عشرة من الأسئلة الغامضة في القرن الحادي والعشرين

لقد كانت القرون الماضية حافلة بالاكتشافات العلمية المُذهلة، وأجري فيها معرفة الكثير عن القوانين التي تحكم عالمنا. ففي القرن السابع عشر استطاع نيوتن إيجاد الحل للغز القوى والحركة عن طريق قوانينه الثلاثة، وفي القرن الثامن عشر اكتشف بن فرانكلين الكثير عن الكهرباء، وفي القرن التاسع عشر أوضح داروين تنوُّع الأنواع في الطبيعة، وشرح ماكسويل فيزياء الضوء، وعرَّف مندلييف عائلات العناصر الكيميائية. أمّا في القرن العشرين، فقد ظهر اينشتاين بنظريته النسبية، إضافة إلى واتسون وكريك اللذين كشفا ألغاز الأساس الجزيئي للحياة.

لكن ومع كل هذه الاكتشافات الرائعة، ما زال هناك الكثير من الألغاز التي تنتظر الحلول في القرن الحادي والعشرين، لربما هي فكرة جيدة أن نجمع هذه الألغاز في مقال واحد ونذكّركم بها، وربما أراد أحدكم إيجاد الحلول لإحداها:

10- كيف نشأت الحياة؟

على الرغم من وجود الكثير من التكهنات لا يزال هذا السؤال التاريخي يتحدى الإجابة، وغالباً ما يُعتقد أنَّ الجواب يتعلق بقدرة الـ RNA على تأدية دور ثنائي بوصفه محفِّزا وقرص صلب حيوي لتخزين المعلومات، وتتحدث الاكتشافات الجديدة عن كيفية تولُّد اللبنات الأساسية للحياة في الظروف البدائية أو وصول الحياة للأرض من الفضاء.

هناك عدَّة نماذج تطرح أفكاراً عن أصل الحياة يمكنكم الاطلاع عليها في هذين المقالين: هنا و هنا.

9- ما هي المادة المظلمة؟

منذ ثمانية عقود تقريباً بدأ علماء الفلك يلاحظون أنَّ القوة التي تجذب النجوم ضمن مجرة ما أكبر بكثير من الجاذبية الناتجة عن المادة المرئية من هذه المجرة، مما استدعى افتراض وجود مادة لم نستطع رصدها حتى الآن دُعيت بالمادة المظلمة، وقد باءت محاولات رصد جسيمات هذه المادة ضمن مسرعات الجسيمات على الأرض بالفشل حتى الآن. تعرَّف إلى بعض الأبحاث عن المادة المظلمة في هذين المقالين: هنا و هنا.

8- ما هي طبيعة الطاقة المظلمة التي تقود التسارع الكوني؟

إذا كنت تعتقد أنَّ الوصول لتعريف المادة المظلمة هو أمرٌ محبط فحاول أن تفكر بفهم الطاقة المظلمة، منذ أن اكتشف العلماء أنَّ الكون يتوسع بمعدل متسارع، افترضوا وجود طاقة منتشرة في كل الكون تسبب تسارع هذا التوسُّع.

بحسب افتراض الفيزيائيين فكثافة هذه الطاقة لا تتغير بتوسع الكون، وقد سبق لآينشتاين أن أضاف لمعادلاته حداً إضافياً سماه الحد الكوني، وذلك لمعاكسة قوة الجاذبية لكي لا ينكمش الكون على نفسه في النهاية، ولينسجم ذلك مع اعتقاد آينشتاين بأنَّ الكون ثابت، قبل أن يتراجع عن هذه الفكرة عند اكتشاف توسع الكون، ولكن عند محاولة العلماء حساب هذه الطاقة استناداً للنظريات المعروفة حالياً فقد وجدوها أكبر بعشرات المراتب من القيمة التي قيست فعلاً، فإذا كان هناك طاقة مظلمة فعلاً فلا بد من وجود مشكلة ما في أساسيات الفيزياء لكي تفسر وجود هذا التناقض الواضح.

لتتعرف أكثر إلى "الطاقة المظلمة": هنا.

7- كيف نقيس الأدلة؟

كيف تقيس الأدلة؟ هذا أحد الاسئلة الغامضة، إذ إنَّ العديد لا يعلمون إن كان هناك غموض فيها أصلأ، لكن إن توقفنا برهة، فإننا سندرك أنَّ الطريقة القياسية لاستنباط الاستنتاجات من البيانات التجريبية عن طريق حساب الدلالة الإحصائية (أي قبول النتيجة التجريبية إحصائياً عندما تكون القيمة الاحتمالية "P-value" أقل من نسبة معينة بالعادة 5% أو أقل) هو أمر يحتاج لاختصاصيين.

على سبيل المثال، إن قمت بعمل تجربة وكانت النتيجة مقبولة إحصائياً، وأعدتَ التجربة وكانت النتيجة مقبولة أيضاً، فإنك تظن بأنك حصلت على دليل أفضل عن طريق إجراء تجربتين بدلاً من الاكتفاء بتجربة واحدة، لكن إن كانت الدلالة الإحصائية في التجربة الثانية أقل من الأولى فإنَّ القيمة الاحتمالية ستكون أقل تأثيراً وإثارة للإعجاب بعد المرة الثانية. على الرغم من أنك ستعتقد بديهيّاً أنَّ الدليل أقوى بعد التجربتين! الأمر محيّر، وكأنها فوضى! لكن نظرية الألعاب بالتأكيد ستقدّم التفسيرات اللازمة، ربما بحكم علاقتها مع الديناميكا الحرارية!

للمزيد عن نظرية الألعاب: هنا.

6- الجينات والسرطان والحظ:

ربما تكون قد قرأت مؤخراً أنَّ معظم الإصابات بالسرطان هي بسبب سوء الحظ وذلك بحسب دراسة نُشرت في مجلة Science، مما سبب عاصفة من الاحتجاجات على أساس أنَّ مثل هذا البحث يبعث برسالة خاطئة للجمهور، مثبتةً لامنطقية القياس المنطقي الذي يقول بترك فهم المعلومة تمرينا للقارئ، في حين كشفت ردود أخرى أنَّ الخبراء غير متفقين على عشوائية مقارنة الطفرات (سوء الحظ) مع الوراثة (خطأ الأهل) مع نمط الحياة (خطأك) مع التعرض البيئي لعوامل ضارة (خطأ خارجي) في التسبب بمرض السرطان. لذلك يجب أن يكون حل ألغاز مرض السرطان الأخرى عملية ذات أولوية مرتفعة في علوم القرن الحادي والعشرين.

5- هل يوجد أبعاد أخرى للفضاء ؟

يعتقد العديد من علماء الفيزياء بضرورة وجود أبعاد إضافية للتوصل لنظريات أو نماذج عن الكون أكثر عمقاً، أحد المفاهيم الأساسية لفهم ذلك هو ما يسمى في علم الرياضيات بمنطويات كالابي- ياو التي يمكن أن تنثني وتنطوي بعدد هائل من الطرق مما يجعل من اكتشاف وجود الأبعاد الإضافية أمراً صعباً.

شاهد هذا الفيديو لتتعرف أكثر عن الموضوع: هنا.

4- طبيعة الزمن:

العديد من الألغاز تستغرق بعض الوقت لحلها، لكن حل هذا اللغز قد يوفر بعض الحيل الذكية للتلاعب بالوقت، الكثير من الألغاز تكمن وراء الزمن، في حين أنَّ 44 تعريفاً للزمن في القاموس تتفق على أنه مجرد اسم.

ما هي طبيعة مدة الزمن وتدفقه؟ هل هو مجرد وهم أم حقيقة بطريقة صعبة المنال؟ ماذا عن جهة الوقت؟ هل دائماً ما يتجه للأمام؟ ولماذا؟

هل يمكن السفر عبر الزمن أو على الأقل إرسال رسائل للماضي؟ (إرسال الرسائل للمستقبل سهل، فقط اطبع هذا المقال واقرأه بعد سنة) وهل كل هذه الأسئلة المتعلقة بالزمن مرتبطة ببعضها؟ أم أن كل منها يشكل مسألة مستقلة؟

تعرَّف في هذا المقال إلى جهود العلماء في محاكاة السفر عبر الزمن عن طريق دراسة الفوتونات: هنا.

3- الجاذبية الكمومية:

تقدم كل من فيزياء الكم والنسبية العامة وصفاً مقنعاً ودقيقاً للكون ومكوناته، لكنهما في تعارض كلي مع بعضهما البعض.

وتعد مهمة الجمع بينهما في نظرية موحدة ومترابطة أمراً غاية في الصعوبة والتعقيد. ومع أنَّ ثلاثا من القوى الأساسية الأربعة في الطبيعة تخضع لقواعد ميكانيكا الكم، تبقى القوة الرابعة (الجاذبية) غير خاضعة لهذه القوانين وتؤدي جميع محاولات تكميم هذه القوة إلى ظهور حدود لا نهائية في المعادلات، وهو أمر مرفوض كلياً إذا أردنا أن يكون لمعادلاتنا أي علاقة بالواقع. نظرية الجاذبية الكمومية في حال وجودها ستخبرنا بالمزيد عن القوانين الفيزيائية ضمن الثقوب السوداء والقوانين التي كانت تحكم الكون عند اللحظات الأولى لتشكله.

2- هل توجد حياة عاقلة في مكان آخر؟

ستصبح الإجابة سهلة لو حذفنا عبارة "في مكان آخر من السؤال" لكن نظراً لما مرت به الحياة على الأرض، فمن الطبيعي أن نسأل إن كان هذا التطور قد حدث في عالم أخر بعيد عنا، ونظراً إلى عدد العوالم الأخرى فإنَّ احتمال وجود حياة أخرى يبدو احتمالاً قوياً. لكنَّ تأكيد هذا الاحتمال يحتاج لتلقي رسالة من تلك الحياة، وقد حاولت مشاريع مثل SETI البحث عن رسائل وإشارات من هذا النوع لكن دون جدوى لحد الآن، وهذا ما يضعنا أمام تفسيرين محتملين (على الأقل): الأول أنه لا توجد أي رسالة (ربما تعتقد الكائنات الفضائية أنَّ التواصل مع البشر هو استراتيجية سيئة)، والثاني أنه قد تكون هنالك رسائل ولكن لا أحد يعلم كيفية رصدها أو التعرف عليها.

ربما ما يكون التدقيق في كل تغريدة من تغريدات تويتر التي يوجد منها الكثير جداً كل يوم أسهل من التقاط رسالة من الفضاء.

1- معنى التشابك الكمومي:

تؤدي التأثيرات الكمومية والقواعد الغريبة لميكانيكا الكم إلى ظهور روابط بين جسيمات مختلفة، قد تسمح لها بتبادل التأثير آنياً وفوراً أي أنَّ التأثير سينتقل من جسيم لآخر أسرع من الضوء وهو ما يبدو مخالفاً للنسبية الخاصة للوهلة الأولى، ولكن في حالة الكترونين متشابكين وكل منهما يبعد عن الآخر سنة ضوئية كاملة، فعند قياسك لخواص الالكترون الأول فإن عملية القياس هذه ستؤثر على خواص الالكترون الثاني على نحو فوري، وتوضيح أسرار التشابك الكمومي وآلياته هو أمر جوهري للعديد من التطبيقات كالحوسبة الكمومية.

لتعرف اكثر عن التشابك الكمومي: هنا.

المصدر:

هنا