هذا ما قالته البروفيسور ليزا راندال، عالمة الفيزياء من جامعة هارفارد، في فعالية العلم في عصر الخبرة التي نظمتها شركة داسو سيستمز في بوسطن
"من أجل فهم الكون، نحتاج إلى محاكاة من أصغر المقاييس إلى الكون المرئي بأكمله." هذا ما قالته البروفيسورة ليزا راندال، عالمة الفيزياء من جامعة هارفارد والخبيرة العالمية في مجال المحاكاة، في فعالية العلم في عصر الخبرة التي أقامتها شركة داسو سيستمز في بوسطن. تم تصميم المؤتمر لتقديم أنظمة تجربة ثلاثية الأبعاد تحتوي على عنصر محاكاة لصناع القرار في الشركات المتحيزة علميًا. أقيم الحفل في مبنى كلية الطب بجامعة هارفارد. تستخدم أكبر جامعتين مرموقتين في بوسطن، هارفارد ومعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، مثل العديد من الجامعات الأخرى في العالم، أداة 3Dexperience.
ووفقا للبروفيسور راندال، يستخدم الفيزيائيون المحاكاة كثيرا لفهم ما يحدث في الأبعاد التي لا يمكن ملاحظتها بشكل مباشر. "الطبيعة تعمل على مستويات مختلفة، ولكن التأثير بينهما متبادل. من المهم بشكل خاص بالنسبة لنا أن نفهم كيف يؤثر ما يحدث على أصغر المقاييس على ما نراه في العالم على المستوى البشري، وبالطبع على جميع المستويات حتى الكون المرئي بأكمله. من المستحيل وصف السقف دون فهم الأرضية. إذا نظرنا عن كثب إلى برج إيفل فسوف نرى الفولاذ والمسامير التي يتكون منها. سنذهب بعيدًا جدًا إلى الفضاء، ولن نراه على الإطلاق".
من الإنسان إلى الجسيم الكمي
"على المستوى البشري، يسترشد حدسنا بما نلاحظه، كما هو الحال مع النظريات الفيزيائية. تعمل حاسة البصر لدينا في نطاق الضوء المرئي من الطيف وتكون قادرة على اكتشاف الأشياء من مقياس ملليمتر إلى كيلومتر. ومع ذلك، يتضمن الكون المادي نطاقًا أكبر بكثير من المقاييس. إذا نزلنا إلى الأسفل - يتم التحكم في المقياس وصولاً إلى حجم النانومتر بواسطة الميكانيكا الكلاسيكية. على هذا المقياس، يبلغ قطر خلية الدم الحمراء حوالي 7 ميكرون (عشرة أس سالب 6)، ويبلغ قطر جزيء الحمض النووي 2 نانومتر (10 نانومتر أس سالب 9). "
وعندما تتجه نحو الأسفل، فإنك تدخل المجال الذي تحكم فيه ميكانيكا الكم. يبلغ قطر نواة الهيدروجين 5 بيكومتر (عشرة أس ناقص 12 من المتر)، وقطر ألترونها 2 بيكومتر، والكوارك الخفيف قطره 0.1 بيكومتر، والكوارك العلوي 10 أتوميتر (الاتوميتر - 10). إلى القوة 18 السالب). تبلغ قياسات الجسيمات التي ينتجها مصادم الهادرونات الكبير (LHC) حوالي 10 أس ناقص 19 مترًا.
"وراء هذه المنطقة هناك 16 رتبة من حيث الحجم لا يعرف العلم ما بداخلها. وتذهب النظريات إلى أنه في منطقة من 10 إلى قوة سالب 32 مترا تتجمع كل قوى الطبيعة، وفي مرحلة ما ننتقل إلى ما يسمى بالجاذبية الكمية - وهي منطقة يتفكك فيها المكان والزمان وقد يكون لدينا رغوة من الزمكان."
من الإنسان إلى الكون المرئي
يقول البروفيسور راندال أننا بحاجة أيضًا إلى التحقق من الأشياء الكبيرة. مقياس قطر الأرض هو 10 أس 7 م، والشمس - 10 أس 9 م، ومدار الأرض - 10 أس 11 م، وحجم النظام الشمسي هو 10 أس 13 م. قوة 10 م. يصل قطر مجرة درب التبانة إلى 20 أس 10 م، وهنا نترك المقياس تحت المجري وننتقل إلى المقاييس الكونية، حيث كان قطر الكون عند نشوء إشعاع الخلفية الكونية 24 أس 10 م واليوم لا يمكننا دراسة سوى الكون المرئي الذي يبلغ قطره 27 أس XNUMX م.
"لكن الكون الذي يمكننا رؤيته لا يزال بعيدًا عن الاكتمال. عندما نراقب مجرة نرى أنها تحتوي على مادة مرئية، ولكنها تحتوي أيضًا على مادة مظلمة لا يمكننا رؤيتها، ولكن لا يزال لجاذبيتها تأثير. ما زلنا نبحث عن ماهية تلك المادة المظلمة. وهذا له أسس في البنية الأساسية للكون."
وعرضت البروفيسور راندال في الفيديو الذي قدمته محاكاة لتكوين مجرة بسبب اضطراب في البنية الأساسية للكون وتطورها مع مرور الوقت، أي أنه تم إنشاء أحد أكبر الهياكل في الكون نتيجة لذلك من الاضطراب في منطقة صغيرة جدا. "نحن نستخدم ملاحظات القمر الصناعي جايا، الذي يراقب مليار نجم في درب التبانة. سنتلقى منه الكثير من المعلومات، مما سيساعدنا على تحسين النماذج وعمليات المحاكاة.
"من خلال النظريات والملاحظات يمكننا حتى التعرف على الأبعاد الخفية. وفي السنوات الأخيرة، أصبح بإمكاننا ملاحظة موجات الجاذبية والتعرف على بعد جديد لها لم نكن نعرفه من قبل".
التطبيق في الحياة اليومية
إن عامة الناس يحبون أخبار الفضاء حقًا، لكن الكثيرين يتساءلون عما إذا كان لها أي آثار عملية أو ما إذا كان الأمر يستحق إعطاء المال للفقراء. وأفضل مثال معروف هو استخدام ميكانيكا الكم لبناء أنظمة تحديد المواقع (GPS) التي نستخدمها جميعًا. أعطى راندال المزيد من الأمثلة.
"العلم البحت يؤدي إلى التقدم، لكننا لا نعرف دائمًا ما هي المعايير التي يجب أن نبحث عنها أو متى نبدأ. التحديات - فهم عالمنا، والمزيد من التطبيقات العملية - البحث في مجال الطاقة والمناخ، وتحسين نوعية الحياة وابتكار المنتجات.
"مثال على ذلك - اكتشاف الجرافين في عام 2005 من قبل جيم ونوفوسلوف، اللذين حصلا على جائزة نوبل في عام 2010، والذي يجد اليوم العديد من الاستخدامات، وتحسين آخر - وضع سطحين متجاورين من الجرافين عند ميل صغير يخلق أنظمة ذات خصائص مختلفة تمامًا .
المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:
تعليقات 6
يوسف
ومن المثير للاهتمام أنك تكلفت عناء الإشارة إلى ذلك ...
صورتها لا تعكس مظهرها الحالي. ومن المحزن أن جامعة هارفارد توصلت أيضًا إلى نتيجة مفادها أن المظهر أهم من المحتوى
هراء مطلق
أنا آسف لقراءة مثل هذه التعليقات على المقال. جودة رديئة.
المقال رائع وبالفعل كل هذه المشاكل معروفة منذ سنوات عديدة، ومن الجميل أن نقرأها ونتذكر أنها موجودة من وقت لآخر فقط لتقزم مشاكل وجودنا كأفراد.
حركة رايل، التي تقوم على لقاء مع صحفي وسائق سباقات هاوٍ يدعى كلود فاليريون، الذي كان يُدعى رال - والذي التقى بممثل المبدعين الذين خلقوا الإنسان عن طريق الهندسة الوراثية - تلقت رسالة بدت وهمية - الخالقون (الله - الذين نزلوا من السماء) - نجحوا في أن يثبتوا علميا أن الكون ليس مجسما فحسب، بل كسوريا، مما يعني أن كل جسيم، حتى أصغره، يحتوي على الكون بأكمله - وهو في الواقع لانهائي، ويمتد دون أي شيء. ويترتب على ذلك أن هناك رتبتين من حيث الحجم في المجموع، اللانهاية الكبيرة واللانهاية الصغيرة - كل مكان في كل مكان - أحدهما داخل الآخر إلى ما لا نهاية في الاتجاهين، وهذا يعني أننا مكونون من عدد هائل من الأكوان اللانهائية ونحن أيضًا لبنة بناء كمية للكون بأكمله في جسد كائن في الكون الآخر
لدي رأي حول المادة المظلمة الوفيرة في الكون، كالتالي: الفضاء الخارجي ليس فضاءً حقيقياً، لأنه مليء بالانبعاثات المظلمة للمادة المنبعثة من النجوم الميتة التي تنفجر وتتساقط حوالي نصف مادتها. ويمكن رؤية المادة المظلمة في الليالي الصافية عندما تخترق الغلاف الجوي للأرض وتشتعل بسبب الاحتكاك مع الهواء، والتي تسمى عادة بالشهب. نظرًا لأن عددًا لا يحصى من النجوم النشطة قد ماتت وبعثت مادة إلى الفضاء، فإن الفضاء ليس سوى مساحة جزئية جدًا.