ماذا تقرأ هذا الأسبوع: عالم الراديو الموسع لعقل إيما تشابمان

راديو الكون
إيما تشابمان
جون موراي

عندما كان عمره 16 عامًا، تخيل ألبرت أينشتاين مطاردة شعاع من الضوء، وكما تقول القصة، ساعده هذا العمل الفذ من الخيال على تطوير النظرية الشهيرة الآن للنسبية الخاصة.

تطارد الفيزيائية إيما تشابمان أيضًا إشارة ضوئية عبر الكون المعروف وحتى أطرافه في كتابها الجديد، راديو الكون: كيفية استكشاف الفضاء دون مغادرة الأرض (في الولايات المتحدة، عنوانها هو الكون الصدى ويصدر في 19 مايو). لكن بينما أراد أينشتاين القفز على شعاع الضوء وتجربة أسرع سرعة في الكون، فإن الضوء الذي يسعى إليه تشابمان لا يلعب دور الناقل، بل دور المستكشف والمرشد والرسول. تكتب: “إن الكون يتحدث بالفعل لغة الضوء”، ويقدم كتابها نظرة رائعة حول كيفية استخدام البشر للتلسكوبات الراديوية لتعلم تلك اللغة وإتقانها أيضًا.

كموجة من الكهرومغناطيسية، يمكن أن يكون للضوء العديد من الأطوال الموجية المختلفة. على سبيل المثال، يمتلك الضوء فوق البنفسجي طولًا موجيًا قصيرًا نسبيًا، حيث تقترب قممه وأوديةه من بعضها البعض بشكل أقرب بكثير من تلك الموجودة في الضوء المرئي. تشابمان هي عالمة فلك راديوي، وبالتالي فإن الإشارات الضوئية التي تعمل بها تقع على الطرف الآخر من الطيف الكهرومغناطيسي. يمكن أن يكون لموجات الراديو قمم أو وديان متجاورة، وتبعد عن بعضها عدة أمتار.

نظرًا لأنها ممتدة جدًا، يمكن لموجات الراديو أن تنتقل لمسافات أطول من جميع أقاربها الكهرومغناطيسية، مما يعني أن التلسكوبات التي تبثها أو تجمعها يمكنها رؤية الكون والتحقيق فيه بشكل أعمق من التلسكوبات الأخرى. على عكس التلسكوبات التي تجمع الضوء المرئي، يمكن للتلسكوبات الراديوية العمل أثناء الليل والنهار، مما يوفر لعلماء الفلك وقتًا إضافيًا. ويؤكد تشابمان أنها آلات متعددة الاستخدامات بشكل مدهش، قبل أن تطارد بسعادة إشاراتها من قمرنا إلى المساكن الكونية المحتملة للكائنات الفضائية.

راديو الكون تم تنظيمه إلى ثلاثة أقسام – نظامنا الشمسي، ومجرتنا، وكوننا – بعد رحلة إشارة الراديو إلى كل منها. على سبيل المثال، في الفصل الأول، يستكشف تشابمان كيف أن المرة الأولى التي لمست فيها البشرية القمر لم تكن عن طريق قدم نيل أرمسترونج، بل عن طريق موجة الراديو، وكذلك كيف تلعب الدراسات الراديوية المعاصرة دورًا مركزيًا في التحقيق في أصل قمرنا الصناعي وتاريخه.

وفي فصل آخر، يتم التركيز على كوكب الزهرة، وهو كوكب غير مضياف لدرجة أن معظم تقنيات المراقبة المعتمدة على الضوء لا يمكنها الوصول إليه، باستثناء موجات الراديو. ويقول تشابمان إن قوتهم العظمى تتواصل مع بيئات لا يمكن التعرف عليها.

وفي فصول لاحقة، تتناول كيف تعتمد أشهر صور الثقوب السوداء على بيانات الراديو، وكيف حصل علماء الفلك الراديوي على أول دليل غير مباشر على التموجات في الزمكان المعروفة باسم موجات الجاذبية، وكيف كشفت موجات الراديو عن بعض الكواكب الخارجية الأولى.

في الفصل الخاص بالدور الذي يمكن أن يلعبه علم الفلك الراديوي في البحث عن الحضارات الفضائية، كتب تشابمان: “الاتصال عبر إشارة الراديو هو الأرجح بكثير من أي غزو”. وتضيف لاحقًا: «سواء كان لهذا الكوكب سماء صفراء خضراء، أو كان له خمسة أقمار، أو كان لشعبه خمسة أرجل، فإن موجات الراديو ستكون شكل الضوء الذي يستخدم للاتصالات لمسافات طويلة».

الفصلين الأخيرين من راديو الكون مكرسة لأكبر أسرار الفيزياء الحديثة: المادة المظلمة والطاقة المظلمة. تملأ هاتان المادتان جزءًا كبيرًا من كوننا، ومع ذلك فنحن غير متأكدين تمامًا من ماهيتهما بالضبط، ويرجع ذلك جزئيًا إلى أننا لا نعرف كيفية اكتشافهما بشكل مباشر. ويشير تشابمان إلى جميع الطرق التي يمكن أن تساعد بها التلسكوبات الراديوية، على سبيل المثال، من خلال الكشف عن الإشعاع الصادر عن غاز الهيدروجين بين النجوم، مما يسمح لعلماء الفلك باستنتاج المكان الدقيق الذي يجب أن تتواجد فيه المادة المظلمة في تلك المناطق.

في جميع أنحاء كتابات تشابمان يمكن الوصول إليها، وخيالية ومقنعة. عندما وصفت السرعة التي يتحرك بها عطارد حول الشمس، والتي تجعل من الصعب الهبوط عليها ولكنها لا تمنع التحقيقات عبر إشارات الراديو، شعرت أن الكوكب يطن من خلال خريطتي الذهنية للنظام الشمسي.

وعندما ناقشت حزام الكويكبات، شعرت وكأنني أحصل على درجة الماجستير ليس فقط في علم الفلك الراديوي، ولكن أيضًا في علم الفلك القديم البسيط – ولم يلقها أستاذ، ولكن من قبل شخص يمكن أن يكون صديقًا واسع المعرفة أو أفضل زميل على الإطلاق في رحلة طويلة. ضحكت أيضًا من معظم نكات تشابمان، وتعجبت من حبها الصادق لمهنتها كعالمة فلك راديوي، والذي تغلغل في كل صفحة. يحتوي الكتاب أيضًا على ملحق يدرج جميع التلسكوبات الراديوية التي يمكنك زيارتها كسائح.

هذه النبرة الرائعة والمشجعة والمتفائلة هي التي جعلتني أشعر بخيبة أمل إلى حد ما عندما ناقش تشابمان، دون انتقاد إلى حد ما، استعمار المريخ والجهود المبذولة للاستكشاف التجاري للقمر. وكتبت أن “جيلًا جديدًا من مليارديرات التكنولوجيا أطلق شرارة عصر الفضاء الثاني”. لكنها تتساءل بعد ذلك عما إذا كان الباحثون الذين يريدون وضع تلسكوباتهم على القمر سيكونون موضع ترحيب بالفعل هناك “بين أولئك الذين يرغبون في استخراجه، والاستقرار عليه واستخدامه كنقطة انطلاق إلى المريخ” – دون التساؤل أبدًا عما إذا كان مستقبل استكشاف الفضاء يجب أن يكون على هذا النحو بالتأكيد. ألا ينبغي لعالم الفلك المتحمس أن يدافع عن مستقبل أكثر ديمقراطية ومساواة بكثير للسفر والبحث الكوني؟

على نحو مماثل، في حين يتم التحقق من أسماء العديد من علماء الفلك الراديوي الأميركيين والبريطانيين ويتم تسليط الضوء عليهم في رواية تشابمان، فإن المساحة والتفاصيل المخصصة للباحثين من أجزاء أخرى من العالم أقل بكثير، على الرغم من أن بعض التلسكوبات الراديوية الأكثر أهمية تم بناؤها وتشغيلها لسنوات في أماكن مثل بورتوريكو، ومؤخراً في شيلي.

ومع ذلك، في نهاية المطاف، كان تشابمان فعالاً في توضيح نقطة جميلة وقوية، وهي أن كوننا ليس قريبًا من الهدوء على الإطلاق. تشرح قائلة: “أينما كنت، فأنت محاط بموجات الراديو”. “البعض هرب من الثقوب السوداء، والبعض الآخر عبارة عن أصداء من الكويكبات. والبعض الآخر سافر إلينا من عصر النجوم الأولى. علينا فقط أن نغمض أعيننا، ونستمع.”

في المرة القادمة التي أجد فيها نفسي تحت سماء الليل، حتى لو كانت مزدحمة بأضواء المدينة وضجيج الناس، سأتذكر بالتأكيد هذا الاقتراح بأن أغمض عيني وأستمع.

كتابان رائعان آخران في علم الفلك

الخوف من الكون الأسود: دليل خارجي لمستقبل الفيزياء
بواسطة ستيفون الكسندر

لدينا هنا رواية معقدة لتاريخ ومستقبل عالمنا من منظور شخص غريب وحالم وموسيقي. ألكسندر، عالم الكونيات والمنظر العامل، لا يخجل من أن يستلهم، على سبيل المثال، تجاربه في مركز Zen الذي زاره في كلية الدراسات العليا، أو التأثيرات مثل الفنان جان ميشيل باسكيات. هذا كتاب لا تتعايش فيه الأدوات الرياضية، مثل مخططات فاينمان، فحسب، بل تتلاقح أيضًا مع قصص من حياة الإسكندر كرجل أسود.

الكون المضطرب: رحلة إلى المادة المظلمة والزمكان والأحلام المؤجلة
بواسطة تشاندا بريسكود وينشتاين

هذا مزيج قوي من العلمي والشخصي من عالم جديد كاتب عمود، يقدم تفاصيل دقيقة حول الظواهر، مثل المادة المظلمة، وتحليلاً هادفًا للظروف الاجتماعية والسياسية التي شكلت طريقة حديثنا عن أسرار الفيزياء الحديثة. ومن الجدير بالذكر أن بريسكود وينشتاين تتناول أيضًا بشكل صريح التوترات والخلافات المحيطة بمكان بناء التلسكوبات وبموافقة من، موضحة أن الدقة العلمية يمكن أن تتجاوز أنشطة مثل جمع الضوء وتحليله.