هل سألت نفسك يومًا لماذا تتفاوت أحجام الأجرام السماويّة.

استمع على ساوندكلاود 🎧

اكتشف الباحثون أن الكون الذي يحتوي على بعض الأجسام الكبيرة والعديد من الأجسام الصغيرة يُخفِّف من التوتُّر الثَّقالي بشكل أسرع من الكون المنتظم.

يحتوي نظامنا الشمسي على جرم سماويٍّ هائل يدعى الشمس، و العديد من الأجرام السماوية الأصغر حجماً كالكواكب والكويكبات. يقترح باحثون من جامعة دوك في دورهام بولاية نورث كارولينا تفسيراً جديداً لهذا التنوّع في أحجام الأجرام السماوية الكونيّة، يسمّى "التراتُبيّة" (Hierarchy).

يقول أدريان بينجَن Adrian Bejan من جامعة دوك " عرف العلماء منذ القرن الثامن عشر أنّ الجاذبية تؤدي إلى ازدياد حجم الأجرام السماويّة، لكن ظاهرة النمو هذه لا تفسِر الاختلاف في حجم الأجرام السماوية أو ما يعرف بالتراتبيّة. إنه لأمر غريب، كيف تم التغاضي عن سؤال كهذا لسنواتٍ عديدة؟ "

تخصص Bejan في الديناميكا الحرارية، و هو صاحب "قانون التغصُّن Constructal law " الّذي ينص على أنّ ضمان استمرار الأنظمة المتدفقة (كالأشجار و الأنهار) مرتبط بقدرة هذه الأنظمة على النمو والتطوُّر بحيث تُسهِّل تدفق التيارات ضمنها. على سبيل المثال فإنّ النهر سيشق مساره باتجاه البحر مُتجنباً العوائق التي تعترضه من أتربة ورواسب، ومن جهة أخرى فإنّ الاشجار ستعيد توزيع أغصانها بشكل دائم لتسهيل عملية التغذية قدر الإمكان و جعلها أكثر فعاليّة.

قام بيجان بالفعل بتطبيق قانون التغصُّن هذا لتفسير شكل نُدف الثلج وأحواض الأنهار والرئتين و حتى الطائرات ، بعد محادثة مع طالب جامعي دفعته للتفكير في تطبيقات قانون التغصّن في الطبيعة. يقول بيجان: انها المرة الأولى الّتي أتعدى فيها على علم الكواكب."

بدأ بيجان وتلميذه راسيل واغستاف Russell Wagstaff بحساب التوتُّر الناتج عن قوة الجذب الثقالي بين جسمين بالحجم ذاته يتوزعان بشكل منتظم في الفضاء. وجد الباحثان ان التحام هذين الجسمين لتشكيل أجسام متفاوتة في الحجم يؤدي إلى تقليل التوتر الناجم عن الجاذبية بشكل أسرع مما لو نتج عن هذا الاندماج أجسام متساوية في الحجم.

يقول بيجان: " إن هذا الاكتشاف يبيّن أنّ هذه التراتبية تحدث بشكل تلقائي من البداية "، فالتوزع المنتظم للأجسام في الكون يؤدي إلى حالة من التوتر الحجمي الناتج عن الجاذبية التي تطبقها هذه الأجسام على كل شيء آخر، ولذلك تميل هذه الأجسام إلى تخفيف هذا التوتر الحجمي عن طريق التطوُّر بتراتبية لتُشكِّل بضعة أجسام كبيرة والعديد من الأجسام الصغيرة.

يُضيف بيجان فيقول أيضاً أنّ الميل عند هذه الأنظمة للتطوُّر نحو حالة من التوتُّر المنخفض هو مظهر من مظاهر قانون التغصُّن، و يمكن أن نلاحظ ذلك في ظواهر أخرى مثل تشقق التربة تحت وطأة الرياح الجافة.

يطمح بيجان إلى أن يتم في المستقبل تطبيق قانون التغصّن في مجالات علميّة أخرى.

يقول بيجان: " لم أتوقع يومًا أن يكون لي أي مساهمة في الفيزياء الكونية، لكنني بالصدفة اكتشفت أنّ بيدي المفتاح لبابٍ جديد. كل شيء يتطوَّر و قانون التغصّن سيساعدنا في اكتشاف كيفيّة حدوث ذلك”.

المصدر: هنا