1: العلم والكون - جولة قصيرة
- Page ID
- 197521
\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)
مثل هذه الاكتشافات هي التي تجعل علم الفلك مجالًا مثيرًا للعلماء والعديد من المجالات الأخرى - لكنك ستستكشف أكثر بكثير من مجرد الأشياء الموجودة في عالمنا وأحدث الاكتشافات عنها. سوف نولي اهتمامًا متساويًا للعملية التي توصلنا من خلالها إلى فهم العوالم خارج الأرض والأدوات التي نستخدمها لزيادة هذا الفهم. نجمع معلومات حول الكون من الرسائل التي يرسلها الكون في طريقنا. نظرًا لأن النجوم هي اللبنات الأساسية للكون، فقد كان فك تشفير رسالة ضوء النجوم تحديًا رئيسيًا وانتصارًا لعلم الفلك الحديث. بحلول الوقت الذي تنتهي فيه من قراءة هذا النص، ستعرف قليلاً عن كيفية قراءة هذه الرسالة وكيفية فهم ما تخبرنا به.
- 1.1: طبيعة علم الفلك
- عند النظر في تاريخ الكون، سنرى مرارًا وتكرارًا أن الكون يتطور؛ يتغير بطرق عميقة على مدى فترات طويلة من الزمن. على سبيل المثال، جعل الكون الكربون والكالسيوم والأكسجين ضروريين لبناء شيء مثير للاهتمام ومعقد مثلك. اليوم، وبعد عدة مليارات من السنين، تطور الكون إلى مكان أكثر ملاءمة للحياة.
- 1.2: طبيعة العلوم
- دائمًا ما يكون الحكم النهائي في العلوم هو ما تكشفه الطبيعة نفسها بناءً على الملاحظات والتجارب والنماذج والاختبارات. العلم ليس مجرد مجموعة من المعرفة، ولكنه طريقة نحاول من خلالها فهم الطبيعة وكيف تتصرف. تبدأ هذه الطريقة بالعديد من الملاحظات على مدار فترة زمنية. من خلال الاتجاهات التي تم العثور عليها من خلال الملاحظات، يمكن للعلماء نمذجة الظواهر الخاصة التي نريد فهمها. هذه النماذج هي دائمًا تقديرات تقريبية للطبيعة، وتخضع لمزيد من الاختبارات.
- 1.3: قوانين الطبيعة
- على مر القرون، استخرج العلماء قوانين علمية مختلفة من عدد لا يحصى من الملاحظات والفرضيات والتجارب. هذه القوانين العلمية هي، إلى حد ما، «قواعد» اللعبة التي تلعبها الطبيعة. أحد الاكتشافات الرائعة عن الطبيعة - الاكتشاف الذي يكمن وراء كل ما ستقرأ عنه في هذا النص - هو أن نفس القوانين تنطبق في كل مكان في الكون.
- 1.4: الأرقام في علم الفلك
- في علم الفلك، نتعامل مع المسافات على مقياس ربما لم تفكر فيه من قبل، بأرقام أكبر من أي مقياس قد تواجهه. نعتمد نهجين يجعلان التعامل مع الأرقام الفلكية أسهل قليلاً. أولاً، نستخدم نظامًا لكتابة الأعداد الكبيرة والصغيرة يسمى الترميز العلمي (أو أحيانًا تدوين قوى العشرة). هذا النظام جذاب للغاية لأنه يزيل العديد من الأصفار التي قد تبدو مربكة للقارئ.
- 1.5: عواقب وقت السفر الخفيف
- هذا يضع حدًا لمدى السرعة التي يمكننا بها التعرف على الأحداث في الكون. إذا كان النجم على بعد 100 سنة ضوئية، فإن الضوء الذي نراه الليلة قد غادر هذا النجم قبل 100 عام ويصل الآن إلى منطقتنا. أقرب وقت يمكننا التعرف فيه على أي تغييرات في هذا النجم هو 100 عام بعد حدوثها. بالنسبة لنجم يبعد 500 سنة ضوئية، فإن الضوء الذي نكتشفه الليلة قد غادر قبل 500 عام ويحمل أخبارًا عمرها 500 عام.
- 1.6: جولة في الكون
- يمكننا الآن القيام بجولة تمهيدية قصيرة عن الكون حيث يفهمها علماء الفلك اليوم للتعرف على أنواع الأشياء والمسافات التي ستواجهها في جميع أنحاء النص.
- 1.7: الكون على نطاق واسع
- بمعنى تقريبي للغاية، يمكنك التفكير في النظام الشمسي على أنه منزلك أو شقتك والمجرة كمدينتك، المكونة من العديد من المنازل والمباني. في القرن العشرين، تمكن علماء الفلك من إظهار أنه، مثلما يتكون عالمنا من العديد من المدن، فإن الكون يتكون من أعداد هائلة من المجرات. تمتد المجرات إلى الفضاء بقدر ما تستطيع التلسكوبات الخاصة بنا رؤيته، والعديد من المليارات منها في متناول الأدوات الحديثة.
- 1.8: الكون الصغير جدًا
- من المحتمل أن تكون المناقشة السابقة قد أثارت إعجابك بأن الكون كبير للغاية وفارغ بشكل غير عادي. في المتوسط، يكون فارغًا 10000 مرة أكثر من جهاز Galaxy الخاص بنا. ومع ذلك، كما رأينا، حتى المجرة هي في الغالب مساحة فارغة. يتم ملء الفضاء بين المجرات بكميات قليلة جدًا بحيث للعثور على ذرة واحدة، في المتوسط، يجب علينا البحث في متر مكعب من الفضاء. معظم الكون فارغ بشكل خيالي؛ الأماكن الكثيفة، مثل جسم الإنسان، نادرة للغاية.
- 1.9: خاتمة وبداية
- إن تعلم علم الفلك يشبه إلى حد ما تعلم لغة جديدة: في البداية يبدو أن هناك العديد من التعبيرات الجديدة التي لن تتقنها جميعًا أبدًا، ولكن مع الممارسة، ستطور قريبًا تسهيلات معها. في هذه المرحلة، قد تشعر أيضًا أنك صغير بعض الشيء وغير مهم، ويتضاءل أمام المقاييس الكونية للمسافة والوقت. ولكن هناك طريقة أخرى للنظر إلى ما تعلمته من اللمحات الأولى للكون.
الصورة المصغرة: صورة فوتوغرافية للمجرة NGC 6744، والتي قد تشبه درب التبانة. (CC BY-SA 3.0؛ http://www.eso.org/public/images/eso1118a/)