خبراء للجزيرة نت عن زلزال روسيا التاريخي: أدركنا همسات الأرض بأثر رجعي
والمثير للانتباه أن هذه الهزة العنيفة سبقتها خلال العامين الماضيين هزتان قويتان، بلغت قوتهما 7.1 و7.4 درجات، مما أعاد إلى الواجهة تساؤلات لم تحسم حتى الآن، وهي: هل كانت تلك الزلازل المتوسطة جزءا من سلسلة تراكمية انتهت بالزلزال العظيم؟ وهل شكلت علامات مبكرة على تصاعد التوتر في باطن الأرض؟ وهل يمكن للعلم رصد مثل هذه المؤشرات قبل فوات الأوان؟
"الجزيرة نت" توجهت بهذه الأسئلة إلى 3 من خبراء الزلازل بجامعات أميركية وصينية، واتفقوا جميعا على أن "همسات الأرض" التي تسبق الزلازل الكبرى لا يمكن فهمها أو تأكيد دلالتها إلا بأثر رجعي، ولا يعود ذلك إلى تقصير علمي، بل لعدم وجود أنماط زلزالية واضحة أو أدوات موثوقة تتيح التمييز المسبق بين الزلازل التمهيدية العادية وتلك التي تُنذر بكارثة كبرى.
وأكد الخبراء أن "بعض الهزات المتوسطة قد تبدو كأنها إشارات تحذيرية، لكن العلم لا يستطيع الجزم بذلك إلا بعد وقوع الزلزال الكبير، وهو ما يجعل التنبؤ بالزلازل العظمى من أكبر التحديات التي يواجهها علم الزلازل حتى اليوم".
معضلة أبحاث الزلازل
يقول البروفيسور رولاند بورغمان، أستاذ علوم الأرض والكواكب ورئيس مجموعة التكتونيات النشطة بجامعة كاليفورنيا في بيركلي: "الآن بعد أن وقع الزلزال بقوة 8.8 درجات، يمكن عدّ الهزتين السابقتين هزات تمهيدية (فور-شُوكس)، ومن ثم تصنف ضمن المؤشرات التحذيرية لهذا الحدث، لكننا لا نستطيع تأكيد ذلك إلا بأثر رجعي، ولا أعتقد أنه كان هناك ما يدل بوضوح في حينها على أن هذين الزلزالين مقدّمة للحدث الأكبر، وهذه هي المعضلة الكبرى في أبحاث التمهيدات الزلزالية ومحاولات التنبؤ".
ويضيف بورغمان "مع ذلك، سيكون من المهم للغاية دراسة تسلسل هذه الأحداث وفهم العمليات الجيولوجية الكامنة وراءها، فقد يتيح لنا هذا البحث لاحقا فهما أعمق يسهم في تحسين القدرة على التنبؤ الزلزالي القصير الأجل".
أما البروفيسور كيجي تشين، أستاذ علوم الأرض والفضاء بجامعة جنوب الصين للتكنولوجيا، فكان أكثر حذرا، إذ قال إن "من المغري التفكير في أن الزلزالين السابقين كانا إنذارا مبكرا بقرب الزلزال العظيم، لكن من الناحية العلمية لا يمكن الجزم بذلك".
وأوضح أن "في مناطق الاندساس مثل كامتشاتكا، قد تكون الزلازل المتوسطة إلى الكبيرة جزءا من تفريغ تدريجي للتوتر على الصدع، لكنها لا تعني بالضرورة أن زلزالا عظيما على وشك الحدوث".
وأضاف "فقط بعد وقوع الزلزال الكبير، يمكننا النظر إلى الوراء والقول: ربما كانت تلك الزلازل تمهيدية، لكن في لحظة حدوثها، لم يكن هناك ما يثبت ذلك علميا".
وتتفق الدكتورة مع هذا الطرح جوديث هوبارد، وهي أستاذة مساعدة زائرة بقسم علوم الأرض والغلاف الجوي بجامعة كورنيل الأميركية، مؤكدة أنه "لا يوجد نمط زلزالي موثوق يربط بين الزلازل المتوسطة (مثل 7.1 أو 7.4) وحدوث زلازل عظيمة (مثل 8.8)، لكن أحيانا، كما في هذه الحالة، قد تسبق الزلازل الكبرى هزات تمهيدية بالفعل".
وتضيف "مثل هذه الزلازل المتوسطة قد تحدث تعديلا في الضغط على الصدوع المجاورة، مما يزيد احتمال حدوث زلازل لاحقة، لكنها في الغالب لا تؤدي إلى كارثة كبرى، لذلك فهي ليست مؤشرا موثوقا لتقييم الخطر الزلزالي".
لماذا تتكرر الزلازل العظمى في كامتشاتكا؟
ومع التركيز على الزلازل المتوسطة التي سبقت الزلزال الكبير، فإن ذلك لم ينس مجتمع علماء الزلازل الربط بين زلزال 30 يوليو/تموز وزلزال آخر شهدته المنطقة عام 1952، أي قبل 73 عاما، وكان يفوق الأخير قوة، إذ بلغت قوته 9 درجات على مقياس ريختر، وهو ما أثار سؤالا لا يقل أهمية عن سابقيه، وهو: لماذا تتكرر الزلازل العظمى في كامتشاتكا؟
واشتركت آراء الخبراء الثلاثة في أن البنية التكتونية لكامتشاتكا تضعها على رأس قائمة المناطق المعرضة لزلازل عملاقة، فهذه المنطقة تقع على حدود اندساس نشط للغاية، حيث تنزلق صفيحة المحيط الهادي تحت صفيحة أميركا الشمالية بسرعة تتجاوز 8 سم في السنة، وهي من أعلى معدلات في العالم لهذا النوع من الظواهر الجيولوجية.
وبحسب بورغمان الذي أجرى من قبل دراسات على تلك المنطقة، فإن الزلزالين الكبيرين يشتركان في خصائص عديدة، ليس فقط من حيث القوة، بل أيضا من حيث النمط والموقع".
واللافت أن الفاصل الزمني بينهما، والممتد من 1952 إلى 2025، يعدّ قصيرا نسبيا إذا ما قورن بالمدة التي فصلت بين زلزال عام 1952، والحدث الذي سبقه عام 1737، كما يوضح بورغمان.
ومع ذلك، يشير إلى أن الحسابات الجيولوجية تكشف أن الفجوة الزمنية التي امتدت على مدار 73 عاما كانت كافية لتراكم قدر كبير من "عجز الإزاحة"، أي الفرق بين الإزاحة التي كان يُفترض أن تحدث بفعل حركة الصفائح التكتونية، والإزاحة التي لم تتحقق بعد.
ويقول "عند احتساب المعدل السنوي للتقارب بين الصفائح في هذه المنطقة، والذي يبلغ نحو 8 سنتيمترات في السنة، يتبين أنه خلال الفترة الممتدة بين عامي 1952 و2025 تراكم ما يقرب من 584 سنتيمترا من الإجهاد الصخري (الضغط أو القوة الداخلية التي تتعرض لها الصخور داخل القشرة الأرضية نتيجة الحركات التكتونية)، وهو رقم يطابق تقريبا متوسط الإزاحة الذي سجلته هيئة المسح الجيولوجي الأميركية خلال الزلزال الأخير".
ويضيف بورغمان أنه أجرى مقارنة بين نموذج الإزاحة الذي قدمته هيئة المسح الجيولوجي الأميركية للزلزال الأخير ونموذج مماثل وُضع لزلزال عام 1952 من قبل الباحثين جونسون وساتاكي في دراسة نُشرت عام 1999، وتبين من المقارنة أن النموذجين يتكاملان بشكل لافت، مما يدعم فرضية أن هذه المنطقة تخضع لدورات دورية من التراكم والانفجار الزلزالي نتيجة بنية صدعية نشطة ومقيدة للغاية.
وتصف هوبارد السرعة الكبيرة التي تتحرك بها الصفيحة التكتونية تحت كامتشاتكا (8 سنتيمترات سنويا) بأنها من أعلى معدلات الاندساس في العالم.
وتقول إنه "أنه عندما يحرر الزلزال الضخم الذي شهدته المنطقة عام 1952 طاقة تعادل انزلاقا بطول 5 أمتار تقريبا، فإن المنطقة تحتاج إلى نحو 60 عاما فقط لإعادة شحن نفسها بالطاقة الكامنة اللازمة لزلزال مماثل. وبالفعل، فقد مرت 73 سنة منذ وقوع ذلك الزلزال الكبير، وذلك يتوافق بدقة مع هذه الحسابات التراكمية".
وما يزيد من خطورة هذا الوضع الجيولوجي ما أشار إليه البروفيسور تشين من أن الفالق الموجود في المنطقة واسع وضخم بما يكفي ليتكسر دفعة واحدة على مدى مئات الكيلومترات، وهو ما يفتح المجال أمام زلازل عنيفة وواسعة النطاق.
وأضاف أن "الرواسب السميكة التي تغطي قاع المحيط هناك تساعد أيضا على إغلاق الفالق بإحكام لفترات طويلة، فيمنع ذلك تسرب الطاقة تدريجيا ويؤدي إلى تراكم الضغط لعقود، قبل أن يُفرج عنه فجأة على هيئة زلزال مدمر".
خطر زلزالي طويل الأمد
وعما إذا كانت هذه السمات الجيولوجية تشير إلى خطر زلزالي طويل الأمد في المنطقة، يؤكد بورغمان أن الزلزال الأخير بالفعل خفف بشكل كبير من التوتر التكتوني المتراكم عند واجهة التقاء الصفائح في المنطقة، وهو ما يُعد أمرا إيجابيا على المدى القصير.
ولكنه ينبه إلى أن القطاعات المجاورة من الصدع نفسه أصبحت الآن أكثر تحميلا بالإجهاد، مما يزيد من احتمال حدوث زلازل أخرى كبيرة في المستقبل القريب، نتيجة انتقال الضغط بين مناطق الصدع المختلفة، فكما هو معروف في علم الزلازل، عندما يحدث زلزال ضخم، فإن احتمال وقوع زلازل لاحقة في المناطق المجاورة يرتفع مؤقتا بسبب إعادة توزيع القوى التكتونية.
مع ذلك، يطمئن بورغمان إلى أن الزلازل العظمى، بتلك القوة المدمرة، لا تحدث بشكل متكرر، ولا يتوقع أن تشهد المنطقة زلزالا آخر بالحجم نفسه في المدى القريب، مستندا في ذلك إلى أنماط الزلازل المسجلة تاريخيا والدراسات العلمية المنشورة عن تكرار الزلازل في هذا الحزام الزلزالي.
وإذا كان بورغمان حاول أن يكون متوازنا في تقدير الخطورة، فإن البروفيسور تشين كان قاطعا في قوله إن "هذه المنطقة من أبرز البقع الساخنة زلزاليا على كوكب الأرض، وهناك خطر طويل الأمد بحدوث زلازل مماثلة في المستقبل، ويكفي للدلالة على خطورة هذه المنطقة أنها كانت مسرحا لزلازل عملاقة مرتين خلال أقل من قرن، أحدهما في عام 1952 بقوة 9.0 درجات، والآخر في عام 2025 بقوة 8.8".
وسارت هوبارد على نهج البروفيسور تشين بقولها: "لا يوجد شك في أن الخطر الزلزالي الكبير في كامتشاتكا مستمر على المدى البعيد، نظرا للخصائص التكتونية النشطة والمتسارعة في هذه المنطقة".
هل بالإمكان الاستعداد لهذه الأحداث الكبرى؟
وإذا كانت الأحداث الكبرى ستقع حتما في كامتشاتكا كما أجمع الخبراء، فهل بالإمكان الاستعداد لها؟ يؤكد بورغمان وتشين أنه "رغم التقدم التكنولوجي الكبير، فإن التنبؤ بالزلازل لا يزال من أكبر التحديات العلمية".
ويضيفا أن "المتاح حتى الآن هو الإنذار المبكر الذي يمكنه تحذير الناس فقط بعد بدء الزلزال، أي قبل وصول الموجات الزلزالية إليهم بثوانٍ أو دقائق، لكنه لا يتنبأ بالزلازل قبل حدوثها".
وأضافا أن "دراسة سلسلة الزلازل التي وقعت في كامتشاتكا مؤخرا قد تساعد في المستقبل على تحسين نماذج التنبؤ القصير الأجل".
وتشير هوبارد إلى أن "ما يمكن فعله حاليا هو رفع درجة الاستعداد مؤقتا إذا حدثت زلازل بقوة 7 درجات في مناطق معينة، كما تفعل اليابان في نظامها الجديد بمنطقة نانكاي".
وفي هذا النظام المعروف باسم "نظام الاستشارة الزلزالية"، يتم إصدار تحذيرات مؤقتة عندما تقع زلازل متوسطة في مناطق حساسة، لتنبيه السكان إلى ارتفاع مؤقت في احتمال الزلازل العظمى".
وتضيف "لكن في معظم الحالات لا يحدث شيء، وتكون المخاوف من الهلع أو تعطيل الاقتصاد واردة، إلا أن المثال الروسي يُثبت أن هذه التحذيرات قد تكون ثمينة أحيانا، خاصة في المناطق العالية النشاط".
والأمل الذي يعوّل عليه الخبراء هو أن تقود هذه الأحداث الزلزالية، رغم قسوتها، إلى تطوير نماذج أكثر دقة لرصد المخاطر الزلزالية وتقديم تحذيرات مفيدة، ليس فقط في كامتشاتكا، بل في كل مناطق العالم المهددة بخطر الزلازل العظمى.
هاشتاغز
جرب ميزات الذكاء الاصطناعي لدينا
اكتشف ما يمكن أن يفعله Daily8 AI من أجلك:
التعليقات
لا يوجد تعليقات بعد...
أخبار ذات صلة
الجزيرة
منذ 4 ساعات
- الجزيرة
جسيمات "مهملة" تفاجئ علماء الفيزياء بحل أكبر تحديات الحوسبة الكمومية
أعلن فريق من الفيزيائيين وعلماء الرياضيات في جامعة جنوب كاليفورنيا ومعاهد بحثية أخرى عن تطوير فرضية جديدة تمكّن من تحقيق الحوسبة الكمومية العالمية باستخدام جسيمات جديدة لم يلتفت لها الباحثون من قبل، وهو إنجاز طال انتظاره في مجتمع البحث الكمومي. تقدم الدراسة ، التي نُشرت مؤخرا في دورية "نيتشر كوميونيكيشنز"، ما يسميه العلماء إطارا يضيف نوعا جديدا من الجسيمات أطلق عليه الباحثون اسم "النيجلكتون" والمشتقة من الكلمة الإنجليزية "نيجليكت" بمعنى "المهملة"، لتكون بمثابة القطعة المفقودة في الأحجية التي تجعل النظام المقترح قادرا على أداء أي عملية كمومية بشكل خال من الأخطاء تقريبا. يقول آرون لاودا، أستاذ الرياضيات والفيزياء وعلم الفلك في جامعة جنوب كاليفورنيا، والمؤلف المراسل في الدراسة، في تصريحات حصرية للجزيرة نت: "تُعتبر هذه الجسيمات ذات وزن صِفري في الحسابات، لذا تُستبعد كما لو كانت بلا أهمية. في بعض الحالات، تجعل هذه الجسيمات العمليات الحسابية مرهقة وتتطلب القسمة على الصفر. أما في إطارنا، فنُبقيها ونعطيها معنى فيزيائيا جديدا." ويضيف في بيان صحفي "الأمر المثير للاهتمام بشكل خاص هو أن هذا العمل يقربنا من الحوسبة الكمومية الشاملة باستخدام الجسيمات التي نعرف بالفعل كيفية إنشائها." لغز الكيوبت! في عالم الفيزياء، اكتشف العلماء جسيمات صغيرة جدا مثل الإلكترونات والبروتونات والنيوترونات والفوتونات. ثم صنفوها إلى مجموعتين رئيسيتين؛ الفرميونات، ومنها الإلكترونات والبروتونات والنيوترونات، وبوزونات، ومنها الفوتونات، ويعتمد هذا التصنيف على طريقة دوران الجسيم حول نفسه وحالته الكمومية. حواسيبنا العادية تعمل أساسا باستخدام الإلكترونات. داخل المعالجات واللوحات الإلكترونية، توجد أسلاك دقيقة جدا تحتوي على ترانزستورات، وهي أشبه بمفاتيح صغيرة تمر من خلالها الإلكترونات. هذه الإلكترونات تمثل البيانات في شكل بتات، فيكون وجود مرور الإلكترونات (التيار الكهربائي) يساوي الرقم 1، وغياب الإلكترونات يساوي الرقم 0. هذا النظام هو ما نعرفه باسم النظام الثنائي. وتتم معالجة البيانات باستخدام بوابات منطقية، وهي دوائر إلكترونية تحدد نتيجة العمليات الحسابية. لكل عملية (مثل الجمع أو الضرب) ترتيب مختلف من هذه البوابات. هذه البوابات المنطقية هي اللبنات الأساسية لكل الأجهزة الرقمية: من الحواسيب إلى الهواتف الذكية. أما في الحوسبة الكمومية، فيتم استبدال البِت العادي بما يسمى الكيوبت (البت الكمومي). وبفضل خاصية التراكب الكمومي، يمكن للكيوبت أن يمثل 0 و1 في نفس الوقت، مما يفتح المجال لمعالجة كمية هائلة من البيانات بسرعة وكفاءة أكبر. عوالم الجسيمات يمكن استخدام الإلكترونات أو الأيونات أو الفوتونات لتشكيل الكيوبت في الحوسبة الكمومية، فالإلكترونات تستخدم حالة دورانها (اللف المغزلي) لتحديد قيمة الكيوبت، والأيونات يمكن إثارتها إلى مستويات طاقة مختلفة، وهذه المستويات تمثل القيم، والفوتونات، يتم الاعتماد على اتجاه استقطابها كمؤشر لقيمة الكيوبت. ولكل نوع مميزاته وعيوبه، الفوتونات ممتازة لنقل المعلومات لمسافات طويلة، مثل الاتصالات الكمومية، لأنها لا تتأثر بسهولة بالبيئة. لكن التحكم فيها أصعب بسبب ضعف تفاعلها مع الوسط المحيط. الإلكترونات والأيونات أسهل في التحكم باستخدام المجالات الكهربائية والمغناطيسية، مما يجعلها مناسبة للحواسيب الكمومية التي تحتاج دقة وسرعة. لكن مشكلتها أنها تتأثر بالبيئة بسرعة، وهذا قد يؤدي إلى فقدان حالة التراكب الكمومي، وهي أساس الكيوبت. لكن في بعض الأنظمة الفيزيائية الخاصة جدا، وخصوصا في العوالم ثنائية الأبعاد (مثل سطح مادة فائقة النحافة)، قد تظهر أنواع جديدة من الجسيمات لا تتصرف كبوزونات ولا فرميونات، أي لا تتفق في طريقة دورانها أو تغير حالتها الكمومية مع البوزونات والفرميونات، بالتالي لا يمكن تصنيفها ضمن أي منهما، وسُميت هذه الجسيمات باسم "الأنيونات". هذه الأنيونات لها خاصية مدهشة، حيث إذا قمنا بتحريكها حول بعضها أو بتبديل مواقعها مع بعضها البعض، تتغير حالتها الكمومية بطريقة فريدة لا تحدث مع الجسيمات العادية. هذه العملية تُسمى التضفير، وتشبه جدائل شعر فتاة صغيرة. ميزة التضفير أن هذه العقد الكمومية تظل ثابتة ولا تتأثر بسهولة، مما يجعل الأنيونات المُضَفّرة خيارا مثاليا لتخزين ومعالجة المعلومات في الحوسبة الكمومية. الحوسبة الكمومية الطوبولوجية تخيل أنك تحاول بناء برج من مكعبات صغيرة على طاولة تهتز باستمرار. أي اهتزاز بسيط يمكن أن يسقط البرج. هذا هو ما يحدث في الحواسيب الكمومية العادية، حيث تكون الكيوبتات، وحدات المعلومات الكمومية، حساسة جدا لأي ضوضاء أو تداخل من البيئة. أما الحوسبة الكمومية المحمية طوبولوجيًا، فهي نوع مقاوم بطبيعته للأخطاء التي تحدث بسبب الطبيعة الهشة للكيوبت والمُعرض للتأثر أو لتغير قيمته من 0 إلى 1 والعكس بسبب الضوضاء أو أي تداخل من البيئة، مما يدمر التماسك الكمومي للكيوبتات ويفسد العمليات الحسابية، ومن ثم يفسد الحاسوب كله. في الحوسبة الكمومية الطوبولوجية، لا تُخزن المعلومات في حالة أنيون واحد، بل في الطريقة التي تتشابك بها مجموعة من الأنيونات مع بعضها البعض. وعندما يتحرك أنيونان حول بعضهما، فإن هذا التضفير لا يُغيّر هوية الأنيونات نفسها، ولكنه يُغيّر الحالة الكمومية الكلية للنظام بطريقة يمكن التنبؤ بها. هذا التغيير يمكن أن يمثل عملية حسابية، بالتالي يمكن أن يعمل بمثابة "بوابة منطقية كمومية". هناك أنواع عديدة من الأنيونات، ولكل نوع قوانينه الخاصة في التفاعل والتأثير. وقد ركزت الدراسة هنا على نوع واحد فقط يعرف باسم أنيونات "آيزنج"، التي تسمح باستخدامها في الحوسبة الكمومية الطبولوجية. يقول لاودا "القيود الرئيسية في الأنيونات من نوع آيزنج التقليدية هي أنه عند تضفيرها، فإن مجموع العمليات الممكنة صغير جدا. الأمر أشبه بمحاولة كتابة رسالة بريد إلكتروني باستخدام لوحة مفاتيح تحتوي على عدد قليل من الأزرار، يمكنك كتابة بعض الحروف أو الكلمات الصغيرة، لكنك لن تتمكن من كتابة الرسالة الكاملة التي تحتاجها للحوسبة الكمومية." هذا النقص في "المفاتيح"، حرم الحواسيب الكمومية الطوبولوجية من تحقيق مبدأ "العالمية" الضروري، يعني أن النظام يحتاج إلى عمليات إضافية غير محمية طوبولوجيا، مما يجعله أكثر عرضة للأخطاء، وهو ما حاول الباحثون في هذه الدراسة التخلص منه. جسيمات مُهملة لكن الإطار الجديد الذي تفترضه الدراسة يأتي ليغيّر القواعد، ففي النماذج التقليدية، هناك جسيمات يتم تجاهلها في الحسابات لأنها ذات "وزن صِفري"، أي يُفترض أنها لا تؤثر على النتيجة، بل قد تسبب مشكلات رياضية مثل القسمة على الصفر مثلا. يقول لاودا "أهم عنصر جديد هو أن الإطار يحتفظ بجسيمات تعتبرها النظرية التقليدية مُهمَلة. في إطارنا، نُعيد تعريفها بحيث يكون لها وزن غير صفري. أحد هذه الجسيمات، الذي نسميه نيجلكتون، يغيّر تماما ما يمكن للنظام فعله." يشرح فيليبو إيوليانيلي، الباحث في قسم الفيزياء، في جامعة جنوب كاليفورنيا، والباحث الرئيسي في الدراسة: "بالعودة إلى تشبيه لوحة المفاتيح، فإن أيونات إيزينغ لا تمنحك سوى بضعة مفاتيح على لوحة المفاتيح. إضافة أيون مهمل واحد وربطه بالأنيونات القديمة يمنحك كل تلك المفاتيح التي لم تكن لديك من قبل، ويمكنك كتابة ما تريد". أي أن إضافة نيجلكتون واحد فقط إلى نظام آيزنج، وتركه ثابتا في مكانه، يمنح النظام القدرة على إجراء أي عملية كمومية عن طريق التضفير وحده، مع الحفاظ على الحماية الطوبولوجية من الأخطاء. لتقريب الفكرة أكثر يقول لاودا "تخيل أن تضفير الجسيمات مثل مجموعة يتراقص بعضها حول بعض على المسرح. في فرقة آيزنج التقليدية، مهما تغيرت الخطوات، يبقى العرض محدودا. أما بإضافة نيجلكتون واحد ثابت في مكانه، فإننا نضع علامة ثابتة على أرض المسرح تُغيّر هندسة كل حركة، وتفتح المجال لجميع العروض الممكنة." رياضيا، وجد الباحثون أن تمرير أنيون من نوع آيزنج حول النيجلكتون يولد عملية كمومية جديدة توسّع مجموعة "البوابات المنطقية الكمومية" المحدودة إلى مجموعة شاملة قادرة على تنفيذ أي خوارزمية كمومية، مما يحوّل الحواسيب الكمومية الطوبولوجية من حواسيب محرومة من العالمية إلى حواسيب عالمية! تجاوز عقبة السالب لكن الطريق لم يكن بتلك السهولة، فأحد أكبر العقبات في النظرية الجديدة يكمن في ظهور احتمالات "سالبة" في بعض الحالات في الصيغ الرياضية، وهو أمر لا يمكن تفسيره فيزيائيا بشكل مباشر. يوضح لاودا "تغلبنا على هذه العقبة عبر ترميز الكيوبتات في جزء من النظام حيث تكون جميع الاحتمالات طبيعية وموجبة، وضمان أن عمليات التضفير لا تتسرب إلى القطاع الذي يحتوي على الاحتمالات السالبة. بهذه الطريقة، تواصل العمليات الكمومية سلوكها الطبيعي، مع حفظ الاحتمالات كما هو متوقع." إعلان حتى الآن، لم يتحقق الباحثون من آلية عمل الجسيمات الجديدة، بما فيها النيجلكتون، في المختبر. ومع ذلك، توجد أنظمة تجريبية قريبة تظهر دلائل على دعمها لأنيونات آيزنج. يقول لاودا "الأنظمة الأقرب هي حالات هول الكسرية، وربما يمكن تعديلها أو تطوير مواد جديدة بخصائص طوبولوجية مشابهة لإنتاج النيجلكتون. هناك أيضا تقدم ملحوظ يدعو للتفاؤل من مايكروسوفت في شريحة 'التوبوكوندكتور' [أي الموصل الطوبولوجي]، التي صُممت لاستضافة والسيطرة على أوضاع ماجورانا الصفرية، وهي تجسيد فيزيائي لأنيونات آيزنج. إذا استطعنا دمج النيجلكتون في هذا النظام، فقد يصبح ذلك مسارا عمليا لتجسيد نموذجنا." ويضيف "بالنظر إلى المستقبل، أنا متفائل. يُظهر تاريخ تكنولوجيا الكم أن الأفكار التي كانت تُعتبر بعيدة المنال غالبا ما تصبح عملية أسرع بكثير مما هو متوقع بمجرد وجود هدف واضح. إذا استطعنا إدراك هذه الجسيمات، فقد تصبح الحواسيب الكمومية الطوبولوجية أكثر قوة مع الحفاظ على حمايتها من الأخطاء الطبيعية. وهذا من شأنه أن يفتح الباب أمام حل مشكلات تتجاوز بكثير قدرة آلات اليوم." بهذا، تفتح هذه الدراسة نافذة على جيل جديد من الحواسيب الكمومية الأكثر قوة والأقل عرضة للأخطاء، وربما أيضا على اكتشافات لم نتخيلها بعد في عالم الكم الغريب. وبينما تبقى الجسيمات الجديدة افتراضية، فإن تاريخ الفيزياء يعلمنا أن الأفكار التي كانت يوما بعيدة المنال قد تصبح واقعا أسرع مما نتوقع، خاصة حين تتضح الأهداف.
الجزيرة
منذ يوم واحد
- الجزيرة
الجميع ينتظر "زلزال كاليفورنيا الكبير" لكنه قد يكون مفاجأة
منذ سنوات طويلة، يسمع سكان كاليفورنيا عن "الزلزال الكبير المقبل"، الذي قد يضرب صدع سان أندرياس، وهو شق طويل في الأرض يمتد 1200 كيلومتر، يشكّل الحدود التكتونية بين صفيحة المحيط الهادي وصفيحة أميركا الشمالية. لكن ما معنى الصفائح التكتونية؟ لفهم الفكرة تخيل أن الأرض بحجم التفاحة، في هذه الحالة ستكون القشرة الأرضية بحجم قشرة التفاحة الرقيقة. ولكنْ هناك اختلاف، فقشرة الأرض مقسمة إلى "صفائح تكتونية" متداخلة كما تتداخل قطع الأحجيات الورقية التي يطلب منك تجميعها للحصول على صورة جميلة، هذه الصفائح تمثل قطعا ضخمة من صخور القشرة الأرضية تطفو فوق طبقة منصهرة جزئيا تُسمى "الوشاح". وتتحرك هذه الصفائح ببطء بسبب تيارات حرارية في باطن الأرض، وقد تصطدم أو تبتعد أو تنزلق بجانب بعضها، وتسبب حركتها الزلازل والبراكين وتُشكّل الجبال والمحيطات على مدى ملايين السنين. ولهذا السبب، فإن المناطق الموجودة عند حدود الصفائح التكتونية تتعرض بشكل متكرر نسبيا إلى زلازل كبرى، ومن ثم فقد يتوقع العلماء أن زلزالا كبيرا سيحدث في هذه المنطقة أو تلك إذا مرت سنوات طويلة (عدة عقود) دون زلازل كبيرة، هذه التنبؤات تكون عادة احتمالية ولا تتقيد بموعد محدد. ليس بالضرورة والفكرة المشهورة هي أنه في يوم ما، سيحدث زلزال ضخم جدا يشبه ما حدث في الماضي في نفس المكان (صدع سان أندرياس)، بقوة معروفة ومدة معروفة ومكان متوقع، يسأل البعض: هل سيكون تكرارًا لما حدث عام 1857، عندما ضرب المكان زلزال قُدِّرت قوته بين 7.7 و7.9 درجات؟ هل سيكون أشبه بزلزال سان فرانسيسكو الكبير عام 1906، الذي بدأ قبالة سواحل مدينة كاليفورنيا مباشرةً، وامتد في اتجاهين، نحو مقاطعتي هومبولت وسانتا كروز؟ لكن الأبحاث الجديدة تقول إن ذلك ليس بالضرورة صحيحا، وربما يأتي الزلزال الكبير بشكل مختلف تمامًا، بحسب دراسة جديدة نشرت في دورية "بي إن إيه إس"، حيث فحص العلماء زلزالا ضرب دولة ميانمار في جنوب شرق آسيا في 28 مارس/آذار الماضي، على صدع يُعرف بتشابهه الكبير مع صدع سان أندرياس. انتهى الأمر بالزلزال إلى تصدع جزء من الفالق أطول بكثير مما توقعه العلماء، بالنظر إلى جيولوجيا المنطقة، والتنبؤ بالزلازل فيها، ما أشار للعلماء إلى أن الزلازل لا تعود أبدًا بنفس الطريقة تمامًا. الصدع أو الفالق الزلزالي (منطقة التحرك بين الصفيحتين) يشبه السحّاب الذي نغلق به السترة التي نرتديها، أحيانًا يعلق من نقطة معينة، وأحيانًا ينفتح من مكان آخر، وليس هناك طريقة واحدة دائمًا لحركته، مع تكرارها مئات المرات. ويشير الباحثون إلى أن بعض أجزاء الصدع تتحرك ببطء طوال الوقت، هذه الحركة البطيئة تعني اصطدامات أضعف بين الصفائح التكتونية، ومن ثم لا تخزن طاقة، فلا تمثل وقودا لزلزال ضخم. وهناك أجزاء أخرى من نفس الصدع، تظل تنضغط أثناء حركة الصفائح التكتونية لسنوات طويلة، فتجمع طاقة ضخمة وتتحرر فجأة، لتسبب زلزالا كبيرا. عوامل معقدة ولذلك فإن العلماء يقدرون أن زلزال كاليفورنيا الكبير المقبل قد لا يكون كبيرا جدا، بل هناك احتمالات متنوعة، فقد يكون زلزالا متوسط الحجم (ولكن يظل مدمرا) أكثر من مرة أو زلزالا ضخما يمتد لمسافة أطول مما نتوقع أو حتى سلسلة من الزلازل واحدًا تلو الآخر. كما يشير الباحثون إلى أن هذا الزلزال قد يكون متوسطا ولكنه أطول، وكلما طال الوقت، زادت الأضرار حتى لو لم تكن القوة في أعلى مستوياتها. وهناك عوامل أخرى تؤثر على قوة الزلزال المرتقب، منها اتجاهه، فإذا كان الصدع يتمزق باتجاه مدينة، تصل الموجات أقوى، كما أن بعض المناطق مثل الوديان والأحواض الترابية تعمل مثل مكبر الصوت، فتجعل الاهتزاز أقوى. والخلاصة أن الزلزال الكبير على سان أندرياس قادم يومًا ما، لكن ليس بالضرورة بالشكل النمطي الذي نحمله في أذهان العلماء، فالقوة، والمدة، واتجاه التمزق، وتضخيم الموجات، والترابط بين الصدوع، كلها عناصر تصنع الزلزال المقبل، وكلها عوامل متغيرة. ولذلك، بحسب الدراسة الجديدة، فإن العلماء ينصحون بالاستعداد لعدة سيناريوهات بدلا من سيناريو واحد فقط يمثل "الزلزال المرتقب الكبير"، منها أن تُبنى المباني أو تُعدل لتتحمل اهتزازات قوية وطويلة على سبيل المثال، وأن تعد المناهج التعليمية والتدريبية لسيناريوهات عدة لا لسيناريو واحد.
الجزيرة
منذ 3 أيام
- الجزيرة
نيوزويك: الولايات المتحدة تستعد لإطلاق إحدى طائراتها الفضائية السرية
قالت مجلة نيوزويك إن الولايات المتحدة تستعد لإطلاق إحدى طائراتها الفضائية السرية في وقت لاحق من هذا الشهر، في سباق مع الزمن للحفاظ على هيمنتها الفضائية، في الوقت الذي يقلص فيه خصومها الفجوة بسرعة. وصرح متحدث باسم وزارة القوات الجوية الأميركية للمجلة بأن المركبة الفضائية، المعروفة باسم مركبة الاختبار المدارية " إكس-37 بي" (X-37B) منصة فضائية ديناميكية مخصصة للتجارب التكنولوجية، حيث تتيح كل مهمة فرصا مستمرة للتعلم. وقالت الزميلة في معهد هدسون ريبيكا ل. هاينريشز إن "إكس-37 بي"، من خلال اختبار تقنيات جديدة في المدار، تساعد الولايات المتحدة على حماية مصالحها في الفضاء بشكل أفضل، وفي الاستعداد للقتال والفوز إذا اختار الخصوم روسيا والصين الدخول في صراع. وطورت روسيا والصين، وهما شبه حليفتين في إطار شراكتهما الإستراتيجية غير المحدودة، تقنيات قد تهدد مصالح الولايات المتحدة في الفضاء -حسب المجلة- تشمل أقمارا صناعية مصممة لتعطيل أو إتلاف الأصول المدارية، وسلاحا نوويا فضائيا، حسبما ورد. وتصف الولايات المتحدة، في إستراتيجيتها الدفاعية الفضائية، الخصمين بأنهما "أكبر تهديد إستراتيجي"، بسبب تطويرهما واختبارهما ونشرهما قدرات فضائية مضادة، وقد أنشأت واشنطن قوة الفضاء خلال إدارة الرئيس دونالد ترامب الأولى عام 2019 لمواجهة هذه التحديات. ما طائرة إكس-37 بي؟ طائرة X-37B، التي تشبه مكوكات الفضاء المتقاعدة، هي برنامج اختبار تجريبي مصمم لعرض تقنيات منصة فضائية غير مأهولة وموثوقة وقابلة لإعادة الاستخدام، وقد بنت شركة بوينغ مركبتين فضائيتين منها، يبلغ طول كل منهما 29 قدما ووزنها 11 ألف رطل، وقد قطع هذا الأسطول منذ إطلاقه لأول مرة عام 2010، أكثر من 1.3 مليار ميل، وقضى أكثر من 4 آلاف يوم في المدار في 7 مهمات، استمرت أطولها 908 أيام. إعلان وعرضت المجلة بالتفصيل 7 مهام لإكس-37 بي، رغم أن هاينريشز أكدت أن البنتاغون نادرا ما يكشف عن تفاصيل كل مهمة من مهام إكس-37 بي، وخاصة الحمولات، لحرصه على إخفائها. انتهت أولى هذه المهام عام 2010 وكانت مهمة افتتاحية، تثبت إمكانية إرسال المركبات الفضائية غير المأهولة إلى المدار واستعادتها بأمان، وتبعتها مهام أخرى لأهداف مختلفة، انتهت آخرها بتاريخ 7 مارس/آذار 2025، وكانت أهدافها هي العمل في أنظمة مدارية جديدة، وتجربة تقنيات الوعي بمجال الفضاء، ودراسة آثار الإشعاع على مواد ناسا. المهمة القادمة أما المهمة القادمة فتقرر إطلاقها، بالشراكة مع مكتب القدرات السريعة التابع لسلاح الجو الأميركي، من مركز كينيدي للفضاء بولاية فلوريدا يوم 21 أغسطس/آب، حسبما أعلنته قوة الفضاء الأميركية، وستُحمل المركبة الفضائية على متن صاروخ سبيس إكس فالكون 9. وستشمل المهمة -حسب المجلة- عروضا توضيحية وتجارب تشغيلية تشمل ما وصفته قوة الفضاء الأميركية في بيان صحفي بأنه "تقنيات الجيل التالي"، بما في ذلك اتصالات الليزر وأعلى مستشعر كمي بالقصور الذاتي أداء على الإطلاق تم اختباره في الفضاء. وصرح المتحدث باسم وزارة سلاح الجو الأميركي بأن تقنيات الاتصالات بالليزر تعزز مرونة هياكل الفضاء الأميركية المدنية والوطنية من خلال توفير قدرات نقل بيانات فضائية "أسرع وأكثر موثوقية ومرونة"، وصرحت قوة الفضاء الأميركية بأن هذه التقنية مفيدة للملاحة في "البيئات التي لا يتوفر فيها نظام تحديد المواقع العالمي، وبالتالي ستعزز مرونة الملاحة للمركبات الفضائية الأميركية في مواجهة التهديدات الحالية والناشئة، بالإضافة إلى تعزيز السفر والاستكشاف الفضائي لمسافات طويلة". وقالت ريبيكا إل. هاينريشز "إن شراكة روسيا والصين لتطوير التقنيات الرئيسية تمتد إلى الفضاء، مشيرة إلى أنهما حولتا مجال الفضاء إلى سلاح، رغم تشجيع الولايات المتحدة للدول على استخدام الفضاء للأغراض السلمية". وخلصت المجلة إلى أن المهم الآن هو معرفة ما إذا كانت الولايات المتحدة ستكشف عن جوانب من برنامج إكس-37 بي لتظهر لروسيا والصين ما هي قادرة عليه بهدف تعزيز الردع، وهل من الممكن الاستفادة من التقنيات التي ساهم البرنامج في تطويرها في درع الدفاع الصاروخي "القبة الذهبية"، الذي سيكون المرة الأولى التي تنشر فيها الولايات المتحدة أسلحة في الفضاء.
