العلماء يطور شبكة عصبية تكتشف الجسيمات متناهية الصغر في النفايات الفضائي
تاريخ النشر: 10th, March 2024 GMT
المصدر : تاس
وجد علماء الفلك والرياضيات الأوروبيون أنه يمكن استخدام خوارزميات الرؤية الحاسوبية لتحليل الصور الرادارية والبحث عن جسيمات صغيرة وغير واضحة من النفايات الفضائية.
ونشر العلماء نتائج الدراسة في المجلة العلمية IET Radar Sonar & Navigation.
وقالت فريديريكا ماسيمي الباحثة في جامعة “روما – تري” الإيطالية إن طرق الرؤية الحاسوبية لن تسمح في المستقبل بمراقبة النفايات الفضائية الصغيرة الحجم فحسب بل وستزيد إلى حد بعيد من فاعلية مكافحة هذا الخطر.
وتوصل العلماء إلى هذا الاستنتاج في إطار تجربة حاولوا خلالها الاستفادة من الشبكات العصبية الموجودة المستخدمة في أنظمة الرؤية الحاسوبية بغية تحليل البيانات التي يجعها رادار TIRA الأوروبي.
و TIRA عبارة عن “صحن لاسلكي” بقطر 47 مارا يرصد الفضاء القريب في مدار الأرض المنخفض ويلتقط صوره، ستستخدم لاحقا للبحث عن النفايات الفضائية.
وتساءل العلماء هل يمكن استبدال الخوازميات التي تم تطويرها لتحليل صور يلتقطها رادار TIRA بالشبكات العصبية من أسرة YOLO التي غالبا ما تستخدم للبحث عن أجسام متحركة على الصور الفوتوغرافية.
وقام العلماء بتدريب شبكتي YOLOv5 وYOLOv8 العصبيتين على تحليل 3000 صورة للفضاء القريب، ثم تأكدوا من دقة عملهما باستخدام 600 صورة رادارية احتوت على كمية محدودة من النفايات الفضائية الصغيرة الحجم.
وأظهر الفحص أن كلا الشبكتين العصبيتين حددتا بنجاح ما بين 85% إلى 97% من جزيئات النفايات الفضائية التي يبلغ طولها 1 سم أو أكثر، وفي الوقت نفسه لوحظ في عملهما عدد ضئيل من النتائج الإيجابية الكاذبة. وقد تفوقتا في هذا المجال إلى حد بعيد على الخوارزميات المتخصصة المصممة لتحليل البيانات الواردة من رادار TIRA.
ويعتبر الباحثون أنه يمكن اعتبار نتائج التجربة هذه على أنها في مصلحة استخدام أنظمة الرؤية الحاسوبية عند وضع خريطة النفايات الفضائية في مدار الأرض المنخفض، وكذلك لتتبع تحركاتها في الوقت الفعلي (أونلاين). وسيسمح ذلك بالحد من احتمالات اصطدام الأجهزة الفضائية بالنفايات الفضائية.
المصدر: شمسان بوست
كلمات دلالية: النفایات الفضائیة
إقرأ أيضاً:
ثورتنا العلمية في مهب الريح.. هل نحن في حاجة إلى فيزياء كونية جديدة؟
"في كلٍّ من التطور السياسي والعلمي، فإن الشعور بالخلل الذي يمكن أن يؤدي إلى الأزمة هو شرط أساسي للثورة".
توماس كون، بنية الثورات العلمية.
تخيل أن طفلا يرسم نقاطا سوداء على بالون، وفور أن ينتهي ينفخ البالون، يلاحظ أن النقاط التي كانت قريبة من بعضها حين بداية الرسم تأخذ في التباعد كلما كبر حجم البالون. يسأل الطفل: هل تجري النقاط التي رسمها بعيدة عن بعضها؟ الإجابة المباشرة هي: لا، فالنقاط تبتعد، لا لأنها تتحرك، بل لأن جسد البالون يتمدد. هكذا مَثَّل الفيزيائي البريطاني آرثر إدينجتون حالة توسع الكون، حيث تتباعد مجراته وتترامى بعيدا عن بعضها بعضا، لكن هذه الحركة التوسعية التي يتعرض لها النسيج الكوني قد تعكر صفو قوانيننا الفيزيائية والفلكية التي تفسر أنظمة الكون وتشرح تمظهراته القديمة التي يمكن عبرها أن نتنبأ بسلوكه المستقبلي، مما يضع علم الكونيات بالكامل في مهب الريح.
من هنا جاءت مهمة التلسكوب الفضائي "جيمس ويب" الذي أُطلق في ديسمبر/كانون الأول 2021، التي تكرست من أجل إيجاد حل لمشكلات عدة لا تزال تؤرق الفلكيين وعلماء الطبيعة منذ عقود، وأهمها هي ما أُطلق عليها "كارثة علم الكونيات"، وهي الأحجية الكبرى التي يواجهها الفيزيائيون أمام ظاهرة التوسع الكوني. "لكن تلسكوب جيمس ويب لم يتمكن من إسعاف الباحثين بحل للمشكلة، بل عمّقها تماما"، هكذا قال آدم ريس، الفيزيائي الأميركي الحاصل على جائزة نوبل عام 2011، لمحرر "أبعاد".
من المعروف أن "جيمس ويب"، الغارق في الأفلاك البعيدة، كان نتاج جهد دولي ضم وكالات الفضاء الأميركية والأوروبية والكندية وآلاف العلماء والمهندسين والتقنيين من كل أنحاء العالم. حوى التلسكوب تقنيات معقدة جعلت إطلاقه ووضعه في مساره يبدو مثل تشكيل قطعة أوريغامي في الفضاء، وتعثره في إيجاد بعض الأجوبة المُنتظرة كان مفاجأة علمية صادمة، لكن كيف نفهم القصة من البداية؟
البالون الكوني الممتد
منذ عشرينيات القرن الماضي، بدأ علماء الفيزياء الفلكية في الحديث عن أن الكون يفعل الشيء نفسه الذي يفعله بالون الطفل، حيث تتباعد مجراته عن بعضها بعضا بسرعة هائلة، ومثل البالون الذي بدأ صغيرا، يعتقد العلماء، بحسب أكثر النظريات قبولا، أن الكون نشأ من نقطة واحدة متناهية الصغر، عظيمة الكثافة، لا يعرف العلماء حتى اللحظة كيف نشأت. كل ما نعرفه أن الكون كله كان منضغطا في هذه النقطة، قبل أن يأخذ طريقه في التوسع والتمدد مع الزمن، مُبعدا مجراته وأجرامه عن بعضها بعضا، ومنذ لحظة الظهور، لم يتوقف تمدد الكون أبدا، بل يتسارع في توسُّعه.
اقرأ أيضا list of 2 itemslist 1 of 2أميركا والصين تستعدان لحرب كبرى تستمر لسنوات.. فلمن ستكون الغلبة؟list 2 of 2أبعاد.. موقع الجزيرة نت يطلق صفحة جديدة للصحافة المعرفيةend of listاستطاع العالم "إدوين هابل"، الذي كان محاميا قبل أن يتوجه لدراسة علم الفلك، أن يصوغ قانونا أمكن به حساب معدل توسع الكون، من خلال قيمة حملت اسمه "ثابت هابل". وقد توصل العلماء بعد ذلك إلى طريقتين أساسيتين، ومجموعتين من أدوات القياس، لحساب ثابت هابل، أو سرعة توسع الكون، لكن المعضلة الكبرى التي تواجه علم الكونيات الآن، لدرجة وصفها بـ"الكارثة"، هي أن كل طريقة تصدر نتائج مختلفة. فما الذي حدث بالتحديد؟
من اللحظة صفر!
في البداية، دعونا نعِش اللحظات الأولى من تاريخ كوننا، فمن خلال حرارة تُقدَّر بالمليارات من الدرجات المئوية نشأت مكونات الذرَّة من بروتونات ونيوترونات وإلكترونات. وبسبب الكثافة الشديدة لمادة الكون من الإلكترونات السابحة، كان الكون مُعتِما تماما لا يمرر أي ضوء، بينما لم تسمح الحرارة بحدوث الارتباط اللازم بين الأنوية والإلكترونات لتكوين الذرات الأولى.
لكن بعد مرور نحو 380 ألف سنة، أصبح الكون باردا بما يكفي ليسمح لتلك الأنوية بأن تجذب الإلكترونات في مداراتها، فتكونت أولى ذرات الهيدروجين والهيليوم، هنا حصلت الإثارة الكبرى، حيث انطلقت فوتونات الضوء في سفر طويل حتّى أُنهكت تماما، لكنها في تلك الأثناء غمرت الكون كله، الآن، يتمكن العلماء من رصد آثار هذا السفر، وحركة تلك الفوتونات التي غمرت كل أرجاء الكون، إنه وهج الانفجار العظيم! يطلق العلماء على هذا الضوء مصطلح "إشعاع الخلفية الكونية الميكروي"، الذي كان اكتشافه في الستينيات سببا في حصول عالمَيْ الفلك "أرنو بنزياس" و"روبرت ويلسون" على جائزة نوبل للفيزياء لعام 1978.
يُعدّ إشعاع الخلفية الكونية أحد أهم الموارد التي يعتمد عليها علماء الكونيات في فهم أحوال الكون قبل أكثر من 13.7 مليار سنة، ومما يُدرس في تلك المرحلة مسألة معدل توسع الكون، وبحسب ما أشارت لمحرر "أبعاد"، تقول "ليشيا فيردي"، أستاذة علم الكونيات في جامعة برشلونة: "تعطي القياسات المعتمدة على إشعاع الخلفية الكونية لثابت هابل قيمة تساوي نحو 244 ألف كيلومتر في الساعة لكل مليون فرسخ فلكي"، وهذا الرقم يُعبِّر عن سرعة توسع الكون بين مجرتين داخل قطعة من الفضاء طولها 3.26 مليون سنة ضوئية.
إذن قاس العلماء معدل توسع الكون، وبالتبعية استطاعوا معرفة حجمه في الماضي والتنبؤ بحجمه في المستقبل، إلى جانب عدد من النتائج الأخرى التي تمثل أساسات علم الكونيات. لكن ليت الأمر كان بهذه السهولة، فقد وجد العلماء نوعا آخر من القياسات لحساب معدل توسع الكون. تقول فيردي مرة أخرى لنا: "هناك العديد من الطرق لقياس ثابت هابل، لكنها جميعا تنتمي إلى واحدة من هاتين الفئتين: إما أن يُستنتَج من خلال النظر في خصائص الكون في فترة مبكرة جدا من تاريخه، عن طريق رصد إشعاع الخلفية الكونية، أو يُقاس بالنظر في فترة متأخرة من تاريخ الكون (أي في الوقت الحالي) عن طريق رصد سرعة ابتعاد المجرات الأخرى عنا".
حين قاس العلماء سرعة ابتعاد المجرات الأخرى عنا، وجدوا أن ثابت هابل يساوي 264 ألف كيلومتر في الساعة لكل مليون فرسخ فلكي، وهي تقريبا النتيجة التي توصل إليها آدم ريس وفريقه البحثي في سبتمبر/أيلول الماضي باستخدام جيمس ويب في ورقة نُشرت بالدورية الشهيرة "ذا أستروفيزيكال جورنال". ومهما تكررت القياسات يظل فارق النتيجة بين نوعَيْ القياس كبيرا، فهل الكون يتوسع بسرعة 244 كما تقول قياسات الخلفية الكونية، أم 264 ألف كيلومتر في الساعة كما تقول قياسات سرعة المجرات؟ وهل يُنبئ ذلك بحاجة العلماء إلى فيزياء جديدة لحل هذه الكارثة؟
هذا الاختلاف في القياسات، أو ما يسمى بتوتر "هابل"، هو كارثة علم الكونيات الحالية، لأن ثابت هابل يسري حكمه على كل ما هو كوني، فهو يحدد المعدل الذي يتوسع من خلاله الكون، وبالتالي يرشدنا إلى معرفة عمره، ويرسم الجدول الزمني لتتالي الأحداث فيه وصولا إلى حجمه الحالي والمستقبلي. كما أنه يساعد العلماء على تقدير المسافات إلى الأجرام الأخرى في جميع أنحاء الكون. إلى جانب ذلك، فإن قيمة ثابت هابل تساعد العلماء على فهم خصائص الطاقة المظلمة والمادة المظلمة، وهما مكونان غامضان يمثلان 95% من تركيب هذا الكون، لا يعرف العلماء عنهما إلا أقل القليل. والخلل في ذلك معضلة، حيث أدى إلى انقسام في المجتمع العلمي بين مَن يرى أن المشكلة في البيانات أو الإحصاءات أو الأساليب المستخدمة لقياس الثابت، وبين مَن يعتقد أن الخلل امتد إلى النظرية نفسها أو قُل النموذج والأساس النظري الذي تعتمد عليه تلك القياسات أو حتّى فيزياء الكونيات من الأساس، التي تبني نفسها على نتائج النظرية النسبية العامة لألبرت أينشتاين.
يعد "بافيل كوروبا"، الأستاذ بمعهد هيلمهولتز للإشعاع والفيزياء النووية بجامعة بون الألمانية، واحدا من أولئك الذين يعتقدون أن الخلل يكمن في الأساس النظري، وبالتالي هو أحد العلماء الذين يكرسون أنفسهم لحلٍّ لهذه الكارثة، عبر وضع نظرية بديلة، وقد أوضح لمحرر "أبعاد" أنه "يمكن تفسير توتر هابل عبر دراسة اختلاف كثافة المجرات، فمجرتنا توجد في منطقة من الكون ذات كثافة مجرية منخفضة نسبيا"، تأتي فكرة كوروبا التفسيرية هذه في إطار ورقة بحثية نشرها مؤخرا بصحبة فريق من الباحثين في دورية "مونثلي نوتيس" التابعة للجمعية الفلكية الملكية.
تشير الورقة إلى أننا نسكن داخل فقاعة كونية هائلة، تزيد كثافة المجرات داخلها عن خارجها، وبسبب ذلك تنجذب المجرات القريبة إلى أطراف الفقاعة بسرعة أكبر من المعتاد، ومن هنا يرى "كوروبا" أن هذا هو السبب في أن ثابت هابل يخرج بقيمة أكبر (تصل إلى نحو 7%) حينما يقاس من خلال سرعة المجرات مقارنة بقياسه من خلال إشعاع الخلفية الكونية، أي إن فارق السرعة لا يحصل بسبب توسع الكون، وإنما بسبب هرولة المجرات إلى حدود الفقاعة تلك.
الجاذبية المعدلة.. ووجوه أخرى للمعضلة
لكن فرضية كوروبا تلك، وإن كانت تجيب بشكل ما عن سبب توتر ثابت هابل، فإنها تستند إلى فيزياء جديدة تختلف عما عهدناه في حصص العلوم بالمدرسة الإعدادية، وهي ما تسمى "ديناميكا نيوتن المعدلة" (MOND)، وهي نظرية مقترحة بديلا للجاذبية المعروفة في "فيزياء نيوتن" و"النظرية النسبية"، وتفترض تلك النظرية أن طبيعة الجاذبية تختلف في المسافات الشاسعة، ولكن فيما يبدو فإن هذه النظرية خلقت المزيد من المشكلات والاضطرابات في علوم الكونيات.
ولفهم الأمر دعنا نتحدث عن نظريات الجاذبية مثلما نتحدث عن أجيال هواتف الآيفون. مثلا، هناك الجاذبية العادية التي تحدَّث عنها نيوتن قبل نحو أربعة قرون، وهي ما تُبقي أقدامنا على الأرض وتتسبب في سقوط ثمرات التفاح. تعمل هذه النظرية جيدا في معظم المواقف اليومية، لكن منذ نحو قرن من الزمان، توصل "ألبرت أينشتاين" إلى تفسير أكثر تفصيلا للجاذبية يسمى النسبية العامة، وفي هذه النظرية يشير إلى أن الجاذبية ليست قوة تنشأ بين الأجسام كما كان يعتقد نيوتن، لكنها نتيجة لقدرة الأجسام على ثني نسيج المكان والزمان من حولها.
ورغم براعة نظرية أينشتاين في شرح الكثير عن الكون عبر تلك النظرية، فإن قدرتها التفسيرية قلَّت في بعض النطاقات. مثلا، عندما ينظر العلماء إلى كيفية دوران المجرات وحركتها في التجمعات المجرية، فإنهم يلاحظون أنها لا تتسق مع توقعات نسبية أينشتاين، وهنا يأتي دور نظريات "الجاذبية المعدلة" التي يفترض المؤيدون لها أنها تحديث أو تصحيح لنظرية النسبية العامة، وبحسب عالِمنا "كوروبا" فإنه يرى أن الجاذبية قد تعمل بشكل مختلف على المقاييس الكبيرة جدا أو الصغيرة جدا، مقارنة بما اعتدنا عليه، حيث تفترض نظرية الحرباء (أحد روافد الجاذبية المعدلة) أن قوانين الجاذبية ليست ثابتة في الكون كله، بل تتغير طبيعة الجاذبية في حالات خاصة بتغير البيئة المحيطة، ومن هنا جاء وصف الحرباء.
فوضى في أروقة قسم الفيزياء
لكن كما ذكرنا، فإن نظريات "الجاذبية المعدلة" مثلها مثل "ثابت هابل" خلقت الكثير من المشكلات في جوانب أخرى لعلم الكونيات ما زالت إلى الآن بلا حل، كما أنها وإن كانت تتسق مع بعض الأرصاد الفلكية المصورة عبر المراصد الكبرى والأقمار الصناعية المتخصصة، فإنها لا تتسق مع أرصاد أخرى أكثر، ما يجعل العلماء إلى الآن غير متشبثين بها بقوة تكفي لدفعها للتنافس مع نظريات أينشتاين. في هذا السياق نعود مجددا إلى "ليشيا فيردي"، التي ترى أنه في الوقت الحالي ما زال "النموذج النظري القائم لفيزياء الكونيات ناجحا، فهو يمتلك قدرة تفسيرية جيدة لمجموعة كبيرة من الأرصاد والبيانات، بالتالي إذا أردنا تعديل هذا النموذج لحل مشكلة ثابت هابل، فقد يؤثر ذلك على الجوانب الأخرى له، وقد يخلق مشكلات كبيرة في مكان آخر".
لكن "إنريكو رينالدي"، وهو زميل باحث في قسم الفيزياء في جامعة ميريلاند الأميركية، ما زال يرى ضرورة تأسيس فيزياء جديدة مهما كان الثمن، معتبرا ذلك هو الطريق الوحيد للخروج من المأزق. كان "رينالدي" بالتشارك مع فريق دولي قد قام بتحليل قاعدة بيانات لأكثر من 1000 انفجار نجمي، لدعم فكرة ثورية تماما في هذا النطاق، وهي أن ثابت هابل قد لا يكون ثابتا من الأساس.
يقول "رينالدي" في تصريح حصل عليه محرر "أبعاد": "السؤال الذي طرحناه في ورقتنا البحثية هو: ماذا لو لم يكن ثابت هابل ثابتا؟ وماذا لو تغير بالفعل؟"، وحتى يدلل رينالدي على فكرته التي تُطيح بثبات ثابت هابل، فإنه قام بتقسيم المسافة بين الأرض وبين أبعد الانفجارات النجمية إلى ما يشبه الصناديق، كل صندوق يحتوي على مجموعة من الانفجارات النجمية التي توجد على مسافة قريبة من بعضها بعضا، وبقياس قيمة ثابت هابل عبر طرق إحصائية قاموا بتطويرها، تبين أنه يختلف بين كل صندوق والآخر على حسب المسافة، ويعلق "رينالدي" على ذلك قائلا: "إذا كان ثابت هابل ثابتا، فلا ينبغي أن يكون ذا قيمة مختلفة عندما نستخرجه من صناديق ذات مسافات مختلفة، لكن نتيجتنا الرئيسية هي أنه يتغير فعليا مع المسافة المتغيرة"، والمحصلة التي خرج بها "رينالدي" ورفاقه أن ثابت هابل قد لا يكون ثابتا بالمرة.
وقد تسببت تلك النتائج في تعميق أزمة علم الكونيات، لأن تحويل "ثابت" هابل من "ثابت قلق" إلى "متغير" مطلق يعني أن معدل توسع الكون ليس منتظما، وبالتالي تتأثر معارف وفهوم العلماء عن طبيعة المادة والطاقة المظلمتين، بل وسيصل الأمر إلى التأثير على فهمنا لتطور الكون منذ العصور المبكرة وحتى الوقت الحاضر. كل ما سبق ونحن لم نذكر بعد تأثير تلك النتائج على فهم العلماء لتطور الهياكل الكونية الكبرى مثل المجرات ومجموعات المجرات، بل وتوزيع المادة في الكون، هل هي متجانسة ومتساوية الكثافة أم لا؟ ويمتد الأمر وصولا إلى عمر الكون نفسه.
وبسبب التأثير الخطير للاعتماد على نظرية جديدة في علم الكونيات، فإن هناك من الفيزيائيين مَن يحاول إنقاذ الموقف، وأنه بدلا من البحث عن فيزياء جديدة، علينا أن نعيد النظر في أدوات القياس، أو الطرق التي نستخدمها لقياس قيمة ثابت هابل، وهذا هو عمل فريق يقوده باحثون من جامعة شيكاغو الأميركية.
قام هذا الفريق بعمل دراسة متفحصة لقياسات ثابت هابل بناء على سرعة المجرات القريبة، ولكنهم استخدموا طرقا غير معتادة، حيث فحصوا نجوما تسمى "العمالقة الحمراء" يمكن استخدامها لمعرفة المسافة بيننا وبين مجرة أخرى، ومن ثم دراسة معدلات ابتعادها عنا، وفي دراستهم التي نُشرت بدورية "ذا أستروفيزيكال جورنال" قال الباحثون من هذا الفريق إن القياسات جاءت قريبة من تلك المأخوذة من إشعاع الخلفية الكونية.
أضاف هذا الفريق أن القياسات المعتمدة على المتغيرات القيفاوية (نوع آخر من النجوم يُستخدم عادة في هذه القياسات) ربما تعطي قيمة أكبر من المعتاد لثابت هابل بسبب أن هذه النجوم توجد عادة في منطقة نشطة من المجرات، ما قد يؤثر على طرائق القياس، وطبقا لهذا الاستنتاج على العلماء أن يدعوا النظريات مستقرة، وأن يستنفدوا جهدهم في البحث عن بدائل في نطاق القياسات.
الثورات العلمية وجدران الثقة الباردة
والحقيقة فإن الأزمة التي تواجهها العلوم الكونية تضعنا في طريق الثورات العلمية، وهو مسار تمر عبره النظريات العلمية في دورات، حيث تظهر النظرية في أحد الأطوار حلا لمشكلة، ثم في طور آخر تصبح -هي نفسها- مشكلة تبحث عن حل. وقصة الثورة العلمية هي قصة المفاجأة التي تُفتت جدران الثقة التي تلتف حول نظرية ما، المفاجأة التي تُسكت النظرية القديمة لتمهيد الطريق نحو ثورة علمية جديدة.
فمثلا حينما توقع العالمان جون أدامز وأوربان لوفيرييه مدار كوكب أورانوس بناء على قوانين نيوتن، قبل نحو قرنين من الزمن، أحدثا ثورة في تاريخ العلم، حيث تمكن علماء من الاعتماد على نموذج نظري (قوانين نيوتن)، لا عبر أدوات رصد، للاستدلال على وجود جُرم سماوي (كوكب أورانوس)، وحينما ظهرت مشكلة في تطابق التوقعات مع النتائج بدرجة طفيفة، افترض العالمان وجود كوكب أبعد من أورانوس وهو نبتون، الذي تأكد وجوده فيما بعد في استعراض مذهل لقوة المنهجية العلمية.
لكن حينما حاول "لوفيرييه" حل مشكلة شبيهة تتمثل في عدم اتفاق موقع مدار كوكب عطارد مع توقعات نظرية نيوتن، بالطريقة السابقة نفسها مفترضا وجود كوكب آخر جاءت النتيجة مخيبة، لأن المشكلة في هذه الحالة لم تكن في طبيعة البيانات أو طريقة القياس، بل كانت في قوانين نيوتن ذاتها، هنا ظهرت النظرية النسبية وأعطت إجابة دقيقة عن الخلل الطفيف في مدار كوكب عطارد.
في المرة الأولى نجح حدس العالِمَيْن، لكنه أخفق في الثانية، وهذه هي إحدى أكبر المشكلات في الطريقة العلمية بحسب بيير دوهيم، الفيلسوف الفرنسي في كتابه "غاية وبنية النظرية الفيزيائية"، حيث يواجه العلماء مشكلة ما في تجاربهم، فلا يعرفون مصدرها: هل هي في القوانين ذاتها، أم في طرق القياس، أم في طريقة بناء النتائج من تلك الطرق؟ الأمر كذلك الآن، نحن لا نعرف أين يكمن الخطأ في العلوم الكونية. في حديثها مع "أبعاد" ترى العالمة فيردي بأنه: "ربما لم ننظر بالدقة الكافية في الأخطاء المنهجية التي نقوم بها أثناء إجراء تلك القياسات، ربما يوجد شيء لا نراه بالفعل".
على سبيل المثال، ربما لا نفهم نوعية من النجوم المتغيرة بطريقة صحيحة، حيث قد تحتاج إلى تأمل القوانين التي تصفها لبعض الضبط، أو ربما تكون هناك مشكلة متعلقة بانحناء شعاع الضوء المسافر من تلك المجرات البعيدة إلينا، حينها بحسب عالِمتنا فيردي "سيقوم المجتمع البحثي بجهد كبير في هذا الاتجاه، نحو معالجة التفاصيل، ولكن ماذا لو كانت المشكلة في النموذج النظري نفسه الذي يشرح الكون كله من لحظة ميلاده إلى نهايته؟"، هنا لا بد أننا سنحتاج إلى فيزياء جديدة.
يتفق ذلك بالضبط مع فكرة فيلسوف العلم الشهير توماس كون في كتابه "بنية الثورات العلمية"، حينما عرَّف فترة "علم الكارثة" بأنها تلك الفترة الضبابية التي يتخبط فيها العلماء بين إجابات لأسئلة محيرة وغير مفهومة، ورغم محاولات العلماء المضنية لإيجاد حلول، و"ترقيع" النظريات الموجودة بين أيديهم لحل المشكلة، فإن الكارثة تتفاقم على كل حال مع الزمن، حتى ينتج عنها علم جديد تماما.
ويُعد أشهر مثال على تلك الحالة هو تلك النقطة الزمنية التي ظهرت عندها النسبية على يد أينشتاين. في البداية كان المجتمع العلمي متفقا على عدة قواعد يمارس بها العلم بشكل يومي متزن وهادئ كجريان نهر. إحدى الفرضيات التي اتفق عليها الجميع كانت فكرة "الأثير"، وهو الوسط الذي يسمح بانتقال الضوء في الفراغ، لكن ذلك استدعى أن تكون سرعة الضوء في اتجاه الأثير مختلفة عن سرعته عكس اتجاه الأثير، يشبه الأمر أن تمشي بقارب مع أو ضد اتجاه تيار الماء، في الحالة الأولى سوف تكون أسرع لأنك تمشي مع التيّار، لكن مشكلة ما ظهرت حينما حاول كلٌّ من مايكلسون ومورلي قياس ذلك الاختلاف في السرعة عبر جهاز حديث قاما بتطويره، فوجدا أن سرعة الضوء تظل ثابتة مهما تغير اتجاه القياس. تكررت التجربة أكثر من مرة، وقام بعض الفيزيائيين بوضع حلول مكملة أو مساعدة، لكنّ أحدا منها لم ينجح، هنا ظهرت مشكلة لا يمكن تجاوزها، وهي ما يرى توماس كون أنها مرحلة الثورة.
فمع الحيرة التي حلّقت فوق عقول الفيزيائيين النظريين، جاء أينشتاين بنظريته النسبية الخاصة. لم يعتمد أينشتاين على مسلّمات النماذج الفيزيائية السابقة التي تقول إن الزمان والمكان هما نطاقات ثابتة كديكور مسرح بينما يتحرك الممثلون ويؤدون أدوارهم، بل قرر اختراقهما لصنع ثورة لم تعتمد على ما سبق من فيزياء، لأنه بالأساس كان يحطم أشياء دأب الفيزيائيون لمئات السنين على اعتبارها مسلّمات. ولّد أينشتاين في تلك اللحظة نموذجا ومنهجا جديدا فيه الزمان والمكان أشياء نسبية.
هل يمكن أن يحدث ذلك في حالة توتر هابل فنخرج بنظرية جديدة؟ يقول آدم ريس تعليقا على تلك المشكلة لمحرر "أبعاد": "لا نعرف أي شيء بعد، قد يشير ذلك إلى وجود طاقة مظلمة غريبة، أو مادة مظلمة غريبة، أو ربما نحتاج إلى مراجعة لفهمنا للجاذبية، أو ربما هناك جسيم ما لم نكتشفه بعد يُعد فريدا من نوعه".
يرى ريس أن التفسير الأكثر بساطة هو أن أخطاء القياس تتآمر معا، ولهذا السبب من المهم جدا إعادة القياسات بدقة أكبر، وهذا هو ما ينوي فعله: التدقيق في نتائج إشعاع الخلفية الكونية وكذلك أرصاد المجرات القريبة. ولكن مع ذلك، يضيف قائلا: "إن الاحتمالات الأكثر إثارة للاهتمام بشأن فيزياء جديدة تماما لم تصل إليها عقولنا بعد لا تزال مطروحة على الطاولة".
مهرجان الفيلم العربي في تورنتو.. نافذة المهاجر على السينما العربية