Share, , Google Plus, Pinterest,

Posted in:

5 مبادئ فيزيائية يجب عليك معرفتها قبل مشاهدة فيلم Interstellar

بالرغم من شغفي الزائد وحبي للأفلام إلا أنني لا أفضل الكتابة عنها، لأنها ببساطة تجربة يجب مشاهدتها لا القراءة عنها، ولكن فيلمنا اليوم له جانب شيق ورائع يمكننا أن نكتب عنه، إنها الفيزياء. انطلقت رحلة كريستوفر نولان العقلية الجديدة التي أطلق عليها اسم Interstellar منذ عدة أيام في أنحاء العالم، وقد اشتهر كريستوفر نولان بأفلامه غير التقليدية مثل mementos وسلسلة باتمان الأخيرة The Dark Knight وفيلم Inception الأخير، ولكن بخلاف فيلم Inception القائم على الخيال نجد أن فيلم Interstellar قائم على مفاهيم علمية وفيزيائية إلى حد ما مثل النجوم النيوترونية neutron stars، الثقوب السوداء الدوّارة spinning black holes وتمدد الزمن time dilation، وإذا لم تكن على الأقل ملمًّا ببعض هذه المفاهيم ستجد نفسك ضائعًا وسط أحداث الفيلم المثيرة.

في الفيلم مجموعة من مستكشفي الفضاء يبدؤون رحلة إلى خارج المجرة عبر ثقب دودي wormhole، ما ينتظرهم على الجهة الأخرى هو نظام شمسي آخر به ثقب أسود يدور حول الشمس، ليبدأ سباقهم ضد الفضاء والزمن لإتمام مهمتهم. معظم أحداث السفر عبر الفضاء خلال الفيلم قد تكون مربكة ومحيرة ولكنها مبنية في الواقع على مبادئ فيزيائية إذا تمكنت من فهمها ستقضي وقتًا أقل في التخمين ووقتًا أكثر في الاستمتاع بالفيلم. إليكم موجز مختصر لأهم خمسة مفاهيم فيزيائية يجب أن تكون ملمًّا بها لتتمكن من فهم الفيلم والاستمتاع به.

الجاذبية الصناعية

interstellar-spaceship-750x420

من المشاكل الكبيرة التي نواجهها كبشر في رحلات الفضاء طويلة الأجل انعدام الجاذبية، نحن ولدنا وعشنا على كوكب الأرض لذلك فلقد تكيفت أجسادنا أن تتحرك وتؤدي وظائفها تحت وطأة تأثير الجاذبية الأرضية، لذلك عندما نتواجد في الفضاء لفترات طويلة تبدأ عضلات الجسم في التدهور تدريجيًّا وهي مشكلة واجهت فريق الاستكشاف في الفيلم أيضًا، لمواجهة هذه المعضلة قام العلماء بتصور عدة تصاميم لنظام جاذبية صناعي في المركبة الفضائية، أحد هذه الأنظمة كما في الفيلم يعتمد على تدوير المركبة الفضائية بحيث ينتج عن دورانها قوى نطلق عليها قوى الطرد المركزي centrifugal force حيث تدفع هذه القوى الأجسام إلى الجدران الخارجية للمركبة الفضائية والتي ستمثل السطح الذي سيمشي عليه رواد الفضاء. قوى الدفع هذه تعمل تمامًا مثل قوى الجاذبية الأرضية ولكن في اتجاه معاكس حيث تعمل قوى الجاذبية الأرضية على جذب الأجسام لمركز الكرة الأرضية بينما تؤدي هذه القوى المصطنعة إلى طرد الأجسام إلى الأطر الخارجية بعيدًا عن المركز. أنت بنفسك شعرت بمثل هذه القوى من قبل في الكثير من المواقف منها عندما تنعطف بسيارتك عبر منحنى ضيق وبسرعة، حيث تشعر بقوى تقذف بك في الاتجاه المعاكس لاتجاه المنعطف.

الثقوب السوداء الدوّارة

x1-pic4_zoom-1000x1000-36042

بالطبع سمع أغلبكم عن الثقوب السوداء من قبل ولفت انتباهكم الغموض المحيط بها، في مركز كل ثقب أسود يوجد جسم هائل عالي الكثافة والضغط يطلق عليه النجم النيوتروني neutron star، علماء الفلك والفضاء يعلمون منذ عشرات السنوات أن بعض النجوم النيوترونية تدور بمعدلات مرتفعة جدًّا تصل إلى عدة آلاف من المرات في الثانية الواحدة! النجم النيوتروني كثيف بالقدر الكافي الذي يتسبب في جعل الثقب الأسود يبدأ في الدوران تبعًا لدورانه وبالتالي نحصل على الثقب الأسود الدوّار spinning black holes والذي لاحظه علماء الفلك من قبل ولكن بشكل غير مباشر. نحن نعلم أن الثقوب السوداء تتسبب في انحناء الزمان والمكان (الزمكان) من حولها وما يجب أن تعرفه هو أن الثقوب السوداء الدوّارة تتسبب في انحناء الفراغ بشكل مختلف عن الثقوب السوداء التقليدية الثابتة، عملية الانحناء هذه يطلق عليها تباطؤ أو سحب الأُطر frame dragging وهي تؤثر على شكل الثقب الأسود بالإضافة لطريقة تأثيره على الفراغ، والأهم من ذلك طريقة تأثيره على الزمكان من حوله. الثقب الأسود الدوّار الذي ستراه في الفيلم دقيق جدًّا وقد تتطلب تجهيز هذا المشهد ذو الثوان القليلة فريقًا علميًّا ترأس عالم الفيزياء الشهير كيب ثورن وأكثر من عام لإتمامه بهذه الدقة المتناهية بالإضافة إلى أن اكتشافًا جديدًا لطريقة طي الثوب السوداء للزمكان تحقق بفضل هذا العمل وستجدون تفاصيل أكثر في المصادر.

محاكاة للثقب الأسود الذي ظهر في الفيلم
محاكاة للثقب الأسود الذي ظهر في الفيلم
محاكاة لكيفية طي الثقب الأسود للفراغ من حوله
محاكاة لكيفية طي الثقب الأسود للفراغ من حوله

وإليكم فيديو يتحدث عن مراحل إعداد الثقب الأسود الذي ظهر في الفيلم.

الثقوب الدودية

bd472c8399204d64b3049055b1c80b94

الثقوب الدودية wormhole تدردد ذكرها كثيرًا خاصة في أفلام الخيال العلمي، وتعتبر الظاهرة الفيزيائية الوحيدة التي ظهرت في الفيلم وليس لها أي دلائل أو ملاحظات تدعم وجودها فعلًا، هي مجرد ظاهرة نظرية تمامًا ولكنها في نفس الوقت أداة مفيدة لأفلام الخيال العلمي عندما تظهر الحاجة لاجتياز مسافات شاسعة في الفضاء، والسبب هو أن الثقوب الدودية تشبه الطرق المختصرة في الفضاء، أي جسم له كتلة يمكن أن ينشأ عنه تشوه في الفراغ، بمعنى أن الفراغ يمكن أن ينحرف أو يتمدد أو يطوى، ويمثل الثقب الدودي الحالة الأخيرة، أي أنه يطوي الفراغ (وبالتالي الزمن لأن كلاهما وجهان لعملة واحدة وفقًا لأينشتاين) بين نقطتين مختلفتين ومتباعدتين جدًّا في الفضاء، وبالتالي عند العبور من خلاله يمكن لرواد الفضاء أن ينتقلوا من النقطة الأولى إلى الثانية في وقت قصير جدًّا. المصطلح العلمي للثقوب الدودية (بالرغم من عدم إثباتها بعد) هو جسر أينشتاين روزن Einstein-Rosen bridge لأنه تم الإشارة إليهم لأول مرة في نظرية بواسطة ألبرت أينشتاين وزميله ناثان روزن في عام 1935.

تمدد الزمن

Zrzut-ekranu-2014-02-15-godz.-17.27.08

تمدد الزمن الجذبي Gravitational time dilation أو لنقل تمدد الزمن فقط، هو ظاهرة تم ملاحظتها وإثباتها بالفعل، وقد تحدثنا عنها في عدة مواضيع من قبل وصغنا بعض الأمثلة للتدليل عليها. يحدث تمدد الزمن لأن الزمن نسبي (وفقًا لأينشتاين) بمعنى أن الزمن يمضي بمعدلات مختلفة وفقًا للإطارات المرجعية التي يتم قياسه منها (لنقل الشخص الذي يشعر بالزمن). عند تواجدك في بيئة تتميز بقوى جاذبية كبيرة فإن الوقت يمضي بشكل أبطأ بالنسبة لك بخلاف ما إذا كنت في منطقة ذات جاذبية أقل (لماذا؟ باختصار لأن الجاذبية تؤثر على الزمن).

إذا كنت بالقرب من ثقب أسود تمامًا مثل الذي ظهر في الفيلم، حيث يتميز بقوى جذب عظيمة، سيكون الإطار المرجعي الخاص بالجاذبية بالنسبة لك وكذلك إحساسك بالوقت مختلف تمامًا عن أولئك الذين يعيشون على كوكب الأرض والسبب هو أن قوى جذب الثقب الأسود تزداد كلما اقتربت منه، بالنسبة لك دقيقة بالقرب من ثقب أسود ستبقى 60 ثانية ولكن لو كان بإمكانك النظر إلى ساعة على الكرة الأرضية ستبدو لك الدقيقة أقل بكثير من 60 ثانية، وكلما زادت مجال الجاذبية الذي تتحرك بالقرب منه كلما زاد تمدد الوقت، أي بعد مضي سنة ستكون قد أمضيت عشر سنوات هناك. الأمر معقد ويصعب تصديقه ولكنه واقع نعيشه ولكن يصعب علينا إدراكه، وهناك العديد من التجارب التي تثبت صحته.

الكون خماسي الأبعاد

vv_820_1

أمضى ألبرت أينشتاين الثلاثين عامًا الأخيرة من عمره يعمل على ما يطلق عليه الفيزيائيون اليوم النظرية الموحدة unified theory والتي تحدثنا أيضًاً عنها من قبل، والتي يفترض أن تجمع بين طياتها المفهوم الرياضي لقوى الجاذبية مع قوى الطبيعة الأساسية الثلاثة الأخرى، وهي القوى الكهرومغناطيسية والقوى النووية القوية والضعيفة، ولكن أينشتاين فشل في نهاية المطاف من إيجاد هذه النظرية تمامًا مثل جميع الفيزيائيين من بعده وما زالت المحاولات قائمة إلى يومنا هذا.

تكمن المشكلة في أن قوى الجاذبية تأبى أن تتعاون ويرى بعض الفيزيائيين أحد طرق حل هذا الغموض هو النظر إلى الكون على أنه يتكون من خمسة أبعاد بدلًا من الكون رباعي أبعاد الذي اقترحه أينشتانين في نظريتة النسبية، حيث يتكون الفراغ من ثلاثة أبعاد والزمن يمثل البعد الرابع وكلاهما يشكلان الزمكان، تلاعب كريستوفر نولان بهذه المفاهيم والأفكار في الفيلم بشكل مذهل لن نذكره ولا داعي لذكره لكي لا نفسد عليكم متعة مشاهدة الفيلم.

الآن حان الوقت لتطبيق ما تعرفنا عليه في هذا المقال البسيط ومشاهدة الفيلم، استعدوا لرحلة فضائية ممتعة وشاركونا آرائكم في التعليقات.

 

[toggler title=”المراجع” ]1 2 3[/toggler]

Comments

comments

Written by طارق عابد

مهندس اتصالات ومترجم وكاتب علمي، أحب القراءة والكتابة.

Follow

124 posts

22 Comments

Leave a Reply
  1. المقال مترجم في ساسة بوست من 10 ايام
    http://www.sasapost.com/physics-behind-interstellar/
    هناك تكرار كبير في مواضيع عالم الابداع الاخيرة والمترجمة وللاسف لم نتعود على ذلك منكم ارجو ان تطلعوا على المدونات العربية المعروفة قبل اعادة ترجمة المواضيع

    • ذكرت بنفسك أن المقال مترجم وهذا لا يعني انه حكر على مدونة أو شخص ما اذا قام بترجمته فلا يقوم اخرون بترجمته، ان كنت قد اطلعت على المقال في موقع اخر فهناك من لم يطلع عليه مثلك. لمجرد وجود مقال مترجم سبق ترجمته في موقع أخر لا يعني “ان هناك تكرار كبير في مواضيع عالم الإبداع” كما ذكرت في تعليقك فهذه مبالغة كبيرة منك ويجب ان تلاحظ ان الفيلم اثار ضجة بسبب محتواه لذلك ستجد الكثير من المواقع تتحدث عنه ومن الوارد جداً ان تشترك في المصادر التي تنقل عنها والفرق يكمن في طريقة الترجمة وطريقة تقديم المقال في شكله النهائي للقارئ باللغة العربية.

  2. تصدق انس استمتعت بمقالك جداً لانك وصلت معلومة جميلة لي ببساطة وانا غير متخصص

  3. شكرا جزيلا لك,,يكفى انك قمت بترجمة و صياغة و شرح الموضوع لكى يستفيد الاخرين,,ربنا يوفقك :)

  4. شكرا جزيلا لك علي الرغم من اني اقراء الانجليزيه بكفائه في مجال عملي الهندسي لكني فعلا اتقاعس عن القراءه بها في اي مجال اخر لذلك مثل هذه المقالات المترجمه ترجمه احترافيه تربطنا بالعالم.

  5. شكراً على المعلومات القيمه
    انا فعلاً متشوقه لرؤية الفيلم

  6. موضوع جميييل جدااا وبالنسبه للاشخاص البيقولوا ان الموضوع مترجم في مواقع اخرىصحيح لكن مش بالطريقة الي عارضها موقع عالم ابداع كلهم عارضينها على شكل مقال كتباي غير مدعم بالمقاطع والصور

  7. موضوع رائع ومعلومات مفيدة ومشوقة .شكرا على الترجمة وايصال المعبومات بدقة وبساطة . والرب يبارك حياتك .

  8. كيف ثقب اسود يدور حول شمس, هل تقصد ان الشمس اكبر كثافة من هذا الثقب الاسود ؟ و هل طبقا للعلم ينبغي ان الاجسام الاقل كثافة هي التي تدور حول الاجسام الاكبر كثافة ؟

    • اين ذكر تحديداً ان الثقب الأسود يدور حول الشمس ؟
      ما ذكرته انه يدور تبعاً لدوران النجم النيوتروني الموجود بداخله لهذا السبب يطلق عليه ثقب اسود دوار ولهذا السبب تختلف طريقة تأثيره على المكان والزمان من حوله

    • بالنسبة لسؤالك الثاني، اعتقد ان دوران الاجسام حول بعضها يعتمد على عدة عوامل اهمها قوى الجاذبية للجسم نفسه والمسافة بينهما، قوى الجاذبية تعتمد بشكل اساسي على الكتلة والكتلة تتأثر بالكثافة لذلك يمكننا ان نستنتج الاجسام ذات الكثافة الأعلى ستمتلك كتله اكبر وبالتالي قوى جاذبية اعلى.

  9. فيلم جميل خيال علمى واقعى يمكن تسميته بهذه التسمية ..لانه يشرح واقع بصورة خيالية لان اكيد محدش هيوصل حتى الى اقرب ثقب اسود لان المسافات عظيمة جدا لنصل الى هناك والثقب الاسود بالفعل يسبب انحناء واعوجاج فى نسيج الفضاء مما يسبب قوة سحب وجذب تجذب الضوء نفسه اذا مر على الثقب الاسود ..وتعقيبى هنا ان ليست الجاذبية فقط هناك التى تؤثر على الزمن ولكن انحناء واعوجاج النسيج الفضائى ادى لتباين الوقت بين من بالقرب من الثقب ومن بعيد عنه ..وهذا يحدث عند السرعات الفائقة مثل سرعة الضوء 300الف كيلو متر فى الثانية اذا انطلقت بهذا السرعة فسوف يتشكل الفضاء ويتقلص لتبقى سرعة الضوء كمان هيا فى سرعتهاا مما يسبب هذا التقلص فى النسيج الفضائى تباين فرق الوقت لان مفهوم الوقت نفسه اذا قولنا انه عبارة عن نقاط متتابعة على خط مستقيم لاحداث زمنية معينة فأن تمدد الوقت يعنى تباعد النقاط الزمانية واذا تقلص ادى لتقارب النقاط الزمنية لذالك حتى وان انطلقت بهذه السرعة فى الفضاء بعيدا عن الثقوب السوداء سوف يحدث اوعجاج النسيج الفضائى وتقارب النقاط الزمنية للوقت نفسه فما تقطعه من لقطات زمنية فى الوقت لمدة سنة يقطعه سكان الارض او ماهو ثابت نسبيا بالنسبة لك فى 10 سنوات على سبيل المثال ..وهناك من قول الله تعالى ما يثبت النظرية الفيزيائية قال تعالى تَعْرُجُ الْمَلائِكَةُ وَالرُّوحُ إِلَيْهِ فِي يَوْمٍ كَانَ مِقْدَارُهُ خَمْسِينَ أَلْفَ سَنَةٍ صدق الله العظيم وهيا سرعة عروج الملائكة والروح الى الله سبحانه وتعالى فى مسافة معينة وبسرعة غير معروفة تسبب انحناءات زمنية فى النسيج الكونى يجعل الفرق الزمنى واسع جدا لدرجة ان بالنسبة للروح والملائكة المسافرة الى الله يوم واحد فقط وانما لسكان الارض خمسين الف سنة

  10. أنا من أشد المعجبين بأفلام لخيال العلمي , و علم النفس و ما وراء النفس و الخوارق……الخ.متحمس جدا لمشاهدة الفيلم لكي أطلعكم على رأيي الخاص تقبلوا مروري.شكرا.

  11. أرجو أن يتسع صدركم للنقد والتصحيح : في فقرة (الثقوب السوداء الدوّارة) تم خطأ ذكر (في مركز كل ثقب أسود يوجد جسم هائل عالي الكثافة والضغط يطلق عليه النجم النيوتروني neutron star) و الصواب أن اسم هذا الجسم (اللامتناهي الكثافة) هو (المفردة – singularity) وهو اﻷسم الصحيح الوارد في أحداث الفيلم وهو من المعضلات الرياضية العلمية في الفيزياء عموما نظرا للقيم اللانهائية في صغر حجمه و علو كثافته بما لا يمكن التعامل معه رياضيا …
    أما النجم النيوتروني فهو جسم آخر عالي الكثافة جدا ومن شدة انضغاطه وكثافته تحولت مادته الي نيوترونات فقط نتيجة للضغط الفائق … الفرق بين المفردة و النجم النيوتروني هوامكانية الرصد المباشر (المفردة لايمكن رصدها مباشرة حيث يحجبها افق الحدث وهو المنطقة المحيطة بها التي تشتد مجال الجاذبية فيها بمالايسمح للضوء أو اي معلومة أخرى بالخروج من هذه المنطقة- اما النجم النيوتروني فيمكن رصده لما يبثه من اشعاع و مجال مغناطيسي كثيف )ومن حيث الحجم (المفردة لايمكن قياس حجمها اللانهائي الصغر أما النجم الميوتروني فيمكن قياس حجمه) …

    أرجو اعادة تصحيح هذه الفقرة بما يتناسب مع الهدف من هذا المقال في نشر المعرفة بقواعد و تعاريف فيزيائية مهمة
    والله من وراء القصد

    • أشكرك على الإضافة والتوضيح الرائع واتفق معك تماماً فيما ذكرت.

اترك رد