ما هي نظرية النحل؟ سؤال؟

نظرية النحلة هي نموذج مبتكر للجاذبية. وهي تعتمد على الرياضيات الكمية الأحادية لتفسير قوى الجاذبية.

إنها نموذج جاذبية لا يستخدم جسيمات الجرافيتون لتفسير قوة الجاذبية.

يتم الشرح الأساسي للنظرية باستخدام جسيمين يتم تمثيلهما بجسيمين على أساس الجسيمات. تكون جسيمات الجسيمات متقاربة من بعضها البعض مقارنةً بالجسيمات المنفردة في متوسط موضع الجسيمات. يولد حركة لكل جسيمات من شأنها أن تدفع كل واحدة منها نحو الأخرى.

نظرية النحلة كتفسير جديد لقوى الجاذبية

عُرفت الجاذبية بأنها قوة خفية تسحب الأجسام نحو بعضها البعض. وتُعرف بأنها تشويه للمكان والزمان، حيث تولد الأجسام الضخمة مجال جاذبية، عن طريق تعديل الهندسة والزمكان.

لكن هناك تفسير أفضل.

صاغ إسحاق نيوتن نموذجًا فيزيائيًا للجاذبية. لكنه ليس تفسيرًا فيزيائيًا لسبب وجود هذه القوة العكسية.

وقد نشر ألبرت أينشتاين بالفعل نظرية النسبية العامة. لكن لا يوجد سبب معروف لوجود الجاذبية. الجاذبية هي رابط بين المكان والزمان. يمكن نمذجتها ولكن لا يمكن تفسيرها.

الجاذبية هي قوة أساسية في الطبيعة مسؤولة عن التفاعل بين الكتل. وهي موصوفة بمعادلة قوة الجاذبية التي تنص على أن قوة الجاذبية بين جسمين تتناسب طرديًّا مع حاصل ضرب كتلتيهما وتتناسب عكسيًّا مع مربع المسافة بينهما. وعلى الرغم من أن هذه المعادلة تصف بدقة سلوك الجاذبية وتسمح لنا بالتنبؤ بكيفية تصرف الأجسام تحت تأثيرها، فإنها لا تقدم تفسيرًا كاملًا للآلية الأساسية التي تسبب الجاذبية.

أحد الألغاز الرئيسية للجاذبية هو أنها أضعف بكثير من القوى الأساسية الأخرى في الطبيعة، مثل القوى النووية القوية والضعيفة والكهرومغناطيسية. وقد دفع هذا الأمر العلماء إلى البحث عن نظرية يمكن أن توحد الجاذبية مع القوى الأخرى، من أجل فهم أفضل لطبيعتها وأصلها.

إحدى النظريات الرائدة التي تحاول القيام بذلك تسمى نظرية النسبية العامة، والتي طورها ألبرت أينشتاين في أوائل القرن العشرين. تصف هذه النظرية الجاذبية بأنها انحناء الزمكان الناجم عن وجود كتلة أو طاقة. وعلى الرغم من أن هذه النظرية نجحت في تفسير العديد من الظواهر المرصودة المرتبطة بالجاذبية، إلا أنها لا تزال مجالًا نشطًا للبحث، وهناك العديد من جوانبها التي لم تُفهم بالكامل بعد.

وعموماً، في حين أن لدينا فهماً جيداً للصيغة الفيزيائية التي تصف سلوك الجاذبية، إلا أنه لا يزال هناك العديد من الألغاز المحيطة بطبيعتها الحقيقية وكيفية ملاءمتها للصورة الأوسع للكون.

ما هي أفضل طريقة لتفسير الجاذبية؟

نظرية النحلة هي نموذج بسيط لنظرية الجاذبية يستخدم نموذجاً إحصائياً إحصائياً لشرح القوى العكسية لقوى الجاذبية.

ينص قانون الجاذبية الذي صاغه نيوتن على أن أي جسيم من المادة في الكون يجذب أي جسيم آخر بقوة تتفاوت مع حاصل ضرب الكتل ومعكوس مربع المسافة. وهو يعمل في نموذج التربيع الكبير.

لكن لماذا لا يوجد أي تفسير لنموذج المربعات الفرعية. لماذا لا يمكن حجب الجاذبية؟ كيف يمكن إثبات الجاذبية؟ هل يمكننا التحكم بالجاذبية؟ هل يوجد محرك مضاد للجاذبية ؟ هل هناك طريقة لخلق الجاذبية ؟

الجاذبية هي القوة التي تجذب جسمين لهما كتلة نحو بعضهما البعض. تعتمد قوة الجاذبية بين جسمين على كتلة الجسمين والمسافة بينهما.

الجاذبية هي قوة أساسية من قوى الطبيعة التي تجذب الأجسام ذات الكتلة بعضها نحو بعض. وهي القوة التي تعطي وزنًا للأجسام الفيزيائية ومسئولة عن التفاعل بين الكتل.

يمكن وصف الجاذبية بقانون الجاذبية الأساسي، الذي ينص على أن قوة الجاذبية بين جسمين تتناسب طرديًّا مع حاصل ضرب كتلتيهما وتتناسب عكسيًّا مع مربع المسافة بينهما. رياضيًّا، يمكن التعبير عن ذلك رياضيًّا على النحو التالي:

F = G * (m1 * m2) / r ^ 2

حيث F هي قوة الجاذبية، و G هي ثابت الجاذبية، و m1 و m2 هما كتلتا الجسمين، و r هي المسافة بين الجسمين.

ثابت الجاذبية، G، هو القيمة التي تُحدِّد قوة الجاذبية، وهو مقياس للتناسب بين الكتلة وقوة الجاذبية التي تؤثِّر بها. وتُحدَّد قيمة G من خلال التجارب، وتُقاس حاليًّا بحوالي 6.67 × 10^-11 نيوتن*(م^2)/(كجم^2).

تعني العلاقة التربيعية العكسية بين المسافة بين الأجسام وقوة الجاذبية أن قوة الجاذبية تقل بسرعة كلما زادت المسافة بين الأجسام. وهذا هو السبب في أن الأجسام الموجودة على سطح الأرض تشعر بقوة جاذبية أقوى بكثير من الأجسام الموجودة في الفضاء، على الرغم من أن الأرض والأجسام الموجودة في الفضاء لها كتلة.

الجاذبية قوة أساسية تلعب دورًا حاسمًا في بنية الكون وسلوكه. فهي مسؤولة عن مدارات الكواكب حول الشمس والمد والجزر في المحيطات وبنية المجرات. إن فهم كيفية عمل الجاذبية جزء أساسي من فهم الكون وطريقة عمله.

ما هي الجاذبية؟

الجاذبية هي قوة تتولد من شكل الجسيمات. فهي تولد قوى عكسية تدفع أي جسيمات نحو بعضها البعض.

يمكن لنظرية النحلة أن تفسر الكتلة الخفية للكون والنبضات النابضة الضخمة لنفث البلازما. إن الطبيعة المزدوجة للمادة بين الأونديز والجسيمات هي في النهاية نظرية فقط.

ويتحقق التحليل والمحاكاة العددية المباشرة لمجال الجاذبية باستخدام نموذج الجاذبية الأونديسي هذا. وهو يولِّد موجات جاذبية وفقًا لسرعة كل جسيمات أوندولار منفردة. تهيمن معادلة الموجات على قوى التشتت التي تقود توزيع كل جسيم من الجسيمات. تسمح المعادلة الموجية ثلاثية الأبعاد بتفسير الجاذبية.

يمكن أن يكون لهذه النظرية تأثير كبير على العلوم الأساسية. الانتشار الموجي للجسيمات المنفردة هو مصدر أي تفاعلات.

الجاذبية هي القوة التي تجذب جسمين لهما كتلة نحو بعضهما البعض. وتعتمد قوة الجاذبية بين جسمين على كتلة الجسمين والمسافة بينهما.

وفقًا للنظرية النسبية، تنتج الجاذبية عن انحناء الزمكان. الزمكان هو فضاء رباعي الأبعاد يجمع بين ثلاثة أبعاد للمكان وبُعد واحد للزمن. ويتسبب وجود جسم ذي كتلة أو طاقة في حدوث انحناء في الزمكان، على غرار ما يحدثه وضع كرة بولينج على الترامبولين من انحناء الترامبولين. ويتسبب هذا الانحناء في الزمكان في أن تتحرك الأجسام الأخرى في مسار منحنٍ، كما لو أنها تنجذب نحو الجسم ذي الكتلة أو الطاقة.

على سبيل المثال، للأرض كتلة كبيرة؛ لذا فهي تُسبِّب انحناءً كبيرًا في الزمكان. وهذا هو السبب في أن الأجسام القريبة من سطح الأرض تنجذب نحو مركز الأرض، وهذا هو السبب في أننا نشعر بقوة الجاذبية. كتلة الأرض هي ما يحدد قوة قوة الجاذبية بالقرب من سطحها.

من المهم أن نلاحظ أن الجاذبية قوة ضعيفة جدًّا مقارنةً بالقوى الأساسية الأخرى، مثل الكهرومغناطيسية والقوى النووية القوية والضعيفة. ومع ذلك، فإنها تصبح مهمة بالنسبة للأجسام ذات الكتل الكبيرة، مثل الكواكب والنجوم، لأن قوة الجاذبية تزداد مع زيادة الكتلة.

الجاذبية ليست مجرد نظرية، بل هي حقيقة علمية راسخة. فهي واحدة من القوى الأساسية الأربع للطبيعة، إلى جانب الكهرومغناطيسية والقوة النووية القوية والقوة النووية الضعيفة. وقد تم إثبات وجود الجاذبية من خلال مجموعة واسعة من التجارب والملاحظات، بما في ذلك مدارات الكواكب، وسقوط الأجسام نحو الأرض، وانحناء الضوء أثناء مروره عبر مجال الجاذبية.

على الرغم من طبيعتها الأساسية والأدلة الدامغة التي تدعمها، فمن الشائع أن يشير الناس إلى الجاذبية على أنها “نظرية” لأن مصطلح “نظرية” غالبًا ما يُستخدم ليعني افتراضًا أو مجموعة من الأفكار التي تهدف إلى تفسير ظاهرة ما. في العلم، النظرية هي تفسير مدعوم جيدًا لمجموعة واسعة من الملاحظات أو النتائج التجريبية. ولذلك، فإن نظرية الجاذبية هي تفسير شامل لقوة الجاذبية استنادًا إلى مجموعة واسعة من الملاحظات والأدلة التجريبية.

من المهم أن نلاحظ أنه في العلم، النظرية ليست نفس الشيء مثل التخمين أو التكهن. فالنظرية العلمية هي تفسير قوي ومدعوم جيدًا لمجموعة من الملاحظات أو الظواهر التي تم اختبارها وصقلها بدقة مع مرور الوقت.

الجاذبية هي قوة أساسية في الطبيعة تم التعرف عليها ودراستها لآلاف السنين. فقد لاحظ الإغريق القدماء، على سبيل المثال، أن الأجسام تسقط دائمًا نحو الأرض وتكهنوا حول سبب هذه الظاهرة.

لكن مفهوم الجاذبية كما نعرفه اليوم طوره إسحاق نيوتن في القرن السابع عشر. صاغ نيوتن نظريته عن الجاذبية بعد ملاحظة الطريقة التي تسقط بها الأجسام على الأرض ودراسة مدارات الكواكب حول الشمس.

أوضحت نظرية نيوتن للجاذبية أن قوة الجاذبية بين جسمين تتناسب مع كتلتيهما والمسافة بينهما. وأدرك أيضًا أن نفس قوة الجاذبية التي تتسبب في سقوط الأجسام نحو الأرض تُبقي الكواكب في مداراتها حول الشمس.

قام ألبرت أينشتاين لاحقًا بتنقيح نظرية نيوتن للجاذبية وتوسيع نطاقها على يد ألبرت أينشتاين، الذي اقترح نظريته النسبية العامة في أوائل القرن العشرين. أوضحت نظرية آينشتاين أن الجاذبية ليست قوة بين الأجسام، بل هي انحناء في المكان والزمان ناتج عن وجود كتلة أو طاقة.

واليوم، يستمر فهمنا للجاذبية في التطور والتحسين كلما عرفنا المزيد عن طبيعة الكون.

لماذا يعتقد الناس أن الجاذبية مجرد نظرية؟

جميع كتب الفيزياء تشرح النموذج الفيزيائي للجاذبية. لكن لا أحد منها يشرح كيف تتكون الجاذبية. لقد تمت صياغة النظرية العالمية للجاذبية. لكن في الواقع لا يوجد تفسير لها. لماذا يجب أن تكون الجاذبية عالمية؟ كيف يمكن أن تؤثر الجاذبية على الحركة على نطاق واسع بين الكواكب؟

هناك العديد من المعادلات ولكن لا يوجد تفسير يذكر يمكن أن يفسر القوة العكسية. لا يوجد أي نموذج أو قانون فيزيائي يتوافق مع الديناميكا الحرارية، وهناك بعض الظواهر في الكون لا تزال غير مفسرة.

الجاذبية الكلاسيكية هي نظرية تفسر قوة الجاذبية بدلالة كتل الأجسام والمسافة بينها. وهي موصوفة بقانون إسحاق نيوتن للجاذبية العامة ونظرية النسبية العامة لأينشتاين.

هناك العديد من النظريات البديلة التي اقتُرِحت كبدائل للجاذبية الكلاسيكية، ومنها:

1. نظريات الجاذبية المعدلة: تُعدِّل هذه النظريات معادلات الجاذبية الكلاسيكية من أجل تفسير بعض الظواهر التي لا يمكن تفسيرها بالجاذبية الكلاسيكية وحدها. ومن الأمثلة على ذلك نظريات الجاذبية المعدلة ونظريات الجاذبية المعدلة.
2. نظريات الجاذبية الكمية: تحاول هذه النظريات دمج مبادئ ميكانيكا الكم في وصف الجاذبية. تشمل الأمثلة نظرية الأوتار والجاذبية الكمية الحلقية.
3. نظريات الجاذبية الناشئة: تقترح هذه النظريات أن قوة الجاذبية تنشأ من السلوك الجماعي لجسيمات أو حقول أخرى، بدلًا من أن تكون قوة أساسية. ومن الأمثلة على ذلك المبدأ الهولوغرافي والجاذبية الناشئة.

وتجدر الإشارة إلى أنه لم يتم تطوير أي من هذه البدائل للجاذبية الكلاسيكية بشكل كامل أو قبولها على نطاق واسع كبديل للجاذبية الكلاسيكية. وهناك حاجة إلى مزيد من البحث لتحديد مدى صحة هذه النظريات وآثارها.

الجاذبية الكمية هي إطار نظري يحاول التوفيق بين مبادئ ميكانيكا الكم ومبادئ النسبية العامة التي تصف قوة الجاذبية من حيث انحناء المكان والزمان. والهدف من الجاذبية الكمية هو تطوير نظرية يمكنها تفسير سلوك الجاذبية عند أصغر المقاييس، حيث تصبح مبادئ ميكانيكا الكم مهمة.

هناك عدة مناهج مختلفة لتطوير نظرية للجاذبية الكمية، ولكل منها مجموعة من الافتراضات والصيغ الرياضية الخاصة بها. تتضمن بعض أبرز المناهج ما يلي:

1. نظرية الأوتار: تقترح هذه النظرية أن لبنات البناء الأساسية للكون هي “خيوط” أحادية البعد بدلاً من جسيمات تشبه النقاط. ويحكم سلوك هذه الخيوط مبادئ ميكانيكا الكم، وتنشأ قوة الجاذبية من التفاعلات بين هذه الخيوط.
2. الجاذبية الكمية الحلقية: تقترح هذه النظرية أن لبنات البناء الأساسية للكون هي “حلقات” أحادية البعد من “شبكات الدوران” الميكانيكية الكمية، بدلاً من الجسيمات الشبيهة بالنقاط. وتنشأ قوة الجاذبية من التفاعلات بين هذه الحلقات.
3. التثليث الديناميكي السببي: تقترح هذه النظرية أن لبنات البناء الأساسية للكون هي “تبسيطات” رباعية الأبعاد ترتبط ببعضها البعض لتشكل شبكة. وتنشأ قوة الجاذبية من التفاعلات بين هذه المبسطات.

وتجدر الإشارة إلى أنه لم يتم تطوير أي من هذه المقاربات للجاذبية الكمية بشكل كامل أو قبولها على نطاق واسع كنظرية كاملة. وهناك حاجة إلى مزيد من البحث لتحديد صحة هذه النظريات وآثارها.

ما هي معادلة شرودنغر؟

معادلة شرودنجر هي معادلة رياضية تصف تطور نظام ميكانيكي كمي بمرور الوقت. وقد سُميت على اسم الفيزيائي النمساوي إروين شرودنجر الذي اشتق المعادلة في عام 1925.

معادلة شرودنغر هي معادلة تفاضلية تربط الدالة الموجية لنظام كمي بطاقة النظام وخصائص فيزيائية أخرى. وهي معادلة أساسية في ميكانيكا الكم، وهي نظرية أساسية في الفيزياء تصف سلوك المادة والطاقة على المستوى الذري ودون الذري.

الدالة الموجية، التي يرمز لها بالحرف اليوناني psi (ψ)، هي دالة رياضية تصف احتمالية وجود جسيم معين في موقع معين في وقت معين. تعد الدالة الموجية مفهومًا مركزيًا في ميكانيكا الكم لأنها تسمح لنا بالتنبؤ باحتمالية ملاحظة نتائج معينة عندما نقيس نظامًا كميًا.

يمكن استخدام معادلة شرودنجر للتنبؤ بسلوك مجموعة واسعة من الأنظمة الكمية، بما في ذلك الذرات والجزيئات والجسيمات دون الذرية. وهي أداة أساسية لفهم سلوك المادة على المستوى الذري ودون الذري، ولها تطبيقات عديدة في مجالات مثل الكيمياء وعلوم المواد وتكنولوجيا النانو.

معادلة شرودنجر هي معادلة رياضية تصف تطور نظام ميكانيكا الكم بمرور الوقت. وتُكتب عادةً على الصورة

iℏ ∂ψ/∂t = Hψ

حيث:

i هي الوحدة التخيلية، والتي تُعرَّف بأنها الجذر التربيعي لـ -1.
ℏ (h-bar) هو ثابت يساوي حاصل ضرب ثابت بلانك (h) وسرعة الضوء (c). وله وحدة الطاقة-الزمن وغالبًا ما يستخدم للتعبير عن سلوك الأنظمة الكمية.
ψ (psi) هي الدالة الموجية للنظام الكمي، والتي تصف احتمالية وجود النظام في حالة معينة في وقت معين.
∂/∂𝑑 هو المشتق الجزئي بالنسبة للوقت، الذي يصف كيف تتغير الدالة الموجية بمرور الوقت.
H هو مشغل هاملتونيان، وهو مشغل رياضي يمثل الطاقة الكلية للنظام الكمي. وتشمل الطاقة الحركية لجسيمات النظام بالإضافة إلى أي طاقة كامنة ناتجة عن القوى المؤثرة على النظام.

مشغل هاملتونيان، الذي يرمز له بالرمز H، هو مشغل رياضي يمثل الطاقة الكلية للنظام الكمي. سُمِّيَ على اسم عالم الرياضيات الأيرلندي ويليام روان هاملتون الذي طوَّر مفهوم المؤثِّر الهاملتوني في القرن التاسع عشر.

في سياق ميكانيكا الكم، يُعرَّف مشغل هاملتونيان بأنه المشغل الذي يناظر الطاقة الكلية لنظام كمي. وهو يتضمن الطاقة الحركية لجسيمات النظام بالإضافة إلى أي طاقة وضع ناتجة عن القوى المؤثرة على النظام. غالبًا ما يُكتب مشغل هاملتونيان على صورة مجموع حدود يناظر كل منها مساهمة مختلفة في الطاقة الكلية.

على سبيل المثال، يمكن كتابة مشغل هاملتونيان لجسيم يتحرك في بُعد واحد على الصورة

H = p^2/(2 م) + V(x)

حيث:

p هي كمية حركة الجسيم، وهي حاصل ضرب كتلة الجسيم وسرعته.
m هي كتلة الجسيم.
V(x) هي طاقة وضع الجسيم الناتجة عن القوى المؤثرة عليه، والتي يمكن أن تعتمد على موضع الجسيم x.

مشغِّل هاملتونيان مفهوم مهم في ميكانيكا الكم لأنه يسمح لنا بوصف سلوك الأنظمة الكمية بدلالة الطاقة. يُستخدم في معادلة شرودنغر، وهي معادلة تفاضلية تصف تطور النظام الكمي بمرور الوقت.

يمكن استخدام معادلة شرودنجر للتنبؤ بسلوك النظام الكمي مع مرور الزمن عن طريق حل الدالة الموجية في أزمنة مختلفة. إنها معادلة مركزية في ميكانيكا الكم لأنها تسمح لنا بالتنبؤ باحتمالية ملاحظة نتائج معينة عندما نقيس نظامًا كميًّا.

ما هي حدود معادلة شرودنجر؟

تعد معادلة شرودنجر أداة قوية ومستخدمة على نطاق واسع لوصف سلوك الأنظمة الكمية، لكن لها بعض القيود.

النظام الكمي هو نظام فيزيائي يتبع قوانين ميكانيكا الكم، وهي نظرية أساسية في الفيزياء تصف سلوك المادة والطاقة على المستوى الذري ودون الذري. وتتميز الأنظمة الكمية بعدد من الخصائص غير العادية التي لا تُلاحَظ في الأنظمة الكلاسيكية، مثل ازدواجية الموجة والجسيم ومبدأ عدم اليقين.

يمكن أن تشمل الأنظمة الكمية مجموعة واسعة من الأنظمة الفيزيائية، مثل الذرات والجزيئات والجسيمات دون الذرية. ويمكن وصفها باستخدام الدالة الموجية، وهي دالة رياضية تصف احتمالية وجود جسيم معين في موقع معين في وقت معين. تُعد الدالة الموجية مفهومًا مركزيًّا في ميكانيكا الكم لأنها تسمح لنا بالتنبؤ باحتمالية ملاحظة نتائج معينة عند قياس نظام كمي.

غالبًا ما توصف الأنظمة الكمية باستخدام معادلة شرودنغر، وهي معادلة تفاضلية تربط الدالة الموجية للنظام بطاقة النظام وخصائص فيزيائية أخرى. تسمح لنا معادلة شرودنغر بالتنبؤ بسلوك الأنظمة الكمية مع مرور الوقت، وهي أداة أساسية لفهم سلوك المادة على المستوى الذري ودون الذري.

ويتمثل أحد قيود معادلة شرودنغر في أنها صالحة فقط للأنظمة غير النسبية، وهو ما يعني أنه لا يمكن استخدامها لوصف سلوك الأنظمة التي تتحرك بسرعات قريبة من سرعة الضوء بدقة. بالنسبة لهذه الأنواع من الأنظمة، هناك حاجة إلى معادلات أخرى مثل معادلة ديراك.

هناك قصور آخر لمعادلة شرودنجر وهو أنها تنطبق فقط على الأنظمة المعزولة، وهو ما يعني أنه لا يمكن استخدامها لوصف الأنظمة التي تتفاعل مع بيئتها أو مع أنظمة أخرى. وهذا يمكن أن يجعل من الصعب وصف سلوك أنظمة العالم الحقيقي بدقة، والتي غالبًا ما تكون غير معزولة.

وأخيرًا، تعتمد معادلة شرودنجر على افتراض أن الدالة الموجية للنظام الكمي تتطور دائمًا بسلاسة وحتمية بمرور الوقت. ومع ذلك، فإن هذا الافتراض ليس دقيقًا دائمًا، وهناك ظواهر معينة مثل التشابك الكمي والنفق الكمي لا يمكن تفسيرها بالكامل باستخدام معادلة شرودنغر.

بشكل عام، تُعد معادلة شرودنغر أداة قيّمة لفهم سلوك الأنظمة الكمية، لكنها ليست وصفًا كاملًا لعالم الكم، وقد تكون هناك حاجة إلى مناهج أخرى لفهم ظواهر معينة بشكل كامل.

ما هو الحد الأقصى لسرعة الفوتون؟

الفوتونات هي جسيمات ضوئية يُعتقد أنها عديمة الكتلة وتنتقل بسرعة ثابتة تبلغ حوالي 299,792,458 مترًا في الثانية في الفراغ. هذه السرعة، التي تُعرف باسم سرعة الضوء، هي السرعة القصوى التي يمكن أن ينتقل بها أي شكل من أشكال الطاقة أو المادة، وهي حد أساسي تفرضه قوانين الفيزياء.

ويرجع سبب وجود حد للسرعة القصوى للفوتونات إلى بنية الكون نفسه. ووفقًا للنظرية النسبية لأينشتاين، فإن سرعة الضوء ثابتة في الكون، بغض النظر عن الإطار المرجعي للمراقب. وهذا يعني أنه بغض النظر عن مدى سرعة حركة الراصد، فإنه سيقيس دائمًا سرعة الضوء لتكون هي نفسها.

بالإضافة إلى ذلك، ترتبط سرعة الضوء أيضًا بمفهوم الزمكان، وهو نموذج رياضي يجمع بين المكان والزمان في بنية واحدة رباعية الأبعاد. وفقًا لهذا النموذج، فإن سرعة الضوء هي السرعة القصوى التي يمكن أن تنتقل بها المعلومات عبر الزمكان.

باختصار، الفوتونات لها حد للسرعة بسبب الطبيعة الأساسية للكون وطريقة تركيبه. سرعة الضوء هي ثابت تحدده قوانين الفيزياء، وهي السرعة القصوى التي يمكن أن ينتقل بها أي شكل من أشكال الطاقة أو المادة.

ما هي نفاثات البلازما؟

نفاثات البلازما هي تيارات غازية شديدة التأين تتكون من جسيمات مشحونة، بما في ذلك الإلكترونات والبروتونات والأيونات. ويمكن توليدها بعدة طرق، بما في ذلك حقن جسيمات عالية الطاقة في الغاز، وتفريغ تيار كهربائي عبر الغاز، وتسخين الغاز إلى درجات حرارة عالية جداً.

وغالبًا ما تتميز نفاثات البلازما بدرجات حرارة عالية وسرعات عالية ومستويات عالية من التأين. ويمكن أن تنشأ في مجموعة متنوعة من الأحجام والأشكال، تتراوح بين تيارات صغيرة مركزة وسحب كبيرة منتشرة.

وتكتسي نفاثات البلازما أهمية في عدد من المجالات، بما في ذلك الفيزياء الفلكية وأبحاث الطاقة الاندماجية ومعالجة المواد. كما أنها تُستخدم في مجموعة متنوعة من التطبيقات العملية، بما في ذلك القطع واللحام وتنظيف الأسطح وتعديلها وإنتاج البنى النانوية.

غالبًا ما يصعب دراسة نفاثات البلازما والتحكم فيها بسبب طبيعتها المعقدة والديناميكية للغاية. ويعمل الباحثون على فهم أفضل لخصائص وسلوك نفاثات البلازما النفاثة من أجل تحسين أدائها وتطبيقاتها.

ونفث البلازما هو تيار من الغاز الساخن المتأين الذي يُطرد من محيط ثقب أسود. وغالباً ما تُرصَد هذه النفاثات بالاقتران مع النوى المجرية النشطة، وهي ثقوب سوداء فائقة الكتلة تقع في مراكز المجرات.

تتشكّل نفاثات البلازما عندما تسقط المادة في ثقب أسود، مُطلِقةً طاقة الجاذبية الكامنة أثناء سقوطها. ويتحول جزء من هذه الطاقة إلى إشعاع كهرومغناطيسي يمكن رصده عبر الطيف الكهرومغناطيسي. ومع ذلك، يتحول جزء كبير من الطاقة أيضًا إلى طاقة حركية يمكن استخدامها لتسريع الجسيمات إلى سرعات عالية جدًا.

ويمكن طرد هذه الجسيمات من الثقب الأسود على شكل نفاثة بلازما يمكن أن تمتد لملايين السنين الضوئية. وتكون البلازما في هذه النفاثات شديدة التأين ويمكن أن تصل درجة حرارتها إلى ملايين الدرجات المئوية. ويُعتقد أن نفاثات البلازما النفاثة تلعب دوراً في تطور المجرات، حيث يمكنها أن تودع كميات كبيرة من الطاقة والمادة في الوسط بين المجرات.

ما هي الكتلة الخفية للكون؟

الكتلة الخفية للكون، والمعروفة أيضًا باسم المادة المظلمة، هي شكل من أشكال المادة التي يُعتقد أنها تشكل جزءًا كبيرًا من الكتلة الكلية للكون. ويطلق عليها اسم “الخفية” أو “المظلمة” لأنها لا تتفاعل مع الضوء أو غيره من أشكال الإشعاع الكهرومغناطيسي بنفس الطريقة التي تتفاعل بها المادة العادية، مما يجعل من الصعب اكتشافها مباشرة.

يُستدل على وجود المادة المظلمة من تأثيرات جاذبيتها على المادة المرئية والإشعاع والبنية واسعة النطاق للكون. ووفقاً للتقديرات الحالية، تشكل المادة المظلمة حوالي 85% من الكتلة الكلية للكون. لا تزال طبيعة المادة المظلمة غير مفهومة تماماً وهي مجال بحث نشط في الفيزياء الفلكية وفيزياء الجسيمات.

هناك عدد من النظريات التي تم اقتراحها كبدائل للنظرية القياسية للجاذبية المعروفة بالنسبية العامة، والتي تحاول تفسير الملاحظات التي تُعزى حاليًا إلى المادة المظلمة. وتتضمن هذه النظريات عادةً تعديل قوانين الجاذبية بطريقة ما، أو إدخال أنواع جديدة من المادة أو الطاقة التي تتفاعل مع المادة العادية بشكل مختلف عما هو مفهوم حاليًا.

ومن الأمثلة على النظريات التي اقتُرحت لتفسير الكتلة الخفية للكون هي الديناميكيات النيوتونية المعدلة (MOND). تقترح هذه النظرية أن قوانين الجاذبية كما وصفها إسحاق نيوتن لا تنطبق عند التسارع المنخفض جدًا، وأن السلوك المرصود للمجرات يمكن تفسيره دون التذرع بوجود المادة المظلمة. مثال آخر هو نظرية نظريات الموتر القياسي التي تنطوي على إدخال نوع جديد من المجالات التي تقترن بالمادة بطريقة يمكن أن تفسر تأثيرات الجاذبية المرصودة التي تُعزى إلى المادة المظلمة.

من المهم أن نلاحظ أن هذه النظريات لا تزال قيد التطوير والاختبار، وليس من الواضح بعد ما إذا كانت قادرة على تفسير الملاحظات المنسوبة حاليًا إلى المادة المظلمة بشكل كامل. من الممكن أيضًا أن تكون المادة المظلمة مكونة من أنواع جديدة من الجسيمات أو المجالات التي لم يعرفها العلم بعد، وأن هناك حاجة إلى نظرية جديدة للجاذبية لفهم طبيعتها بشكل كامل.

ما هو حاصل الضرب الالتفافي لدالتين في ثلاثي الأبعاد؟

في ثلاثة أبعاد، الالتفاف هو عملية رياضية تجمع بين دالتين لإنتاج دالة ثالثة تمثل مقدار التداخل بين الدالتين عند تحريك إحداهما عبر الأخرى.

يُعرَّف حاصل ضرب الالتفاف في ثلاثة أبعاد على النحو التالي:

(و*ز) (س، ص، ض) = ∫ f(س، ص، ض) f(س، ص، ض) g(س، س، ص، ض، ض) dx’dy’dz

حيث f و g هما الدالتان اللتان يتم تدويرهما، و (س، ص، ض) هما إحداثيات النقطة التي يتم عندها إيجاد قيمة التدوير.

يمكن استخدام حاصل الالتفاف لأداء أنواع مختلفة من مهام التصفية ومعالجة الصور في ثلاثة أبعاد. ويُستخدم عادةً في مجالات مثل الرؤية الحاسوبية والتصوير الطبي، حيث يمكن استخدامه لتوضيح الصور أو تشويشها وتحسين الحواف وإزالة التشويش.

بشكل عام، يعتبر منتج الالتفاف أداة رياضية قوية يمكن استخدامها لتحليل الدوال ومعالجتها في ثلاثة أبعاد. وله مجموعة واسعة من التطبيقات في العديد من المجالات المختلفة، بما في ذلك الهندسة والفيزياء وعلم الأحياء.

كيف نذهب أبعد من ذلك مع الجاذبية؟

النظرية التخريبية للجاذبية هي نظرية تتحدى الفهم الحالي لكيفية عمل الجاذبية وتقترح تفسيرًا جديدًا لسلوكها. وتسعى هذه النظريات غالباً إلى تفسير الملاحظات أو الظواهر التي لا تفهمها النظريات الحالية للجاذبية فهماً كاملاً، مثل سلوك الأجسام الضخمة جداً أو تسارع تمدد الكون.

أحد الأمثلة على النظريات التخريبية حول الجاذبية هي نظرية الجاذبية المعدلة، والتي تقترح أن قوانين الجاذبية قد تحتاج إلى تعديل من أجل تفسير بعض الملاحظات بشكل كامل. تقترح هذه النظرية أن قوة الجاذبية قد يتم تعديلها من خلال وجود أنواع معينة من المادة أو الطاقة، أو من خلال انحناء الزمكان.

ومن الأمثلة الأخرى للنظرية التخريبية على الجاذبية نظرية المادة المظلمة، التي تقترح وجود نوع من المادة لا يتفاعل مع الضوء، وبالتالي فهو غير مرئي للتلسكوبات والأجهزة الأخرى. تقترح هذه النظرية أن المادة المظلمة قد تكون مسؤولة عن قوى الجاذبية التي تُلاحَظ في الكون، ويمكن أن تفسر سلوك الأجسام الضخمة جدًا مثل المجرات.

باختصار، النظريات التخريبية حول الجاذبية هي نظريات تتحدى الفهم الحالي لكيفية عمل الجاذبية وتقترح تفسيرات جديدة لسلوكها. وتسعى هذه النظريات إلى تفسير الملاحظات أو الظواهر غير المفهومة تمامًا من خلال النظريات الحالية للجاذبية، وقد يكون لديها القدرة على إحداث ثورة في فهمنا للكون.