غالبًا ما ننفخ على السوائل الساخنة لتبريدها، لكن لو أردت تسخينها، فعليك بالصراخ عليها!
الموجات الصوتية هي شكل من أشكال الطاقة، ويمكن توليد طاقة حرارية منها عن طريق الصراخ؛ لتسخين مشروبك ولو بمقدار ضئيل، لكن لو تمكنت من إنتاج موجات صوتية شديدة سيظهر التأثير بشكل واضح!
الموجات الصوتية هي شكل من أشكال الطاقة، ويمكن توليد طاقة حرارية منها عن طريق الصراخ؛ لتسخين مشروبك ولو بمقدار ضئيل، لكن لو تمكنت من إنتاج موجات صوتية شديدة سيظهر التأثير بشكل واضح!
جميعنا يعتقد بأن الماضي قد حدث وانتهى ولا يمكن تغييره، أما الحاضر فهو اللحظة الواعية، بينما المستقبل لم يحدث بعد ونشعر بأن ما نفعله الآن سيؤثر بالمستقبل. لكن قد تكون هذه الصورة خاطئة نتيجة وهم الشعور بمرور بالزمن! بحسب النسبية الماضي والحاضر والمستقبل كلهم موجودين الآن دفعة واحدة!
لو قمنا بمد جميع الحمض النووي DNA في كل خلية من خلايا جسمك بشكل طولي ومتسلسل، فبالإمكان قطع المسافة بين الأرض والشمس ذهابًا وإيابًا 248 مرة (المسافة بين الأرض والشمس تقريبًا 150 مليون كم).
أن خلية الإنسان تحتوي على 46 كروموسوم وكل كروموسوم يمتلك بمعدل 139 مليون زوج من الـ DNA وكلها محشورة في 6 مايكرومتر بداخل كل خلية من خلايا جسمك. لو مددنا الـ DNA لخلية واحدة فقط، فسيصل طولها إلى 2 متر، وجسمك يحتوي على 34 تريليون خلية.
كل DNA جسمك ممغوطة ومصفوفة مع بعضها تشكل حوالي ضعف قطر النظام الشمسيّ.
أن خلية الإنسان تحتوي على 46 كروموسوم وكل كروموسوم يمتلك بمعدل 139 مليون زوج من الـ DNA وكلها محشورة في 6 مايكرومتر بداخل كل خلية من خلايا جسمك. لو مددنا الـ DNA لخلية واحدة فقط، فسيصل طولها إلى 2 متر، وجسمك يحتوي على 34 تريليون خلية.
كل DNA جسمك ممغوطة ومصفوفة مع بعضها تشكل حوالي ضعف قطر النظام الشمسيّ.
• كيف تنبأ ستيفن هوكينغ بأن الثقوب السوداء لها درجة حرارة وبالتالي تصدر إشعاعًا؟
بالبداية استنتج بأن كل جسم يدخل الثقب الأسود سيقلل مساحة أفق الحدث، بالتالي ينتهك القانون الثاني للديناميكا الحرارية الذي يقول: بأن الفوضى في نظام ما ستزيد مع الوقت واستحالة أن تنقص، فقام بإدخال فكرة أن الجسم الذي يدخل الثقب الأسود سيقلل من أفق الحدث ولكن سيتم تعويض النقص من خلال انتروبيا الإشعاع المنبعث وبذلك سيتم حفظ القانون من الانتهاك.
| نظرية كل شيء • ستيفن هوكينغ
بالبداية استنتج بأن كل جسم يدخل الثقب الأسود سيقلل مساحة أفق الحدث، بالتالي ينتهك القانون الثاني للديناميكا الحرارية الذي يقول: بأن الفوضى في نظام ما ستزيد مع الوقت واستحالة أن تنقص، فقام بإدخال فكرة أن الجسم الذي يدخل الثقب الأسود سيقلل من أفق الحدث ولكن سيتم تعويض النقص من خلال انتروبيا الإشعاع المنبعث وبذلك سيتم حفظ القانون من الانتهاك.
| نظرية كل شيء • ستيفن هوكينغ
في بدايات ظهور ميكانيكا الكم دخلت الفيزياء حالة من التشوش فكتب الفيزيائي الكبير فولفغانغ باولي رسالة إلى أحد زملائه في عام 1925: "إن الفيزياء أصبحت مشوشة للغاية في الوقت الحالي.. وعلى أية حال، فإنها غدت عصية علي، أتمنى لو أنني كنت ممثلًا سينمائيًا كوميديًا أو أي شيء من هذا القبيل ولم أسمع أبدًا بالفيزياء".
الفيزياء ليست فقط مجموعة من الحقائق والقوانين التي نحفظها ونطبقها، بل هي أيضًا نمط تفكير وتحليل واستنتاج. نظرتك للعالم بعد انغماسك في الفيزياء تكون مختلفة تمامًا عن الناس العاديين، العالم من حولك يصبح أجمل، وترى أدق تفاصيله.
لماذا ندرس الكون وندرس الأجرام البعيدة جدًا والتي لا تؤثر علينا ماديًا ولا ترجع لنا بفائدة ملموسة ولا حتى نستطيع الوصول إليها حاليًا؟ نحن حقًا لا نسعى ولا نبحث عن الفائدة المادية أو الملموسة أو التأثير المباشر، بل نبحث عن متعة الاستكشاف، وفضولنا البشري هو ما يدفعنا لفعل ذلك.
لا يوجد شيء في الفيزياء اسمه الفراغ أو العدم. أحضر صندوق وأفرغه من كل ذراته، ستنشأ طاقة فراغ باستمرار! الوجود مثل هاتفك عندما يكون مقفول، لازال يعمل لكنه على وضعية "أقل استهلاك ممكن للطاقة". أقل طاقة ممكنة للطبيعة لا يمكن أن تساوي صفر!
This media is not supported in your browser
VIEW IN TELEGRAM
محاكاة دقيقة لنشوء طاقة الفراغ:
ماذا يحدث إذا صببت كوبًا من الشاي في ثقب أسود؟ يبدو السؤال بسيطًا للغاية، إلا أنه غيّر الطريقة التي يفكر بها العالم تجاه الثقوب السوداء.
جلس طالب الدكتوراه جاكوب بيكينشتاين مع مرشده للدكتوراه جون ويلر. كان جون يحمل كوبًا من الشاي، فقال: "ماذا يحدث عندما تصب كوبًا من الشاي في ثقب أسود؟".
يحتوي كوب الشاي الساخن على إنتروبيا (entropy)، بينما لا يحتوي الثقب الأسود على إنتروبيا وفقًا للنسبية العامة! حيث يتم وصف الثقوب السوداء بكميات عيانية مثل الكتلة والزخم الزاوي والشحنة الكهربائية فقط!
إذًا هل تختفي الإنتروبيا بعد سقوط الشاي في الثقب الأسود؟ لكن وفقًا للقانون الثاني للديناميكا الحرارية أن إنتروبيا النظام المغلق يمكن أن تزداد فقط! فهل انتُهك القانون الثاني للديناميكا الحرارية؟ أجاب بيكينشتاين: "إذا ابتلع الثقب الأسود الشاي، تختفي إنتروبيا الشاي، لذا فإما أن القانون الثاني للديناميكا الحرارية غير ذي صلة أو أنه غير صالح!".
لم يكن بيكينشتاين مرتاحًا من هذا التفسير وبدأ البحث عن طريقة لإصلاح الأمور. وبعد عدة أشهر عاد بيكينشتاين بتفسير جديد قائلًا: "لم تتجنب زيادة الانتروبيا، بل وضعت الانتروبيا في مكان جديد" اتضح أن مقدار الانتروبيا التي يمتلكها الثقب الأسود يتناسب طرديًا مع مساحته.
الجزء الطريف من القصة أن ستيفن هوكينغ سمع عن تفسير بيكينشتاين فقال هذا تفسير غير منطقي، وجاهد ليثبت بطلان ما أدعاه بيكينشتاين. لكن على العكس تمامًا انتهى به الأمر بإثبات وجود إنتروبيا في الثقوب السوداء، بل وتوصل إلى إثبات وجود درجة حرارة لها أيضًا!
يحتوي كوب الشاي الساخن على إنتروبيا (entropy)، بينما لا يحتوي الثقب الأسود على إنتروبيا وفقًا للنسبية العامة! حيث يتم وصف الثقوب السوداء بكميات عيانية مثل الكتلة والزخم الزاوي والشحنة الكهربائية فقط!
إذًا هل تختفي الإنتروبيا بعد سقوط الشاي في الثقب الأسود؟ لكن وفقًا للقانون الثاني للديناميكا الحرارية أن إنتروبيا النظام المغلق يمكن أن تزداد فقط! فهل انتُهك القانون الثاني للديناميكا الحرارية؟ أجاب بيكينشتاين: "إذا ابتلع الثقب الأسود الشاي، تختفي إنتروبيا الشاي، لذا فإما أن القانون الثاني للديناميكا الحرارية غير ذي صلة أو أنه غير صالح!".
لم يكن بيكينشتاين مرتاحًا من هذا التفسير وبدأ البحث عن طريقة لإصلاح الأمور. وبعد عدة أشهر عاد بيكينشتاين بتفسير جديد قائلًا: "لم تتجنب زيادة الانتروبيا، بل وضعت الانتروبيا في مكان جديد" اتضح أن مقدار الانتروبيا التي يمتلكها الثقب الأسود يتناسب طرديًا مع مساحته.
الجزء الطريف من القصة أن ستيفن هوكينغ سمع عن تفسير بيكينشتاين فقال هذا تفسير غير منطقي، وجاهد ليثبت بطلان ما أدعاه بيكينشتاين. لكن على العكس تمامًا انتهى به الأمر بإثبات وجود إنتروبيا في الثقوب السوداء، بل وتوصل إلى إثبات وجود درجة حرارة لها أيضًا!
This media is not supported in your browser
VIEW IN TELEGRAM
كيف لنا أن نعرف بأن هناك ثقب أسود ونحن لا نستطيع رؤيته أساسًا؟
بكل بساطة نحننرى تأثيرها الواضح على المناطق من حولها، في هذا التسجيل يُبين حركة النجوم بطريقة معقدة في قلب مجرتنا حول جسم غير مرئي، وهذا التأثير القوي الذي يجعل النجوم تتراقص بهذا الشكل، لا يحدث إلا من ثقب أسود.
بكل بساطة نحننرى تأثيرها الواضح على المناطق من حولها، في هذا التسجيل يُبين حركة النجوم بطريقة معقدة في قلب مجرتنا حول جسم غير مرئي، وهذا التأثير القوي الذي يجعل النجوم تتراقص بهذا الشكل، لا يحدث إلا من ثقب أسود.
الفيزيائي بول ديراك نشر أوراق بحثية في السبعينات تقول: "أن الثوابت الكونية مثل ثابت الجاذبية، ثابت بلانك.. وغيرها تتغير تغيرًا طفيفًا مع مرور الزمن" أيّ أن قوانين الطبيعة اليوم في الكون تختلف عن قوانين الطبيعة عندما كان الكون أصغر في السابق قبل مليارات السنين.
لكن لم ينجح بول ديراك. تم إثبات أن قوانين الطبيعة التي تنطبق في الكون اليوم هي نفسها التي تنطبق في الكون قبل مليارات السنين، أيّ أنها ثابته لا تتغير مع الزمن. مع اكتشاف الأشعة الخلفية الكونية الميكروية-CMB التي صدرت عندما كان عمر الكون 380 ألف سنة فقط، اكتشفنا بالحسابات والارصاد أن التوزيع الحراري لهذه الأشعة تتبع قانون بلانك لإشعاع الجسم الأسود! هذا يعني أن هذا القانون ينطبق اليوم في الطبيعة وينطبق عندما كان عمر الكون 380 ألف سنة.
غير أننا اكتشفنا أن المجرات التي تبعد عنا مليارات السنوات الضوئية تنطبق عليها قوانين الفيزياء التي تنطبق اليوم في الطبيعة.
لكن لم ينجح بول ديراك. تم إثبات أن قوانين الطبيعة التي تنطبق في الكون اليوم هي نفسها التي تنطبق في الكون قبل مليارات السنين، أيّ أنها ثابته لا تتغير مع الزمن. مع اكتشاف الأشعة الخلفية الكونية الميكروية-CMB التي صدرت عندما كان عمر الكون 380 ألف سنة فقط، اكتشفنا بالحسابات والارصاد أن التوزيع الحراري لهذه الأشعة تتبع قانون بلانك لإشعاع الجسم الأسود! هذا يعني أن هذا القانون ينطبق اليوم في الطبيعة وينطبق عندما كان عمر الكون 380 ألف سنة.
غير أننا اكتشفنا أن المجرات التي تبعد عنا مليارات السنوات الضوئية تنطبق عليها قوانين الفيزياء التي تنطبق اليوم في الطبيعة.
كل شيء تنظر له بما فيه أنت والناس والكوكب الصغير الذي أنت محبوس تحت جاذبيته، والنجوم والكواكب والمجرات والمواد والغازات والغبار الكوني والمادة والطاقة المظلمة وكُل ذرة موجودة، والكون كله، كان مضغوط في نقطة متناهية الصغر تسمى الفردانية.
محاكاة لكثافة المادة المظلمة في الكون وشبكة الخلايا العصبية في دماغ الإنسان!
رغم أن الأولى أكبر بحوالي 1.26×10²⁹ مرة من الثانية، إلا أنه يصعب التمييز بينهما! هذا التشابه المذهل يدعوا للتساؤل عن الكيفية التي تختلف بها أدمغتنا عن الكون. هل يمكن أن يكون الكون مجرد دماغ كبير جدًا!
رغم أن الأولى أكبر بحوالي 1.26×10²⁹ مرة من الثانية، إلا أنه يصعب التمييز بينهما! هذا التشابه المذهل يدعوا للتساؤل عن الكيفية التي تختلف بها أدمغتنا عن الكون. هل يمكن أن يكون الكون مجرد دماغ كبير جدًا!