القوى الأربعة التي تحكم عالمنا   تصميم الصورة : ريم أبو فخر

منذ أن بدأ الانسان ينظر حوله ويلاحظ الأشياء والتغيرات الكثيرة التي تملأ عالمه، بدأ يبحث عن التفسيرات الممكنة لكل ما يدور حوله، فاستطاع منذ القدم أن يجد الكثير من التفسيرات العلمية والمنطقية لكثيرٍ من الظواهر، ولكن الظواهر التي لم يفهما أو عجز عن تفسيرها، ربطها بأسبابٍ غيبةٍ وقوى خارقة، ومع تطور العلم واتساع آفاق المعرفة، أصبح الكثير من الألغاز المحيّرة مفهوماً، واستطعنا تفسير الكثير من الظواهر التي عجز الأقدمون عن تفسيرها، ولكن هذا لا يعني بأن العلم قد فسّر كلَّ شيء، فلا زال الكون يدهشنا في كل يوم.

ما هي القوى المتحكمة في العالم؟

اكتشف الانسان منذ القدم مجموعةً من القوى التي تؤثر في الأشياء من حوله، فكانت الجاذبية من أقدم القوى التي لاحظها الانسان، ولكن تفسيرها ظل غامضاً لعقودٍ طويلة، كما اكتشف القوة الكهربائية و|القوة المغناطيسية|، ومع الوقت أدرك بأنهما وجهان لعملةٍ واحدة، فأصبح يُطلق عليهما معاً اسم |القوة الكهرومغناطيسية|، ومع تطوّر العلم اكتشف الانسان ما يُعرف بالقوى النووية، وصنّفها إلى قسمين: قوى نووية ضعيفة، وقوى نووية قوية.

هل تلك القوى منفصلة عن بعضها؟

أصبحت القوى الأربعة التي عرفها الانسان مجال بحثٍ وتدقيق، وظهرت بعض النظريات التي تحاول توحيد جميع القوى في قوةٍ واحدة، فكما استطعنا دمج القوتين الكهربائية والمغناطيسية معاً، فقد تمكن العلماء أيضاً من توحيد القوى النووية في قوةٍ واحدة، عندما أدركوا آلية عملها، ومع الوقت تبيّن بأن القوى النووية لا تبتعد كثيراً عن القوى الكهربائية والمغناطيسية، فاستطاع العلماء توحيد تلك القوة في قوةٍ واحدة، وبقيت الجاذبية القوة المستقلة الوحيدة، حتى ظهرت نظريةٌ تسمى "|نظرية M|" في محاولةٍ لتوحيد كل تلك القوى في قوةٍ واحدة.

قوة الجاذبية حسب قوانين نيوتن

لا زالت الجاذبية حتى الآن غير مفهومةٍ بالشكل الكامل، فقد حاولت قوانين نيوتن فهم الجاذبية وتفسيرها، ورغم أنها كانت دقيقةً جداً وصالحةً للكثير من التطبيقات، إلا أنها عجزت عن تفسير بعض الظواهر التي تبديها الأجسام الدقيقة، فجاءت نظرية النسبية العامة لتضع تصوراً جديداً للجاذبية، وقد وصفت قوانين نيوتن الجاذبية بأنها قوى متبادلة بين كتلتين، وهي قوة جذبٍ دائماً، وقيمتها تتناسب طرداً مع الكتلتين المتجاذبتين، وعكساً مع مربّع البعد بينهما.

الجاذبية هي القوة الأضعف ولكنها القوة الأكثر تأثيراً في الكون

رغم أن الجاذبية هي أولى القوى التي اكتشفها الانسان وأشهرها، فإنها القوة الأضعف بينها جميعاً، ولو أنها أكبر مما هي عليه بقليل لتغيّر كل شيءٍ في هذا الكون، وربما لم تكن الحياة موجودةً على الأرض مطلقاً، فلو تضاعفت قوة الجاذبية مرةً واحدة فقط، فإن القوى في قلب النجوم ستصبح أكبر، فتصبح التفاعلات والاندماجات النووية أسرع وأشد، وهذا يعني أن استهلاك النجم لوقوده من |الهيدروجين| سيزداد، وسينفذ الوقود بسرعةٍ وستصبح حياة النجم أقصر بكثير.

القوى الأربعة التي تحكم عالمنا   تصميم الصورة : ريم أبو فخر

عرفنا بأن الجاذبية هي القوة الأضعف في الكون، ولكنها رغم ذلك ضروريةٌ جداً لتماسك الكون وتأمين الظروف المناسبة لنشوء الحياة في أي مكانٍ من هذا العالم.

الحياة على الأرض كانت ستنعدم لو زادت قوة الجاذبية

عند زيادة شدة التفاعلات النووية في الشمس، فإن شدة الحرارة والضوء الصادرة عنها ستصبح أعلى بكثير، ما يعني أن الحرارة التي ستتلقاها الكواكب و|الأجرام المحيطة| بالشمس ستتضاعف كثيراً، أي أن الحرارة على الأرض سترتفع كثيراً، ما سيؤدي إلى تبخّر كل المياه الموجودة عليها (إن وجدت أصلاً)، وستنعدم بالتالي أية فرصةٍ لنشوء الحياة عليها، وربما كانت الحرارة قادرةً على تغيير شكل الأرض ومكوناتها أيضاً، فنحن إذاً ندين للجاذبية بوجودنا على الأرض. 

 قوة الجاذبية حسب نظرية النسبية العامة

رأى نيوتن أن الجاذبية ليست مجرّد قوى بين الكتل، فالضوء مثلاً عديم الكتلة، ولكنه يتأثر بالجاذبية، فوضع |أينشتاين| تصوّراً جديداً للجاذبية، يُعرف بانحناء الزمان والمكان (نسيج الزمكان) بسبب وجود كتلةٍ ما في مكانٍ ما، وكلما زادت تلك الكتلة، زاد تأثيرها على نسيج الزمكان، فإذا بلغت مقداراً معيناً، أصبحت الكتلة قادرةً على ابتلاع كل شيء، حتى الضوء، وبذلك تنبأ أينشتاين بوجود الثقوب السوداء، كما تنبأ بوجود موجات الجاذبية، ولكن رصد ما تنبأ به أينشتاين احتاج إلى قرنٍ من الزمن حتى أصبح حقيقةً مؤكدة.

القوى النووية الضعيفة

لا تتمتع هذه القوى بالكثير من الشهرة، بسبب انعدام ملاحظتها في حياتنا العادية، ولكنها تؤثر كثيراً في هذا الكون، وعلى حياتنا مباشرةً، فهي السبب الرئيسي لانفجار النجوم بعد استهلاكها للوقود، فبعد أن يتحول كلُّ الهيدروجين في النجم إلى |هيليوم|، تبدأ ذرات الهيليوم بالاندماج مع بعضها لتنتج عناصر أخرى، وتستمر هذه العملية حتى يتحول قلب النجم إلى حديد، عندها يتوقف النجم عن إصدار الطاقة، لأن اندماج الحديد لا يولّد أية طاقة، فيبدأ النجم عندها بالانضغاط على نفسه.

كيف تحدث ظاهرة السوبر نوفا؟

يستمر النجم بالانضغاط على نفسه، فتزداد كثافته بشكلٍ هائل، وعند قيمةٍ معينةٍ لتلك الكثافة تقوم القوى النووية الضعيفة بدمج الالكترونات مع النيوترونات متحولةً إلى بروتونات تدفع كل المادة في قلب النجم نحو الخارج، فينفجر النجم بقوةٍ هائلة تعرف بظاهرة السوبر نوفا، وعندما ينفجر النجم تنتشر كل العناصر التي كانت حبيسةً في داخله إلى مساحاتٍ شاسعةٍ من الكون، ومن هذه العناصر: الكالسيوم والفوسفور والكبريت والصوديوم والمغنيزيوم، وغيرها الكثير.

لا حياة على الأرض لولا القوى النووية الضعيفة

تنتشر العناصر التي كانت حبيسةً في النجم إلى جميع أرجاء الكون، ثم تستقر على الكواكب والأجرام السماوية الأخرى، وكل العناصر الموجودة اليوم على سطح الأرض مصدرها النجوم، فتلك العناصر لا يمكنها أن تتشكل على الأرض، ولكنها ضروريةٌ جداً لأجسام جميع الكائنات الحية، ولذلك يمكن القول بأن انفجار النجوم ضروريٌ لنشأة الحياة واستمراها، وبالتالي ما كانت الحياة لتوجد على الأرض لولا القوى النووية الضعيفة التي سببت انفجار ملايين النجوم منذ نشأة الكون.

القوى الأربعة التي تحكم عالمنا   تصميم الصورة : ريم أبو فخر

بعد أن تعرفنا على القوى النووية الضعيفة وأهميتها في نشأة الحياة واستمرارها، سنتعرف الآن على القوى النووية القوي، والتي لا تقل أهميةً عن سابقتها.

القوى النووية القوية

تعتبر هذه القوى أشد القوى المعروفة على الإطلاق، فهي التي تؤدي إلى تماسك نوى الذرات، فكما نعلم جميعاً، فإن نوى الذرات تتكون من بروتونات ونيوترونات، ومن الطبيعي أن تتنافر البروتونات مع بعضها لأن لها نفس الشحنة الكهربائية الموجبة، ولكن القوى النووية التي تربطها ببعضها أقوى بكثير من القوة الكهربائية، فتبقى متماسكة، وقد استطاع الانسان استغلال تلك القوى فيما يُعرف اليوم بالمفاعلات النووية.

أنواع التفاعلات النووية

تنقسم التفاعلات النووية إلى نوعين، فهناك تفاعلات الاندماج وتفاعلات الانشطار، وتقوم جميع المفاعلات النووية المعروفة حتى الآن لتوليد الطاقة من تفاعلات الانشطار النووي، فعند قذف نواة الذرة بجسيمٍ سريعٍ كالفوتون مثلاً، فإنها تنشطر إلى قسمين، ويتحول جزٌ من كتلتها إلى طاقة، أما تفاعلات الاندماج النووي فهي تحتاج إل درجاتٍ عاليةٍ جداً من الحرارة والضغط، ولذلك لم يتمكن الانسان من توليدها واستثمارها حتى الآن، ولكن قطع أشواطاً بعيدة في هذا المجال.

القوى الكهرومغناطيسية

كان العلماء يفصلون بين القوة الكهربائية والقوة المغناطيسية، حتى اكتشف العالم "فاراداي" أن التيار الكهربائي يولّد حقلاً مغناطيسياً، فأدرك العالم بأن هاتين القوتين هما في الحقيقة قوةٌ واحدة، وتُعتبر القوة الكهرومغناطيسية هي القوة المسؤولة عن ترابط الالكترونات مع النواة، وبدونها لما كانت الذرات موجودةً بالشكل الذي نعرفه، وقد تبين لاحقاً بأن الحقل المغناطيسي يولد في أي ناقلٍ للكهرباء تياراً كهربائياً، فأصبح التأثير بين القوتين الكهربائية والمغناطيسية متبادلاً ومتلازماً فظهرت الكثير من التطبيقات المبنية على تلك الحقيقة.

حياتنا أصبحت معتمدةً على اختراعاتنا

استطاع الانسان استثمار القوة الكهرومغناطيسية في كثيرٍ من المجالات، فهي أساس جميع التطبيقات والأجهزة الكهربائية والالكترونية المعروفة، ولولا تلك القوى لما بلغ الانسان ما بلغه من تطورٍ في مختلف مجالات العلوم والتقنيات، ولعل حياتنا اليوم تعتمد كثيراً على تلك القوى، فما من جهازٍ نعرفه أو نستخدمه إلا ويعتمد على تلك القوى، ومع زيادة الاكتشافات والاختراعات، أصبحت المعرفة أكبر وتسارعت خطوات البشر نحو مستقبلٍ معتمدٍ بشكلٍ كبيرٍ على الأجهزة والتقنيات الحديثة.

لقد تمكّن الانسان في القرون الثلاثة الماضية من قطع أشواطٍ بعيدة على مختلف الأصعدة، فقد كثرت الاكتشافات وتتالت وتسارعت بشكلٍ لم يحدث من قبل، كما تنوعت الاختراعات وعمّت مختلف المجالات، حتى استطاع الانسان أن يقضي على الكثير من الأمراض، وأن يحسّن كثيراً في طرق حياته ونوعية غذائه، فارتفع متوسط عمر الانسان، ولكن كلَّ ذلك لم يجعل البشر أكثر سعادةً، بل خلق لهم مشاكل من أنواعٍ جديدة، فهل هذه المشاكل هي ضريبة التطور؟ أم أنها نتيجة أطماع الانسان وبعده عن الإنسانية؟

 ننتظر منكم الإجابة في التعليقات.

سليمان أبو طافش

كيف تطور مفهومنا للحركة؟ - الجزء الثالث

كيف تطور مفهومنا للحركة؟ - الجزء الثالث

استكمالا لما تحدثنا عته سابقاً حول كيف تطور مفهومنا للحركة؟.....

|قوانين نيوتن|

 تعتبر قوانين نيوتن من أساسيات علم الحركة ولا زالت تدرَّس في مختلف مدارس وجامعات العالم حتى اليوم، ولكنه لم يكتفِ بها بل له الكثير من الدراسات والقوانين أيضاً فلقد ساهم بشكلٍ كبيرٍ في وضع أسس التكامل و التفاضل الذين مهدا للكثير من التطبيقات و الاختراعات العلمية الحديثة، بالإضافة إلى إنجازه الكبير في وضع قانون الجاذبية بعد أن لاحظ سقوط التفاحة على الأرض فتلك المشاهدة أثارت فيه الأسئلة وجعلته يبحث عن الأجوبة فلعل أكثر ما يميز العالم عن غيره أنه يلاحظ أكثر ويطرح الأسئلة و يبحث عن الأجوبة.  

|قانون الجاذبية|: 

كل جسمين يؤثران على بعضهما البعض بقوة جذب تتناسب طرداً مع جداء كتلتيهما وعكساً مع مربع البعد بينهما، و لقد بقي هذا القانون صحيحاً ومعمولاً به حتى جاء أينشتاين في نظرية النسبية العامة ليقول بأن الجاذبية ليست مجرد قوة بل هي انحناء (تحدب)  في نسيج الزمان والمكان (الزمكان) تحدثه الكتلة حولها ما يجعل الأجسام المجاورة لها تنجذب نحوها وكلما كانت الكتلة أكبر كلما أحدثت أنحناءً أكبر وكلما أثرت لمسافاتٍ أبعد، وهذا ما يفسر تأثر الضوء بالجاذبية فالمعروف بأن الضوء عديم الكتلة فالمفروض ألا يتأثر بالجاذبية بحسب قانون نيوتن ولكن التجربة والملاحظة أكدتا بأن الضوء يتأثر بالجاذبية بدليل أنه لا يستطيع النفاذ من الثقوب السوداء، وبذلك أصبح لدينا مفهومٌ جديدٌ للجاذبية بسبب نظرية النسبية العامة، وحديثاً تم اكتشاف بأن الجاذبية ذات طبيعةٍ موجية وقد أمكن رصد أمواج الجاذبية عند اندماج نجمين نيوترونيين ما أكد على أن الجاذبية ذات طبيعة موجية وهذا يقودنا إلى استنتاجٍ خطير، فكل ما نعرفه حتى الآن يتجه إلى أن يكون موجة والموجة ليست شيئاً مادية بل هي مجرد اضطراب في حالة المادة، وحتى الإلكترون الذي يعتبر أحد أهم مكونات المادة قد تبين بأنه ذو طبيعة موجية بعد اكتشاف نظرية الكوانتم (الكم) وهذا ما دفع علماء العصر الحديث إلى القول بأن كل شيء حولنا نعتبره حقيقياً يتكون من أشياء غير حقيقية فإلى أين سيقودنا هذا و ما الذي قد نكتشفه بعد الآن؟

اكتشاف أينشتاين:

أثناء عمل أينشتاين على |الفعل الكهرضوئي| (التأثير المتبادل بين و الكهرباء والضوء) اكتشف بأن الضوء يستطيع أن يحرر الإلكترون من ذرته وكان المعروف حينها بأن الضوء مجرد موجة، فكيف يمكن للموجة غير المادية أن تحرك جسماً مادياً؟ لم يجد أينشتاين أي تفسير لذلك إلا بأن يكون الضوء موجة وجسيم بنفس الوقت، ولكن إذا كانت الإلكترونات تطلق ضوءً عند تسخين سلك المصباح الكهربائي فهذا يعني أيضاً بأن الإلكترون هو موجة وجسيم بنفس الوقت, وقد أثار ذلك الاكتشاف جدلاً كثيراً بين العلماء إلى أن تمكنوا من إجراء التجارِب اللازمة وتأكدوا فعلاً بأن الإلكترون موجة وجسيم في وقت واحد ومن هنا بدأ عصرٌ علميٌ جديدٌ.

إذا أعجبك المقال فشاركه مع أصدقائك 

كيف تطور مفهومنا للحركة؟ - الجزء الثاني 

كيف تطور مفهومنا للحركة؟ - الجزء الثاني

استكمالا لما تحدثنا عته سابقاً حول كيف تطور مفهومنا للحركة؟.....

أنواع الحركة:

الحركة المنتظمة:

إذاً يمكن أن نقول عن حركة بأنها مستقيمة منتظمة إذا كان مسارها مستقيماً وسرعتها ثابتة. ونقول بأن الحركة دائرية منتظمة إذا كان مسارها دائرياً وسرعتها ثابتة، وبنفس الطريقة يمكن أن نصف الحركة المستقيمة المتغيرة بانتظام والحركة الدائرية المتغيرة بانتظام.

الحركة الاهتزازية:

تكون منتظمة أو غير منتظمة، وتكون الحركة اهتزازية إذا كان الجسم يتحرك على جانبي موضع محدد يسمى مركز الاهتزاز، ومن الأمثلة على الحركة الاهتزازية حركة النواس و حركة النابض.

أما الحركة المركبة فهي مزيج من أنواع مختلفة من الحركات ودراستها تصبح أصعب بكثير من الحركة البسيطة.

ما هي قوانين الحركة:

لقد تحدث الكثير من العلماء عن الحركة ومفهومها ولكن أول من صاغ مبادئها بشكل علمي هو ديكارت وإن كان ما قدمه غير دقيق، فلقد وضع مبادئ للحركة فقال: الجسم الساكن يبقى ساكناً والجسم المتحرك يبقى متحركاً ولكن الحركة كَمّيَّة محفوظة دائماً، فديكارت إذاً هو أول من انتبه لقانون حفظ الحركة الذي أصبح يعرف اليوم بقانون |مصونية كَمّيَّة الحركة| وهو مأخوذ من قانون |مصونية الطاقة| الذي ينص على أن الطاقة لا تفنى ولا تُخلق من العدم ولكنها تتحول من شكل إلى آخر. 

يعتبر العالم الكبير |اسحق نيوتن| أول من وضع أسس و|قوانين الحركة| بالمفهوم الحديث بالإضافة إلى قوانين أخرى كثيرة عمل عليها وقدمها للعالم ما جعل الكثير من الناس يصنفونه كأشهر عالم في التاريخ، ومن أهم قوانينه:

قانون نيوتن الأول: 

كل جسم ساكن يبقى ساكناً إذا لم تؤثر عليه قوى خارجية تدفعه إلى الحركة، وكل جسم متحرك يبقى محافظاً على حركته مادامت القوى الخارجية المؤثرة عليه معدومة.

وبمعنى آخر: 

إذا كانت محصلة القوى الخارجية المؤثرة على الجسم معدومة فإنه سيبقى محتفظاً بحالته الحركية دون أي تغيير، فإذا كان ساكناً فإنه يبقى ساكناً و إذا كان متحركاً فإنه يبقى متحركاً.

وببساطة يمكن أن نرى بأن هذين القانونين ما هما إلا تطوير و إعادة صياغة بشكل أدق لما قاله |ديكارت|. 

قانون نيوتن الثاني:

 ويسمى عادة العلاقة الأساسية في التحريك وينص على أن أي جسم يخضع لمحصلة قوى خارجية ثابتة وغير معدومة فإنه سيتحرك بحركة منتظمة، فإذا كانت تلك القوى تعاكس جهة حركته فإنها ستؤدي إلى تباطؤ الحركة وإذا كانت بنفس جهة الحركة فإنها ستؤدي إلى تسارعها ولكن في كلتا الحالتين ستحافظ الحركة على شكل المسار، أما إذا كانت محصلة القوى تصنع زاويةً ما مع جهة الحركة فعندها سيتغير شكل المسار ويصبح منحنياً.

قانون نيوتن الثالث: 

و يسمى مبدأ الفعل ورد الفعل، وينص على أن لكل فعلٍ ردُ فعلٍ يساويه في الشدة ويعاكسه بالاتجاه.

أما عند الحديث عن حركة دورانية فيظهر لنا مفهومٌ جديدٌ هو عزم القوة، والذي يمكن تعريفه بأنه الفعل التدويري للقوة على الأجسام، فالحديث عن القوى وحدها في الحركة الدورانية غير كافٍ ولا بد من أخذ عزوم تلك القوى بعين الاعتبار.

اقرأ المزيد ..

  نظرية النسبية الخاصة و تطبيقاتها ؟( الجزء الثاني )

نظرية النسبية الخاصة و تطبيقاتها ؟( الجزء الثاني )

تتمة لما تحدثنا عنه في مقال سابق عن نظرية النسبية الخاصة و تطبيقاتها ؟

من المفارقات الغريبة التي تثير الدهشة وسببتها نظرية النسبية الخاصة مفارقة تعرف بمفارقة التوأمين , فلو ذهب أحد التوأمين برحلة فضائية بسرعة كبيرة جداً وأمضى عاماً كاملاً بتلك الرحلة فإنه عندما يعود إلى الأرض سيجد شقيقه التوأم أكبر منه بعشرات السنين .

ولكن أين هي المفارقة ؟

بما أن الحركة مفهوم نسبي فهذا يعني أن التوأم الذي انطلق بالمركبة الفضائية تحرك بسرعة كبيرة بالنسبة للتوأم الذي بقي على الأرض وكذلك الأمر فإن الذي بقي على الأرض نحرك بنفس السرعة بالنسبة لمن ركب المركبة الفضائية , إذاً من هو الشخص الذي تحرك فعلاً ؟ ومن هو الشخص الذي كبر بسرعة أكبر من الآخر ؟ أسئلة غريبة لن نعرف أجوبتها أبداً .

نتائج أخرى غريبة أظهرتها نسبية أينشتاين الخاصة :

فقد أدت إلى تغيير الكثير من القوانين المعروفة مثل قوانين نيوتن في الميكانيك ولكن عند السرعات الكبيرة فقط وكذلك أعيدت صياغة قوانين الطاقة بما يتناسب مع المفاهيم الجديدة و قد أدت هذه الإعادة إلى اكتشاف أن الجسم غير المتحرك بالنسبة لمرجع ما يمتلك طاقة تسمى الطاقة السكونية ناتجة عن مجرد إمتلاكه لكتلة ما وبأن الطاقة الكلية لجسم متحرك تساوي مجموع طاقته السكونية وطاقته الحركية ومن هنا خرجت معادلة اينشتاين الشهيرة في الطاقة و التي تقول بأن الطاقة الكلية لأي جسم تساوي جداء كتلته بمربع سرعة الضوء .

وبناءً على ذلك ظهر مفهوم جديد يقول بأن الطاقة والكتلة مقداران متكافئان فبالتالي يمكن تحويل الطاقة إلى كتلة كما يمكن تحويل الكتلة إلى طاقة وهذه كانت أساس بناء الطاقة النووية التي تعتمد على انشطار نواة الذرة ما يحوّل جزءاً من كتلتها إلى طاقة .والحقيقة أن التفاعلات النووية سواء كانت تفاعلات انشطار أو تفاعلات اندماج يحدث فيها تحول جزء من الكتلة إلى طاقة .

وكذلك أمكن تحويل الطاقة إلى كتلة باستخدام أجهزة خاصة تسمى المسرعات فعند اصطدام جسيمين دقيقين يحملان طاقة كبيرة لأنهما يسيران بسرعة قريبة من سرعة الضوء فإن جزءاً من طاقتهما تتحول إلى كتلة .

والآن ما هي تطبيقات نظرية النسبية ؟

في الحقيقة تطبيقاتها كثيرة ونحن نستعملها يومياً 

فأحدها هو نظام تحديد المواقع الموجود في الهواتف المحمولة ويعتمد على التواصل مع الأقمار الصناعية التي تسير بسرعات عالية في الفضاء فيجب تطبيق قوانين أينشتاين عليها ولو طبقنا عليها قوانين الفيزياء التقليدية لأظهرت أخطاءً كبيرة في تحديد المواقع فبعد يوم واحد فقط سيكون خطأ تحديد الموقع قريباً من عشرة كيلو مترات .

وهكذا نرى بأن القوانين الفيزيائة المؤكدة اليوم قد تحتاج إلى تعديل في المستقبل بما يتناسب مع الاكتشافات الجديدة وحتى نظرية النسبية بفرعيها النسبية الخاصة والنسبية العامة تحتاج لتعديل بما يتناسب مع الاكتشافات الكثيرة التي تظهر بوتيرة متسارعة كل يوم .

بقلمي سليمان أبو طافش ✍️

 مفاهيم علمية أساسية 

مفاهيم علمية أساسية

رغم التطورات الكثيرة التي بلغها العلم ورغم انتشار المعارف والعلوم حتى بين عامة الناس

ورغم جميع وسائل التقانة المتوافرة إلّا أن الكثير من الناس لازالو يخلطون بين بعض المفاهيم الأساسية ولا يستطيعون التفرقة بينها .

 فما هي هذه المفاهيم المثيرة للجدل والتي يصعب التمييز بينها لغير المختصين ؟

هناك خمسة مفاهيم علمية أساسية يجب أن نميزها عن بعضها البعض 

• الحقيقة العلمية 
•  الفرضية 
•  القوانين العلمية 
•  النموذج العلمي 
•  و النظرية العلمية .

أولاً ) الحقيقة العلمية : 

هذا المفهوم هو الأكثر وضوحا ً و الأقل التباساً لأنها تشرح نفسها فهي  تدل على كل ما تم التأكد من صحته ولا يقبل الشك ولا يحتمل التأويل فمثلاً كروية الأرض حقيقة علمية لا يختلف عليها عالمان .

ثانياً ) الفرضية : 

هي محاولة لتفسير ظاهرة ما بناءً على المشاهدات , فمثلاً عندما شاهد الانسان البرق حاول فهمه وتفسير سبب حدوثه فوضع الكثير من الفرضيات معظمها  اتضح خطؤه 

وبقيت الفرضية الصحيحة التي تقول بأن البرق ينتج عن تفريغ الشحنات الكهربائية بين سحابتين فأصبحت الفرضية حقيقة علمية .

ثالثاً ) القانون العلمي :

هو علاقة رياضية تصف العلاقة بين متغيرين أو أكثر ويجب أن يخضع القانون للتجربة والقياس حتى يتم التأكد من صحته وتحديد الحالات التي ينطبق فيها هذا القانون . فمثلاً قوانين نيوتن التي تعتبر أساس علم الميكانيك تعتبر غيرصالحة للاستخدام عندما يتحرك الجسم بسرعة قريبة من سرعة الضوء وعندها يجب الانتقال إلى القوانين التي قدمها أينشتاين في نظرية النسبية . 

رابعاً : النموذج العلمي : 

هو دراسة مبسطة لظاهرة معقدة لا يمكن حصر جميع أبعاده واحتمالاتها فيتم بناء تصور ما (هيكل) مبسط للظاهرة الأساسية وهذا الهيكل يسمى نموذجاً 

ويبقى النموذج قابلاً للتعديل والتطوير حتى يشمل جميع أبعاد القضية المدروسة  وعندها يصبح ممكناً وضع الفرضيات واستنتاج القوانين وصولاً إلى بناء نظرية تتحول فيما بعد إلى حقيقة علمية .

خامساً ) النظرية العلمية :

هي كيان متكامل ينطلق من المشاهدات ووضع الفرضيات وبناء النماذج واستنتاج القوانين للوصول إلى حقيقة علمية غير قابلة للشك .

فالنظرية ليست وجهة نظر قابلة للتغيير بل هي قريبة جداً من كونها حقيقة لا تقبل الشك .

ولتوضيح ما ذكرناه سابقاً نأخذ مثالاً بسيطاً :

 فمنذ القدم افترض العلماء بأن المادة تتكون من أجزاء صغيرة جداً لا يمكن تقسيمها واسموها الذرات 

فهذه فرضية ثم جاء العلم ليثبت أن هذا الإفتراض صحيح عن طريق التجربة والرصد فأصبحت الفرضية حقيقة علمية ولكن معرفة حقيقة الذرة ومكوناتها كانت لغزاً حتى جاء العالم بور 

ووضع تصوراً يشرح أن الذرة تتكون من نواة تدور حولها الإلكترونات فوضع نموذجاً علمياً يوضح ما تصوره عن الذرة 

وبناءً على هذا النموذج قام العلماء بدراسة الذرات لوضع قوانين تشرح اآلية عملها وتصف سلوكها وعدلوا كثيراً على نموذج بور و أضافوا إليه حتى اكتملت صورة الذرة والقوانين الناظمة لعملها فظهرت نظرية علمية متكاملة تشرح حقيقة الذرات .

هل كانت مقالتي مفيدة لك .؟؟؟ اكتب لنا بالعليقات ...

وشارك مقالي لتعم الفائدة ..

                فقراء بلغوا المجد .. (أينشتاين) 

                           (الجزء الثاني)

فقراء بلغوا المجد .. (أينشتاين) - (الجزء الثاني)

تنبؤاتٌ علميةٌ تُصيب وتُخطئ :

تكلّمنا في المقال السابق عن نشأة حياة |أينشتاين| , سنتعرّف في هذا المقال النظريّة النسبيّة لإينشتاين .

•  لعلَّ من أهم ما يميز أينشتاين ويجعله عالماً نادراً، هو تنبؤاته التي ثبتت |صّحة| بعضها فيما بعد، فقد تنبأ بأن |الجاذبيّة| عبارةٌ عن موجاتٍ يمكن الاستدلال عليها من خلال تأثيراتها على الأجرام الفضائيّة، وقد أمكن فعلاً رصد تلك الموجات في عام 2015 فثبتت صحة هذا التنبؤ، كذلك تنبأ أينشتاين بإستحالة قياس سرعة الجسيمات الدقيقة وفق |الحركة البراونيّة| ، ولكن تنبؤه هذا كان خاطئاً، ومن تنبؤاته الخاطئة أيضاً انه صرّح باستحالة القدرة على شطر الذرة باستخدام القذائف النيوترونيّة، فهذا ما فعله العلماء عند اختراع القنبلة النوويّة، ولكن تنبؤه الأشهر كان بإعلانه عن ضرورة وجود ما نسميه اليوم بالثقوب السوداء.
  

نظريّة النسبيّة الخاصّة :

• نشر أينشتاين ورقة بحث سنة 1905 تحت عنوان "الكتروديناميك الأجسام المتحركة"، تحدّث فيها عن الترابط بين الزمان والمكان، مستخدماً مصطلحاً جديداً يسمى الزمكان، كذلك أثبت أينشتاين بأن |الضوء| موجاتٍ كهرطيسيةٍ لا تحتاج إلى وسطٍ مادي لتنتشر فيه، وبأن سرعة الضوء ثابتة في جميع جمل المقارنة، وعندما يتحرك الجسم بسرعةٍ قريبةٍ من سرعة الضوء، فإن الزمن سيتمدد بالنسبة له، بينما سيتقلص الطول، كما صاغ قوانيناً جديدةً للحركة تعتبر أكثر دقةً من قوانين |نيوتن| التي لا تصلح لوصف السرعات الفائقة التي تقترب من سرعة الضوء. ولكن أشهر جزءٍ في نظرية النسبية الخاصّة هو ما يقول بأن المادة و |الطاقة| متكافئتان كأنهما وجهان لعملةٍ واحدة، فمن الممكن أن تتحول الطاقة إلى مادة وبالعكس، ووضع قانونه الشهير الذي يقول بأن طاقة الجسيم تساوي جداء كتلته في مربع سرعة الضوء، وهي المعادلة التي أدت إلى إكتشاف |الطاقة النوويّة| وإختراع القنبلة الذرية. كما أثبت بأن طاقة أي جسم هي مجموع طاقته السكونية وطاقته الحركية.
  

نظرية النسبيّة العامّة :

• عمل أينشتاين على هذه النظرية لعدة سنوات، حتى أعلنها عام 1915، وهي تشرح وتفسّر ظاهرة التجاذب بين الأجسام، فقد رأى بأن تلك الجاذبية تنتج عن انحناءٍ ما في نسيج الزمكان بسبب وجود الجسم، وهذا تفسيرٌ مخالفٌ لما جاء به نيوتن، ولكنه أصبح التفسير الأقرب إلى الواقع، وقد أثبتت هذه النظرية صحتها بالكثير من الدلائل اللاحقة. فبفضل هذه النظرية أكّد أينشتاين على ضرورة وجود أجرام فضائية ذات جاذبية عالية تمتص كل ما يقترب منها .
•  تبيّن بعد ذلك بأن فرضيته صحيحة عند إكتشاف الثقوب السوداء، أمّا ما تنبأ به أينشتاين، ويبدو جنونياً جداً، ولا زال بعيداً عن نفيه أو اثباته، فهو حقيقة وجود الثقوب الدودية، التي تفتح جسوراً في الزمكان تسمح بالسفر عبر الكون بسرعةٍ فائقة، لأنها تنقل المسافر من نقطة في |الفضاء| إلى نقطة أخرى، وقد توقّع بعض العلماء بأن تكون |الثقوب السوداء| بوابةً إلى عوالم أخرى، أو أكوانٍ أخرى، ولكن فعلياً أي شيء يسقط في جاذبية الثقب الأسود سينهار ويتلاشى بسبب الجاذبية الهائلة حتى قبل وصوله إلى الثقب الأسود نفسه.
  

تابع معنا في المقال التالي ..سنتعرّف عن دور أينشتاين في صناعة القنبلة الذريّة .

سليمان أبو طافش🔭

 ما هي تنبؤات أينشتاين التي جعلته أشهر العلماء؟

- الجزء الأول -

ما هي تنبؤات أينشتاين التي جعلته أشهر العلماء؟  تصميم الصورة رزان الحموي

يعتقد معظم الناس بأن نظريتي |النسبية |الخاصة والعامة، هما أفضل ما قدمه| أينشتاين|،

 ومع أن ذلك فيه الكثير من الصحة، إلا أن ما يميز هاتين النظريتين، هو ما نتج عنهما من تنبؤات بدت غير واقعيةٍ في حينها، ثم اكتشفت صحة معظمها فيما بعد،

 فلأول مرةٍ توضع النظرية قبل ملاحظة المشاهدات المؤدية إلى وضعها، 

فعادةً، تقوم النظرية على ملاحظة ظاهرةٍ ما، أو مجموعة ظواهر، ثم تُبنى الفرضيات لتفسير تلك الظاهرة، بعدها تبدأ مرحلة التجارب والقياسات التي تؤدي إلى صياغة النظرية وقوانينها،

 ولكن ما فعله أينشتاين كان العكس تماماً،

 فقد بنى نظريته اعتماداً على| المعادلات الرياضية |فقط، ثم قال: 

إذا كانت هذه النظرية صحيحة فيجب أن نكتشف وجود كذا وكذا، ...وهذا ما حدث، 

فما هي تلك التنبؤات التي توقعها أينشتاين قبل أن يتم اكتشافها؟

فكرة موجزة عن النسبية الخاصة:

سُمّيت النظريتان بالنسبية الخاصة والعامة لتمييزهما عن بعضهما، 

وهما امتدادٌ لنسبية| غاليليو |مع الكثير من الابداعات والابتكارات غير المسبوقة،

 ففي النسبية الخاصة، خلص أينشتاين إلى أن| الطاقة |و|المادة |وجهان لعملةٍ واحدة، فكلٌ منهما قد تتحول إلى الأخرى،

 وقال بأنه عند الحركة بسرعاتٍ كبيرة فإن الزمن يتباطأ والطول يتقلص، وكان هذا الطرح غريباً في وقته، ولاقى الكثير من الاستهجان،

 ولكن صحته ثبتت فيما بعد، ولدينا اليوم الكثير من التطبيقات التي تعتمد على ذلك الطرح،

 مثل\ المفاعلات النووية|، وأنظمة تحديد الواقع. 

فكرة موجزة عن النسبية العامة:

لما فشلت قوانين| نيوتن| الكلاسيكية في تفسير مسار كوكب| عطارد| أثناء دورانه حول الشمس، بدأ أينشتاين بدراسة ذلك المسار ووضع المعادلات الرياضية التي تفسّره،

 فخلص إلى أن| الجاذبية| ليست قوةً تشد الأجسام نحو بعضها البعض كما افترض نيوتن، بل هي انحناءٌ في نسيج| الزمكان |(الزمان والمكان)، 

ولو كانت الجاذبية قوةً بين كتلتين، فلا يجب أن يتأثر بها| الضوء| لأنه عديم الكتلة.

التنبؤ الأول: انحناء الضوء:

إذا كانت الجاذبية قادرة على ثني مسار الضوء عديم الكتلة، فإن نظرية النسبية العامة ستكون صحيحة،

ولإثبات ذلك، قام عالمان برصد موقع أحد المجموعات النجمية المعروفة، وتصويرها في موقعها، ثم أعادا تصويرها مرةً أخرى عندما أصبحت الشمس قريبةً من المسار بينها وبين الأرض، 

فتبين حدوث تغيرٍ طفيفٍ في موقع المجموعة النجمية،

 وللتأكد من ذلك، تم إعادة التجربة على مجموعاتٍ نجميةٍ أخرى، وفي النهاية تأكدت فكرة انحناء الضوء، فتأكدت نظرية النسبية العامة.

التنبؤ الثاني: تمدد الزمن:

 افترض أينشتاين في نظرية النسبية الخاصة، بأن الأجسام المتحركة بسرعةٍ معينةٍ، تتفاعل مع الزمن بطرقٍ مختلفةٍ عن بعضها وعن الأجسام الثابتة، 

ويختلف الزمن بحسب السرعة، فوجد رياضياً نسبةً تتعلق بسرعة الجسم المتحرك وسرعة الضوء،

 فتنبأ بحسب المعادلات التي استنتجها، بأن الزمن يتباطأ مع زيادة السرعة، ولكن تلك الفكرة لم تلقَ ترحيباً كبيراً في الأوساط العلمية حتى تم إثباتها تجريبياً، بوضع ساعتين ذريتين دقيقتين جداً، إحداهما على طائرة سريعة والأخرى على الأرض، بعد ضبطهما ومعايرتهما معاً، 

وعند عودة الطائرة إلى الأرض تبين صحة التنبؤ، وتم التأكد منه بإعادة التجربة عدة مرّاتٍ باستخدام المركبات الفضائية.

اقرأ المزيد...لتعرف أكثر 

بقلمي سليمان أبو طافش 

 اكتشاف واستكشاف الكوكب الأزرق (نبتون)

- الجزء الأول - 

اكتشاف واستكشاف الكوكب الأزرق (نبتون) تصميم الصورة رزان الحموي

ما أجمل أن نكتشف شيئاً جديداً لم يعرفه أحدٌ قبلنا، وما أجمل أن نتوقع وجود شيءٍ قبل أن يكتشفه أي أحد، وخاصةً إذا كان الشيء الذي توقعنا وجوده يبعد عنا ملايين الكيلومترات، 

وهذا تماماً ما حصل مع |ألبرت أينشتاين| عندما توقع وجود أمواج الجاذبية من خلال المعادلات الرياضية فقط،

 ثم احتاج العالم إلى أكثر من مئة سنة ليكتشف وجود تلك الأمواج،

 ولكن أينشتاين لم يكن الوحيد الذي يتنبأ بوجود الأشياء من خلال المعادلات الرياضية رغم أنه الأشهر، فقد سبقه إلى ذلك |أوربان لوفيريه |عندما تنبأ بوجود كوكبٍ أبعد من| أورانوس| بناءً على المعادلات الرياضية فقط،

 فما هي قصة اكتشاف الكوكب الثامن؟

المشاهدات الأولى:

يتوقع العلماء بأن عدداً لا بأس به من |علماء الفلك| قد تمكنوا من رصد كوكب| نبتون| منذ| القرن السابع عشر|، ومنهم الفلكي الشهير |غاليليو غاليلي|، الذي رصده مرتين في سنة 1912و 1913، بواسطة تلسكوبه الصغير،

 ولكن لا توجد أية أدلة على أنه تعرّف عليه على أنه كوكبٌ آخر في |المجموعة الشمسية|،

 بل على الأغلب أنه ظنه نجماً أزرق،

 وقد أشارت بعض الرسومات التي تركها غاليليو إلى كوكب نبتون ولكنه لم يذكر الكثير عنه.

 وكذلك تبين بأن فريق عمل| مرصد لالاند |في باريس، قد تمكنوا من رصده عام 1975 ولكنهم لم يكتشفوا بأنه كوكبٌ آخر بل ظنوه نجماً أزرق أيضاً.

الاكتشاف الرسمي لنبتون:

لم تكن مشاهدة نبتون بالعين المجردة ممكنة بسبب بعده وظلمته، وإن أول مشاهدة واضحة وصريحة له كانت من قبل يوهان جدفريد جال في 24 سبتمبر عام 1846، 

ولكن جون هيرشل ابن وليم هيرشل الذي اكتشف كوكب| أورانوس|، أعلن بأنه شاهد نبتون بالصدفة في عام 1830 أثناء مراقبة السماء.

 ولكن الكثير من العلماء كانوا قد توقعوا وجود نبتون رياضياً، ومنهم الفرنسي أوربان لوفرييه، والبريطاني جون كوتش آدمز. 

وبعد سبعة عشر يوماً فقط من اكتشاف نبتون ورصده، تمكن وليام راسل من رصد| ترايتون| أول قمر مكتشف من أقمار نبتون الثلاثة عشر. 

اكتشاف الإختلالات في مدار أورانوس:

قام العالم أندريس جوهان ليكسل في عام 1821، بحسابات لمدار أورانوس، فوجد فيها بعض الاختلالات،

 كذلك وضع أليكس بوفارد جداول فلكية تتوقع مواضع كوكب أورانوس المستقبلية، ولكن الأرصاد اللاحقة بيّنت وجود بعض الاختلالات في مداره،

 وكان من الممكن تفسير تلك الاختلالات بعدة طرق، فقد تكون| جاذبية| الشمس على مسافات كبيرة تختلف عما وصفته قوانين نيوتن،

 وقد تنتج مثل تلك الاختلالات عن خطأ ما في المراقبة، وقد تنتج عن وجود كوكبٍ أبعد من أورانوس لم يُكتشف بعد.

أصل تسمية نبتون ومواصفاته:

كلمة نبتون كلمة إغريقية تعني إله الماء أو إله البحر عند الرومان، وقد أطلقت عليه هذه التسمية بسبب لونه الأزرق، 

وهو رابع كوكب في المجموعة الشمسية من حيث الحجم، بعد |المشتري| و|زحل| أورانوس. وثالث أكبر كوكب من حيث الكتلة بعد المشتري وزحل، فكتلته أكبر بقليل من جاره أورانوس، ويكمل نبتون دورته حول| الشمس| خلال 164.8 سنة.

اقرأ المزيد...لتعرف أكثر 

ما الفرق بين العقلية المؤمنة والعقلية الملحدة؟   

- الجزء الثالث - 

ما الفرق بين العقلية المؤمنة والعقلية الملحدة؟   تصميم الصورة وفاء المؤذن

استكمالاً لما كنا نتحدث عنه في المقال السابق ...نكمل

 هل العلماء ملحدون أم مؤمنون؟

يعتقد الكثير من الناس بأن معظم| العلماء| ملحدون وبأن العلم يتعارض مع |الإيمان |

ولكنهم مخطئون، 

فقد يتعارض العلم مع بعض الجوانب والمعتقدات والأفكار الدينية، ولكنه لا يتعارض مع فكرة الإيمان نفسها،

 فعبر التاريخ نجد الكثير من العلماء المؤمنين

 والذين أصبحوا علماء من منطلقٍ ديني كالعالم المسلم| البيروني |الذي ذكر صراحةً بأنه اندفع نحو العلم انطلاقاً من الآيات القرآنية التي تأمر بالتفكر بالخلق وكيف بدأ،

 بينما نجد علماء كثر عاشوا في كنف |الدولة الإسلامية |واتهمهم المجتمع بالإلحاد والكفر مثل |ابن سينا|،

 أما حديثاً فنجد أشهر العلماء الغربيين مؤمنين مثل |اسحق نيوتن |و|ألبرت أينشتاين|،

 بينما نجد الكثير من العلماء الكبار |الملحدين| مثل |ستيف هوكنغ| علماً بأنه لم يرفض فكرة وجود الإله ولكنه ادعى بأن لا حاجة للإله لوجود |الكون| ونشأته.

وقد تم إجراء الكثير من الدراسات الإحصائية منذ مطلع| القرن العشرين| وقد كانت نتائجها متباينة بين بلدٍ وآخر ما يشير إلى أن الخلفية الدينية التي يأتي منها العالم تؤثر في إيمانه وإلحاده، 

وكذلك نجد النسب تختلف في نفس البلد بين سنةٍ وأخرى ما يعني وجود عوامل مختلفة قد تؤثر على إيمان العالم.

 ولكن بشكلٍ عام يمكن القول بأن نسبةً جيدةً بين العلماء الكبار على مستوى العالم مؤمنة بشكلٍ أو بآخر وهناك نسبة جيدةٌ أيضاً من العلماء اللاأدريين بجانب نسبةٍ من الربوبين والملحدين،

 كما ظهرت في السنوات الأخيرة فئةٌ جديدةٌ تسمى غير المنتمين 

وهم لا يهتّمون مطلقاً بأمور الدين، 

وقد تبين بأن كل تلك النسب لا تختلف كثيراً بين العلماء عمّا هي عليه بين عامّة الناس ما يوحي بأن المجتمع وظروفه وثقافته هي التي تحكم إيمان الإنسان وليس درجته العلمية.

تجدر الإشارة هنا إلى قول العالم الشهير آينشتاين في ردّه الشهير على سؤال طفلةٍ صغيرةٍ حول معتقداته

 فكتب لها بما معناه: "الباحث الحقيقي في قوانين الكون وسلوكه، يتوصل الى أنه يوجد قوّةٌ تفوق قدرات الإنسان ويعجز عن إدراكها، ولكن تديّن العالِم مختلفٌ عن تديّن الناس العاديين".

كذلك يجب التنويه إلى أن نسبة الأطباء المؤمنين في| الولايات المتحدة الأمريكية |وصل في أحد الإحصاءات إلى 75% من أصل جميع الأطباء الأمريكيين، 

وهي نسبة عالية وتفوق نسبة المؤمنين في أي جماعة أو فئة مجتمعية،

 و قد يعود ذلك لما يواجهه الأطباء في عملهم ويوحي بوجود قدرةٍ فائقةٍ وإرادةٍ عليةٍ تفوق كل ما يعرفه البشر. 

وهذا يقودنا إلى العوامل و الدوافع الكثيرة و المتنوعة التي تقف وراء إيمان الإنسان أو إلحاده.

ولكن الأهم من كل ذلك هو ضرورة احترام وتقبّل الآخر مهما كانت معتقداته والتعامل معه بحسب سلوكه وليس بحسب معتقده عملاً بقول الشاعر:

 ما دمت محترماً حقي فأنت أخي         آمنت بالله أم آمنت بالحجر.

إذا وجدت في تلك السطور ما أعجبك فشاركه مع الآخرين رجاءً.

🔭بقلمي سليمان أبو طافش 

القوى الأساسية الأربعة في الطبيعة تنسيق الصورة : رزان الحموي

العالم مليء بالتغيير والنشاط، الشمس تشرق كل يوم وتغرب، والقمر يظهر ويختفي، والنجوم لها مدارات خاصة، والفصول تتغير بشكل مستمر، والبذرة تتحول إلى شجرة.