تخيل أنك خرجت إلى أعمق وأفراغ مكان في الكون، وحققت فراغًا تامًا وكاملًا. هل ستكون محاطًا بالفراغ؟ إن الإجابة على هذا السؤال أدق بكثير مما قد تدركه.
بدأت الرحلة الحديثة إلى الفراغ في القرن السابع عشر، بتجربة مبهرة صممها أوتو فون غيريكهعمدة مدينة ماغديبورغ في الإمبراطورية الرومانية المقدسة. كجزء من حيلة سياسية لإظهار أن مدينته قد انتعشت بعد ويلات حرب الثلاثين عامًا، قدم فون غيريكه مظاهرة للإمبراطور وغيره من الوجهاء لإظهار مضخة التفريغ التي تم اختراعها حديثًا. من خلال وضع نصفي الكرة الأرضية معًا وضخ الهواء بالكامل، أظهر أوتو أنه لا يمكن حتى لفريق من الخيول فصل نصفي الكرة الأرضية عن بعضهما البعض.
وعلى عكس آلاف السنين من الفكر في أوروبا بعد حجة أرسطو بأن “الطبيعة تمقت الفراغ”، أظهر فون غيريكه أن الفراغ ممكن.
في العقود التي تلت برهان فون غيريكه، تساءل الفلاسفة والعلماء عما إذا كانت المساحات الشاسعة من الفضاء مملوءة بنوع ما من المواد المعروفة باسم الأثير، والتي من شأنها أن تخدم غرضين: الأول، أنه سيظل يمنع فراغًا حقيقيًا من التكون، وثانيًا ، سيكون بمثابة وسيط لانتشار موجات الضوء من خلاله.
متعلق ب: وإليك كيف يمكن أن ينتهي الكون في “اضمحلال فراغ كاذب”.‘
ومع ذلك، في أواخر القرن التاسع عشر، ابتكر عالما الفيزياء في كليفلاند، ألبرت ميشيلسون وإدوارد مورلي، تجربة ذكية لقياس التغيرات في سرعة الضوء أثناء تحرك الأرض عبر الأثير. لم يتم الكشف عن أي تغييرات – وسرعان ما، أينشتاين من شأنه أن يثبت أن سرعة الضوء كان ثابتًا دائمًا، لذلك ابتعد العلماء في النهاية عن مفهوم الأثير، مما سمح بإمكانية وجود فراغ حقيقي.
لا يزال، حتى بعيدا عن ذلك أرضهناك الكثير من الأشياء العائمة: جسيمات مشحونة تتحرك هنا وهناك، وهيدروجين متجول الذرات، قطع من الزغب والغبار يهتمون بشؤونهم الخاصة. على الرغم من أن كثافة الفضاء بين النجوم أقل بمليارات المرات من حتى غرفنا الفراغية الفارغة التي صنعها الإنسان، إلا أنها ليست فارغة بنسبة 100%.
للوصول إلى الأماكن الأكثر فراغًا في الكون، عليك السفر إلى الفراغات الكونية، مناطق العدم الشاسعة التي تهيمن على حجم الكون. في أعماق أكبر الفراغات، يمكنك الوقوف مئات الملايين من سنة ضوئية من الأقرب galaxy. نوى الفراغات فارغة جدًا لدرجة أنها ليست كذلك المادة المظلمة – الشكل الغامض وغير المرئي للمادة الذي يشكل الجزء الأكبر من كل مجرة - ليس له وجود حتى.
لكن مع ذلك، لن يكون الفضاء فارغًا حقًا. إن ملء الكون بأكمله عبارة عن جسيمات خفيفة الوزن ومحايدة تسمى النيوترينوات وكذلك الإشعاع المتبقي من الأيام الأولى للكون. هذا الإشعاع، المعروف باسم خلفية الميكروويف الكونية (CMB)، مسؤول عن أكثر من 99.99% من الإشعاع الموجود في الكون، ومن المستحيل الهروب منه. لذا، حتى في أحلك الفراغات، فأنت لست وحيدًا تمامًا.
لنفترض أنك ستقوم ببناء صندوق عملاق سميك بما يكفي لحجب النيوترينوات والإشعاعات الكونية الميكروية، مما يتركك وحدك في الداخل. (من الناحية الفنية، ستصدر جدران الصندوق فوتونات خاصة بها، لكن دعونا نترك ذلك جانبًا لهذه التجربة الفكرية.) هل ستكون وحيدًا إذن؟
تقدم فيزياء الكم إجابة مفاجئة: لا. لقد اكتشف الفيزيائيون أن الحقول الكمومية تمتص كل المكان والزمان، وهذه الحقول الكمومية تؤدي إلى ظهور جسيمات الحياة اليومية. ولكن عندما تُترك لوحدها، فإن الحقول الكمومية لديها طاقة جوهرية، تُعرف باسم طاقة الفراغ. هذه الطاقة موجودة في كل مكان في الكون. على الرغم من عدم وجود أي جزيئات من حولك، ستظل لديك هذه الطاقة لتكون رفيقك الوحيد.
فماذا لو صنعت جهازًا لإبطال طاقة الفراغ (وهو أمر مستحيل من الناحية الفنية، ولكن دعنا نواصل التجربة الفكرية)؟ هل ستكون أخيرًا وحيدًا حقًا في الكون، محاطًا بالمثال المثالي للعدم الشامل؟
الجواب على ذلك هو … هذا يعتمد. ستظل كائنًا في الفضاء، والبعض يرى أن الفضاء نفسه له وجود. نحب أن نفكر في الفضاء باعتباره مجرد تجريد رياضي، وطريقة لنا لقياس الموقع والمدى. لكن مفهوم الفضاء بدأ يأخذ طابعًا أكثر تحديدًا مع أعمال رينيه ديكارت، عبقري القرن السابع عشر الذي اخترع أساسًا رياضيًا لوصف الفضاء. إذا سبق لك أن كتبت المحورين السيني والصادي للشبكة الديكارتية، فعليك أن تشكر ديكارت على ذلك.
إسحاق نيوتن ارتقى بمفهوم الفضاء ليكون بمثابة خلفية مطلقة لحركة الأشياء والأشياء القوانين الفيزيائية التي تحكم سلوكهم. هذه هي الفيزياء الحديثة باختصار: الأجسام تتحرك وتتفاعل مع بعضها البعض على خلفية الفضاء الذي يفترض وجوده.
قصص ذات الصلة:
– الفراغات العملاقة من العدم قد تقذف الكون إلى أجزاء
– استمع إلى الفراغ: لماذا لدى العدم الكوني الكثير ليقوله؟
-هل يوجد شيء خارج الكون؟
لقد أخذ أينشتاين هذه الخطوة إلى الأمام مع النسبية العامة، حيث يتم ترقية الفضاء من مسرح الخلفية إلى ممثل البطولة – كيان ديناميكي مرن يستجيب لوجود المادة ويوجه حركة تلك المادة. إن الفضاء نفسه، وخاصة ديناميكياته، هو الذي يولد قوة جاذبية.
فهل الفضاء مجرد تجريد رياضي، أو أداة نستخدمها لوصف العلاقة بين الأشياء المادية، أم أنه شيء أكثر من ذلك؟ إليك فكرة مثيرة للاهتمام: ماذا عن موجات الجاذبية؟ لا تحتاج موجات الجاذبية إلى وجود مادة أو طاقة لتتحرك؛ إنها ببساطة موجودة على شكل تموجات في الزمكان نفسه. لذا، إذا كان الفضاء مجرد أداة رياضية، فكيف يمكن للموجات أن توجد بمفردها؟
لا توجد إجابة قاطعة على سؤال ما إذا كان العدم الحقيقي يمكن أن يوجد. من الممكن أن يكون مفهوم الفضاء مجرد خدعة رياضية وغير موجود في حد ذاته. أو من الممكن أنه بغض النظر عن المكان الذي تذهب إليه، فأنت دائمًا في مكان ما في الفضاء، لذلك ستكون دائمًا محاطًا بشيء ما.