تويت
هل من الممكن السفر أسرع من الضوء؟
تُشكل سفنُ الفضاء التي تسير أسرع من الضوء العنصر الرئيسي لكُتّابِ الخيال العلمي ويطلقون على هذا المفهوم أسماءًعديدة، من ضمنها الفضاء الفائق«hyperspace»، المحرك الفائق، سرعة الالتواء، والفضاء الداخلي.
أحد الأمثلة الشهيرة هو «Star Trek» حيث تنتقل المركبة الفضائية من نظام نجمي إلى نظام نجمي آخر لزيارة الكواكب الأخرى.
قال سيث شوستك عالم الفلك في معهد «SETI» في كاليفورنيا بمقابلة لموقع«Space.com» في عام 2010: »إذا كان الكابتن كيرك مقيدًا بسرعة حركة أسرعِ الصواريخ الموجودة في زمننا فسيستغرق الوصولُ للنظام النجمي التالي مئة ألف سنة، لذلك يفترضُ الخيال العلمي وجود وسيلة للتغلب على حاجز السرعة حتى تتحركَ أحداثُ القصة بسرعةٍ أكبر».
مع ذلك، فإن عدمَ وجود البحوث والمناقشات العلمية حولَ طريقة النقل جعلها في كثيرٍ من الأحيان وسيلةً أدبيةً مريحةً أكثرَ من التطبيقِ العلمي، وقال شوستاك:«في الواقع، يتضمن مفهوم الفضاء الفائق الكثيرَ من الخداع».
تسافر سفينة الفضاء فالكون بسرعة الضوء في فيلم حرب النجوم «Star Wars» في الحلقة الرابعة بعنوان «أمل جديد».
الأبعاد الأخرى
قال شوستك: «تقترح الفيزياء بأن الطرق المختصرة موجودةٌ فعلًا عبرَ الفضاء»، أول من اقترح الطبيعة المنحنية للفضاء هو آينشتاين وسرعان ما أدت إلى فكرة الثقب الدودي «wormhole» الذي يتشكل عندما ينحني جزءٌ من الفضاء على نفسه ليربط جزأين بعيدين من الفضاء، ويمكن أن تنتقل المركبة الفضائية نظريًا إلى منطقةٍ بعيدةٍ من الفضاء إذا دخلت في الثقب بين الموقعين.
وكما هو الحال في الكون المألوف لنا، فالأجسام الموجودةُ في الثقب ستضطر للسفر أبطأ من سرعة الضوء التي تبلغُ في الفراغ 186.282 ميلًا في الثانية (299،792 كيلومتر في الثانية)، ولكن يبدو أن سفينة الفضاء قد تجاوزت هذا الحد من خلال السفر عبرَ الثقب للوصول إلى نظام نجمي يبعد آلاف السنوات الضوئية في غضونِ ساعات.
مع ذلك فإن وصولنا لهذه الطرق السريعة في الفضاء سيكون محدودًا بحجم البوابة، ذكرَ شوستك: «أعتقد أن الثقب الدودي يتواجد دائمًا على مستوى مجهري، لكن هل يمكننا استخدامه فعلًا للنقل؟».
يشكل العثورُ على ثقب دودي أو إنشاؤه في المكان الصحيح للمرور من خلاله قبل أن ينغلقَ ويحطمَ سفينة الفضاء إلى قطع
مشكلتان لم تحلَّهما قوانين الفيزياء بعد.
وقال شوستك: «تقنيًا سيكون من الممكن تشويه الفضاء لخلقِ ثقب دودي إن كان بالإمكان وضع قطعةٍ كثيفة جدًا أمام سفينة الفضاء، ربما يشبه ذلك محرك الفضاء الفائق الذي شوهدَ في أفلام حربِ النجوم «Star Wars» الذي يشوه شكل الفضاء حوله ليجعل الوجهة المختارة أقرب إلى السفينة ولكن لتعملَ هذه النظرية يجب أن يكونَ بكثافة مركز ثقب أسود، لكن أين يمكننا أن نحصل على ثقب أسود وكيفَ سنحصلُ عليه أمام المركبة الفضائية؟ أي كيف يمكننا خلق شيءٍ يمكنه تشويه الفضاء لوضعهِ أمام المركبة الفضائية ؟»
ماذا عن النقل عن بعد؟
النقلُ عن بعد«Teleportation»: فكرةُ الخيال العلمي التي تطرحُ إمكانية نقل شخصٍ أو سفينة على الفور إلى جزءٍ آخر من الكون، وتتواجدُ هذه الظاهرة في «Star Trek» حيث يقوم ما يسمى الناقل بتفكيك جسد شخص وإعادةِ بنائه في مكان آخر.
هناك بعضُ الأسس العلمية لهذه الفكرة، كما قال الفيزيائي إيان دورهام في كلية سانت أنسيلم في مقابلة عام 2010: « أظهرَ العلماء أن الجسيمات دون الذرية يمكن نقلها من نقطة إلى أخرى أسرع من سرعة الضوء».
بيدَ أن القدرة على تفكيك وإعادة تجميع إنسان كامل تبدو أمرًا مستحيلًا بسبب الجوانب العشوائية لترتيب الجسيمات دون الذرية، فعكسها بشكل مثالي يتزايد صعوبة كلما تراكمت بأعدادٍ أكبر.
الفضاء الفائق من وجهة نظرٍ علمية
بالرغم من أن الفضاء الفائق ليسَ شكلًا حاليًا من أشكال السفر إلى الفضاء، لكنّ البحوثَ مستمرة لتحديد مدى قابليته للتطبيق وكيف يمكن تجربته.
صححَ مجموعةٌ من طلاب الفيزياء في عام 2013 وجهة النظر السائدة لما يحدثُ عندما تطير سفن الفضاء بسرعة الضوء فالتأثير المألوف لشرائط الضوء الذي نراه في الأفلام لن يكون موجودًا، بدلًا من ذلك سيبدو أشبه بتوهجٍ مركزي مشرق.
سيسببُ السفر السريع تحولَّ الضوء لأطوالٍ موجية أطول بسبب تأثير دوبلر «Doppler effect»، الذي يفسر أيضًا ظواهرَ أخرى كسبب تغير صوت بوق السيارة قبل وبعد مرورها بجانب مراقب، أما في الفضاء لن يستطيع البشر رؤية النجوم لأن أطوال موجاتها ستمتد إلى طيفِ الأشعة السينية، وسيصبح توهج الكون -الذي يتوهج بموجات دقيقة- مرئيًا أيضًا لأن ضوءه يمكن أن يمتد إلى الطيف المرئي.
نُشِرَت تقاريرُ إخبارية على مدى السنوات القليلة الماضية عن محركٍ واقعي يسمى «EmDrive» صَمَمَ هذا المفهومَ لأولِ مرة الباحثُ البريطاني روجر شواير منذ أكثرِ من عقدٍ من الزمان لكنّه جذب انتباه الرأي العام على نطاقٍ واسع في عام 2015 بعد انتشار شائعات بأن «NASA» كانت تبني محرك التواء وسرعان ما ذكرت «NASA» بأن جهودها لم تظهِر أي نتائج ملموسة وشددت أنه لم يكن محرك التواء.
ما يجعل «EmDrive» مثيرًا للاهتمام أنّه لا يستعملُ وقودًا، بدلًا من ذلك يعمل من خلالِ عكس الموجات الدقيقة داخل مقصورة.
طَرحت ورقة بحثية في عام 2016 -بقيادة هارولد سوني وايت من مركز الفضاء جونسون التابع لناسا- أنه على الرغم من هذا التصميم المختلف، فمحرك «EmDrive» ينتج دفعًا بالفعل.
أُبلِغَ عن اختبارين ناجحين آخرين في عام 2012 -من قبل فريق صيني- وفي عام 2013 -من قبل نفس فريق ناسا- وفي الوقت نفسه قال بعض الباحثين إن هذا المحرك ينتهك قانون نيوتن الثالث للفيزياء الذي يقول أن كل فعل يُنتجُ رد فعل يساويه ويعاكسه.
السفرُ أسرعَ من الضوء في الخيال العلمي
هذه هي أمثلة قليلة على العديد من السفن الفضائية الفائقة المستخدمة في الخيال العلمي، مع التركيز على المسلسلات التلفزيونية والأفلام:
تُشكل سفنُ الفضاء التي تسير أسرع من الضوء العنصر الرئيسي لكُتّابِ الخيال العلمي ويطلقون على هذا المفهوم أسماءًعديدة، من ضمنها الفضاء الفائق«hyperspace»، المحرك الفائق، سرعة الالتواء، والفضاء الداخلي.
أحد الأمثلة الشهيرة هو «Star Trek» حيث تنتقل المركبة الفضائية من نظام نجمي إلى نظام نجمي آخر لزيارة الكواكب الأخرى.
قال سيث شوستك عالم الفلك في معهد «SETI» في كاليفورنيا بمقابلة لموقع«Space.com» في عام 2010: »إذا كان الكابتن كيرك مقيدًا بسرعة حركة أسرعِ الصواريخ الموجودة في زمننا فسيستغرق الوصولُ للنظام النجمي التالي مئة ألف سنة، لذلك يفترضُ الخيال العلمي وجود وسيلة للتغلب على حاجز السرعة حتى تتحركَ أحداثُ القصة بسرعةٍ أكبر».
مع ذلك، فإن عدمَ وجود البحوث والمناقشات العلمية حولَ طريقة النقل جعلها في كثيرٍ من الأحيان وسيلةً أدبيةً مريحةً أكثرَ من التطبيقِ العلمي، وقال شوستاك:«في الواقع، يتضمن مفهوم الفضاء الفائق الكثيرَ من الخداع».
تسافر سفينة الفضاء فالكون بسرعة الضوء في فيلم حرب النجوم «Star Wars» في الحلقة الرابعة بعنوان «أمل جديد».
الأبعاد الأخرى
قال شوستك: «تقترح الفيزياء بأن الطرق المختصرة موجودةٌ فعلًا عبرَ الفضاء»، أول من اقترح الطبيعة المنحنية للفضاء هو آينشتاين وسرعان ما أدت إلى فكرة الثقب الدودي «wormhole» الذي يتشكل عندما ينحني جزءٌ من الفضاء على نفسه ليربط جزأين بعيدين من الفضاء، ويمكن أن تنتقل المركبة الفضائية نظريًا إلى منطقةٍ بعيدةٍ من الفضاء إذا دخلت في الثقب بين الموقعين.
وكما هو الحال في الكون المألوف لنا، فالأجسام الموجودةُ في الثقب ستضطر للسفر أبطأ من سرعة الضوء التي تبلغُ في الفراغ 186.282 ميلًا في الثانية (299،792 كيلومتر في الثانية)، ولكن يبدو أن سفينة الفضاء قد تجاوزت هذا الحد من خلال السفر عبرَ الثقب للوصول إلى نظام نجمي يبعد آلاف السنوات الضوئية في غضونِ ساعات.
مع ذلك فإن وصولنا لهذه الطرق السريعة في الفضاء سيكون محدودًا بحجم البوابة، ذكرَ شوستك: «أعتقد أن الثقب الدودي يتواجد دائمًا على مستوى مجهري، لكن هل يمكننا استخدامه فعلًا للنقل؟».
يشكل العثورُ على ثقب دودي أو إنشاؤه في المكان الصحيح للمرور من خلاله قبل أن ينغلقَ ويحطمَ سفينة الفضاء إلى قطع
مشكلتان لم تحلَّهما قوانين الفيزياء بعد.
وقال شوستك: «تقنيًا سيكون من الممكن تشويه الفضاء لخلقِ ثقب دودي إن كان بالإمكان وضع قطعةٍ كثيفة جدًا أمام سفينة الفضاء، ربما يشبه ذلك محرك الفضاء الفائق الذي شوهدَ في أفلام حربِ النجوم «Star Wars» الذي يشوه شكل الفضاء حوله ليجعل الوجهة المختارة أقرب إلى السفينة ولكن لتعملَ هذه النظرية يجب أن يكونَ بكثافة مركز ثقب أسود، لكن أين يمكننا أن نحصل على ثقب أسود وكيفَ سنحصلُ عليه أمام المركبة الفضائية؟ أي كيف يمكننا خلق شيءٍ يمكنه تشويه الفضاء لوضعهِ أمام المركبة الفضائية ؟»
ماذا عن النقل عن بعد؟
النقلُ عن بعد«Teleportation»: فكرةُ الخيال العلمي التي تطرحُ إمكانية نقل شخصٍ أو سفينة على الفور إلى جزءٍ آخر من الكون، وتتواجدُ هذه الظاهرة في «Star Trek» حيث يقوم ما يسمى الناقل بتفكيك جسد شخص وإعادةِ بنائه في مكان آخر.
هناك بعضُ الأسس العلمية لهذه الفكرة، كما قال الفيزيائي إيان دورهام في كلية سانت أنسيلم في مقابلة عام 2010: « أظهرَ العلماء أن الجسيمات دون الذرية يمكن نقلها من نقطة إلى أخرى أسرع من سرعة الضوء».
بيدَ أن القدرة على تفكيك وإعادة تجميع إنسان كامل تبدو أمرًا مستحيلًا بسبب الجوانب العشوائية لترتيب الجسيمات دون الذرية، فعكسها بشكل مثالي يتزايد صعوبة كلما تراكمت بأعدادٍ أكبر.
الفضاء الفائق من وجهة نظرٍ علمية
بالرغم من أن الفضاء الفائق ليسَ شكلًا حاليًا من أشكال السفر إلى الفضاء، لكنّ البحوثَ مستمرة لتحديد مدى قابليته للتطبيق وكيف يمكن تجربته.
صححَ مجموعةٌ من طلاب الفيزياء في عام 2013 وجهة النظر السائدة لما يحدثُ عندما تطير سفن الفضاء بسرعة الضوء فالتأثير المألوف لشرائط الضوء الذي نراه في الأفلام لن يكون موجودًا، بدلًا من ذلك سيبدو أشبه بتوهجٍ مركزي مشرق.
سيسببُ السفر السريع تحولَّ الضوء لأطوالٍ موجية أطول بسبب تأثير دوبلر «Doppler effect»، الذي يفسر أيضًا ظواهرَ أخرى كسبب تغير صوت بوق السيارة قبل وبعد مرورها بجانب مراقب، أما في الفضاء لن يستطيع البشر رؤية النجوم لأن أطوال موجاتها ستمتد إلى طيفِ الأشعة السينية، وسيصبح توهج الكون -الذي يتوهج بموجات دقيقة- مرئيًا أيضًا لأن ضوءه يمكن أن يمتد إلى الطيف المرئي.
نُشِرَت تقاريرُ إخبارية على مدى السنوات القليلة الماضية عن محركٍ واقعي يسمى «EmDrive» صَمَمَ هذا المفهومَ لأولِ مرة الباحثُ البريطاني روجر شواير منذ أكثرِ من عقدٍ من الزمان لكنّه جذب انتباه الرأي العام على نطاقٍ واسع في عام 2015 بعد انتشار شائعات بأن «NASA» كانت تبني محرك التواء وسرعان ما ذكرت «NASA» بأن جهودها لم تظهِر أي نتائج ملموسة وشددت أنه لم يكن محرك التواء.
ما يجعل «EmDrive» مثيرًا للاهتمام أنّه لا يستعملُ وقودًا، بدلًا من ذلك يعمل من خلالِ عكس الموجات الدقيقة داخل مقصورة.
طَرحت ورقة بحثية في عام 2016 -بقيادة هارولد سوني وايت من مركز الفضاء جونسون التابع لناسا- أنه على الرغم من هذا التصميم المختلف، فمحرك «EmDrive» ينتج دفعًا بالفعل.
أُبلِغَ عن اختبارين ناجحين آخرين في عام 2012 -من قبل فريق صيني- وفي عام 2013 -من قبل نفس فريق ناسا- وفي الوقت نفسه قال بعض الباحثين إن هذا المحرك ينتهك قانون نيوتن الثالث للفيزياء الذي يقول أن كل فعل يُنتجُ رد فعل يساويه ويعاكسه.
السفرُ أسرعَ من الضوء في الخيال العلمي
هذه هي أمثلة قليلة على العديد من السفن الفضائية الفائقة المستخدمة في الخيال العلمي، مع التركيز على المسلسلات التلفزيونية والأفلام:
- أول من ذكر محرك الالتواء (طبقًا لبعض المصادر) هو جون كامبل في رواية «جزر الفضاء» عام 1931 في جزء من الرواية يتعلق باختبار سفينة أسرع من الضوء.
- في السلسلة البريطانية «Doctor Who» : توجد آلة تسمى «TARDIS» -تعني الوقت والبعد النسبي في الفضاء- يمكنها نقل الركاب عبر المكان أو الزمان لمواقع دقيقة في الكون، مقولة «TARDIS» مترامية الأطراف في سلسلة «Doctor Who» التي بدأت في عام 1963 والمستمرة حتى يومنا هذا، ومن المعروف أن «TARDIS» تبدو أكبر من الداخل مما هي عليه في الخارج.
- الكثيب«Dune»: في هذه السلسلة من الروايات التي كتبها فرانك هربرت، محرك هولتزمان«Holtzman » الذي ينقل السفن إلى مواقع بعيدة في جميع أنحاء الكون من خلال التواء الفضاء.
- «Star Trek»: المثال الأكثر شهرة للمحركات الفائقة التي نشأت لأول مرة في عام 1967 في حلقة عنوانها التحويل «Metamorphosis» يعمل الجهاز بشكل أساسي من خلال التفاعل بين المادة والمادة المضادة، ويمكنه بسهولة دفع السفن الفضائية بين أنظمة النجوم.
- حرب النجوم«Star Wars»: توجد بعض السفن التي تستخدم المحرك الفائق وتسمح بسير السفن بسرعة الضوء ومن ثم الانتقال بين النجوم في بعد بديل يسمى الفضاء الفائق«hyperspace» وشُوهدت لأول مرة في فيلم أمل جديد1977«A New Hope» فشكل عنصرًا أساسيًا في هذه السلسلة منذ ذلك الحين.