تمتلئ روايات وأفلام الخيال العلمي بالأفكار الغريبة ، وغالبًا ما تكون نقطة انطلاق لمغامرة مليئة بالإثارة بدلاً من محاولة جادة للتنبؤ بالاتجاهات المستقبلية في العلوم أو التكنولوجيا. بعض الاستعارات الأكثر شيوعًا ، مثل تسريع سفينة الفضاء إلى سرعات رائعة في ثوانٍ دون سحق الركاب ، ليست ممكنة بموجب قوانين الفيزياء كما نفهمها. ومع ذلك ، يبدو أن هذه القوانين نفسها تسمح بمفاهيم الخيال العلمي الأخرى التي تبدو غريبة ، من الثقوب الدودية إلى الأكوان الموازية. فيما يلي نظرة على بعض أفكار الخيال العلمي التي يمكن تحقيقها حقًا – من الناحية النظرية على الأقل.
الثقوب الدودية
تبدو فكرة الثقب الدودي – وهو اختصار عبر الفضاء يسمح بالسفر الفوري تقريبًا بين أجزاء بعيدة من الكون – وكأنه تم إنشاؤه كطيار قصة خيالية. ولكن تحت الاسم الأكثر رسمية لجسر أينشتاين-روزن ، كان المفهوم موجودًا كمفهوم نظري جاد قبل فترة طويلة من حصول كتاب الخيال العلمي عليه. يخرج من البرت اينشتاين‘س نظرية النسبية العامة، ما الآراء جاذبية مثل تشويه الزمكان الناجم عن الأجسام الضخمة. جنبًا إلى جنب مع الفيزيائي ناثان روزين ، وضع أينشتاين نظرية في عام 1935 تشير إلى وجود جاذبية قوية للغاية ، مثل الثقوب السوداء، يمكن أن تكون مرتبطة ببعضها البعض مباشرة. وهكذا ولدت فكرة الثقوب الدودية.
ستدمر القوى المحيطة بالثقب الأسود أي شخص يقترب منه ، لذا لم يتم التفكير بجدية في فكرة السفر عبر ثقب دودي حتى الثمانينيات ، عندما قرر عالم الفيزياء الفلكية كارل ساجان أنه سيكتب رواية خيال علمي. وفق بي بي سيشجع ساجان زميله الفيزيائي كيب ثورن على إيجاد طريقة مجدية للسفر لمسافات بين النجوم في لمح البصر. ابتكر ثورن طريقة – ممكنة من الناحية النظرية ، ولكن من المستبعد جدًا في الممارسة – أن يسافر البشر بين النجوم عبر ثقب دودي دون أن يصاب بأذى. وجدت النتيجة مكانها في رواية ساجان “اتصل“(Simon and Schuster: 1985) والذي تم تعديله لاحقًا للفيلم مع Jodie Foster في الدور الرئيسي.
في حين أنه من المستبعد جدًا أن تصبح الثقوب الدودية وسيلة النقل البسيطة والمريحة التي تظهر في الأفلام ، فقد توصل العلماء الآن إلى المزيد طريقة قابلة للتطبيق لبناء ثقب دودي من اقتراح ثورن الأصلي. من الممكن أيضًا ، إذا كانت الثقوب الدودية موجودة بالفعل في الكون ، فيمكن تحديد موقعها باستخدام الجيل الجديد من أجهزة الكشف عن موجات الجاذبية.
محرك سلسلة
من المتطلبات الأساسية لمعظم قصص المغامرات الفضائية القدرة على الانتقال من A إلى B بشكل أسرع بكثير مما هو عليه اليوم. بصرف النظر عن الثقوب الدودية ، هناك العديد من العقبات التي تحول دون تحقيق ذلك باستخدام مركبة فضائية تقليدية. هناك الكمية الهائلة من الوقود المطلوبة ، والتأثيرات الساحقة للتسارع ، وحقيقة أن الكون لديه الحد الأقصى للسرعة المطبقة بصرامة. هذه هي السرعة التي ينتقل بها الضوء – على وجه التحديد أ سنة ضوئية في السنة ، والتي في السياق الكوني ليست سريعة جدًا على الإطلاق. يبعد بروكسيما سنتوري ، ثاني أقرب نجم إلى الأرض ، 4.2 سنة ضوئية عن الشمس ، بينما يبعد مركز المجرة عن 27000 سنة ضوئية.
لحسن الحظ ، هناك خلل في حد السرعة الكونية: فهو يحدد فقط السرعة القصوى التي يمكننا السفر بها. عبر الفضاء. كما أوضح أينشتاين ، يمكن أن يكون الفضاء نفسه مشوهًا ، لذلك قد يكون من الممكن التلاعب بالفضاء المحيط بالسفينة بطريقة تخرب حدود السرعة. ستظل المركبة الفضائية تسافر عبر الفضاء المحيط بسرعة أبطأ من سرعة الضوء ، لكن الفضاء نفسه سيتحرك أسرع من ذلك.
هذا ما كان يدور في أذهان كتّاب “ستار تريك” عندما توصلوا إلى مفهوم “محرك الاعوجاج” في الستينيات ، لكن بالنسبة لهم ، كانت مجرد عبارة منطقية ، لا فيزياء حقيقية. لم يكن حتى عام 1994 أن وجد المنظر ميغيل ألكوبيير حلاً لمعادلات أينشتاين التي أنتجت تأثير تشويه حقيقي ، الموقع الشقيق لـ Live Science ذكرت ProfoundSpace.org، عن طريق تقليص المساحة أمام سفينة الفضاء وتوسيعها إلى الخلف. بالنسبة للمبتدئين ، لم يكن حل Alcubierre أقل اختراعًا من الثقب الدودي الذي يمكن اجتيازه في Thorne ، لكن العلماء يحاولون تحسينه على أمل أن يكون عمليًا في يوم من الأيام.
السفر عبر الزمن
يعد مفهوم آلة الزمن أحد أعظم أجهزة حبكة الخيال العلمي ، حيث يسمح للشخصيات بالعودة وتغيير مسار القصة – للأفضل أو للأسوأ. لكن هذا يثير حتما مفارقات منطقية. في “العودة إلى المستقبل” ، على سبيل المثال ، هل كان دوك قد بنى آلة الزمن الخاصة به إذا لم يزوره مارتي في المستقبل باستخدام نفس الآلة؟ بسبب مفارقات مثل هذه ، يفترض الكثير من الناس أن السفر عبر الزمن يجب أن يكون مستحيلًا في العالم الحقيقي – ومع ذلك ، وفقًا لقوانين الفيزياء ، يمكن أن يحدث حقا.
تمامًا كما هو الحال مع الثقوب الدودية والتشوهات المكانية ، فإن الفيزياء التي تخبرنا أنه من الممكن السفر عبر الزمن تأتي من نظرية النسبية العامة لأينشتاين. إنه يتعامل مع المكان والزمان كجزء من نفس سلسلة “الزمكان” ، حيث يرتبط الاثنان ارتباطًا وثيقًا. تمامًا مثلما نتحدث عن تزييف الفضاء باستخدام ثقب دودي أو محرك الالتواء ، يمكن أيضًا أن يكون الوقت مشوهًا. في بعض الأحيان يمكن أن تكون مشوهة لدرجة أنها تنثني على نفسها ، فيما يسميه العلماء “منحنى الوقت المغلق“- على الرغم من أنه يمكن بسهولة تسميتها بآلة الزمن.
تم نشر تصميم مفاهيمي لآلة الزمن هذه في عام 1974 من قبل الفيزيائي فرانك تيبلر ، وفقًا للفيزيائي ديفيد لويس أندرسون ، الذي يصف البحث حول معهد أندرسون، مختبر أبحاث خاص. يُطلق عليها اسم أسطوانة Tipler ، ويجب أن تكون كبيرة – بطول 60 ميلاً (97 كيلومترًا) على الأقل ، وفقًا لهامبل – وكثيفة للغاية ، مع كتلة إجمالية يمكن مقارنتها بكتلة الشمس. لكي تعمل كآلة زمنية ، يجب أن تدور الأسطوانة بسرعة كافية لتشوه الزمكان إلى النقطة التي ينثني فيها الوقت على نفسه. قد لا يبدو الأمر بسيطًا مثل تركيب مكثف التدفق في DeLorean ، لكن له ميزة أنه يعمل حقًا ، على الأقل على الورق.
الانتقال الاني
مثال الخيال العلمي النموذجي عن النقل الآني هو “ستار تريك”“ الناقل ، والذي ، كما يوحي الاسم ، يوصف ببساطة بأنه وسيلة ملائمة لنقل الأفراد من مكان إلى آخر. لكن النقل الآني يختلف تمامًا عن أي شكل آخر من أشكال النقل: فبدلاً من تحرك المسافر عبر الفضاء من نقطة البداية إلى الوجهة ، ينتج عن النقل الآني إنشاء نسخة طبق الأصل في الوجهة بينما يتم تدمير الأصل. من خلال هذه المصطلحات – وعلى مستوى الجسيمات دون الذرية بدلاً من البشر – يكون النقل الآني ممكنًا بالفعل ، وفقًا لـ آي بي إم.
تسمى عملية العالم الحقيقي النقل الآني الكمي. تنسخ هذه العملية الحالة الكمومية الدقيقة لجسيم ما ، مثل الفوتون ، إلى جسيم آخر يمكن أن يبعد مئات الأميال. يدمر النقل الآني الكمي الحالة الكمومية للفوتون الأول ، لذلك يبدو أن الفوتون قد تم نقله بطريقة سحرية من مكان إلى آخر. تستند الحيلة إلى ما أسماه أينشتاين “الإجراء المخيف عن بعد” ، ولكنه يُعرف رسميًا أكثر باسم تشابك الكم. إذا تم الاتصال بالفوتون المراد “نقله عن بعد” بأحد زوج من الفوتونات المتشابكة وتم إرسال قياس الحالة الناتجة إلى الطرف المستقبل – حيث يوجد الفوتون المتشابك الآخر – فيمكن تمرير هذا الفوتون الأخير في نفس حالة الفوتون المنقول عن بعد.
إنها عملية معقدة ، حتى بالنسبة لفوتون واحد ، ولا توجد طريقة لتكييفها مع نوع نظام النقل الفوري الذي شوهد في “Star Trek”. ومع ذلك ، فإن النقل الآني الكمي له تطبيقات مهمة في العالم الحقيقي ، مثل الاتصالات المقاومة للقراصنة والحوسبة الكمومية فائقة السرعة.
أكوان موازية
إن الكون هو كل ما تخبرنا به التلسكوبات – كل بلايين المجرات الممتدة إلى الخارج من الانفجار العظيم. ولكن هل هذا كل ما في الأمر؟ قد لا تقول النظرية: يمكن أن يكون هناك كل الكون المتعدد الكون هناك. فكرة “الأكوان المتوازية” هي موضوع خيال علمي آخر مألوف ، ولكن عندما يتم تصويرها على الشاشة ، فإنها عادة ما تختلف عن كوننا في تفاصيل ثانوية فقط. لكن الحقيقة يمكن أن تكون أكثر غرابة من ذلك ، حيث تختلف المعايير الأساسية للفيزياء في عالم موازٍ – مثل قوة الجاذبية أو القوى النووية – عن عالمنا. تصوير كلاسيكي لكون مختلف حقًا مثل هذا والمخلوقات التي تسكنه ، هو رواية إسحاق أسيموف “The Gods Themselves”“(يوم مزدوج: 1972).
مفتاح الفهم الحديث للأكوان المتوازية هو مفهوم “التضخم الأبدي”. إنه يمثل النسيج اللامتناهي للفضاء في حالة توسع دائم وسريع بشكل لا يصدق. بين الحين والآخر ، تخرج نقطة موضعية في هذا الفضاء – انفجار كبير قائم بذاتها – من التوسع العام وتبدأ في النمو بمعدل أكثر هدوءًا ، مما يسمح للأجسام المادية مثل النجوم والمجرات بالتشكل في نفس الوقت. . وفقًا لهذه النظرية ، فإن كوننا هو أحد هذه المناطق ، ولكن قد يكون هناك عدد لا يحصى من المناطق الأخرى.
كما في قصة Asimov ، يمكن أن يكون لهذه الأكوان المتوازية معايير فيزيائية مختلفة تمامًا عن عالمنا. في وقت من الأوقات ، اعتقد العلماء أن الأكوان التي لها نفس المعلمات تقريبًا مثل عالمنا هي فقط التي يمكنها دعم الحياة ، لكن الدراسات الحديثة تشير إلى أن الموقف قد لا يكون مقيّدًا مثل هذا ، ذكرت سابقا العلوم الحية. لذلك لا يزال هناك أمل بالنسبة لفضائيين أسيموف – لكن ربما لا يتعامل معهم ، كما يحدث في الرواية. ومع ذلك ، يمكن اكتشاف آثار أكوان أخرى لنا بوسائل أخرى. Il a même été suggéré que le mystérieux “point froid” dans le fond cosmique des micro-ondes est la cicatrice d’une collision avec un univers parallèle, a écrit Ivan Baldry, professeur d’astrophysique à l’Université John Moores de Liverpool au المملكة المتحدة. الحوار.
نُشرت في الأصل على Live Science.
