزياء. في الواقع، هذا يسمح لكليهما بحل العديد من الألغاز التي تطرحها النظرية الكلاسيكية، ولكنه يسمح أيضًا بتحقيق أكبر حلم: وهو توحيد القوى الثلاث التي تحرك الجسيمات الأولية (القوة الكهرومغناطيسية، القوة النووية القوية أو الشديدة والقوة النووية الضعيفة) داخل نفس القوة، التفاعل الإلكتروني النووي! بالإضافة إلى ذلك، فإن هذا التناظر الفائق لديه موهبة التنبؤ بوجود جسيم يجيب على جميع الأسئلة: النيوترالينو. هذا الكيان الخفيف جدًا (ولكنه أيضًا ضخم جدًا!) هو أكثر الجسيمات فائقة التماثل ثباتًا ويمكن أن يكون المكون الأساسي للمادة السوداء أوالمظلمة، كما تقول المعادلات. الآن كل ما تبقى هو "إثبات" وجودها من خلال التجارب والحصول على يديك على هذا المحارب الواعد للغاية. هذا ما كان يفعله بعض العلماء منذ ما يقرب من عشرين عامًا حتى الآن ... "نحن نراهن، نظرًا لأن هذه المادة الوهمية تشكل ما يصل إلى 85٪ من مادة الكون، فإن كوكبنا يتعرض دائمًا لاجتياح تدفق جسيمات المادة المظلمة "يتابع الباحث. ومع ذلك، فإن حصاد "قطرة" صغيرة من الجسيمات يمثل تحديًا معقدًا إلى حد ما. تذكر أن المادة المظلمة لا تتفاعل إلا قليلاً مع المادة المرئية وتشير حسابات الباحثين إلى أنه من بين طن من المادة المسماة "طبيعية"، فقط الباريون (بروتون أو نيوترون) يصطدم مع نيوترون، كل سنة! على أمل رؤية أحد هذه الأحداث النادرة للغاية، والتي تصدر إشارة ضوئية مميزة للغاية، طور الباحثون كواشف غير محتملة. في الواقع، تقع كاشفات المادة المظلمة على عمق مئات الأمتار تحت الأرض، حيث تكون ضوضاء الخلفية منخفضة للغاية. لأنه من أجل التقاط هذه الإشارة الضوئية الضعيفة الإضافية بنجاح، من الضروري الابتعاد قدر الإمكان عن الأشعة الكونية التي تقصف كوكبنا باستمرار لكي تضع يديك على المادة المظلمة! دعونا نلخص. لذلك يمكن التخلص من المادة المظلمة بفضل تأثيرات الجاذبية. تضخم الكتلة الهائلة للمجموعة الأمامية من المجرات وتشوه ضوء المجرات البعيدة. تأثير يسمح لنا بتحديد إجمالي المادة الموجودة في العنقود، بما في ذلك المادة المظلمة. يمكن زيارة تجارب اكتشاف المادة المظلمة بنظام CDMS (في مينيسوتا أو موداني أو حتى في كندا)، ولكن لهذا عليك التعمق في الأرض على ارتفاع 800 متر و 1400 متر و 2000 متر على التوالي. يمكن الوصول إلى هذه المختبرات الموجودة تحت الأرض عن طريق النزول الطويل في المصاعد. بعد أكثر من عشرين عامًا من البحث في أحشاء الأرض، لا توجد علامة على وجود المادة المظلمة ... ومع ذلك فإن الباحثين لا يثبطون الهمم. هنا، تحتوي أجهزة الكشف على الجرمانيوم، وهو هدف محتمل لجزيئات المادة المظلمة، لأنه ليس شديد النشاط الإشعاعي ومستقرًا ولا يتحلل. جزء آخر من المجتمع العلمي يراهن على تقنية بديلة: الزينون السائل. إنها مادة مستقرة جدًا مثل الجرمانيوم ولكنها تتميز بقدرتها على تخزينها بكميات أكبر. تقع تجربة "زينون 1 طن" على عمق 1400 متر تحت الأرض وتتكون من حوض سباحة ضخم مليء بطن من الزينون السائل بانتظار وصول جسيم المادة المظلمة ... يجب استخدام نسخة 5 طن بحلول عام 2018 وتأمل في تحقيق نتائج بحلول عام 2020، كما يقول الباحثون. ولكن من أجل وضع أيديهم على المادة المظلمة، ولدت أداة رائعة أخرى. إنه مصادم الهادرون الكبير، LHC  الموجود في جنيف ، سويسرا ، والذي يحتوي على معجل جسيمات يبلغ محيطه 27 كم! إنها أكبر آلة صممها الإنسان على الإطلاق ولديها أقوى مسرع للجسيمات حتى الآن (مما جعل من الممكن في عام 2012 تأكيد وجود بوزون هيغز)

مصادم الهادرونات الكبير LHC به مسرع جسيمات يبلغ محيطه 27 كم! الائتمان: سيرن

لا يحاول العلماء التقاط جسيمات المادة السوداء أو المظلمة، بل يحاولون توليدها عن طريق إحداث تصادم بين الجسيمات العادية عند طاقات هائلة، قريبة من تلك التي كانت سائدة في وقت الانفجار العظيم. وفقًا لقانون الحفاظ على الطاقة، لأي ظاهرة، يجب أن تكون الطاقة الإجمالية للنظام متساوية في البداية والنهاية. إذا كان النيوترالينو الشهير موجودًا بالفعل، فسوف يخون وجوده يومًا ما مع وجود عجز غير مبرر في توازن الطاقة نتيجة تصادم بين الجسيمات العادية. في ذلك اليوم، سنكون قد حللنا أحد أكبر الألغاز المتعلقة بالكتلة المفقودة في الكون

تتحدى مراقبة آلية تعديل الجاذبية المادة المظلمة ESO  في النموذج الكوني القياسي - نموذج lambda-CDM (للمادة المظلمة الباردة) - يتم تفسير الحالات الشاذة التي تم اكتشافها في منحنيات دوران المجرات ، وتشكيل الهياكل الكبيرة وبعض عدسات الجاذبية من خلال وجود شكل من أشكال مادة غير معروفة وغير مرئية تسمى المادة المظلمة. إذا كان حاليًا مجالًا نشطًا جدًا للبحث والفرضية السائدة، فهو ليس الوحيد الذي يتم اقتراحه لشرح هذه الظواهر. هناك نظرية منافسة، تسمى MOND (نظرية الديناميكيات النيوتونية المعدلة)، وهي لا تستغني عن المادة السوداء أو المظلمة وتستند إلى تعديل قانون نيوتن الثاني عند تسارع منخفض جدًا. ومؤخراً، لاحظ الباحثون إحدى الآليات الأساسية لـ  MOND  في المجرات، مما يدعم معقولية النظرية. نشرت مجموعة دولية من علماء الكونيات، بما في ذلك رئيس قسم علم الفلك بجامعة كيس ويسترن ريزيرف ، ستايسي ماكجو ، بحثًا يشير إلى أن فرضية كونية للمادة المظلمة المنافسة تتنبأ بدقة أكبر بظاهرة مجرية يبدو أنها تتحدى قواعد الجاذبية الكلاسيكية. يعتقد أنصار المادة المظلمة أن معظم المادة في الكون المعروف مكونة من مادة لا تتفاعل مع الضوء، مما يجعلها غير مرئية وغير قابلة للاكتشاف - لكن هذه المادة المظلمة هي مشكلة كبيرة. فمنها  يتكون جزء من الجاذبية بين المجرات. كانت هذه هي النظرية السائدة لما يقرب من 50 عامًا. كشف تأثير المجالات الخارجية في أكثر من 150 مجرة تقترح نظرية موند MOND ، وهي تفسير مضاد قدمه الفيزيائي مورديخاي ميلجروم من معهد وايزمان (إسرائيل) في أوائل الثمانينيات ، أن هذا الجاذبية موجود لأن قواعد الجاذبية تغيرت قليلاً. بدلاً من عزو الجاذبية المفرطة للمادة المظلمة غير المرئية وغير القابلة للاكتشاف، تقترح نظرية MOND أن الجاذبية عند التسارع المنخفض أقوى مما يمكن توقعه من خلال فهم نيوتن النقي. علاوة على ذلك، توصلت MOND إلى تنبؤ جريء: يجب ألا تعتمد الحركات الداخلية لجسم ما في الكون على كتلة الجسم نفسه فحسب، بل يجب أن تعتمد أيضًا على قوة الجاذبية لجميع الكتل الأخرى في الكون. الكون: ظاهرة تسمى تأثير المجال الخارجي (EFE). يقول ميلغروم إن النتائج، إذا تم تأكيدها بحزم، ستكون "الدليل على أن المجرات تحكمها ديناميكيات متغيرة بدلاً من إطاعة قوانين نيوتن والنسبية العامة

". الرسوم البيانية التي تقارن ملاحظات منحنى دوران المجرات (النقاط السوداء) وفقًا لتطبيق EFE (يسار) أم لا (د. oite). يمكن ملاحظة أن الملاحظات تكون أكثر صدقًا إذا تم تطبيق EFE. © Kyu-Hyun Chae et al. 2020 يقول McGaugh وزملاؤه إنهم اكتشفوا هذا EFE في أكثر من 150 مجرة تمت دراستها. نُشرت نتائجهم مؤخرًا في مجلة الفيزياء الفلكية.

"تأثير المجال الخارجي هو توقيع فريد لموند لا يحدث في جاذبية نيوتن-أينشتاين. ليس لها تشبيه في النظرية التقليدية مع المادة المظلمة. يقول ماكجو إن اكتشاف هذا التأثير يمثل صداعًا حقيقيًا. "لقد عملت على افتراض وجود المادة المظلمة ، لذا فاجأتني هذه النتيجة حقًا. في البداية كنت مترددًا في تفسير نتائجنا لصالح MOND. لكن الآن، لا يمكنني إنكار حقيقة أن النتائج كما هي تدعم بوضوح MOND بدلاً من فرضية المادة المظلمة، "كما يقول كيو هيون تشاي، عالم الفيزياء الفلكية في جامعة كوريا الجنوبية. النتائج تعزز معقولية نظرية MOND حللت المجموعة 153 منحنى دوران لمجرات القرص كجزء من دراستهم. تم اختيار المجرات من قاعدة بيانات Spitzer Photometry and Accurate Rotation Curves (SPARC) ، التي أنشأها Federico Lelli. يقول المؤلفون إنهم استنتجوا EFE من خلال ملاحظة أن المجرات في الحقول الخارجية القوية تتباطأ (أو تظهر منحنيات دورانية متناقصة) بشكل متكرر أكثر من المجرات في الحقول الخارجية الأضعف - كما تنبأت MOND. يوضح ليلي أنه كان متشككًا في نتائج البداية. "لأن تأثير المجال الخارجي على منحنيات الدوران يجب أن يكون في حده الأدنى. لقد أمضينا شهورًا نتحقق من المنهجيات المختلفة. في النهاية، أصبح من الواضح أن لدينا اكتشاف حقيقي ومتين ". يقول ماكجو إن التشكك جزء من العملية العلمية ويتفهم إحجام العديد من العلماء عن رؤية نظرية موند كاحتمال. "لقد جئت من نفس المكان مثل أولئك الموجودين في مجتمع المادة السوداء أو المظلمة. من المؤلم أن نعتقد أننا قد نكون مخطئين. لكن Milgrom توقع ذلك منذ أكثر من 30 عامًا مع MOND. لا توجد نظرية أخرى تنبأت بالسلوك المرصود "

. المصادر: مجلة الفيزياء الفلكية الثقب الأسود المركزي في وضع الخمول هل الثقب الأسود فائق الكتلة في مركز درب التبانة يدور؟ إذا كان الأمر كذلك، فهو بسرعة منخفضة. لوك مانجين | 17 ديسمبر 2020 | 2 مليون - الفيسبوك - تويتر - ينكدين - غوغل + - لطباعة يوفر سلوك النجوم حول الثقب الأسود المركزي لمجرتنا معلومات عن دوران هذا النجم البالغ 4 ملايين كتلة شمسية. © ESO / L. Calçada / spaceengine.org

في الآونة الأخيرة، احتلت الثقوب السوداء مركز الصدارة مع العديد من النتائج، وبلغت ذروتها في جائزة نوبل في الفيزياء لعام 2020 التي مُنحت للبريطاني روجر بنروز لعمله النظري حول الثقوب السوداء بالإضافة إلى الألماني رينهارد جينزل والأمريكية أندريا جيز لاكتشافهما الثقب الأسود الهائل في مركز مجرة درب التبانة. الأخير، المسمى Sagittarius A * (Sgr A *)  لم يكشف بعد عن كل أسراره. وعلى وجه الخصوص، لا يُعرف الكثير عن دورانه. بحث أبراهام لوب من جامعة هارفارد وجياكومو فراغيون من جامعة نورث وسترن في إيفانستون بالولايات المتحدة في هذه القضية. للقيام بذلك، لاحظوا بعض أربعين نجمًا من النوع S (نجوم عملاقة قديمة) في مدار بالقرب من Sgr A *. مرتبة في ثقبين أسودين طائرين مائلين بالنسبة إلى المجرة، تصل أحيانًا إلى سرعات مذهلة قريبة من سرعة الضوء. بحث عالما الفيزياء الفلكية عن آثار تأثير لينس-ثيرينج. بم يتعلق الأمر؟  بالثقوب السوداء تنبأت بها نظرية النسبية العامة ، وتنص على أن النجم الدوار يشوه الزمكان المحيط ، خاصة وأن سرعة وكتلة النجم كبيرة. هذا التشوه له تداعيات على حركة النجوم في مدار حول الأول، وإذا كانوا هم أنفسهم في حالة دوران، فإن محور هذا الدوران يتحول ويرسم مخروطًا، تمامًا كما تفعل القمة في نهاية رحلتها.. نتحدث عن السبق. لذلك قام أبراهام لوب وجياكومو فراغيون بتعقب هذه الظاهرة الضعيفة للغاية من خلال مشاهدة بدورة محتملة لنجوم من النوع S. واستنتجوا أنه إذا كان الثقب الأسود الهائل Sgr A * (من حوالي 4 ملايين كتلة شمسية) يدور، فإن سرعة هذه الحركة ليست كافية لإحداث تأثير Lense-Thirring. يقدر بنحو 10٪ من سرعة الضوء في أفق النجم.

الثقب الأسود المركزي في وضع الخمول هل الثقب الأسود فائق الكتلة في مركز درب التبانة يدور؟ إذا كان الأمر كذلك، فهو بسرعة منخفضة. لوك مانجين | 17 ديسمبر 2020 | 2 مليون - الفيسبوك - تويتر - ينكدين - جوجل + - لطباعة سلوك النجوم يوفر es حول الثقب الأسود المركزي لمجرتنا معلومات عن دوران هذا النجم البالغ 4 ملايين كتلة شمسية.© ESO / L. Calçada / spaceengine.org

إعداد وترجمة د. جواد بشارة

 وفقًا لنموذج جديد، سيكون كوننا موجودًا على فقاعة متوسعة في بُعد إضافي  بعد أكثر من 20 عامًا من اكتشاف التوسع المتسارع للكون، لا يزال العلماء يواجهون مأزقًا فيما يتعلق بأصل هذه الظاهرة. تم طرح العديد من التفسيرات، بما في ذلك وجود طاقة افتراضية تملأ الكون: الطاقة السوداء (أو الطاقة المظلمة). حتى اليوم، لا تزال طبيعة هذا المكون غير معروفة، لكن نموذجًا جديدًا للكون قدمه المنظرون السويديون، ودمج الطاقة المظلمة، يقدم طريقة جديدة لوصف تسارع تمدد الكون. في عام 1998، أظهر عالما الكونيات شاول بيرلماتر وآدم ريس أن الكون يتوسع بسرعة. لشرح هذا التسارع، بعد بضعة أشهر، نشرهيوترر د. Huterer وتيرنر M. S. Turner نموذجًا يتضمن شكلًا افتراضيًا للطاقة: الطاقة المظلمة. في النموذج القياسي لعلم الكونيات، تمثل الطاقة المظلمة حوالي 70٪ من إجمالي كثافة الطاقة في الكون المرئيوهي  موجودة في كل مكان في الكون، وتمتلك ضغط سلبي - أي تأثير مثير للنبذ بدلاً من تأثير سحب مثل الجاذبية، لا تزال طبيعة الطاقة المظلمة غير معروفة. بالنسبة لبعض علماء الكونيات، لن تكون الطاقة المظلمة سوى الثابت الكوني الذي أدخله أينشتاين في نظريته عن النسبية العامة. ولكن هناك نماذج أخرى تتضمن إما جسيمات جديدة أو إضافة حقول جديدة: الجوهر، الجاذبية f (R)، نظرية غاز شابلغين Chaplygin، إلخ. تسارع توسع الكون في ظل نظرية الأوتار: تقدم نظرية الأوتار أيضًا عددًا من النماذج للكون سريع التوسع. في إطار هذه النظرية، بالإضافة إلى الأبعاد المكانية الثلاثة للنسبية العامة، يحتوي الكون على أبعاد إضافية، 6 أو 7 اعتمادًا على النظرية المدروسة (نظرية الأوتار الفائقة أو نظرية( M) ) حيث يتم ضغط هذه الأبعاد الإضافية على مقياس بلانك، في تكوينات مختلفة اعتمادًا على كل من هندسة الغشاء البران - الكائن الذي يقع عليه كوننا - وعلى ديناميكيات الحقول الكمومية في هذه الغشاء. كل هذه التكوينات تؤدي إلى حالات فراغ مختلفة - تسمى الحلول - يكون لمعظمها قيمة طاقة فراغ متوافقة مع ظاهرة التوسع المتسارع. اعتمادًا على تكوين الغشاء، وهندسة الأبعاد الإضافية، وطوبولوجيا الحقول الكمومية، هناك ما يقرب من 10500 حل لنظرية الأوتار، كل منها يتوافق مع كون معين.  ومع ذلك، فإن هذا "مشهد الأوتار"، وهو الاسم الذي يطلق على كل هذه الحلول، ينتقده جزء من المجتمع العلمي بسبب تناقضه الرياضياتي. بتعبير أدق بسبب التكوينات العديدة جدًا للأكوان الناتجة عن النظرية - 10100 على الأقل، إن لم يكن 10500. على وجه الخصوص منذ يونيو 2018، أشارت سلسلة من المقالات المكتوبة تحت إشراف الفيزيائي كومرون فافا من جامعة هارفارد، ونوقشت خلال مؤتمر Strings 2018 في اليابان، إلى التناقضات في الغالبية العظمى من الحلول المستمدة من النظرية. هذه الكائنات، وفقًا للمؤلفين، غير متوافقة مع وجود طاقة مظلمة ثابتة ذات كثافة ثابتة، كما تشير الملاحظات التي تم إجراؤها منذ عام 1998. فقاعة الكون والبعد الإضافي: نموذج جديد للكون في توسع متسارع صاغه علماء الفيزياء النظرية في جامعة أوبسالا بالسويد ويقترحون الآن نموذجًا جديدًا مشتقًا من نظرية الأوتار، يستوعب القيود الفيزيائية والرياضياتية التي تفرضها الملاحظات ويتجاوز الانتقادات المعروضة في المقالات التي نشرت تحت إشراف كومرن فافا. تم نشر النموذج في مجلة Physical Review Letters. في غالبية الحلول المستمدة من نظرية الأوتار، يوصف الكون بأنه كون مضاد. إنه نموذج كوني - حل لمعادلات النسبية العامة - يكون فيه الكون متجانسًا وخواصه متماثلة، وخاليًا من المادة وله ثابت كوني سلبي.   تضفي ديناميات الثابت الكوني طابعًا رسميًا على نوع الكون الذي تم الحصول عليه. يتوافق الثابت الكوني الإيجابي مع de Sitter Universe  نموذج سيتر الكوني(أزرق)، بينما يتوافق الثابت الكوني السالب مع كون سيتر المضاد de Sitter Universe (سماوي). ومع ذلك، وفقًا للملاحظات من بعثات WMAP و Planck و HOLiCOW، يبدو أن للكون، على العكس من ذلك، ثابت كوني إيجابي، وبالتالي يتوافق مع نموذج يسمى De Sitter's Universe.  يقترح الفيزيائيون السويديون في مقالتهم حل هذه المشكلة من خلال إظهار أن الديناميكيات الفيزيائية لكوننا تأتي في الواقع من الانحطاط. إلغاء مساحة مكافحة الحاضنة في 5 أبعاد. هذا "التحول" للفضاء الأصلي 5D   المضاد سيكون له تأثير ظهور فراغ حقيقي، وبالتالي ثابت كوني إيجابي، في فضاء دي سيتر رباعي الأبعاد المطابق للغشاء الذي يقع الكون. بعبارة أخرى، فإن المرور من الفضاء إلى الفضاء المضاد ذو الخمسة أبعاد 5 D إلى مساحة de Sitter في 4D   يتوافق، بالنسبة لمراقب في 4D، مع ظهور ثابت كوني إيجابي، وبالتالي مع توسع متسارع.

يقترح النموذج الكوني الجديد الذي اقترحه الباحثون السويديون أن كوننا سيكون موجودًا على سطح فقاعة تتوسع من خلال بُعد إضافي. فيزيائيًا، يتجسد هذا على شكل فقاعة متوسعة (في الواقع، إنه تنويع للفراغ، أي فقاعة فراغ) على المحيط الذي يقع عليه كوننا. بالإضافة إلى ذلك، لم يعد التوسع يحدث في 4D  ولكن في 5D، وهذا يعني ضمناً بعد إضافي. الأوتار، التي هي في ظل نظرية الأوتار هي أصل الجسيمات وبالتالي المادة والإشعاع، تمتد أيضًا عبر هذا البعد الإضافي ؛ وبالتالي فإن المادة التي نلاحظها تتوافق مع نهايات هذه السلاسل. لذلك سيكون كوننا موجودًا على فقاعة متوسعة ذات أبعاد إضافية (5D)، والتي سوف ندركها - لأسباب فيزيائية تتعلق بالمرور من الفضاء المضاد إلى فضاء دي سيتر - 4 أبعاد فقط، بما في ذلك 3 أبعاد مكانية. توسيع الفضاء بسرعة. يقدم هذا النموذج، على الرغم من كونه تخمينيًا بحتًا، طريقة جديدة لوصف توسع الكون في إطار نظرية الأوتار، كما يقترح وجود كون متعدد تتواجد فيه فقاعات أخرى. ماذا لو كان الكون بأكمله عبارة عن شبكة عصبية حاسوبية عملاقة؟  هذا ما يقترحه الفيزيائي وعالم الكونيات فيتالي فانكورين Vitaly Vanchurin من جامعة مينيسوتا في دولوث في ورقة علميةنشرت على موقع arXiv. تبدو الفكرة مجنونة تمامًا، ومع ذلك، هل يمكننا رفضها بشكل قاطع؟ يعتقد فانكورين Vanchurin أن فرضية الشبكة العصبية يمكن أن تكون الحلقة المفقودة المطلوبة كثيرًا في التوفيق بين ميكانيكا الكموم والنسبية العامة. في ميكانيكا الكموم، يكون الزمن عالمي ومطلق، بينما تقول النسبية العامة أن الزمن نسبي، مرتبط بنسيج الزمكان. ومع ذلك، وفقًا لفانكورين، يمكن أن تظهر ديناميكيات التعلم للشبكة العصبية "سلوكيات تقريبية" موصوفة من قبل كل من ميكانيكا الكموم والنسبية العامة تقدم تعريفاً جديداً للواقع وهكذا، في مقالته، يستكشف الفيزيائي إمكانية أن يكون الكون بأكمله، في أبسط مستوياته، عبارة عن شبكة عصبية حاسوبية. ويشير إلى أن معادلات ميكانيكا الكموم تصف جيدًا إلى حد ما سلوك الشبكة العصبية المكونة من عدد كبير جدًا من الخلايا العصبية، بالقرب من التوازن وعندما تتحرك بعيدًا عنها. ومع ذلك، فإن نفس قوانين ميكانيكا الكموم تصف عمل جميع الظواهر الفيزيائية. من ناحية أخرى، من المقبول أن ميكانيكا الكموم تعمل بشكل جيد على نطاق صغير، اللامتناهي في الصغر وأن النسبية العامة تعمل بشكل جيد على نطاق واسع، اللامتناهي في الكبر، ولكن حتى الآن لم نتمكن من التوفيق بين النظريتين في إطار موحد. . وهذا ما يسمى "مشكلة الجاذبية الكمومية". من الواضح أن هناك شيئًا ما مفقودًا، ولا سيما عندما نظر المراقبون في الظاهرة قيد النظر ؛ يشار إلى هذا باسم "مشكلة القياس الكمومي". بناءً على هذه الملاحظة، يعتقد فانكورين أنه لا توجد نظريتان، بل ثلاث نظريات لتوحيدها: ميكانيكا الكموم والنسبية العامة والمراقبين. ومع ذلك، يعتقد جميع الفيزيائيين تقريبًا أن ميكانيكا الكموم هي النموذج الرئيسي، الذي يجب أن يتدفق منه كل شيء آخر نظريًا (على الرغم من أنه لا أحد يعرف بالضبط كيفية إجراء الاتصال). اليوم، يطرح فانكورين  Vanchurin احتمالًا آخر: وجود شبكة عصبية مجهرية كهيكل أساسي، ينبثق منها كل شيء آخر - ميكانيكا الكموم والنسبية العامة والمراقبين العيانيين. كيف توصل الفيزيائي إلى هذه الفرضية؟ في منشور سابق، كان مهتمًا أولاً بكيفية عمل التعلم العميق، من خلال تطبيق أساليب الميكانيكا الإحصائية على سلوك الشبكات العصبية. ومع ذلك، اتضح أنه ضمن حدود معينة، فإن ديناميكيات التعلم للشبكات العصبية تشبه إلى حد بعيد ديناميكيات الكموم التي لوحظت في الفيزياء. من هناك ظهرت فكرة أن العالم المادي ربما كان مجرد شبكة عصبية واحدة ضخمة. اختيار طبيعي للبنى العصبية لتأسيس نظريته، فانكورين استند بشكل خاص على نظرية هيوغ إيفريت (أو نظرية العوالم المتعددة) وعلى تفسير بوم (تسمى نظرية الكموم مع "المتغيرات الخفية"، أي المعلمات الفيزيائية الافتراضية التي لن تؤخذ في الاعتبار من قبل مسلمات ميكانيكا الكموم). في افتراضه، اعتبر أن المتغيرات الخفية هي حالات الخلايا العصبية الفردية والمتغيرات القابلة للتدريب (مثل متجه التحيز ومصفوفة الوزن) لتكون متغيرات كمومية. ومع ذلك، يمكن أن تكون المتغيرات المخفية هنا غير محلية (وهو ما يتعارض مع مبدأ عدم مساواة بيل): يمكن توصيل كل خلية عصبية بجميع الخلايا العصبية الأخرى، لذلك لا يحتاج النظام إلى أن يكون محليًا. فكرة مجنونة؟ حتى الآن، لم يتم قبول أي من "النظريات على الإطلاق" التي تم اقتراحها بالفعل لوصف مجموعة التفاعلات الأساسية الأربعة - الجاذبية، والكهرومغناطيسية، والتفاعلات الضعيفة والقوية -: لم يجعل أي منها من الممكن وصف التفاعل. تتوافق الجاذبية مع الإطار النظري لفيزياء الجسيمات، والذي يستخدم لوصف التفاعلات الثلاثة الأخرى. لكن فانكورين   Vanchurin  يؤكد أنه على عكس النظريات الأخرى على الإطلاق، فإن إنكاره أكثر صعوبة: في الواقع، يجب أن نجد ظاهرة فيزيائية لا يمكن تشكيلها باستخدام شبكة عصبية. إنها مهمة صعبة، كما يقول، لأننا نعرف القليل جدًا عن سلوك الشبكات العصبية وكيف يعمل التعلم الآلي في الواقع. يضيف الفيزيائي أيضًا أن نظريته يمكن أن تشرح آلية الانتقاء الطبيعي. في الواقع، هناك هياكل (أو شبكات فرعية) للشبكة العصبية المجهرية أكثر استقرارًا من غيرها. ستبقى هذه الهياكل على قيد الحياة أثناء التطور، في حين سيتم القضاء على الأقل استقرارًا، بغض النظر عن المقياس الذي تم النظر فيه. كل ما نراه حولنا (جسيمات، ذرات، خلايا، مراقبين، إلخ) سيكون نتيجة الانتقاء الطبيعي. يظل معظم علماء الفيزياء وخبراء التعلم الآلي متشككين في استنتاجات زملائهم. يعترف فانكورين نفسه بأنه ربما لم يدرك بعد التعقيد الكامل للشبكات العصبية، وأنه "لم يكن لديه الوقت حتى للتفكير فيما يمكن أن تكون عليه النتائج الفلسفية". فيما يتعلق بما إذا كنا نعيش جميعًا في نوع من محاكاة "نمط المصفوفة" على غرار عالم فيلم ماتريكس، يرد الفيزيائي، "لا، نحن نعيش في شبكة عصبية، لكن قد لا نرى الفرق أبدًا   يجد الذكاء الاصطناعي حلولاً دقيقة لمعادلة شرودنغر : شهدت السنوات القليلة الماضية تطورات مذهلة في مجال الذكاء الاصطناعي، لا سيما فيما يتعلق بالشبكات العصبية، التي تم تطويرها لأغراض مختلفة لحل المشكلات المعقدة، بدءًا من أتمتة أنظمة الكمبيوتر (مثل التعرف على الوجه أو "التعلم الآلي") إلى الدقة الرياضياتية البحتة. في الآونة الأخيرة، استغل فريق من الباحثين شبكة الذكاء الاصطناعي هذه من خلال تطوير طريقة قادرة على حساب (حلول) معادلة شرودنغر الشهيرة في كيمياء الكموم. الهدف من كيمياء الكموم هو التنبؤ بالخصائص الكيميائية والفيزيائية للجزيئات بناءً على ترتيب ذراتها في الفضاء فقط، وتجنب الحاجة إلى التجارب المعملية التي تتطلب الكثير من الموارد وتستغرق وقتًا طويلاً. من حيث المبدأ، يمكن تحقيق ذلك من خلال حل معادلة شرودنغر، ولكن من الناحية العملية تعتبر مهمة صعبة للغاية. للتغلب على هذه المشكلة، طور فريق من الباحثين من جامعة برلين Freie Universität Berlin، ألمانيا، طريقة قائمة على الشبكة العصبية تسمح بمزيج غير مسبوق من الدقة والكفاءة الحسابية لتحقيق النتيجة . حتى الآن، كان من المستحيل إيجاد حل دقيق للجزيئات العشوائية التي يمكن حسابها بكفاءة. يقول البروفيسور فرانك نوي، الذي قاد الفريق: "نعتقد أن نهجنا يمكن أن يكون له تأثير كبير على مستقبل كيمياء الكموم". نُشرت نتائج الدراسة في مجلة NatureChemistry.  تحت عنوان الهروب من تسوية الدقة / التكلفة إن دالة الموجة - التي تحدد سلوك الإلكترونات في الجزيء - هي في صميم كيمياء الكموم ومعادلة شرودنغر. هذا كيان عالي الأبعاد، لذلك من الصعب للغاية فهم جميع الفروق الدقيقة التي تشفر كيفية تأثير الإلكترونات الفردية على بعضها البعض. علاوة على ذلك، تتخلى العديد من طرق كيمياء الكموم عن التعبير عن وظيفة الموجة ككل، وتحاول فقط تحديد الطاقة أي لجزيء معين. ومع ذلك، فمن الضروري إجراء تقديرات تقريبية، مما يحد من جودة التنبؤ بهذه الأساليب. تمثل الطرق الأخرى للدالة الموجية باستخدام عدد هائل من لبنات البناء الرياضياتية البسيطة، ولكن هذه الأساليب معقدة للغاية بحيث يستحيل ممارستها لأكثر من حفنة من الذرات. . يوضح الدكتور جان هيرمان من جامعة Freie Universität Berlin، الذي ابتكر السمات الرئيسية للطريقة التي تمت دراستها هنا: "إن الهروب من التسوية المعتادة بين الدقة والتكلفة الحسابية هو أعظم إنجاز لكيمياء الكموم . أعلاه رسم بياني يلخص الطريقة والآلية التكرارية لعمل الشبكة العصبية وعقدها لحل معادلة شرودنغر الإلكترونية. أكثر هذه الانحرافات شيوعًا حتى الآن هي نظرية الكثافة الوظيفية عالية الربحية. نعتقد أن طريقة مونت كارلو الكمومية العميقة la méthode de Monte Carlo quantique profonde,التي نقترحها يمكن أن تكون بنفس الفعالية، إن لم تكن أكثر فاعلية. إنها توفر دقة غير مسبوقة بتكلفة حسابية لا تزال مقبولة ". طريقة جديدة لتمثيل الوظائف الموجية لإلكترونات الشبكة العصبية العميقة التي صممها فريق البروفيسور نوح هي طريقة جديدة لتمثيل الوظائف الموجية للإلكترونات. "بدلاً من النهج القياسي لتكوين الدالة الموجية من مكونات رياضياتية بسيطة نسبيًا، صممنا شبكة عصبية اصطناعية قادرة على تعلم الأنماط المعقدة لكيفية تواجد الإلكترونات حول النوى، يشرح نوح. ميزة خاصة لوظائف الموجات الإلكترونية هي عدم تناسقها. عندما يتم تبادل إلكترونين، يجب تغيير إشارة الدالة الموجية. كان علينا بناء هذه الخاصية في بنية الشبكة العصبية من أجل نهج العمل "، يضيف هيرمان. هذه الخاصية، المعروفة باسم "مبدأ استبعاد باولي" principe d’exclusion de Pauli ، هي السبب في أن مؤلفي الدراسة أطلقوا على طريقتهم اسم "PauliNet"، وهو نظام تعليمي لوظيفة الموجة العميقة يسمح للحصول على حلول شبه دقيقة لمعادلة شرودنغر الإلكترونية للجزيئات التي يصل عددها إلى 30 إلكترونًا. إلى جانب مبدأ استبعاد باولي، فإن وظائف الموجة الإلكترونية لها أيضًا خصائص فيزيائية أساسية أخرى، ويتمثل الكثير من نجاح PauliNet المبتكر في أنها تدمج هذه الخصائص في الشبكة العصبية العميقة، بدلاً من تركها التعلم العميق لاكتشافها بمجرد مراقبة البيانات. يقول نوح: "إن دمج الفيزياء الأساسية في الذكاء الاصطناعي أمر ضروري لقدرته على عمل تنبؤات ذات مغزى في هذا المجال". "هذا حقًا حيث يمكن للعلماء تقديم مساهمة كبيرة في الذكاء الاصطناعي، وهذا هو بالضبط ما تركز عليه مجموعتي." ومع ذلك، لا يزال هناك العديد من التحديات التي يجب التغلب عليها قبل أن تصبح الطريقة المعروضة هنا جاهزة للتطبيق الصناعي. وخلص الباحثون إلى أنه "لا يزال البحث أساسيًا، لكنه تناول جديد لمشكلة عمرها قرون في علوم الجزيئات والمواد، ونحن متحمسون للإمكانيات التي تفتحها". للباحثين: كل كود الكمبيوتر الذي تم تطويره كجزء من هذا العمل متاح في حزمة "DeepQMC"  

تؤكد التجربة الكمومية ذلك: "الواقع" غير موجد حتى نقيسه: أعاد العلماء في أستراليا إنشاء تجربة مشهورة، وأكدت التجارب الأخيرة التنبؤات الغريبة لفيزياء الكموم حول طبيعة الواقع الكمومي، مما يثبت أنه لا يوجد حتى نقيسه (على الأقل، في نطاق صغير جدًا في اللامتناهي في الصغر)  في حين أن كل هذا قد يبدو معقدًا للغاية، فإن التجربة المعنية تطرح سؤالًا بسيطًا للغاية: إذا كان لديك جسم يمكن أن يتصرف إما كجسيم أو كموجة، ففي أي نقطة "يقرر" هذا الجسم؟ »السلوك الذي سيتبناه؟ وفقًا لمنطقنا، نميل إلى افتراض أن الكائن يتصرف مثل جسيم أو موجة، اعتمادًا على طبيعته، وأن القياسات المأخوذة لا تؤثر على الاستجابة بأي شكل من الأشكال. لكن نظرية الكموم تتنبأ بأن النتيجة تعتمد على كيفية قياس الجسم. وهذا بالضبط ما اكتشفه فريق من الجامعة الوطنية الأسترالية. "إنه يثبت أن القياس هو كل شيء. يقول الفيزيائي والباحث الرئيسي أندرو تروسكوت، على المستوى الكمومي، لا يوجد الواقع إذا لم ننظر إليه عُرفت باسم (John) Wheeler Delayed Choice Experiment، وقد تم اقتراحها لأول مرة في عام 1978 واستخدمت حزم إشعاعات مضيئة ينعكس ضوءها بواسطة المرايا. ومع ذلك، في ذلك الوقت، كانت التكنولوجيا اللازمة لإجراء هذه التجربة غير كافية. ولكن الآن، بعد 40 عامًا تقريبًا، نجح الفريق الأسترالي في إعادة إنشاء التجربة باستخدام ذرات الهيليوم المتناثرة بواسطة أشعة الليزر. تبدو تنبؤات فيزياء الكموم حول التداخلات les interférences غريبة جدًا عند تطبيقها على الضوء، الذي يتصرف مثل الموجة. يقول رومان خاكيموف، طالب دكتوراه في الجامعة عمل في المشروع: "ثم إجراء التجربة على الذرات، وهي عناصر معقدة لها كتلة وتتفاعل مع الحقول الكهربائية، تجعل الأمور أكثر غرابة". . من أجل إعادة إنشاء التجربة بنجاح، حاصر الفريق ذرات الهيليوم في حالة تُعرف باسم مكثف بوز-آينشتاين ثم طردها، حتى تم ترك كل ما تبقى ذرة واحدة. بعد ذلك، أسقط العلماء الذرة المتبقية بين حزمتين من أشعة الليزر، مما أدى إلى إنشاء نمط شبكي، والذي كان بمثابة مفترق طرق حقيقي، مما أدى إلى تشتيت مسار الذرة، تمامًا كما تنثر الشبكة الصلبة الضوء. ثم أضاف الباحثون عشوائياً "شبكة" ثانية، والتي بدورها أعادت ربط المسارات، ولكن فقط بعد أن مرت الذرة بالفعل بالشبكة الأولى. عندما تمت إضافة هذه الشبكة الثانية، تسببت إما في تداخل بناء أو مدمر، وهو ما يتوقعه المرء إذا جاءت الذرة في كلا الاتجاهين (مثل الموجة). ولكن عند عدم إضافة الشبكة الثانية، لم يلاحظ أي تداخل، كما لو أن الذرة اختارت مسيرًا واحدًا فقط. في الواقع، حقيقة أن هذه الشبكة الثانية لم تتم إضافتها إلا بعد أن مرت الذرة بالفعل عبر التقاطع الأول، تشير إلى أن الأخير لم يحدد طبيعته بعد، قبل أن يتم قياسه للمرة الثانية. لذلك إذا كنت تعتقد أن الذرة قد اتخذت مسارًا معينًا أو مسارين أثناء مرورها عبر التقاطع الأول، فهذا يعني أن بعض القياسات المستقبلية ستؤثر على مسار الذرة، أوضح تروسكوت: "لم تتجمع الذرات أبدًا. لم ينتقلوا من أ إلى ب. فقط عندما تم قياسهم في نهاية رحلتهم، تم إنشاء سلوكهم الشبيه بالموجة أو الجسيم ". على الرغم من أن كل هذه الأمور قد تبدو غريبة، إلا أن هذا في الواقع تحقق حقيقي من صحة نظرية الكم التي تصف الظواهر الأساسية في العمل في الأنظمة الفيزيائية، خاصة في المقياسين الذرية ودون الذرية. بفضل هذه النظرية بشكل أساسي، تمكنا من تطوير تقنيات مثل مصابيح LED والليزر وشرائح الكمبيوتر. لكن حتى الآن، كان من الصعب دائمًا تأكيد أن هذا النموذج يعمل بالفعل، مع عرض مثل هذا. تم نشر جميع نتائج الدراسة في مجلة NaturePhysics. ا  اكتشف الفيزيائيون قوة غير متوقعة تؤثر على الجسيمات النانوية في الفراغ :اكتشف الفيزيائيون قوة جديدة غير متوقعة تعمل على الجسيمات النانوية في الفراغ، مما يسمح بدفعها إلى "العدم". بالطبع، بدأت فيزياء الكموم تشير إلى أن هذا "العدم" غير موجود بالفعل: حتى الفراغ مملوء بتقلبات كهرومغناطيسية صغيرة. هذا البحث الجديد هو دليل إضافي على أننا بدأنا للتو في فهم القوى الغريبة التي تعمل على أصغر مستوى من العالم المادي، وتبين لنا كيف يمكن أن يتسبب العدم في حركة جانبية. إذن كيف يمكن للفراغ أن يحمل قوة؟ من أول الأشياء التي نتعلمها في الفيزياء الكلاسيكية أنه في الفراغ التام (مكان خالٍ تمامًا من المادة)، لا يمكن أن يوجد الاحتكاك لأن الفضاء الفارغ لا يمكنه أن يمارس قوة على الأشياء التي يحيط بها لكن في السنوات الأخيرة، أظهر علماء فيزياء الكموم أن الفراغ مملوء بالفعل بتقلبات كهرومغناطيسية صغيرة يمكن أن تتداخل مع نشاط الفوتونات (جسيمات الضوء)، وتنتج قوة كبيرة على الأشياء. . هذا هو تأثير كازيمير الذي تنبأ به الفيزيائي الهولندي هندريك كازيمير عام 1948. الآن، أظهرت الدراسة الجديدة أن هذا التأثير أقوى مما كان يعتقد سابقًا. في الواقع، لا يمكن قياس هذا الأخير إلا على المقياس الكمومي. ولكن عندما نبدأ في تطوير تقنيات أصغر وأصغر، يصبح من الواضح أن هذه التأثيرات الكمومية يمكن أن تؤثر بقوة على بعض تقنياتنا في النطاق العياني الكبير على مستوى العالم. "هذه الدراسات مهمة لأننا نقوم بتطوير تقنيات النانو التي تعمل بمسافات وأحجام صغيرة جدًا بحيث يمكن لهذا النوع من القوة أن يهيمن. وكل شيء آخر "، كما يقول الباحث الرئيسي أليخاندرو مانجافاكاس من جامعة نيو مكسيكو في الولايات المتحدة. ويضيف: "نحن نعلم أن قوى كازيمير موجودة، لذا ما نحاول القيام به هو إيجاد التأثير العام الذي تحدثه على الجسيمات الصغيرة جدًا". من أجل معرفة كيف يمكن أن يؤثر تأثير كازيمير على الجسيمات النانوية، حلل الفريق ما حدث مع الجسيمات النانوية التي تدور بالقرب من سطح مستو في فراغ. اكتشفوا بعد ذلك أن تأثير كازيمير يمكنه بالفعل دفع هذه الجسيمات النانوية جانبًا، حتى لو لم تلمس السطح. لتصويرها، تخيل كرة صغيرة تدور على سطح يقصف باستمرار بالفوتونات. بينما تعمل الفوتونات على إبطاء دوران الكرة، فإنها تتسبب أيضًا في تحرك الكرة في اتجاه جانبي: 

باللون الأحمر، دوران الكرة. باللون الأسود، المسافة بين الكرة والسطح المستوي والأزرق، تأثير كازيمير الجانبي.

في مجال الفيزياء الكلاسيكية، يتطلب الأمر احتكاكًا بين الكرة والسطح لتحقيق هذا النوع من الحركة الجانبية، لكن العالم الكمومي لا يتبع نفس القواعد: يمكن دفع الكرة فوق سطح، حتى لو لم تفعل ذلك. لا تلمسه. يوضح مانجافاكاس: "تتعرض الجسيمات النانوية لقوة جانبية كما لو كانت ملامسة للسطح، على الرغم من انفصالها عنه بالفعل". ويضيف: "إنه رد فعل غريب، لكنه يمكن أن يكون له تأثير كبير على المهندسين". قد يلعب هذا الاكتشاف الجديد دورًا مهمًا في كيفية تطوير تقنيات مصغرة بشكل متزايد في المستقبل، بما في ذلك أجهزة مثل أجهزة الكمبيوتر الكمومية. يقول الباحثون إنهم يستطيعون التحكم في اتجاه القوة عن طريق تغيير المسافة بين الجسيم والسطح، مما قد يكون مفيدًا للمهندسين والعلماء الذين يعملون على طرق معالجة المادة، في مقياس النانو. تم نشر الدراسة بالفعل في Physical Review Letters وتحتاج النتائج الآن إلى تكرارها والتحقق منها من قبل فرق أخرى. لكن حقيقة أن لدينا الآن دليلًا على أنه يمكن استخدام قوة جديدة مثيرة للاهتمام لتوجيه الجسيمات النانوية إلى الفراغ أمر مثير للاهتمام للغاية ويسلط الضوء على عنصر جديد تمامًا من العالم الكمومي وقواه التي لا يزال يُساء فهمها إلى حد كبير. المصدر: خطابات المراجعة الفيزيائية، جامعة نيو مكسيكو 

اكتشاف "مجرة أحفورية" مدفونة في مجرة درب التبانة:

هذا اكتشاف مذهل قام به علماء الفلك من برنامج مسح الأجسام السماوية Sloan Digital Sky Surveys (APOGEE). لقد حددوا ما يبدو أنه "مجرة أحفورية" مخبأة في أعماق مجرتنا، درب التبانة. المجتمع العلمي متحمس ويتوقع أن يضطر إلى إعادة النظر في النماذج التي تشرح تكوين درب التبانة. إن علماء الفلك، الذين يعملون مؤخرًا مع بيانات من Sloan Digital Sky Surveys (APOGEE)  ويدرسون تجربة تطور المجرة من مرصد Apache Point في نيو مكسيكو (الولايات المتحدة)، فوجئوا بهذا الاكتشاف. قد تؤدي نتائج دراستهم، التي نُشرت الأسبوع الماضي في مجلة الإخطارات الشهرية للجمعية الملكية الفلكية، إلى تغيير فهمنا لكيفية تطور مجرة درب التبانة إلى المجرة التي نعرفها اليوم. ربما اصطدمت المجرة الأحفورية المقترحة بدرب التبانة قبل عشرة مليارات سنة، عندما كانت مجرتنا لا تزال في مهدها. أطلق عليها علماء الفلك اسم هيراكليس، على اسم بطل اليونان القديمة الذي حصل على هدية الخلود، أثناء إنشاء مجرة درب التبانة. تمثل بقايا هيراكليس حوالي ثلث الهالة الكروية لمجرة درب التبانة. لكن إذا كانت النجوم وغاز هيراكليس تشكلان نسبة كبيرة من هالة المجرة، فلماذا لم نرصدها من قبل؟ تكمن الإجابة في موقعها في عمق مجرة درب التبانة. مثل العثور على إبر في كومة قش يقول ريكاردو شيافون من جامعة جون مورس في ليفربول (LJMU) في المملكة المتحدة و عضو فريق البحث: "للعثور على مجرة أحفورية كهذه، كان علينا أن ننظر إلى التركيب الكيميائي المفصل وحركات عشرات الآلاف من النجوم".. هذا صعب بشكل خاص على النجوم في مركز مجرة درب التبانة، لأنها مخفية عن الأنظار بسبب سحب الغبار بين النجوم. يسمح لنا APOGEE باختراق هذا الغبار ورؤية أعماق قلب درب التبانة أكثر من أي وقت مضى

في الصورة أعلاه درب التبانة ينظر إليها من الأرض. الخواتم يُظهر x الملون المدى التقريبي للنجوم من مجرة هيراكليس الأحفورية. الأجسام الصغيرة في أسفل يمين الصورة هي سحابة ماجلان الكبيرة والصغيرة، وهما مجرتان صغيرتان تابعتان لدرب التبانة.

للقيام بذلك، يرصد   APOGEE  أطياف النجوم في ضوء الأشعة تحت الحمراء القريبة، بدلاً من الضوء المرئي الذي يحجبه الغبار. خلال عشر سنوات من المراقبة، قاس APOGEE أطياف أكثر من نصف مليون نجم في جميع أنحاء مجرة درب التبانة، بما في ذلك نواتها يقول داني هورتا، طالب دراسات عليا: "يعد فحص مثل هذا العدد الكبير من النجوم أمرًا ضروريًا للعثور على نجوم غير عادية في قلب مجرة درب التبانة المكتظة بالنجوم، وهو ما يشبه العثور على إبر في كومة قش" de LJMU والمؤلف الرئيسي لهذه الدراسة الجديدة. لفصل النجوم التي تنتمي إلى هيراكليس عن تلك الموجودة في مجرة درب التبانة، قام الفريق بتحليل ومقارنة كل من التركيبات الكيميائية وسرعات النجوم التي تم قياسها بواسطة أداة APOGEE. يقول هورتا: "من بين عشرات الآلاف من النجوم التي فحصناها، كان لبضع مئات منها بشكل مدهش تركيبات كيميائية وسرعات مختلفة ". انطباع الفنان عن درب التبانة من الأعلى. تظهر الحلقات الملونة المدى التقريبي لمجرة هيراكليس الأحفورية. تشير النقطة الصفراء إلى موضع الشمس. مع نمو المجرات من خلال اندماج المجرات الأصغر بمرور الوقت، غالبًا ما يتم رصد بقايا المجرات القديمة في الهالة الخارجية لمجرة درب التبانة، وهي سحابة ضخمة من النجوم تحيط بالمجرة الرئيسية. ولكن نظرًا لأن مجرتنا مبنية من الداخل، لتحديد الاندماجات الأولى، من الضروري مراقبة الأجزاء الأكثر مركزية من هالة المجرة المدفونة في أعماق القرص. مجرة غير عادية أكثر مما كنا نعتقد حيث تشكل النجوم التي تنتمي في الأصل إلى هيراكليس حوالي ثلث كتلة هالة درب التبانة بأكملها اليوم - مما يعني أن هذا الاصطدام القديم كان حدثًا رئيسيًا في تاريخ مجرتنا. . يشير هذا إلى أن مجرتنا قد تكون غير عادية، لأن معظم المجرات الحلزونية الضخمة المماثلة لها حياة بدائية أكثر هدوءًا. يقول سكيافون: "باعتبارها موطننا الكوني، فإن مجرة درب التبانة مميزة بالفعل بالنسبة لنا، ولكن هذه المجرة القديمة المدفونة بداخلها تجعلها أكثر خصوصية". "APOGEE هي واحدة من الدراسات الرئيسية للمرحلة الرابعة من SDSS، وهذه النتيجة هي مثال على العلم المذهل الذي يمكن لأي شخص أن يكون جزءًا منه، الآن بعد أن أكملنا مهمتنا التي دامت عشر سنوات تقريبًا،" يعلق كارين ماسترز، المتحدث الرسمي باسم SDSS-IV. ولن ينتهي عصر الاكتشاف الجديد هذا بانتهاء أرصاد APOGEE. في الواقع، بدأت المرحلة الخامسة من SDSS بالفعل في جمع البيانات، وسيبني "مخطط درب التبانة" على نجاح APOGEE لقياس أطياف النجوم بعشر مرات في مناطق مختلفة من الطريقاللبني أو درب التبانة، باستخدام ضوء الأشعة تحت الحمراء القريب أو الضوء المرئي أو كليهما. توضح المحاكاة أدناه تشكيل مجرة مشابهة لمجرة درب التبانة، على مدى 13 مليار سنة تقريبًا    في مجال البحث عن حضارات ذكية خارج كوكب الأرض (SETI)، فإن الإشارة الشهيرة Wow! بالتأكيد تحتل المركز الأول على المنصة. تم اكتشاف هذه الإشارة المتكررة التي تبلغ مدتها 72 ثانية عام 1977 بواسطة التلسكوب الراديوي Big Ear، وكانت موضع اهتمام علماء الفلك لأكثر من 40 عامًا. على الرغم من أن أصلها لا يزال غير معروف، إلا أن بعض الباحثين، بمن فيهم جون كراوس، مدير المرصد وقت الاكتشاف، يتفقون على أن مثل هذه الإشارة تشير بقوة إلى أصل فضائي ذكي. في الآونة الأخيرة، قام عالم فلك هاو، من خلال تجميع بيانات خريطة النجوم بالتفصيل من ملاحظات غايا، بتحديد النجم الأكثر احتمالا (أو حوله) الذي انبعثت منه الإشارة. ربما عن طريق كوكب خارج المجموعة الشمسية يدور حوله؟ لم يتم التحقق من هذه الفرضية بعد. تم تفكيك تلسكوب Big Ear Radio Telescope في ديلاوير بولاية أوهايو في عام 1998 بعد أن كان يعمل لأكثر من 30 عامًا. منذ ذلك الحين تم استبداله بملعب للجولف. لم يكن Big Ear أكبر تلسكوب لاسلكي في العالم ولا الأكثر حساسية. ومع ذلك، فإن Big Ear قدم واحدة من أشهر المشاهد في تاريخ علم الفلك، وهي ملاحظة لم يتم شرحها حتى يومنا هذا. خلال السبعينيات،  بحث تلسكوب Big Ear عن إشارات من حضارات خارج كوكب الأرض. وفي 15 أغسطس 1977، وجد واحدة - إشارة عالية ومتقطعة مدتها 72 ثانية تبرز أمام ضوضاء الخلفية مثل جهاز العرض. استبعد الفريق بسرعة وجود مصدر أرضي أو بث من قمر صناعي. ومع ذلك، كانت الإشارة قوية وغير عادية لدرجة أن جيري إيمان، عالم الفلك الذي حلل البيانات المطبوعة، قام بتعليق الإشارة بكلمة "واو" وكان أول اكتشاف مباشر لقزم بني بواسطة تلسكوب لاسلكي في 15 أغسطس 1977، اكتشف تلسكوب Big Ear الراديوي إشارة غير عادية. كانت القيم عالية جدًا لدرجة أن عالم الفلك الحالي، جيري إيمان، لاحظ في السجل،كلمة  "رائع! ". وفق بيانات مرصد الأذن الكبيرة. ثم قدم مدير المرصد جون كراوس وصفا مفصلا لمشاهدة: "إشارة واو! يقترح بقوة وجود أصل ذكي خارج كوكب الأرض، ولكن لا يمكن قول المزيد حتى يعود مرة أخرى لمزيد من الدراسة ". واصل فريق Big Ear مراقبة نفس الجزء من السماء مثل الآخرين، لكن الإشارة Wow! لم تعاود الظهور. لم يلاحظ أي شيء مثل هذا في أي جزء آخر من السماءوقد مثلت تلك الإشارة نجاحاً باهراً :

أعلاه خريطة مجرة ثلاثية الأبعاد للعثور عليها حتى أن كراوس وآخرون بحثوا عن النجوم التي قد تكون مصدر الإشارة:

"قمنا بفحص كتالوجات النجوم لجميع النجوم الشبيهة بالشمس في المنطقة ولم نعثر على أي منها". حتى الآن، إشارة نجاح باهرة! لكن لا تزال غير مفسرة وفريدة من نوعها. هذا هو سبب أهمية اكتشاف هذا الأسبوع للأصل المحتمل للإشارة. الاكتشاف جاء نتيجة بحث أجراه عالم فلك هاو وإنشاء خريطة ثلاثية الأبعاد جديدة للمجرة. منطقتا السماء اللتان يمكن أن تأتي منهما إشارة Wow! لشرح هذا، علينا أن نضع أنفسنا في السياق. في عام 2013، أطلقت وكالة الفضاء الأوروبية مرصد غايا الفضائي لرسم خريطة للسماء الليلية - لتحديد موقع ومسافة وحركة النجوم بدقة غير مسبوقة. حددت Gaia حتى الآن حوالي 1.3 مليار نجم، مما سمح لعلماء الفلك بالبدء في إنشاء الخريطة ثلاثية الأبعاد الأكثر تفصيلاً لمجرتنا على الإطلاق. ومن المتوقع أن تستمر المهمة حتى عام 2024. حسنت خريطة النجوم الجديدة من Gaia بشكل كبير فهمنا للمجرة والنجوم التي تحتويها، مما أعطى عالم الفلك الهاوي ألبرتو كاباليرو فكرة. أصبحت قاعدة بيانات Gaia الآن أكثر تفصيلاً بشكل ملحوظ من كتالوج النجوم الذي درسه جون كراوس في السبعينيات، وقال إن قاعدة البيانات الجديدة ربما تكشف عن مصدر إشارة Wow! نجم مشابه للشمس كمصدر محتمل للإشارة لذا شرع كاباليرو في استكشاف الخريطة، باحثًا عن النجوم الشبيهة بالشمس من بين الآلاف التي حددها تلسكوب غايا في هذه المنطقة من السماء. على غرار الشمس، فهو يعني النجوم التي تشترك في نفس درجة الحرارة ونفس نصف القطر ونفس اللمعان. لم ينتج عن البحث سوى مرشح واحد.

"النجم الوحيد الذي يشبه الشمس في كل شيء واو! يبدو أنه 2MASS 19281982-2640123،

"يقول كاباليرو. النجم 2MASS 19281982-2640123 هو نجم شبيه بالشمس يقع على بعد 1800 سنة ضوئية وهو أفضل مرشح لأصل إشارة Wow! ا تم العثور على هذا النجم في كوكبة القوس على مسافة 1800 سنة ضوئية. إنه توأم مماثل لشمسنا، مع نفس درجة الحرارة ونفس نصف القطر ونفس اللمعان. بالطبع، لا يعني عمل كاباليرو أن 2MASS 19281982-2640123 هو بالضرورة المصدر. ويشير إلى أن هناك العديد من النجوم في هذه المنطقة من السماء المظلمة جدًا بحيث لا يمكن إدراجها في الكتالوج. يمكن أن يكون أحدهم أيضًا هو المصدر. وهناك حوالي 66 نجمة أخرى في الكتالوج حددها كاباليرو كمرشحين محتملين، لكن مع أدلة أقل صلابة. تتوافق هذه مع درجة حرارة الشمس، لكن البيانات حول لمعانها ونصف قطرها غير مكتملة حاليًا. لكن في الوقت الحالي، فإن 2MASS 19281982-2640123 هو أفضل مرشح للدراسات المستقبلية. يقول كاباليرو إن الهدف الواضح هو البحث عن إشارات لكواكب خارجية تدور حول هذا النجم. يمكن أيضًا إعطاء الأولوية لدراسة في الجزء الراديوي من الطيف. المصدر: MIT Technology Review إشارة "واو! ": فرضية حضارة خارج كوكب الأرض ما زالت غير مستبعدة . المصادر: : arXiv

و، ESA / Gaia / SDSS / NASA / JPL-Caltech /

والإخطارات الشهرية للجمعية الفلكية الملكية

 يحل أحد أكبر تحديات علم الأحياء على اليمين

 إعداد وترجمة د\ز جواد بشارة

 تركيب الإنزيم المحول للأنجيوتنسين 2 (ACE2). قامت شركة   DeepMind  البريطانية المتخصصة في الذكاء الاصطناعي - المملوكة لشركة Google منذ عام 2014 - بتطوير نسخة جديدة من الذكاء الاصطناعي تسمى AlphaFold، قادرة على التنبؤ ببنية البروتينات بدقة كبيرة! وهو إنجاز يمكن أن يساعد بشكل ملحوظ في فهم الأمراض بشكل أفضل وتطوير عقاقير جديدة. لماذا توقع بنية البروتينات؟ يمكن اعتبار البروتين على أنه شريط من الأحماض الأمينية، والذي ينحني وينثني ليشكل تشابكًا معقدًا. تحدد هذه البنية المعينة دور البروتين. ومع ذلك، فإن فهم عمل البروتينات أمر ضروري لفهم آليات الحياة. ضع في اعتبارك مثالًا ملموسًا: حاليًا، يركز البحث في لقاحات COVID-19 على ذروة بروتين الفيروس التاجي. تعتمد كيفية ارتباط الأخير بالخلايا البشرية وتكاثرها على شكل هذا البروتين وشكل بروتينات المستقبل على سطح الخلية. هذا هو السبب في أهمية تحديد هياكلها. يحتوي جسم الإنسان على عشرات الآلاف من البروتينات المختلفة ولا نعرف حتى الآن هيكل كل منهم. مستوى من الدقة على المستوى الذري خلال التقييم النقدي لتنبؤ بنية البروتين (CASP) 2020، كشف AlphaFold عن قدراته الرائعة. بدأت هذه المسابقة في عام 1994، وتقام كل عامين وتهدف إلى تحفيز تطوير أدوات أكثر كفاءة لرسم خرائط البروتينات. يقوم المنظمون بإصدار حوالي مائة تسلسل من الأحماض الأمينية المقابلة للبروتينات التي تم تحديد شكلها مسبقًا في المختبر (ولكن لم يتم الإعلان عنها). بعد ذلك، تتنافس فرق من الباحثين من جميع أنحاء العالم، كل منهم عبر برنامج خاص به، للعثور على الشكل الدقيق لهذه المركبات (أو على الأقل، لتكون أقرب ما يمكن). في إصدار 2020 هذا، تنبأ AlphaFold ببنية عشرات البروتينات بهامش خطأ 1.6 أنجستروم فقط، أو 0.16 نانومتر، وهو بُعد بالمقياس الذري. وبالتالي يتجاوز هذا الذكاء الاصطناعي IA جميع طرق الحساب الأخرى. في غضون أيام قليلة فقط، يمكنه تحديد شكل البروتين بدقة مكافئة للتقنيات التجريبية الأخرى لرسم خرائط للبروتينات (الفحص المجهري الإلكتروني، والرنين المغناطيسي النووي، وعلم البلورات بالأشعة السينية، وما إلى ذلك)، وهي طرق أبطأ بكثير وأكثر تكلفة. وبالتالي يمكن أن يساعد هذا الذكاء الاصطناعي العلماء على تصميم الأدوية وفهم الأمراض بشكل أفضل. على المدى الطويل، يمكن أن يساعد في تطوير البروتينات الاصطناعية، مثل الإنزيمات القادرة على هضم النفايات أو إنتاج الوقود الحيوي. باختصار، يعد AlphaFold خطوة كبيرة إلى الأمام للعديد من مجالات البحث. "اختراق جوهري"، "شيء ضخم"، "إنجاز مذهل"، هذه هي ردود الفعل على هذا الذكاء الاصطناعي داخل المجتمع العلمي. لماذا يصعب تحديد بنية البروتين؟

في الواقع، من السهل نسبيًا العثور على تسلسل الأحماض الأمينية التي يتكون منها بروتين معين ؛ ولكن الأمر الأكثر تعقيدًا هو تحديد الشكل الدقيق للشريط الذي يشكلونه. ولسبب وجيه: يوجد عدد فلكي من الأشكال الممكنة لكل تسلسل! يتصارع العلماء مع هذه المشكلة منذ عام 1972، عندما فاز عالم الكيمياء الحيوية الأمريكي كريستيان بوهمر أنفينسن (مع باحثين آخرين) بجائزة نوبل في الكيمياء لإثبات أن تسلسل الأحماض الأمينية للبروتين يحدد هيكلها. عندما يتجاوز التنبؤ التجريبي في عام 2018، حيث قدمت DeepMind نسختها الأولى من AlphaFold ؛ كانت هذه أول مشاركة للشركة في CASP. بالفعل في ذلك الوقت، أظهرت الخوارزمية وعدًا خاصًا. لم تكن دقيقة، لكنها تجاوزت منافستها بالفعل. منذ ذلك الحين، استوحى الكثير من الذكاء الاصطناعي من هذا الذكاء الاصطناعي المتطور: استخدم أكثر من نصف المرشحين في عام 2020 نظام التعلم العميق. لذلك، كانت الدقة الإجمالية التي لوحظت في إصدار 2020 أعلى من ذلك بكثير. كيف يتم تقييم طرق الحساب المختلفة؟ يتم تسجيل النتائج التي تم الحصول عليها من قبل الفرق المختلفة باستخدام اختبار المسافة العالمي، والذي يشير، على مقياس من 0 إلى 100، قرب الهيكل المتوقع من الشكل الفعلي للبروتين. هذا العام، حدد AlphaFold ببراعة شكل جميع البروتينات المعروضة، وسجل أكثر من 90 لحوالي ثلثيهم! ومع ذلك، فإن هذه الدرجة العالية تعني أن الاختلافات التي لوحظت بين التنبؤ والهيكل الفعلي يمكن أن تكون بسبب أخطاء تجريبية حدثت في المختبر بدلاً من خطأ في البرنامج. قد يعني أيضًا أن الهيكل المتوقع هو بديل صالح لتلك الهايكل المحددة في المختبر. محمد القريشي، عالم أحياء الأنظمة في جامعة كولومبيا، والذي شارك أيضًا في CASP، منبهر حقًا: "هذا شيء لم أكن أتوقعه، ليس بهذه السرعة. إنه أمر مروع بطريقة ما ". يعتقد المتخصص أن هناك حاجة إلى ما يقرب من عشر سنوات من البحث للانتقال من نتائج AlphaFold لعام 2018 إلى النتائج غير العادية التي تم تحقيقها هذا العام. ويضيف: "هذا قريب من الحد المادي للدقة التي يمكنك الحصول عليها". لاحظ أن الخوارزمية التي طورها فريق القريشي، وهي نظام يسمى الشبكة الهندسية المتكررة، أسرع بكثير من AlphaFold: يمكنها تقديم نتيجة في ثوانٍ، بينما يستغرق المنافس أيامًا. لكن اتضح أنها أقل دقة. لكن مصممه يشير إلى أنه بالنسبة لبعض التطبيقات، قد تكون السرعة أكثر أهمية. سيتم تحديد ما يقرب من 15000 بنية بروتينية بشرية اعتمد DeepMind لتطوير هذا الإصدار الجديد من AlphaFold بناءً على عمل مئات الباحثين حول العالم وعلى شبكة كبيرة من الخبراء. لم يتم الإفراج عن تفاصيل كيفية عملها. يعتمد النظام على شبكة الانتباه، وهي تقنية تعليمية عميقة تسمح للذكاء الاصطناعي بالتدريب من خلال التركيز على الأجزاء المختلفة لمشكلة أكبر. وهكذا قارن عدة متواليات، لا سيما من خلال البحث عن أزواج من الأحماض الأمينية التي توجد غالبًا بالقرب من بعضها البعض في الهياكل المطوية. تسمح له هذه البيانات بعد ذلك بالتنبؤ بالمسافة بين أزواج الأحماض الأمينية في هياكل غير معروفة وتقييم دقة تنبؤاته. تم تدريب البرنامج على ما يقرب من 170000 بروتين، جميعها من قاعدة البيانات المرجعية. استمر التدريب بضعة أسابيع وتطلب قوة حوسبة تعادل 100-200 وحدة معالجة رسومات. تم تطوير العديد من الأدوية بناءً على محاكاة ثلاثية الأبعاد لبنيتها الجزيئية: نحن نبحث عن طرق لإدخال هذه الجزيئات في البروتينات المستهدفة. لكن لا يمكن التفكير في هذه التقنية إلا إذا كانت بنية هذه البروتينات معروفة ... ومع ذلك، حتى الآن، لا يعرف العلماء سوى ربع حوالي 20000 بروتين بشري. وبالتالي، فإن العديد من أهداف الأدوية المحتملة غير مستغلة اليوم، ومن المفترض أن يتيح AlphaFold سد هذه الفجوة. تخطط DeepMind للتركيز على الأمراض المدارية (الملاريا ومرض النوم وما إلى ذلك) كأولوية، لأنها تنطوي على العديد من هياكل البروتين غير المعروفة. ينتظر المجتمع العلمي الآن بفارغ الصبر تفاصيل كيفية عمل هذه الخوارزمية، والتي سيتم نشرها هذا الأسبوع في مؤتمر CASP ثم في مجلة Proteins العام المقبل.

إعداد وترجمة د. جواد بشارة

سواء كانت كائنات مجهرية في النطاق اللامتناهي في الصغر أو عيانية في النطاق اللامتناهي في الكبر، فإن جميع الأنظمة الفيزيائية تظهر خصائص كمومية. ومع ذلك، ليس كل منهم له نفس الجانب الكمومي. يمكننا القول إن بعض الأشياء "أكثر كمومية" من غيرها. لذلك سعى الفيزيائيون الكنديون إلى تطوير طريقة لتحديد "كمومية" كائن ما (درجته الكمومية بطريقة ما)، من أجل نقل تنظيمهم من أقل كمومية إلى أكثر كميومة. إلى جانب العامل الرياضياتي البحت، يمكن أن تؤدي هذه النتائج إلى تطبيقات حقيقية من حيث القياس الكمومي والكشف الدقيق للغاية.

لأول مرة، وجد الفيزيائيون طريقة لتحديد درجة الكموم لأي نظام فيزيائي رياضياتيًا - سواء كان جسيمًا أو ذرة أو جزيئاً أو حتى كوكبًا. تشير النتيجة إلى طريقة لتحديد "كمومية الكوانتوم" وتحديد "أكثر الحالات الكمومية" للنظام، والتي يسميها الفريق "ملوك وملكات الكموم". Quantifier la « quanticité » (quantumness, en anglais)  بالإضافة إلى تعميق فهمنا للكون، يمكن أن يجد العمل تطبيقات في تقنيات الكموم مثل كاشفات موجات الجاذبية وأجهزة القياس فائقة الدقة.

من الكلاسيكي إلى الكموم: تواصل قابل للقياس في قلب العالم المجهري، حيث يمكن للأجسام الكمومية أن تظهر سلوكيات غريبة. على سبيل المثال، عندما يكون الجسيم في حالة تراكب superposition، يكون له في نفس الوقت عدد لا نهائي من الحالات الكمومية حتى يتم قياسه. وبالمثل، بحكم الاحتمالات الواردة في دالة الموجة، يمكن للجسيم أن يعبر تلقائيًا حاجز طاقة لا يمكن التغلب عليه (تأثير النفق الكمومي(effet tunnel quantique).  من ناحية أخرى، تتبع الأجسام العيانية Les objets macroscopiques قواعد الفيزياء الكلاسيكية. فكر الباحثون طويلًا في هذه الحالة الغريبة، حيث يمكن تعريف بعض الكيانات في الكون بطريقة كلاسيكية، بينما يخضع البعض الآخر لقوانين الكموم الاحتمالية. لكن "وفقًا لميكانيكا الكموم، فإن كل شيء هو ميكانيكا الكموم. لمجرد أنك لا ترى هذه الأشياء الغريبة كل يوم لا يعني أنها غير موجودة "، كما يقول آرون جولدبيرغ، الفيزيائي في جامعة تورنتو. ما يشير إليه غولدبيرغ هو أن الأشياء الكلاسيكية مثل كرات البلياردو هي أيضًا أنظمة كمومية. لذلك هناك احتمال ضئيل للغاية Il existe donc une probabilité infiniment أنه يمكنها، على سبيل المثال، عبور جانب طاولة بلياردو. يشير هذا إلى وجود سلسلة متصلة un continuum، مع "الكلاسيكية" في أحد طرفيه و "الكمومية quanticité " في الطرف الآخر.

تحديد "كمومية" الأشياء Quantifier la « quanticité تمرين صعب، حيث ركزت المحاولات السابقة لتحديد الكمية الكمومية quantification de la quanticité دائمًا على أنظمة كمومية معينة، مثل تلك التي تحتوي على جزيئات الضوء، وبالتالي لا يمكن بالضرورة تطبيق النتائج على أنظمة أخرى تتضمن جسيمات مختلفة مثل الذرات. بدلًا من ذلك، بحث غولدبيرغ ولويز سانشيز سوتو Goldberg, Luiz Sanchez-Soto  وفريقهم عن طريقة عامة لتحديد التطرف في الحالات الكمومية. "يمكننا تطبيق هذا على أي نظام كمومي - ذرات أو جزيئات أو ضوء أو حتى مجموعة من هذه العناصر باستخدام نفس المبادئ التوجيهية "، كما يقول جولدبيرغ. اكتشف الفريق أن هذه الظواهر الكمومية المتطرفة يمكن أن تأتي في نوعين مختلفين على الأقل.

رسم بياني يوضح "ملوك وملكات الكمومية la quanticité " كدالة لقيمة البعد S وانتروبيا ويرل la dimension S, de l’entropie de Werhl (مقياس محدد للإنتروبيا للحالات الكمومية) والعزم du moment M M. لا تمثل هذه الأشكال كائنات على هذا النحو، ولكن تكوينات الحالات الكمومية التي يمكن أن تشير إلى كائنات أو أجسام معينة. إذن ما الذي يعنيه بالضبط أن يكون الجسم "أكثر كمومية"؟ هذا هو المكان الذي تصبح فيه الوظيفة صعبة ودقيقة، لأنها حسابية رياضياتية للغاية ويصعب تصورها. لكن بيتر كوك Pieter Kok، الفيزيائي بجامعة شيفيلد Sheffield في إنجلترا، والذي لم يشارك في صياغة الورقة الجديدة، اقترح طريقة لمعرفة ذلك: أحد أبسط الأنظمة الفيزيائية هو مذبذب توافقي بسيط oscillateur harmonique - أي كرة في نهاية زنبرك أو نابض un ressort يذهب ويعود: سيكون الجسيم الكمومي في أقصى الحدود الكلاسيكية للحالة الكمومية إذا كان يتصرف مثل نظام الكرات والنوابض هذا système à billes et à ressorts، الذي لوحظ في لحظات محددة في تم استلام وظيفة الزخم الأولي. ولكن إذا كان الجسيم سينتشر ميكانيكيًا بحيث لا يكون له موقع محدد جيدًا وتم العثور عليه طوال الطريق عبر الزنبرك أو النابض والكرة، فسيكون في إحدى تلك الحالات الكمومية المتطرفة. تطبيقات في علم القياس الكمومي وللكشف الدقيق للغاية على الرغم من خصوصيتها، يعتبر Kok النتائج مفيدة للغاية ويأمل أن تجد تطبيقًا واسعًا. إن معرفة أن هناك حدًا أساسيًا يعمل فيه النظام بأكبر قدر ممكن من الكموم يشبه معرفة أن سرعة الضوء موجودة. يوضح كوك أن هذا يضع قيودًا على الأشياء التي يصعب تحليلها. يضيف جولدبيرغ أن أكثر التطبيقات وضوحًا يجب أن تأتي من علم القياس الكمومي، حيث يحاول المهندسون قياس الثوابت الفيزيائية وغيرها من الخصائص بدقة متناهية كأجهزة كشف الموجات الثقالية، على سبيل المثال، التي يجب أن تكون قادرة على قياس المسافة بين مرآتين بدقة أكبر من 1/10000 من حجم نواة الذرة. باستخدام مبادئ الفريق، قد يتمكن الفيزيائيون من تحسين هذا العمل الفذ. لكن النتائج يمكن أن تساعد الباحثين أيضًا في مجالات مثل الاتصالات عبر الألياف الضوئية ومعالجة المعلومات والحوسبة الكمومية.

 les communications par fibre optique, le traitement de l’information et l’informatique quantique

المصادر AVS Quantum Science .

 يدعي الفيزيائيون أنهم خلقوا سائلًا ذا "كتلة سالبة":

يدعي باحثون أمريكيون أنهم نجحوا في تكوين سائل ذي كتلة سالبة. يعني السائل ذو الكتلة السالبة أنه على عكس أي جسم مادي آخر معروف، عندما تضغط على السائل المذكور، فإنه يتسارع في الاتجاه المعاكس بدلاً من نفس الاتجاه الأولي. قد يقود مثل هذا السلوك العلماء إلى فهم بعض السلوكيات الغريبة التي تحدث في الثقوب السوداء والنجوم النيوترونية. لكن قبل أن نتحدث عن الثقوب السوداء والنجوم النيوترونية، دعونا نلقي نظرة على سؤال آخر: كيف يمكن لشيء ما أن يكون له كتلة سالبة؟ نظريًا، يجب أن يكون للمادة كتلة سالبة، بنفس الطريقة التي يمكن أن تكون بها الشحنة الكهربائية سالبة أو موجبة. لذا فهو يعمل من الناحية النظرية، لكن فكرة الكتلة السالبة هي موضوع قابل للنقاش في المجتمع العلمي. في الواقع، يتساءل الباحثون عما إذا كانت الأشياء ذات الكتلة السالبة يمكن أن توجد دون انتهاك قوانين الفيزياء. يتم التعبير عن قانون إسحاق نيوتن الثاني رياضيًا بالصيغة f = ma (القوة تساوي كتلة جسم مضروبة في تسارعه). إذا أعدنا كتابة هذه الصيغة بحيث يكون التسارع مساويًا لقوة مقسومة على كتلة جسم، مع الأخذ في الاعتبار الكتلة السالبة، فهذا يعني أيضًا تسارعًا عكسيًا: يمكنك أن تتخيل نفسك تدفع كأسًا على طاولة، وسوف يتسارع في الاتجاه المعاكس لقوة الدفع الخاصة بك. في حين أن هذا قد يبدو غريبًا بالنسبة لنا، فإن هذا لا يعني أنه مستحيل. أظهرت الأبحاث السابقة دليلاً على أن الكتلة السالبة يمكن أن توجد بالفعل في الكون، دون كسر أو انتهاك لــ النظرية النسبية العامة. بالإضافة إلى ذلك، يعتقد العديد من الفيزيائيين أن الكتلة السالبة يمكن أن تكون مرتبطة بعناصر معينة اكتشفناها في الكون، مثل الطاقة السوداء أو المظلمة والثقوب السوداء والنجوم النيوترونية، وأن الأخيرة يمكن أن تساعدنا في فهم أفضل لهذه الظواهر.. لهذا السبب، حاول الفيزيائيون جاهدين إعادة تكوين الكتلة السالبة في المختبر، وهم موجودون وصل أخيرا. في الواقع، يدعي الباحثون في جامعة ولاية واشنطن أنهم تمكنوا من الحصول على سائل من الذرات شديدة البرودة التي تعمل كما لو كانت تمتلك كتلة سالبة. يقترح الفريق أيضًا أن استخدام هذا السائل سيسمح لنا بدراسة بعض الظواهر التي تحدث في الكون والتي لم نفهمها تمامًا بعد. يقول مايكل فوربس، أحد الباحثين: "الخبر السار الأول (مع هذا الاكتشاف) هو أن لدينا تحكمًا رائعًا في طبيعة هذه الكتلة السالبة، دون مزيد من التعقيدات". من أجل إنشاء هذا السائل الغريب، استخدم الفريق الليزر لتبريد ذرات الروبيديوم إلى جزء صغير من درجة فوق الصفر المطلق، مما أدى إلى تكوين ما يعرف باسم مكثف بوز-آينشتاين. في هذه الحالة، تتحرك الجسيمات ببطء شديد وتتبع مبادئ ميكانيكا الكموم، بدلاً من الفيزياء الكلاسيكية: هذا يعني أنها تبدأ في التصرف مثل الموجات، ولها موقع لا يمكن تحديده بدقة إلا عن طريق الاحتمالية بالإضافة إلى ذلك، تتصرف الجسيمات مثل سائل خالي من أي لزوجة، وتشكل ما يسمى السائل الفائق: والذي يتدفق بالتالي دون فقدان الطاقة في حالة الاحتكاك. بفضل الليزر، تمكن الفريق من الحفاظ على هذا السائل الفائق في درجات حرارة متجمدة، ولكن أيضًا حصره في مكان صغير على شكل وعاء، بقياس أقل من 100 ميكرون في القطر. بينما ظل السائل الفائق محتجزًا في هذا الفضاء، فقد احتفظ بكتلة منتظمة وعمل بشكل طبيعي. بعد ذلك، وباستخدام ليزرات إضافية، أخرج الفريق السائل الفائق: أجبروا الذرات على التحرك ذهابًا وإيابًا لتغيير دورانها، وكسر "الوعاء" والسماح للروبيديوم بالتحرك ذهابًا وإيابًا. استخرجه بسرعة بحيث تصرف كما لو كان لديه كتلة سالبة. "عندما تضغط عليه، يتسارع تراجعياً رأسًا على عقب. يقول فوربس، إنه مثل اصطدام الروبيديوم بجدار غير مرئي. الآن يقول الفريق إن الكتلة السائلة السالبة تطابق ويؤكد ما وجدته الفرق الأخرى في بحث مختلف. ومع ذلك، لا يزال يتعين تحديد ما إذا كان هذا السائل الفائق الكتلة السالب موثوقًا ودقيقًا بما يكفي ليكون قادرًا على اختباره بشكل فعال في المختبر. الآن علينا انتظار الفرق المستقلة الأخرى لتكرار نفس النتائج. نُشر البحث في مجلة Physical Review Letters. المصادر: خطابات المراجعة الفيزيائية.

الحوسبة الكمومية والنقل الكمومي الفوري الآني:

في السنوات الأخيرة، أصبحت الحوسبة الكمومية مجالًا نشطًا للبحث، بهدف إيجاد طريقة للتحكم الفعال في المعلومات الكمومية (الكيوبتات) وإدارتها ونقلها بحيث يمكن إجراء بعض الحسابات العادية والحسابات المعقدة وإنشاء شبكات اتصال بديلة وسريعة بعد تطوير الإنترنت الكموميun Internet quantique، من أجل السرعة والأمان الذي ستوفره للمستخدمين، حيث بات يعد مجالًا رئيسيًا للبحث بشكل خاص. ومؤخراً، نجح تعاون بين المؤسسات لأول مرة في تنفيذ نقل آني téléportation مستقر للكيوبتات على مسافة 22 كم. مثل هذه النتيجة واعدة للغاية بالنسبة للإنترنت الكمي في المستقبل، والتي تعد آلية النقل الآني الكمومي أحد العناصر الأساسية فيها. 

لقد نجح الفيزيائيون في إجراء النقل الكمي المستقر بعيد المدى بقيادة معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا، وهو تعاون بين مختبر فيرملاب Fermilab و AT&T وجامعة هارفارد ومختبر الدفع النفاث التابع لوكالة ناسا وجامعة كالغاري، أفاد المتحدث باسم فريق العلماء الذي قام بالتجربة بأنه نجح في إجراء النقل الآني للكيوبتات، وهي الوحدة الأساسية في معلومات كمومية، لمسافة أكثر من 22 كيلومترًا من الألياف في مقعدين للاختبار: شبكة كالتك كوانتوم وشبكة فيرميلاب الكمومية. على الرغم من أن التعاون كان يعلم أنه "حقق نتائج مهمة" في ربيع عام 2020، كما تقول الفيزيائية ماريا سبيروبولو، إلا أنهم امتنعوا عن مشاركة الأخبار، حتى بشكل غير رسمي على وسائل التواصل الاجتماعي، حتى يتم نشر التقرير في دراسة كاملة هذا الأسبوع. "أردنا دفع حدود هذا النوع من البحث واتخاذ خطوات مهمة لتحقيق كل من تطبيقات العالم الحقيقي للاتصالات والشبكات الكمومية واختبار أفكار الفيزياء الأساسية. لذلك عندما فعلنا ذلك أخيرًا، كان الفريق سعيدًا وفخورًا جدًا لتحقيق هذه النتائج عالية الجودة. ويسعدنا جدًا أن نكون قادرين على الانتقال إلى المرحلة التالية، باستخدام الدراية والتقنيات الخاصة بهذا العمل نحو نشر الشبكات الكمومية "، كما يقول باناجيوتيس سبينتزوريس، مدير برنامج علوم الكم في فيرميلاب.

رسم تخطيطي للبروتوكول التجريبي الذي يشمل أليس وبوب وتشارلي. © راجو فاليفارثي وآخرون.

 2020 يقول الباحثون أن تجربتهم تستخدم معدات "التوصيل والتشغيل" متوافقة ible مع كل من البنية التحتية للاتصالات وتقنيات الكموم الناشئة. النتائج "توفر أساسًا واقعيًا لإنترنت كمومي عالي الدقة مع أجهزة عملية"، وفقًا للدراسة التي نُشرت في مجلة PRX Quantum. النقل الآني للحالات الكمومية المتشابكة: أساس مستقبل الإنترنت الكمومي لا ينطوي النقل الآني الكمومي على النقل الفعلي للمادة، ولكنه يتضمن جسيمات متشابكة. هدفت الدراسة إلى النقل الآني لحالة الكيوبت، أو "البتات الكمومية"، وهي اللبنات الأساسية للحوسبة الكمومية. وفقًا للدراسة، أنشأ الباحثون ما هو أساسًا شبكة مدمجة من ثلاث نقاط: أليس وتشارلي وبوب. في هذه التجربة، ترسل أليس إلى تشارلي كيوبت. يمتلك بوب زوجًا من الكيوبتات المتشابكة ويرسل أيضًا كيوبت إلى تشارلي، حيث يتدخل في كيوبت أليس. يعرض تشارلي كيوبت أليس على حالة بيل الكموم المتشابكة التي تنقل حالة كيوبت أليس الأصلية إلى كيوبت بوب المتبقي. رسم بياني يوضح الدقة (الاستقرار في نقل الكيوبتات) لكل حالة كمومية منقولة آنيًا. © راجو فاليفارثي وآخرون. 2020 الاختراق ملحوظ لعدة أسباب. لقد ثبت أن العديد من العروض السابقة للانتقال الآني الكمومي غير مستقرة على مسافات طويلة. على سبيل المثال، في عام 2016، تمكن الباحثون في جامعة كالغاري من إجراء انتقال تخاطر كمومي على بعد ستة كيلومترات. لقد كان الرقم القياسي العالمي في ذلك الوقت واعتبر إنجازًا كبيرًا. الهدف النهائي هو إنشاء شبكات كمومية تستخدم التشابك والتراكب لزيادة سرعة الحوسبة وقوتها وأمانها وتفوقها بشكل كبير على أجهزة الكمبيوتر التقليدية. على سبيل المثال، لدى وزارة الطاقة الأمريكية خطة طموحة لبناء شبكة كمومية بين مختبراتها الوطنية. سيتأثر أي مجال يعتمد على أجهزة الكمبيوتر بإدراك هذه التقنية، على الرغم من أن الكثير من الإمكانات المستقبلية للشبكات الكميومة تدور حول التشفير وخوارزميات البحث والخدمات المالية والمحاكاة الكمومية التي يمكن أن تكون نماذجًا لظواهر معقدة. تم الحديث عن الحوسبة الكمومية لسنوات، وهذه الدراسة تقربنا من تحقيقها على نطاق عملي. الآن بعد أن أثبتت Fermilab و Caltech وشركاؤها هذه الخطوة الرئيسية نحو هذه الشبكات، يخطط الفريق لمواصلة تطوير تكنولوجيا المعلومات الكمومية من خلال بناء شبكة مترو، تسمى شبكة Illinois Express Quantum، حول شيكاغو. هناك العديد من الجبهات التي يجب أن نتقدم بها. كل من تطبيقات الاتصالات الكمومية وتقنيات الشبكات وفي النهوض بهندسة النظم. نحن نعمل بجد بالفعل على تطوير البنية والعمليات والبروتوكولات للشبكات الكمومية وتحسين مقاييس معينة، بما في ذلك معدل الاتصال ونطاقه، كما يستنتج Spentzouris سبينتزوري

المصادر: PRX Quantu

إعداد وترجمة د. جواد بشارة

هناك العديد من الثورات التي قادها ألبرت أينشتاين والآخرون ... بعض الثورات بطيئة ولا تراق فيها الدماء. بين عامي 1925 و1935، خضعت الفيزياء لمثل إحدى هذه الثورات، وكانت ثورة سلمية اهتمت بعالم الأفكار وحده: أدرك الفيزيائيون بعد ذلك أن الذرات، هذه الحبيبات الصغيرة من المادة المكتشفة قبل بضع سنوات، لا تمتثل للقوانين الفيزيائية الكلاسيكية. كان علينا ابتكار أشياء جديدة، ونظريات جديدة، وكان علينا التفكير بشكل مختلف في المادة. كان عقداً من الفورة الإبداعية، والجرأة، والعذاب، وعقد خارق من الزمن، يكفي لعدد صغير منهم، وكلهم شباب آنذاك، لتأسيس واحدة من أجمل التركيبات الفكرية في كل العصور ألا وهي: فيزياء الكموم، تلك الخاصة باللامتناهي في الصغر، والتي لا تزال الفيزياء الحالية مبنية عليها. يشترك هؤلاء الرجال، الأصليون، والمثابرون، والمحبوبون، وأحيانًا المثيرون للشفقة، في أن يكونوا عباقرة، كلٌ على طريقته. كانوا منتشرين في جميع أنحاء أوروبا، في كامبريدج، وكوبنهاغن، وغوتنغن، وفيينا، وزيورخ أو روما، وكانوا يعرفون بعضهم البعض جيدًا، ويجتمعون بانتظام، ويكتبون لبعضهم البعض كثيرًا. تداولوا أعمالهم بين بعضهم البعض، مما أثار إعجاب البعض، وانتقاد البعض الآخر، حتى شكلوا صرحًا رسميًا متماسكًا. لقد قرأ هؤلاء الرجال أيضًا الفلاسفة العظماء، وذهبوا إلى حد استخلاص جزء من إلهامهم من أعمالهم. بسبب نوع من الحمى الجماعية، فكروا وعملوا بضراوة، ولكن بدون وسيلة تقنية متقدمة، لأنهم كانوا باليد أو بواسطة المسطرة يقومون بإجراء حساباتهم، وبواسطة الحروف أو البطاقات البريدية التي يتبادلونها فيما بينهم، في القطارات سافروا عبر أوروبا، وفي القوارب عبروا المحيط. ويرغب هذا المقال في الإشادة ببعض هؤلاء الرجال المميزين: جورج غامو، وألبرت أينشتاين، وبول ديراك، وإيتوري ماجورانا، وولفغانغ باولي، وبول إهرنفست وإروين شرودنغر. خلال العشرينيات من القرن الماضي، خضعت الفيزياء لمثل هذه الثورة، وهي ثورة سلمية اهتمت بعالم الأفكار وحده: أدرك الفيزيائيون بعد ذلك أن الذرات، تلك الحبيبات الصغيرة من المادة التي اكتُشفت قبل بضع سنوات، ليست كذلك. أشياء عادية. سلوكها لا يطيع قوانين الفيزياء المعتادة، كان من الضروري الكشف عن قوانين جديدة. أجبر هذا المسعى العلماء على التخلي، في بعض الأحيان في حالة من الألم، وغالبًا في حالة سكر، عن بعض المبادئ الأكثر عمقًا في الفيزياء الكلاسيكية. ثم تم تحدي العقائد اللامعة لأول مرة. في غضون بضع سنوات، أصبح العالم غير معروف. وفيزياء الذرة قلب رأساً على عقب، إذن ماذا يوجد بين النواة والإلكترونات؟ لا شيء سوى الفراغ، لا شيء سوى الفضاء. ولكن إذا كان هناك فراغ داخل الذرة نفسها، فذلك لأن الذرة ليست ممتلئة، على عكس تصور القدماء. ثانيًا، تحطيم مسلمة تقول إن الذرات ليست غير قابلة للتجزئة ولا يمكن تحفيزها. فيمكنك تقطيعها إلى أجزاء، بالمعنى الحقيقي للكلمة. على سبيل المثال، عن طريق تسخينها أو إشعالها، يمكننا تمزيق إلكترون واحد أو أكثر. في نهاية هذا التقشير المحيطي، تصبح الذرات "الأيونات"، ناقلات شحنة كهربائية. أخيرًا، أثبت عمل هنري بيكريل وماري كوري، الذي تم تنفيذه في نهاية القرن التاسع عشر، أنه إذا كانت معظم الذرات الموجودة على الأرض غير متماسكة على هذا النحو (تُركت لنفسها، فستحتفظ دائمًا بمظهرها)، والبعض الآخر ليس كذلك. هذه هي الذرات "المشعة": يأتي اليوم الذي تتحول فيه إلى ذرات أخرى، تنبعث منها أنواع مختلفة من الإشعاع. ثم يغيرون شخصيتهم النووية وبدلتهم الكيميائية. وتحقيق عمليات الانفلاق النووي والاندماج النوو. لفهم كل هذه الظواهر ودمجها في نظرية متماسكة، كان من الضروري وجود فيزياء ثورية: فيزياء الكموم. تم اختراع مفاهيم جديدة جذريًا قادت الفيزيائيين إلى التفكير بشكل مختلف في المادة. كانت مرحلة بحث دؤوب وفوق كل شيء العمل المكثف كافياً لعدد صغير منهم، جميعهم من الشباب الغربيين ومن بينهم روس، لتأسيس واحدة من أجمل الهياكل الفكرية في كل العصور. واجه هؤلاء الرجال الأصليون، المصممون، المهاجمون، مشاكل جديدة تمامًا، وحلوا ما يحق لنا أن نطلق عليه الألغاز الحقيقية. كان العامل المشترك بينهم أنهم كانوا، كل على طريقته، عباقرة، قد تغازلوا بجائزة نوبل أو حصلوا عليها، ولا سيما أنهم ساهموا في جعل سنوات 1925-1935 العقد الإعجازي للفيزياء. كانوا منتشرين في جميع أنحاء أوروبا، كانوا يلتقون بانتظام، لا سيما في بروكسل، في مؤتمرات سولفاي التي يمولها وينظمها رجل صناعي بلجيكي حقق ثروة في الصناعة، غالبًا ما كتبوا لبعضهم البعض، وشكلوا مجموعة صغيرة شبكة فعالة بشكل رهيب. حتى شكلوا صرحًا رسميًا متماسكًا. ولكن لكي يصبح هذا الصرح النظري عمليًا، فقد تطلب أيضًا عملًا في التفسير، كان لديهم أسوأ الصعوبات التي يتعين عليهم القيام بها. نشأت أسئلة جديدة: كيف نفهم الشكلية؟ ما هي قواعد استخدام هذه المفاهيم؟ ما هي الحالة التي يجب منحها بالصدفة والتي تتدخل في تحديد النتائج؟ ما أنواع الخطاب عن الواقع التي تسمح بها فيزياء الكموم؟ يظل هذا الاضطراب الفكري حاضرًا في كل مكان في تاريخ الفيزياء، ولا شك أنه سيظل كذلك، لذا فإن الكثير من أساليب العمل وبعض الأسئلة تنتمي إلى هذه الفترة. كان الآباء المؤسسون لفيزياء الكموم قد قرأوا الفلسفات العظيمة، وذهبوا إلى حد استخلاص جزء من إلهامهم من أعمالهم. لقد اخترنا تكريس المقال للتعريف بالفيزيائيين النظريين المعروفين قليلاً للجمهور، أو لأولئك المعروفين جيدًا. سبعة رجال فريدون، سبعة علماء استثنائيين. كان جورج غامو، وهو زميل مرح من أصل روسي، واحدًا من أعظم المنظرين للفيزياء النووية ونظرية الانفجار العظيم الحالية، ولكنه أيضًا مؤلف مشهور لا مثيل له. ألبرت أينشتاين، نحن نتخيله بسهولة يعمل في تجريد خالص، منعزل، مرتبط حصريًا بإعادة التفكير في أسس الفيزياء ذاتها، لكن هل اخترع النسبية إذا لم يكن مهندسًا في المكتب الفيدرالي للملكية الفكرية لبرن؟ كتب بول ديراك، الفيزيائي البريطاني، المشهور بإيجازه ومحبته بالجمال الرياضياتي، في عام 1928 المعادلة التي سمحت له بالتنبؤ بوجود المادة المضادة. ولد إيتوري ماجورانا في عائلة صقلية مرموقة، واقترح نظرية الجسيمات الأولية التي، بعد سبعين عامًا، لا تزال تثير إعجاب علماء الفيزياء؛ ظهر بشكل غامض في سن الحادية والثلاثين دون العثور على أي أثر له. قام ولفغانغ باولي في فيينا بأعمال تنبؤية وتصور وجود جسيم جديد، وهو النيوترينو، والذي تم إثباته بعد خمسة وعشرين عامًا؛ إلى جانب نشاطه الجامعي، أجرى تحليلًا واستكشف الفيزياء بوسائل أخرى لمدة ثلاثين عامًا، وفسر أحلامه مع كارل جوستاف يونغ. قدم بول إرينفيست، أقرب أصدقاء ألبرت أينشتاين، مساهمات كبيرة في الديناميكا الحرارية وتفوق في خلق روابط بين أعظم علماء الفيزياء، في إثارة الاجتماعات، لكن إحساسه النقدي ومزاجه الكئيب دفعه إلى الانتحار. لم يكن النمساوي إروين شرودنغر الفيلسوف الأكثر تميزاً من الجميع فحسب، بل كان أيضًا عاشقًا عظيمًا، ورجلًا تستهويه النساء اللواتي حملن منه، أثناء هروبه في غريسون مع عشيقة شابة، ابتدع المعادلة التي تتحكم في سلوك الإلكترونات داخل الذرات. يستدعي استحضار مثل هؤلاء الرجال لقاء آخرين، أو شخصيات بارزة حافظ الفيزيائيون لدينا على علاقات وثيقة معهم، أو الذين كانوا حاضرين بقوة في لقاءات حاسمة: نيلز بور، فيرنر هايزنبرغ، إنريكو فيرمي، ماكس بورن، لويس دي برولي وأرنولد سومرفيلد، على سبيل المثال لا الحصر. بالطبع سنهتم باكتشافات هؤلاء الفيزيائيين ونظرياتهم، ولكن ليس فقط. بسبب البوصلة الداخلية لهؤلاء الرجال، فإن ميولهم الشخصية أثرت بعمق على مسارهم العلمي. إن أي عملية اختراع تعتمد أيضًا على الخيال، وتقوم على الحدس، وعلى الاستعارات أو المقارنات التي تشكل، بالتوازي مع المفاهيم والتصريحات، مثل "شاعرية" العلم في عملية التطور. يمكن أن يؤدي انحناء المزاج وقوة القناعة والهوس بالسؤال إلى الاكتشاف، بل يؤدي أحيانًا إلى ذلك. ألبرت أينشتاين، ربما لم يلتزم بهذا النهج. في عام 1947 عندما بدأ مع البعض ممانعة لكتابة نوع من السيرة الذاتية، لقد صنع هذا ملاحظة: "الشيء الأساسي في وجود رجل من نوعي يكمن فيما يفكر فيه وكيف يفكر، وليس فيما يفعله أو يعاني منه". كما لو، في أمور العلم، يجب أن تأخذ الذاتية دائمًا مقعدًا خلفيًا. لا نقول لبعضنا البعض، نحن لسنا على الانسجام. لذلك سيكون من الأفضل الفصل بين الفكر والحياة، بقدر ما يكون الأمر واضح وحساس، لأنه سيكون هناك روح هنا وهناك جسد ... لكن "التقسيم الذي ينصب ضده المفكرون من جميع الرتب. لا يوجد شيء مانع لتسرب الماء في فيضانات الحياة "، كما عبرت فرانسواز بالبار بحق. تصبح الثقافة العلمية مرغوبة إذا لم تذكر فقط المبادئ والمعادلات والنتائج ولكنها تسمح لنا بفهم المشاعر الفردية التي أرادتها وفكرتها وخلقتها.

شظايا طاقة هي أصل المادة حسب نظرية فيزيائية جديدة:

لقرون عديدة، سعى الفيزيائيون لكشف أسرار المادة. من الإغريق القدامى إلى نيوتن إلى أينشتاين وماكسويل، حاول هؤلاء العلماء المشهورون تحديد أهم المكونات الأساسية للمادة من حولنا. في ميكانيكا الكموم، قدمت نظرية ازدواجية الموجة والجسيم بعض الإجابات على هذا السؤال. مع ظهور نظرية المجال الكمومي، والنموذج القياسي أو المعياري، ونظرية الأوتار الفائقة، تم اقتراح العديد من العناصر الأساسية. ومؤخراً، اقترح اثنان من علماء الفيزياء النظرية فرضية أخرى تقول: يمكن أن تتكون المادة أساسًا من أجزاء من الطاقة. منذ حوالي 300 عام، قدم إسحاق نيوتن فكرة أن كل المادة توجد في نقاط تسمى الجسيمات. بعد مائة وخمسين عامًا، قدم جيمس كلارك ماكسويل الموجة الكهرومغناطيسية. كان الجسيم بمثابة اللبنة الأساسية للميكانيكا والموجة للكهرومغناطيسية - وقد ركز العلم على الجسيم والموجة باعتبارهما لبنات بناء المادة. أصبحت الجسيمات والموجات معًا اللبنات الأساسية لكل أنواع المادة. كان هذا تحسينًا كبيرًا مقارنة بالعناصر الخمسة لليونانيين القدماء – الماء والهواء والتراب والنار، لكنه كان لا يزال غير كامل.

 في سلسلة مشهورة من التجارب، تُعرف باسم تجارب الشق المزدوج، يعمل الضوء أحيانًا كجسيم وفي أوقات أخرى مثل الموجة.

 وبينما تسمح نظريات ورياضيات الموجات والجسيمات للعلماء بعمل تنبؤات دقيقة بشكل لا يصدق حول الكون، فإن القواعد تتفكك على المقاييس الأكبر والأصغر. اقترح أينشتاين حلاً في نظريته عن النسبية العامة. باستخدام الأدوات الرياضياتية التي كان يمتلكها في ذلك الوقت، كان أينشتاين قادرًا على شرح ظواهر فيزيائية معينة بشكل أفضل وأيضًا حل مفارقة طويلة الأمد تتعلق بالقصور الذاتي والجاذبية. ولكن بدلاً من تعزيز الجسيمات أو الأمواج، قام بإزالتها باقتراح تشويه المكان والزمان. آلية تكمن وراء ازدواجية الموجة والجسيم باستخدام أدوات رياضياتية جديدة، اقترح مؤلفو المقال في مجلة Physics Essays نظرية جديدة يمكنها وصف الكون بدقة. بدلاً من تأسيس النظرية على تشوه المكان والزمان، اعتبروا أنه قد يكون هناك لبنة أساسية أكثر من الجسيم والموجة. يدرك العلماء أن الجسيمات والأمواج متضادات وجودية: الجسيم هو مصدر مادة موجود في نقطة واحدة، والموجات موجودة في كل مكان باستثناء النقاط التي تخلقها. ومع ذلك، بدأ الفيزيائيان بالفرضية التالية: يجب أن تكون هناك آلية أساسية تربط هذين التمثيلين الماديين، إنها شظايا الطاقة: فهي أساس المادة. تبدأ النظرية بفكرة أساسية جديدة: "تدور" الطاقة دائمًا عبر مناطق الزمكان. فكر في الطاقة على أنها تتكون من خطوط تملأ منطقة من المكان والزمان، وتتحرك داخل تلك المنطقة وخارجها، ولا تبدأ أبدًا، ولا تنتهي أبدًا، ولا تتقاطع أبدًا. بدءًا من فكرة كون خطوط طاقة السوائل، بحث المؤلفون عن عنصر مكون واحد للطاقة المتحركة. من خلال العثور على مثل هذا الشيء وتعريفه، كانوا يأملون أن يكونوا قادرين على استخدامه لعمل تنبؤات دقيقة حول الكون على نطاق كبير وصغير. كان هناك العديد من اللبنات الأساسية للاختيار من بينها لبنات رياضياتية، لكن الفيزيائيين بحثوا عن واحدة لها خصائص الجسيم والموجة - مركزة مثل الجسيم ولكنها أيضًا موزعة في الزمكان مثل الموجة. العنصر المختار هو لبنة بناء تشبه تركيز الطاقة بأعلى طاقة في المركز، والتي تتناقص أكثر فأكثر عن المركز. اكتشف المؤلفون أنه لا يوجد سوى عدد محدود من الطرق لوصف تدفق تركيز الطاقة. من بين هؤلاء، عمل واحد فقط وفقًا للتعريف الرياضياتي للتدفق. أطلقوا عليه اسم جزء الطاقة. يتم تعريف هذا العنصر على أنه A = -⍺/r، حيث ⍺ هي الكثافة و r هي دالة المسافة. باستخدام جزء الطاقة باعتباره اللبنة الأساسية للمادة، طور الباحثون الرياضيات اللازمة لحل المشكلات في الفيزياء. كانت الخطوة الأخيرة هي اختبار هذه الآلية الجديدة. فرضية متوافقة مع تنبؤات النسبية العامة. منذ أكثر من 100 عام، تحولت تنبؤات أينشتاين إلى قسمين: مشاكل الضوء أثناء مروره أمام الشمس. كانت هذه القضايا في طرفي طيف الحجم. لا نظريات الموجات ولا نظريات جسيمات المادة تستطيع حلها، لكن النسبية العامة فعلت ذلك. تعترف نظرية النسبية العامة بتشوه الزمكان لشرح إزاحة مسار عطارد وانحناء الضوء بالنسب الدقيقة التي تحددها الملاحظات الفلكية. إذا كان للنظرية الجديدة فرصة لاستبدال الجسيم والموجة بجزء أساسي أكثر فاعلية، فيجب أن تكون قادرة أيضًا على حل هذه المشكلات. بالنسبة لمشكلة مدار عطارد، صاغ المؤلفون الشمس على أنها جزء ضخم ثابت من الطاقة وعطارد على أنه جزء صغير من الطاقة، ولكن لا يزال كبيرًا جدًا، وبطيء. بالنسبة لمشكلة انحناء الضوء، تم تصميم نموذج للشمس بنفس الطريقة، ولكن تم تشكيل الفوتون على أنه جزء صغير من الطاقة يتحرك بسرعة الضوء. في كلتا المشكلتين، قام الباحثون بحساب مسارات الأجزاء المتحركة وحصلوا على نفس الإجابات التي قدمتها النظرية العامة للنسبية.

نهاية الكون المفترضة:

نهاية الكون المرئي الجميل، الكبير الشاسع، والمخيف. من المؤكد أن علماء الكون والفيزياء. ولعقود من الزمان قاموا بتفصيل نظرية الانفجار العظيم، بدأنا نتساءل كيف ستنتهي القصة التي يرويها هؤلاء المتخصصون عن الكون، وخاصة كيف ستبدو نهايته. يبدو الأمر بديهيًا وغامضًا لدرجة أنه يتطلب شجاعة فكرية وخلفية رياضياتية فيزيائية صلبة للمغامرة في الخوض في هذا الموضوع ... لكن البعض فعل ذلك. يجب أن نتذكر منذ البداية أنه لا علاقة لنهاية الكون المرئي بنهاية العالم التي قدمتها الأديان الكتابية السماوية واليهودية أو المسيحية أو الإسلام. هنا، نحن نتعامل مع أحدث العلوم، علم المادة والفضاء والزمان. في ذروة شكسبير مسرحية العاصفة الفصل الرابع، ألا يشعر بروسبيرو بأننا نحن البشر "مخلوقون من الأشياء التي تُنسج منها الأحلام، وحياتنا الصغيرة يكتنفها الغموض"؟ مفتاح جديد للنهاية العظيمة نبدأ في التفكير في المستقبل العظيم لسيرورة التسامي في الكون. أو قفزة مذهلة، مع ولادة عالم جديد تمامًا. مع العلم، نحن، غبار النجوم، لدينا حلم ... بفضل الفحص الدقيق للتفاعلات في التفاعل في الكون، يمكن الكشف عن المستقبل لعلماء الفيزياء الفلكية، الذين يجمعون كل معارفهم حول ما يحكم الجسيمات، المجرات والنجوم. تفحص قلوب البعض منهم، وأحيانا الأغرب. ها هي هذه الأقزام السوداء التي أخرجها للتو عالم فيزيائي جريء من إلينوي (الولايات المتحدة) من معادلاته. هذه النجوم غير المرئية، صغيرة مثل الأرض وثقيلة مثل الشمس، هل ستكون مفتاحًا جديدًا للنهاية العظيمة؟ معهم، وعد بعرض مذهل للألعاب النارية التي ستضيء"السماء المظلمة" هل سيتحول الحلم إلى قصة مثيرة؟ دعونا نقطعها. هنا، هو بحث مفصل حول تطور المكونات الأساسية، المادة، المكان والزمان، بغرابة متعددة لم يتم حلها. كما أوضحت عالمة الفيزياء الفلكية الأمريكية كاتي ماك، مؤلفة كتاب "نهاية كل شيء". يمكن أن تساعدنا صياغة سيناريوهات لمستقبل الكون على فهم أفضل لما لا زلنا لا نفهمه. وهكذا، فإن المادة المظلمة التي لا يمكن العثور عليها تسمح لمجرات مثل مجرتنا بالدوران دون أن تتحطم تحت تأثير قوة الطرد المركزي. أو الطاقة المظلمة التي تتسبب في تمدد المادة في الزمكان بطريقة متسارعة. هل يذهب الأمر إلى حد جعل كوننا محرومًا من كل النجوم؟كما ورد في بحث بعنوان "السماء المظلمة" لجين فيليب أوزان. لحسن الحظ، هناك أخبار جيدة للنهاية. مهما كان السيناريو، مهما كان المشهد المسرحي، أو الانهيار الكبير،أو الإنكماش الكبير، أو التجمد الكبير، أو التمزق الكبير، فسيكون الفعل بعيدًا جدًا عندما ينزل الستار. هل يمكنك تخيل رقم 1 متبوعًا بـ 32000 صفر للتريليون تريليون ... سنة في الأفق؟

المرآة الكونية العاكسة:

 تمكن الباحثون من "العودة بالزمن إلى الوراء" إلى شعاع من الضوء مصنف تحت: الفيزياء، الضوء، السفر عبر الزمن.

تمكن الباحثون من "العودة بالزمن إلى الوراء" بموجة ضوئية في هذه التجربة، طبق الباحثون مفهوم "مرآة الزمن" على الضوء، بجعله يعود في مساره من حالته النهائية إلى مصدره. نجح فريق من علماء الفيزياء مؤخرًا من تحقيق إنجاز مذهل. بينما نجح الباحثون بالفعل في "إعادة الزمن إلى الوراء" لجميع أنواع الموجات، تعالج هذه الدراسة الجديدة مشكلة أكثر صعوبة: الضوء. قبل أن نبدأ، دعنا نوضح شيئًا واحدًا: لن يكون الأمر هنا يتعلق بالصعود إلى آلة هــــــ جي ويلز من أجل العودة بالزمن إلى الوراء مع المخاطرة بحياتنا، بل بالأحرى استعادة خيط حدث من حالتها النهائية. دعونا نحدد. تخيل أنك تسقط إطارًا على شكل نجمة في حوض سباحة. في لحظة التلامس بين الجسم والماء، يحدث اضطراب وتنتشر الموجة الناتجة باتجاه خارج الحوض لتصل إلى جدرانه، تمامًا كما ستضرب الأمواج الناتجة عن مرور القارب بشكل دوري مقابل الشاطئ. تخيل الآن أن حواف حوض السباحة قادرة على تسجيل هذه التموجات ثم إعادة إنتاجها في الاتجاه المعاكس، لإعادة مسارها إلى حالتها الأولية. هذا هو بالضبط ما تمكن فريق من الباحثين من تحقيقه في عام 2016، وكانت النتائج مذهلة. تحت تأثير الجدران المتحركة لحمام السباحة، تتشكل الأمواج وتلتقي في وسط المسبح، لتعيد تكوين النمط الذي أصاب السطح في البداية! تم إجراء هذه التجربة عام 2016 بواسطة Bacot et   al.  يظهر الشكل كيف يدير الحوض إعادة إنتاج الموجات المنبعثة من سقوط شكل (برج إيفل) في الماء، مما يسمح لهم بإعادة التركيز على نقطتهم الأولية. © Bacot et al. "مرآة زمنية" تم تطبيق مفهوم "مرآة الزمن" هذا أيضًا على الموجات الصوتية أو الكهرومغناطيسية، لكن تتبع موجات الضوء أكثر صعوبة. في حين أن الموجات الدقيقة المستخدمة في التجارب الأخرى بطيئة بدرجة كافية ليتم قياسها وإعادة إنتاجها بدقة، لا يمكن قول الشيء نفسه عن الضوء المرئي، الذي يكون تردده الاهتزازي أعلى بكثير، مما يجعله أكثر عرضة للاضطراب.. حيث تتمكن موجات الراديو التي تستخدمها الأقمار الصناعية من المرور بسهولة عبر السحب دون تغيير ملحوظ، يتشتت الضوء. من المستحيل مراقبة الشمس المستديرة المثالية من خلال الركام: ستكون أشعتها قد تبددت بفعل القطرات التي تشكل السحابة. هذا هو السبب في أن الدراسة الجديدة المنشورة في مجلة Nature Communications مثيرة للإعجاب! يوضح الفيزيائي ميكايل مونيكس: "تخيل إرسال نبضة ضوئية قصيرة من نقطة صغيرة، عبر مادة مشتتة، مثل الضباب". يبدأ الضوء من نقطة واحدة في المكان والزمان، لكنه يتشتت عندما يمر عبر الضباب ويصل إلى الجانب الآخر في أماكن مختلفة وفي أوقات مختلفة. لقد وجدنا طريقة للقياس الدقيق لمكان دخول كل هذا الضوء المبعثر ومتى، ثم إنشاء نسخة "معكوسة" من ذلك الضوء، لإرساله مرة أخرى عبر الضباب [في حالته الأولية إلى نقطته الأولية]. " ما هي النقطة ؟ التظاهرة جميلة لكن البعض لن يتوانى عن الرد بقولهم "طيب وماذا في ذلك؟" وهكذا، فإن البحث الأساسي هو، من ناحية، مرحلة حاسمة في البحث التطبيقي. إذا لم يدرس المرء ظاهرة ما في المقام الأول، مهما بدت غير ضارة، فليس أمامه سوى فرصة ضئيلة لاكتشاف الخصائص أو التطبيقات المذهلة التي يمكن أن تؤويها. من ناحية أخرى، يؤكد المؤلف المشارك نيك فونتين: "إن القدرة على التحكم في انبعاث الضوء بأكبر قدر ممكن من الدقة أمر مهم جدًا للعديد من التطبيقات، من التصوير إلى محاصرة الكائنات بالضوء، بما في ذلك إنشاء أشعة ليزر شديدة الكثافة. وبالتالي، فإن العمل الذي أنتجه Mounaix وزملاؤه سيقدم بالفعل طرقًا مهمة للاستكشاف في العديد من المجالات: الفحص المجهري غير الخطي، والتصنيع الدقيق، والبصريات الكمومية، والحبس البصري، و nanophotonics، و plasmonics، والتضخيم البصري، إلخ

هل يمكن لعلم الحاسوب الكمومي أن يحل لغز المغناطيسية؟

 هل تستطيع الحوسبة الكمومية حل ألغاز المغناطيسية؟ وفقًا لفريق معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، أظهرت الذرات التي تم تبريدها إلى درجات حرارة متجمدة وتعرضت لمجال مغناطيسي أنماط سلوك مثيرة للاهتمام. وهذه محاولة تبشر بالخير للحوسبة الكمومية والبحث بشكل عام. بقلم دافني ليبرنس رينغيه لا يزال سلوك الذرات التي تدور في مجال مغناطيسي أمرًا غير معروف للوسط العلمي. ومع ذلك، ألقت دراسة معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ضوءًا جديدًا على القوانين الغامضة التي تحكم أصغر الجسيمات، والتي يمكن أن تمهد الطريق لمزيد من التطورات في تصميم الأجهزة الكمومية بناءً على ما يسميه العلماء "الدوران الذري". ". قام فريق البحث في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا بتعريض ذرات الليثيوم الدوارة لقوى مغناطيسية متفاوتة الشدة من أجل مراقبة التفاعل الفردي والجماعي للجسيمات الكمومية. في كل سيناريو، واجهوا تصميماً مدهشاً للذرات، يكشف عن تنوع غير متوقع في السلوك في مادة مغناطيسية معروفة جيداً وتمت دراستها مراراً وتكراراً. الدوران، مثل الكتلة أو الشحنة، هو خاصية جوهرية للذرات: تدور الجسيمات حول محور في اتجاه عقارب الساعة (غالبًا ما توصف بأنها "لأسفل") أو عكس اتجاه عقارب الساعة. في اتجاه عقارب الساعة ("لأعلى"). اعتمادًا على دورانها، يمكن للذرات أن تتفاعل مع المجالات المغناطيسية بطرق مختلفة، على سبيل المثال عن طريق المحاذاة مع ذرات أخرى في نمط معين. على شكل باليه مغناطيسي. يمكن أن يصل دوران العديد من الذرات المتجمعة في مادة مغناطيسية والمعرضة لمجال مغناطيسي إما إلى حالة من التوازن، حيث يتم محاذاة جميع دوران الذرات، أو اعتماد سلوك ديناميكي يؤدي فيه دوران العديد من الذرات إلى إنشاء النمط. المموج. ركز فريق البحث في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا على كيفية تطور الذرات من سلوكها الديناميكي إلى حالة من التوازن. اكتشفت أن القوة المغناطيسية التي تتعرض لها الذرات تلعب دورًا رئيسيًا في تحديد سلوك الجسيمات. تؤدي بعض المغناطيسات إلى ما يسمى بالسلوك "الباليستي"، عندما تعود الدورات الذرية بسرعة إلى التوازن، بينما يظهر البعض الآخر "سلوكًا منتشرًا"، مع عودة الجسيمات إلى التوازن بشكل أبطأ بكثير. يقول ولفجانغ كيترل، أستاذ الفيزياء في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ورئيس فريق البحث في الجامعة الأمريكية المرموقة: "من خلال دراسة واحدة من أبسط المواد المغناطيسية، طورنا فهمنا للمغناطيسية". "عندما تجد ظواهر جديدة في أحد أبسط نماذج فيزياء المغناطيسية، عندها يكون لديك فرصة لوصفها وفهمها تمامًا. هذا ما يخرجني من السرير في الصباح ويثيرني بحيث أتحدى البرد لدراسة هذه الظاهرة، قام فريق Wolfgang Ketterle  بتخفيض ذرات الليثيوم إلى درجات حرارة أكثر برودة بعشر مرات من تلك الموجودة في الفضاء بين النجوم، مما أدى إلى تجميد الجسيمات، وجعلها تقريبًا في حالة توقف تام، مما يتيح سهولة الملاحظة. باستخدام الليزر كنوع من الملاقط، أمسك العلماء الذرات ورتبوها في سلاسل من الخرز. مع 1000 سلسلة، كل منها يتكون من 40 ذرة، أنشأ الفريق شبكة ذرات شديدة البرودة من 40.000 ذرة. ثم تم تطبيق قوى مغناطيسية نبضية ذات شدة متفاوتة على الشبكة، مما تسبب في دوران كل ذرة على طول الخيط، مثل الموجة. تمكن الباحثون من تصوير أنماط الموجات هذه على كاشف، ولاحظوا كيف تغيرت الذرات تدريجيًا من السلوك الديناميكي إلى التوازن، اعتمادًا على طبيعة المجال المغناطيسي الذي تعرضت له. يوضح Wolfgang Ketterle أن العملية تشبه نقر أوتار الجيتار: العزف على الأوتار يخرجها من حالتها المتوازنة. يسمح هذا للعلماء بمراقبة ما يحدث قبل عودتهم إلى حالتهم الأصلية. "ما نفعله هنا هو أننا نقطف الأوتار. نحن نقدم نموذج المروحة هذا، ثم نلاحظ كيف يتصرف هذا النموذج كدالة للزمن "، يؤكد الباحث. "يسمح لنا برؤية تأثير القوى المغناطيسية المختلفة بين الدورات. " اختراق للحوسبة الكمومية؟ على الرغم من أن بعض هذه السلوكيات قد تم التنبؤ بها نظريًا في الماضي، لم يتم ملاحظة أنماط الدوران الذري بالتفصيل حتى الآن. ومع ذلك، فإننا نرى أن هذه النماذج يتوافق مع نموذج رياضياتي موجود، يسمى نموذج هايزنبرغ، شائع الاستخدام للتنبؤ بالسلوك المغناطيسي. بالتعاون مع فريق من علماء جامعة هارفارد، تمكن باحثو معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا من حساب ديناميكيات هذا الدوران. وبالتالي، فإن النتائج ليست مفيدة فقط لتطوير المعرفة بالمغناطيسية على المستوى الأساسي، ولكنها يمكن أن تكون أيضًا بمثابة نموذج لجهاز يمكنه التنبؤ بخصائص وسلوكيات المواد الجديدة على المستوى الكمومي. "مع كل الإثارة اليوم حول وعد علم المعلومات الكمومي بحل المشاكل العملية في المستقبل، إنه لأمر رائع أن نرى عملًا كهذا يؤتي ثماره اليوم،" يقول بحماس جون. جيلاسبي، مدير برنامج في قسم الفيزياء في مؤسسة العلوم الوطنية، أحد ممولي هذه الدراسة. وفقًا للباحثين، فإن الفهم الأفضل للجسيمات الكمومية يمكن أن يؤدي أيضًا إلى تصميم تقنيات جديدة مثل الأجهزة السينية. على عكس الإلكترونيات التي تسخر تدفق الإلكترونات، فإن الإلكترونيات السينية تسخر دوران الجسيمات الكمومية لنقل المعلومات ومعالجتها وتخزينها. لذلك فهي واعدة للحوسبة الكمومية، حيث سيشكل دوران الجسيمات القليل من المعلومات الكمومية

. المصدر: ZDNet.com

أول إشارة ذكية من كوكب من خارج نظامنا الشمسي:

هل هذه هي أول إشارة راديو تم الكشف عنها من كوكب خارج المجموعة الشمسية؟ سجل الباحثون في جامعة كورنيل (الولايات المتحدة) بالتعاون مع ريان ماكدونالد، من معهد كارل ساغان، أول إشارة راديو من كوكب خارج المجموعة الشمسية ما يشبه إشارة الراديو قادمة من كوكب خارج المجموعة الشمسية يقع على بعد حوالي 50 سنة ضوئية من أرضنا، تاو بوتيس أب. يخبرننا التوقيع عن مجاله المغناطيسي. الوعد بالحصول على أداة جديدة الآن لدراسة الكواكب خارج نظامنا الشمسي. لكن دعونا لا نتحمس. لا يوجد شك هنا في رسالة بعثتها حضارة خارج كوكب الأرض. ما عليك سوى إثبات أن هذا الكوكب الخارجي يحتوي على مجال مغناطيسي. وهذا بالفعل مثيرل كوكبة بوفييه، كل هواة علم الفلك يعرفون ذلك. ومن هذا الاتجاه من السماء سجل الباحثون في جامعة كورنيل للتو إشارة راديو. بشكل أكثر تحديدًا نظام Tau Bootis. نظام ثنائي يتكون من قزم أحمر وعملاق أصفر-أبيض، Tau Bootis Aa. كوكب خارجي ساخن من نوع المشتري يدور حول الأخير. وقال الباحث جيك تورنر في بيان "نحن ندافع عن احتمال صدور الإشارة الراديوية من قبل الكوكب نفسه. أعيد إطلاق الفرضية "إذا تم تأكيد الرؤية، فإن هذا الكشف اللاسلكي يفتح نافذة جديدة للبحث، مما يمنحنا طريقة جديدة لدراسة عوالم غريبة تبعد عنا بعشرات السنين الضوئية،" يضيف راي جاياواردانا، عالم الفلك. لأنه حتى ذلك الحين، حتى لو اكتشف الباحثون بالفعل أكثر من 4000 كوكب خارجي خارج مجموعتنا الشمسية، فإنهم لم يكونوا قادرين على التقاط بصمة مجالهم المغناطيسي. في هذه الأثناء، فوق رؤوسنا، دخلت الشمس دورة نشاط أكثر كثافة مما كان متوقعًا. هذا لأن علماء الفلك يعرفون أن الكواكب التي لها مجال مغناطيسي تصدر بشكل طبيعي إشارات راديو. عندما تعلق الجسيمات المنبعثة من نجمها المضيف في هذا المجال المغناطيسي. بالنسبة للأرض والكواكب الأخرى في النظام الشمسي، تمكن الباحثون من تسجيل هذه الإشارات. لكن لم يحدث بعد بالنسبة إلى كوكب خارج المجموعة الشمسية. في انطباع هذا الفنان، كوكب خارج المجموعة الشمسية Tau Bootis Ab ونجمه المضيف. تمثل الخطوط المجال المغناطيسي الذي يحمي كوكب المشتري الساخن من الرياح النجمية.

© جاك مادن، جامعة كورنيل في انطباع هذا الفنان، كوكب خارج

تمثل الخطوط المجال المغناطيسي الذي يحمي كوكب المشتري الساخن من الرياح النجمية. كشف لم يتم تأكيده بعد على أمل تحقيق ذلك، عمل الباحثون على توقيع راديو المشتري. الهدف: تطوير التواقيع المحتملة للكواكب الخارجية على بعد 40 إلى 100 سنة ضوئية من كوكب الأرض. وبالتالي إنشاء نموذج بحثي لمثل هذه البث الإذاعي. ما يقرب من 100 ساعة من الملاحظات باستخدام مصفوفة التردد المنخفض (Lofar، هولندا) في وقت لاحق، لذلك وضع الباحثون أيديهم على إشارة متوافقة مع هذه التوقعات النظرية. بحثنا ووجدنا. "تعلمنا من كوكب المشتري. ثم بحثنا. ووجدناها، "أعلن جيك تيرنر. يبدو أن الباحثين اكتشفوا التوقيع اللاسلكي لكوكب المشتري الساخن. فرصة فريدة في الوقت الحالي لمعرفة المزيد عن قلب هذا الكوكب الخارجي. لكن الإشارة ضعيفة. ويطالب بمتابعة الملاحظات لتأكيد ذلك. هناك حملة جديدة جارية بالفعل مع العديد من التلسكوبات الراديوية. أما بالنسبة لجيك تيرنر، فهو يحلم الآن بشبكات التلسكوبات الراديوية المثبتة على القمر والتي يمكن أن تسمح بسبر الحقول المغناطيسية للكواكب الخارجية المشابهة للأرض.

بعض مكونات الكون المرئي الهائلة تختفي فجأة:

 اختفاء ثقب أسود عملاق:

أين يمكن أن يذهب هذا الثقب الأسود العملاق؟ يبقى اللغز كاملا. لم يتم الكشف عن أي مؤشر على وجود ثقب أسود فائق الكتلة في وسط مجرة موجودة في قلب مجموعة. على الرغم من المزيد من الملاحظات مع مرصد الأشعة السينية شاندرا Chandra، فإن اللغز لم يتضح. على الرغم من البحث الدقيق، لم يجد علماء الفلك أي أثر لثقب أسود عملاق. يجب أن يكون "الجسم" السماوي منطقيًا في مجرة تقع في قلب مجموعة مجرات أبيل 2261، على بعد 2.7 مليار سنة ضوئية من الأرض. ومع ذلك، لا يمكن رصد أي مؤشر على وجوده، كما أوضح العلماء في دراسة، قبلت للنشر في مجلة AAS، نُقلت في 17 ديسمبر 2020 في موقع مرصد الأشعة السينية Chandra. لاحظ مؤلفو الدراسة: "قد تكون المجرة الأكثر سطوعًا في مجموعة مجرات Abell 2261 هي أفضل مكان للبحث عن ثقب أسود هائل مركزي متراجع أو مقذوف". على الرغم من أن كل شيء يمكن أن يؤدي إلى الاعتقاد بأن هذه المجرة لابد أن تكون قد شهدت اندماجًا سابقًا بين ثقبين أسودين فائقي الكتلة في الماضي، فلا يوجد دليل على مثل هذا الحدث في الملاحظات. ما هو الثقب الأسود؟ فقدان جسم فضائي ضخم تتراوح كتلته من 3 إلى 100 مليار كتلة الشمسي بشكل عام، تشير التقديرات إلى أن معظم المجرات الكبيرة تحتوي على ثقب أسود في مركزها. بالنسبة لمجرة درب التبانة، هذا هو القوس A * (ما يزيد قليلاً عن 4 ملايين كتلة شمسية). بالنسبة للمجرة الواقعة في قلب أبيل 2261، يتوقع المرء أن يرى علامات على وجود ثقب أسود تقدر كتلته بما يتراوح بين 3 و 100 مليار مرة كتلة الشمس. في كثير من الأحيان، تتطابق كتلة الثقب الأسود المركزي مع كتلة المجرة، ولهذا السبب قد يتخيل المرء أن المجرة الموجودة في مركز أبيل 2261 تحتوي على ثقب أسود عملاق.إلا أنه غير قابل للرصد.

(صورة مقصوصة)

 تم مسح المنطقة باستخدام تلسكوبين فضائيين تابعين لوكالة ناسا، مرصد شاندرا وهابل للأشعة السينية. تم إجراء البحث بالفعل باستخدام البيانات التي حصل عليها شاندرا بين عامي 1999 و2004 لمحاولة اكتشاف أدلة على وجود ثقب أسود. تم الحصول على الملاحظات الجديدة، التي تم حشدها في الدراسة الأخيرة، في عام 2018. ماذا لو تم الاحتفاظ بنسخة احتياطية من هذا العملاق؟ كتب العلماء: "ترسم خصائص ألمع مجرة في مجموعة أبيل 2261 صورة لثنائي هائل كان من الممكن أن يكون موجودًا في وقت ما". أظهرت الملاحظات أن لب المجرة أكبر بكثير مما كان متوقعًا، بالنسبة لحجم المجرة. بالإضافة إلى ذلك، يقع أعلى تركيز للنجوم في المجرة على بعد 2000 سنة ضوئية من المركز، وهو بعيد جدًا. أثيرت فرضية تفسر مثل هذه الخصائص: أن الثقب الأسود قد طُرد من مركز مجرته. قد يكون هذا الحدث نتيجة اندماج مجرتين مع الثقوب السوداء المركزية لكل منهما. نحن نعلم أن اندماج الثقوب السوداء ينتج موجات ثقالية. يمكن للمرء أن يتخيل أن كمية الموجات المنبعثة خلال الحدث ستكون أقوى في اتجاه واحد من الاتجاه الآخر. من الناحية النظرية، يمكن أن يكون الثقب الأسود المشكل حديثًا في حالة "انحسار"، أي أنه قد ابتعد عن مركز المجرة (في الاتجاه المعاكس لاتجاه الموجات الأكبر). ومع ذلك، حتى الآن، لا يوجد دليل على أن هذا الانخفاض في الثقوب السوداء ممكن. بالإضافة إلى ذلك، عمل علماء الفلك فقط على اندماج ثقوب سوداء أصغر بكثير. فيما يتعلق بهذا الثقب الأسود المفقود على ما يبدو، استنتج العلماء أنه إما غير موجود، أو أنه يمتص المادة ببطء شديد بحيث لا يمكن اكتشاف أي إشارة. قد يكون تلسكوب جيمس ويب المستقبلي قادرًا على المساعدة في حل اللغز، لأنه إذا لم يكن قادرًا على رؤية الثقب الأسود، فستكون فرضية تراجعه أكثر منطقية.

برنامج للاتصال بالحضارات الكونية في الفضاء الخارجي: 

حول بروكسيما سونتوري Proxima Centauri؟ تم العثور على بصمة تقنية غريبة محتملة بواسطة Seti مع سيتي قدم تحت عنوان تلقي إشارات من حضارات الغريبة، BLC-1، BreakTHROUGH STARSHOT . قبل بضع سنوات، أطلق الملياردير يوري ميلنر مشروع مبادرة الاختراق، والذي يأتي في شكلين مرتبطين بتمويل لمدة 10 سنوات بقيمة 92 مليون يورو من برنامج Seti. أول وأهم برنامج تنصت، Breakthrough Listen، هو محاولة اكتشاف البث من حضارات فضائية عاقلة E. T في مجال الراديو حيث أعلن The Breakthrough Listen عن اكتشاف مثير للاهتمام للغاية، ولكن علينا الانتظار قليلاً لمعرفة المزيد والحفاظ على هدوئنا يمكننا أن نراهن على أن هذه ستكون واحدة من المشاركات في نهاية عام 2020 وأنها ستعود إلى الواجهة في بداية عام 2021. أعضاء برنامج Seti، وبشكل أكثر تحديدًا من مشروع Breakthrough Listen الممول من قبل قام الملياردير يوري ميلنر (المؤسس المشارك والرئيس الحالي لصندوق الاستثمار الروسي ديجيتال سكاي تكنولوجيز، دي إس تي، والمتخصص في الإنترنت) بتسريب المعلومات التي كشفت عنها صحيفة الجارديان البريطانية المرموقة. ومنذ ذلك الحين تم تأكيده من خلال مقالتين في Scientific American  و National Geographic تم التقاط إشارات الراديو بعد أن مرت أول بطارية من المرشحات لاستبعاد الظواهر الطبيعية خلال الملاحظات التي تم إجراؤها بين أبريل ومايو 2019 من قبل أعضاء Breakthrough Listen باستخدام التلسكوب الراديوي لمرصد باركس الأسترالي. يبدو أن الإشارات أتت من النجم Proxima Centauri والمصدر الذي أصدرهم أطلق عليه اسم BLC-1 لـ "Breakthrough Listen Candidate 1". من المتوقع أن ينشر علماء الأحياء الخارجية في Breakthrough Listen ورقة واحدة على الأقل حول هذا الموضوع في العام المقبل. إذا أردنا أن نصدق الحقائق التي كشفت عنها المقالات، فإن الإشارات المكتشفة لها خصائص نتوقع في الغالب رؤيتها باستخدام التوقيعات التقنية. نتحدث كثيرًا عن الإثارة وهو السبب الذي يجعلنا متحمسين للغاية لـ Seti، ولماذا نكرس حياتنا المهنية لها، هو نفس سبب شغف الجمهور بها. يتعلق الأمر بالمخلوقات أو الكائنات الفضائية الذكية خارج الأرض هذا رائع! يوضح أندرو سيميون، الباحث الرئيسي في برنامج Breakthrough Listen، في مقالة ناشيونال جيوغرافيكوهناك فيديو للترويج لبحوث حضارات ET في الكون من خلال مشروع Breakthrough Listen على وجه الخصوص الذي تم تمويله على مدى 10 سنوات لتصل قيمتها إلى 100 مليون دولار (حوالي 92 مليون يورو)، أي ثلاثة أضعاف ما كان فعل بالفعل بول ألين، المؤسس المشارك لمايكروسوفت مع بيل جيتس. يبدو أن التكنولوجيا البشرية فقط هي التي تنتج إشارات مثل هذه. شبكة WiFi وأبراج الهاتف الخلوي ونظام تحديد المواقع والراديو مع الاتصالات عبر الأقمار الصناعيةGPS - كل هذه الأصوات تشبه تمامًا الإشارات التي نبحث عنها، مما يجعل من الصعب للغاية معرفة ما إذا كان أي شيء من هذا القبيل يكون مصدره من الفضاء أو من التكنولوجيا التي يولدها عالم الاتصالات الأرضي. تضيف صوفيا شيخ، طالبة دكتوراه في جامعة ولاية بنسلفانيا وعضو في فريق Breakthrough التي تقود تحليل إشارة BLC-1، في هذه الحالة، تتركز طاقة الإشارة في نطاق ضيق من الترددات، حوالي 982.002 ميغا هرتز، وتختبر ما يبدو أنه تحول دوبلر، وهو بالضبط ما يتوقعه المرء إذا كان المصدر على كوكب متحرك. لذلك يمكن أن يكون توقيعًا تقنيًا، نعم ولكن أيهما؟ يمكن أن تكون أرضية، انبعاث ناتج عن عملية غير طبيعية في مبنى أو طائرة أو قمر صناعي غير معروف في المدار يمكن أن يؤدي الحيلة بشكل جيد، بل إنه أكثر مصداقية وفقًا للباحثين. لا يمكن استبعاد ظاهرة طبيعية غريبة في هذه المرحلة أيضًاً تذكر أنه في عام 1967، عندما تم اكتشاف أول نجم نابض Pulsar، فُسرت نبضاته المنتظمة أيضًا على أنها توقيع تقني لحضارة ET متطورة. علاوة على ذلك، تم بعد ذلك تعميد مصدر الراديو المكتشف LGM لـ Little Green Men، "الرجال الخضر الصغار"، باللغة الإنجليزية. في عام 1965، اعتقد علماء الفلك الروس أيضًا أنهم اكتشفوا حضارة ET. اختلفت شدة مصدر الراديو CTA 102 بسرعة كبيرة بالنسبة لنماذج الأجسام الفيزيائية الفلكية في ذلك الوقت. ومع ذلك، نحن نعلم الآن أن هذا كان نتيجة لفيزياء الكوازار. تراكب منظر للسماء الجنوبية، تم الحصول عليه بواسطة تلسكوب ESO البالغ طوله 3.6 متر في مرصد La Silla في تشيلي، وصور للنجم Proxima Centauri (الزاوية اليمنى السفلية) والنظام من نجوم Alpha Centauri AB المزدوجة (الزاوية اليسرى السفلية) التي حصل عليها تلسكوب هابل الفضائي. Proxima Centauri هو أقرب نجم إلى المجموعة الشمسية. إنه مضيف كوكب Proxima b، الذي تم اكتشافه باستخدام أداة Harps على تلسكوب ESO البالغ طوله 3.6 متر. © Y. Beletsky (LCO)، ESO، Esa، Nasa، M. Zamani تجعل Alpha و Proxima du Centaure علماء الأحياء الخارجية ومؤلفي الخيال العلمي يحلمون لكن دعونا نحلم قليلاً، لنفترض أنها بالفعل بصمة تقنية وسيكون من المدهش تمامًا لأن النجم Proxima Centauri هو الأقرب إلى الشمس، على بعد حوالي 4.2 سنة ضوئية فقط، ومنذ عام 2016 نعرفه ولديه كوكب خارجي في مداره: Proxima Centauri b Proxima Centauri هو جزء من نظام Alpha Centauri الثلاثي. يتكون من نجمين قريبين من بعضهما البعض إلى نقطة تكوين نجم ثنائي، Alpha Centaur A و B (على بعد 4.36 سنة ضوئية)، ونجم ثالث، Alpha Centaur C، يبعد 4.22 سنة ضوئية، ويُعرف أيضًا باسم Centaur Proxima. كان نظام Alpha Centauri الثلاثي حلم علماء الأحياء الخارجية وخاصة كتاب الخيال العلمي لفترة طويلة بسبب خصائص النجم لنظامه المزدوج. Alpha Centauri A هو بالفعل نجم من النوع الطيفي G2، أي قزم أصفر مشابه جدًا للشمس، و Alpha Centauri B، وهو أقل سطوعًا بقليل، من النوع الطيفي K1 وبالتالي من نوع قريب من شمس. لا عجب إذن أن هناك العديد من القصص التي تذكر الكواكب الصالحة للسكن مع أشكال الحياة الفضائية حول أحد نجوم ألفا سنتوري. يمكن أن يشهد على ذلك أكثر من 40 معجبًا بكتاب الخيال العلمي لستيوارت كاولي Space Ships من 2000 إلى 2100. مع الرسوم التوضيحية للرسامين، يروي هذا الكتاب، وهو الأول من سلسلة، قصة اكتشاف حضارات ألفا عام 2036، ثم بروكسيما سنتوري، والحرب التي تلت ذلك مع الأخيرة. بتجميع هذه الرسوم التوضيحية معًا ككتاب تاريخ يعرض طائرات من الحرب العالمية الثانية (يرجع تاريخ الكتاب إلى عام 1978)، فإنه يترك المرء يتساءل عندما يفكر المرء في أحدث الاكتشافات على الكواكب الخارجية. يحكي الكتاب الأسطوري سفن الفضاء من 2000 إلى 2100 من تأليف ستيوارت كاولي قصة اكتشاف حضارات ألفا ثم بروكسيما سنتوري في عام 2036، والحرب التي تلت ذلك مع الأخير. فإن أحدث الاكتشافات على الكواكب الخارجية تضفي عليه أهمية مدهشة. في الواقع، هناك سبب وجيه للاعتقاد بأن أقرب كائن خارجي يمكن أن يكون على بعد أقل من 22 سنة ضوئية. تعيد الصور التي تم إنشاؤها بواسطة الكمبيوتر سفن حروب Alpha Centauri إلى الحياة اليوم. © أدريان مان، فيميو أصل بعيد الاحتمال خارج كوكب الأرض لكن دعونا لا ندع الأحلام لها الأسبقية على النهج العقلاني والعلمي. طلب موقع المستقبل رأي أحد أعضاء معهد سيتي، وهو عالم الفلك الفرنسي فرانك مارشيس، الذي يشارك أيضًا بشكل كبير في تصوير الكواكب الخارجية والمعروف جيدًا لدى قراء الموقع لعمله على براكين أيو و كأحد أعضاء Unistellar، الشركة الفرنسية الناشئة وراء eVscope (تلسكوب الرؤية المحسن). إليكم إجابته التي كررها وأوضحها في شريط فيديو:"من السابق لأوانه التعليق على صحة وطبيعة هذه الإشارة لأنه لم يطلع أحد على الورقة العلمية التي يتم إعدادها. جميلة كما ضربة العلماء، لدي الكثير من الأسئلة، على سبيل المثال: كيف يتم اكتشاف الإشارة مرة واحدة فقط في 30 ساعة في أبريل ومايو؟ لماذا لم ينبه المراقبون المجتمع العلمي لتأكيد الإشارة بعد اكتشافها؟ سيظل الأمر غير عادي إذا كان في 300 مليون كوكب خارج المجموعة الشمسية التي يمكن أن تكون صالحة للسكن في مجرتنا التي يبلغ قطرها 200000 سنة ضوئية، فإن حضارتين (حضارتنا والأخرى ستكون على Proxima b أو c تستخدم نفس التكنولوجيا في نفس الوقت. ستكون الأوقات قريبة من 4.2 سنة ضوئية فقط. إنها مصادفة تبدو بعيدة الاحتمال بالنسبة لي لدرجة أنني أعتقد أننا سنجد بسرعة تفسيرًا أكثر واقعية لأصل هذه الإشارة. بعد الإعلان عن وجود ما يسمى بـ "اتحاد المجرات" بواسطة حاييم إشيد، لدينا الآن إشارة "WOW! 2020" التي يبدو أنها تسربت عبر عالم من مجموعة Breakthrough Listen. غريب أليس كذلك؟ ". تفسيرات أكثر اكتمالا من فرانك مارشيس.

متى يمكن أن ننتقل من النطاق الميكروسكوبي إلى النطاق الماكروسكوبي؟

 في أي مرحلة يصبح النظام المجهري ماكروسكوبي؟ لقرون عديدة، سعى الفيزيائيون جاهدين لوصف المادة وهيكلها وديناميكياتها والأشياء من حولنا بدقة متزايدة. أتاح ظهور ميكانيكا الكموم للباحثين الأدوات اللازمة لوصف ديناميكيات الجسيمات بالمقياس المجهري. لدرجة أن علماء الفيزياء اليوم لديهم مجموعة كاملة من الوسائل تحت تصرفهم لدراسة الأنظمة الفيزيائية، سواء كانت مجهرية أو عيانية. لكن متى ينتقل مثل هذا النظام من المجهرية إلى العيانية؟ هذا هو السؤال الذي أجاب عليه فريق من الباحثين مؤخرًا بشكل تجريبي من خلال الكشف عن الحد الأدنى من عدد الذرات المطلوبة لنظام ما ليتم اعتباره عيانيًا. باستخدام مصيدة الليزر فائقة البرودة المصممة خصيصًا، لاحظ الفيزيائيون السلائف الكمومية للانتقال من مرحلة طبيعية إلى مرحلة مائع فائق - مما يوفر وسيلة لدراسة ظهور السلوك الذري الجماعي وحدود النظم العيانية. الأنظمة العيانية: السلوك الجماعي للجسيمات فيزياء الأجسام المتعددة هي المجال الذي يسعى إلى وصف وفهم السلوك الجماعي لعدد كبير من الجسيمات: دلو من الماء، على سبيل المثال، أو علبة غاز. يمكننا وصف هذه المواد من حيث كثافتها أو درجة حرارتها. يطلق عليها أنظمة مجهرية أو أنظمة متعددة الأجسام، ولا يمكن فهمها بمجرد دراسة سلوك الذرات أو الجزيئات الفردية بدلاً من ذلك، ينبع سلوكهم من التفاعلات بين الجسيمات التي لا تتمتع فرديًا بنفس خصائص النظام ككل. بعض الأمثلة على السلوكيات العيانية التي لا يمكن وصفها بشكل فردي تشمل الإثارة الجماعية، مثل الفونونات التي تذبذب الذرات في الشبكة البلورية. تعتبر انتقالات الطور مثالًا آخر - عندما تنتقل مادة من مرحلة إلى أخرى - مثل عندما يذوب الجليد في سائل، على سبيل المثال، أو عندما يتبخر السائل إلى غاز

تكونت التجربة من شعاع ليزر شديد التركيز يعمل بمثابة "مصيدة" للذرات شديدة البرودة لنظير مستقر من الليثيوم، يسمى الليثيوم 6. عند تبريده في غاز إلى جزء من درجة أعلى من الصفر المطلق، يمكن لهذا النظير الفرميوني أن يتصرف مثل المائع الفائق، بدون لزوجة في مصيدة الليزر، يمكن الاحتفاظ بعدد صغير جدًا من ذرات الليثيوم، وبالتالي تصبح محاكاة للسلوك الكمومي. في هذا النظام، يمكن للفريق ضبط التفاعلات بين الذرات باستخدام رنين Feshbach.  فالتفاعلات تحدث هذه الرنين عندما تتفاعل طاقة ذرتين متفاعلتين مع حالة ارتباط جزيئي، ويمكن استخدامها لتغيير قوة التفاعل بين الجسيمات. البروتوكول التجريبي لمصيدة الذرة أ) رسم تخطيطي للبروتوكول التجريبي. يتم احتجاز ذرات الفرميونية في شبكة ضوئية جذابة أحادية الطبقة (قرص أفقي) توفر حبسًا يجمد الحركة على طول الاتجاه z. يوفر المشبك البصري الضيق المتراكب (مخروط رأسي) حصرًا متناسقًا شعاعيًا. ب) متوسط عدد الذرات المحاصرة حسب العمق النهائي للمقطع البصري. ج) الانحراف المعياري لعدد الذرات المكتشفة في كل تجربة، أدخل الفريق ما يصل إلى ذرتين أو 6 أو 12 ذرة من الليثيوم 6 في مصيدة الليزر، مما سمح للباحثين بمراقبة متى تبدأ الذرات في التصرف بشكل جماعي. من ناحية، عدد الجسيمات في النظام صغير بما يكفي لوصف النظام مجهريًا. من ناحية أخرى، فإن التأثيرات الجماعية واضحة بالفعل "، كما يقول لوكا بايها، المؤلف الرئيسي. مع حبس الذرات، استقر الباحثون في المصيدة، من انعدام الانجذاب إلى واحد قوي لدرجة أن الذرات تتجمع في أزواج مرتبطة. هذا مطلب لتكوين فيرميون فائق السوائل يجب أن ترتبط جسيمات الفرميونات جيم معًا مثل أزواج كوبر التي تعمل مثل البوزونات، وهي جسيمات أثقل تشكل طورًا فائقًا عند درجات حرارة أعلى من الفرميونات. ما لا يقل عن ستة ذرات في كل تجربة، درس الفريق متى ظهر السلوك الجماعي كدالة لعدد الجسيمات وقوة التفاعل بينها. ووجدوا أن إثارة الجسيمات لم تكن مرتبطة فقط بقوة التجاذب بينها، ولكنها كانت مقدمة لعدد قليل من الأجسام لانتقال طور كمومي إلى سائل فائق لأزواج كوبر: من خلال الكشف عن النيوترينوات الشمسية، تكشف هذه التجربة عن آليات اندماج الشمس كما يوضح الفيزيائي مارفن هولتن: "النتيجة المدهشة لتجربتنا هي أن ست ذرات فقط تظهر كل بصمات انتقال الطور المتوقع لنظام متعدد الجسيمات". ستكون درجة التحكم التي حصل عليها الباحثون، وفقًا للفريق، مفيدة في المستقبل لأبحاث أخرى، مثل دراسة عملية المعالجة الحرارية في الأنظمة الكمومية. سيكونون أيضًا قادرين على إجراء تحقيقات الموائع الفيرميونية الفائقة على مستوى أساسي، ودراسة ظهور أزواج كوبر في الأنظمة الأكبر. المصادر: arXi

سينقلك المنطق من النقطة أ إلى النقطة ب. سيأخذك الخيال إلى أي مكان تريده. "

- البرت اينشتاين

يمكن أن يكون هناك ما لا يقل عن 300 مليون عالم من المحتمل أن تكون صالحة للسكن في درب التبانة.

لطالما كان الإنسان فضوليًا بشأن المعنى الحقيقي لوجوده، ومكانته في الكون، لكن ما أثار إعجابه دائمًا قبل كل شيء هو احتمال أن تحتوي مجرتنا على أشكال أخرى من الحياة. لكي يكون هذا ممكنًا، يجب أن يكون هناك كواكب ذات خصائص قريبة بدرجة كافية من تلك الموجودة على الأرض لتكون حيوية.

بفضل البيانات التي تم جمعها بواسطة تلسكوب كبلر الفضائي المتقاعد، نعلم الآن أنه لا يوجد هذا النوع من البيئة فحسب، بل يوجد ما يقرب من 300 مليون منها.

في الواقع، أوضح عالم الفلك ستيف بريسون من مركز أبحاث أميس التابع لناسا أن هذه العوالم قد تكون صالحة للسكن بشكل مثالي. في بحثهم عن أحد هذه الكواكب الخارجية، يشير العلماء بوضوح إلى الكوكب الوحيد الذي أثبت نفسه بالفعل؛ الأرض.

الأسئلة الثلاثة التي لا مفر منها لهذا التحليل هي: هل هو صخري بطبيعته؟ هل تدور حول نجم غير ضار؟ وهل مدارها آمن من الحرارة الشديدة والبرودة الفائقة؟ لكن الشيء الأكثر أهمية هو عدد الكواكب الخارجية التي تلبي هذه الشروط الثلاثة في مجرة درب التبانة.

لهذا، استند الخبراء إلى نتائج مهمة كبلر الأصلية التي نفذت بين مايو 2009 ومايو 2013. من بين 4034 كوكبًا خارج المجموعة الشمسية تم تحديدها في البداية، تم تأكيد 2300 فقط. ومع ذلك، فقد نجت بعض الكواكب الصغيرة من أعين علماء الفلك.

بمرور الوقت، تم الخلط بين أصغر حالات العبور خارج الكواكب التي تخفف ضوء النجم مع التباين النجمي.

يمكن حل هذه المشكلة باستخدام برنامج Robovetter، بالنسبة للنجوم التي تدور في مدارات أقل من 500 يوم، ولكن وفقًا للفريق، من المحتمل أيضًا أن تكون الكواكب الخارجية ذات المدارات الأطول كثيرًا مواتية للتطور البيولوجي.

تعتمد طريقة تحديد منطقة صلاحية الكوكب للحياة على المسافة الفاصلة بينه وبين النجم في الواقع على نصف قطر الكوكب وتدفق الفوتونات.

ادعى عالم الكواكب رافي كوبارابو من مركز غودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا، أن المسافة المادية التي تفصل كوكبًا عن نجمه، من أجل تحقيق مناخ معتدل، كانت المعلمة الوحيدة المستخدمة لمعرفة ما إذا كان يمكن ملؤها. وأضاف أنه في ضوء المعلومات الجديدة لـ Gaia، فقد غير هو وزملاؤه نهجهم الآن.

وهكذا، اختاروا فقط الكواكب الخارجية التي تفاوتت كتلتها بين 0.5 و1.5 ضعف كتلة كوكبنا، والنجوم ذات درجات الحرارة التي تتراوح من 4800 إلى 6300 كلفن. وفقًا لنتائجهم، هناك حوالي 300 مليون. هذا النوع من البحث مهم لتطوير الرحلات الاستكشافية المستقبلية للعثور على آثار للكائنات الحية في نظامنا الشمسي وفي أماكن أخرى.

هناك 1000 نظام كوكبي يمكن للكائنات الفضائية أن ترى من خلالها أن الأرض "تعج بالحياة"

اكتشاف نوع غير متوقع من الموصلية الفائقة المرتبط بتكثيف بوز-آينشتاين

يتم تحقيق الموصلية الفائقة، وهي ظاهرة لا تزال تخفي العديد من الألغاز لعلماء الفيزياء، بطرق مختلفة. لأول مرة، نجح فريق من الباحثين اليابانيين ليس فقط في إثبات الموصلية الفائقة لتكثيف بوز-آينشتاين، ولكن أيضًا في ربط هذه الحالة الغريبة للمادة بأخرى، والتي تعتبر غير متوافقة حتى الآن.

نوع جديد من الموصلية الفائقة

مغناطيس يرتفع فوق موصل فائق يبرد إلى -196 درجة مئوية. صورة Illustation.

جوليان بوبروف، فريدريك بوكيه، جيفري كويليام، إل بي إس، أورساي / ويكيميديا كومونس

بعد الاكتشاف الأخير لمادة فائقة التوصيل يمكنها نشر التيار الكهربائي دون أي فقد للطاقة وفي درجة حرارة الغرفة، يبدو أن هذا المجال من البحث في الفيزياء يختبر شكلاً من أشكال التسارع في الوقت الحاضر. تعتبر الموصلية الفائقة (أو التوصيل الفائق)، والتي تحدد قدرة بعض المواد على فقدان كل المقاومة الكهربائية في ظل ظروف محددة للغاية، ظاهرة رائعة في قلب العديد من الأبحاث في العالم، والتي فاز بعضها بجوائز نوبل. يمكن تحقيقه بطرق مختلفة، والتي وجد الباحثون حتى الآن أنها غير متوافقة، أو على الأقل غير قابلة للتوفيق في نفس الوقت. لكن فريقًا من جامعة طوكيو أظهر للتو مرة أخرى أن قوانين الفيزياء غالبًا ما تكون أكثر مرونة مما تعتقد. لفهم الآثار المترتبة على اكتشافهم، وهو موضوع مقال في مجلة Science Advances بتاريخ 6 نوفمبر 2020، من الضروري الانغماس لبضع لحظات في العالم الغريب لمكثفات بوز-آينشتاين (CBE).

أول دليل تجريبي في مكثف بوز-آينشتاين:

من الممكن أن نفكر في مكثفات بوز-آينشتاين كحالة خامسة للمادة (الأربعة الأولى تكون صلبة وسائلة وغازية وبلازما). في الغاز، تحمل كل الذرات مستوى معينًا من الطاقة وتتحرك بحرية. كلما تم تبريد هذا الغاز، كلما تباطأت ذراته وفقدت الطاقة. في غازات معينة حيث تكون الجسيمات بوزونات، عند درجة حرارة منخفضة بدرجة كافية (أقل من نانوكلفن)، تصبح الحركات الفردية للذرات بطيئة جدًا بحيث لا تستطيع جزيئاتها التصرف على هذا النحو. يتصرفون مثل الأمواج. أو بالأحرى نوع من الموجات الكمومية العملاقة. هذا ما نسميه مكثف بوز-آينشتاين. وبالتالي فإن المسألة الناتجة تتصرف كما لو كانت كيانًا واحدًا يتمتع بخصائص جديدة كانت مفقودة في الحالات الأخرى. الموصلية الفائقة هي واحدة منها. 

 الكواكب الخارجية: ما هي الكواكب الخارجية، وأين توجد ولماذا هي مثيرة للاهتمام؟ "لقد أنشأنا للتو خريطة النجوم حيث يجب أن ننظر أولاً"، كما تقول عالمة الفلك ليزا كالتنيغر التي نشرت للتو قائمة تضم 1000 نجم تتماشى مع الأرض والشمس والتي، إذا كانت محاطة بكواكب مأهولة، في وضع جيد للغاية بحيث تلاحظ بشكل متبادل أن عالمنا "يعج بالحياة".

في أفضل الظروف، يمكننا فقط رؤية بضعة آلاف من النجوم من الأرض بالعين المجردة. لكن في الواقع، هناك مئات المليارات منها، معظمهم يتدفقون في القوس الضبابي الذي نسميه مجرة درب التبانة. من بين كل هذه النجوم، هناك العديد منها التي تشبه شمسنا وليست بعيدة جدًا عن الأرض، على مقياس المجرة، وهذا يجب فهمه. أراد اثنان من علماء الفلك معرفة كم منهم، ضمن دائرة نصف قطرها 300 سنة ضوئية، يمكن أن يمتلك كوكبًا واحدًا على الأقل يشبه الأرض في منطقتهم الصالحة للسكن - المنطقة التي يمكن تصنيفها على أنها معتدلة بالنسبة لنجمهم -، والتي، علاوة على ذلك، إذا كانت مأهولة، فهي في وضع مثالي لرؤيتنا. لهذا الغرض، قامت ليزا كالتينيجر، مديرة معهد كارل ساغان في جامعة كورنيل، بالاشتراك مع جوشوا بيبر، من جامعة ليهاي، بالبحث عن جميع النجوم المرشحة للتسلسل الرئيسي (باستثناء الأقزام الحمراء الخطرة على وجه الخصوص) التي تتماشى مع مستوى مسير الشمس للأرض (مستوى مدار الأرض حول الشمس).

 تعليقات ليزا كالتينيجر على اكتشافها: ربما رصدونا بالفعلمن حيث لاندري."

في دراستهم، التي ظهرت للتو في الإخطارات الشهرية للجمعية الفلكية الملكية، قدر الباحثون أن حوالي 1004 نجوم تفي بكل هذه المعايير. "إذا كان هناك أي مراقبين فيها يبحثون عن كائنات حية ذكية غيرهم، فقد يرون علامات على المحيط الحيوي في جو" نقطتنا الزرقاء الباهتة "، في إشارة إلى الاسم الذي أطلقه كارل ساغان عندما اكتشف صورة من مسبار فوييجر 1 صورة قبل 30 عاما]. للأرض كما يمكننا رؤية بعض ألمع النجوم في سماء الليل بدون مناظير أو تلسكوبات، "كما يقول المؤلف الرئيسي للدراسة.

لذلك، إذا كان لدى الكائنات الحية، من بين كل هؤلاء المرشحين، القدرة التكنولوجية - والفضول - للتدقيق في التغييرات الدقيقة في لمعان النجم، والتي قد تكون علامة على مرور كوكب أمامه، فسيكونون قادرين على ملاحظة وجود "واحتنا "الزرقاء " الأرض" مثل ما كنا نفعله لأكثر من عقدين من خلال ما يسمى بطريقة العبور الكوكبي. وهي طريقة مكنتنا من طرد عدة آلاف من الكواكب الخارجية، ولا سيما بفضل القمر الصناعي كبلر Kepler، وحاليًا مع خليفته Tess. غالبًا ما تختلف " العوالم المتعددة" عن عالمنا، وأحيانًا تكون متشابهة جدًا، ومن المحتمل أن تكون صالحة للسكن. هذا ما تبدو عليه الأرض كما يراها الفضائيون من خارج الأرض فأين هم؟ نشرت ليزا كالتينيجر وجوشوا بيبر القائمة الكاملة لمرشحيهم. غذاء للفكر لكتاب الخيال العلمي والمشجعين. هناك ما يشعل الخيال. في الواقع، "... أنشأنا للتو خريطة النجوم حيث يجب أن ننظر أولاً"، كما تقول ليزا كالتينيجر. "ربما توجد حياة في الكون. ربما كانوا قد رصدونا بالفعل، "إنها متحمسة. من يدري، سينضم الواقع إلى الخيال ... كم عدد هذه العوالم المسكونة والمأهولة حقًا؟ كم منهم يؤوي كائنات حية تبحث عن أشكال أخرى للحياة غير أنفسهم في الكون؟ يمكن أن يكون هناك 300 مليون عالم صالح للسكنى في درب التبانة

وفقًا لتحليلات تلسكوب كبلر الفضائي التابع لناسا، هناك ما يقرب من 300 مليون كوكب صخري يدور في المنطقة الصالحة للسكن من نجمهم، مثل الأرض حول الشمس. هذا الرقم تقريبي، لكنه يعطي العلماء قاعدة عمل للبحث عن عوالم صالحة للسكن في مجرتنا، حسبما أعلنت وكالة ناسا في 29 أكتوبر.

قال أسترو: "أكد لنا كبلر بالفعل أن هناك مليارات من الكواكب، لكننا نعلم الآن أن جزءًا كبيرًا من تلك الكواكب يمكن أن يكون صخريًا وقابل للحياة وفق ستيف بريسون من ناسا ريسيرش بارك. "على الرغم من أن هذه النتيجة بعيدة عن أن تكون ذات قيمة نهائية، إلا أنه من المثير للغاية أننا حللنا هذه العوالم بقدر كبير من الثقة والدقة. "

كوكب الأرض حاليًا هو الكوكب الوحيد المعروف الذي يؤوي الحياة. هناك عدة عوامل يمكن أن تكون مسؤولة عن وجودنا في المجرة، لكن كبلر قلص المعادلة إلى ثلاث خصائص. حقيقة أن الكوكب صخري؛ أنه يدور حول نجم مثل الشمس، أي ليس حارًا جدًا ولا نشطًا جدًا؛ وأخيرًا، فإن المنطقة التي يدور حولها ليست شديدة البرودة، ولا شديدة الحرارة، ولا بعيدة جدًا بحيث لا يتجمد الماء السائل الموجود على سطحها، ولا قريبة جدًا من تصريف المياه الموجودة على سطحها.

كان أحد أهداف كبلر الرئيسية هو تحديد عدد الكواكب الخارجية المقابلة لهذه المعلمات الثلاثة والتي من المحتمل أن توجد في درب التبانة. استخدم برايسون وفريقه بيانات أربع سنوات من مهمة كيبلر الأولية، والتي أجريت في الفترة من مايو 2009 إلى مايو 2013.

اقتصر الباحثون في أبحاثهم على الكواكب الخارجية التي تتراوح كتلتها بين 0.5 و 1.5 مرة من كتلة الأرض، وعلى النجوم التي تتراوح درجة حرارتها الفعالة بين 4530 و 6025 درجة مئوية. اكتشف الفريق أن حوالي 300 مليون نجم في مجرة درب التبانة قد استوفت الشروط الثلاثة. من بين 300 مليار نجم، من غير المرجح أن نكون الحدث الوحيد في الحياة مقارنة بالعكس.

هل سنلتقي قريباً بإحداها؟

حضارات خارج كوكب الأرض: تم اكتشاف أكثر من 26 مليون بصمة تقنية في أربع من

الحضارات الخارجة عن الأرض، قد تتمتع بالذكاء الخارجي، والتكنولوجيات.

الأوديسة بين النجوم: ماذا لو اكتشفنا شكلًا متطورًا من أشكال الحياة الغريبة؟ من الممكن بالفعل أن نتخيل علميًا، في الخطوط العريضة، كيف سيتم بناء سفينة بين النجوم مرخصة بموجب قوانين الفيزياء والتكنولوجيا. بعد 50 عامًا من السفر نحو نجم في الضواحي القريبة من الشمس، يمكن للذكاء الاصطناعي، الذي يدير مهمة مثل هذه السفينة، استكشاف كائن خارجي بطائرات بدون طيار ليس فقط لاكتشاف الحياة هناك. في مكان آخر ولكن أيضًا لحياة ذكية، كما هو موضح في هذا المقتطف من الفيلم الوثائقي L'Odyssée interstellaire، الذي تم بثه على قناة Arte الثقافية.

التوقيع التقني هو إشارة تنبعث من التكنولوجيا. من خلال استقراء حضارة ذكية. هذا هو سبب قيام الباحثين بفحصها عبر مجرة درب التبانة. في غضون ساعات قليلة، اكتشفوا للتو أكثر من 26 مليونًا! من أين أتوا؟

من بين الأدوات التي نشرها العلماء على أمل العثور على حضارات ذكية خارج كوكب الأرض في مكان ما في مجرة درب التبانة، تلك التي تتضمن البحث عن الإشارات المنبعثة من تقنياتهم. التوقيعات التكنولوجية، كما يقول الباحثون. أفاد علماء الفلك في جامعة كاليفورنيا اليوم أنهم اكتشفوا أكثر من 26 مليونًا من خلال توجيه تلسكوب غرين بانك إلى 31 نجمة مشابهة لشمسنا! بعد التحليل، استنتج الباحثون أنه لا توجد واحدة من هذه البصمات التقنية تأتي في الواقع من حضارة بعيدة. كلها من أصل ... أرضي! ما يسميه علماء الفلك التداخل اللاسلكي (RFI) المنبعث من الأقمار الصناعية والطائرات وأنظمة الاتصالات والهواتف المحمولة أو حتى أفران الميكروويف.

مع استمرار الرسالة التي أرسلها تلسكوب Arecibo الراديوي في عام 1974 إلى حضارة فضائية محتملة عبر الفضاء، يحاول علماء الفلك تحديد البصمات التقنية التي من شأنها أن تشير إلى وجود حضارات فضائية ذكية.

تحسين الخوارزميات خيبة أمل من جهة. لكن من ناحية أخرى رضا. لأن الدراسة سمحت للباحثين على الأقل بتحسين خوارزمياتهم. في الواقع، من المرجح أن تحجب التداخلات الراديوية الإشارات المحتملة التي يمكن أن نتلقاها من حضارة خارج كوكب الأرض. نظرًا للكم الهائل من البيانات المراد معالجتها - تم تسجيل 26 مليون توقيع تقني في أربع ساعات فقط من المراقبة - فمن الأفضل أن تكون قادرًا على الاعتماد على معدل اكتشاف إشارة ممتاز.

وهكذا، من بين 26.631.913 توقيعًا تقنيًا، تم تصنيف 26.588.893 فورًا على أنها تداخل لاسلكي بواسطة الخوارزميات. أو لا تقل عن 99.84٪. ولكن لا يزال هناك 43.020 لفرز. نظرًا لأن معظمها يقع ضمن نطاق RFI، فقد تم تصنيفها على هذا النحو. ثم قام الباحثون بدراسة 4539 إشارة متبقية واحدة تلو الأخرى. كل ذلك يأتي من عدة اتجاهات في السماء، وبالتالي، وفقًا لها، لا يمكن إنكاره من مصادر بشرية.

هل اكتشفنا المادة المخفية للكون؟

شبكة كونية للمادة المظلمة:

يقدر علماء الفيزياء الفلكية أن ما يقرب من 40٪ من المادة العادية التي تتكون منها النجوم والكواكب والمجرات لا تزال غير ملحوظة، مخبأة كغاز ساخن في تعرجات الشبكة الكونية. كشف علماء من معهد الفيزياء الفلكية الفضائية (CNRS / Université Paris-Saclay) لأول مرة عن هذه المسألة المخفية بفضل دراسة إحصائية مبتكرة لبيانات عمرها 20 عامًا. نُشرت نتائجهم في مجلة علم الفلك والفيزياء الفلكية في 6 نوفمبر 2020.

صورة محاكاة للانبعاث في مجال الأشعة السينية للغاز الموجود في خيوط الشبكة الكونية.

تتوزع المجرات في الكون على شكل شبكة معقدة من العقد المتصلة ببعضها البعض بواسطة خيوط، تفصل بينها فراغات. وهذا ما يسمى بالشبكة الكونية. تحتوي خيوطها على كل المواد العادية تقريبًا، المسماة باريون، في شكل غاز منتشر وساخن. لكن الإشارة الضعيفة القادمة من هذه المرحلة الغازية المتناثرة تعني أن 40 إلى 50٪ من الباريونات مفقودة عمليًا.

هذه الباريونات المفقودة، المخبأة في البنية الخيطية للشبكة الكونية، هي التي تتبعها نبيلة أغانم، الباحثة في المركز الوطني للأبحاث العلمية CNRS في معهد الفيزياء الفلكية الفضائية (CNRS / Université Paris-Saclay)، وهيديكي تانيمورا، باحثة ما بعد الدكتوراه. زملائهم. في دراسة جديدة، بتمويل من مشروع ERC ByoPiC، أبلغوا عن تحليل إحصائي يكشف لأول مرة عن انبعاث الباريونات الساخنة التي تعيش في الخيوط في مجال الأشعة السينية. تستند هذه النتيجة إلى تكديس الإشارات في مجال الأشعة السينية، من مسح ROSAT، لحوالي 15000 خيوط كونية كبيرة، تم تحديدها في مسح المجرة SDSS. وهكذا استغل الفريق المصادفة المكانية بين موضع الخيوط وانبعاث الأشعة السينية المصاحبة لتقديم دليل ملموس على وجود غاز ساخن في الشبكة الكونية وقياس درجة حرارته لأول مرة.

 تؤكد هذه النتيجة التحليلات السابقة التي أجراها فريق البحث نفسه، بناءً على الاكتشافات غير المباشرة للغاز الساخن في الشبكة الكونية من خلال تأثيره على الإشعاع الأحفوري. إن ذلك يمهد الطريق لمزيد من الدراسات التفصيلية التي ستسمح، بفضل بيانات ذات جودة أفضل، باختبار تطور الغاز في البنية الخيطية للشبكة الكونية.

فهرس:

أول كشف إحصائي لانبعاثات الأشعة السينية من خيوط الويب الكونية.

تانيمورا، ح. أغانم، ن. كولودزيج، أ. مالافاسي، ن. Douspis، M. 6 نوفمبر 2020، A & A. 2020، A&A، 643، L2.https: //www.aanda.org/component/article؟ Access = doi & doi = 10.1051 / 0004-6361 / 202038521

استكشاف مناطق جديدة للعثور على المادة المظلمة

المادة المظلمة LHC مفقود النبضة التناظر الفائق WIMP النموذج القياسي Z boson

تم النشر بواسطة Redbran في 10/01/2020 1:00 مساءً

المصدر: CERN

يُعرف مصادم الهادرون الكبير (LHC) بتتبع واكتشاف بوزون هيغز، لكن العلماء وضعوا أيضًا عشر سنوات من تشغيل الآلة وتصادماتها للبروتونات بطاقة غير مسبوقة في المسرع للاستخدام الجيد. في محاولة للعثور على شيء رائع بنفس القدر: الجسيم الافتراضي يشكل شكلاً غير مرئي من المادة يسمى المادة المظلمة.

بدون هذه المادة المظلمة، وهي أكثر وفرة بخمس مرات من المادة العادية، لن يكون الكون كما نعرفه. لم ينجح البحث عن جسيمات المادة المظلمة، في LHC أو في تجارب خارج المصادم، حتى الآن، لكن البراعة التي نشرها العلماء في LHC للعثور عليها مكنتهم من تحديد المناطق التي يمكن العثور عليها فيها بشكل أفضل. إخفاء؛ هذه خطوة أساسية على طريق الاكتشاف.

 محاكاة توزيع المادة المظلمة في الكون. (ف. سبرينغل وآخرون 2005)

"قبل المصادم LHC، كانت مساحة احتمالات جسيمات المادة المظلمة أكبر بكثير مما هي عليه الآن،" يوضح تيم تايت، مُنظِّر المادة المظلمة في جامعة كاليفورنيا، إيرفين، والقائد المشارك لمجموعة العمل حول المادة المظلمة في المصادم LHC ".

"لقد اكتشف المصادم LHC حقًا مناطق جديدة للبحث عن جسيمات المادة المظلمة في شكل جسيمات ضخمة ضعيفة التفاعل، تغطي طيفًا كاملاً من الإشارات المحتملة التي تشير نظريًا إلى إنتاج المادة المظلمة أو إنتاج الجسيمات التي تحمل تفاعلات بين المادة المظلمة والمادة العادية. جميع النتائج الملاحظة متوافقة مع النماذج التي لا تتضمن المادة المظلمة، وتعلمنا بأنواع الجسيمات التي لم يعد من الممكن اعتبارها مظهرًا من مظاهر المادة السوداء، وقد أدت النتائج إلى تخيل المجربين طرق جديدة للبحث عن المادة المظلمة، ولكنها دفعت أيضًا المنظرين إلى إعادة التفكير في النظريات الحالية حول طبيعة المادة المظلمة، وفي بعض الحالات، لابتكار نظريات جديدة ".

افعلها أو شاهدها تتراجع أو ابحث عن هزاتها:

للبحث عن المادة المظلمة، لدى العلماء ثلاث استراتيجيات ممكنة: جعلها، ومشاهدتها تتراجع، أو البحث عن هزاتها. يحاول المصادم LHC صنع مادة مظلمة عن طريق اصطدام حزم البروتونات. تستخدم بعض التجارب التلسكوبات في الفضاء أو على الأرض لرصد العلامات غير المباشرة لجزيئات المادة المظلمة التي تصطدم وتتفكك في الفضاء. أخيرًا، تتعقب تجارب أخرى هذه الجسيمات المراوغة بطريقة أكثر مباشرة من خلال البحث، في أجهزة الكشف تحت الأرض، عن آثار "الهزات" التي تسببها للنواة الذرية عندما تضربها.

نهج "صنع" المادة المظلمة مكمل للطريقتين الأخريين. وبالتالي، إذا كان المصادم LHC سيكتشف جسيمًا محتملاً للمادة المظلمة، فيجب تأكيد ذلك من خلال تجارب أخرى قبل أن يُقال إنه بالفعل جسيم مادة مظلمة. على العكس من ذلك، إذا اكتشفت التجارب بشكل مباشر أو غير مباشر إشارة تفاعل مع جسيم المادة المظلمة، فيمكن تصميم التجارب في LHC لدراسة هذا التفاعل بدقة.

تعقب إشارة النبض المفقود والنتوءات:

 حدث في كاشف ATLAS مع فقدان نبضة عرضية. يتم تعويض الزخم المستعرض 265 GeV للفوتون (الخط الأصفر) بواسطة زخم عرضي مفقود 268 GeV (خط أحمر متقطع على الجانب الآخر من الكاشف). (الصورة: أطلس / سيرن)

كيف تبحث عن أدلة على إنتاج المادة المظلمة في تصادم البروتونات في مصادم الهادرونات الكبير؟ إن التوقيع الرئيسي لوجود جسيم المادة المظلمة في مثل هذه التصادمات هو ما يسمى بالزخم العرضي المفقود. للعثور على هذا التوقيع، يقوم العلماء بجمع نبضات الجسيمات التي تستطيع كواشف LHC رؤيتها، بشكل أكثر دقة النبضات المتعامدة مع حزم البروتون المتصادمة، من أجل تحديد موقع النبضة المفقودة مقابل القيمة الإجمالية لـ الزخم قبل الاصطدام. يجب أن يكون الأخير مساويًا للصفر لأن البروتونات تتحرك في اتجاه الحزمة قبل الاصطدام. إذا لم تكن القيمة الإجمالية للزخم بعد الاصطدام صفراً، فإن الزخم المفقود الذي يمكن حسابه يمكن أن يتوافق مع جسيم المادة المظلمة غير المكتشف.

الزخم المفقود هو أساس فئتين رئيسيتين من البحث في LHC. الأول ينبع مما يسمى بالنماذج الكاملة للفيزياء الجديدة، مثل النماذج تحت التناظر الفائق (SUSY). في هذه النماذج، الجسيمات المعروفة من النموذج القياسي المعياري لفيزياء الجسيمات لها شريك فائق التناظر يختلف دورانه (خاصية الكموم) بمقدار نصف وحدة. بالإضافة إلى ذلك، في العديد من نماذج التناظر الفائق، يكون أخف جسيم فائق التناظر هو الجسيمات الضخمة ضعيفة التفاعل (WIMP). تعد WIMPs واحدة من أكثر الجسيمات المرشحة إثارة للاهتمام لجزيئات المادة المظلمة لأنها يمكن أن تفسر وفرة المادة المظلمة في الكون. تركز الأبحاث التي تركز على WIMPs فائق التماثل على النبضة المفقودة لزوج من جسيمات المادة المظلمة وطائفة من الجسيمات و / أو الجسيمات المضادة تسمى اللبتونات.

فئة أخرى من البحث تتعقب النبضة المفقودة كتوقيع تنبع من النماذج المبسطة التي تتضمن جسيم المادة المظلمة الشبيه بـ WIMP وجسيم وسيط يتفاعل مع الجسيمات العادية المعروفة. يمكن أن يكون هذا الجسيم الوسيط إما جسيمًا معروفًا، مثل Z boson أو Higgs boson، أو جسيمًا غير معروف. في السنوات الأخيرة، اكتسبت هذه النماذج شعبية لأنها بسيطة جدًا مع بقائها عامة (النماذج الكاملة محددة وبالتالي لديها نطاق أقل)، ويمكن أن تكون بمثابة معيار لمقارنة نتائج تجارب LHC مع تلك تجارب على المادة المظلمة خارج المصادم. بالإضافة إلى النبضة المفقودة لزوج من جسيمات المادة المظلمة، تستهدف هذه الفئة الثانية من البحث جسمًا واحدًا على الأقل عالي الطاقة مثل نفاث الجسيمات أو الفوتون.

في حالة النماذج المبسطة، من الممكن، بدلاً من البحث عن الدافع المفقود، البحث ليس عن جسيم المادة المظلمة، ولكن عن الجسيم الوسيط من خلال تحوله (أو "الانحلال") إلى جسيمات عادية. ثم يبحث المرء في البيانات الناتجة عن التصادمات عن "نتوء" في المنحنى الذي يمثل الأحداث s، على سبيل المثال عثرة في التوزيع الشامل لأحداث ثنائية ليبتون.

من الأفضل تحديد أراضي WIMP:

ما هي النتائج التي حصلت عليها تجارب LHC في بحثها عن WIMPs؟ باختصار، لا توجد علامة على وجود المادة المظلمة WIMP. بتعبير أدق، استبعدوا مساحات شاسعة من المنطقة النظرية لـ WIMPs ووضعوا حدودًا قوية للقيم المحتملة لخصائص معينة لجسيمات المادة المظلمة وكذلك الجسيم الوسيط، مثل كتلتها وقوة تفاعلها مع الآخرين. حبيبات. تلخص كاترينا دوجليوني، عضو في تعاون أطلس، هذه النتائج على النحو التالي: "لقد أجرينا عددًا كبيرًا من عمليات البحث المحددة عن الجسيمات غير المرئية والجسيمات المرئية المشاركة في العمليات التي تنطوي على المادة المظلمة، وقد فسرنا النتائج، مما أدى إلى ظهور العديد من السيناريوهات التي تفترض أن المادة المظلمة تتكون من جسيمات WIMP، بدءًا من النماذج المبسطة إلى النماذج من نوع SUSY. كان هذا العمل ممكنًا بفضل التعاون بين المجربين والمنظرين عبر منصات المناقشة مثل مجموعة العمل حول المادة المظلمة، والتي تجمع بين المنظرين وممثلي تعاون ATLAS وCMS و LHCb. لوضع النتائج التي تم الحصول عليها في LHC في سياق البحث العالمي عن جسيمات WIMP، عن طريق الكشف المباشر وغير المباشر، كان أيضًا في صميم اهتمامات مجتمع المادة المظلمة، والذي يواصل مناقشة أفضل طريقة لاستغلالها التآزر بين التجارب المختلفة التي تسعى إلى نفس الهدف العلمي - للعثور على المادة المظلمة. "

مستشهدة على وجه الخصوص بمثال النتيجة التي تم الحصول عليها من البيانات من تجربة ATLAS، يخبر بريسيلا باني، الرئيس المشارك لمجموعة عمل المادة المظلمة في ATLAS، كيف قام التعاون مؤخرًا بغربلة جميع البيانات التي تم جمعها. من عام 2015 إلى عام 2018، خلال الجولة الثانية من المصادم LHC، للعثور على الأحداث التي يمكن أن تشكل تحلل بوزون هيغز إلى جسيمات المادة المظلمة. "لم نعثر على دليل على مثل هذا التفكك، لكننا تمكنا من وضع أقوى حد حتى الآن على احتمالية وقوع الحدث".

يناقش فيل هاريس، الرئيس المشارك لمجموعة عمل المادة المظلمة في CMS، البحث عن جسيم وسيط للمادة المظلمة يتحلل إلى جسيمين، مستشهداً بمثال البحث الأخير في CMS بناءً على البيانات التي تم جمعها أثناء من فترة التشغيل الثانية.

يقول هاريس: "إن البحث عما يسمى بالأحداث ذات النفاثتين أمر واعد للغاية لأنه يستكشف نطاقًا واسعًا من الجسيمات والقوى المتفاعلة".

يشرح Xabier Cid Vidal، الرئيس المشارك لمجموعة عمل Dark Matter في LHCb، كيف أن بيانات اضمحلال الميزون Bs التي تم جمعها أثناء التشغيل 1 والتشغيل 2 سمحت للتعاون LHCb بوضع حد ثابت للنماذج متماثل فائق بما في ذلك WIMPs. "تفكك الميزون Bs إلى ميونيين حساس جدًا للجسيمات فائقة التناظر مثل WIMPs فائق التماثل لأن التردد الذي يحدث به الانحلال يمكن أن ينحرف كثيرًا عن تنبؤات النموذج القياسي إذا كانت الجسيمات فائقة التناظر متورطة في العملية. أن كتلتها ستكون عالية جدًا بحيث لا يمكن اكتشافها مباشرة في LHC "، كما يوضح.

انظر للمستقبل:

"قبل عشر سنوات، بحثت التجارب (في LHC وفي أماكن أخرى) عن جسيمات المادة المظلمة في فترة زمنية بين كتلة البروتون (1 GeV) وعدد قليل من TeV. وبعبارة أخرى، كانوا يبحثون عن جسيمات WIMP الكلاسيكية، مثل تلك التي تنبأ بها التناظر الفائق. بعد عشر سنوات، تبحث تجارب المادة المظلمة الآن عن جسيمات تشبه WIMP ذات كتل منخفضة تصل إلى 1 إلكترون فولت أو تصل إلى 100 تيرا إلكترون فولت "، كما يقول تيم تايت. "أدى الافتقار إلى النتائج، خاصةً في LHC، إلى تطوير العديد من النظريات الأخرى حول طبيعة المادة المظلمة، بدءًا من المادة المظلمة الضبابية، المكونة من جسيمات ذات كتل منخفضة مثل 10−22 GeV إلى الثقوب السوداء البدائية التي تساوي كتلتها كتلة العديد من الشموس. لذلك بدأ مجتمع المادة المظلمة في توسيع آفاقه لاستكشاف نطاق أوسع من الاحتمالات ".

 التفسيرات المحتملة لطبيعة المادة المظلمة:

مع مصادمهم، بدأ علماء مصادم الهادرونات الكبير في استكشاف هذه الاحتمالات الجديدة. وهكذا بدأوا في دراسة الفرضية القائلة بأن المادة المظلمة كانت جزءًا من قطاع مظلم أكبر يضم عدة أنواع مختلفة من جسيمات المادة المظلمة. يمكن أن تشتمل جسيمات القطاع الأسود هذه على ما يعادل pho طن، الفوتون الأسود، الذي سيتفاعل مع الجسيمات الأخرى في القطاع المظلم وكذلك مع الجسيمات المعروفة، والجسيمات طويلة العمر، التي تنبأت بها أيضًا النماذج فائقة التناظر.

تقول كاترينا دوجليوني: "توفر سيناريوهات القطاع الأسود مجموعة جديدة من التواقيع التجريبية، وهذا ملعب جديد لعلماء الفيزياء".

"نحن الآن نطور الأساليب التجريبية التي نعرفها حتى نتمكن من التقاط أدلة نادرة وغير عادية في ضوضاء خلفية عالية. بالإضافة إلى ذلك، يستهدف عدد كبير من التجارب الحالية والمستقبلية أيضًا القطاع الأسود والجسيمات المتفاعلة. أضعف من WIMPs. بعض هذه التجارب، مثل تجربة FASER المعتمدة مؤخرًا، تجمع معارفهم وتقنياتهم وحتى مجمعهم المسرع بتجارب LHC الكبيرة، وستكمل نطاق أبحاث المادة المظلمة خارج WIMP في LHC، مثل مبادرة Physics Beyond Colliders. "

أخيرًا، لا يزال علماء المصادم LHC يعملون على البيانات من الجولة الثانية. وتجدر الإشارة أيضًا إلى أن البيانات التي تم جمعها حتى الآن، خلال فترتي التشغيل الأولى والثانية، لا تمثل سوى حوالي 5٪ من إجمالي البيانات التي سيتم تسجيلها بواسطة التجارب. لذلك، وبالنظر إلى الكم الهائل من المعرفة المكتسبة بعد التحليلات العديدة التي أجريت في LHC حتى الآن، فليس من المستحيل أن نأمل في أن ينجح LHC في اكتشاف جسيم المادة المظلمة في السنوات العشر القادمة.. يقول فيل هاريس: "حقيقة أننا لم نعثر عليها بعد، وإمكانية العثور عليها في المستقبل غير البعيد، هو ما يدفعني. لقد أظهر لنا العقد الماضي أن الأمر مهم قد يكون اللون الأسود مختلفًا عما اعتقدناه في البداية، لكن هذا لا يعني أننا لا نستطيع العثور عليه، " كما قال إكسابير سيد فيدال.

واختتمت بريسيلا باني بالقول: "لن نتجاهل أي مسار، بغض النظر عن الوقت الذي يستغرقه ومقدار العمل المطلوب".

فهم سلوك الطاقة المظلمة والمادة المظلمة

تلسكوب إقليدس الفضائي عدسات الجاذبية المجرات الطاقة المظلمة المادة المظلمة exp

نشره Redbran في 17/2/2020 2:00 مساءً

المصدر: CNRS INSU

تحسين إقليدس: ارتباط متبادل بين ما يمكن ملاحظته

لقياس المعلمات الكونية، سيستخدم تلسكوب إقليدس الفضائي مسبارين رئيسيين: عدسات الجاذبية (عدسات الجاذبية الضعيفة) وتوزيع المجرات (مجموعة المجرات). ستجعل هذه القياسات من الممكن على وجه الخصوص فهم سلوك الطاقة المظلمة والمادة المظلمة التي تؤثر على نمو الهياكل الكونية وبالتالي تسريع تمدد الكون.

 بالإضافة إلى آثاره على التطورات الآلية ومعالجة البيانات، يشارك Irfu بنشاط في تطوير الخوارزميات اللازمة للتحضير لاستخراج المعلمات الكونية التي سيتم اشتقاقها من قياسات إقليدس.

بالتنسيق مع فاليريا بيتورينو، عالمة الفيزياء في مختبر CosmoStat في Irfu، بالتعاون مع Tom Kitching (UCL) و Ariel Sanchez (MPE)، أكمل فريق دولي من Euclid مع خبرة تكميلية في النظرية والمراقبة العمل للتو 3 سنوات تميز الأداء المتوقع لإقليدس لتحقيقات المراقبة هذه.

تحقيقات تكميلية وليست مستقلة

سيكون Euclid قادرًا على تطبيق كلتا الطريقتين على نطاقات كبيرة جدًا:

- من ناحية أخرى، استخدام الضوء المنحرف أثناء مروره بالقرب من المادة المظلمة (العدسة)؛

- من ناحية أخرى، فإن استخدام ضوء المجرات كدالة للزمان والمكان يسمح بقياس تطور الهياكل الكبيرة.

يتمثل الجانب المبتكر في هذه المقالة على وجه الخصوص في التحقق من صحة الخوارزميات الخاصة بالملاحظتين، مع الأخذ في الاعتبار تأثيرات الترابط المتبادل التي عادة ما يتم إهمالها. أظهر العلماء أن ارتباط تأثيرات المجسين مهم بشكل خاص لاختبار نماذج مختلفة من علم الكونيات وأن دقة النتائج تتحسن بمعامل ثلاثة من خلال تضمين هذه الارتباطات. في DAp، عمل سانتياغو كاساس على المجسين ومارتن كيلبينجر في جزء الارتباط المتبادل.

أدوات محسنة لاستخراج المعلمات

تزود هذه المقالة، المنشورة على موقع arxiv الإلكتروني، المجتمع بأساليب وطرق عددية موثوقة للتنبؤات الكونية لإقليدس. قدم المؤلفون أيضًا دليلًا متاحًا حول كيفية التحقق من صحة الخوارزمية الخاصة بك، مع مراجع مفيدة لمجتمع علم الكونيات والتجارب الأخرى.

  في هذه الأشكال، تُظهر الخطوط العريضة احتمالية تطابق البيانات المحاكية لمهمة مثل إقليدس مع هذه القيم لمعايير كونية مختلفة. ترتبط هذه المعلمات بتوسع الكون والطاقة المظلمة (w0، wa)، إلى كثافة المادة المظلمة والعادية (Ωm، o) الحالية. يتوافق كل محيط مع مجسات مختلفة: أرجواني لتكتل المجرات، وأزرق للعدسة، وبرتقالي للجمع بين الاثنين والأصفر بما في ذلك الارتباط المتقاطع. يمكننا أن نرى بوضوح أن الأخذ في الاعتبار ارتباط تأثيرات عدسة الجاذبية وتشتت المجرة يحسن دقة المعلمة المستخرجة (الدقة تتحسن حتى عامل 3 من البنفسجي إلى الأصفر).

 درب التبانة مجرة مليئة بالحضارات الذكية

 مجرة درب التبانة مليئة بالحضارات المنقرضة كما صرح توماس بواسون 21 ديسمبر 2020 درب التبانة شغل غطاء الحضارات المتلاشية | ناسا في عام 1961، قدم عالم الفيزياء الفلكية فرانك دريك معادلة لتقييم حدوث الحضارات الذكية في المجرة. على الرغم من أن هذه المعادلة مثيرة للاهتمام، إلا أنها تتضمن العديد من المتغيرات التي تكون قيمها (في ذلك الوقت) غير معروفة أو محدودة للغاية. في الآونة الأخيرة، طور فريق من الباحثين نسخة أكثر دقة من المعادلة، بناءً على مجموعات بيانات مقيدة بشكل أفضل. كشفت نتائجهم أنه إذا كانت مجرة درب التبانة مأهولة بالحضارات الذكية، فربما يكون معظمها قد اختفى بالفعل بعد إبادة الذات. ربما تكون معظم الحضارات خارج كوكب الأرض التي انتشرت في مجرتنا قد دمرت بالفعل. هذه نتيجة دراسة جديدة نُشرت على خادم ما قبل الطباعة arXiv، والتي استخدمت علم الفلك الحديث والنمذجة الإحصائية لرسم خريطة لظهور وموت الحياة الذكية في الزمان والمكان من خلال درب التبانة. تتوافق نتائجهم مع تحديث أكثر دقة لمعادلة شهيرة كتبها فرانك دريك مؤسس البحث عن ذكاء خارج الأرض في عام 1961. اعتمدت معادلة دريك، التي أشاعها العالم الفيزيائي كارل ساغان في مسلسله الصغير كوزموس، على عدد من المتغيرات الغامضة - مثل انتشار الكواكب في الكون. هذا المقال الجديد، الذي كتبه ثلاثة فيزيائيين من معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا، أكثر واقعية بكثير. إنه يشير إلى أين ومتى من المرجح أن تحدث الحياة في درب التبانة، ويحدد العامل الأكثر أهمية الذي يؤثر على انتشارها: ميل المخلوقات الذكية إلى إبادة الذات. "منذ أيام كارل ساغان، كان هناك الكثير من الأبحاث. على وجه الخصوص من تلسكوب هابل الفضائي وتلسكوب كبلر الفضائي، لدينا الكثير من المعرفة حول كثافات [الغاز والنجوم] في مجرة درب التبانة ومعدلات تكون النجوم والكواكب الخارجية ... بالإضافة إلى قال المؤلف المشارك للدراسة جوناثان جيانغ، عالم الفيزياء الفلكية في مختبر الدفع النفاث التابع لناسا "معدل حدوث انفجارات المستعر الأعظم". العوامل المؤثرة في تطور الحياة الذكية. درس المؤلفون مجموعة من العوامل التي يعتقد أنها تؤثر على تطور الحياة الذكية، مثل انتشار النجوم الشبيهة بالشمس التي تأوي كواكب شبيهة بالأرض. تواتر المستعرات الأعظمية الفتاكة والمتفجرة؛ الاحتمال والزمن اللازمين لتطور الحياة الذكية إذا كانت الظروف مناسبة؛ والميل المحتمل للحضارات المتقدمة لتدمير نفسها. الظهور الرسومي بطريقة ذكية للحياة في درب التبانة.

رسم بياني يوضح عمر درب التبانة بمليارات السنين (المحور ص) مقابل المسافة من مركز المجرة (المحور السيني)، ويكشف عن عتبة لتطور الحضارات بعد 8 مليارات سنة من تشكل المجرة و 13000 سنة ضوئية من مركز المجرة  © Xiang Cai et al. 2020

من خلال نمذجة تطور مجرة درب التبانة بمرور الوقت مع وضع هذه العوامل في الاعتبار، وجد الباحثون أن احتمال ظهور الحياة بناءً على عوامل معروفة بلغ ذروتها عند حوالي 13000 سنة ضوئية من مركز المجرة و8 مليارات سنة بعد تشكل المجرة. الأرض، في المقابل، تبعد حوالي 25000 سنة ضوئية عن مركز المجرة، وظهرت الحضارة الإنسانية على سطح الكوكب بعد حوالي 13.5 مليار سنة من تشكل مجرة درب التبانة (على الرغم من أن الحياة بسيطة ظهرت بعد فترة وجيزة من تشكيل الكوكب). بعبارة أخرى، ربما نكون حضارة رائدة في جغرافيا المجرة، ومتقاعسون في ظهور الحياة الذكية داخل مجرة درب التبانة. ولكن، بافتراض أن الحياة تنشأ في كثير من الأحيان بشكل كافٍ وتصبح ذكية في النهاية، فمن المحتمل أن تكون هناك حضارات أخرى - تتجمع في الغالب حول شريط من 13000 سنة ضوئية، بسبب انتشار النجوم الشبيهة بالشمس. فقدت الحضارات بسبب فناء الذات من المحتمل أن تكون معظم تلك الحضارات الأخرى التي لا تزال موجودة في المجرة اليوم شابة، نظرًا لاحتمال أن تكون الحياة الذكية عرضة تمامًا للإبادة على مدى فترات طويلة من الزمن. على الرغم من أن المجرة قد وصلت ذروة الحضارة منذ أكثر من 5 مليارات عام، كتب الباحثون أن معظم الحضارات التي كانت موجودة في ذلك الوقت ربما دمرت نفسها بنفسها. هذه النقطة الأخيرة هي المتغير الأكثر غموضًا في المقالة: كم مرة تقضي الحضارات على نفسها؟ لكنها أيضًا الأهم في تحديد مدى الحضارة. حتى الخطر الضئيل للغاية لمحو حضارة معينة في أي قرن معين - على سبيل المثال، عن طريق المحرقة النووية أو تغير المناخ الذي لا يمكن السيطرة عليه - يعني أن الغالبية العظمى من الحضارات المتقدمة في درب التبانة قد تلاشى واختفى بالفعل … المصادر: arXiv

إعداد وتحرير وترجمة د. جواد بشارة

 لعد قرون طويلة مرت، من عصر الإغريق القدماء إلى ستيفن هاكوينغ، كان علماء الفيزياء مهتمين بمفهوم الفراغ. اعتقد أسلافنا أن الكواكب الباردة والمظلمة للكون، المنتشرة بين بين النجوم والكواكب في المجرات، كانت مليئة بالعدم، مع بعض الغياب للوجود. تدريجيًا، تم التخلي عن فكرة العدم، بينما أصبحت أدوات القياس لدينا أكثر دقة.  واليوم، وبفضل ميكانيكا الكموم، نعلم أن الفراغ على نطاق مجهري هو عبارة عن فوضى تغمرها الطاقة. وعلى نطاق كوني، من المحتمل أن تكون مليئة بالطاقة السوداء أو المظلمة. تشير عدة فرضيات إلى أن كوننا نفسه قد يكون نتاجًا للفراغ. وإذا كان الأمر كذلك، فهل ستكون هذه الظاهرة قابلة للتكرار بشكل مصطنع لحضارة متقدمة؟ الكون ليس فارغًا تمامًا ولا مظلمًا. حتى خارج المجرات، يمكن لرائد الفضاء العثور على بروتون واحد على الأقل، في المتوسط ، في كل متر مكعب. وكذلك الفوتونات من الإشعاع الكوني المنتشر. ومع ذلك، يمكن للمرء أن يتخيل بسذاجة أن المسافة بين هذه الجسيمات فارغة. في الواقع، اعتقد علماء الذرة الأوائل في اليونان القديمة أن الفراغ يعني العدم.

ليست هذه هي القضية. إذ أن جزء مهيمن من الكتلة الكونية - حوالي الثلثين - يرتبط حاليًا بـ "الطاقة السوداء أو المظلمة" التي تتغلغل في الفراغ ، مما يؤدي إلى دفع وصد الجاذبية البادئة على المادة بطريقة النبذ ويسرع من تمدد الكون. تشير أحدث القياسات إلى أن الفراغ يتصرف مثل الثابت الكوني الذي أضافه ألبرت أينشتاين إلى معادلاته منذ قرن من الزمان عندما تصور إمكانية افتراضية لكون ثابت، تكون فيه الثقالة الجاذبة للمادة متوازنة. أما بصد الفراغ فإن كوننا الحالي لا يتوسع فحسب، بل إنه يتمدد بشكل متساوٍ، حتى بالنسبة للمناطق الموجودة على جانبي أفقنا الكوني، والتي لم يكن لديها وقت للتواصل. التفسير الشائع لهذا اللغز الظاهر هو التضخم الكوني الفوري المفاجئ والهائل، الذي اقترحه آلان غوث كحل، وحاز بفضله على جائزة نوبل للفيزياء، وهي فترة مبكرة تسبب فيها الفراغ في التوسع المتسارع لفترة محدودة، بحيث تنهار المناطق التي كانت قريبة في البداية ومتصلة سببياً، حيث باتت أخيرًا منفصلة لدرجة أنها الآن تقع على جوانب متقابلة من سمائنا. إذا كان الأمر كذلك، فقد سيطر الفراغ، والمقصود به هنا الطاقة الغامضة والغريبة المسماة السوداء أو المعتمة أو المظلمة، على التوسع في بداية ونهاية تاريخنا الكوني. فالفراغ: يغلي بالطاقة حسب ميكانيكا الكموم إذا أردنا العثور على الفراغ تمامًا، فيمكننا تخيل منطقة افتراضية خارج الحجم المرصود لكوننا حيث يختفي الثابت الكوني ولا توجد مادة أخرى. هل ستكون هذه المنطقة فارغة؟ الجواب، مرة أخرى، لا. وفقًا لميكانيكا الكموم، ستشهد دائمًا تقلبات الفراغ الكمومية، مع ظهور الجسيمات الافتراضية لفترة وجيزة. تم تأكيد حقيقة هذه التقلبات العابرة تجريبياً من خلال عدد من التأثيرات من بينها تأثير كازيمير.

تأثير كازيمير هو قوة جذابة تظهر بين لوحين متوازيين غير محملين. إنه ناتج عن وجود تقلبات كمومية في الفراغ تدفع الصفائح ضد بعضها البعض، حيث تكون كثافة الطاقة بين الألواح أقل من الخارج. سبيل المثال، عندما يتم وضع لوحين معدنيين متوازيين مع بعضهما البعض، فإنهما يحدان من الطول الموجي للتقلبات الكهرومغناطيسية الافتراضية في الفراغ بينهما، مما ينتج عنه قوة بينهما، وهو ما يسمى تأثير كازيمير. وبالمثل، ينتج عن التفاعل بين تقلبات الفراغ والإلكترون في ذرة الهيدروجين فرق طاقة بين حالات الإلكترون 2S1 / 2  و 2P1 / 2 ، وينتج انزياح الحمل بين مستويات الطاقة بالإضافة إلى ذلك ، يمكن للحقل الكهربائي القوي بما فيه الكفاية تسريع الإلكترونات والبوزيترونات الافتراضية في الفراغ ، بحيث تتجسد في جزيئات حقيقية وتؤدي إلى تأثير شوينغر للاقتران. بالقياس، تولد الجاذبية القوية لأفق الحدث للثقب الأسود إشعاعًا حراريًا من الفراغ وتتسبب في تبخر هوكينغ. محاكاة للفراغ الكمومي تظهر الفوضى المتصاعدة للجسيمات الافتراضية التي تظهر وتختفي باستمرار كما في الصورة أدناه.

  في الواقع، يتولد الإشعاع الحراري عن طريق الفراغ ليس فقط في الثقوب السوداء، ولكن في جميع الأنظمة التي لها آفاق سببية. على سبيل المثال، يحتوي المسبار المتسارع على أفق رندلر Rindler يكتشف منه التوزيع الحراري للإشعاع، مما يوفر تأثير يونيرو Unruh وبالمثل، فإن أفق الكون المتسارع بشكل كبير له درجة حرارة دي سيتر De stter، لذا يحق لنا طرح السؤال التالي هل الانفجار الكبير يمكن أن يكون نتيجة لتقلب كمومي في الفراغ؟ خلال التضخم الكوني المتسارع في هذا الصدد، تم إنشاء تقلبات الفراغ ذات الصلة والتي من المحتمل أن تؤدي إلى ظهور هياكل المجرات وعناقيد المجرات. إذا حدث هذا، فنحن مدينون بوجودنا للتقلبات الكمومية الأولى. بذرة الحياة في الفراغ. لكن يمكننا التفكير في المزيد من الأسئلة الأساسية. بما أن علماء الذرة كانوا مخطئين ولا يمكن العثور على الفراغ، فماذا كان هناك قبل الانفجار العظيم؟ هل ولد كوننا من تذبذب الفراغ؟ لا يمكن الإجابة على هذه الأسئلة إلا في إطار نظرية الجاذبية الكمومية التي تجمع بين ميكانيكا الكموم والجاذبية النسبية، وهو ما لا نملكه بعد. ومالم يتم اكتشاف وتطوير هذه النظرية الجامعة والموحدة المنتظرة، وهي نظرية كل شيء ، لن نكتشف جذورنا الكونية. كما هو الحال في تأثير شوينغر، من الممكن تصور أن التقلب العنيف للفراغ يمكن أن يخلق الكون. يعتمد ما إذا كان هذا ممكنًا أم لا على التفاصيل الدقيقة وهو موضوع بحث نشط، مثل انعكاس الزمن لانهيار ثقب أسود ثقالي. يمكن أن يكون لآلية الولادة الاصطناعية آثار مثيرة للاهتمام على أصولنا الكونية. إذا تم إنشاء كوننا في مختبر حضارة أخرى، يمكن للمرء أن يتخيل سلسلة لا نهاية لها من أكوان الأطفال التي ولدت من بعضها البعض من قبل الحضارات التي طورت الرحم التكنولوجي القادر على ولادة أكوان جديدة. في هذه الحالة، فإن الحبل السري لانفجارنا العظيم الذي ولد كوننا المرئي، سيكون له أصله في المختبر الكوني الكلي الأكبر.

ماذا كان هناك قبل الانفجار العظيم؟:

 يصف النموذج الكوني القياسي الانفجار العظيم بأنه فترة شديدة الكثافة والحرارة كان الكون قد مر بها منذ حوالي 13.8 مليار سنة، لتؤدي بعد ذلك إلى عملية التضخم والتوسع التي نلاحظها. اليوم. إذا كانت رياضيات النسبية العامة قد استبعدت لفترة طويلة أي احتمال لحدوث ما قبل الانفجار العظيم، فقد أدرك علماء الكونيات لعدة سنوات أن نظرية أينشتاين غير مكتملة وأنهم يطورون نماذج نظرية تقترح فرضيات تتعلق بفيزياء ما قبل الانفجار العظيم. أول شيء يجب فهمه هو ما هو الانفجار العظيم حقًا. يقول شون كارول، عالم الفيزياء النظرية في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا: "الانفجار العظيم لحظة من الزمن، وليست نقطة في الفضاء". قال كارول إنه من الممكن أن يكون كون رالــ  Big Bang صغيرًا أو كبيرًا بشكل لا نهائي ، لأنه لا توجد طريقة للعودة بالزمن إلى ما لا يمكننا حتى رؤيته اليوم. كل ما نعرفه حقًا أنه كان كثيفًا جدًا جدًا وسرعان ما أصبح أقل كثافة. ويضيف كارول: "بغض النظر عن مكان وجودك في الكون، إذا عدت إلى الوراء 14 مليار سنة، فستصل إلى هذه النقطة حيث كان الجو حارًا للغاية، كثيفًا، والتي اصطلح العلماء على تسميتها بالفرادة الكونية sikgularité ، ويليه توسع سريع". لا أحد يعرف بالضبط ما كان يحدث في الكون إلا بعد ثانية واحدة من الانفجار العظيم، عندما تبرد الكون بدرجة كافية لتصطدم البروتونات والنيوترونات وتترابط. لتكوين الذرات يعتقد العديد من علماء الكونيات أن الكون قد مر بعملية توسع أسي، تسمى التضخم الفوري الهائل والمفاجيء، خلال هذه الثانية الأولى. هذا من شأنه أن ينعم نسيج الزمكان ويمكن أن يفسر سبب توزيع المادة بالتساوي في الكون اليوم. طبيعة الكون قبل الانفجار العظيم مجهولة، ومن المحتمل أنه قبل الانفجار العظيم، كان الكون عبارة عن مساحة لا نهاية لها من المواد الكثيفة شديدة الحرارة، وبقي في حالة ثابتة حتى حدث الانفجار العظيم لسبب ما. ووفقًا لكارول، قد يكون هذا الكون المتمرد محكومًا بميكانيكا الكموم. لذلك كان الانفجار العظيم يمثل اللحظة التي تولت فيها الفيزياء الكلاسيكية دور المحرك الرئيسي لتطور الكون. بالنسبة لستيفن هوكينغ، هذه اللحظة ليست ذات صلة بمرحلة قبل الانفجار العظيم، حيث كانت الأحداث لا حصر لها، وبالتالي غير محددة. أطلق هوكينغ على هذا "الاقتراح اللامحدود": الزمان والمكان محدودان، لكن ليس لهما حدود أو نقاط بداية أو نقاط نهاية، بنفس الطريقة التي يكون بها كوكب الأرض محدودًا، لكن لا ليس له حافة. قال هوكينغ في عام 2018: "نظرًا لأن الأحداث التي سبقت الانفجار العظيم لم يكن لها عواقب رصدية، فقد نرفضها أيضًا من النظرية ونقول إن الطقس بدأ في الانفجار العظيم". أو ربما كان هناك شيء آخر قبل الانفجار العظيم يستحق اهتمام الفيزيائيين. إحدى الفرضيات هي أن الانفجار العظيم ليس بداية الزمن، بل لحظة تماثل. في هذه الفكرة، قبل الانفجار العظيم، كان هناك كون آخر مطابق لهذا الكون، ولكن مع زيادة إنتروبيا نحو الماضي بدلاً من المستقبل. إن نمو الانتروبيا، أو "الفوضى" المتنامية في نظام ما، هو أساسًا سهم الزمن، لذلك في هذا الكون المرآة، سيكون الزمن معكوساً، أي سيكون الزمن عكس ذلك الذي كان الزمن في الكون الحديث وكوننا سيكون في الماضي. يقترح أنصار هذه النظرية أيضًا أن الخصائص الأخرى للكون قد انعكست في هذا الكون المرآة. على سبيل المثال، اقترح الفيزيائي ديفيد سلون David Sloan، الفيزيائي بجامعة أكسفورد، أن عدم التناسق في الجزيئات والأيونات (يسمى تراسل أو مراسلة chiralités  في اتجاهات معاكسة لما هو عليه في كوننا.

 من الارتداد الكبير  Big Bounce إلى الكون المتعدد Multivers تجادل نظرية ذات صلة بأن الانفجار العظيم لم يكن بداية كل شيء ، بل كان نقطة زمنية انتقل فيها الكون من فترة تقلص إلى فترة توسع. تشير فكرة "الارتداد الكبير" إلى إمكانية حدوث انفجارات كبيرة لانهائية بينما يتوسع الكون ويتقلص ويتوسع مرة أخرى. المشكلة مع هذه الأفكار، وفقًا لكارول، هي أنه لا يوجد تفسير لسبب أو كيف يتقلص الكون المتوسع ويعود إلى حالة من الكون المنخفض. وفقًا لنظريات الأغشية البرانات، فإن كوننا موجود في غشاء يطفو جنبًا إلى جنب مع أغشية أخرى في "كتلة" الكون الكلي، الكون الفائق بأكثر من 4 أبعاد. بالنسبة للنظريات الكونية البرانية، المستمدة عمومًا من نظرية الأوتار الفائقة، فإن الانفجار العظيم، ثم كوننا ، كان سيظهر بعد اصطدام برانير في الجزء الأكبر من الكون بأكثر من أربعة أبعاد. هذا النموذج للكون، المسمى بالكون ekpyrotic ، يعني افتراضًا طبيعيًا وجود كون متعدد. نظريات أخرى مثل التضخم الأبدي تقترح أن فقاعات الكون سوف تنشأ في كون أكبر في تضخم لانهائي. لدى كارول وزميلته جينيفر تشين رؤيتهما الخاصة لما قبل الانفجار العظيم. في عام 2004، اقترح الفيزيائيون، ربما، أن الكون كما نعرفه هو نسل الكون الأصلي الذي انفصل عنه بعض الزمكان. يوضح كارول قائلاً: "إنها مثل النواة المشعة المتحللة": عندما تتحلل النواة، فإنها تنبعث منها جسيم ألفا أو بيتا. يمكن للكون الأصلي الكلي المطلق أن يفعل الشيء نفسه، باستثناء أنه بدلاً من الجسيمات، فإنه يبعث "أكوانًا طفولية"، ربما إلى ما لا نهاية. سيحدث هذا الجيل من أكوان الأطفال من خلال التقلبات الكمومية في الكون الأم. هذه الأكوان الوليدة هي "أكوان متوازية حرفيًا"، ولا تتفاعل أو تؤثر على بعضها البعض. ربما يكون العلماء قد حددوا جزءًا من الدليل على وجود أكوان أخرى قبل كوننا كما صرح العالم جوناثان بايانو في 17 أغسطس 2018 في ورقته عن الكون الدوري أو التعاقبي والارتداد الكبير.

عن مكتبة صور العلوم

يقول العلماء إنهم حددوا أدلة محتملة تظهر وجود أكوان أخرى قبل كوننا. تستند استنتاجات الدراسة إلى ملاحظات عن عناصر منبهة في سماء الليل، أي "بقايا الثقب الأسود" من كون سابق. لفهم ما يقوم عليه هذا الاكتشاف، دعنا نبدأ بتقديم مفهوم "علم الكون الدوري" أو "الأكوان الدورية" أو المتعاقبة. تستند فكرة الأكوان الدورية على نموذج علم الكون الدوري المطابق للعالم البريطاني روجرز بنروز (CCC). وهي النظرية التي وفقًا لها أن كوننا يمر بدورات ثابتة بما في ذلك الانفجارات الكبيرة والضغط الكوني، على عكس النموذج القياسي لعلم الكونيات، حيث كانت هناك بداية واحدة فقط ونفس البداية (الانفجار العظيم). نظرًا لأن معظم الكون يتم تدميره من دورة إلى أخرى، يقول فريق الباحثين إن بعض الإشعاع الكهرومغناطيسي يمكن أن ينجو من عملية "التجديد". تم نشر نتائجهم على خادم arXiv. قال روجر بنروز، عالم الفيزياء الرياضياتية بجامعة أكسفورد، لمجلة نيو ساينتست: "ما ندعي رؤيته هو آخر بقايا بعد تبخر ثقب أسود في الكون السابق". بنروز هو أيضًا مؤلف مشارك للدراسة ومؤلف مشارك لنظرية CCC. ويأتي "الإثبات" على شكل "نقاط هوكينغ"، التي سميت على اسم الراحل ستيفن هوكينغ. افترض الفيزيائي الشهير أن الثقوب السوداء ستصدر إشعاعات تُعرف بإشعاع هوكينغ. يقترح بنروز وزملاؤه أن مثل هذا الإشعاع سيكون قادرًا على الانتقال من كون إلى آخر. وفقًا لهم، يمكن أن تظهر نقاط هوكينغ في الحرارة المتبقية من الانفجار العظيم ، والمعروفة باسم الخلفية الكونية الميكروية المنتشرة(CMB).

 تبدو نقاط هوكينغ مثل دوائر الضوء على خريطة CMB ، تسمى "أوضاع B". على اليسار، محاكاة للأنماط E وعلى اليمين محاكاة للأنماط B. تصف هذه الأنماط الاستقطاب الخطي للإشعاع الأحفوري. تشير الأشرطة البيضاء إلى اتجاه الاستقطاب في منطقة من السماء. تتنبأ نظرية التضخم بوجود أنماط B. واين كانت في السابق، كانت هذه "النقاط شاذة "(أنماط B) في الإشعاع CMB كان يُعتقد أن سببها هو موجات الجاذبية للغبار بين النجوم. لكن بنروز وزملائه يزعمون أن نظريتهم يمكن أن تقدم إجابة مثيرة للاهتمام. علاوة على ذلك، كجزء من مشروع BICEP2، الذي يهدف إلى رسم خريطة كاملة للأشعة الكونية الأحفورية الخلفية المنتشرة CMB ، ربما اكتشف الباحثون بالفعل نقطة هوكينغ. كتب الفريق في ورقتهم البحثية: "في حين أن هذا يبدو مشكلة بالنسبة للتضخم الكوني، فإن وجود مثل هذه النقاط الشاذة هو نتيجة ضمنية لعلم الكونيات الدوري المطابق (CCC)". "على الرغم من أن درجة الحرارة عند الانبعاث منخفضة للغاية ، إلا أن هذا الإشعاع في CCC يتركز بشكل كبير ، بسبب الضغط المطابق للثقب الأسود بأكمله ، مما يؤدي إلى نقطة واحدة في عصرنا الحالي (العصر الكوني).  لا تخلو نظرية الكون الدوري من الجدل. تشير معظم حججنا الحالية إلى أن توسع الكون يتسارع، لأن الكون ليس كثيفًا بدرجة كافية للضغط في نقطة واحدة والتوسع مرة أخرى (إشارة إلى نظرية الارتداد الكبير). The Big Bounce (أو Phoenix Universe) ، وهو نموذج كوني دوري يتضمن تطورًا للكون يؤدي إلى التناوب بين الانفجار الكبير  Big Bang و Big Crunch الإنكماش الكبير، تليها أزمة كبيرة مباشرة بانفجار كبير). لذلك، في الوقت الحالي، لا يوجد حتى الآن أي دليل كوني حقيقي على إشعاع هوكينغ، ناهيك عن حقيقة أن نقاط هوكينغ التي ذكرها المؤلفون لم يتم التحقق منها بعد. لذلك في حين أن هذه نظرية مثيرة للاهتمام، لا يزال هناك طريق طويل لنقطعه قبل أن يدعي أي شخص الوجود النهائي المثبت لكون سابق. المصادر: arXiv.org ، عالم جديد.

إعداد وترجمة د. جواد بشارة

كيفية كشف الغموض العظيم للكون من خلال تجاوز" جدار الضوء ربما تكون على دراية بحاجز الصوت، الذي تعبره بانتظام طائرات تتحرك بسرعة تزيد عن 340 مترًا في الثانية. لكن هل تعرف ما هو «جدار الضوء"؟ نعم، من الممكن تجاوز الفوتون أثناء الركض. وستساعدنا هذه الظاهرة في الكشف عن أحد أعظم أسرار الكون. من المستحيل تجاوز سرعة الضوء، كما قيل لنا منذ قرن. تنص النسبية الخاصة على أن وصول الجسيم الضخم إلى هذه السرعة يتطلب طاقة غير محدودة. نعم، لكن فارق بسيط: إنها سرعة الضوء التي لا يمكن تجاوزها. تعلمون، أنc الصغير من E = mc²، المعادلة الشهيرة التي تؤسس علاقة بين الكتلة (m) والطاقة (E). الآن، c هي سرعة الضوء في الفراغ ، أو 299،792،458 مترًا في الثانية. لا شيء يمنعنا من البدء بإبطاء الفوتونات (الجسيمات التي "تنقل" الضوء) في محاولة للتغلب عليها ... يتم تحديد سرعة الموجة الضوئية في الوسط وفقًا لمعامل الانكسار n. معلمة بسيطة: نقسم c على n لحساب السرعة "الجديدة". في الفولاذ، على سبيل المثال، معامل الانكسار 2.5. ثم يتم إبطاء الفوتونات إلى حوالي 120000 كم / ثانية. ماذا لو نجح شيء سريع بما فيه الكفاية في تجاوز الضوء مستفيدًا من حقيقة أنه مقيد بمحيطه؟ تأثير فافيلوف-شيرينكوف عليك أن تعترف أنه من الصعب التحرك في الفولاذ. لنذهب إلى الماء الذي معامل انكساره 1.33. لإنشاء جسيم سريع (ومشحون)، نحتاج إلى ظاهرة قوية. لنأخذ الانشطار النووي، على سبيل المثال. يقسم النيوترون نواة ثقيلة مسبباً انبعاث الجسيمات المشحونة. البنغو: هذه الجسيمات سريعة جدًا لدرجة أنها تتجاوز الفوتونات في الماء. مثل طائرة تلحق بالموجات الصوتية التي تنبعث منها، مخترقة حاجز الصوت، تعبر هذه الجسيمات "جدار الضوء". يشرح جان فيليب لينين، عالم الفيزياء الفلكية في المعهد الوطني للفيزياء النووية وفيزياء الجسيمات، أن "هذه الظاهرة ستخلق إشعاعًا محددًا للغاية". عندما يتحرك الجسيم المشحون سوف يزعج كل الذرات التي يصادفها. سيكون هناك تأثير استقطاب. "سيخلق الجسيم حقلاً كهربائيًا محليًا، وستصدر الذرات التي يعبرها في مسارها موجات كهرومغناطيسية. هذا الأخير، ذو التردد العالي إلى حد ما، سوف ينبعث باللون الأزرق والأشعة فوق البنفسجية. وهذا ما يسمى بإشعاع شرينكوف، أو تأثير فافيلوف-شيرينكوف. لوحظت هذه الظاهرة في غرف التبريد لمحطات الطاقة النووية، والتي ينبعث منها ضوء أزرق. تمامًا كما هو الحال مع حاجز الصوت، يؤدي مرور "الجدار الخفيف" هذا إلى انبعاث مخروط (غير مرئي للعين المجردة). نظرًا لكون الجسيم المشحون أسرع من الضوء، فإنه يترك في أعقابه انتشار الموجات الزرقاء. يقول الدكتور دون لينكولن من مختبرFermilab في إلينوي:

 "شكل هذا المخروط يمكن أن يعطي فكرة عن سرعة الجسيم". حجم مخروط الضوء الأزرق حسب سرعة الجسيم المشحون (باللون الأحمر). النقاط السوداء هي الذرات التي تنبعث منها إشعاعات نتيجة مرور الجسيم. // المصدر: لقطة شاشة Fermilab YouTube .

اختراق واحد من أعظم الألغاز في الكون حسنًا، تأثير Cerenkov يخلق ضوءًا أزرق. لكن هل من المفيد حقًا مشاهدته؟ نعم، بل إنه ضروري. في حين أن العديد من الجسيمات منفصلة لدرجة أنه يكاد يكون من المستحيل اكتشافها، فإن مجرد حقيقة أنها تطلق إشعاع سيرينكوف يمكن أن تسمح لنا بدراستها. يستخدم هذا التأثير بشكل خاص في Super-Kamiokande ، وهو كاشف ضخم للنيوترينو في اليابان. "النيوترينو جسيم شبحي"، يشرح جان فيليب لينين. إنه خفيف جدًا ولا يتفاعل مع المادة. ولكن عندما يحدث (إذا كان نشيطًا بدرجة كافية)، فإنه يطلق سلسلة من الجسيمات الثانوية التي ستسبب بحد ذاتها إشعاع سيرينكوف. إذا اكتشفها Super-Kamiokande ، فسنكون قادرين على دراسة هذه الجسيمات الثانوية ، وبالتالي النيوترينوات. « ربما تسمح لنا دراسة النيوترينوات بالإجابة على سؤال أساسي : لماذا يتكون كل شيء من المادة؟ عندما تم إنشاؤه، كان الكون مكونًا من مادة ومادة مضادة، مما أباد بعضهما البعض. إلا أنه كان هناك عدم تناسق: مادة أكثر بقليل من المادة المضادة. لم يتضح سبب ذلك بعد، لكن للنيوترينوات دور تلعبه. ومن هنا تأتي أهمية دراستها جيداً. ينتج تأثير سيرنكوف Cerenkov أيضًا عندما تدخل أشعة غاما (فوتونات عالية الطاقة) إلى الغلاف الجوي. يأتون لإطلاق سلسلة المفاصل المشحونة، والتي بدورها تنتج الضوء الأزرق عن طريق تعطيل الجزيئات في الهواء. يقع الكشف عن هذا الإشعاع لدراسة أشعة غاما في صميم تجربة تسمى "مصفوفة تلسكوب سيرينكوف" ، والتي يعد جان فيليب لينين جزءًا منها. إنه مشروع دولي يجمع 1400 باحث وفني حول العالم، يعملون على إعداد الجيل القادم من التلسكوبات القادرة على اكتشاف الأجسام الفضائية البعيدة. الهدف: امتلاك أدوات قوية بشكل متزايد لفهم الكون بشكل أفضل.