التصميم الكبير

The Grand Design
by Stephen Hawking, Leonard Mlodinow

التصميم الكبير
بقلم ستيفن هوكينج، ليونارد ميلودينو
في العلوم
تعرف على أسرار الكون. لطالما تساءل البشر عن أسرار الكون. متى بدأ الكون؟ لماذا نحن هنا؟ ما هو التصميم الكبير لعالمنا؟ في الماضي، كانت البشرية تفسر الظواهر الطبيعية في العالم، مثل المطر والرعد والكسوف، وأكثر من ذلك كعمل آلهة مختلفة. اليوم، حقق العلماء قفزات لا تصدق في فهم بالضبط كيف يعمل عالمنا. في جميع أنحاء التصميم الكبير ، والمؤلفين ستيفن هوكينج وليونارد ميلودينو شرح أحدث التفكير العلمي حول أسرار الكون بطريقة يمكن للجميع أن يفهم. باستخدام لغة بسيطة، تهدف بعض العقول الأكثر تألقا اليوم إلى مساعدة أي شخص على فهم إلى أي مدى وصلت تنمية علمنا وكذلك شرح ما لا نزال لا نعرفه. كما تقرأ، عليك أن تتعلم ما إذا كانت الإرادة الحرة موجودة أم لا، لماذا واقعنا ليس بالضرورة الواقع الوحيد، وكيف أننا البشر محظوظون بشكل لا يصدق أن يكون على قيد الحياة.

مقدمة
البشر هم نوع غريب. وبينما نمر بفترة قصيرة من وجودنا، نتساءل ونسعى للحصول على إجابات. نحن ننظر إلى السماء فوقنا ونسأل العديد من الأسئلة، مثل كيف يمكننا فهم العالم؟ كيف يتصرف الكون؟ من أين أتى كل هذا؟ هل لدينا خالق؟ في الماضي، أجاب البشر على هذه الأسئلة باستخدام الآلهة لشرح الظواهر الطبيعية في العالم. على سبيل المثال، في أساطير الفايكنج، عاشت الذئاب المسماة سكول وهاتي في السماء وطاردت الشمس والقمر. عندما يمسك أحد الذئبين بالآخر، سيحدث كسوف. عندما حدث هذا، كان الناس على وجه الأرض يأتون لإنقاذ من خلال جعل أكبر قدر ممكن من الضوضاء على أمل تخويف قبالة الذئاب. كل ثقافة لديها قصصها الخاصة لشرح العالم من حولهم. ولكن مع مرور الوقت، بدأ البشر يلاحظون أن الكسوف لم يحدث عشوائيا؛ ولكن مع مرور الوقت، لم يحدث الكسوف بشكل عشوائي. بدلا من ذلك، أنها وقعت في أنماط منتظمة وكرروا أنفسهم. بدأ البشر يدركون أن الكسوف يحكمه القانون.
اليوم، نحن نعرف أكثر من أي وقت مضى عن كوننا. الآن نعرف كيف يحدث الكسوف، ويمكننا حتى التنبؤ بموعد حدوثه. لقد خطا العلم خطوات كبيرة في فهم العالم الشاسع للكون، ولكن ليس ذلك فحسب، بل إن العلماء يفهمون المزيد عن الجسيمات دون الذرية الصغيرة التي تشكل كوننا أيضا. في جميع أنحاء التصميم الكبير ، والمؤلفين ستيفن هوكينج وليونارد ميلودينو شرح أحدث التفكير العلمي حول أعظم أسرار العالم. استمر في القراءة لمعرفة كيف أن البشر هم ببساطة نتاج تقلبات الكم في الكون المبكر، وكيف تتنبأ نظرية الكم ب “متعددة الأفراس”، وهي فكرة أن كوننا هو مجرد واحد من العديد من العوالم التي ظهرت تلقائيا من لا شيء.
الفصل الأول: من الآلهة إلى القوانين العلمية
كبشر، نحن بطبيعة الحال غريبة عن العالم. نتيجة لفضولنا، اخترع الناس في العصور القديمة الآلهة لاستكشاف تقريبا كل جانب من جوانب الحياة البشرية. كانت هناك آلهة الحب والحرب والشمس والأرض والسماء والمحيطات والمطر والعواصف الرعدية، وحتى الزلازل والبراكين. كانوا يعتقدون أنه عندما يسر الآلهة، فإنها سوف تصبح المباركة مع الطقس الجيد، والسلام، والتحرر من كارثة طبيعية. ومع ذلك ، عندما كانوا مستائين ، عانوا من الجفاف والحروب والأوبئة. وبعبارة أخرى، عاش البشر لإرضاء الآلهة واعتقدوا أن الكوارث الطبيعية والأوبئة كانت ببساطة نتيجة لعدم إرضاءهم.
لم يكن حتى “الفترة الكلاسيكية” عندما بدأ الفلاسفة اليونانيون القدماء لتطوير فكرة أن العالم يمكن أن يفهم، وأن الأحداث المعقدة من حولنا يمكن أن تكون معروفة دون اللجوء إلى تفسيرات أسطورية أو لاهوتية. أصبح تاليس أول فيلسوف يوناني يتنبأ بكسوف الشمس في عام 585 قبل الميلاد، على الرغم من أن تنبؤه كان يمكن أن يكون تخمينا محظوظا أيضا. كما ساعد فلاسفة يونانيون آخرون مثل أرسطو وأرخميدس في وضع قوانين لمساعدتنا على فهم كيفية عمل العالم. على سبيل المثال، كان أرخميدس من أوائل الذين قاموا بإجراء التجارب وقياس النتائج. وقد أدى عمله إلى ثلاثة قوانين نعرفها اليوم باعتبارها قانون الرافعة، وقانون الطفو، وقانون التفكير. في مصطلحات اليوم ، يوضح قانون الرافعة أن القوى الصغيرة يمكن أن ترفع أوزانا كبيرة ، وينص قانون الطفو على أن الجسم المغمور في سائل سيعاني من قوة تصاعدية مساوية لوزن السائل المشرد. وقانون الانعكاس يشرح كيف أن الزاوية بين شعاع الضوء والمرآة تساوي الزاوية بين المرآة والشعاع المنعكس. لكن هؤلاء الفلاسفة لم يخترعوا بعد الطريقة العلمية، لذلك لم يتم تطوير نظرياتهم للتحقق التجريبي. وبعبارة أخرى، عندما تجادل العلماء حول النظريات، لم تكن هناك طريقة موضوعية لتسويتها.
ثم، في القرنين السادس عشر والسابع عشر، بدأ علماء مثل غاليليو ورينيه ديكارت باستخدام الطريقة العلمية للمساعدة في شرح العالم من حولنا. لقد كان ديكارت هو الذي صاغ مفهوم قوانين الطبيعة كما نفهمها اليوم. وأعرب عن اعتقاده بأن جميع الظواهر المادية يجب تفسيرها من حيث تصادم الجماهير المتحركة، التي تحكمها ثلاثة قوانين. ثم ساعدت تلك القوانين إسحاق نيوتن على اكتشاف قوانين الجاذبية والحركة، والتي سمحت لنا في نهاية المطاف بفهم كيفية تحرك الأجرام السماوية في الفضاء.
ولكن بما أننا نعيش في الكون أيضا، هل يخضع البشر لقوانين الطبيعة أيضا؟
الفصل الثاني: وجود الإرادة الحرة أو عدم وجودها
ومع معرفة العلماء والفلاسفة المزيد عن العالم، اقترحوا في نهاية المطاف مفهوم الحتمية العلمية، الذي ينص على أنه “بالنظر إلى حالة الكون في وقت واحد، فإن مجموعة كاملة من القوانين تحدد بشكل كامل المستقبل والماضي على حد سواء”. وبعبارة أخرى، الحتمية العلمية تعني أن كل شيء في الكون تحكمه مجموعة من القوانين، التي تستبعد أيضا إمكانية حدوث معجزات أو دور نشط لله. ولكن إذا كان كل شيء تحكمه القوانين، فيجب أن تكون الحتمية العلمية صحيحة للناس أيضا. هل هذا يعني أن الإرادة الحرة غير موجودة؟
يهدف العلماء إلى الإجابة على هذا السؤال وناقشوا منذ فترة طويلة وجود الإرادة الحرة. فقد أكد ديكارت، على سبيل المثال، أنه من أنصار الإرادة الحرة، وأن العقل البشري شيء مختلف تماما عن العالم المادي؛ وأن الطبيعة البشرية هي التي لا يمكن أن تكون منظمة على الإطلاق. لذلك، فإنه لا يتبع قوانينها. وفقا لDescartes ، يتكون الشخص من مكونين: الجسم والروح. الأجسام مجرد آلات عادية، ولكن الروح لا تخضع للقانون العلمي. حتى أنه جادل بأن الغدة الصنوبرية ، العضو الصغير في وسط الدماغ ، هي المكان الذي يكمن فيه قلب الروح. كان يعتقد أن تلك الغدة تضم كل أفكارنا وكانت مصدر إرادتنا الحرة.
هل الإرادة الحرة موجودة؟ حسنا، التجارب الأخيرة في علم الأعصاب تدعم وجهة النظر القائلة بأن دماغنا المادي يحدد أفعالنا ويتبع قوانين العلم المعروفة، وليس بعض الوكالات الموجودة خارج تلك القوانين. على سبيل المثال، وجدت دراسة للمرضى الذين يخضعون لجراحة الدماغ مستيقظا أنه إذا كنت تحفز كهربائيا مناطق معينة من الدماغ، هل يمكن أن تخلق الرغبة في تحريك اليد والذراع والقدم، أو لتحريك الشفاه والحديث. وهذا يبين ببساطة أن سلوكنا يتحدد بالقانون المادي، لذلك يبدو كما لو أننا لسنا أكثر من آلات بيولوجية وأن الإرادة الحرة مجرد وهم.
إذا سلمنا بفكرة أن السلوك البشري تحدده قوانين الطبيعة، يجب علينا أيضا أن نستنتج أن السلوك البشري من المستحيل التنبؤ به. ونتيجة لذلك، يجب أن نعتمد ما يسمى نظرية فعالة. النظرية الفعالة هي مجرد إطار تم إنشاؤه لنمذجة ظواهر معينة دون وصف مفصل للعمليات الأساسية. على سبيل المثال، “لا يمكننا حل المعادلات التي تحكم سلوك الذرات والجزيئات المعقدة، ولكن لدينا نظرية فعالة تسمى الكيمياء توفر لنا تفسيرا كافيا لكيفية تصرف الذرات والجزيئات في التفاعلات الكيميائية دون احتساب كل تفاصيل التفاعلات”.
وبالمثل، لا يمكننا حل المعادلات التي تحدد سلوكنا؛ لذلك، نستخدم النظرية الفعالة بأن الناس لديهم الإرادة الحرة. لدينا مجالات مثل علم النفس والاقتصاد التي تساعد على تفسير السلوك البشري. ومع ذلك ، فإن هذه النظريات الفعالة ناجحة بشكل معتدل فقط في التنبؤ بالسلوك لأن قراراتنا ليست عقلانية. ربما هذا هو السبب في أن العالم في مثل هذه الفوضى!
الفصل الثالث: الواقعية المعتمدة على النموذج تجادل بوجود الواقع
هل تساءلت يوما عما تراه سمكة ذهبية من خلف حوض السمك؟ حسنا، مجلس مدينة مونزا، إيطاليا منع أصحاب الحيوانات الأليفة مرة واحدة من الحفاظ على السمك الذهبي في حوض السمك المنحني لأنهم يعتقدون أنه من القسوة للحفاظ على سمكة في وعاء مع الجانبين المنحني. كانوا يعتقدون أن الزجاج المنحني سيعطي السمك رؤية مشوهة للواقع. ولكن كيف نعرف أن صورتنا للواقع دقيقة وليست مشوهة؟ كما ترون، نحن نؤمن بواقعنا لأننا وضعنا قوانين علمية تم قبولها على أنها صحيحة ودقيقة. وبما أن رؤيتنا تلتزم بهذه القوانين، فإننا نقبل واقعنا على أنه الصحيح.
عندما تنظر إلى كائن، ويقول كرسي، الدماغ يتلقى سلسلة من الإشارات وصولا الى العصب البصري. ومع ذلك ، فإن البيانات الخام المرسلة إلى الدماغ مليئة بالثقوب وتصبح مثل صورة مختلط سيئة. لحسن الحظ ، يقوم الدماغ البشري بمعالجة البيانات ويجمع بين المدخلات من كلتا العينين ، وسد الثغرات من تلقاء نفسه. وبعبارة أخرى، يبني الدماغ صورة أو نموذج عقلي. وتسمى فكرة أن النظرية المادية أو صورة العالم هي نموذج الواقعية المعتمدة على النموذج، والتي توفر إطارا لتفسير العلم الحديث. ووفقا للواقعية المعتمدة على النموذج، لا يمكننا أن نقول إن نموذجا واحدا أكثر واقعية من نموذج آخر. وبعبارة أخرى، لا يمكننا أن نقول إن وجهة نظرنا أكثر واقعية من وجهة نظر سمكة ذهبية من حوض السمك المنحني.
مع الواقعية التي تعتمد على النموذج، يجب علينا أيضا أن ننظر إلى معنى الوجود. كيف تعرف أن الطاولة لا تزال موجودة إذا خرجت من الغرفة ولم تتمكن من رؤيتها؟ فقط لأننا لا نستطيع رؤية شيء لا يعني أنه غير موجود، أليس كذلك؟ في عام 1897، كان الفيزيائي البريطاني جي جي طومسون يجرب تيارات الكهرباء داخل أنابيب زجاجية فارغة، وهي ظاهرة تعرف باسم أشعة الكاثود. ونتيجة لهذه التجربة، اكتشف طومسون وجود الإلكترونات. لم ير الإلكترونات، واليوم جميع الفيزيائيين يؤمنون بالإلكترونات على الرغم من أن أحدا لم ير واحدة من أي وقت مضى.
كما أننا لا نستطيع أن نرى الكواركات، التي هي نموذج لشرح خصائص البروتونات والنيوترونات. ومع ذلك ، فإننا لن نلاحظ الكوارك لأن الكواركات تزداد مع الانفصال ، لذلك عندما لا يمكن أن توجد كواركات معزولة وحرة في الطبيعة. أصبحت مسألة ما إذا كانت الكواركات موجودة أم لا مسألة مثيرة للجدل بعد إدخال نموذج الكوارك. ومع ذلك، استمر نموذج الكوارك على مر السنين في ال تؤدي إلى تنبؤات أكثر دقة. ونتيجة لذلك، بدأت المعارضة تتلاشى. لذلك ، وفقا للواقعية التي تعتمد على النموذج ، توجد الكواركات في نموذج يتفق مع ملاحظاتنا حول كيفية تصرف الجسيمات شبه النووية.
وأخيرا، يمكننا استخدام الواقعية المعتمدة على النماذج لتوفير إطار لمناقشة الأسئلة حول تاريخ الكون. بالنسبة للبعض، يشير أحد النماذج إلى أن الله خلق العالم وأن ذلك الوقت لم يكن موجودا قبل خلقه. ويفضل هذا النموذج من قبل أولئك الذين يعتقدون أن الكتاب المقدس صحيح، على الرغم من أن العالم يحتوي على الحفريات وغيرها من الأدلة التي تشير إلى أن العالم هو أقدم من ذلك بكثير. ولذلك، لدينا نموذج ثان يشرح بشكل أفضل ملاحظاتنا الحالية ويستخدم الأدلة التاريخية والجيولوجية لشرح الماضي. النموذج الثاني يشرح الحفريات والسجلات المشعة وحقيقة أننا نتلقى الضوء من المجرات ملايين السنين الضوئية منا. قد تكون نظرية الانفجار الكبير هذه أكثر فائدة من الأولى ، ولكن لا يزال ، لا يقال إن أيا من النموذجين أكثر واقعية من الآخر.
الفصل الرابع: مكونات نموذج جيد للواقع
مع كل النماذج المختلفة الموجودة، من المهم مناقشة ما يجعل النموذج نموذجا جيدا. هناك أربعة عناصر لنموذج جيد للواقع. الأول هو أن النموذج يجب أن يكون أنيقا. قد يكون من الصعب قياس الأناقة ، ولكنها تحظى بتقدير كبير بين العلماء لأن قوانين الطبيعة من المفترض أن يتم ضغطها في صيغة واحدة بسيطة. آينشتاين نفسه يعتقد أن نظرية ينبغي أن تكون بسيطة قدر الإمكان ، ولكن ليس أبسط ، وهذا هو السبب في الصيغة الشهيرة E = MC2 هو مثال عظيم على الأناقة العلمية.
العنصر الثاني من نظرية جيدة هو أنه يحتوي على عدد قليل من العناصر التعسفية أو قابل للتعديل. وبعبارة أخرى، سيكون علامة سيئة إذا كانت النظرية تتطلب الكثير من الخطوات أو عناصر إضافية للعمل. على سبيل المثال، أضاف بطليموس الدراجات إلى المدارات الدائرية للكواكب لإنشاء نموذج دقيق لحركتها. وفي حين أن النموذج كان دقيقا، كان يمكن أن يكون أكثر دقة إذا أضاف بطليموس المزيد من الدراجات فوق العجلات؛ ومع ذلك، سينظر العلماء إلى التعقيد الإضافي على أنه غير مرضي، ويرون فيه كتالوجا للبيانات أكثر منه نظرية من المرجح أن تجسد أي مبدأ مفيد.
والعنصر الثالث هو أنه يجب أن يوافق على جميع الملاحظات القائمة وأن يشرحها. على سبيل المثال، النظر في نظرية الضوء. يعتقد نيوتن أن الضوء يتكون من جزيئات صغيرة تسمى الجسيمات. شرحت هذه الكوابير لماذا ينتقل الضوء في خطوط مستقيمة ، واستخدمه نيوتن أيضا لشرح سبب انحناء الضوء عندما يمر من وسط إلى آخر ، مثل الهواء إلى الزجاج. ومع ذلك ، فإن هذه النظرية لا يمكن أن تفسر لماذا يشكل الضوء نمطا من الحلقات عندما ينعكس بين سطحين ، وهي ظاهرة تعرف باسم حلقات نيوتن. مع نظرية الجسيمات للضوء، لا يمكن حساب هذه الظاهرة ويصعب تفسيرها. لذلك، لم يتم قبوله كقانون علمي.
وأخيرا، فإن العنصر الرابع من النموذج الجيد هو أنه يقدم تنبؤات مفصلة بشأن الملاحظات المستقبلية التي يمكن أن تدحض النموذج أو تزيفه إذا لم تنفذ. على سبيل المثال، قمنا بصياغة عدد من النظريات أو النماذج التي تشرح القوانين التي تحكم الكون. لدينا نظرية الانفجار الكبير، نموذج البطلمية، وأكثر من ذلك. مع كل نظرية أو نموذج، تغيرت مفاهيمنا للواقع والمكونات الأساسية للكون. كما ترى، بينما نظرية نيوتن للضوء فشلت في تفسير نمط الحلقات، أفسحت النظرية المجال لنظرية جديدة: نظرية الموجة. وفقا لنظرية موجة الضوء ، تحدث الحلقات الخفيفة والداكنة بسبب ظاهرة تسمى التداخل.
عندما تتخيل موجة، ترى أن كل موجة تتكون من سلسلة من القمم وأحواض. عندما تصطدم تلك الموجات، يمكن أن تعزز القمم وأحواض بعضها البعض، وخلق موجة أكبر. وهذا ما يسمى التدخل البناء. من ناحية أخرى ، يمكن أن القمم وأحواض إلغاء بعضها البعض ، وهذا ما يسمى التدخل المدمر. في حلقات نيوتن، يمكن تفسير الحلقات الساطعة والداكنة على أنها انعكاسات تسبب انعكاسات بناءة ومدمرة. نظرية الضوء هذه أظهرت أن نظرية الجسيمات كانت خاطئة. ومع ذلك، أثبت آينشتاين في أوائل القرن العشرين أن الضوء يتصرف كجسيمات وموجة على حد سواء، وتوسعت نظريات نيوتن للضوء مرة أخرى.
الفصل الخامس: فيزياء الكم تساعدنا على فهم الجسيمات الأولية في العالم
في أول ألفي سنة أو نحو ذلك من التفكير العلمي، استند الجزء الأكبر من التفسيرات النظرية على الخبرة العادية والحدس. ولكن مع تحسين تقنيتنا وتوسيع نطاق معرفتنا، بدأنا نجد أن الطبيعة تصرفت بطرق تتناقض مع تجاربنا اليومية وحدسنا. اليوم، لدينا فيزياء الكم للمساعدة في شرح الظواهر التي لا يمكننا أن نرى بالضرورة ويوفر إطارا لفهم كيفية عمل الطبيعة على المقاييس الذرية ودون الذرية.
أحد المستأجرين الرئيسيين لفيزياء الكم هو مبدأ عدم اليقين. وقد صاغه فيرنر هيسنبورغ في عام 1926، “يخبرنا مبدأ عدم اليقين بأن هناك حدودا لقدرتنا على قياس بيانات معينة في وقت واحد، مثل موضع وسرعة الجسيم”. وجد هايزنبرغ أنه كلما قمت بقياس سرعة الجسيم بدقة أكبر، كلما قلت دقة قياس الموضع، والعكس صحيح. وبعبارة أخرى، لا يمكننا أن نعرف أين كان الجسيم أو التنبؤ بمكانه في المستقبل. وقد أدت هذه الفكرة إلى قوانين الطبيعة التي تحدد احتمالات مختلف المستقبل والماضي بدلا من تحديد المستقبل والماضي على وجه اليقين. وثمة مبدأ كمي رئيسي آخر هو أن “مراقبة النظام يجب أن تغير مساره”. وبعبارة أخرى، وفقا لفيزياء الكم، لا يمكنك ببساطة مراقبة شيء دون التفاعل مع الكائن الذي تراقبه. على سبيل المثال، لرؤية كائن بالمعنى التقليدي، يجب تسليط الضوء عليه. تسليط الضوء على شيء، مثل اليقطين، لن يكون له تأثير يذكر على ذلك. ولكن تسليط الضوء حتى خافت على جسيم الكم صغيرة سوف اطلاق النار البروتونات على الكائن، مما يؤثر عليه إلى حد كبير. لذلك في حين أن الضوء لن يؤثر على الأجسام الكبيرة ، مثل اليقطين ، سيكون له تأثير كبير على الجسيمات الصغيرة.
ببساطة، الجسيمات ليس لها تاريخ واحد، ولكن العديد من التاريخ المحتمل، كل منها له احتماله الخاص. مثل الجسيمات، الكون ليس له تاريخ واحد أيضا، وملاحظاتنا للكون الحالي تؤثر على ماضيه وتحدد التاريخ المختلف. ونتيجة لذلك، سنرى كيف نشأت قوانين الطبيعة في عالمنا من الانفجار الكبير، ولكن قبل أن نناقش كيف نشأت تلك القوانين، سنحتاج إلى مناقشة ماهية تلك القوانين.
الفصل السادس: نظريات آينشتاين للنسبية الخاصة والنسبية العامة
الكون مفهوم لأنه محكوم بالقوانين العلمية. وبعبارة أخرى، يمكن أن يكون سلوكها على غرار. ولكن ما هي هذه القوانين أو النماذج؟ واحدة من القوى الأولى الموصوفة في اللغة الرياضية كان قانون نيوتن للجاذبية، الذي نشر في عام 1687، والذي ينص على أن كل جسم في الكون يجذب كل جسم آخر بسبب قوة غير مرئية تسمى الجاذبية. ولكن ربما جاءت بعض أهم الاكتشافات حول كوننا من ألبرت آينشتاين، الذي نشر في السادسة والعشرين من عمره ورقته الأولى عن نظرية النسبية الخاصة الشهيرة الآن.
مع هذه النظرية، أحدث آينشتاين ثورة في ما نعرفه عن الزمان والمكان. ابدأ بتخيل السفر على متن طائرة تلاحظ فيها نبض الضوء المسافر من ذيل الطائرة إلى الأنف. سوف تختلف ملاحظتك للضوء عن الشخص الذي يراقب الضوء من الأرض. لن توافق على المسافة التي قطعها الضوء من ذيل الطائرة إلى الأنف. وبما أن السرعة هي المسافة المقطوعة مقسومة على الوقت المستغرق، فلن توافق على الفاصل الزمني بين الانبعاثات واستقبال الضوء. الشيء الغريب هو أن اثنين من المراقبين قياس أوقات مختلفة على الرغم من أنهم يراقبون نفس العملية المادية.
عمل آينشتاين سمح لنا أن نرى أن الوقت لا يمكن أن يكون مطلقا كما كنا نظن مرة واحدة. وبعبارة أخرى، لا يمكن تخصيص كل حدث في وقت يتفق معه كل مراقب. وبدلا من ذلك، فإن لجميع المراقبين مقاييسهم الخاصة للوقت. على سبيل المثال، تخيل ساعة مرجعية في بقية في وسط الأرض، ساعة أخرى على سطح الأرض، وساعة ثالثة على متن خطة. الساعة التي تتحرك في اتجاه دوران الأرض (شرقا) تتحرك أسرع من الساعة على سطح الأرض، وبالتالي ينبغي أن تعمل أبطأ. وبالمثل، فإن الساعة على متن الطائرة التي تحلق غربا، مقابل دوران الأرض، تتحرك أبطأ من الساعة السطحية، مما يعني أن الساعة يجب أن تعمل بشكل أسرع من الساعة على السطح. لذا من الناحية الفنية، يمكنك إطالة حياتك من خلال الطيران باستمرار شرقا في جميع أنحاء العالم! ثم طور آينشتاين نظرية جديدة للجاذبية، تسمى النسبية العامة. وتستند نظريته إلى اقتراح ثوري بأن الزمان والمكان ليس مسطحا، بل هو منحني ومشوه بالكتلة والطاقة فيه. على سبيل المثال، تخيل أنك تريد السفر من نيويورك إلى مدريد، وهما مدينتان تقعان تقريبا على نفس خط العرض. لو كانت الأرض مسطحة، لكان أقصر طريق هو التوجه شرقا مباشرة. ومع ذلك ، بسبب انحناء الأرض ، يبدو المسار على خريطة مسطحة منحنيا وأطول ، ولكنه في الواقع أقصر. بدلا من السفر 3707 ميل، سوف تحصل هناك في 3605 ميلا باتباع المنحنى. في نظرية آينشتاين، الجاذبية ليست مثل القوى الأخرى. بدلا من ذلك ، هو نتيجة لحقيقة أن الكتلة تشوه الزمان والمكان ، وخلق انحناء.
الفصل السابع: العلماء لا يزالون يبحثون عن نظرية موحدة

ولكن نتفق على أن وجودنا جاء من الحظ الخالص
في حين أن لدينا العديد من النظريات لشرح كيفية تفاعل الجاذبية وجسيمات الكم في الكون ، فإن هذه النظريات المنفصلة تتعارض مع بعضها البعض. نظرية الكم والنسبية العامة لا تعمل بالضرورة معا. ونتيجة لهذا فإن علماء الفيزياء يبحثون عن نظرية من شأنها أن توحد ثلاثة من القوى الأساسية الأربعة للطبيعة: القوة النووية الضعيفة، والقوة النووية القوية، والمغناطيسية الكهربائية، وبالطبع الجاذبية. بعد أجيال من الفشل، هناك نظرية واحدة يمكن أن تكون النظرية الموحدة التي كان يبحث عنها آينشتاين.
M-نظرية ليست مجرد نظرية واحدة ولكن بدلا من عائلة كاملة من نظريات مختلفة، كل منها هو وصف جيد للملاحظات. فكر في نظرية M كخريطة. كما نعلم، لا يمكننا رؤية سطح الأرض بأكمله على خريطة واحدة. وبدلا من ذلك، فإن إسقاط مركاتور المعتاد المستخدم لخرائط العالم يجعل المناطق تبدو أكبر وأكبر في أقصى الشمال والجنوب ولا يغطي القطبين الشمالي والجنوبي. لذلك ، لرسم خريطة الأرض بأكملها ، ستحتاج إلى استخدام مجموعة من الخرائط ، يغطي كل منها نطاقا محدودا. وبما أن الخرائط تتداخل مع بعضها البعض، فإن المناطق التي تتداخل فيها تظهر نفس المشهد. نظرية M متشابهة.
وفقا لنظرية M، كوننا ليس الوحيد. بدلا من ذلك، تتوقع نظرية M أن العديد من الأكوان تم إنشاؤها من لا شيء، كل واحد مع العديد من التاريخ المحتمل والعديد من الدول المحتملة في المستقبل. العديد من هذه الدول ستكون على عكس الكون كما نعرفه اليوم، وفقط عدد قليل من هذه الأكوان من شأنه أن يسمح للبشر مثلنا أن يكونوا موجودين. في الواقع، لقد نوقشت مسألة وجودنا منذ فترة طويلة. يعتقد البعض أن خلقنا يبدأ بالعهد القديم عندما خلق الله آدم وحواء ستة أيام فقط في الخليقة. ومع ذلك، فإن العلماء ينظرون إلى وجهة نظر مختلفة ويعتقدون أن البشر هم خلق حديث في عالم يبلغ عمره حوالي 13.7 مليار سنة.
أول دليل علمي على أن كوننا كان له بداية جاء في عشرينيات القرن العشرين. حتى هذه اللحظة، كان معظم العلماء يؤمنون بكون ثابت كان موجودا دائما. ومع ذلك، قام إدوين هابل بتحليل طيف الضوء المنبعث من الفضاء وقرر أن جميع المجرات تقريبا تبتعد عنا، كلما ابتعدت، كلما كانت أسرع. وخلص أيضا إلى أن الكون آخذ في التوسع. إذا كان هذا صحيحا، وهذا يعني أن المجرات لديها أيضا ماض. الماضي الذي كان من المرجح أن تكون أصغر بكثير.
اليوم، ونحن نعلم أن نظامنا الشمسي هو تماما “محظوظ”. ترى، أنماط الطقس الموسمية يتم تحديدها أساسا من خلال إمالة محور الأرض. حتى خلال فصل الشتاء في نصف الكرة الشمالي، القطب الشمالي قد يميل بعيدا عن الشمس. ومع ذلك ، فإن هذا له تأثير ضئيل على درجة حرارة الكوكب. بدلا من ذلك، يلعب الميل دورا أكبر بكثير. الكواكب ذات الشذوذ المداري الكبير ، وهي المسافة المتفاوتة عن الشمس ، ستشهد درجات حرارة أكثر تطرفا. على سبيل المثال، الزئبق لديه 20 في المئة الشذوذ، مما يؤدي إلى درجة الحرارة يجري أكثر من 200 درجة فهرنهايت أكثر دفئا في أقرب نهج الكوكب للشمس. إذا كان شذوذ الأرض متشابها، فإن محيطاتنا سوف تغلي أو تتجمد اعتمادا على الوقت من السنة! وبعبارة أخرى، نحن محظوظون لأن كوكبنا لديه غرابة أطوار مدارية صغيرة.
كوكبنا تحت ما يعرفه العلماء بأنه المنطقة الصالحة للسكن، حيث درجات حرارة الكوكب “صحيحة تماما”. لذلك ، وفقا لنيوتن ، لدينا نظام شمسي صالح للسكن بشكل غريب لم “تنشأ من الفوضى من قبل قوانين الطبيعة فقط”. بدلا من ذلك، كان يعتقد أن ترتيب الكون خلقه الله. كثير من الناس ما زالوا يؤمنون بهذا النموذج. ومع ذلك، يجادل علماء الفلك والفيزياء والعلماء اليوم بأن التدخل الإلهي لم يكن هو الذي جلب كوكبنا الصالح للسكن إلى حيز الوجود؛ بل كان ذلك بسبب الطبيعة التي يؤتيدها العالم. بدلا من ذلك، كان عدد من العوامل التي لا تصدق التي اجتمعت وقدمت بيئة مواتية لوجودنا. وبعبارة أخرى، نحن محظوظون ومحظوظون لأننا على قيد الحياة!
الفصل الثامن: الملخص النهائي
أسرار كوننا قد تم تفسيرها منذ فترة طويلة على أنها عمل من أعمال التدخل الإلهي. مع آلهة الحب والحرب والشمس والنجوم والمطر ، وأكثر من ذلك ، شرحت المجتمعات القديمة الظواهر الطبيعية للعالم من خلال متعة أو استياء الآلهة المختلفة. ومع ذلك ، منذ الاكتشافات التي قام بها الإغريق القدماء ، اكتشف العلماء والفيزيائيون الميزات والاكتشافات من العالم الغامض الذي نعيش فيه. الكون تحكمه قوانين مادية، وتلك القوانين يمكن أن تخبرنا بالضبط كيف يتصرف الكون. ومع ذلك ، فإن العديد من القوانين لا تعمل بشكل جيد معا ، لذلك لا يزال العلماء يبحثون عن النظرية الموحدة التي توحد هذه القوانين وتصبح نظرية كل شيء.

حول ستيفن هوكينج
تم إنشاء قدرة ستيفن هوكينغ على جعل العلم مفهومًا وجذابًا للجمهور العادي مع نشر كتابه الأول ، A Brief History of Time ، الذي باع ما يقرب من 10 ملايين نسخة في 40 لغة. قام هوكينغ بتأليف العديد من الكتب العلمية الشهيرة أو المشاركة فيها ، بما في ذلك The Universe in a Nutshell و A Briefer History of Time و On the Shoulders of Giants و The Illustrated On the Shoulders of Giants ومفتاح جورج السري للكون.
حول ليونارد مولودينو
ولد ليونارد ملودينو في شيكاغو بولاية إلينوي ، وحصل على درجة الدكتوراه في الفيزياء النظرية من جامعة كاليفورنيا في بيركلي ، وهو مؤلف خمسة من أكثر الكتب مبيعًا. كان كتابه The Drunkard’s Walk: How Randomness Rules حياتنا من أكثر الكتب مبيعًا في نيويورك تايمز واختيار المحرر وكتاب العام البارز ، وكان مدرجًا في القائمة المختصرة لجائزة كتاب الجمعية الملكية. حصل كتابه Subliminal على جائزة PEN / Wilson للكتابة العلمية الأدبية. تشمل كتبه الأخرى كتابين شارك في تأليفه مع الفيزيائي ستيفن هوكينغ – تاريخ موجز للوقت ، والتصميم الكبير. بالإضافة إلى كتبه ومقالاته البحثية ، قام بالتدريس في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا ، وكتب لصحيفة وول ستريت جورنال ونيويورك تايمز ومجلة فوربس ، من بين منشورات أخرى ، ولسلسلة تلفزيونية مثل McGyver و Star Trek: the Next Generation.

اترك تعليقًا

إملأ الحقول أدناه بالمعلومات المناسبة أو إضغط على إحدى الأيقونات لتسجيل الدخول:

شعار ووردبريس.كوم

أنت تعلق بإستخدام حساب WordPress.com. تسجيل خروج   /  تغيير )

Google photo

أنت تعلق بإستخدام حساب Google. تسجيل خروج   /  تغيير )

صورة تويتر

أنت تعلق بإستخدام حساب Twitter. تسجيل خروج   /  تغيير )

Facebook photo

أنت تعلق بإستخدام حساب Facebook. تسجيل خروج   /  تغيير )

Connecting to %s