لمَ يبدو لنا الكون مظلمًا على الرغم من وجود النجوم؟
تاريخ النشر: 18th, September 2024 GMT
ترجمة - حافظ إدوخراز -
هذا سؤال في غاية الأهمية، وقد شغل بال علماء الفلك لفترة طويلة من الزمن. لذا دعونا نُعِد طرحه من جديد: تشرق الشمس كل يوم وتضيء كوكبنا، وهذا أمر مؤكد لا لبس فيه، غير أن السماء خلال الليل (وفي الصور التي يلتقطها علماء الفلك بشكل عام) تكون سوداء مظلمة!
يجب أن تعلم بداية وقبل كل شيء أننا نتلقّى من الشمس كمية من الضوء أكبر بكثير مقارنة بالنجوم الأخرى لأن الشمس نسبيًّا أقرب من الأرض، فهي تبعد عن كوكبنا 150 مليون كيلومتر فقط، مقارنة بأربعين ألف مليار كيلومتر للنجم الآخر الأقرب إلينا والمسمّى بالقنطور الأقرب أو «بروكسيما سنتوري» (Proxima Centauri).
ولكي تستوعب الفرق على نحوٍ أمثل، ما عليك سوى أن تنظر إلى المصباح الموجود على الطاولة بجانب سريرك، ولاحظ كم هو يضيء من حولك بشكل جيّد. إذا تخيّلنا الآن أن هذا المصباح يمثّل الشمس، فإن أقرب نجم آخر من الأرض يمثله مصباح موجود على بُعد مائة كيلومتر من غرفتك! من الواضح إذن أن الشمس تمنحنا الكثير من الضوء بينما لا يصل إلينا من باقي النجوم الأخرى سوى القليل من الضوء.
وفضلًا عن ذلك، يملك كوكب الأرض غلافا جويا، وهذا أمر مهم جدا بالنسبة إلى موضوع حديثنا لأن الهواء المحيط بنا قادر على تشتيت الضوء، وخاصة الأزرق منه. وبالتالي فإن الضوء الأزرق المنبعث من الشمس ينتشر في الهواء، مما ينتج عنه إضاءة تشمل سائر الكوكب، وتبدو لنا السماء زرقاء خلال النهار! وهذا يعني أننا إذا ذهبنا إلى مكان آخر حيث لا يوجد غلاف جوي، فلن تكون السماء زرقاء أثناء النهار، ففي القمر على سبيل المثال، تبدو السماء سوداء في الليل كما في النّهار!
يمكنك أيضا أن تقول لنفسك إنه إذا الكون غير متناهٍ، فينبغي حتمًا أن نصادف نجمًا ما في أيّ اتجاه ننظر إليه، ونستقبل بالتالي الضوء المنبعث منه. وتلك هي المفارقة الشهيرة التي يُطلق عليها في علم الفلك بمفارقة أولبرز (Olbers›s paradox) نسبة إلى عالم الفلك الألماني هاينريش فيلهلم أولبرز (Heinrich Wilhelm Olbers). وقد عكف علماء الفلك على التفكير مليًّا في هذه المفارقة، إذ إن من المفترض ألا تكون السماء سوداء وإنما أن تشعّ بالضوء بالنظر إلى وجود أعداد كبيرة من النجوم في الكون الفسيح!
ومع ذلك، فإن السماء سوداء للغاية، فلم يا ترى؟ ثمّة العديد من الأشياء التي يجب أخذها بعين الاعتبار. أولا، إن الكون ليس شفّافًا تمامًا، والغبار الموجود بين النجوم قادر على امتصاص الضوء (وخاصةً الضوء الأزرق). وبالتالي فهناك ضوء لا يصل إلينا.. وبعض النجوم تصبح غير مرئية بالنسبة لأعيننا!
ثم إن الكون آخذٌ في الاتّساع، وهذا يعني أن المجرّات تبتعد عن بعضها البعض. وتكون النتيجة أن موجات الضوء المنبعث من الأجسام البعيدة تتمدّد أثناء سفرها عبر الفضاء ويزداد طولها، فيتحول لون الضوء بذلك إلى الأحمر مع الوقت، بل يصير في بعض الأحيان شديد الحمرة لدرجة أن أعيننا لا تعود قادرة على إبصاره.
ولكن أعرني انتباهك رجاءً، فالأمر أكثر تعقيدًا بعض الشيء! عليك أن تدرك أن عينيك في الواقع لا تريان سوى جزء صغير من الضوء، أي ذلك الجزء الواقع بين اللونين الأحمر والبنفسجي (ترى هذه المجموعة من الألوان في قوس قزح). غير أن ثمّة ألوانا أخرى ليس باستطاعة العين البشرية أن تبصرها (الأطوال الموجية من الطيف الكهرومغناطيسي التي لا تستطيع العين التقاطها / المترجم): فما دون اللون الأحمر، هناك الأشعة تحت الحمراء ثم موجات الراديو؛ وما فوق اللون البنفسجي، توجد الأشعة فوق البنفسجية والأشعة السينية (X-rays)، ثم أشعة جاما (Gamma rays).
يؤدي توسّع الكون إلى احمرار الضوء الأوّلي المنبعث من النجوم، إذ يمكن أن يتحول من اللون البنفسجي إلى اللون الأصفر على سبيل المثال. لكن هذا التغيّر يعتمد على المسافة التي يقطعها الضوء، والأجسام البعيدة يتحول ضوؤها بشدّة نحو اللون الأحمر لدرجة أنه يتجاوز اللون الأحمر إلى ما دونه. وإذا وقع وتحوّل الضوء من اللون البنفسجي إلى الأشعة تحت الحمراء فإنك ببساطة لن تتمكن من رؤيته!
من جهة أخرى، يستغرق الضوء بعض الوقت للسفر، فهو يقطع مسافة 300 ألف كيلومتر في الثانية. قد يبدو هذا كثيرًا بالنسبة لك، لكنه يعني أن الضوء المنبعث من الأجسام البعيدة يستغرق في الواقع وقتا طويلا للغاية من أجل الوصول إلينا نظرا لبعد هذه الأجسام عنا (قد يستغرق الآلاف أو الملايين أو حتى المليارات من السنين!). لكن النجوم لا تعيش للأبد، فالنجوم مثل شمسنا على سبيل المثال تعيش عشر مليارات سنة، والبعض الآخر منها يعيش بضعة ملايين من السنين فقط. وهذا يعني أنه حينما تنظر إلى السماء نحو أحد الاتجاهات، فقد تكون النجوم في تلك اللحظة قد ماتت أو لم تولد بعدُ وبالتالي فلن نستقبل أي ضوءٍ منها.
ويجب أن نضيف على ذلك أن عمر الكون نفسه لا يتجاوز 13.8 مليار سنة فقط، ولهذا فلا يمكننا أن نرى سوى ذلك الجزء من الكون الذي استغرق الضوء المنبعث منه أقل من 13.8 مليار سنة للوصول إلينا... إنه حيّز صغير جدا من الكون.
إن السماء سوداء بشكل طبيعي، إذا ما أخذنا بعين الاعتبار طيف الألوان التي يمكن لأعيننا نحن البشر إبصارها. ولو كانت عيناك قادرة أن ترى الأشعة تحت الحمراء أو الأشعة السينية، لظهرت لك السماء بالفعل لامعةً تشعّ بالضوء!
د. يائيل نازيه عالمة فلك بجامعة لييج (بلجيكا)
المصدر: موقع The Conversation
المصدر: لجريدة عمان
كلمات دلالية: من الضوء الضوء ا یعنی أن
إقرأ أيضاً:
الفلك .. علم مُعقد بمبادئ بسيطة
يقول أبو درة، أحد الأصدقاء الرائعين الذين اعتادوا على السفر بكثرة: إنك حين تنتقل من مكان لآخر في هذا الكوكب فهناك جانبان يشعرانك بالغربة وبحاجة لكي تعتاد عليهما: الأرض والسماء، لكنك إذا كنت فلكيا أو عارفا بـ«صناعة النجوم» كما أسماه العرب قديما، فإن جانب السماء سيختصر نصف غربتك تقريبا ويخبرك بمكانك في الأرض، وستشعر بألفة المكان سريعا لأنك عرفت نصف ما يحيط بك تقريبا، فتـَصوَّر فقط أنك بمجرد النظر للسماء وأجرامها تستطيع -بالتقريب- معرفة الوقت، وإحداثياتك على الأرض، وكذلك في أي من شهور السنة أنت، وغيرها من معطيات الزمان والمكان، وهذه هي ميزة أن تتقن علم الفلك ولو بأسس المعرفة فيه فقط، وأرى أن أخذ جرعة متوسطة من علم الفلك يوفر لك فهما واسعا لما حولك في الطبيعة، لأنك في الأساس تعيش في حياة يحكمها هذا العلم، فأنت تنام وتستيقظ وتعرف مرور الزمن من خلال حركة الشمس في السماء ودوران الأرض حول نفسها، ويتبدل الحال في الجو المحيط بك عبر فصول السنة من كمية الإشعاع الشمسي الذي يسقط على منطقتك الجغرافية، وكذلك تستطيع فهم الأضواء التي تراها في السماء وما إذا كانت نجوم أو كواكب أو أقمار صناعية أو طائرات وغيرها.
ولأن الفلك وعلوم الفضاء يمثلان مظلة واسعة تندرج تحتها الكثير والكثير من التخصصات العلمية والهندسية، فيمكننا اعتبارهما مظلة لفهم كل تلك العلوم، فالبشر لم يخترعوا التلسكوب إلا في القرن السابع عشر بعد أن تكوّن لديهم فهم كافٍ لسلوك الضوء من انكسار وانعكاس وغيره، وكيف يمكنهم صناعة زجاج نقي وصقله بشكل جيد لصناعة مرايا وعدسات يمكن من خلالها أن نشاهد الأجرام البعيدة.
ثم استغرق الأمر حوالي 4 قرون كي نخترع الأجهزة الإلكترونية، ونفهم ميكانيكا المدارات بشكل دقيق، ونطور الصواريخ المعقدة من أجل وضع تلسكوب هبل الفضائي في مدار حول الأرض ليستطيع رؤية ما لا يمكننا رؤيته من سطح الأرض، أي أن هناك جيشا من العلماء والباحثين والمهندسين الذين طوروا كل هذه العلوم ومشتقاتها على مدى قرون طويلة ليجعلوا هذا الإنجاز ممكنا، بحيث شكل الفلك وعلوم الفضاء أحد المحركات الفعالة لتطوير كل هذه التقنيات في سبيل سعينا لفهم الكون ومعرفة مكاننا فيه وماضينا ومستقبلنا.
الأمر الجميل والذي كنت ولا زلت مقتنعا به أنه رغم الغموض الذي يحيط بعلم الفلك -لمن لم يقترب منه- والذي يبدو وكأنه عبارة عن مجرد ظلام ومعادلات رياضية وحسابات معقدة، فإنه يمكن بسهولة إيصال الأفكار الأساسية المتعلقة به إلى أذهان أغلب الناس، والتبسيط دائما سبيل لدخول الفكرة إلى عقول الآخرين، فممكن مثلا بسهولة أن توضح لابنك الذي لم يتجاوز السادسة من عمره كيف يتقلب الليل والنهار من خلال كرة صغيرة ومصباح هاتفك الجوال، وبالأدوات نفسها تستطيع أن تشرح له اختلاف الفصول عبر السنة، وكذلك أن توضح لماذا تنطلق الصواريخ بشكل مائل إلى الفضاء. وعن طريق حبل قصير وحجارة صغيرة مربوطة به أن توضح لماذا لا تسقط الأقمار الصناعية على الأرض وتبقى في مدارها بشكل مستمر، وأيضا أن تنطلق من مبدأ أن الكتلة والطاقة هي وجهان لنفس العملة لتشرح له أن سبب حرارة وسطوع الشمس والنجوم هو الاندماج النووي.
هناك أمر آخر أساسي يجب أن نؤمن به، خصوصا في هذا الزمن الذي تحيط بنا فيه أساليب الوصول للمعرفة، وهو أنك حتما ستتقن ما تكرس له وقتك، لذلك، كلما كرست المزيد من الوقت لتعلم أي شيء، ستتقنه أكثر، وعلم الفلك -بالطبع- ليس استثناء.
في عام 2007م وعندما سكنت مع بعض الزملاء بعد قبولي للدراسة في الجامعة، تفاجأت بأن أحدهم يعرف برنامجا حاسوبيا مذهلا جدا، لدرجة أنني احترت كيف أنه فاتني كل تلك السنين رغم اهتمامي الشديد بالفلك وكل ما يتعلق به، وتمنيت لو أنني كنت أعرفه منذ 10 سنوات، أي عُمر استخدامي للحاسوب آنذاك. البرنامج اسمه Starry Night، وهو عبارة عن محاكاة لمنظر السماء ومكوناتها كما لو كنت تشاهدها من أي مكان على الأرض، أو زمان فائت أو قادم تختارهما، وبعد أن فهمت فكرته بعد بضع دقائق -لسهولته- كان مثل الصدمة لي لأنه، وبكل بساطة، يمكنه أن يجيب على أسئلة كانت تدور ببالي دائما، من قبيل: ما ذاك النجم اللامع في السماء؟ ومتى ستشرق الشمس أو تغرب غدا أو بعد غد؟ وكيف بدا منظر مذنب هيل-بوب الذي رأيته عام 1997م عندما كان عمري 8 سنوات؟ وكيف يمكنني التأكد من رواية كسوف الشمس التي حدثت في عهد النبي صلى الله عليه وسلم وأعرف تاريخ حدوثها ومكان رؤيتها بالضبط؟ ومتى سيكون أقرب كسوف للشمس أستطيع رؤيته من مكاني؟ وهل صحيح أنه في عام 1509م أخضع كريستوفر كولومبوس سكان جامايكا الأصليون عندما قال لهم أنه يستطيع خسف القمر، وهل حصلت تلك الحادثة فعلا؟
هذه الأسئلة وغيرها الكثيرة المترامية في أزمنة سابقة وقادمة، وأمكنة مختلفة على ظهر الكوكب يمكن أن تحصل على أجوبتها بكل بساطة من خلال ذلك البرنامج، والذي أصبحت هناك بدائل كثيرة له يمكن تحميلها على الهاتف الجوال، وهي أول بداية تعينك على معرفة كل أجرام السماء التي تسقط عينك عليها، ليجبرك فضولك على سحب جوالك من جيبك دائما في كل مرة ترى فيها ضوءًا يلمع في السماء، وتصبح مشاركة هذه المعلومة ديدنًا دائمًا مع من حولك.
وسابقا كنت أرى أن فهم ميكانيكا المدارات وتبسيطها هي عملية معقدة نوعا ما، لأنها تختلف عن التصور البديهي والمعتاد عند البشر في أنك إذا رميت كذا سيسقط بطريقة كذا، وزيادة السرعة أو إنقاصها سيؤدي للنتيجة الفلانية، وغيره. فميكانيكا المدارات تتحكم في حركة الأجسام عند تعرضها لجاذبية الأجرام الكبيرة مثل الكواكب والنجوم وهو شيء لا نشاهده في حياتنا اليومية، وقبل سنتين وجدت أبسط سبيل لذلك: لعبة خفيفة للهاتف الجوال اسمها “Orbit”. هذه اللعبة تخبرك كيف سيتحرك الجسم الصناعي حول الأرض لو وضعته بسرعة أو زاوية معينة، وكيف سيختلف الوضع لو أخذت في الحسبان وجود القمر، وماذا لو كان الدوران حول الشمس، أو وجود نجم آخر مع الشمس، وما هو الاختلاف الذي سيحدث عند وضع جسمين بدلا من جسم واحد، وغيرها من الافتراضات، فأصبحت هذه اللعبة الخفيفة هي أداتي المثلى التي أستعين بها لتوضيح فكرة ميكانيكا المدارات بعد شرح أساسيات قوانين نيوتن وكبلر.
الأمر الآخر هو ضرورة مشاركة الهواية مع المهتمين الآخرين، فوجود أناس سبقوك إلى الاهتمام بأي علم يمثل طريقا مختصرا إلى معلومات قد تحتاج إلى ساعات طويلة للبحث عنها في الكتب أو على شبكة الإنترنت، وأذكر أنه تقريبا في عام 1998م جاء والدي -رحمه الله- من خارج البيت وأخبرني عن مشاهدته وأصحابه لضوء ساطع ومحيّر ظهر في السماء بشكل تدريجي ثم اختفى، وظل الوصف الذي ذكره عالقا في ذهني حتى عام 2011 عندما شاركت في المخيم الفلكي العائلي في جبل هاط بولاية الحمراء والذي نظمته الجمعية الفلكية العمانية، حينها ظهر ضوء ساطع في السماء يشبه تماما الوصف العالق في الذاكرة، وأجابني حينها أحد أعضاء الجمعية أن ما رأيناه كان لمعانا لأحد أقمار منظومة إريديوم الصناعية للاتصالات! كانت تلك إجابة سريعة لشيء عالق لمدة 13 سنة.
في عام 2004م كنت أتابع بشغف كبير هبوط الجوالين المريخيين سبيريت وأوبورتيونيتي على المريخ، وكانت تلك اللقطات سيئة الجودة المنقولة على التلفاز أو على شبكة الإنترنت لا تشبع النهم الذي بداخلي لمعرفة ما تفاصيل تلك المركبات الروبوتية المذهلة في تعقيدها والتي تم تسديدها في الفضاء بواسطة صاروخ ضخم -ربما هو الآخر أكثر تعقيدا منها- لتصل إلى ذلك الكوكب بعد أن قطعت مسار دقيق طوله 480 مليون كيلومتر، ولم أجد إجابات واضحة لما كان في بالي من تساؤلات، لكن عندما تكرر الأمر في عام 2008م وشاهدت هبوط مركبة فينيكس على سطح المريخ، وجدت هذه المرة حساب البروفيسور بيتر سميث على موقع فيسبوك، وهو الباحث الرئيس المسؤول عن الدور العلمي لتلك المركبة، وكان من السهل التواصل معه والدردشة بشكل مباشر كما أتواصل مع أحد الأصدقاء، والحديث عن المركبة وكل ما يتعلق بمهمتها العلمية على الكوكب الأحمر، وهذه أحد أهم محاسن هذه الوسائل الحديثة، أي الوصول المباشر لأغلب الأشخاص مهما علا منصبهم أو مسؤوليتهم وري العقل بما يحتاجه من معلومات.
وفي الأخير، ستجد أن تعلّم هذا العلم الواسع يمثل دهشة متواصلة تغوص بك في كل مرة بين ماضٍ سحيق كان البشر ينظرون فيه إلى السماء بأعينهم المجردة فقط وتختلط في أدمغتهم مختلف التساؤلات عنها ولا يجدون سبيلا للإجابة عليها، وزمن حاضر أرسل البشر فيه مركبات إلى أعماق الفضاء لتجيب على تلك التساؤلات غير المنتهية، أما أنت، فهناك من اختصر لك كل هذه المهمة الشاقة والطويلة من الحسابات والنظريات والاختراعات إلى تطبيقات ووسائل تواصل تجدها في جوالك الذي بين يديك، وكل ما عليك فعله هو الاغتراف منها لتسبح في مكنونات هذا الكون المذهل.
عيسى بن سالم آل الشيخ صاحب مبادرة ناسا بالعربية، وعضو مجلس إدارة الجمعية الفلكية العُمانية
البنك المركزي الأمريكي يخفض سعر الفائدة