علماء يسعون لاختبار نظرية النسبية في الفضاء

تتويجا لأكثر من 30 عاما من العمل، تطلق وكالة الفضاء الأوروبية، الاثنين، مجموعة تضم ساعتين ذريتين إلى محطة الفضاء الدولية بهدف قياس الوقت بدقة عالية جدا واختبار نظرية النسبية.
ستتيح هذه المهمة للعلماء "قياس تأثير الارتفاع على مرور الوقت"، وفق ما أوضح ديدييه ماسونيه رئيس مشروع "فاراو" PHARAO في المركز الوطني الفرنسي للدراسات الفضائية.
ومن المعروف، منذ عام 1915 ونظرية النسبية العامة لألبرت أينشتاين، أن الزمن ليس هو نفسه في كل مكان، فهو يُبطئ على مقربة من جسم ضخم، إلى درجة التوقف عند حافة ثقب أسود.
وعلى كوكب الأرض، يمر الوقت بشكل أسرع عند قمة برج إيفل منه عند قاعدته، ولكن "أثر أينشتاين" هذا ضئيل جدا. غير أنه يصبح ملحوظا عند الابتعاد أكثر في الفضاء.
ولا بد لأنظمة تحديد المواقع عبر الأقمار الاصطناعية، مثل نظام تحديد المواقع العالمي ("جي بي إس") أو نظام "غاليليو" من أن تأخذ هذا المُعطى في الاعتبار للتمكن من توفير موقع دقيق. والساعات الذرية لهذه الأنظمة المتموضعة على ارتفاع 20 ألف كيلومتر تتقدم بأربعين ميكروثانية كل يوم مقارنة بتلك الموجودة على كوكب الأرض.
يهدف هذا المشروع إلى تحسين قياس هذا "التحول الجاذبي" بِقَدر منزلتين عشريتين، للوصول إلى دقة تصل إلى "واحد على المليون"، بحسب ماسونيه.
يتولى صاروخ "فالكون 9"، ينطلق الاثنين من قاعدة كاب كانافيرال الأميركية، نقل نظام "إيسز" ACES المكون من ساعتين ذريتين إلى محطة الفضاء الدولية المتموضعة على ارتفاع 400 كيلومتر.
تشكّل الساعة الأولى "فاراو" القلب النابض لهذا النظام. فداخل أنبوب مفرغ من الهوا، سيتم تبريد ذرات السيزيوم بالليزر إلى درجة حرارة قريبة من الصفر المطلق (-273 درجة مئوية). وعند تجميدها بفعل البرد وفي ظل انعدام الوزن، ستحتسب اهتزازاتها عند تردد معين بدقة أكبر من تلك الموجودة على الأرض.
الثانية الذرية
ما علاقة هذا بالوقت؟ عُرِّفَت الثانية (وهي الوحدة الزمنية) طويلا على أنها جزء من دوران كوكب الأرض، أو 1/86400 من اليوم الشمسي المتوسط. لكن كوكب الأرض لا يدور بانتظام، على عكس "تكتكة" الذرة.
منذ عام 1967، تُعادل الثانية رسميا 9,192,631,770 فترة من الموجة الكهرومغناطيسية المنبعثة من ذرة السيزيوم 133 التي تغير حالة الطاقة.
عند دمجها مع ساعة ذرية أخرى هي ساعة "مازر" العاملة بالهيدروجين، توفر "فاراو" دقة واستقرارا كبيرين جدا، ولن تنحرف إلا بقدر ثانية واحدة فحسب كل 300 مليون سنة.
وأكد سيمون وينبرغ المسؤول البريطاني عن مشروع "إيسز" في وكالة الفضاء الأوروبية، خلال مؤتمر صحافي، أن "الانطلاق من مفهوم ساعة ذرية، ودخول المدار، والتمكن من الحفاظ على معيار الثانية في محطة الفضاء الدولية وإشراكه مع الساعات الذرية في كل مكان على الأرض" أثبت أنه مشروع "بالغ الصعوبة والدقة من الناحية التكنولوجية".
شهدت هذه "الرحلة الطويلة"، التي بدأت قبل "32 عاما"، الكثير من التقلبات والمنعطفات والصعوبات. من تصغير حجم الساعة الذرية وتكييفها مع البيئة الفضائية، بعدما كان نموذجها الأصلي "يشغل غرفة كاملة" في مرصد باريس، إلى تصميم وصلة موجات صغرى دقيقة بما يكفي لنقل وقت "فاراو" إلى كوكب الأرض بشكل موثوق به.
على الأرض، ستتولى تسع محطات في أنحاء عدة من العالم (في أوروبا واليابان والولايات المتحدة) مقارنة وقت "فاراو" بالوقت الذي تقيسه ساعاتها الخاصة.
وقال فيليب لوران المسؤول عن أنشطة "فاراو-إيسز" في مرصد باريس، لوسائل الإعلام، إن "الاختلافات ستخضع للتحليل لتحديد ما إذا كانت النتيجة متسقة مع توقعات نظرية النسبية".
وإذا لم تكن الحال كذلك، "ستُفتح نافذة جديدة في عالم الفيزياء". من الذي سيتعين عليه إجراء التعديلات اللازمة لجعل معادلات أينشتاين تتطابق مع الملاحظات؟
وربما يكون ذلك تقدما في السعي إلى ما يطمح إليه الفيزيائيون، وهو التوفيق بين النسبية العامة التي تفسر كيفية عمل الكون، والفيزياء الكمومية التي تحكم اللامتناهي في الصغر، وهما نظريتان تعملان بشكل جيد جدا، لكنهما غير متوافقتين حتى الآن.

جرب ميزات الذكاء الاصطناعي لدينا

اكتشف ما يمكن أن يفعله Daily8 AI من أجلك:

التعلم مع الذكاء الاصطناعيالتحقق من الحقائقتحويل النص إلى كلامملخص الذكاء الاصطناعي

أخبار ذات صلة

العين الإخبارية

١٢-٠٥-٢٠٢٥

• العين الإخبارية

توقّع الهواتف الذكية والطائرات المسيّرة.. رجل كتب المستقبل قبل 100 عام

في وقت كانت فيه الهواتف تُدار بأقراص دوّارة، والسيارات لا تزال تُعتبر ترفًا، وقف مخترع بريطاني يُدعى أرتشيبالد مونتغمري لو في عام 1925، ليكتب ملامح الحياة في القرن الحادي والعشرين، وتحديدًا في عام 2025، بتفاصيل أقرب إلى واقع نعيشه اليوم. ولد لو في لندن عام 1888، وبرز كمخترع ومهندس فذ، ويُعرف عنه أنه وضع أسسًا لما أصبح اليوم نظام التوجيه اللاسلكي، حتى لقّب بـ "أبو أنظمة التوجيه اللاسلكي". أسهم في تطوير نموذج أولي للتلفزيون في عام 1914، وابتكر أول طائرة بدون طيار خلال الحرب العالمية الأولى. لكنه، إلى جانب عبقريته الهندسية، امتلك شغفًا بالكتابة، وكان يدون تصوّراته عن المستقبل في الصحف البريطانية، ويحلل أثر التقنيات الوليدة على حياة البشر. كتاب "المستقبل": نبوءات تخرج من الخيال إلى الواقع عام 1925، ألّف لو كتابًا بعنوان "المستقبل"، دوّن فيه رؤيته لما ستكون عليه الحياة في 2025. وعاد باحثون من موقع Findmypast اليوم إلى أرشيف الصحف البريطانية، ليكتشفوا أن كثيرًا مما كتبه هذا المخترع الاستثنائي قبل مئة عام بات واقعًا نعايشه. من أبرز تلك التنبؤات وصفه لما يشبه الهواتف الذكية، حيث كتب عن "هواتف تلقائية تطلب الرقم الصحيح في كل مرة"، في وقت كان الاتصال الهاتفي يتطلب إدارة قرص دوّار بدقة متناهية. كما أشار إلى ظهور أرصفة متحركة، وهي باتت اليوم جزءًا من التصميمات المعمارية الحديثة في المطارات والمراكز التجارية. من التلفزيون إلى المصاعد.. كيف استشرف لو ملامح الإعلام والنقل؟ في مقالات أخرى، توقع لو أن تحل "آلة التلفزيون" محل الصحف المصورة، وهو ما حدث فعليًا خلال القرن العشرين. كما أشار إلى أن الأخبار ستُبث صوتيًا، وهو ما تحقق عبر الإذاعة ثم عبر النشرات الإلكترونية الصوتية. وتحدث عن المصاعد الكهربائية بوصفها نظيرًا عموديًا للأرصفة المتحركة، وهي وسائل أصبحت شائعة في كل مبنى متعدد الطوابق. المنبهات الذكية والطاقة المتجددة.. نظرة علمية سابقة لزمانها في أحد فصول كتابه، أشار لو إلى "منبهات لا سلكية توقظ البشر جميعًا في التاسعة والنصف صباحًا". وعلى الرغم من الطابع الحالم لهذا التوقيت، فإن الفكرة بحد ذاتها توازي ظهور أجهزة التنبيه الذكية المرتبطة بالهواتف والتطبيقات. كما تنبأ باستخدام الرياح والمد والجزر كمصادر للطاقة، وهي رؤى تتقاطع مع التحولات الحالية نحو الطاقة المتجددة. وتوازيًا مع أفكاره، نشرت الصحف البريطانية عام 1923 تصريحًا لعالم آخر يُدعى جي.بي.إس. هالدين، قال فيه إن بريطانيا يومًا ما ستُغطى بتوربينات الرياح التي تولد الطاقة لشبكات ضخمة. وهو ما نشهده اليوم بالفعل، وإن لم تتحقق كل توقعاته؛ إذ تصوّر أن الأطفال سيصنعون في المختبرات بحلول 2023، وهو ما لم يحدث. ما تحقق وما لم يتحقق: بين اللباد الصناعي والواقع الافتراضي لم تكن جميع تنبؤات أرتشيبالد لو دقيقة. فقد افترض مثلًا أن البشر في 2025 سيرتدون ملابس مصنوعة من اللباد الصناعي، وهو ما لم يتحقق. لكن في المقابل، سبق عصره حين وصف الخدمات المصرفية الرقمية، وهي اليوم نمط أساسي في حياة الأفراد حول العالم. وكان له تصور مثير حول عصابات الجريمة، متنبئًا بأن التقنية ستُستغل لأغراض إجرامية من قِبل مجموعات متطورة، وهو ما يتجسد في التحديات السيبرانية التي تواجه العالم اليوم. السينما الشخصية والواقع الافتراضي: كيف اقترب لو من فكرة النظارات الذكية؟ في طرحه المستقبلي، تحدث عن نظارات مشاهدة خاصة تتيح لكل مشاهد اختيار الفيلم الذي يود مشاهدته، وهي فكرة وإن لم تتحقق بشكلها الدقيق، فإنها تلامس ما أصبح متاحًا اليوم من تجارب الواقع الافتراضي عبر النظارات الذكية التي تسمح للمستخدم بالدخول إلى عوالم سينمائية وشخصية مخصصة بالكامل. يبقى أرتشيبالد مونتغمري لو مثالًا على العقول التي لم تكتف بابتكار أدوات عصرها، بل تطلعت إلى ما هو أبعد، فرسمت صورة لحياة لم تكن قد وُلدت بعد. وبين ما تحقق وما لا يزال في طور التشكّل، تبدو نبوءاته أشبه بجسر زمني امتد من عشرينيات القرن الماضي إلى عالم اليوم. aXA6IDgyLjIyLjIzNi43NiA= جزيرة ام اند امز PL

العين الإخبارية

١٢-٠٥-٢٠٢٥

• العين الإخبارية

أكبر عاصفة شمسية منذ 20 عاما... حين فوجئت ناسا بما كانت تحاكيه

تم تحديثه الإثنين 2025/5/12 07:07 م بتوقيت أبوظبي قبل عام من الآن، اجتمع ممثلون من وكالة "ناسا" ونحو 30 وكالة أمريكية في تمرين تدريبي غير مسبوق، لمحاكاة سيناريو كارثي مصدره الشمس. كان الهدف من التمرين – الذي حمل اسم "تمرين الطاولة للطقس الفضائي"،اختبار مدى استعداد الهيئات الأمريكية لمواجهة عاصفة مغناطيسية شمسية قد تخل بتوازن المجال المغناطيسي للأرض وتؤثر على الأقمار الصناعية، وشبكات الكهرباء، ورواد الفضاء. لكن ما لم يتوقعه أحد هو أن السيناريو الافتراضي سيتحول إلى واقع حقيقي أثناء التمرين ذاته. وفي 10 مايو 2024، ضربت الأرض أول عاصفة مغناطيسية شمسية من الدرجة الخامسة (الأشد) منذ أكثر من 20 عاما. وقد أُطلق عليها اسم "عاصفة غانون" تكريمًا للعالمة الراحلة جنيفر غانون، إحدى أبرز المتخصصات في الطقس الفضائي. ورغم أن العاصفة لم تتسبب بكارثة شاملة، فإن آثارها امتدت من أعماق الأرض إلى كوكب المريخ، وكشفت نقاط ضعف حيوية وأفادت العلماء بمعلومات غير مسبوقة. اضطرابات على الأرض وفي المدار تسببت العاصفة في تسخين الطبقة العليا من الغلاف الجوي (الثيرموسفير) إلى درجات حرارة فاقت 2100 درجة فهرنهايت، ما أدى إلى تمددها وارتفاع جزيئات ثقيلة مثل النيتروجين إلى ارتفاعات غير معتادة. هذا التمدد الجوي زاد من مقاومة الهواء للأقمار الصناعية، مما أجبر بعضها على تعديل مساراتها، بينما خرج بعضها الآخر، مثل القمر الصناعي "CIRBE"، عن مداره تماما. على الأرض، تعطلت بعض خطوط الكهرباء وتضررت أنظمة الملاحة الزراعية، حيث أفادت جامعة ولاية كنساس أن مزارعين في الغرب الأوسط الأمريكي خسروا في المتوسط حوالي 17,000 دولار لكل مزرعة نتيجة انحراف الجرارات الموجهة بنظام "جي بي إس" عن مسارها. أضواء قطبية مدهشة واحدة من أكثر الظواهر المذهلة التي صاحبت العاصفة كانت ظهور الشفق القطبي (الأورورا) في أماكن غير معتادة، مثل اليابان، بل وبلون نادر: الأرجواني. وأوضحت ناسا أن السبب يعود إلى ارتفاع الشفق لحوالي 600 ميل فوق الأرض، أعلى بكثير من المعتاد، وامتزاج إشعاعات من الأكسجين والنيتروجين في ظروف غير مألوفة. أما على المريخ، فقد رصدت بعثة "MAVEN" التابعة لناسا شفقا قطبيا يغمر الكوكب الأحمر من 14 إلى 20 مايو. كما سجلت مركبة "كيوريوسيتي" ارتفاعا غير مسبوق في الإشعاع، يعادل 30 صورة أشعة سينية لو تعرض له رواد فضاء. مستقبل العواصف الشمسية لم يكن تأثير "عاصفة غانون" كارثيا، لكنه كان الأكثر توثيقًا في تاريخ العواصف الشمسية. وقد أتاح فرصة فريدة للعلماء لتحليل سلوك الشمس وتأثيراتها المتشعبة على الأرض وما بعدها. وقالت ناسا إن البيانات التي تم جمعها من هذا الحدث التاريخي ستظل تُدرس لسنوات قادمة، في محاولة لفهم كيف نحمي الأرض والتكنولوجيا الحديثة من غضب الشمس. aXA6IDgyLjI2LjIzOS4xNjgg جزيرة ام اند امز UA

الاتحاد

٢١-٠٤-٢٠٢٥

• الاتحاد

ساعتان ذريتان إلى محطة الفضاء لاختبار نظرية النسبية

تطلق وكالة الفضاء الأوروبية الاثنين مجموعة تضم ساعتين ذريتين إلى محطة الفضاء الدولية بهدف قياس الوقت بدقة عالية جدا واختبار نظرية النسبية. وفي مؤتمر صحافي قبل انطلاق المهمة، قال المسؤول البريطاني عن مشروع "إيسز" ACES في وكالة الفضاء الأوروبية سيمون وينبرغ، إنّ الوقت ضروري لعمل أجهزة الكمبيوتر وأنظمة تحديد المواقع عبر الأقمار الاصطناعية، وهو موجود في "مختلف معادلات الفيزياء". ومن المعروف منذ عام 1915 ونظرية النسبية العامة لألبرت أينشتاين أن الزمن ليس هو نفسه في كل مكان، فهو يُبطئ على مقربة من جسم ضخم، إلى درجة التوقف عند حافة ثقب أسود. وعلى كوكب الأرض، يمر الوقت بشكل أسرع عند قمة برج إيفل منه عند قاعدته، ولكن "أثر أينشتاين" هذا ضئيل جدا. غير إنه يصبح ملحوظا عند الابتعاد أكثر في الفضاء. على ارتفاع 20 ألف كيلومتر، تتقدم الساعات الذرية لأنظمة تحديد المواقع عبر الأقمار الاصطناعية، بأربعين ميكروثانية كل يوم مقارنة بتلك الموجودة على كوكب الأرض. ويهدف هذا المشروع إلى تحسين قياس هذا "التحول الجاذبي" بِقَدر منزلتين عشريتين، للوصول إلى دقة تصل إلى "واحد على المليون"، بفضل الساعتين الذريتين لنظام "إيسز" ACES. ويتولى صاروخ "فالكون 9" تابع لشركة "سبايس إكس" ينطلق الاثنين عند الساعة 08,15 بتوقيت جرينتش من قاعدة كاب كانافيرال الأميركية، نقل نظام "إيسز" المكون من ساعتين ذريتين إلى محطة الفضاء الدولية المتموضعة على ارتفاع 400 كيلومتر، حيث ستضعه ذراع آلية خارج المحطة على وحدة كولومبوس. وسيبقى هناك لـ30 شهرا لجمع البيانات من الساعتين. وتشكّل الساعة الأولى "فاراو" التي صمّمها المركز الوطني الفرنسي للدراسات الفضائية (CNES)، أنبوبا مفرغا من الهواء، يتم فيه تبريد ذرات السيزيوم بالليزر إلى درجة حرارة قريبة من الصفر المطلق (-273 درجة مئوية). وعند تجميدها بفعل البرد وفي ظل انعدام الوزن، ستحتسب اهتزازاتها عند تردد معين بدقة أكبر من تلك الموجودة على الأرض. منذ عام 1967، تُعادل الثانية رسميا 9,192,631,770 فترة من الموجة الكهرومغناطيسية المنبعثة من ذرة السيزيوم 133 التي تغير حالة الطاقة. وأوضح فيليب لوران، رئيس أنشطة ACES/PHARAO في مرصد باريس، أن "فاراو" سيعمل بمثابة "شوكة ضبط" تعيد وضع تعريف الثانية. وستساعده ساعة ذرية، وهي عبارة عن جهاز مازر عاملة بالهيدروجين تم ابتكارها في سويسرا، على المحافظة على استقراره. وفي النهاية، لن تنحرف إلا بقدر ثانية واحدة فحسب كل 300 مليون سنة. وقد استغرق هذا الإنجاز التكنولوجي أكثر من 30 سنة من العمل، تخللته تأخيرات وصعوبات كثيرة. ومنذ ذلك الحين ظهرت على الأرض الساعات الضوئية التي تستخدم ترددات أعلى وأكثر دقة بمائة مرة. وفي حين أن هذا الجيل الجديد "سيتجاوز الساعات الذرية في المستقبل"، إلا أنه يظل تكنولوجيا "حديثة نسبيا" و"لم يتم وضع أي منها في المدار"، بحسب وينبرغ الذي اعتبر أنّ نظام "إيسز" "فريد من نوعه". وسيتم نقل إشارته إلى الأرض عبر موجات دقيقة. وعلى الأرض، ستقوم تسع محطات (في أوروبا، وبريطانيا، واليابان، والولايات المتحدة) بمقارنته بالوقت الذي تقيسه ساعاته الخاصة. وقال لوران إن "الاختلافات ستخضع للتحليل لتحديد ما إذا كانت النتيجة متسقة مع توقعات نظرية النسبية". وإذا لم تكن الحال كذلك، "ستُفتح نافذة جديدة في عالم الفيزياء". من الذي سيتعين عليه إجراء التعديلات اللازمة لجعل معادلات أينشتاين تتطابق مع الملاحظات؟ وربما يكون ذلك تقدما في السعي إلى ما يطمح إليه الفيزيائيون، وهو التوفيق بين النسبية العامة التي تفسر كيفية عمل الكون، والفيزياء الكمومية التي تحكم اللامتناهي في الصغر، وهما نظريتان تعملان بشكل جيد جدا، لكنها غير متوافقتين حتى الآن.