في البداية كان هناك ظلام
وبعد ذلك إنفجار
نشأ منه كيان لا يتوقف عن التمدد
من الزمان والمكان والمادة
.. كل يوم ، إكتشافات جديدة تُزيل الغموض
عن الأسرار القاتلة التي تعصف بالعقل
لمكان نُسميه الكــــــــون
الأرقام الكونية تصيب العقل البشري بالدوار
في الجزء المرصود من الكون، يوجد ما يقرب من مائة مليار مجرة
كل منها يضم مليارات النجوم
تبعد مجرة أندروميدا عنا بمقدار 2.5 مليون سنة ضوئية
تدور الأرض حول الشمس بسرعة تبلغ حوالي 66 ألف ميل في الساعة
يشعر معظمنا بالعجز عند محاولة استيعاب مثل هذه الأحجام والمسافات والسرعات الخيالية
ولكن هل هناك طرق يمكن من خلالها إجراء المسح الكوني بمقاييس أرضية
لمساعدتنا على استيعاب مدى حجم و بُعد وسرعة الأجسام في الكون ؟
ترجمة : د / إيهاب عبد السلام ehab150 fb/ArabTranslators
الــكـــــــون -(-( حجم و بُعد و سرعة الأجسام في الكون )-)-
يُعد كوكب الأرض بمساحاته الشاسعة
وبحاره العميقة
وجباله الشاهقة
مجرد ذرة من الغبار مقارنةً بضخامة الكون الهائلة
يحتوي الكون المرصود على ما يقرب من مائة مليار مجرة
وبدورها تحتوي كل مجرة، مثل مجرة درب التبانة، على ما يقرب من مائة مليار نجم
يرتفع سقف الأرقام سريعًا ليصل إلى الملايين فالمليارات حتى يصل إلى التريليونات
وحينها نفقد قدرتنا تمامًا على استيعاب هذه الأرقام
العقل البشري مبرمج للتعامل بكل دقة مع مقاييس التجارب اليومية للحياة
فالدماغ يمكنه استيعاب السفر 50 ميلًا في اليوم
ولكن ماذا عن خمسمائة ألف ميلا؟
وربما لدى كل شخص القدرة على استيعاب معنى الانتقال بسرعة مائة ميل في الساعة
ولكن ماذا عن الانتقال بسرعة 100 مليون ميل؟
الأرقام من فئة الملايين والمليارات وبالقطع التريليونات
صعب جدًا على معظم ،الناس أن يستوعبوها
لأنه في الواقع، غالبيتنا لا يملك في حياته ما يقدر بالملايين أو المليارات
كيف يمكننا إذًا أن ندرس الكون
ما لم تكن أدمغتنا قادرة على استيعاب هذه المقاييس الهائلة للكون؟
تنفيذ نماذج مصغرة للأجسام الكونية مفيد جدًا لأنه يقلص هذه الأحجام إلى مقاييس يمكن لنا استيعابها
وليست غريبة عما نقابله في حياتنا اليومية
سنبدأ بتقليص أكبر عناصر سماء الليل
المتمثلة في الكواكب والنجوم والمجرات إلى مقاييس أرضية
هناك طريقتان لتقييم الحجم
إما بقياس الأبعاد المتمثلة في الطول والعرض والإرتفاع
أو بقياس محتوى الجسم من المادة، وهو المعبر عنه بالكتلة
ليس من الضروري أن يكون الأكبر حجمًا هو الأكثر ضخامة
البالون مثلًا له نفس حجم كرة البولينج
ولكن كرة البولينج كتلتها أكبر لأنها أكثر كثافة
حيث أنها تحوي في نطاق حجمها كتلة أكبر بكثير
لمساعدتنا على استيعاب الكتل الهائلة التي تسبح في كوننا
ستزور الفلكية لورا دانلي سباق سيارات عملاقة
حيث تتصادم أجسام ذات كتل عملاقة متباينة بعضها ببعض
لدينا جميع الكتل بدءًا من لعبة صغيرة على شكل شاحنة إلى شاحنة عملاقة بحق
وهو ما سيوفر لنا نطاق من الكتل التي ستساعدنا على استيعاب التباين في الأحجام فيما بين أجسام نظامنا الشمسي
كما ستوضح لنا إلى أي مدى الشمس هائلة الضخامة بالنسبة لسائر النجوم
سنبدأ مقارنتنا مع كوكب المشترى المعروف بملك الكواكب
وسبب ذلك أن كتلته تبلغ أربعة أقتيليون رطل
مما يعني رقم أربعة يليه 27 صفر
أو يمكن القول أن كتلته تفوق كتلة الأرض ثلاثمائة مرة
،ولكن مقارنةً مع الشمس هذه الكتلة لا شيء
الشمس هي أكبر أجسام نظامنا الشمسي
وكتلتها تعادل كتلة المشترى ألف مرة بالرغم من كونه أكبر الكواكب
حسنًا، تبلغ كتلة السيارة التي خلفي 3 آلاف رطل مقارنة بهذه الشاحنة الصغيرة التي كتلتها ثلاثة رطل
وهو ما يمثل نفس نسبة الفارق ما بين الشمس والمشترى
إنه لفارق ساحق تعبر عنه بوضوح الكتلة البالغة ثلاثة آلاف رطل
ولكن تذكر، أننا في سباق شاحنات عملاقة
وهذه السيارة الخردة التي تمثل شمسنا قد تندم على منابذتها كوكب المشترى
الشمس هي الجسم الأكبر كتلة في نظامنا الشمسي
ولكنها ليست الأكبر كتلة في المجرة
فهناك العديد من النجوم التي تفوق الشمس كتلة
لكي نتصور التفاوت في الضخامة ما بين الشمس ونجوم أخرى أكثر ضخامة
فلنجعل السيارة الخردة البالغ وزنها ثلاثة آلاف رطل كما هي ممثلة للشمس
وسنضعها في مواجهة شاحنة عملاقة ،أخرى يبلغ وزنها عشرة آلاف رطل
والتي ستمثل نجم يبعد عنا بمقدار 75 سنة ضوئية
الفارق ما بين الشاحنة العملاقة والسيارة
هو نفسه الفارق ما بين (نجم ريجيولوس الساطع في قلب كوكبة الأسد) والشمس
والذي هو أكثر ضخامة من الشمس بمعدل ثلاث مرات ونصف
لا تبدو ثلاث مرات أضخم بالنسبة الكبيرة
ولكن علينا ألا ننسى أننا نضع عمالقة مجرية في مواجهة بعضها البعض
حسنًا، كان ذلك صادمًا تمامًا
ولكن كما ترون، زيادة ثلاث مرات في الكتلة تصنع الفارق
إذا ما استطعنا بطريقة ما أن نضع نجم ريجيولوس فوق الشمس فسنحصل على نفس النتيجة
ولكن حتى الشاحنة العملاقة التي تمثل نجم ريجيولوس
لا تقارن بالكتل الهائلة للجبابرة الحقيقيين للكون
أكثر النجوم التي نعرفها ضخامة يسبح بالقرب من مجرة درب التبانة
في مجرة مجاورة قزمة تُدعى مجرة ماجلان الكبرى
ووسط سديم يُدعى سديم العنكبوت
يحمل النجم اسمًا مملًا يُدعى أر 136 ايه
ولكنه مع ذلك يظل نجمًا عملاقًا
ار136ايه هو نجم يافع يبلغ عمره فقط مليون سنة
وتبلغ درجة حرارة ،سطحه سبعة آلاف درجة
وهو ما يفوق سخونة الشمس سبع مرات
قبل عام 2010، كان يعتقد أن كتلة النجوم لا يمكنها أن تتجاوز مائة وخمسين مرة كتلة الشمس
ولكن ضاعفت الاكتشافات الحديثة هذا الحد
نعتقد أن هذا النجم ربما تفوق كتلته كتلة الشمس بما يعادل 250 إلى 300 مرة
, و لنمثل هذا النجم الضخم فسنحتاج لشاحنة عملاقة بحق
أكثر ثقلًا مائة مرة من السيارة
ولكن يمكن للكتل العملاقة أن تتواجد داخل أحجام صغيرة
وذلك عندما تقوم الكثافة بزيادة الجاذبية إلى حدود خيالية
أعظم مثال على ما ذكرناه لكثافة عالية متكدسة في حجم صغير
يتمثل في جسم نجمي كوني يُدعى النجم النيوتروني
النجم النيوتروني ما هو إلا ،لبٌ متخلف من انفجار سوبرنوفا
بكتلة مضغوطة في حجم صغير بشكل مدهش
كتلته تقريبًا نصف كتلة الشمس
مع أنه مضغوط في مساحة لا تتعدى عشرة أميال
حتى إذا ما ضغطنا شاحنة عملاقة حتى تصل إلى حجم مكعب السكر
فإن ذلك لا يمكن مقارنته بأي حال مع كثافة النجم النيوتروني
وللمقارنة الصحيحة سنحتاج إلى ضغط كتلة عشرة ملايين شاحنة عملاقة إلى حجم مكعب السكر
بتكديس مكعبات السكر هذه التي تحوي كل واحدة منها كتلة عشرة ملايين شاحنة عملاقة ،إلى ارتفاع وعرض عشرة أميال
حينها ستحصل على نجم نيوتروني
تُعد النجوم النيوترونية أجسام غريبة جدًا
فإذا ما حاول أحد أن يهبط على سطح نجم نيوتروني فإن ذلك سيكون مستحيلًا
لأنه على النجم النيوتروني سيكون وزن المرء خمسة مليارات مرة وزنه على الأرض
ولكن الكتلة ليست كل شيء عندما يتعلق الأمر ببحث مدى ضخامة النجوم الكبيرة
يعج الكون أيضًا بجبابرة تشغل مساحات خيالية من الفضاء
بعض البقع المضيئة شديدة الضآلة التي نراها ونحن على الأرض
هي في الواقع نجوم كبيرة ما يكفي لابتلاع النظام الشمسي بأكمله
هل يمكن للعقل البشري أن يستوعب فقط مدى ضخامة أكبر نجم في مجرتنا؟
نقدم لكم الأحجام والمسافات والسرعات في الكون الفسيح
بمقاييس مُصغرة يمكن للعقل البشري أن يستوعبها
أكبر جسم في نظامنا الشمسي حتى الآن هو الشمس
بمعايير الكتلة المحضة , يفوق وزن الشمس الأرض 300 ألف مرة
ولكن بمعايير الحجم
فإنها أيضًا أكبر أجسام النظام الشمسي حجمًا بقطر يبلغ 870 ألف ميل
الشمس هائلة الضخامة عند مقارنتها بالأرض
حيث يبلغ عرضها 109 مرة عرض الأرض
وهو ما يعني أن الشمس يمكنها أن تستوعب بداخلها مليون كرة أرضية
إنها جد كبيرة
ولكن بالرغم من ضخامتها ،مقارنة بالأرض
إلا أن نجمنا الشمسي شديد الضآلة مقارنة بالنجوم العملاقة الأخرى في نطاق مجرتنا
بأسماء غريبة مستمدة ،من العلوم والتاريخ
جاوزت هذه الأجسام الحدود لتفصح عن المعنى الحقيقي للنجوم
تُرتب هذه النجوم تصاعديًا كالتالي
فيجا
بيلاتريكس
ابسيلون كانيس الكبير
دوباي
الديبران
وأخيرًا النجم فائق "الضخامة "بيتيلجوس
ونجم في واي كانيس الكبير
يعمل الفلكي أليكس فليبينكو على تصميم نماذج أرضية مصغرة منهم داخل حظيرة للطائرات
جئنا إلى حظيرة الطائرات اليوم لنوضح لكم الأحجام النسبية للنجوم ولا سيما الكبيرة منهم
سنقوم بنفخ بعض البالونات من بينها ،بعض بالونات الطقس العملاقة
وذلك لمقارنتهم مع نموذج الشمس المُصغر والمُمثل في كرة بولينج
يبلغ قطر كرة البولينج الممثلة للشمس 8.5 بوصة
وهو ما سيجعل نموذج الأرض لا يتخطى مجرد كونه حبة دقيقة
،سيعاونني اثنين من خبراء البالونات لديهم .. الخبرة في نفخ البالونات باستخدام
غاز الهيليوم وربطهم لمنع التسريب ويعلمون بالضبط المقدار اللازم لنفخها
وسيقومون بنفخ هذه البالونات إلى أحجام مختلفة
سيأخذنا نفخ البالونات في رحلة كونية مصغرة فيما بين الكبير فالأكبر فالأعظم من إخوة الشمس من النجوم
محطتنا الأولى: نجم فيجا
من خلال موقعه في كوكبة القيثارة
يُعد النجم فيجا هو أحد النجوم الخمسة الأكثر لمعانًا في سماء الليل
ويتوهج باللون الأبيض المزرق وذلك لأنه أكثر سخونة من شمسنا
حسنًا لدي هنا كرة البولينج الممثلة للشمس
كم يبلغ قطر هذا البالون يا رفاق؟
فلنرى
حوالي قدمين - حسنًا قدمين -
حسنًا، هذا يعني أنها أكبر من كرة البولينج مرتين ونصف
حسنًا هذا نموذج لنجم فيجا
وهو نجمٌ أبيض مزرق يبعد عنا 25 سنة ضوئية
وهو نجم ساطع للغاية في سماء الليل
،محطتنا التالية هي نجم بيلاتريكس ،الواقع في كوكبة الجوزاء
ألمع كوكبة في السماء
ويشكل جذعها وحزامها مجموعة معروفة من النجوم
ويأتي عملاق أزرق آخر على الذراع الأيمن للكوكبة أسمه بيلاتريكس
يسطع على مسافة 240 سنة ضوئية من الأرض
،حسنًا هذا بالون أكبر يا تُرى ما حجمه؟
أربعة أقدام
أربعة أقدام، وهو ما يعني أنها أكبر من كرة البولينج الممثلة للشمس بخمس مرات ونصف
وعلى ذلك يمثل هذا البالون نجم بيلاتريكس الأكبر مما سبق
وأكبر من بيلاتريكس يأتي نجم أدهارا الأزرق الساخن
والمعروف أيضًا بأسم إبسيلون كانيس الأكبر
تُطلق كلمة كانيس ماجوريس على كوكبة من النجوم، وهي كلمة لاتينية تعني الكلب الكبير
رائع، أمامنا الآن نجم عملاق؟
يبلغ قطره 12 قدم
هذا الجسم أكبر 17 مرة من الشمس
هذا البالون يمثل نجم إبسيلون كانيس الكبير في كوكبة الكلب الأكبر
وهي نفس الكوكبة التي تضم نجم سيريوس الذي يُعد أكثر نجوم السماء لمعانًا
ولكن نجم كانيس الأكبر يبعد عنا بمقدار 430 سنة ضوئية
ولو كان على نفس البعد الذي يبعده عنا نجم سيريوس، لظهر أكثر لمعانًا منه بخمس عشرة مرة
أكبر من نجم كانيس الأكبر ،مرتين يأتي نجم دوباي
وهو نجم عملاق يقع على شفا كوكبة الدب الأكبر
على بعد 120 سنة ضوئية
رائع
حسنًا، الآن ننتقل إلى بالون أكبر حجمًا
كم يبلغ قطره؟- فلنرى-
واحد وعشرون قدم- واحد وعشرون قدم-
حسنًا ذلك يفوق حجم كرة البولينج الممثلة للشمس بثلاثين مرة
هذا البالون في الواقع مجرد نموذج مصغر من نجم دوباي
وهذا النجم مختلف تمامًا عن النجوم التي سبق لنا رؤيتها
فهو يُسمى بالعملاق الأحمر ويتوهج باللون البرتقالي
فهو أكثر برودة من النجوم المتوهجة باللون الأبيض المزرق الذي سبق لنا رؤيتها
من المدهش، أنه لا يزال لدينا نجومًا أكبر
والتي لا يمكن لحظيرة الطائرات أن تستوعب مجرد نماذجها المصغرة
هذا هو المكان المناسب لوضع نموذج نجم الدوبران المصغر
وهو النجم العملاق المعروف منذ قديم الزمان
وكان يُعد يومًا رمزًا على الوفاء والثراء
يبلغ قطر هذا البالون ثلاثة وثلاثين قدم تقريبًا
وهو ما يفوق حجم كرة البولينج الممثلة للشمس بخمس وأربعين مرة
حسنًا هذا البالون بمثابة ،نموذج مصغر لنجم الدوبران
العملاق الأحمر في برج الثور
،ويقع على بعد 65 سنة ضوئية ولونه الحقيقي هو البرتقالي
حتى أكبر البالونات لا يمكنها أن تمثل أكبر عمالقة المجرة حجمًا
على سبيل المثال، نجم بيتيلجوس ،هو أحد نجوم كوكبة الجوزاء
،ويقع على مسافة 650 سنة ضوئية ويفوق حجمه الشمس ألف مرة
بيتيلجوس كبير إلى درجة تجعل نصف قطره ممتدًا لما يقارب مدار كوكب المشترى بأكمله
وهو ما يعني إذا ما كان نجم بيتيلجوس واقعًا في مجموعتنا الشمسية لتسبب في دمار جميع الكواكب الثمانية
أو على الأقل لجعلها شديدة السخونة لدرجة لا تسمح باحتضانها الحياة
ومع ذلك يظل أكبر النجوم المعروفة هو (الوحش المدعو (في واي كانيس الأكبر
حسب بعض التقديرات يفوق قطره قطر الشمس ألفين مرة
إنه حقًا لنجمٌ عملاقٌ
لو قُدر لطائرة تجارية ،أن تحلق حول هذا النجم
لاستغرقت 1.200 سنة لتقوم بدورة كاملة حوله
أي جسم بهذا الحجم الهائل سيكون من العسير على العقل البشري استيعابه
الهيبة من معرفة إجابة مدى ضخامة الكون
لن تقل عن هيبة معرفة مدى أبعاده
لأن المسافات فيما بين الكواكب والنجوم والمجرات
تمتد إلى ما وراء خبرات البشر
من أفضل الطرق لاستيعاب هذه المسافات
هي تقليص المسافات بطريقة نسبية تتوافق مع المقاييس البشرية
فالبشر أفضل في استيعاب الأحجام النسبية للأشياء عن الأرقام المجردة المطلقة
على سبيل المثال، يقع القمر على مسافة 250 ألف ميل من الأرض
قد تظنون أنها ليست بالمسافة الكبيرة
حسنًا، فلتعيدو حساباتكم
تخيلوا لو أنني قلصت الأرض إلى حجم كرة السلة
في حال إذا ما أصبحت الأرض في حجم هذه الكرة
فإن حجم القمر حينها عليه ألا يتجاوز حجم كرة التنس
لذا فالسؤال التالي ،الذي قد يطرأ على ذهنكم
باعتبار هذه الأحجام النسبية، ما هي المسافة النسبية التي من المفترض أن تفصل بينهما؟
لأوضح ذلك لكم، فإنني سأحتاج بعض المساعدة
حسنًا، سيمسك جوني الكرة الأرضية نيابة عني
بينما سأحمل أنا القمر لقياس المسافة التي عليه أن يكون عليها
فلنقم بذلك
قدم، قدمان
الآن نحن على بعد عشرة أقدام
ربما علينا الإبتعاد أكثر من ذلك
نحن الآن على بعد 15 قدم
علينا الابتعاد أكثر
الآن نحن على بعد 21 قدم
هذا يمثل في الواقع المسافة النسبية ما بين الأرض والقمر بحسب نماذجهما المُصغرة
صارت مسافة ال239 ألف ميل بين الأرض والقمر مألوفة بالنسبة لنا
وذلك بسبب رحلات أبوللو للقمر
صارت هذه المسافة الفلكية إحدى المسافات التي يمكن لعقولنا إستيعابها بسهولة
من خلال هبوط ستة رجال على القمر في رحلات مأهولة
تعلمنا أن وقت السفر كان أكثر بقليل من ثلاثة أيام
وصار السفر إلى القمر جزءًا من معرفتنا الجماعية
توقف المحرك
حسنًا، هيوستن لقد هبطنا بالمركبة تشالنجر
ولكن فيما وراء القمر، يمتد النظام الشمسي لمسافات شاسعة جدًا
لا يمكن لعقولنا المحدودة أن تستوعبها تمامًا
ولكن ماذا سيحدث لو أننا صممنا نماذج مصغرة من الكواكب بمقاييس أرضية؟
إنه لمن المذهل للعقل استيعاب مدى الأحجام والأبعاد والسرعات الهائلة لكل شيء في الكون
،حتى في نظامنا الشمسي تظل المسافات شاسعة للغاية
وهو ما يدعونا إلى تقليص نظامنا الشمسي لاستعراضه هنا على الأرض
تخيل لو أننا قلصنا قطر الشمس البالغ 870 ألف ميل
لنجعله لا يزيد عن حجم كرة البولينج
فكيف سيكون الحال بالنسبة لباقي الكواكب؟
حسنًا، حينها سيكون علينا تقليصهم إلى الأحجام التي لدينا هنا
لدينا الآن نماذج لكواكب المجموعة الشمسية الثمانية مصفوفة بدءًا من عطارد حتى بنبتون
وعلى ذلك فإن أرضنا في هذا النموذج المصغر سوف تمثلها هذه الحبة الدقيقة
في حين أن الشمس ستمثلها كرة البولينج
هذه الحبات والكرات الرخامية قد تكون أحجامها متناسبة مع كرة البولينج الممثلة للشمس
ولكن المسافات بينهم ليست كذلك
ولتوضيح ذلك سيقوم الفيزيائي كليفورد جونسون
بالسير خلال هذا النموذج المصغر للنظام الشمسي والمثبت بطول هذا الطريق
سيقوم جوني بمعاونتي على قياس المسافات باستخدام عجلة المسح هذه
حسنًا، فلنستكشف نظامنا الشمسي- حسنًا، فلنقم بذلك-
كل قدم في هذا النموذج المصغر توازي مليون ميل من المسافات الحقيقية بين الكواكب
وها قد وصلنا إلى عطارد وهو على بعد 36 قدم
وهو ما يعني أنه في الواقع على بعد 36 مليون ميل من الشمس
ومن المدهش أن نرى كيف أن أول كواكب النظام الشمسي يبعد كل هذه المسافة عن الشمس
والآن فلنتوجه إلى الكوكب التالي
إذًا فلنذهب
وها قد وصلنا إلى كوكب الزهرة
وهو على مسافة 67 قدم
حسنًا، هذه الحبة تمثل الزهرة، وهو تقريبًا أبعد مرتين من عطارد عن الشمس
وهو في الواقع على بعد سبعة وستون مليون ميل من الشمس
وها نحن قد وصلنا لكوكب الأرض وهو على مسافة 93 قدم
والأرض تمثلها هنا هذه الكرة الرخامية
وهي في الواقع على بعد ثلاثة وتسعين مليون ميل من الشمس
الهيئة التي تبدو عليها كرة البولينج من هنا بمقاييس الحجم
هي تقريبًا الهيئة التي تبدو عليه الشمس في السماء
لدينا هذه الحبة الزرقاء التي تمثل الأرض وهي قطرها 2.5 بوصة تقريبًا
ولدينا حبة أصغر بكثير تمثل القمر
تذكروا أنه عندما قسنا بُعد القمر على مقياس مختلف استخدمنا فيه كرة السلة كنموذج مصغر للأرض
كان القمر على مسافة 21 قدم
ولكن لوضع كامل النظام الشمسي في الصورة
كان علينا أن نقلص المسافة ما بين الأرض والقمر باستخدام نماذج أصغر إلى مجرد بوصات قليلة
تمثل هذه المسافة القليلة جدًا ما بين الأرض والقمر الحد الذي طاله الاستكشاف البشري للفضاء حتى الآن
ونأمل أن نقوم بما هو أفضل فيما هو قادم
في طريقنا , يدور كوكب المريخ على بعد 49 قدم آخرى
أو بمعنى أصح على بُعد 142 مليون ميل تقريبًا عن الشمس
سوف تمتد المسافات بعد كوكب المريخ إلى مسافات شاسعة جدًا
وها قد وصلنا لكوكب المشترى
وهو على بعد 484 قدم من نموذج الشمس
وهو أكثر بعدًا تقريبًا ثلاث مرات من الشمس عن المريخ
مع كل هذه المسافت الشاسعة ما بين الكرات الرخامية
فإنه لمن العجيب حقًا أن نرى الكواكب من على سطح الأرض
وهو ما يشير إلى أن الشمس ساطعة بما يكفي
بحيث يصل ضوئها إلى هذه الأجسام البعيدة التي تعكس الضوء ليصل لنا إلى الأرض فنراها
حسنًا، فلنتوجه الآن إلى كوكب زحل
حسنًا، فلننطلق
سيجد مستكشفا الفضاء كوكب زحل على بعد 886 قدم من الشمس
في الواقع، يقع كوكب زحل على بعد 886 مليون ميل من الشمس
وهي تقريبًا ضعف المسافة التي عليها كوكب المشترى من الشمس
وهكذا نكون قد قطعنا كل هذه المسافة الشاسعة ومع ذلك لم نصل إلى نهاية النظام الشمسي إلى الآن
على بعد 1.800 قدم يقع نموذج أورانوس المصغر على مسافة أبعد مرتين من زحل
وهو ما يوازي في الواقع 1.8 مليار ميل من الشمس
بالكاد يمكنني رؤية نموذج الشمس بالخلف
وبالكاد أيضًا يمكنني رؤية كوكب نبتون أمامي الذي هو محطتنا التالية في رحلتنا
هلا ذهبنا؟- فلنذهب-
إنها لمسافة كبيرة- بالتأكيد-
وها قد وصلنا إلى نبتون
آخر الكواكب وهو على بعد 2.798 قدم من نموذج الشمس
وهو ما يوازي في الواقع ثلاثة مليارات ميل يبعدها نبتون عن الشمس
إن هذه لمسافة بعيدة جدًا تضطر الكوكب ليستغرق وقتًا طويلًا ليتم دورته حول الشمس
توازي السنة على كوكب نبتون حوالي 165 سنة أرضية
في الواقع، فقد مرت إلى الآن سنة نبتونية واحدة منذ أن تم إكتشاف الكوكب
باعتبار هذا النموذج المصغر
إنه لمن العجيب حقًا أن يظل لجاذبية الشمس مثل هذا التأثير الخارق بالرغم من كل هذه المسافة
ولا يزال ينتظرنا الكثير فيما وراء نبتون
بما في ذلك أجسام صغيرة من بينها بلوتو
ويليها على مسافة سنة ضوئية تقريبًا غيوم مظلمة من المذنبات الثلجية
إذا ما كانت المسافات فيما بين الكواكب في ،مجموعتنا الشمسية مستعصية على الفهم البشري
فإن المسافات الشاسعة ما بين النجوم والمجرات ستجعل العقل عاجزًا تمامًا
يدرك هؤلاء الفلكيون كيف أن .. هذه المسافات الشاسعة
تُشكل معضلة بالنسبة لنورا من بروكلين بنيويورك
والتي لديها الرغبة في أن تسأل برنامج الكون
كيف يمكننا قياس المسافات إلى النجوم والمجرات؟
هذا في الواقع سؤال مُعقد إلى حد كبير
بالنسبة لمعظم النجوم القريبة , نقوم برصد تغيّر مواضعها في السماء بمرور الوقت
نتيجة لدوران الأرض حول الشمس
أما بالنسبة للنجوم الأكثر بُعدًا أو التي تقع في مجرات أخرى
فنقيس مدى ما يصل للأرض من لمعان النجم ثم نقارن ذلك بقوة ضيائه الفعلية الكاملة
وبذلك نحدد المسافة المراد تعيينها
إنها بالفعل لمسافات شاسعة تجعل من الإجابة عن تساؤلاتنا عن مقدار الحجم والبعد
بمثابة تحديًا لقدرة أي شخص على الإستيعاب
ولكن قوى الكون تمتد أيضًا لتشمل السرعات
ما توصل إليه العلماء هو أن الكون بمثابة مضمار لسباق فائق السرعة
حيث يمكن للكواكب العملاقة أن تتحرك بسرعات تفوق سرعة انطلاق الرصاص
لقد رأينا مدى ضخامة وتباعد الأجسام في الفضاء
والآن نحن بصدد معرفة مدى سرعاتها
ولنقوم بذلك، علينا أولًا أن نتعرف على أداة القياس السماوية المعروفة باسم السنة الضوئية
بالضبط كما يبدو من الاسم
السنة الضوئية هي المسافة التي يمكن للضوء أن يقطعها في سنة واحدة
والتي قد تصل إلى ستة تريليونات ميل
ولكن ذلك لا يساعدنا في معرفة سرعة الضوء نفسها
سرعة الضوء هي بالفعل هائلة
حيث تبلغ 186 ألف ميل في الثانية
حسنًا، ذلك من الصعب استيعابه من دون ضرب مثل
تخيل لو أن هناك ضوئًا يتردد جيئة وذهابًا فيما بين لوس أنجلوس ونيويورك
فإنه سيتردد جيئة وذهابًا ثماني وثلاثين مرة في الثانية الواحدة
في محاولة لاستيعاب مفهوم سرعة الضوء
سيلتقي الفلكي جريج لافين مع خبير الأسلحة النارية مايكل فويت
لاستعراض بعضًا من أكثر الأجسام سرعة على الأرض
سنقوم بذلك من خلال .. مقارنة سرعة الضوء
بجسم يتمتع بسرعة هائلة على الأرض وهو الرصاص
سنقوم بالتصويب على هدف محدد عند اصطدام الرصاصة به يصدر منه صوتًا
وبالتالي يمكننا تعيين الوقت الذي استغرقته الرصاصة بدقة
هذه رصاصة من نوعية 204 روجر
وهي تمثل أسرع خرطوشة تجارية موجودة على سطح الكوكب إلى اليوم
يقع الهدف على بعد 300 ياردة فقط
لذا سأحاول جاهدًا أن استشعر الوقت الذي ستستغرقه الرصاصة لكي تصل إلى الهدف
لذا فلنرى كيف ستتسير الأمور
إصابة موفقة
لم أتمكن من استشعار الوقت إطلاقًا
فبمجرد أن ضغطت على الزناد سمعت صوت اصطدام الرصاصة بالهدف
لا يمكن استشعار وقت الارتحال تمامًا
نظرًا لصعوبة إدراك الحواس ،الإنسانية لسرعة هذه الرصاصات
سيستخدم مايك أداة قياس عالية الدقة للوقت تُعرف باسم الكرونوجراف
هذه هي الوحدة التي تحتوي أداة قياس الوقت بداخلها المتمثلة في الساعة
حسنًا يبدو أن الكرونوجراف قد أصبح مهيئًا تمامًا
حسنًا
لنُلقم السلاح بالذخيرة ونرى مدى السرعة التي ستنطلق بها الطلقات
ما هي النتيجة؟
رائع، سرعتها 4.297 قدم في الثانية
وهو ما يعادل ثلاثة آلاف ميل في الساعة
سرعة عالية- بالفعل-
إنها تنتقل ما يقرب من الميل في الثانية
هذا يفوق تقريبًا سرعة الصوت أربعة مرات
في الواقع، أنا مبهور
ولكن هذه لا يقارن بسرعة الضوء
فالوقت الذي استغرقته هذه الطلقات من ،لحظة إنطلاقها إلى لحظة إصطدامها بالهدف
يكفي لارتحال شعاع من الضوء المسافة من لوس أنجلوس إلى باريس ثم عودته مرة أخرى
من خلال الحركة بسرعة 670 مليون ميل في الساعة
يتفوق الضوء على كل السرعات التي نألفها في حياتنا الأرضية
لا يمكنني استيعاب ذلك بسهولة لأن مسافة 670 مليون ميل
هي أكبر بكثير من أي مسافة مألوفة لنا على الأرض
سرعة الضوء وسرعة عالمنا هما سرعتان متباينتان لأقصى حد
لذا علينا أن نتصور سرعة نسبية أقل للضوء حتى نتمكن من فهم هذا التباين
لذا، سنعود مرة أخرى إلى الرصاص المنطلق
يمكننا بالكاد أن نتخيل سرعة ثلاثة آلاف ميل في الساعة
ولو أن سرعة الضوء أصبحت توازي تقريبًا سرعة هذه الرصاصة
فكيف ستبدو الحركة في العالم إذا ما قللنا سرعتها بنفس النسبة؟
الطائرة التجارية مثلًا تنطلق بسرعة 600 ميل في الساعة
لذا فلنفترض أن سرعة الرصاصة تمثل سرعة الضوء
فلأي حد ستبدو سرعة الطائرة بطيئة بالنسبة لها؟
على هذا المقياس الذي سنجعل سرعة الضوء فيه توازي 3 آلاف ميل في الساعة
فإن الطائرة ستبدو كما ولو أنها تزحف وراء الضوء
حيث ستستغرق دقيقة كاملة لتقطع فقط مسافة ثلاث بوصات
تصل سرعة الطائرة إف 15 في الطبيعي إلى 2.5 ماخ
وهو ما يوازي تقريبًا ألف ونصف ميل في الساعة
ولكن باستخدام مقياسنا الأبطأ لسرعة للضوء
فإن نفس الطائرة ستحتاج دقيقة كاملة لتقطع فقط مسافة سبع بوصات
ولكن ماذا عن الرصاص المنطلق نفسه؟
كيف ستبدو سرعته على مقياس الضوء البطيء هذا؟
ستقطع هذه الرصاصات تقريبًا أقل من مسافة قدم واحد أو حوالي ثلاث عشرة بوصة خلال الدقيقة الواحدة
وذلك في حال ما اعتبرنا أن سرعة الضوء الفعلية هي ثلاثة آلاف ميل في الساعة
عند سرعة الضوء الطبيعية يتحرك الحلزون أسرع مرتين من المثال السابق
كما تبين، تتحرك معظم الأجسام الكونية بسرعات يصعب علينا استيعابها
الحركة هي الحالة الطبيعية التي تسير عليها الأمور في الكون
،قد نظن أننا ثابتين لا نتحرك وهذا صحيح بالنسبة إلى الأرضية
ولكن في الواقع الأرض تدور حول الشمس
والشمس تدور حول مركز المجرة
ومجرتنا تدور حول نفسها في نطاق ما يجاورنا من مجرات
وكل هذه الأجسام تتحرك بسرعات هائلة
تدور الأرض حول الشمس بسرعة ستة وستين ألف كيلومتر في الساعة
وهو ما يكفي ليأخذك في رحلتين متتاليتن حول الأرض في ساعة واحدة
تدور شمسنا بسرعة حول مركز مجرة درب التبانة بسرعة 483 ألف ميل في الساعة
وتتحرك مجرة درب التبانة نفسها عبر الفضاء بسرعة 1.3 مليون ميل في الساعة
ومع ذلك تظل سرعة الضوء أسرع منها بـ 600 مرة
وتبقى الحقيقة الواضحة و هي أننا نعيش بالحركة البطيئة مقارنة بسرعة الكون المذهلة
ليس بإمكان أيًا من التقنيات الحديثة أن ترتحل بسرعات تقارب ولو قليلًا سرعة الضوء
لو سافرنا مثلًا على متن طائرة تجارية والتي سرعتها أقل مليون مرة من سرعة الضوء
فإننا سنستغرق ما يقرب من أربعة ملايين سنة فقط لاجتياز المسافة اللازمة للوصول إلى أقرب النجوم للشمس
لو أن رحلة كهذه تستغرق عددًا من السنوات ،يفوق عمر الجنس البشري بأكمله منذ أن وجد
فكيف يمكن لأي شخص أن يستوعب حقيقة حجم مجرتنا؟
عبر استخدام مقاييس نسبية مصغرة من أحجام الكواكب ... و النجوم وسرعة للضوء تناسب الخبرات البشرية
صار بإمكاننا أخيرًا أن نفهم بعضًا من مقاييس الفضاء الخارجي
فهل يمكننا استخدام نفس الطريقة لاستيعاب المسافات الهائلة فيما بين النجوم
وهي المسافات التي يقف أمامها الخيال البشري مشدوهًا؟
على الرغم من أن العلماء يقيسون المسافات بين النجوم باستخدام وحدة السنة الضوئية
فإن هذه الأرقام بالكاد تساعدنا على استيعاب الطبيعة التوسعية للمجرات
لذا فلنقلص كل شيء إلى مقياس تعادل فيه السنة الضوئية ميلًا واحدًا
على هذا المقياس، سيتقلص حجم الشمس إلى حجم حبة الرمل
قمنا بحساب عدد حبات الرمل أو النجوم التي تقع في مجرة درب التبانة
فوجدنا أن عدد النجوم في مجرة درب التبانة تقريبًا نفس عدد حبات الرمل في هذا الصندوق
إذا قمنا بعدها سنجدها أكثر من مائة مليار نجم
لو أن السنة الضوئية ،توازي ميلاً واحدًا
فأين سيقع أقرب نجم للشمس ؟
من موقع مرصد جريفيث في لوس أنجلوس حيث تعمل الفلكية لورا دانلي
فإن أقرب حبة رمال ستقع على بعد أربعة أميال في هوليوود
لتحديد موقع حبات الرمال الموجودة ،على بعد أربعة أميال في مدينة مزدحمة
سنستخدم مرايا لعكس ضوء الشمس كإشارات متبادلة فيما بين الموقعين
حسنًا، آرون وجوني يحملان مرايا
حيث سيقومون بعكس أشعة الشمس لمساعدتنا على
تحديد مقدار البعد لأقرب نجم بحسب مقياسنا المصغر
لذا سأصطحب بعض النجوم معي إلى هوليوود
هكذا
حسنًا، ستان وآرون هل أنتما مستعدان؟
أنت ستبقى هنا بمرصد جريفيث لتمثل الشمس بينما سأتوجه أنا و جوني إلى هوليوود
هل أنت مستعد - فلنقم بذلك -
حسنًا، فلنذهب
أقرب جار سماوي للشمس
هو في الواقع ليس نجمًا واحدًا ولكنها مجموعة مكونة من ثلاثة نجوم
(إثنان منهم هما (ألفا سانتوري أ , ب وهما يدوران حول بعضهما البعض
وهما تقريبًا في نفس حجم الشمس
والثالث هو بروكسيما ،سانتوري وهو نجم قزم أحمر
قاتم وحجمه تقريبًا عشرة بالمائة حجم شقيقيه
أنا هنا على أحد أسطح هوليوود
وعلى مسافة أربعة أميال من مرصد جريفيث والذي يبدو في الخلفية هنا
لدي في يدي حاوية مليئة بالنجوم
سأستخرج منهم ثلاث حبات رمال
واحد، اثنان، ثلاثة وسألقي بالبقية بعيدًا
تلك الحبات تمثل أقرب النجوم لنا
نجم بروكسيما سانتوري هو في الواقع الأقرب للأرض
ومن خلال مقياسنا المُصغر هذا فهو من المفترض أن يقع على بعد 70 قدم خلفي
لذا سأضع نجم بروكسيما سانتوري في مكانه الصحيح
بينما من المفترض أن يقع نجما ألفا سانتوري أ وألفا سانتوري ب
باستخدام هذا المقياس على بعد قدمين من بعضهما البعض
بينما تقع حبة الرمل الممثلة لشمسنا على بعد أربعة أميال بمرصد جريفيث
من هنا سيكون من المستحيل رصد حبة الرمل التي تمثل الشمس
وهنا يأتي دور المرايا
الآن نحن بموقع نجم ألفا سانتوري ولكن علينا أن نحدد موقع شمسنا
فلنرى إذا كان بإمكانهم أن يعرضوا لنا موقع الشمس
مرحبًا، معكِ ستان
مرحبًا، ستان نحن لا يمكننا رؤية الشمس فهلا عكست لنا بعض الضوء لنحدد مكانها؟
حسنًا، الشمس سترسل أشعتها لكم
لا يمكنني رؤية شيء إلى الآن
حسنًا ها هي، كانت تلك إشارة رائعة
رائع وساطع
روعة، فلتنظروا إلى ذلك يا لها من روعة
حسنًا ستان، سنريك ضوء ألفا سانتوري الآن
نعم، ها هو لقد رأينا ذلك
لقد رأوه - رائع -
إنه يري ألفا سانتوري
في نطاق مجرتنا درب التبانة، تتراوح .. المسافة الواقعية ما بين النجوم
من ثلاث إلى خمس سنين ضوئية
ولكن مع نجوم بحجم حبات الرمال
فيمكن لمدينة كلوس أنجلوس أن تسع عشرين نجمًا
ولكن إذا تزاحمت نجوم أكثر من ذلك ،في نطاق مجرتنا بالقرب من الأرض
فإن جيرتنا الكونية ستشكل خطرًا على الحياة التي نعرفها
سيحدث إنفجار سوبر نوفا من شأنه أن يحرق الغلاف الجوي
،وإذا ما صادف أن مر نجمُ آخر بالقرب من الشمس فذلك سيؤدي إلى اضطراب مدارات الكواكب بشدة
حتى أن الكواكب يمكنها أن تخرج عن مداراتها حول الشمس وتنطلق إلى فضاء ما بين النجوم
لو أن تلك المسافات الشاسعة ،لم تكن تفصل ما بين النجوم
لما وجدت الحياة على الأرجح
استخدام المسافة التي يقطعها الضوء في عام واحد كوحدة قياس
يساعدنا على وضع النجوم في سياق أوضح
ولكن هل يمكننا استخدام نفس الطريقة للتعامل مع الأبعاد اللامتناهية للكون نفسه؟
يمتد قطر مجرة درب التبانة لمسافة مائة ألف سنة ضوئية
وتقع أقرب مجرة لها على مسافة شاسعة بحق
،تبلغ المسافة إلى أقرب مجرة لنا
،المعروفة بالمجرة اللولبية أندروميدا حوالي 2.5 مليون سنة ضوئية
وهذا يوازي تقريبًا حجم مجرة درب التبانة نفسها 25 مرة
لذا في حال ما صففنا 25 مجرة بحجم درب التبانة وراء بعضها البعض
فإنها ستغطي المسافة حتي تصل إلى مجرة أندروميدا
سيكون من الأوضح أن نستخدم مقياس مصغر
ونتخيل المجرات كمراكز حضرية تنتشر عبر جميع أنحاء الولايات المتحدة
يتم تصور المجرات أحيانًا كمدن للنجوم وهذا تمثيل جيد جدًا
إذا ما تصورنا مجرة درب التبانة في حجم منطقة متروبوليتن بلوس أنجلوس
،والبالغ اتساعها مائة ميل
فإن مجرة أندروميدا ستكون واقعة حينها في نيويورك
وفيما بينهما ستقع مجموعة أخرى يسميها علماء الفلك المجموعة المحلية للمجرات
،هناك لاعبان رئيسيان في المجموعة المحلية مجرتنا درب التبانة و مجرة أندروميدا
وأيضًا توجد مجرة أخرى أصغر تُعرف باسم إم33
ومن ثم لدينا هذه المجرات القزمة والتي تحتوي على مائة مليون نجم أو أقل في بعض الأحيان
ولكن حتى هذه المسافات الشاسعة التي تفصل ما بين أعضاء المجموعة المحلية لن تكون كافية لحماية مجرتنا
تتجه مجرتا أندروميدا و إم 33 مباشرة نحو مجرة درب التبانة
إلى الدرجة التي ستجعلهما في غضون مليارت قليلة من السنوات في مواجهة مباشرة معها
سيكون التصادم عنيفًا للغاية تبعًا للمقاييس الكونية
ولكن في الواقع تفصل النجوم في المجرات أنفسها مساحات شاسعة
وبالتالي فإن المجرات ستندمج مع بعضها لتصبح نسيجًا واحدًا
إذا قُدر للبشر البقاء طويلًا حتى ذلك الوقت
فإنهم بالكاد سيلاحظون هذا الاندماج من على سطح الأرض
في غضون مليارات قليلة من السنوات سينتج عن هذا الاندماج مجرة جديدة
ستستحيل مجرة درب التبانة التي نعرفها إلى شيء جديد تمامًا
،حتى يحين ذلك الوقت
فإن المسافات التي تفصل فيما بين أقرب النجوم ضمن المجموعة المحلية الواحدة ستظل شاسعة
تمثل جيرتنا المجرية مجرد إبرة في كوم قش من الكون الهائل
يحتوي الجزء المرصود من الكون على ما يقرب من مائة مليار مجرة
كل منها يضم مليارات النجوم
لو أن المجرات حلت محل المراكز الحضرية عبر الولايات المتحدة كنموذج مصغر
, فإنه نسبة إلى حجم الكون المرصود
فإن مساحة الولايات المتحدة عليها أن تزداد بما يكفي للالتفاف حول الأرض خمسمائة مرة
استخدام مقاييس بشرية مصغرة للكون من شأنه أن يساعدنا على استيعاب حجم الكون
ولكن الواقع لا يجري بهذه السلاسة
إن اتساع مساحة الكون تجعلنا نشعر بمدى ضآلة حجمنا
الأرض صغيرة جدًا مقارنة بالنظام الشمسي
وأكثر ضآلة مقارنة بالمجرة
ولا شيء مقارنة بالكون بأكمله
ولكن مع ذلك، لازلنا نحتفظ بمكانتنا البارزة
لأننا المخلوقات الوحيدة المعروفة
التي تحظى بعقول متطورة ولها من الفضول والذكاء ما يجعلها تتدبر أمر الكون
أو بمعنى آخر، نحن نمثل السبيل الذي ارتاده الكون ليعرف نفسه
وهذا يعني قطعًا أن الكون قد بدأ أخيرًا في الإفصاح عن مدى
اتساعه المثير للرهبة والإعجاب
Translated By : Ehab150
Revised By : DrMansoob
Our Best Wishes -(-( Arab Translators )-)- fb/ArabTranslators
جريج لافلين جامعة كاليفورنيا ، سانتا كروز
كليفورد جونسون جامعة جنوب كاليفورنيا
أليكس فيليبينكو جامعة كاليفورنيا ، بيركلي
لورا دانلي مرصد جريفيث