ماذا تقرأ: إجابات موجزة على الأسئلة الكبيرة هو أحدث كتاب لستيفن هوكينج

2024 مؤلف: Malcolm Clapton | [email protected]. آخر تعديل: 2023-12-17 03:46

مقتطف من عمل العالم العظيم حول ما إذا كان السفر عبر الزمن ممكنًا.

ترتبط ارتباطًا وثيقًا بالسفر عبر الزمن ، وهي القدرة على الانتقال بسرعة من نقطة في الفضاء إلى أخرى. كما قلت سابقًا ، أظهر أينشتاين أن الدفع النفاث القوي غير المحدود سيكون مطلوبًا لتسريع المركبة الفضائية إلى سرعة قريبة من سرعة الضوء. لذا فإن الطريقة الوحيدة للانتقال من جزء من المجرة إلى جزء آخر في فترة زمنية معقولة هي أن تكون قادرًا على طي الزمكان بطريقة تتشكل بها أنبوب صغير ، أو "ثقب دودي". يمكنه ربط جزأين من المجرة والعمل كأقصر طريق بينهما ؛ يمكنك أن تطير ذهابًا وإيابًا ولا تزال تلتقط جميع أصدقائك على قيد الحياة. تم اعتبار هذه "الثقوب الدودية" بجدية كفرصة متاحة لحضارة المستقبل. إذا تمكنت من الانتقال من جزء من المجرة إلى جزء آخر في غضون أسبوعين ، فيمكنك العودة من خلال "ثقب" آخر - في نفس الوقت قبل أن تصل إلى الطريق. أيضًا ، لن يمنعك شيء من السفر إلى الأمام والعودة إلى الماضي من خلال "ثقب دودي" واحد إذا تحرك طرفيه بالنسبة لبعضهما البعض.

يمكننا القول أنه من أجل إنشاء "ثقب دودي" ، من الضروري ثني الزمكان في الاتجاه المعاكس للاتجاه الذي تنحني إليه المادة العادية. تنحني المادة العادية الزمكان تجاه نفسها ، مثل سطح الأرض. لكن إنشاء "ثقب دودي" يتطلب مادة تعمل على ثني الزمكان في الاتجاه المعاكس ، مثل سطح السرج. وينطبق الشيء نفسه على أي انحناء آخر للزمكان ينتقل إلى الماضي ، ما لم يكن الكون منحنيًا لدرجة أنه يمتلك بالفعل إمكانيات السفر عبر الزمن. في هذه الحالة فقط ستحتاج إلى مادة ذات كتلة سالبة وكثافة طاقة سالبة.

الطاقة مثل المال. إذا كان لديك رصيد إيجابي في البنك ، فيمكنك استخدام الأموال بأي طريقة تريدها. ومع ذلك ، وفقًا للقوانين الكلاسيكية ، التي كانت تعتبر حتى وقت قريب غير قابلة للتغيير ، لا يُسمح بالسحب على المكشوف عند استخدام الطاقة.

تجعل القوانين الكلاسيكية من المستحيل بالنسبة لنا ثني الكون حتى يصبح السفر عبر الزمن ممكنًا. لكن القوانين الكلاسيكية دحضتها نظرية الكم - الثانية بعد النظرية العامة للنسبية ، الثورة الفكرية العظيمة في فهمنا للكون. تعتبر نظرية الكم أكثر مرونة وتسمح بالسحب على المكشوف في بعض الحالات. ومع ذلك ، يجب أن يكون البنك لطيفًا بما فيه الكفاية معنا. بمعنى آخر ، تسمح نظرية الكم بكثافة طاقة سالبة في بعض الأماكن ، إذا قدمت كثافة موجبة في أماكن أخرى.

تسمح نظرية الكم بكثافة الطاقة السلبية لأنها تستند إلى مبدأ عدم اليقين. وهو يجادل بأن بعض الخصائص ، مثل موضع الجسيم وسرعته ، لا يمكن أن يكون لها قيم مُقاسة في نفس الوقت. كلما تم تحديد موضع الجسيم بشكل أكثر دقة ، زاد عدم اليقين بشأن سرعته والعكس صحيح. ينطبق مبدأ عدم اليقين أيضًا على الحقول - على سبيل المثال ، في المجال الكهرومغناطيسي أو مجال الجاذبية. يجادل بأن هذه الحقول لا يمكن أن يكون لها قيمة فارغة حتى عندما نعتقد أن هناك مساحة فارغة. الحقيقة هي أنه إذا كانت قيمها تساوي الصفر ، فهذا يعني أنه يجب أن يكون لها موقع محدد جيدًا ، يساوي الصفر ، وسرعة محددة جيدًا ، تساوي الصفر. وهذا مخالف لمبدأ عدم اليقين. هذا يعني أن الحقول يجب أن تحتوي على حد أدنى من التقلبات.يمكن للمرء أن يتخيل ما يسمى بتقلبات الفراغ في شكل أزواج من الجسيمات والجسيمات المضادة التي تنشأ فجأة ، وتفصل ، ثم تندمج مرة أخرى وتفني ، وتفني بشكل متبادل.

مثل هذه الأزواج من الجسيمات - تعتبر الجسيمات المضادة افتراضية ، لأنه لا يمكن اكتشافها مباشرة باستخدام كاشف الجسيمات. ولكن يمكن ملاحظة تأثير غير مباشر. لهذا ، يتم استخدام ما يسمى تأثير Casimir. حاول أن تتخيل لوحين معدنيين متوازيين متباعدتين على بعد مسافة قصيرة من بعضهما البعض. تعمل الصفائح كمرايا للجسيمات الافتراضية والجسيمات المضادة. هذا يعني أن المسافة بين الصفائح تبدو وكأنها أنبوب عضو ، فهي فقط تنقل موجات ضوئية بتردد طنين معين. نتيجة لذلك ، اتضح أن قدرًا معينًا من التقلبات الكمية تحدث بين الصفائح ، تختلف عما يحدث خلفها ، حيث يمكن أن يكون لهذه التقلبات أي طول موجي. الاختلاف في عدد الجسيمات الافتراضية بين الصفائح والخارجية يعني أن الألواح تتعرض لضغط أكبر على جانب واحد من الآخر. تنشأ قوة صغيرة تقرب الصفائح من بعضها البعض. يمكن قياس هذه القوة بشكل تجريبي. لذا فإن الجسيمات الافتراضية موجودة في الواقع ولها تأثير حقيقي.

نظرًا لوجود عدد أقل من الجسيمات الافتراضية ، أو التقلبات الكمية في الفراغ ، بين الألواح ، فإن كثافة الطاقة هنا أيضًا أقل منها في الفضاء المحيط. لكن كثافة الطاقة في الفضاء الفارغ على مسافة كبيرة من الألواح يجب أن تكون مساوية للصفر. وإلا فإن الزمكان سينحني ولن يكون الكون مسطحًا تمامًا. هذا يعني أن كثافة الطاقة في المنطقة الواقعة بين الألواح يجب أن تكون سالبة.

يشير انحراف الضوء المثبت تجريبياً إلى أن الزمكان منحني ، ويؤكد تأثير كازيمير أن الانحناء يمكن أن يكون سلبياً. وقد يبدو أنه مع تطور العلم والتكنولوجيا ، سنكون قادرين على إنشاء "ثقوب دودية" أو ثني المكان والزمان بطريقة أخرى حتى نتمكن من السفر إلى الماضي. لكن في هذه الحالة ، هناك عدد من الأسئلة والمشاكل التي تنشأ حتمًا.

على سبيل المثال: إذا أصبح السفر عبر الزمن ممكنًا في المستقبل ، فلماذا لم يعد إلينا أحد من المستقبل وأخبرنا كيف نفعل ذلك.

حتى لو كانت هناك أسباب وجيهة لإبقائنا في الظلام ، فمن الصعب بطبيعته على البشر الاعتقاد بأن لا أحد يريد أن يظهر ويكشف لنا الفلاحين المتخلفين الفقراء سر السفر عبر الزمن. بالطبع ، يجادل البعض بأن ضيوفًا من المستقبل يزوروننا بالفعل - فهم يطيرون على الأجسام الطائرة الطائرة ، والحكومات متورطة في مؤامرة عملاقة للتستر على هذه الحقائق من أجل استخدام المعرفة العلمية التي يحملها الضيوف معهم. لا يمكنني إلا أن أقول شيئًا واحدًا: إذا كانت الحكومات تخفي شيئًا ما ، فإنها لا تزال غير قادرة على استخدام المعلومات المفيدة التي تتلقاها من الأجانب. أنا متشكك جدًا بشأن "نظرية المؤامرة" وأجد "نظرية الفوضى" الأكثر منطقية. لا يمكن أن تكون تقارير UFO مرتبطة بشكل حصري بالأجانب لأنها متناقضة بشكل متبادل. لكن إذا اعترفنا بأن بعض هذه الملاحظات هي مجرد أخطاء أو هلوسة ، أليس من المنطقي الاعتراف بها ، بدلاً من الاعتقاد بأننا قد زارنا ضيوف من المستقبل أو من جزء آخر من المجرة؟ إذا كان هؤلاء الضيوف يريدون حقًا استعمار الأرض أو تحذيرنا من نوع من الخطر ، فإنهم غير فعالين للغاية.

هناك طريقة للتوفيق بين فكرة السفر عبر الزمن وحقيقة أننا لم نلتقي أبدًا بضيوف من المستقبل. يمكننا القول أن مثل هذا السفر لن يصبح ممكنًا إلا في المستقبل.الزمكان في ماضينا ثابت لأننا لاحظناه ورأينا أنه لم يكن منحنيًا بما يكفي لنتمكن من السفر عبر الزمن. والمستقبل مفتوح ، لذلك سوف نتعلم يومًا ما كيف نثني الزمكان ونحصل على فرصة للسفر في الوقت المناسب. ولكن بما أننا سنكون قادرين على ثني الزمكان في المستقبل فقط ، فلن نتمكن من العودة منه إلى حاضرنا أو حتى قبل ذلك.

قد تفسر مثل هذه الصورة سبب عدم تعرضنا لتدفق السياح من المستقبل. لكنه لا يزال يترك مجالًا للعديد من المفارقات. افترض أن هناك فرصة للطيران في مركبة فضائية والعودة قبل بدء الرحلة. ما الذي سيمنعك من تفجير صاروخ في موقع الإطلاق وبالتالي استبعاد إمكانية قيامك بهذه الرحلة؟ هناك إصدارات أخرى لا تقل تناقضًا: على سبيل المثال ، العودة بالزمن إلى الوراء وقتل والديك قبل ولادتك. هناك نوعان من الحلول الممكنة لهذا.

شيء واحد يمكنني تسميته نهجًا تاريخيًا ثابتًا. في هذه الحالة ، يمكن للمرء أن يجد حلاً ثابتًا للمعادلات الفيزيائية - على الرغم من أن الزمكان منحني إلى الحد الذي يمكن فيه السفر إلى الماضي. من وجهة النظر هذه ، لا يمكنك إعداد صاروخ للسفر إلى الماضي إذا لم تكن قد عدت إليه ولم تكن قادرًا على تفجير منصة الإطلاق. هذه صورة متسلسلة ، لكنها تقول إننا مصممون تمامًا: لسنا قادرين على تغيير أفكارنا. هذا كثير جدا للإرادة الحرة.

حل آخر أسميه نهج التاريخ البديل. وقد دافع عنها الفيزيائي ديفيد دويتش ، وربما قصدها مبتكرو فيلم Back to the Future. مع هذا النهج ، في تاريخ بديل واحد ، لن تكون هناك عودة من المستقبل قبل إطلاق الصاروخ ، وبالتالي لن تكون هناك فرصة لتفجيره. ولكن عندما يعود المسافر من المستقبل ، يجد نفسه في تاريخ بديل آخر. في ذلك ، يبذل الجنس البشري جهودًا لا تصدق لبناء مركبة فضائية ، ولكن قبل البدء من جزء آخر من المجرة ، تظهر سفينة مماثلة وتدمر السفينة المبنية.

يفضل ديفيد دويتش مقاربة تاريخية بديلة لمفهوم تعددية التواريخ ، والتي طرحها الفيزيائي ريتشارد فاينمان. فكرته هي أنه وفقًا لنظرية الكم ، ليس للكون تاريخ فريد وفريد من نوعه.

هناك كل القصص الممكنة في الكون ، ولكل منها درجة احتمالية خاصة بها.

يجب أن يكون هناك احتمال لقصة يسود فيها سلام مستقر في الشرق الأوسط ، لكن احتمالية حدوث مثل هذه القصة منخفضة على الأرجح.

في بعض القصص ، يكون الزمكان مشوهًا بحيث يمكن للأشياء مثل الصواريخ أن تعود إلى ماضيها. لكن كل قصة متكاملة ومكتفية ذاتيًا ، لا تصف فقط الزمكان المنحني ، ولكن أيضًا كل العناصر الموجودة فيه. لذلك ، فإن الصاروخ العائد لا يمكن أن يدخل في تاريخ بديل آخر. يبقى في نفس القصة ، والتي يجب أن تكون متسقة مع ذاتها. وأنا ، على عكس دويتش ، أعتقد أن فكرة تعدد القصص تعمل لصالح نهج تاريخي متسق بدلاً من نهج تاريخي بديل.

من الواضح أننا لسنا في وضع يسمح لنا بالتخلي عن الصورة التاريخية المتسقة. ومع ذلك ، قد لا يعالج هذا قضايا الحتمية والإرادة الحرة إذا كان هناك احتمال ضئيل للغاية للقصص التي يكون فيها الزمكان منحنيًا بحيث يكون السفر عبر الزمن ممكنًا خارج النطاق العياني. أسمي هذا فرضية أمن التسلسل الزمني: قوانين الفيزياء مصممة لمنع السفر عبر الزمن على المستوى العياني.

يبدو أنه إذا كان الزمكان منحنيًا بدرجة كافية للسماح بالسفر إلى الماضي ، فإن الجسيمات الافتراضية يمكن أن تصبح جسيمات حقيقية تقريبًا تتحرك على طول مسارات مغلقة. تزداد كثافة الجسيمات الافتراضية وطاقتها بشكل كبير ، مما يعني أن احتمال وجود مثل هذه القصص ضئيل للغاية. على الرغم من أن هذا أصبح مشابهًا لأنشطة وكالة الحماية الزمنية التي تسعى إلى الحفاظ على العالم للمؤرخين. لكن موضوع انحناء الزمان والمكان لا يزال في مهده. وفقًا للشكل الموحد لنظرية الأوتار المعروفة باسم M-Theory ، والتي لدينا آمال كبيرة في توحيد النسبية العامة ونظرية الكم ، يجب أن يكون للزمكان أحد عشر بعدًا ، وليس الأربعة التي نختبرها.

خلاصة القول هي أن سبعة من هذه الأبعاد الأحد عشر يتم لفها في مساحة صغيرة بحيث لا نلاحظها. من ناحية أخرى ، فإن الأبعاد الأربعة المتبقية مسطحة عمليًا وتمثل ما نسميه الزمكان. إذا كانت هذه الصورة صحيحة ، فيجب أن يكون من الممكن بطريقة ما ربط الأبعاد المسطحة الأربعة بالأبعاد السبعة المتبقية شديدة الانحناء أو المشوهة. ما سيحدث من هذا ، لا نعرف حتى الآن. لكن الفرص مثيرة.

في الختام سأقول ما يلي.

لا تستبعد مفاهيمنا الحديثة إمكانية السفر عبر الفضاء بسرعة والعودة إلى الماضي. هذا يمكن أن يخلق مشاكل منطقية ضخمة ، لذلك دعونا نأمل أن يكون هناك نوع من قانون أمن التسلسل الزمني الذي سيمنع الناس من العودة في الوقت المناسب وقتل والديهم.

لكن لا ينبغي لعشاق الخيال العلمي أن ينزعجوا. تمنح نظرية إم الأمل.

يعد آخر عمل لعالم الفيزياء الشهير ستيفن هوكينج ، وصية كتاب ، يلخص فيها ويتحدث عن أهم الموضوعات التي تهم الجميع.

هل ستنجو البشرية؟ هل يجب أن نكون نشيطين في الفضاء؟ هل هناك إله؟ هذه ليست سوى عدد قليل من الأسئلة التي أجاب عنها أحد أعظم العقول في التاريخ في كتابه الأخير.