الفيزياء والرياضيات

المشكلة الأولى: الجمع بين النسبية العامة والنظرية الكمية في نظرية واحدة يمكنها القول بأنها نظرية كاملة عن الطبيعة (يطلق على ذلك مشكلة الجاذبية الكمية) يمكننا أن نقسم العالم إلى مملكتين، المملكة الذرية حيث تهيمن ميكانيكا الكم، وحيث يمكننا عادةً تجاهل الجاذبية[1]. المملكة الأخرى هي التي تخص الجاذبية وعلم الكون، وحيث يمكننا غالبًا تجاهل الظواهر الكمية فيها. لكن هذا لا يمكن أن يكون سوى حل مؤقت ومرحلي. يعتبر تجاوزه أول مشكلة كبيرة يتم حلها في الفيزياء النظرية. للنسبية العامة مشكلة مع اللانهائيات، لأنه داخل أي ثقب أسود تصبح كثافة المادة وقوة مجال الجاذبية لا نهائيان بسرعة. عند النقطة التي تصبح فيها ……اقرأ المزيد

لطالما كانت فكرة التخفي فكرة مستحيلة طيلة التاريخ البشري. كانت هذه الفكرة  جزءاً من العديد من قصص الأفلام الشهيرة  كعباءة هاري بوتر (harry potter) و حقل الاخفاء في  (star trek)  و سلسلة سيد الخواتم وغيرهم الكثير، كما كانت جزء من ميثولوجيا العالم القديم.  ومع تطور العلم، خاصة الفيزياء و علم البصريات اصبحت امكانية جعل الاشياء لا مرئية مجرد مسألة وقت لا غير. بدءاً من أعمال الإغريق مروراً بإبن الهيثم ووصولاً إلى نيوتن وماكسويل وانتهاءاً بعصرنا الحالي و اكتشاف ما يعرف بالمواد الخارقة (metamaterials)، اصبح التفكير بالتخفي ممكنا. في القرن التاسع عشر قام ماكسويل بحساب سرعة الموجات الكهرو مغناطيسية ليصل لنتيجة ……اقرأ المزيد

الطاقة المُظلمة (Dark energy) بالرغم من أن الجاذبية تَشُد الأجسام لبعضها البعض وتُسبب إنحناء فى نسيج الزمكان إلا أن الكون يظل طبقا للمُشاهدات الكونية فى توّسُع مُتزايد ولهذا السبب افترض العُلماء وجود طاقة خفية تُسبب هذا التوسع وأسموها الطاقة المُظلمة أو الداكنة. وأكثر النماذج قبولاً لتفسير الطاقة الداكنة بالنسبة للعلماء أنها تُعتَبر ثابت كوني، وهى خاصية مُتأصلة فى الفضاء نفسه حيث تملك الطاقة الداكنة في هذا النموذج ضغطاً بقيمة سالبة، مما يُسبب التضخم الكوني المُتسارع، إذ أن هذا التوسع يخلق فضاءاً جديداً ومعه أيضاً طاقة مُظلمة أكثر وهكذا. العلماء يعرفون الآن أن أكثر من 70 % من محتوى الكون كله ……اقرأ المزيد

لنجيب على هذا التساؤل يجب ان نناقش اولاً ظاهرة غريبة فى عالم الكوانتم وتسمى بالسببية الرجعية (Retrocausality) حيث وجد العلماء أنهم قد يستطيعون أن يغيروا في حَدَثٍ حَصَل فعلاً في الماضي. ببساطة وكأن الجسيم دون الذري يعرف ماذا سوف يحدث فى المستقبل وطبقا لما سوف يحدث فإنه سوف يُغيرُ من سلوكه هذا طبقا لتجربة اسمها الخيار المتأخر الماحي الكمي (Delayed choice quantum eraser) وهي تجربة مشابهة جداً لتجربة الشق المزدوج (double slit) وتعرف أيضاً بتجربة شقي يونغ.   فى تجربة الشق المزدوج المعروفة حيث يقوم مدفع إلكتروني بإطلاق الكترون من خلال حاجز به فتحتان، وعند وضع الراصد (هو جهاز يستطيع ……اقرأ المزيد

نحن ندرس الرياضيات لكننا لا نفهم ما هي تطبيقاتها في الحياة. سنتكلم في هذا المقال عن تطبيقات ساحرة ومهمة جداً وغير معروفة تحويلات فورييه التي يجدها الكثير من الطلبة أمراً مملاً لا صلة له بالواقع. سلاسل فورييه هي عملية رياضية تستخدم لتحويل الدوال الرياضية من مجال الزمن إلى مجال التردد ماذا يعنى ذلك ؟؟ معناه ببساطة ان الترددات دائما تقاس بدوال   sin/cosوهذه الدوال مهمة جدا فى مجال الترددات والاشارات والموجات لانها تحدد لنا شكل تردد الاشارة بوضوح. وهي مفيدة لتحليل الإشارات ومعرفة الترددات التي تتضمنها، كما أن لها تطبيقاً في حل المعادلات التفاضلية. واسم العملية مشتق من اسم العالم الفرنسي ……اقرأ المزيد

بدايةً ما هي قطة شرودنغر (Schrödinger’s cat)؟ هي تجربة ذهنية فكرية تخيلية قدمها عالم الكم الفيزيائي النمساوي إرفين شرودنغر (Erwin Schrödinger) الحائز على جائزة نوبل في الفيزياء عام 1933م  بإسهامه في معادلة شرودنجر، ليبين بهذه التجربة المشاكل التي رآها بتفسير كوبنهاغن (Copenhagen interpretation) وتأثير الوعي الإنساني في عملية الرصد والقياس الفيزيائي خصوصا في الحالات الكمومية. تخيل شرودنغر صندوق معدني مغلق لا يتأثر بالمحيط الخارجي; وتوجد بداخله قطة، وعداد لقياس الإشعاعات يدعى عداد جايجر-مولر (Geiger counter)، وزجاجة تحتوي على مادة سامة، وأخيراً مادة مشعة في طور الاضمحلال لتصبح أكثر استقراراً، في حال أصدرت المادة المشعة جسيما خلال اضمحلالها باتجاه العداد، تتحرك ……اقرأ المزيد

تتنبأ النظرية النسبية العامة لأينشتاين ان الفضاء عبارة عن نسيج من الزمكان وأنه ينحنى بفعل الكتلة وأنه شيءٌ حقيقيٌ ومرنٌ ويمكنُ التأثيرٌ عليه. وأيضا ان الثقوب السوداء تقوم بجر الفضاء فعليا، وحتى دوران الأرض حول محورها يسبب أيضا تأثيراً مباشراً على الزمكان حولها وإن كان بنسبةٍ ضئيلة وذلك هو سبب الجاذبية بين الكتل المختلفة. حسنا هل استطاع العلماء التأكد من ذلك فعلا بتجربة عملية؟ الاجابة انه حقا استطاع العلماء ذلك. سنتناول فى هذا المقال هذه التجربة المشوقة جدا التى قامت بها وكالة ناسا وقد استغرقت فى ما يقارب الخمسين عاما كاملة لنتعرف سويا على هذه التجربة. بدأت هذه التجربة لأول ……اقرأ المزيد