مقال سلسلة أسرع من الضوء فيزياء التاكيونات قصة جسيمات أسرع من الضوء ماهي التاكيونات وماهي خصائصها؟
ملخص التاكيونات: قصة جسيمات أسرع من الضوء
كيف يمكنك أن تزيد سرعة جسمٍ ما؟
ماهي التاكيونات وماهي خصائصها؟
#مقال سلسلة: #أسرع_من_الضوء #فيزياء
مرحباً بكم متابعينا الأعزاء طلاب وطالبات العلم في موقعنا النورس العربي منبع المعلومات والحلول الذي يقدم لكم أفضل الأسئله بإجابتها الصحيحه من شتى المجالات التعلمية من مقرر المناهج التعليمية والثقافية ويسعدنا أن نقدم لكم حل السؤال الذي يقول........ مقال سلسلة أسرع من الضوء فيزياء التاكيونات قصة جسيمات أسرع من الضوء
الإجابة هي
مقال سلسلة: #أسرع_من_الضوء #فيزياء
التاكيونات: قصة جسيمات أسرع من الضوء
في عام 1998 تحصل كارثة بيئية مدمرة تكاد تقود البشر إلى الانقراض فيقرر مجموعة من الفيزيائيين إرسال رسالة إلى الماضي عبر استعمال التاكيونات من أجل تحذير الجنس البشري لمنع هذه الكارثة قبل حدوثها. هذا هو محور الرواية الرائعة Timescape للكاتب الأمريكي جريجوري بينفورد الممنوحة جائزة نيبولا لأفضل رواية والتي تعطى لأدب الخيال العلمي. لن أناقش في معرضي هذا أحداث الرواية بل ما يهمنا هو الأسس العلمية القائمة عليها.
هل يمكن حقاً إرسال معلومات إلى الماضي؟
منذ أكثر من قرن حدد أينشتاين بنظريته النسبية حد السرعة في الكون بسرعة الضوء بل ولا يمكن حتى لأي جسم أن يصل هذه السرعة إذ تنص النظرية النسبية على أنه لا يمكن لجسم ذو سرعة أقل من سرعة الضوء التسارع إلى سرعة الضوء في الفراغ لأنه ببساطة سيحتاج كم لا نهائي من الطاقة, لكن دعنا نتخطى أمر الوصول إلى سرعة الضوء إلى أمر أكثر إثارة, ماذا لو كان هناك جسيمات تسافر دائماً أسرع من الضوء؟ أي كانت بهذه السرعة منذ اللحظة التي ولدت فيها.
أعلم أن ما تقرؤه الآن يبدو في غاية الغرابة وغير منطقي البتة ولكن فكر معي للحظة, ماذا لو وجد في زمن من الأزمان مصدرٌ خارق واستثنائيٌ للطاقة كلحظة الانفجار العظيم -لحظة ولادة هذا الكون البديع - على سبيل المثال؟
في الواقع العديد من الفيزيائيين اعتقدوا بهذه الجسيمات بل وقد حصلت على اسم حتى من قبل الفيزيائي الأمريكي جيرالد فاينبيرغ إذ قام بتسميتها بـ"التاكيون tachyon" والتي تعني الجسيم السريع. (من الإغريقية "takhus :سريع" مضافاً إليها اللاحقة الإنجليزية -on للجسيمات)
ماهي التاكيونات وماهي خصائصها؟
هي جسيمات "افتراضية" دون ذرية بكتلة تخيلية تسافر في الفضاء بسرعة أسرع من الضوء. (أعني بالكتلة التخيلية وجود جذر لرقم سالب في المعادلة الخاصة بها) تظهر التاكيونات كجسيمات ممكنة في بعض النسخ من نظرية الأوتار وفي حال وجود التاكيونات حقيقةً فستتسبب بنشوء ظواهر مثيرة، إذ لو امتلكتُ مثلاً سلاحاً يطلق تاكيونات ومن ثم قمتُ بالتصويب على شخص ما فسيبدو الأمر لمراقب بأن التاكيون قد أصاب الهدف قبل أن أضغط على الزناد.
ليس هذا وحسب بل كما ذكر جريجوري بينفورد في روايته الأكثر من رائعة بأنه يمكن استخدام التاكيونات لإرسال رسائل كاسرةً لحدود الزمن، بإمكانك بواسطتها إرسال رسائل إلى الماضي وتغيير كل شيء ولكن على الرغم من أن التواصل عبر الزمن أمرٌ أكثر من رائع تظل هذه الخاصية ليست الأغرب للتاكيونات، إذ يظهر في معادلاتها الرياضية أمرٌ أغرب من هذا بكثير ولكن قبل أن أخوض في تفاصيله أود أن أطرح عليك سؤالاً بسيطاً.
كيف يمكنك أن تزيد سرعة جسمٍ ما؟
لا شك أن إجابتك ستكون: تزداد السرعة بزيادة الطاقة الحركية للجسم. لا تتسرع وتتهمني بالغباء لطرحي سؤالاً بسيطاً كهذا يستطيع الإجابة عليه طفلٌ صغير حتى، إذ أن المعادلات الرياضية للتاكيونات تظهر بأن هذه الجسيمات تتسارع عندما تفقد الطاقة وتبلغ سرعتها قيمةً لا نهائية عندما تصبح طاقتها صفراً!
قراءتك للجملة السابق ذكرها مراراً وتكراراً لن يغير من معناها، نعم ما قرأته صحيح تماماً فتوقف عن إعادتها وتابع المقال.
خاصية أخرى غريبة تملكها هذه الجسيمات هي أن المعادلات تحدد أدنى سرعة يمكن للتاكيونات أن تسافر بها بسرعة الضوء ولكنك ستحتاج إلى إضافة كمية لا نهائية من الطاقة لإبطاء التاكيونات إلى هذه السرعة.
لنفترض بأن هذه الجسيمات موجودةٌ حقيقةً، كيف يمكننا رصدها؟
يُفترض بأن التاكيونات المشحونة بالطاقة والقادمة من الفضاء ستصدر إشارة شبيهة بإشارات الإشعاع الكوني عند دخول الغلاف الجوي، لكن التاكيونات ستصل الأرض قبل الجسيمات الثانوية التي أصدرتها. تم عمل تجارب وبناء مراصد بناءً على هذا المبدأ ومع ذلك لم يتم رصدها أبداً.
فرضية أخرى تقول بأن التاكيونات المشحونة ستقوم بتفريغ طاقتها أثناء التسارع على شكل إشعاع شيرنكوف وهو إشعاع أزرق يحدث عندما يسبق جسيم ما الضوء في نفس الوسط في ظاهرة تشبه كسر حاجز الصوت، لكن فيزيائيون آخرون ينقضون هذه الفرضية. يقول «إيثان سيغل» البروفيسور في «كلية لويس و كلارك»: "لتحصل على إشعاع شيرنكوف يجب أن يسبق الضوء الجسيم في نفس الوسط" (أي أن الضوء يكون في البداية أسرع من الجسيم في نفس الوسط ثم نقوم بتسريع الجسيم ليسبق الضوء) لكن التاكيونات تسافر دائماً أسرع من الضوء في الفراغ.
على الرغم من التاكيونات غير ضرورية لتفسير أي ظاهرة فيزيائية وعلى الرغم من روعة قدراتها أيضاً إلا أن الفيزيائيين الذين يدرسونها يحاولون ربط مفهوم العدد التخيلي والكتلة التخيلية إلى حقيقة فيزيائية ملموسة الأمر الذي سيأذن ببداية عصرٍ جديدٍ في العلم تصبح فيه الأعداد التخيلية حقيقةً وتتغير مفاهيم قرون من الزمان.
التاكيونات أمر غريب بامتياز لكن الفيزياء تصبح غريبة في كثير من الأحيان. ثقوب سوداء، جسيمات تظهر من العدم، وأنفاق كمومية وبوزون يعطي الأجسام كتلتها، ومن يدري لربما يوماً ما يتغير فهمنا الحالي لكثير من الأمور في إطار سعينا الدائم وفضولنا الواسع لفهم العالم من حولنا.
سُئل «نيل ديغراس تايسون» في برنامج Startalk الإذاعي عما إذا كان الانفجار العظيم نتيجة تخطي جسمٍ ما لسرعة الضوء في الفراغ عن طريق التسارع. على الرغم من أن تايسون لم يجب عن السؤال وقام بالحديث عن إشعاع شيرنكوف عوضاً عن ذلك إلا أنني شخصياً أرى بأن هذه الفرضية تستحق التأمل.
-------------------------------------------------------------------------
لا تنسى الاطلاع على المصادر والتأكد منها. في حلقتنا القادمة والأخيرة سنتحدث عن خاصية تربط الجسيمات على المستوى الكمومي، تابعوا السلسلة على هاشتاغ #أسرع_من_الضوء على الأكاديمية بوست
#الأكاديمية
