مرحبًا بكم في حلقات Crash Course

عن علم الفلك. أنا مُقدم البرنامج فيل بليت.

وسأصحبكم في جولة حول الكون بأكمله،

فمن الأفضل أن تحضروا وجبة غداء معكم.

سنستعرض في هذه السلسلة الكواكب

والنجوم والثقوب السوداء والمجرّات

والجسيمات دون الذرية،

وحتى المصير النهائي للكون نفسه.

لكن قبل التحدث عن الفضاء،

فلنعد خطوة للوراء. أريد التحدث عن العلوم.

فهناك عدد من التعريفات للعلم،

لكنه برأيي مجموعة من المعارف

وطريقة لتعلمنا لتلك المعارف.

يُخبرنا العلم بأن ما نظن أننا نعرفه قد لا يكون

معروفًا تمامًا، فقد يكون بعضه أو كله خاطئًا.

علينا مراقبة الكون ورؤية طريقة تصرفه

والتكهن بسبب قيامه بهذه الأمور

ثم محاولة التفكير بوسائل

لدعم أو دحض تلك الأفكار.

هذا الجزء الأخير مهم.

يجب أن يكون العلم صادقًا فوق كل شيء

إن أردنا أن نفهم الأشياء.

معرفتنا بأن فهمنا قد يكون خاطئًا هو أمر أساسي،

ومحاولة التعرف على تلك الأخطاء المحتملة

هي الطريقة الوحيدة التي يُمكن للعلم

بها أن يساعدنا للتوصل إلى الحقيقة،

أو أقرب نقطة إليه على الأقل.

العلم يُكتسب، قد نتوه قليلاً أثناء استخدامه،

لكننا نقترب على المدى الطويل

من فهم الواقع، وهذه قوة العلم الذي يُحيط بنا.

فأنت مُشبع بالعلم سواءً كنت تعرف ذلك أم لا.

أنت من الثدييات الرئيسية.

تملك كتلة جسدية

المايتوكوندريا في خلايا جسمك تولّد الطاقة.

ومن المفترض أنك تتنفس الأكسجين.

لكن علم الفلك مختلف. يبقى علمًا بالطبع،

لكنه العلم الذي يُحدد مكانك في الكون.

وأعرف بسبب علم الفلك بأننا نتواجد على كرة

يتكون غالها من الصخور المنصهرة والمعادن

يبلغ قطرها 13،000 كم

ويحيط بها غلاف جوي ضبابي يبلغ ارتفاعه 100 كم

يحيط بها مجال مغناطيسي يحمينا من هجوم

الجسيمات دون الذرية من الشمس

التي تبعد عنا 150 كم، وهي أيضًا

تملأ الفضاء بالضوء الذي يمتد عبر الفضاء

ليضيء الكواكب والكويكبات

والغبار ويتخطى حزام كايبر

عبر سحابة أورط إلى الفضاء بين النجمي، وتمر

من النجوم القريبة التي تدور بجانب سحب الغاز

وممرات الغبار في مجرة ​​لولبية عملاقة

نسميها درب التبانة

يتوسطها ثقب أسود هائل، وتحيط بها 150

من التجمعات الكروية وهالة من المادة المظلمة

والمجرات القزمية، وهي تأكل بعضها، وكلها مرئية

من المجرات الأخرى في مجموعتنا المحلية

مثل المرأة المتسلسلة والمثلث الكوكبي،

ومجموعتنا على مشارف تجمع مجرات العذراء

وهي جزء من عنقود مجرات العذراء العظيم

وهي واحدة من الأجرام الضخمة الكثيرة الأخرى

التي تمتد في معظم أنحاء الكون المرئي

ونمتد لمسافة 90 مليار سنة ضوئية

وتتمدد كل يوم، وهي اليوم أسرع مما كانت أمس

بسبب طاقة مظلمة غامضة، وكل ذلك قد يكون جزءًا

من مجموعة متعددة الأكوان أضخم لا حدود لها

تزداد توسعًا في الزمان والمكان.

أترون؟ علم الفلك يحدد لكم أماكنكم.

لكن ما هو علم الفلك بالضبط؟

وقد لا يكون سؤالًا واضحًا لنطرحه.

حين كنت طفلًا، كان الأمر بسيطاً. علم الفلك

هو علم دراسة أجرام السماء، كالشمس والقمر

والنجوم والمجرات، وأشياء من هذا القبيل.

لكن تصنيفه لم يعد بهذه البساطة هذه الأيام.

فلنتحدث عن المريخ مثلًا. حين أُخرج منظاري

وأضعه في آخر الممر وأنظر إلى المريخ

هذا علم الفلك، أليس كذلك؟ بالتأكيد!

لكن ماذا عن العربات الفضائية هناك؟

تلك الآلات لا تدرس علم الفلك، بل الكيمياء

والجيولوجيا والهيدرولوجيا وعلم الصخور.

كل شيء باستثناء علم الفلك!

إذن، ما هو تعريف علم الفلك حاليًا؟

برأيي، ما زال يُعنى بدراسة الأشياء في السماء

لكنه تشعّب كثيرًا، فالحواجز الفاصلة

بينه وبين مجالات العلوم الأخرى غير واضحة

وهو موضوع سأتطرق له مرارًا

في هذه السلسلة.

قد يحب البشر وجود حواجز قوية وواضحة

بين الأشياء، على عكس الطبيعة.

وهذا يقودنا

إلى فقرتنا الأولى من “تحت المجهر”.

موضوع هذا الأسبوع:

علماء الفلك! من نحن؟ وماذا نفعل؟

كنت أجني قوتي بالنظر عبر التلسكوبات، أو

بالأحرى دراسة بيانات مستخصلة من المستشعرات

المثبتة بها. لكني الآن أتحدث وأكتب

وأقدم الفيديوهات عن علم الفلك،

وحصرت مراقبتي للسماء بتلسكوبي الخاص بحديقتي

الخلفية. لكني لا أزال أعتبر نفسي عالم فلك

وهذا يُعطيكم فكرة حول المرونة الكبيرة

في هذه المهنة.

في الواقع، حين عملت على تلسكوب هابل الفضائي،

كنت قد ًعُينت بصفتي… مبرمج!

كتبت الشيفرة بلغة الحاسوب التي استخدمها

من ساعدوا في بناء ومعايرة الكاميرا

التي كان سيتم إطلاقها إلى الفضاء

وسيُركبها رائد فضاء على تلسكوب هابل.

وعند أخذ هذه البيانات من الكاميرا وتحليلها،

عليك أن تعرف ما ستفعل بها.

هل توافق الملاحظات النموذج الفيزيائي

لطريقة انفجار النجوم أو كيفية تشكّل المجرات؟

أو طريقة انسياب الغاز في الفضاء؟

عليك أن تكون ملمًا بالرياضيات والفيزياء

لأن هذه الطريقة التي نختبر بها فرضياتنا.

ومن يفعل ذلك يسمى عادةً…

عالم فيزياء فلكية.

هذه التلسكوبات والمُستشعرات لا تأتي من العدم،

فنحن نحتاج المهندسين لتصميمها وبنائها

والفنيين لاستخدامها.

معظم الفلكيين لم يعودوا

يستخدمون التلسكوبات بأنفسهم.

شخص مُدرّب على استخداماتها المحددة

يقوم بهذا الدور عنهم.

بعض هذه المعدات تُرسل إلى الفضاء

وغيرها إلى عوالم أخرى مثل القمر والمريخ.

نحتاج علماء الفلك والمهندسين والمبرمجين

الذين يمكنهم بناء هذه المعدات أيضًا.

وثم عند نهاية كل ذلك،

نحتاج لأناس يشرحون لكم كل شيء عنها.

كالمعلمين والأساتذة

وكتّاب وصناع فيديو وحتى الفنانين.

لذا، إن كنت مهتمًا بالكون

وتحب النظر إلى النجوم

وتتلهف لفهم ما يحدث فوق رأسك حرفيًا

فلماذا لا أعتبرك عالم فلك؟

مهما كان تعريفك لعلم الفلك،

فالبشر يبحثون في السماء منذ قديم الأزل.

ولا بد أن القدامى لاحظوا

الكرة المتوهجة الكبيرة في السماء.

وكيف أضاءت كل شيء وعند ظهورها،

وكيف تحوّلت إلى لون داكن عند اختفائها

وقد حاولت الكرة المتوهجة الباهتة الأخرى أيضًا

لكنها لم تكن بارعة في إضاءة الليل.

وربما أخذوا هذا الأمر

على محمل الجد،

وربما لاحظوا أنه عند ظهور نجوم معينة

في السماء، كان الطقس يصبح دافئًا أكثر

والأيام أطول، وعندما شوهدت

نجوم أخرى، زادت برودة الطقس

وقصرت مدة النهار في اليوم.

وعندما استقر البشر واكتشفوا الزراعة،

لاحظوا أن تلك الأنماط في السماء

لها تأثير أكبر

فأطلعتهم على موعد زراعة البذور

وعلى موسم الحصاد.

أصبحت الدورات في السماء

مهمة جدًا لدرجة لم يعد من الصعب تخيل

وجود الآلهة فيها، للنظر إلينا من الأعلى

كجنس بشري ضعيف، والتدخل في حياتنا.

وإذا أخبرتنا النجوم عن موعد الزراعة

وكانت تتحكم بالطقس والمواسم وطول النهار

فهي تسيطر على حياتنا أيضًا.

ومن هنا ظهر علم التنجيم.

علم التنجيم يعني حرفيًا

“دراسة النجوم”. وقد استخدمت الكلمة

قبل أن يصبح العلم وسيلة رسمية لدراسة الطبيعة.

وأنا منزعج بعض الشيء لأنه أخذ الاسم الجيد

ولم يعد أمامنا سوى “علم الفلك”

الذي يعني “قانون أو حضارة النجوم”.

وهذا ليس ما نقوم به فعليًا!

لكن ما المشكلة فالكلمات تغيّر المعنى دائمًا

وبات من المعروف الآن أن الفلك علم،

والتنجيم ليس كذلك.

قبل ألف عام، كان علم التنجيم قريبًا من العلم،

فقد احتوى على بعض جوانب العلم

كان المنجمون يدرسون السماء،

ويتوقعون كيف تؤثر في الناس

وثم يُقدم هؤلاء الأشخاص أدلة على ذلك،

بأن يقسموا على أنه ناجح.

لكن توقعاتهم لم تكن صائبة في الحقيقة.

فخلل علم التنجيم يكمن فينا، وليس في النجوم.

والناس يتذكرون التوقعات الصائبة

وينسون الخائبة عادةً.

ولهذا يجلسون أحيانًا في الكازينوهات

ويضعون المال في آلات

ثبت أنها ليست أكثر من وسيلة

للتقليل من المال الذي تملكه.

لكن علم التنجيم دفع الأشخاص

لدراسة السماء والعثور على الأنماط فيها،

وذلك أدى إلى فهم أعمق

لطريقة عمل الأشياء في السماء.

لم يحدث ذلك بين ليلة وضحاها طبعًا،

بل استغرق قرونًا. وقبل اختراع التلسكوب،

صنع المراقبون المتحمسون شتى أنواع

الأجهزة الغريبة والرائعة لدراسة السماء.

بل أنه وقبل توجيه التلسكوب

لأول مرة إلى السماء

حدثت ثورة كبيرة في علم الفلك.

ومن الواضح أن الأرض التي تقف عليها ثابتة

ومترسخة إن صح التعبير،

وتلتف السماء من فوقنا وتشرق الشمس وتغيب.

يشرق القمر ويغيب

والنجوم نفسها تلتف حول السماء ليلاً،

ومن الواضح أن الأرض ثابتة

والسماء هي التي تتحرك.

بل إن نموذج مركزية الأرض منطقي جدًا.

هذا النموذج ينص

على أن الأجرام في السماء تدور حول الأرض

وأنها مثبتة بسلسلة مجالات كروية متداخلة

بعضها شفاف، ربما مصنوع من الكريستال،

وتدور مرة يوميًا. وقد تكون النجوم مجرد ثقوب

في كرات داكنة، تسمح بمرور ضوء الشمس.

يبدو ذلك سخيفًا بالنسبة إليكم، أليس كذلك؟

المسألة كالتالي: لو لم تكن تملك

الفهم المعاصر لطريقة عمل الكون

لبدت فكرة الهياكل المتعددة في السماء منطقية،

فهي تشرح الكثير مما يدور في السماء،

وإن كان هذا كافيًا لأفلاطون وأرسطو وبطليموس

فهو حتمًا كافيًا لك.

كما أن هذا النموذج نال التأييد

من الديانات الرئيسية في ذلك الوقت،

فربما من الأفضل أن توافق بصمت

ولا تفكر بالمسألة كثيرًا.

لكن الأمور تغيّرت منذ بضعة قرون.

ورغم أنه لم يكن الأول

فإن عالم الرياضيات والفلك البولندي كوبرنيكوس

كشف أن الشمس هي مركز نظام المجموعة الشمسية

وليس الأرض. كانت ثمة مشاكل في فكرته،

وسنتطرق لها في حلقة قادمة،

ولكنها كانت أفضل بكثير من نظرية مركزية الأرض.

ثم عدّل تيكو براهي

ويوهانز كيبلر هذا النظام وحسّناه.

ثم اخترع إسحاق نيوتن

حساب التفاضل والتكامل

لمساعدته لفهم طريقة تحرّك الأجسام في الفضاء.

ثم تطورت الرياضات والفيزياء مع الوقت

وتنامى فهمنا. استخدام الرياضيات

التطبيقية أحدث ثورة في علم الفلك

وتبعه استخدام التلسكوبات.

غاليليو لم يخترع التلسكوب بالمناسبة

بل عمل على تطويره،

كما اخترع نيوتن نوعًا جديدًا كان أفضل منه،

وتابعنا الدراسة انطلاقًا من تلك الفكرة.

ثم قبل حوالي قرن تقريبًا،

طرأت ثورة أخرى وهي التصوير الفوتوغرافي.

استطعنا التقاط صور أشياء باهتة على لوحات

زجاجية مرشوشة بمواد كيميائية حساسة للضوء

كشفت عن نجوم لم تكن مرئية وتفاصيل المجرات

وغيوم جميلة من الغاز والغبار في الفضاء.

وفي النصف الثاني من القرن الماضي،

اختُرعت أجهزة الاستشعار الرقمية

وكانت حساسة أكثر من الفيلم. يمكننا استخدام

أجهزة الكمبيوتر لتحليل المشاهدات مباشرة،

فنمت معرفتنا نموًا مطردًا مرة أخرى. وحين دُمجت

مع التلسكوبات المُرسلة في المدار حول الأرض

حيث لا يشوش غلافنا الجوي المتقلب ملاحظاتنا

بدأنا ثورة أخرى.

وأين وصلنا الآن؟

قطعنا شوطًا طويلًا! ما الأسئلة التي يمكننا

طرحها الآن، ولم يجرؤ أسلافنا على طرحها؟

ما هي التصريحات التي نقدمها

بدرجة عالية من اليقين؟

فكر بالآتي: الأضواء في السماء هي النجوم!

وهناك عوالم أخرى.

نحن نأخذ فكرة البحث عن حياة في كواكب غريبة

بجدية وننفق مليارات الدولارات على ذلك.

مجرتنا واحدة من مئات مليارات المجرات الأخرى.

ويمكننا فقط رؤية 4٪ من الكون.

تنفجر النجوم وحينها تُولّد

المواد التي تدعم الحياة: الحديد في دمنا

والكالسيوم في عظامنا والفوسفور

الذي هو ركيزة حمضنا النووي.

والنجوم الأكثر شيوعًا في الكون خافتة جدًا

لدرجة أنك لا تستطيع رؤيتها بدون تلسكوب.

نظامنا الشمسي مليء بعوالم غريبة جدًا

لدرجة تفوق مخيلتنا.

والطبيعة تتمتع بمخيلة أوسع منا

وهي تبتكر أمورًا جنونية.

ونحن أذكياء أيضًا، فقد تعلمنا الكثير،

لكن المشوار لا يزال طويلًا.

وبهذه الملاحظة، أعتقد أننا مستعدون.

فلنستكشف الكون.

تعلمتم اليوم ما هو علم الفلك، وأن علماء الفلك

ليسوا مجرد أشخاص يُشغّلون التلسكوبات،

بل منهم علماء رياضيات

ومهندسين وفنيين ومبرمجين، وحتى فنانين.

وختمنا الحلقة بنبذة

حول تاريخ وأصول تطوّر علم الفلك

من المراقبين القدماء إلى تلسكوب هابل الفضائي.

يتم إنتاج Crash Course بالاشتراك

مع استوديوهات PBS Digital.

قمت أنا فيل بليت بكتابة هذه الحلقة

وقام بتحرير النص بليك دي باستينو

ومستشارتنا هي الدكتورة ميشيل ثولر.

شارك في إخراجها نيكولاس جنكينز ومايكل أراندا،

وفريق الرسومات هو Thought Café.