اقرأ في هذا المقال
إن فهم الكون لن يحدث التغيير من تلقاء نفسه؛ حيث سيسمح برؤية وفهم الطبيعة الحقيقية للواقع وللأجسام، لكن هذا وحده لن يغير العالم، ويبدأ التحول حقًا عندما يم البدء في فهم مبادئ الكون ثم تطبق تلك المبادئ على حياة الأنسان، وتكمن أهمية هذه المعلومات في أن يتم ادراك أن البشرية جميعهم طاقة، وتشع بصمة طاقتهم الفريدة.
تحويل الطاقة النقية في الفيزياء الكمية
تلعب الطاقة دورًا هائلاً، ليس فقط في الحياة اليومية الغنية بالتكنولوجيا، ولكن أيضًا في الفيزياء الأساسية، حيث يتم تحويل الطاقة الكيميائية المخزنة في البنزين إلى طاقة حركية تدفع المركبات، بينما يتم تحويل الطاقة الكهربائية من كواكب الطاقة لدينا إلى ضوء وحرارة وأشكال أخرى من الطاقة في المنازل، لكن يبدو أن هذه الطاقة موجودة دائمًا على أنها مجرد خاصية واحدة لنظام موجود بشكل مستقل.
أبسط أشكال الطاقة وأكثرها شيوعًا هي من حيث الكتلة؛ لا يفكر عادة من منظور E = mc 2 لأينشتاين، لكن كل جسم مادي موجود في هذا الكون مصنوع من جسيمات ضخمة وببساطة بامتلاكها كتلة تمتلك هذه الجسيمات طاقة، فإذا كانت هذه الجسيمات تتحرك، فلها شكل إضافي من الطاقة أيضًا، وهو الطاقة الحركية أو طاقة الحركة.
وأخيرًا يمكن أن ترتبط هذه الجسيمات ببعضها البعض بطرق متنوعة، وتشكل هياكل أكثر تعقيدًا مثل النوى والذرات والجزيئات والخلايا والكائنات الحية والكواكب وغيرها، ويُعرف هذا الشكل من الطاقة باسم الطاقة الرابطة.
وهو في الواقع تأثير سلبي إذ إنه يقلل الكتلة الباقية للنظام العام، وهذا هو السبب في أن الاندماج النووي الذي يحدث في لب النجوم، يمكن أن يبعث الكثير من الضوء والحرارة: عن طريق تحويل الكتلة إلى طاقة عبر E = mc 2، وعلى مدار 4.5 مليار سنة من تاريخ الشمس، فقدت ما يقرب من كتلة زحل من مجرد اندماج الهيدروجين في الهيليوم.
دور آينشتاين في الطاقة النقية وخلق المادة
إن آينشتاين هو ثمرة نظرية النسبية الخاصة، والتي تقول أن سرعة الجسم تؤثر على كيفية تعامله مع المكان والزمان بالنسبة للأجسام الأخرى، وتضيف نظريته للنسبية العامة الجاذبية إلى هذا المزيج، وبعد حوالي عقدين من بحث أينشتاين الأساسي في عام 1905 حول هذه المسألة، أخذ اثنان من علماء الفيزياء النظرية، جريجوري بريت وجون ويلر، معادلته الشهيرة والمقبولة في ذلك الوقت واستنتجوا متطلبات تحويل الضوء إلى طاقة.
هل الطاقة النقية موجودة
- بالنسبة لجميع الجسيمات الموجودة، تكون ضخمة وعديمة الكتلة فإن الطاقة ليست سوى خاصية واحدة لها ولا يمكن أن توجد بشكل مستقل.
- بالنسبة لجميع المواقف التي تبدو فيها الطاقة مفقودة في نظام ما على سبيل المثال من خلال اضمحلال الجاذبية هناك شكل من أشكال الإشعاع يحمل تلك الطاقة ويتركها محفوظة.
- وهذه الطاقة المظلمة نفسها قد تكون أنقى أشكال الطاقة، الموجودة بشكل مستقل عن الجسيمات ولكن فيما يتعلق بأي تأثير بخلاف توسع الكون؛ فإن هذه الطاقة لا يمكن الوصول إليها لأي شيء آخر في الكون.
هل يمكن للطاقة نفسها أن توجد بشكل مستقل
كان هناك احتمال محير أن يكون هذا هو الحال في شكل الجاذبية لعقود عديدة؛ حيث كان العلماء يراقبون مدارات النجوم الثنائية النيوترونية: اثنان من بقايا النجوم المنهارة يدوران حول بعضهما البعض، وبفضل قياسات توقيت النجوم النابضة، حيث يرسل أحد النجوم نبضات منتظمة جدًا، تمكن العلماء من اكتشاف أن هذه المدارات كانت تتحلل وتتصاعد إلى بعضها البعض.
مع ارتفاع طاقتهم الرابطة، يجب أن يكون هناك شكل من أشكال الطاقة يشع بعيدًا؛ حيث يمكن الكشف عن آثار الانحلال، ولكن ليس الطاقة المشعة نفسها.
الطريقة الوحيدة لشرح ذلك ستكون إذا كان هناك نوع من إشعاع الجاذبية: سنحتاج إلى موجات الجاذبية لتكون أول اندماج تم اكتشافه للثقوب السوداء من LIGO، سيضع هذا على المحك؛ وفي ذلك الوقت تم اكتشاف وجود ثقبين أسودين يتصاعدان على بعضهما البعض، وانبثقت موجات الجاذبية المباشرة من هذا الاندماج، حيث كانت الثقوب السوداء الأصلية تتكون من 36 و 29 كتلة شمسية، وكانت الكتلة النهائية بعد الاندماج 62 كتلة شمسية.
انبعثت كتل شمسية على شكل موجات جاذبية وكان حجم الموجات التي اكتشفت هي بالضبط الكمية اللازمة لتعويض الكمية اللازمة للحفاظ عليها؛ وبعد كل شيء تم تأكيد E = mc 2 لأينشتاين، والطاقة التي يتم حملها كجزء من نوع من الجسيمات أو الظاهرة الفيزيائية.
أشكال الطاقة النقية
تأتي الطاقة بأشكال متنوعة، فبعض هذه الأشكال أساسية لا تتغير كطاقة الكتلة الساكنة للجسيم، وفي الواقع لا تتغير من جسيم إلى جسيم؛ حيث إنه نوع من الطاقة متأصل في كل شيء في الكون نفسه. لكن جميع أشكال الطاقة الأخرى الموجودة نسبية.
- تمتلك الذرة في حالة الإثارة طاقة أكثر من الذرة في الحالة الأرضية؛ وذلك بسبب الاختلاف في طاقة الارتباط، فإذا كان هناك رغبة في إجراء ذلك الانتقال إلى حالة الطاقة المنخفضة يجب أن يتم اطلاق فوتونًا للوصول إلى هناك، فلا يمكن إجراء هذا التحول دون الحفاظ على الطاقة، وهذه الطاقة تحتاج إلى أن يحملها جسيم حتى لو كان عديم الكتلة من أجل تحقيق ذلك.
- ربما يكون من الغريب أن طاقة الفوتون أو أي شكل من أشكال الطاقة الحركية هو أن قيمتها ليست أساسية بل تعتمد على حركة المراقب؛ فإذا تم التحرك نحو الفوتون سيكون هناك طاقته تبدو أكبر (حيث يتحول الطول الموجي إلى اللون الأزرق).
وإذا ابتعد عنه ستقل طاقته وسيظهر انزياحًا أحمر وهي الطاقة نسبية، لكن المثير للاهتمام بالنسبة لأي مراقب أنها دائمًا محفوظة بغض النظر عن طبيعة التفاعلات، فلا يُرى أبدًا وجود الطاقة بمفردها، ولكن فقط كجزء من نظام من الجسيمات سواء كانت ضخمة أو عديمة الكتلة.
- يمكن تحويل الطاقة من شكل إلى آخر، حتى من طاقة الكتلة الساكنة إلى طاقة حركية بحتة، ومع ذلك هناك شكل واحد من أشكال الطاقة قد لا يحتاج إلى جسيم على الإطلاق؛ وهي ’’الطاقة المظلمة’’، وقد يكون شكل الطاقة الذي يتسبب في تسارع توسع الكون هو طاقة متأصلة في نسيج الكون نفسه.
وهذا التفسير للطاقة المظلمة متسق ذاتيًا ويتطابق مع ملاحظات المجرات والكوازارات البعيدة والمتراجعة التي ترى بالضبط. المشكلة الوحيدة في هذا الشكل من الطاقة بقدر ما يمكن القول أنه لا يمكن استخدامه لإنشاء أو تدمير الجسيمات ولا يمكن تحويله من وإلى أشكال أخرى من الطاقة، حيث يبدو أن كيانه الخاص، غير متصل بالتفاعل مع أشكال الطاقة الأخرى الموجودة داخل الكون.
بقدر ما يمكن القول، فإن الطاقة ليست شيئًا يمكن عزله في المختبر، ولكنها واحدة فقط من العديد من الخصائص التي تمتلكها كل من المادة المضادة والإشعاع، وقد يكون توليد طاقة مستقلة عن الجزيئات شيئًا يفعله الكون نفسه.
