تسجيل الدخول

تسجيل

في البدء كانت الكلمة

المؤلف:  جيمس بيني

المصدر:  الفيزياء الفلكية مقدمة قصرية جدا

الجزء والصفحة:  ص10

2026-06-28

48

الكون زائل، بينما قوانين الفيزياء أبدية. فقد كانت موجودةً قبل بداية الكون، وهي التي شكَّلَت بنيته. لا يمكن أن تُجرى تجربة بعينها بالطريقة نفسها دومًا، لأن العالم الواقعي يتغيَّر باستمرار. فاليوم أبرَدُ من الأمس، وهذه الحقيقة ستُؤثِّر في سير التجربة إلى حدٍّ ما. المجال المغناطيسي للأرض يُغيِّر اتجاهه باستمرار، وهذا سيُؤثِّر في التجربة بكيفيةٍ ما. الشمس تكبر في العمر وتزداد سطوعًا، والقمر يبتعد عن كوكب الأرض، وهذه الحقائق ستُؤثِّر على التجربة بطريقةٍ ما. في العالم الحقيقي لا شيء يبقى على حاله، ولكن في عالم عقل الفيزيائي هناك قوانين تمثل حقائق أبدية، لا تتغير أبدًا. هذا الثبات ليس وليد الصدفة وليس خداعًا؛ بل هو اختيارٌ مُتعمَّد. فالفيزيائي لا يشعر أنه استوعب ظاهرةً ما تمامًا إلا إذا أرجعها إلى قانونٍ أبدي لا يتغير.

إذا قمنا بجمع كل مُعدَّاتنا وشحنها إلى بلدٍ آخَر، إلى دائرة عرض أخرى، فستُجرى التجربة على نحوٍ مختلف، إلى حدٍّ ما؛ لأن المجال المغناطيسي للأرض سيكون مختلفًا في الموقع الجديد، ولأن مجال الجاذبية الأرضية سيكون مختلفًا، ولأن الموقع الجديد سيكون أكثر حرارةً أو أكثر برودة، ولأن فيض الأشعة الكونية في المختبر سيكون مختلفًا. ولكن قوانين الفيزياء ستبقى هي ذاتها بالقَدْر نفسه من الدقة. مرَّةً أخرى، ثبات قوانين الفيزياء هنا وهناك وفي كل مكان هو اختيارٌ متعمَّد؛ لأننا لن نهدأ حتى نستطيع أن نعزوَ أي اختلاف في كيفية سير التجربة في الموقع الجديد، مقارنةً بالموقع القديم، إلى اختلاف في الظروف التي تؤثِّر في الحل، الذي نحتاج إليه لتلك القوانين الفيزيائية الثابتة والشاملة.

هذا الإصرار على تفسير الظواهر، استنادًا إلى قوانينَ ثابتة في كل مكان وزمان، لا يمكنه فقط أن يجعل بالإمكان السفر عَبْر الزمان والمكان في الكون والعودة إلى أبعد الأزمنة. بل يزوِّدنا أيضًا بثلاثة أسلحةٍ قوية لنأخذها معنا في رحلاتنا. تُسمى هذه الأسلحة الطاقة، والزخم، والزخم الزاوي.

في عام 1915، أثبتَت إيمي نويثر نتيجةً حاسمة. وهي أنه إذا ظلَّت القوانين التي تحكم ديناميكا نظامٍ ما ثابتةً عند نقل النظام أو تدويره، فإنه أثناء حركته أو دورانه ثمَّة كمية يمكن حسابها من موقعه وسرعتِه الحاليَّين ستبقى ثابتة. ونقول إن للنظام «كمية محفوظة». الكمية المحفوظة الناتجة عن ثبات القوانين في كل مكان هي الزخم، والكمية المحفوظة الناتجة عن عدم تأثر النظام باتجاهه، سواء كان من الشرق إلى الغرب، أو من الشمال إلى الجنوب، أو أي اتجاه آخَر، هي الزخم الزاوي. وامتدادًا لنظرية نويثر، إذا بقيَت الديناميكا ثابتةً على مَرِّ الزمن، فإن هناك كميةً محفوظة أخرى وهي الطاقة. وهكذا، فإن الطبيعة الشاملة والأبدية لقوانين الفيزياء تؤدي إلى ظهور ثلاث كمياتٍ محفوظة مهمة، وهي الزخم، والزخم الزاوي، والطاقة. يساعد ثبات هذه الكميات كثيرًا عندما نحاول فهم نظامٍ ربما يكون بعيدًا جدًّا أو في الماضي السحيق.

في عام 1930،  اقترح فولفجانج باولي وجود جُسيماتٍ أطلق عليها اسم «النيوترونات» تحمل الزخم والطاقة بعيدًا أثناء التفاعلات النووية. جاءت فرضيتُه هذه ردَّ فعلٍ على أدلةٍ تجريبية أظهرَت بوضوحٍ عدم حفظ الطاقة والزخم. ومن ثَم اقترح وجود جُسيماتٍ غير مرئية تضمن حفظ الطاقة والزخم. لسنواتٍ طويلة، كانت النيوترونات مجرد فرضية، حتى رُصدَت أخيرًا عام 1956. ويصعُب رصدُها لأن مقاطعها العرضية صغيرة جدًّا، نحو ^46-10 م²  على أن تتفاعل مع أي شيء. في لغة الفيزياء الكلاسيكية، هذا يعني أن النيوترينو سيتصادم مع جُسيمٍ آخَر فقط إذا مَرَّ على مسافةٍ قريبة تصل إلى نحو   م =^23-10م  من مركز ذلك الجُسيم، وهي مسافة أصغر ﺑ 100 مليون مرة من حجم البروتون. في الواقع، تجعل ميكانيكا الكم تحديد موقع الجُسيمات بدقةٍ كبيرة أمرًا غير ذي معنًى؛ لذا فإن الدلالة الحقيقية للمقاطع العرضية الصغيرة جدًّا للنيوترونات هي أن احتمالية تفاعلها ضئيلة للغاية. ومع ذلك، تلعب النيوترونات دورًا مهمًّا في تشكيل بِنية الكون.