في البداية كان هناك ظلام
وبعد ذلك إنفجار
نشأ منه كيان لا يتوقف عن التمدد
من الزمان والمكان والمادة
.. كل يوم ، اكتشافات جديدة تُزيل الغموض
عن الأسرار القاتلة التي تعصف بالعقل
لمكان نُسميه الكــــــــون
الطاقة محوِّل المجرة الرئيسي
تتحول دائماً من شكل لآخر
إنها من تمد كوكبنا وكل شيء آخر في الكون بالطاقة
ولكن ما هي بالضبط ؟
من أين تأتي كل هذه الطاقة ؟
و كيف نحصل على المزيد منها ؟
الطاقة لا تفنى ولا تُستحدث من عدم
يمكن تحويلها فقط من شكل لآخر
قد تصل عملية التحويل أحياناً إلى الذروة داخل أجسام مثل الثقوب السوداء
هل يمكن أن تُسخِّر حضارة المستقبل هذه القوة ؟
يالها من طريقة بارعة للتخلص من القمامة و حل أزمة الطاقة الخاصة بك في نفس الوقت
وماذا لو انتقلت طاقة الكون إلى مكان آخر في زمن آخر ؟
ماذا لو فُتح ممر إلى كون موازي يستنفذ بعض من هذه الطاقة ؟
لن تتحمل الحياة مثل هذا الأمر
هذه هي قصة الطاقة
من الإنفجار الكبير وحتى وقتنا هذا
قُم بشحن محركاتك .. لأننا سوف نسلك درب
الطاقة القُصوى في الكون
ترجمة : د / محمد المنسوب DrMansoob fb/ArabTranslators
الــكـــــــون -(-( الطـاقـة القُـصـوى )-)-
تُعتبر الطاقة حرباء كونية
إنها تدفع الكون عن طريق تغيير شكلها باستمرار
إنها تدفع التسارع
و التمدد
و التصادمات الرهيبة
كل شيء في كوننا عبارة عن طاقة
أنت تعتبر طاقة و الأشجار طاقة
و الغبار طاقة
و حتى الفراغ بين النجوم طاقة
و لكن من أين تأتي كل هذه الطاقة المتغيرة باستمرار ؟
كل الطاقة التي نراها كل يوم من حولنا تأتي في الواقع من بدايات الكون الأولى
منذ مليارات السنين
عندما ترى حادث سيارة على الطريق السريع فإنه حادث مفعم بالطاقة
تتحطم السياره وتحدث ضجة كبيرة
ولكن من أين أتت الطاقة ؟
حسناً ، تأتي الطاقة من طاقة حركة السيارتين قبل التصادم
ولكن من أين تحصل السيارات على الطاقة ؟
من البنزين ، الوقود الأحفوري الذي يحصل على طاقته من الحياة النباتية التي كانت موجودة منذ ملايين السنين
الحياة النباتية التي تحصل على طاقتها من الشمس التي تحصل على طاقتها بدورها من التفاعلات النووية في باطنها
تلك التفاعلات النووية تحصل على طاقتها من الجسيمات التي نشأت وقت الانفجار الكبير
كل هذه الأنواع من الطاقة التي نراها حولنا تأتي من الانفجار الكبير
الذي يُعتبر بداية الكون
مصدر كل المواد و الطاقة في الكون هو حقاً الانفجار الكبير
خلق الكون نفسه
نحن نعتقد الآن أن الانفجار الكبير كان .. تمدد مفاجئ لمساحة صغيرة جداً من الفضاء
إلى مساحة كبيرة جداً من الفضاء مدفوعاً بنوع غريب من الطاقة
نحن لسنا متأكدين أي نوع من الطاقة هذا الذي أطلق الانفجار الكبير
ولكن أياً ما كان، و في لحظة وجيزة جداً فقد قام بإنتاج كل الطاقة في الكون
الماضي
الحاضر
و المستقبل
يُعتبر هذا أحد أهم المفاهيم المدهشة للطاقة
، في الثقوب السوداء
و النجوم المتفجرة
أو حتى محطات توليد الطاقة على الأرض
إنها لا تفنى و لا تُستحدث من عدم يمكن تحويلها فقط من صورة لآخرى
إن لم تتغير قوانين الفيزياء في الكون في الماضي ، و لن تتغير في المستقبل
إذن لن تستحدث الطاقة و لن تفنى بل يمكن أن تتحول فقط
التحول هو مفتاح كيفية عمل الطاقة
الكون مليء بالعديد من صور الطاقة
مثل الطاقة الضوئية ، و الصوتية
و الحرارية ، و الكيميائية
الصورة الأكثر شيوعاً للطاقة هي طاقة الوضع أو الطاقة الكامنة
وهي الطاقة المخزنة أو المحتجزة داخل جسم ما
و الطاقة الحركية ، وهي طاقة حركة الجسم
و جميع صور الطاقة تتحول باستمرار إلى صور أخرى من صور الطاقة
عندما تطلق النار من بندقية على هدف .. فربما تظن أنه بمجرد إصابة الرصاصة للهدف
فإن تلك الطاقة تتلاشى
ولكنها في الواقع لا تختفي
إنها تتحول من صورة للطاقة لصورة أخرى
الطاقة الكيميائية الكامنة في البارود تحولت إلى طاقة حركية في الرصاصة
و موجات الصوتية و حرارة و أي طاقة تنتقل إلى الهدف ، قد تسبب تحركه أو انفجاره
و حتى الجسم البشري هو جهاز دقيق لتحويل الطاقة
أحد الطرق الجيدة للتفكير في كيفية تحول الطاقة هو تناول الطعام
يتناول البشر كمية محددة من السعرات الحرارية كل يوم
وبعد ذلك و أياً كان النشاط البدني الذين يقومون به فهم يحرقون تلك السعرات الحرارية بقيامهم بذلك النشاط
و يجب عليك الاستمرار في الأكل لأنك تستمر في النشاط و حرق السعرات
أدرك (ألبرت أينشتين) أن الطاقة و المادة هما بالفعل نفس الشيء
و أن إحداهما يمكنها التحول إلى الأخرى
و هذا هو معنى هذه المعادلة الشهيرة E = mc2
جاء (أينشتين) بطريقة تشرح أن كل شيء في الكون هو في الأصل طاقة
المادة طاقة
إذا كنت تزن 100 كجم ، فهذه هي كتلتك
و إذا أخذت هذا الرقم و ضربته في سرعة الضوء .. ثم ضربته مرة أخرى في سرعة الضوء
ستحصل إذاً على كمية الطاقة الموجودة داخل جسمك
في الواقع هناك طاقة داخل جسدك .. أكثر ألف مرة من الطاقة الموجودة في
أكبر سلاح نووي عرفته البشرية
قد تحتوي الأجسام على نفس القدر من الطاقة ولكن هذا لا يعني أنها تملك نفس القوة
العامل الرئيسي هو مدى سرعة إطلاق الطاقة
القوة تساوي الطاقة لكل وحدة زمنية
لذلك حتى الشيء البالغ كتلته كمية صغيرة بحق .. مثل قطعة الكيك على سبيل المثال
سيكون له طاقة مكافئة لحوالي مليون طن من مادة التي إن تي
نحن نعرف جميعاً أن قطعة الكيك لن تنفجر تلقائياً و تُصدر مليون طن من مادة التي إن تي
، إذا أكلت قطعة الكيك
فهي تمنحني حوالي 200 سعر حراري من الطاقة على مدى عدة ساعات
.. في حين أنه لو كان لدي عصا من الديناميت
فسوف تنطلق نفس كمية الطاقة في حوالي 1 على مليون من الثانية
لذلك فمادة التي إن تي تملك قوة أكبر بكثير حتى ولو كانت تحتوي على نفس كمية الطاقة
إذا كان لديك قطعة بيتزا و هممت بأكلها فقد قمت بتناول ما قيمته 1000 سُعر حراري
.. قد تكون هذه وجبة كبيرة
ولكن يجب على جسمك أن يحول مادة البيتزا إلى 1000 سُعر حراري وهو يفتقد لهذه الكفائة
فلتأخذ على سبيل المثال نفس الكتلة .. من مادة التي إن تي أو الديناميت
عندما تقوم باشعال الفتيل فأنت تحصل على المزيد من الطاقة
كل الطاقة التي نستخدمها هنا على الأرض لتغذية أجسامنا .. التي تمد الأجهزة الإلكترونية بالطاقة و تنير منازلنا
تأتي في الأساس من الفضاء الخارجي
بعض من أكثر المحولات الكبرى للطاقة هم النجوم ، بما في ذلك شمسنا
تُصدر الشمس في كل لحظة حوالي 10 أُس 26 وات
و هذا يعني واحد متبوعاً بـ 26 صفر
هذا يُشبه 400 مليار سلاح نووي تُطلَق جميعاً في ثانية واحدة
هذا هو مقدار الطاقة التي تمدنا بها الشمس في كل لحظة
النجوم مثلها مثل شمسنا تُصدر أشكال عديدة من الطاقة
ولكن كل ذلك بدأ بالجاذبية
كل الجاذبية تعني أننا لاحظنا أن كل المواد تسقط تجاه كل المواد الأخرى
ومن المثير للاهتمام أنه يمكنك استخدام الجاذبية لتحويل الطاقة من صورة إلى أخرى
إذا أمسكت بصخرة عالياً هنا .. فإن لها طاقة وضع معينة
ثم أتركها تسقط
فتُحوِّل الجاذبية طاقة الوضع إلى طاقة حركية حتى ترتطم بالأرض
، على مدى 13 مليار سنة مضت
جمَّعت طاقة الجاذبية الغبار و الغاز لتكوين أول النجوم
و بمجرد تشكيل النجم بواسطة طاقة الجاذبية فقد أنتج النجم بعد ذلك طاقة نووية
الاندماج النووي هو مصدر طاقة النجوم
و هذا يحدث عندما تأخذ بعض ذرات الهيدورجين .. و تصدمهم ببعضهم البعض لإنتاج عناصر ثقيلة
مثل الهيليوم أو الكربون و الأوكسجين و النيتروجين
عندما حدثت عملية الاندماج هذه ، تحررت الطاقة الهائلة لما يُدعى القوة النووية القوية
هذه الطاقة هي ما تُضيء النجم
.. الإندماج النووي داخل النجوم أمثال شمسنا
يقوم بإنتاج صورة من صور الطاقة تُسمى الإشعاع الكهرومغناطيسي
هذه هي موجات الفوتونات المتذبذبة
أو جسيمات الضوء
على الأرض و في الفضاء ، يتكون الإشعاع الكهرومغناطيسي من مجموعة متنوعة من الطاقة
على الحد المنخفض هناك موجات الراديو ذات تردد منخفض و أطوال موجية طويلة جداً
.. و على الحد الأعلى من الطيف الكهرومغناطيسي
هناك أشعة جاما ذات الترددات العالية و الأطوال الموجية بالغة القِصَر
كل فوتون من الإشعاع الكهرومغناطيسي .. يستغرق حوالي 15 ألف سنة
حتى يخرج من مركز الشمس إلى السطح قبل أن يهرب متجهاً إلى الأرض
لحسن حظنا ، أن غلافنا الجوي يمنع عبور معظم الأطوال الموجية الخطيرة من الطاقة الكهرومغناطيسية
وهم الأشعة فوق البنفسجية و الأشعة السينية و أشعة جاما
يمنعهم من الوصول لعالمنا
ولكنه يسمح للضوء المرئي و الأشعة تحت الحمراء و موجات الراديو أن يعبروا من خلاله
الطاقة الضوئية و طاقة الأشعة تحت الحمراء .. يُمتصون بواسطة اليابسة و المحيطات
ثم يتحولون بعد ذلك إلى طاقة حرارية
تُصدر الشمس باستمرار إشعاع كهرومغناطيسي الذي يمدنا بالطاقة الحرارية على الأرض و في الفضاء
عثر البشر على طرق ذكية لتسخير طاقة الكون
لقد تعلمنا تحويل الاشعاع الشمسي إلى حرارة و إلى طاقة كهربائية كذلك
أحد التقنيات الأكثر شيوعاً التي نستخدمها لتسخير قوة أشعة الشمس هي الألواح الشمسية
تُصنع الألواح الشمسية في الغالب من أشباه مُوصلات حساسة للضوء
لذلك عندما تضرب الشمس ألواح السيليكون الشمسية ، فإنها تُولِّد شحنات
تجتاح تلك الشحنات مادة أشباه الموصلات التي تُولِّد بعد ذلك تياراً كهربائياً
يمكن توليد الكهرباء من خلية شمسية واحدة
أو من مزرعة خلايا شمسية تحمل 550 ألف لوح شمسي
وتلك التيارات الكهربية يمكنها شحن أي شيء من المنزل و حتى السيارات الرياضية
تُعتبر النجوم محولات مدهشة للطاقة
نتعرض هنا على الأرض للقصف المستمر بطاقة الشمس الكهرومغناطيسية على هيئة ضوء
و بدورنا نقوم بتحويلها إلى صور أخرى من الطاقة لنمد بعض الأشياء الأخرى بالطاقة في عالمنا اليومي
نحن هنا اليوم في محركات تسلا لنرى كيفية تحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة ميكانيكية
و التي تستخدم لمد هذه السيارات الرياضية بالطاقة
كل ما يتطلبه الأمر هو كهرباء بسيطة من مقبس الحائط الخاص بك
لذلك إذا قمنا بتوصيل السيارة هكذا .. فنحن نسحب الطاقة من مقبس الحائط
و نستخدمه لشحن بطارية السيارة
و البطارية الواقعة هنا تُستخدم لتشغيل محرك السيارة الكهربائي
لذلك فالحاسوب داخل السيارة الواقع هنا .. يستمد الطاقة من البطارية
و يستخدمها لتشغيل المحرك الكهربائي الذي يدفع السيارة بسرعات هائلة
لذلك يمكنك أن تتخيل أنه لو كان .. لديك ألواح شمسية على قمة منزلك
و كان عليك توصيل سيارتك بهم فسوف تنطلق سيارتك حرفياً بفعل أشعة الشمس
حسناً ، فلننطلق
تحويل أشعة الشمس إلى طاقة كهربية له مزاياه
المركبات الكهربائية تتسارع أسرع من المركبات التي تعمل بالغاز
لأن المحركات الكهربائية توفر عزم دوران كامل على الفور
بينما محركات الغاز يجب أن تزيد من سرعتها
هنا في تسلا يمكن أن تزيد السرعة من صفر إلى 60 في 3.9 ثانية
و هذا ما يجعلها أسرع من غيرها من السيارات التي تعمل بالبنزين
و هذا يوضح القوة العظيمة للطاقة الكهرومغناطيسية
أليس العلم ممتعاً ؟
شمسنا مسؤولة عن مد كل شيء في عالمنا بالوقود عن طريق تحويل طاقاتها من صورة مفيدة لأخرى
النباتات الخضراء تحول الطاقة الشمسية إلى طاقة كيميائية عن طريق التمثيل الضوئي
و التي تُغذي كل الكائنات الحية بما فيهم البشر
أنا أحصل على الطاقة من رقائق الذرة .. لأن الذرة الموجودة في تلك الرقائق
تستمد طاقتها من التمثيل الضوئي لأشعة الشمس و التي تحول أشعة الشمس إلى كربوهيدرات سكرية
..كل أنواع الجزيئات لديها روابط بين ذرات الجزيئات و بعضها
و التي تُطلق الطاقة عند كسرها فتعطينا الطاقة التي نحتاجها عند بذل مجهود
و دورة حياة الطاقة هذه لا تنتهي عند ذلك
، على مدى ملايين السنين
تُضغط البقايا المتحللة من النباتات و الحيوانات الميتة تحت الأرض و تتحول إلى وقود أحفوري
فتأتي في صور كثيرة منها الفحم و البترول و الميثان
عندما نقوم بحرق البترول أو الغاز الطبيعي
فنحن نحرر الطاقة في الواقع من أشعة الشمس التي جمعتها النباتات منذ آلاف أو عشرات الآلاف
أو مئات الآلاف من السنين
و تُخزَّن تحت الأرض في مستودعات الوقود الأحفوري
يُعتبر الوقود الأحفوري مصدر غير متجدد للطاقة
وهذا لا يعني أن طاقته ستنفد بالكامل
بل يعني أنه لا يمكنه أن يتجدد طبيعياً خلال فترة قصيرة من الزمن
عندما نتحدث عن مصادر الطاقة الغير متجددة .. مثل حرق الوقود الأحفوري على سبيل المثال
فنحن لا نعني أن الطاقة ستفنى من الكون
ما نعنيه هو أن مصدر الطاقة هذا قد تحول إلى صورة لم تعد مفيدة
مثل النفايات الحرارية مثلاً
الشمس توفر الكثير من الطاقة الضرورية لبقائنا
ولكن مصدر القوة الحيوية هذه قد تُنتج أيضاً طاقات قاتلة
في نوفمبر عام 2006
مرصد سويفت التابع لناسا رصد حادثا مخيفاً
أقوى التوهجات النجمية المسجلة على الإطلاق تُنتج طاقة مساوية لـ 50 مليون تريليون قنبلة ذرية
سوف تنطلق التوهجات القاتلة الطاقة .. على هيئة أشعة سينية
من شأنها أن تمحو معظم الحياة على الأرض إذا كانت مصدرها هو شمسنا
لحسن حظنا أن هذا الإشعاع "صادر من النجم "بيجاسي 2
و الذي يبعد عنّا بـ 135 سنة ضوئية
و حتى مع ذلك ، فإن هذا الحدث يوضح الطاقة القاتلة الصادرة من النجوم بما فيهم شمسنا
التوهجات الشمسية هي تدفق مفاجئ نسبياً لكميات هائلة من الطاقة
هذه الطاقة تأتي من الطاقة المغناطيسية
مجموعة من المجالات المغناطيسية المتشابكة تُصدر فجأة هذه الطاقة الإشعاعية
قد يُعتقد أنها مجموعة من الأربطة المطاطية الممتدة و الملتوية
إنها خطوط المجال المغناطيسي
وفي النهاية يقومون بالهجوم
و هذا الهجوم يولِّد طاقة و يدفعها للخارج من منطقة محددة على سطح الشمس
قد تصل التوهجات الشمسية إلى 15 مليون درجة
لأنها تحول الطاقة المغناطيسية إلى طاقة حرارية
تحول كمية ضخمة من الطاقة المغناطيسية إلى تلك الطاقة الحرارية
قد تحدث التوهجات الشمسية عدة مرات يومياً أثناء النشاط الشمسي المرتفع
.. و عندما تندلع التوهجات
يمكن لكل توهج أن ينتج طاقة حرارية في بضع دقائق مساوية لما تنتجه الشمس بالكامل في ثانية واحدة
إذا انطلقت بعض الجسيمات عالية الطاقة .. الصادرة من التوهجات الشمسية في اتجاهنا
سوف ترتد عن طريق مصدر آخر للطاقة
مجال الأرض المغناطيسي
وهو ينتج بواسطة التيارات الكهربية التي تتدفق في لب الأرض المنصهر
تلك التيارات يبلغ عرضها مئات الأميال
و تتحرك بسرعة آلاف الأميال في الساعة مع دوران الأرض
يمر هذا المجال المغناطيسي القوي عبر الأرض متجهاً إلى الفضاء
يوقف المجال المغناطيسي للأرض أو يعكس معظم الجسيمات المشحونة الصادرة من الشمس
أو من الفضاء بين النجوم
وهذا شيء جيد بحق
لأنه سيكون أمرا سيئاً على الحياة على الأرض إذا وصلت تلك الجسيمات عالية الطاقة إلى الأرض
و ضربت أجسادنا
يمكن لنجم ضخم أن يرسل توهجات لمدة 10 مليار سنة
وعندما يقترب هذا النجم من الفناء فإنه لا يمثل نهاية تحول الطاقة القصوى
في الحقيقة ، إنها مجرد البداية
بمجرد أن يكون لديك بداية نجم .. عندما يبدأ بالقيام بالإندماج النووي
تستمر عملية الإندماج النووي بعد ذلك
و يستمر النجم بالاحتراق حتى يستهلك كل الهيدروجين
و بعد أن ينفد من الطاقة النووية اللازمة لبقائه .. ينهار النجم الضخم في نهاية الأمر
منفجراً على هيئة سوبرنوفا
يمكن للسوبرنوفا أن تُشع طاقة مساوية لما تنتجه الشمس خلال دورة حياتها كاملةً
توجد النجوم في حالة توازن بين الطاقة .. من الفرن النووي بالداخل
و قوة سحب الجاذبية الناتجة من كتلتها التي تعمل على الانهيار للداخل
و عند نقطة معينة عندما .. يقترب الفرن النووي أن يخمد
تصبح قوة الجاذبية هي الفائز النهائي في هذا الصراع
فينهار النجم و ينبعث منه الضوء
و هذا بسبب تغلب الجاذبية على الفرن النووي الموجود داخل النجم
و الآن يجب علينا أن نضع في الاعتبار أن طاقة النجم المنفجر لم تنشأ بسهولة من لا شيء
نقولها مرة أخرى ، إنها الطاقة التي تحولت من صورة لأخرى
ينهار لُب النتجم الضخم منتجاً الكثير من طاقة وضع الجاذبية
ثم يتم توجيه هذه الطاقة إلى النيوترينوس
إلى الطاقة الحركية للمواد المقذوفة و إلى الطاقة المرئية التي نلاحظها
السوبرنوفا هي واحدة من أكثر محولات الطاقة إنفجاراً في الفضاء
و رغم ذلك فإن 99% من الطاقة الصادرة أثناء السوبرنوفا تتحول في الواقع إلى شيء لا يُري بالعين المجردة
جسيمات شبحية غريبة تُدعى "النيوترينوس"
النيوترنيوس هي جسيمات نشطة عديمة الكتلة تقريباً
تتحرك غالباً بسرعة الضوء و تمر عبر المادة دون عائق
في كل ثانية ، هناك أكثر من 50 تريليون نيوترينوس شمسي يمر عبر جسم الإنسان دون أن نشعر به
إحتمال أن يتفاعل أحدهم مع جسيم داخل جسمك ضعيف للغاية بحيث أنك لن تلاحظه
كليفورد جونسون جامعة جنوب كاليفورنيا
و حتى لو حدث هذا ، فسيحصل جسدك على .. مقدار ضئيل جداً من الطاقة
و هو أقل أهمية بكثير من كل الطاقة التي تحصل عليها من أنواع اخرى من الجسيمات التي تعبر إلى جسدك
مثل الضوء و الإشعاع اللذان يُنتَجان طبيعياً من الأرض
كان من المستحيل كشف النيوترينوس من قبل
لقد انتقلوا عبر الأرض ثم خرجوا مرة أخرى إلى الفضاء دون أن يلاحظهم أحد
و لكن في هيدا باليابان .. وعلى مسافة 3000 قدم تحت الأرض
يوجد مرصد سوبر- ك
وهو يضم خزان ضخم من الفولاذ يحتوي على مياه فائقة النقاء
لقد اكتشفوا أنه عندما تتفاعل النيوترينوس .. مع الإلكترونات أو نواة الذرة في الماء
فإنهم ينتجون جسيم مشحون يقوم بإصدار ومضة من ضوء أشعة فوق بنفسجية
.. و بينما يتدفق هذا الجسيم عبر الماء
فإنه يُعطي ومضة صغيرة من الإشعاع يمكن قياسها بواسطة مجسات الضوء الصغيرة هذه
والتي تقول أن هذا نيوترينو
هل يمكن أن تكون هذه الجسيمات الخفية مصدراً للطاقة هنا على الأرض ؟
هذه هو ما يريد (آلان ك) من شيكاغو ، إلينوي أن يسأل "الكون" بخصوصه
: لذلك فقد قام بمراسلتنا
كيف يمكننا تسخير طاقة النيوترينوس الصادرة من الشمس ؟
(إنه سؤال مهم (آلان
اتضح لنا أنه من الصعب جداً اكتشاف النيتورينوس
لذلك فمن المحتمل ألاّ نستطيع تسخير طاقة النيوترينوس الصادرة من الشمس
و نحن أيضاً لا نريد ذلك
لأن 3% فقط من طاقة الشمس توجد على هيئة نيوترينوس
الأمر الأسهل هو تسخير ضوء الشمس نفسه و هناك الكثير منه بالفعل
ربما لا تستطيع النيوترينوس أن تخفف من حدة أزمة الطاقة لدينا
و لكن هناك وحش مفترس كامن في كل مجرة
والذي ربما يكون محرك الطاقة الأكثر كفائة في الفضاء الخارجي
ألهمت القدرة على تحويل الطاقة من صورة لأخرى أفكار مبتكرة لإستعمار الفضاء في المستقبل
الثقوب السوداء بالغة الضخامة
توجد في مركز معظم المجرات بما في ذلك مجرة درب التبانة
يمكنهم تخزين و إطلاق طاقة تُكافئ مليارات السوبرنوفا
عندما كانت الثقوب السوداء الضخمة تتشكل
تحولت كميات هائلة من طاقة وضع الجاذبية إلى إشعاع ضوئي و صور أخرى من الطاقة
لأن لديك الكثير من المواد تم ضغطهم إلى حجم صغير جداً
فأصدرت الكثير من الطاقة
الثقب الأسود بالغ الضخامة يُكافئ 10 مليار شمس
و هذا يعني أن لديه كتلة مُكافئة لـ 10 مليار نجم تم تعبأتهم جميعاً في مساحة صغيرة جداً
في يناير عام 2008
تلسكوب "شاندرا" التابع لناسا و الذي يعمل .. بالأشعة السينية ، كشف النقاب عن لغز محير
بشأن الطاقة التي تنتجها الثقوب السوداء
فقد كشف التلسكوب عن طاقة جاذبية قوية لثقب أسود ضخم يسحب إليه نجم قريب
بينما يضيق الوحش الشره الخناق على النجم فإن النجم يدور بعنف مقترباً أحياناً من سرعة الضوء
هذه الطاقة الحركية تلوي الغاز و الحطام .. الذين يسقطون في الثقب الأسود
مكونةً قرص متنامي سريع الدوران
هذه المادة الدوارة تنطلق بعد ذلك على هيئة تدفقات قوية
هذه المادة عالية الطاقة تشكل دوامة حول الثقب الأسود مكونةً مجال مغناطيسي كبير للغاية
بعض من هذه المادة تتبع في الواقع .. خطوط المجال المغناطيسي
و تتناثر عبرهم مكونة تدفق كبير و قوي يشبه مشعل اللحام إلى حد كبير
أظهرت محاكاة الحاسوب الحديثة أنه إذا أمكن تسخير الطاقة الحركية البالغة أو طاقة دوران الثقب الأسود
فهذه الوحوش السوداء قد تصبح بطاريات المجرات الرئيسية
أليس من الرائع أن يكون لديك ثقب أسود يدور هناك في الفضاء الخارجي ؟
و قمت بإنشاء جهاز يدور حوله و يقوم باستخراج الطاقه من الثقب الأسود
و سوف يمدك بكميات كبيرة من الطاقة تُغذي حضارتك فائقة التقدم بالوقود
و قد لا تكون الثقوب السوداء مسؤولة فقط عن توليد أشكال مختلفة من الطاقة
فقد تقوم بدور مزودج كمركز إعادة تدوير المجرة
قد يتخيل المرء حضارة متقدمة تعيش بالقرب من ثقب أسود
قد تُرسل شاحنات القمامة بالقرب من الثقب الأسود لتفريغ نفاياتها في الوقت المناسب
ستخرج تلك الشاحنات من منطقة الثقب الأسود بطاقة حركية أكثر مما جائت بها
قد تُدير هذه الشاحنات توربينات مثل طواحين الهواء .. فتدفع التوربينات و تُولِّد طاقة كهربائية
من شأنها إضائة مدن كاملة
يالها من طريقة بارعة للتخلص من قمامتك و حل أزمة الطاقة لديك في نفس الوقت
قد تمد الثقوب السوداء مستعمرة فضائية في المستقبل بالطاقة
ولكن العلماء اكتشفوا الآن أن .. طاقة الثقوب السوداء الدوامة
قد تتحول إلى شيء خطير
الأشعة الكونية هي جسيمات مشحونة عالية الطاقة
و بعكس اسمهم ، فهم ليسوا أشعة من الطاقة الضوئية
بل يحتوون على كمية كبيرة جداً من الطاقة الحركية التي يمكن أن تسبب تأثيرات قاتلة
الأشعة الكونية هي وسيلة أكثر طاقة من أي شيء يمكن أن ننتجه على الأرض
أكثر طاقة بمئات آلاف المرات
أكثر الأشعة الكونية طاقةً تُسمى "الأشعة الكونية فائقة الطاقة"
وهي تنتقل بسرعة تقترب من سرعة الضوء ببريق متزايد باستمرار
"الأشعة الكونية فائقة الطاقة" .. تمتلك من الطاقة ما يساوي
قوة ضرب كرة تنس تنطلق بسرعة 100 ميل في الساعة
إنها نفس سرعة ضرب اللاعبون المحترفون للكرة في الملعب
لا تبدو هذه الطاقة بالقدر الكثير
ولكن في الواقع هناك تريليونات الجسيمات تُشكل كرة التنس
و ما يحدث هو أنك أخذت كل تلك الطاقة و وضعتها داخل جسم واحد أصغر من الذرة
وهذه هي نفس طريقة عبور الأشعة الكونية لغلافنا الجوي
لذلك فهناك الكثير من الطاقة داخل الجسيم واحد
تشير أدلة جديدة الآن أن المجرات .. المعروفة بالنوى المجرية النشطة
قد تكون هي مصدر "الأشعة الكونية فائقة الطاقة"
و هم مجرات لديهم ثقوب سوداء ذات سرعة دوران خارقة في المركز
إنهم مولدات طاقة بالغة القوة
هناك مجالات مغناطيسية و كهربائية تدور حولها و تقذف بالجسيمات بسرعات هائلة
عادة ما تتولد بواسطة الثقب الأسود بالغ الضخامة الموجود بالمركز
هذا النظام و بالأخص الثقوب السوداء يمكنه أن ينتج كميات ضخمة من الطاقة
التي يمكنها قذف تلك الجسيمات في جميع الاتجاهات
"الأشعة الكونية فائقة الطاقة" .. أصبحت واحدة من أكثر مصادر التهديد
على صحة مهمات الفضاء المنطلقة بين الكواكب
بإمكان تلك الجسيمات المشحونة أن .. تندفع بسرعة إلى مركبة الفضاء
و تخترق رواد الفضاء مثل الصواريخ الباليستية الصغيرة
فتمزق جزيئات الحمض النووي و تقتل الخلايا
إذا تفاعلت الأشعة الكونية عالية الطاقة مع الأنسجة البشرية ، فيمكنها تدمير الحمض النووي به
و تؤدي إلى تلف الخلايا و ربما إلى السرطان
قد لا تهدد الأشعة الكونية المسافرين عبر الفضاء فقط
تقصف الأشعة الكونية غلاف الأرض الجوي كل ثانية
و بعضها يخترق الغلاف الجوي و يمطر كوكبنا
سر طاقة الأشعة الكونية هي السرعة
لذلك فحتى لو كان لديها كتلة صغيرة .. مثل معظم الأشعة الكونية
فإنها تملك سرعات فائقة
لذلك قد تكون طاقتهم الحركية كبيرة بحق
عندما يضربون غلاف الأرض الجوي
فهم يصطدمون بالجسيمات و بشكل أساسي الأوكسجين و النيتروجين
وهذا يُنتج عاصفة من الطاقة على هيئة أشعة فوق بنفسجية
و التي تتدرج لأسفل إلى كوكبنا
تلك الأشعة الكونية تأتي من الفضاء الخارجي طول الوقت على مدار 24 ساعة يومياً
فترتطم بالغلاف الجوي الخارجي و تخترق جسيمات الهواء
فتنتج دش من الجسيمات يمكننا كشفها هنا على سطح الأرض
لحسن حظنا ، أن الأشعة الكونية فائقة الطاقة تنشر طاقتها إلى ملايين و حتى مليارات الجزيئات
لذلك فطاقتها الموجودة على هيئة .. أشعة سينية و أشعة جاما
تبددت ولم تعد خطراً على البشر
ورغم ذلك ، يمكن للأشعة الكونية أن تقطع محادثتك الهاتفية
"دُش الهواء" .. كما يُطلق عليهم
و التي تنتجها الأشعة الكونية عندما .. تضرب الغلاف الجوي الخارجي
يمكن أن تؤثر على الأجهزة الإلكترونية على الأرض
أجهزة الكمبيوتر و الهواتف المحمولة و أجهزة أخرى نستخدمها كل يوم
تُصبح أكثر عُرضة للتلف كلما قمنا بتصغير الدوائر الكهربية
و هذا يجعلها أكثر حساسية للتلف بواسطة الأشعة الكونية
، في كل ركن من أركان الكون نرى الطبيعة المدمرة للطاقة
و حتى هنا على الأرض
نقوم بتوليد شكلاً فريداً من أشكال الطاقة و الذي ينتج من نشأة نظامنا الشمسي
منذ بداية الزمن ، أصبحت الطاقة بمثابة سحر الكون طويل الأمد
تتغير باستمرار من صورة لأخرى
أحد أنواع الطاقة القصوى الفريد من نوعه هو إرث عملية نشأة مجموعتنا الشمسية
الطاقة الحرارية الأرضية و التي نشأت من الحرارة الناتجة عن تكوين لُب الأرض الصخري
و الموجود على مسافة 4000 ميل تقريباً تحت سطح الأرض
تشكل نظامنا الشمسي لأول مرة منذ 4.5 مليار سنة مضت
عندما تكثفت سحابة من الغاز و الغبار مكونةً الشمس و جميع الكواكب
جزء صغير من هذا الغاز و الغبار يتكون من عناصر مشعة مثل اليورانيوم-238 و الثوريوم
عندما تكثفت الأرض ، تجمعت بعض من هذه العناصر المشعة داخل لُب الأرض
و لأن هذه العناصر تتحلل ببطئ على مدار مليارات السنين فقد رفعوا درجة حرارة الأرض الداخلية
يمكننا تسمية هذه الطاقة الحرارية بالطاقة الحرارية الأرضية
تسمح بعض المناطق على سطح الأرض لهذه الطاقة الحرارية أن تتسرب من خلالها
مثل حركة الصفائح التكتونية القريبة البراكين و ينابيع الماء الحارة
يمكن الاستفادة من الطاقة الحرارية الأرضية .. بالقرب من حدود الصفائح التكتونية
حيث تخرج هذه المواد الحارة .. الناتجة عن نجوم متفجرة منذ زمن طويل
وهي مواد مشعة تُصدر طاقتها على مدار مليارات السنين
محطات الطاقة الحرارية الأرضية حول العالم .. تقوم باستغلال الطاقة الحرارية من الخزانات الساخنة
لتوليد الطاقة الكهربائية
و إليكم طريقة عملها
تُجلب المياه عالية الضغط و عالية الحرارة إلى السطح حيث تدخل غرفة ذات ضغط منخفض وتتحول إلى بخار
الضغط الناشئ عن هذا البخار .. يندفع إلى توربينات
التي تدور لتوليد الطاقة الكهربائية
.. بمجرد خروج البخار من التوربينات
فإنه إما يُطلق إلى الغلاف الجوي .. على هيئة بخار ماء
أو يبرد مرة أخرى مُتحولاً إلى ماء سائل و يعود مرة أخرى تحت سطح الأرض
في جميع الحالات تقريبا و حتى وقت قريب كانت محطات توليد الطاقة الحرارية الأرضية
إما قريبة من حدود الصفائح التكتونية
أو البقاع الساخنة ، وهي بقاع ضعيفة في القشرة الأرضية التي يمكن أن تخرج منها الحمم المنصهرة
لذلك و لأن معظم سطح الأرض .. ليس قريباً من حدود الصفائح التكتونية
فمن الصعب نسبياً الإستفادة من الطاقة الحرارية الأرضية
.. أفضل تركيز و أفضل جودة للطاقة الحرارية الأرضية
توجد حيث يوجد مستويات عالية من نشاط الصفائح التكتونية و النشاط البركاني
مثل حزام النار الذي يحيط بالمحيط الهادي
و لكن التنقيب بالقرب من حدود الصفائح التكتونية أمر صعب
الحصول على الكثير من الطاقة الإستهلاكية من الطاقة الحرارية الأرضية
يتطب حقاً حفراً عميقاً إلى حيث توجد درجات حرارة عالية بما يكفي للحصول على الكثير من الطاقة
التحديات التقنية أمام استخراج الطاقة الحرارية الأرضية من أجل استهلاكها هي تحديات ضخمة
أنت بحاجة لتسخير بركان .. أو أن تحفر عميقاً جداً في الأرض
"أو تستغل ينابيع الماء الحارة في "يلوستون
ولكن هذا النوع من الطاقة الحرارية قد لا يكون موجود فقط في كوكب الأرض
آيو" أحد أقمار المشترى الرئيسية" لديه نشاط بركاني مثل الأرض
ولكن الطاقة الحرارية الناتجة من باطنه لا تنتج من خلال تحلل العناصر المشعة
بل من خلال تدفئة المد و الجزر
يدور قمر "آيو" في مدار بيضاوي .. حول كوكب المشترى
لذلك فأحياناً يكون قريباً من المشترى أكثر من أوقات اخرى
، عندما يكون قريباً من المشترى
"تكون قوة المد و الجزر لـ "آيو أكبرمنها عندما يكون بعيداً عن المشترى
لذلك فمع دورانه حول كوكب المشترى يقوم "آيو" بعَصْر الكوكب ذهاباً و إياباً
مما يؤدي إلى إحتكاك شديد في الصخور الداخلية ومن ثم إنتاج الطاقة
الجزء الداخلى يُصبح أكثر سخونة .. و تتدفق الحمم على السطح
و ترى مجموعة من البراكين
لذلك يُمكننا اعتبار هذا كطاقة حرارية أرضية
نحن نعلم بالتأكيد أن باطن قمر المشترى آيو" منصهر لأننا نرى براكين هناك"
وهذا ما يكافئ الطاقة الحرارية الأرضية
geo أقول أنه مكافئ لأن كلمة تعني الأرض
لذلك و بالمعني الدقيق للكلمة فإن كلمة تعني طاقة باطن الأرض geothermal
ربما لا يحتوي باطن كوكب المشترى "على لُب منصهر مثل القمر "آيو
ولكن باطن العملاق الغازي الساخن يُصدر شكلاً آخر من الطاقة القصوي .. إنها الرياح
الكواكب العملاقة مثل المشترى و زُحل لديها غلاف جوي ذو رياح قوية
إنهم كثيري العواصف ليس فقط .. بسبب حرارة الشمس
ولكن بشكل أكبر بسبب الحرارة الصادرة من الباطن
الأجزاء الباطنية ما زالت تنقبض منتجةً طاقة الجاذبية
و تحولها إلى طاقة حركية للغلاف الجوي
الرياح و العواصف
و هذا مثال آخر على تحويل صورة من صور الطاقة لأخرى
بعض الرياح على الكواكب العملاقة .. يمكنها التحرك بسرعات هائلة
تصل إلى 600 و حتى 700 ميل في الساعة
و الآن معظمهم وصل سرعته إلى مئات قليلة من الأميال في الساعة
و التي مازالت تعتبر سرعة عالية بالمقارنة بأكبر العواصف على الأرض
ولكن أسرع العواصف يمكنها التحرك بسرعة 600 أو 700 ميل في الساعة
إنها سريعة جداً بحق
، الأرض أيضاً تستفيد من طاقة الرياح .. و لكن مصدرها لا يأتي من باطن الأرض
ولكن يأتي مباشرةً من الفضاء
مصدر الطاقة التي نراها في الرياح على الأرض ، هو التسخين الشمسي
الشمس تقوم بتسخين أجزاء مختلفة من الغلاف الجوي و بدرجات مختلفة
و هذا ما يخل بالتوازن مما يسمح بتدفق الهواء
هذه هي طاقة الرياح و الطاقة الميكانيكية الآتية من طاقة الشمس الكهرومغناطيسية
طاقة الرياح يمكن استخدامها لدفع التوربينات بتحويلها إلى طاقة كهربائية التي تُضيء المدن
لقد دفعت الطاقة عملية تطور الكون منذ ولادته منذ 13 مليار سنة مضت
ولكن الآن ، اكتشف العلم نوع غريب من الطاقة التي ربما تكون قابض الأرواح الكونية
في الفضاء الخارجي توجد الطاقة الوهمية
.. لا نعلم من أين تأتي هذه الطاقة الغامضة
ولكن يُعتقد الآن أنها يمكن .. أن تدمر الحياة على الأرض
وربما تدمر الكون نفسه
في عام 1990 ، استخدم علماء الفلك .. "تلسكوب الفضاء "هابل
و مراصد أخرى لقياس مسافات النجوم المتفجرة في المجرات الأخرى
وكانت صدمة لهم عندما لاحظوا شيء غريب جداً
اكتشف علماء الفلك مؤخراً .. عند النظر إلى مسافات السوبرنوفا
أن الكون يتمدد متباعداً عن بعضه
إنه لا يتمدد فقط ولكنه يتسارع في الواقع
هناك طاقة غامضة تدفع الكون بشكل أسرع و أسرع
أدرك علماء الفلك أن تمدد الكون يزيد مع الوقت نتيجة الطاقة المظلمة
شكل غريب من الطاقة موجود في كل مكان
وهو يمثل تقريباً 75% من كتلة الطاقة الكلية في الكون
إنها أحد أكبر أسرار الكون .. بل إنه أكبر أسرار الكون على الإطلاق
لأن الطاقة المظلمة هي أكبر عناصر الطاقة الإجمالية في الكون
معرفتنا الحالية و فهمنا للطاقة المظلمة محدودة للغاية
رغم أن الطاقة المظلمة تمثل 75% من إجمالي المادة و الطاقة في الكون
سيكون الأمر أشبه كثيرا بنا .. عندما اكتشفنا اليابسة فقط على الأرض
عندما كانت المحيطات تمثل تقريباً 75% من إجمالي سطح الأرض
لقد بدأنا الآن فقط استكشاف الطاقة المظلمة
كان العلماء يعتقدون من قبل أن قوة الجاذبية سوف تتسبب في تباطؤ تمدد الكون مع الوقت
كان الإعتقاد أن الكون يتمدد .. منذ الإنفجار الكبير
و أن الجاذبية يجب أن تُبطئ من معدل هذا التمدد
: و السؤال الكبير في هذا الوقت كان
هل الجاذبية قوية بما يكفي لجذب كل شيء للخلف مرة أخرى؟
ولكن كان هناك مفاجأة في انتظارنا لم تكن الجاذبية تُبطئ من سرعة التمدد
في الواقع ، عندما قمنا بالمراقبة بعناية اكتشفنا أن التمدد كان يتسارع
بينما تربط الجاذبية الكواكب و النجوم و المجرات ببعضهم
يبدو أن الطاقة المظلمة تسبب تمدد نسيج الزمان و المكان
مما يدفع المجرات بعيداً عن بعضها البعض
الملاحظات الأخيرة أظهرت أن الطاقة المظلمة تسبب تمدد الكون بوتيرة أسرع من أي وقت مضى
على مدي تاريخ الكون ، تغيرت كميات الطاقة المظلمة النسبية و المادة و الطاقة المسببة لقوى سحب الجاذبية المنتظمة
في وقت مبكر ، سيطرت طاقة الجاذبية وكان هذا بسبب تقارب الأجسام من بعضها
لم يكن هناك الكثير من الطاقة المظلمة فيما بين الأجسام
لذلك كان تأثيرها التراكمي ضئيل جداً جداً
ولكن مع تمدد الكون و تباعد المجرات عن بعضها البعض
زادت مساحة الفضاء الممتلئة بالطاقة المظلمة
دعنا نفترض أننا صممنا الكون على هيئة رغيف زبيب متمدد
حيث الزبيب هم المجرات إنهم لا يتمددون
و العجين به خميرة موزعة بانتظام و هي تمثل الطاقة المظلمة
و الآن لنفترض أننا نواصل حقن الخميرة داخل الخبز بينما يتمدد
سوف يتمدد أسرع و أسرع مع الوقت لأن هناك المزيد و المزيد من الخميرة
سوف يتزايد التمدد
و بطريقة مشابهة و مع مرور الوقت هناك الكثير و الكثير من الطاقة المظلمة في الكون
و بذلك ، تزيد من سرعة تمدد الكون
إذا استمرت الطاقة المظلمة في .. زيادة سرعة تمدد الكون
من الممكن في النهاية أن نواجه .. البرد الكبير
سوف تصبح مجموعات المجرات أرق و أرق
سوف تستنذف المجرات مخزون الغاز .. اللازم لتكوين نجوم جديدة
و سوف تحترق النجوم القديمة
سوف يصبح الكون مظلماً و بارداً بشكل لا يُطاق
في كون يتمدد للأبد .. أو تقريباً للأبد
سوف تحترق الشمس و كل النجوم الأخرى في النهاية
سوف يستهلكون كل وقودهم النووي
و عند هذه النقطة ، لن يكون هناك مصدر للطاقة للحياة على الأرض
لذلك سوف تزول الحياة التي نعرفها من الوجود
.. ولكن إذا حدث هذا السيناريو القاتم
فلن تختفي كل طاقة الكون لأن مخزون الطاقة ثابت منذ الإنفجار الكبير
ما سيحدث هو أن الوصول للطاقة سيصبح أمرا مستحيلاً
سوف تتشتت الطاقة كثيراً و تضعف إلى حد تصبح معه غير قابلة للاستخدام
ولكن هناك نظريات أخرى بخصوص مصير طاقة الكون
في المستقبل البعيد ، يفترض البعض أن الطاقة يمكن أن تنتقل إلى مكان آخر
و ربما كون آخر
حسب قوانين الفيزياء الطاقة لا تفنى و لا تُستحدث
و كل الطاقة الموجودة في كوننا موجودة هنا دائما و ستظل هنا
ولكن ماذا لو كان هناك ثقب دودي .. أو شيء ما ينفتح على كون موازي
و استنذف بعض من هذه الطاقة ؟
من الممكن أن يبدأ كوننا في البرودة لأن الطاقة تتسرب منّا في هذه اللحظة
.. لا أعتقد أن هذه فكرة جيدة
لأن الكون سوف يبرد في النهاية لدرجة يتجمد معها كل شيء
ولن تقدرالحياة على تحمل ذلك
نحن لا نعرف ما يخفيه لنا المستقبل البعيد بشأن الطاقة في كوننا أو ما ورائه
، ولكن في الوقت الحاضر
.. تبقى الطاقة أعنف العناصر
ولكنها العنصر الأكثر حيوية و المتغير باستمرار
لكوننا
نهاية الموسم الرابع بحمد الله
Season Revised By : DrMansoob
Our Best Wishes -(-( Arab Translators )-)- fb/ArabTranslators
ترفايس تايلور فيزيائي
لورا دانيل مرصد جريفيث
أليكس فيليبينكو جامعة كاليفورنيا ، بيركلي
أيمى ماينزر مختبر الدفع النفاث بناسا
هولي جيلبرت وحدة تحكم رحلة الفضاء جودارد