تمتلئ روايات وأفلام الخيال العلمي بالأفكار البعيدة ، 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 مركبة فضائية إلى سرعات رائعة في غضون ثوانٍ دون سحق الركاب ، هي ببساطة مستحيلة وفقًا لقوانين الفيزياء كما نفهمها. ومع ذلك ، يبدو أن هذه القوانين نفسها تسمح بمفاهيم خيال علمي أخرى تبدو بعيدة المنال ، من الثقوب الدودية إلى الأكوان الموازية. فيما يلي ملخص لبعض أفكار الخيال العلمي التي يمكن فعلها – من الناحية النظرية ، على الأقل.
الثقوب الدودية
تبدو فكرة الثقب الدودي – اختصار عبر الفضاء يتيح السفر الفوري تقريبًا بين أجزاء بعيدة من الكون – وكأنه تم إنشاؤه كسائق 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 العامةالتي ترى جاذبية كتشويه للزمكان الناجم عن الأجسام الضخمة. بالتعاون 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 النظر بجدية في فكرة السفر عبر ثقب دودي حتى الثمانينيات ، عندما قرر عالم الفيزياء الفلكية كارل ساجان أنه سيكتب رواية خيال علمي. وفقا ل بي بي سيشجع ساجان زميله الفيزيائي كيب ثورن على ابتكار طريقة مجدية للسفر لمسافات بين النجوم في لمح البصر. ابتكر ثورن على النحو الواجب طريقة – ممكنة من الناحية النظرية ، ولكنها غير محتملة للغاية في الممارسة – تمكن البشر من تحقيق السفر بين النجوم من خلال عبور ثقب دودي دون أن يصاب بأذى. وجدت النتيجة طريقها إلى رواية ساجان “اتصل“(Simon and Schuster: 1985) والذي تم تحويله لاحقًا إلى فيلم مع جودي فوستر في الدور الرئيسي.
في حين أنه من المستبعد جدًا أن تصبح الثقوب الدودية وسيلة نقل بسيطة ومريحة يتم تصويرها في الأفلام ، فقد توصل العلماء الآن إلى المزيد طريقة قابلة للتطبيق لبناء ثقب دودي من اقتراح ثورن الأصلي. من الممكن أيضًا أنه إذا كانت الثقوب الدودية موجودة بالفعل في الكون ، فيمكن تحديد موقعها باستخدام الجيل الجديد من أجهزة الكشف عن موجات الجاذبية.
محرك الاعوجاج
الشرط الأساسي لمعظم قصص المغامرات الفضائية هو القدرة على الانتقال من أ إلى ب أسرع بكثير مما نستطيع اليوم. وبغض 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 المفروضة بصرامة. هذه هي السرعة التي ينتقل بها الضوء – سرعة واحدة على وجه التحديد سنة ضوئية سنويًا ، وهو ليس سريعًا على الإطلاق في السياق الكوني. يبعد بروكسيما سنتوري ، ثاني أقرب نجم إلى الأرض ، 4.2 سنة ضوئية من الشمس ، بينما يبعد مركز المجرة 27000 سنة ضوئية.
لحسن الحظ ، هناك ثغرة في حدود السرعة الكونية: إنها تحدد فقط السرعة القصوى التي يمكننا السفر بها عبر الفضاء. كما أوضح أينشتاين ، يمكن تشويه الفضاء نفسه ، لذلك ربما يكون من الممكن التلاعب بالفضاء المحيط بالسفينة بطريقة تخرب حدود السرعة. ستظل سفينة الفضاء تسافر عبر الفضاء المحيط بسرعة أقل من سرعة الضوء ، لكن الفضاء نفسه سيتحرك أسرع من ذلك.
كان هذا ما كان يدور في أذهان كتاب “ستار تريك” عندما توصلوا إلى مفهوم “محرك الاعوجاج” في الستينيات. لكن بالنسبة لهم كانت مجرد عبارة تبدو معقولة ، وليست فيزياء حقيقية. لم يكن حتى عام 1994 عندما وجد المنظر ميغيل ألكوبيير حلاً لمعادلات أينشتاين التي أنتجت تأثير محرك الاعوجاج الحقيقي ، الموقع الشقيق لـ Live Science ذكرت ProfoundSpace.org، تقلص المساحة أمام سفينة الفضاء وتوسعتها إلى المؤخرة. بادئ ذي بدء ، 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 تسمح للشخصيات بالعودة وتغيير مسار التاريخ – للأفضل أو للأسوأ. لكن هذا يثير حتما مفارقات منطقية. في فيلم “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 ، حقا يمكن أن يحدث.
تمامًا كما هو الحال مع الثقوب الدودية والانحناءات الفضائية ، فإن الفيزياء التي تخبرنا أنه من الممكن السفر عبر الزمن تأتي من نظرية النسبية العامة لأينشتاين. هذا يعامل المكان والزمان كجزء من نفس سلسلة “الزمكان” ، حيث يتم ربط الاثنين بشكل لا ينفصم. مثلما نتحدث عن تشويه الفضاء باستخدام الثقب الدودي أو محرك الالتواء ، يمكن أن يتشوه الوقت أيضًا. في بعض الأحيان يمكن أن يتشوه لدرجة أنه يطوي مرة أخرى على نفسه ، فيما يشير إليه العلماء على أنه “منحنى مغلق زمنيًا“- على الرغم من أنه يمكن أن يطلق عليه بدقة آلة 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. تسمى أسطوانة Tipler ، يجب أن تكون كبيرة – بطول 60 ميلاً (97 كيلومترًا) على الأقل ، وفقًا لهامبل – وكثيفة للغاية ، مع كتلة إجمالية مماثلة لكتلة الشمس. لجعلها تعمل كآلة زمنية ، يجب أن تدور الأسطوانة بسرعة كافية لتشويه الزمكان إلى النقطة التي يطوي فيها الوقت مرة أخرى على نفسه. قد لا يبدو الأمر بسيطًا مثل تركيب مكثف التدفق في DeLorean ، لكن لديه ميزة أنه سيعمل حقًا – على الورق ، على الأقل.
الانتقال الاني
مثال الخيال العلمي الأصلي على النقل الآني هو “Star Trek”“ الناقل ، الذي ، كما يوحي الاسم ، يتم تصويره ببساطة على أنه وسيلة ملائمة لنقل الأفراد من موقع 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. بالنظر إلى هذه المصطلحات – وعلى مستوى الجسيمات دون الذرية بدلاً من البشر – فإن النقل الآني ممكن بالفعل ، وفقًا لـ آي بي إم.
تسمى عملية العالم الحقيقي النقل الآني الكمي. تنسخ هذه العملية الحالة الكمومية الدقيقة لأحد الجسيمات ، مثل الفوتون ، إلى جسيم آخر قد يكون على بعد مئات الأميال. يدمر النقل الآني الكمي الحالة الكمومية للفوتون الأول ، لذلك يبدو بالفعل كما لو أن الفوتون قد تم نقله بطريقة سحرية من مكان إلى آخر. تستند الحيلة إلى ما أشار إليه أينشتاين بـ “العمل المخيف عن بعد” ، ولكنه يُعرف رسميًا أكثر باسم تشابك الكم. إذا تم الاتصال بالفوتون الذي سيتم “نقله عن بعد” مع أحد زوج من الفوتونات المتشابكة ، وتم إرسال قياس الحالة الناتجة إلى الطرف المستقبل – حيث يوجد الفوتون المتشابك الآخر – عندئذ يمكن للفوتون الأخير أن يكون تحول إلى نفس حالة الفوتون المنقول عن بعد.
إنها عملية معقدة حتى بالنسبة لفوتون واحد ، ولا توجد طريقة يمكن من خلالها الارتقاء إلى نوع نظام النقل الفوري الذي شوهد في “Star Trek”. ومع ذلك ، فإن النقل الآني الكمي له بالفعل تطبيقات مهمة في العالم الحقيقي ، مثل الاتصالات المقاومة للاختراق والحوسبة الكمومية فائقة السرعة.
أكوان موازية
الكون هو كل شيء تكشفه لنا تلسكوباتنا – كل بلايين المجرات تتوسع إلى الخارج من الانفجار العظيم. ولكن هل هذا كل ما في الأمر؟ تقول النظرية ربما لا: قد يكون هناك كل الكون المتعدد من الأكوان هناك. فكرة “الأكوان المتوازية” هي موضوع خيال علمي آخر مألوف ، ولكن عندما يتم تصويرها على الشاشة فإنها تختلف عادةً عن كوننا فقط في تفاصيل ثانوية. لكن الواقع قد يكون أغرب من ذلك بكثير ، حيث تختلف المعايير الأساسية للفيزياء في عالم موازٍ – مثل قوة الجاذبية أو القوى النووية – عن عالمنا. تصوير كلاسيكي لكون مختلف حقًا من هذا النوع ، والمخلوقات التي تعيش فيه ، هي رواية إسحاق أسيموف “The Gods Themselves”“(يوم مزدوج: 1972).
مفتاح الفهم الحديث للأكوان المتوازية هو مفهوم “التضخم الأبدي”. هذا يصور نسيج الفضاء اللامتناهي في حالة توسع دائم وسريع بشكل لا يصدق. بين الحين والآخر ، تتسرب بقعة موضعية في هذا الفضاء – انفجار كبير قائم بذاتها – من التوسع العام وتبدأ في النمو بوتيرة أكثر هدوءًا ، مما يسمح للأجسام المادية مثل النجوم والمجرات بالتشكل بداخلها. وفقًا لهذه النظرية ، فإن كوننا هو إحدى 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. اعتقد العلماء في وقت من الأوقات أن الأكوان التي لها نفس المعلمات تقريبًا مثل عالمنا هي فقط القادرة على دعم الحياة ، لكن الدراسات الحديثة تشير إلى أن الوضع قد لا يكون مقيدًا مثل هذا ، ذكرت Live Science سابقًا. لذلك هناك أمل بالنسبة لفضائيين أسيموف حتى الآن – على الرغم من عدم الاتصال بهم ، كما يحدث في الرواية. ومع ذلك ، فإن آثار الأكوان الأخرى قد تكون قابلة للكشف لنا بوسائل أخرى. حتى أنه تم اقتراح أن “البقعة الباردة” الغامضة في الخلفية الكونية الميكروية هي الندبة الناتجة عن الاصطدام بكون موازٍ ، كما كتب إيفان بالدري ، أستاذ الفيزياء الفلكية بجامعة ليفربول جون مورس في المملكة المتحدة في المحادثة.
نُشر في الأصل على Live Science.
“هواة الإنترنت المتواضعين بشكل يثير الغضب. مثيري الشغب فخور. عاشق الويب. رجل أعمال. محامي الموسيقى الحائز على جوائز.”
