القيود المتأصلة للقياس في العلوم والفيزياء الفلكية على وجه الخصوص

"لمحة" لقد فوجئ علماء الفيزياء الفلكية في أوقات مختلفة من تاريخ العلم بالاكتشافات الرائعة ، مما أدى إلى مراجعات مقلقة. لكن بالنسبة...

"لمحة"

لقد فوجئ علماء الفيزياء الفلكية في أوقات مختلفة من تاريخ العلم بالاكتشافات الرائعة ، مما أدى إلى مراجعات مقلقة.

لكن بالنسبة لعالم الفيزياء الفلكية الحقيقي أو أي عالم ، فإن الرحلة نفسها أكثر أهمية من الوصول إلى الوجهة.

"وهذا السلطانية المقلوبة التي نسميها السماء ، حيث لا نعيش ونموت تحتها ، لا ترفع يديك إليها طلباً للمساعدة. . لأنه يتدحرج عاجزًا مثل أنت أو أنا "- فيتزجيرالد في رباعيات عمر الخيام.

هناك بعض الأشخاص الذين يشعرون أنه إذا استمر العلماء ، وخاصة علماء الفيزياء الفلكية ، في النظر إلى الكون بالطريقة التي ينظرون بها الآن ، فقد لا يتمكنون أبدًا من كشف أسراره.

كل نظرة فاحصة إلى السماء باستخدام تلسكوباتنا المتطورة بشكل متزايد تكشف عن شيء غير متوقع تمامًا ، مما يزعج صورنا السابقة للأجرام السماوية. أكدت التفاصيل التي كشفت عنها المجسات الكوكبية الندرة المروعة للمعلومات الدقيقة حول محتويات الكون المادي.

من مسافة قريبة جدًا ، أثبت المريخ أنه مختلف تمامًا عن أي شيء تخيله علماء الفيزياء الفلكية.

كشفت روفرز المريخ تفاصيل لم تتمكن المسابير السابقة من تحقيقها. وكم من الوقت وصلنا من تخيلات قنوات المريخ التي أخطأت في التعرف عليها من خلال الملاحظة التلسكوبية لجيوفاني شياباريللي في عام 1877 إلى التعليق الطوعي لعدم الإيمان برؤية منحوتات الوجه البشري في سيدونيا المريخية من صورة Viking-I المدارية لعام 1976 ليتم دحضها فقط بواسطة صور مفصلة لاحقًا مثل Mars Global Surveyor و Mars Reconnaissance Orbiter بعد عقدين تقريبًا.

أعطت صور زحل وتيتان بواسطة المركبة الفضائية Huygens معلومات مفيدة للغاية لم تتمكن المركبات الفضائية السابقة مثل Voyagers من الحصول عليها.

يبدو أنه كلما كانت أفكار بعض الأجرام السماوية مبنية على ما يراه علماء الفيزياء الفلكية ، فإن إلقاء نظرة فاحصة باستخدام معدات أكثر تعقيدًا سيكشف عن وجود مفاهيم خاطئة حول هذا الجسم.

ومع ذلك ، كان التخمين العلمي الخاطئ دائمًا أكثر فائدة من خيالات الخيال البشري المتحيز في تعزيز معرفتنا.

ويبدو أن ما ينطبق على الفضاء صحيح بالنسبة للعينات التي تم تصويرها في المختبر في ظل تضخيم ودقة متزايدة باستمرار.

كل نظرة فاحصة بأداة أكثر تعقيدًا ، تكشف عن تفاصيل غير متوقعة تمامًا تغير المعتقدات السابقة. وهكذا ، بدأ الكشف عن المزيد من التفاصيل الفسيولوجية - الأعضاء والعضلات والعظام وما إلى ذلك - تدريجياً مع اختراع واستخدام الأدوات الطبية المتطورة بشكل متزايد.

في يونيو 1896 ، بعد ستة أشهر فقط من إعلان رونتجن اكتشافه الصدفي للأشعة السينية ، كان الجراحون يستخدمونها في ساحة المعركة لتحديد الكسور في عظام الجنود الجرحى. قبل عام 1912 ، كانت الأشعة السينية تستخدم فقط لاكتشاف الكسور في مجالات الطب وطب الأسنان ، مما يؤكد محدودية قدرة الأشعة السينية في الكشف عن تفاصيل أكبر عن فسيولوجيا الإنسان ، على الرغم من التقاط بعض صور الأشعة السينية للمعادن .

حتى عام 1950 ، كانت الأداة الوحيدة في فحص الكسور والتشوهات الأخرى. لا شك أنها تثبت فائدتها حتى اليوم ، لكن قدرتها على رؤية التفاصيل في العديد من مناطق الجسم البشري محدودة للغاية.

ثم حدثت ثلاثة تطورات رئيسية أحدثت ثورة في التشخيص الطبي - اختراع التصوير بالبوزيترون البشري واسع النطاق ، في الخمسينيات من القرن الماضي ، واختراع الماسح الضوئي CAT في عام 1967 ، واختراع التصوير بالرنين المغناطيسي (MRI) في عام 1967. التقنية المستخدمة في الأشعة لتشكيل صور التشريح والعمليات الفسيولوجية للجسم بتفاصيل دقيقة.

يعتبر التصوير بالرنين المغناطيسي مفيدًا في التحقيق في التشوهات مثل الصرع والأورام الدقيقة والآفات - وهو أمر لم يكن من الممكن تصوره في الماضي.

لذلك ، يُعتقد أنه سيتم تطوير آلات تشخيص طبية أكثر تطوراً في المستقبل. قد يكون لدى الأطباء أجهزة تفحص كل عضو من أعضاء الجسم بتفاصيل أكبر في غضون ثوان.

حدث التطور الأكثر أهمية في علاج مرضى القلب في عام 1960. تم إجراء أول جراحة لتغيير شرايين الشريان التاجي (وهو تطور لم يكن أحد يتخيله ممكنًا في النصف الأول من القرن العشرين) في الولايات المتحدة في 2 مايو 1960.

اليوم ، يتم إجراء جراحة المجازة في مستشفيات المقاطعات في الهند. كل هذا يوضح أن كل اكتشاف أو اختراع جديد يزيد من قدرة الإنسان في أي فرع من فروع العلم ، بدءًا من الفيزياء الفلكية إلى الطب ، ويكشف في نفس الوقت عن القيود المفروضة على قدرة أدوات التشخيص السابقة ، وفي بعض الحالات ، يجعلها تقنية عفا عليها الزمن .

بالعودة إلى الفيزياء الفلكية ، كان يُعتقد أن البقع المظلمة بين النجوم هي ثقوب في السماء ؛ علماء الفيزياء الفلكية الآن على يقين من أنها غيوم غبار.

لكن لنفترض أنها قريبة من الحقيقة حول سحب الغبار كما كان علماء الفلك متاخمين لحلقات زحل في الأيام التي اعتقدوا فيها أن هناك ثلاثة منها فقط؟

نظرًا لأن معظم ما يؤمنون به حول المجرات والمستعرات الأعظمية والسدم يستند إلى ما يرونه في الصور ، فإن آرائهم عنها بعيدة جدًا عن القاعدة أيضًا.

يجادل بعض علماء الفيزياء الفلكية بأن الصور يتم استكمالها ببيانات طيفية ، ولكن حتى ذلك يبدو أنه يعطي معلومات من الدرجة الثانية فقط في معظم الحالات. لكن دعونا أيضًا لا ننسى أن جيمس لوفلوك ، مبتكر فرضية جايا ، تنبأ بأننا لن نجد الحياة على المريخ أو الزهرة كما نفهمها على الأرض بناءً على الدراسة الطيفية لما تبقى من الغلاف الجوي.

علم الفلك الراديوي ، الذي يكمل ما يراه علماء الفيزياء الفلكية ، له حدوده الخاصة حيث يتم تقديم البيانات في شكل خرائط محسّنة بالكمبيوتر مصنوعة لتشبه الصور.

يدرك علماء الفلك أن رؤيتهم محدودة بهذا المعنى. تعاني الصور الفوتوغرافية والصور الشعاعية من مشاكل في الدقة - القدرة على تمييز التفاصيل. ما يكشفونه هو فقط متوسط ​​حجم كبير من الفضاء.

يستخدم علماء الفلك مصطلحات مثل " دقيقة من القوس" أو " سنوات من الفضاء" لدراسة المسافات الفلكية ، والمفاهيم التي تقع خارج نطاق هذه المناقشة ، بسبب قيود الفضاء.

على سبيل المثال ، يفترض علماء الفلك الذين يدرسون غيوم ماجلان القريبة التي تبعد 180 ألف سنة ضوئية ، على أساس الخبرة العملية أن دقيقة واحدة من القوس تمثل ثلاث سنوات من الفضاء. "دقيقة القوس" هي وحدة قياس زاوية تساوي 160 درجة واحدة.

عند مستوى سطح البحر ، فإن دقيقة واحدة من القوس على طول خط الاستواء تساوي بالضبط ميلًا جغرافيًا واحدًا على طول خط استواء الأرض أو ما يقرب من 1.151 ميلًا بحريًا.

ثانية القوس ، واحد على ستين من هذه الكمية ، تساوي حوالي 30 مترًا (98 قدمًا). السنة الضوئية ، كما يعرف معظم الناس ، هي المسافة التي يقطعها الضوء بمعدل 18600 ميل في الثانية لمدة عام كامل.

باختصار ، قليل من التلسكوبات يمكنها رؤية دقيقة واحدة من القوس بوضوح شديد ؛ الصور التي يحصلون عليها لا تنقل شيئًا تقريبًا عن الهياكل التي يقل عرضها عن ثلاث سنوات ضوئية.

يمكن مقارنة هذا النوع من قصر النظر الفلكي برسم خرائط للولايات المتحدة من الفضاء بدقة تبلغ ثلاثة أميال. ستظهر جبال روكي وسييرا نيفادا كتلال تقطع سهلًا ينحدر إلى الغرب.

لن يكون من الممكن بالنسبة لهم استقراء وجود سلسلة الجبال الجبارة من سلسلة التلال المتموجة بلطف ؛ سيفوتون أيضًا تفاصيل مثل الطائرات المتصدعة أو التعرية أو الأنهار الجليدية أو أي وادي أصغر من خمسة أميال عرضًا.

لن تكون صورتهم في حد ذاتها فجة للغاية فحسب ، بل ستكون خاطئة أيضًا ، على الرغم من أنها قد تعمل لبعض الوقت ، تمامًا كما أوضحت التدويرات حركات الكواكب لفترة من الوقت.

ثم يجادل علماء الفلك بأنه على الرغم من مشاكل الدقة ، يمكنهم على الأقل التأكد من أنهم يرون حركات ناتجة عن تحولات دوبلر للأجسام البعيدة في الكون. يعتقد العديد من علماء الفيزياء الفلكية أن الكون يتمدد لأن كل شيء يظهر انزياحًا أحمر.لكن بعض الفيزيائيين يلاحظون بطريقة مازح أنه يمكن للمرء أيضًا أن يحصل على تأثير انزياح أحمر في كون متسارع ومتقلص.

تنبعث الجسيمات التي تسرع الإشعاع ، وبالتالي ، إذا كان الكون يتسارع محليًا كجزء من التذبذب ، فسوف يرون جميع أنواع الإشعاع الناتج عنهم.

إذا استنتجوا ، بالتالي ، أن هذا هو إشعاع الخلفية المتبقي من "الانفجار العظيم" ، فقد يشعر علماء الفيزياء الفلكية المنتمون إلى مدرسة فكرية أخرى بأنهم مخطئون مرة أخرى.

السؤال الذي يطرح نفسه الآن هو ما إذا كان هناك أي أمل في اكتشاف الحقيقة المطلقة عن الكون ، مع الأخذ في الاعتبار أن كل ما يعرفه علماء الفيزياء الفلكية اليوم من خلال الملاحظة بأدوات القياس الخاصة بهم قد يكون أو سيُكتشف أنه خطأ غدًا على مستوى معين.

وكذلك الحال بالنسبة لأدوات التشخيص الطبية. هل ستخضع صور العالم للمراجعة إلى الأبد ، حقائق جديدة تحل محل القديم؟ متى سيقرر علماء الفيزياء الفلكية وعلماء وظائف الأعضاء أنهم يعرفون ما يكفي؟

يمكنهم الاستمرار في الحصول على صور أفضل وأفضل ، بوتيرة متسارعة باستمرار ، ومع ذلك ، قد لا يقتربون أبدًا من الصورة المثالية "النهائية". ومع ذلك ، فمن غير المرجح أن يعترف العلماء على الإطلاق بضرورة إنهاء عملهم.

لديهم الكثير من الإثارة الفكرية. سوف يجادلون بشكل مبرر بأنه لا يمكن لأحد أن يتنبأ بالاكتشاف المثير حول الزاوية السماوية أو النانومترية التالية.

لقد فوجئ علماء الفيزياء الفلكية في أوقات مختلفة من تاريخ العلم بالاكتشافات الرائعة - الوجود غير المتوقع لجميع أنواع الجسيمات الأساسية ، والمجرات العملاقة ، والخصائص الخاصة للمادة ، والغلاف الجوي في الكواكب المختلفة وأقمارها.

كل اكتشاف كان يعني مراجعة مقلقة لآرائنا السابقة عن الكون. ولكن إذا توقفوا في أي من هذه النقاط ، فإن رفع أيديهم عن موقف "لماذا يجب أن نستمر" كان من شأنه أن يفوت إمكانية استغلال هذه الاكتشافات.

من الأفضل لهم أن يضعوا في اعتبارهم سطور كلوف الشهيرة ، حول عدم التخلي عن الأمل.

"قل لا ينفع الصراع بلا جدوى ، فالعمل والجروح باطلة ، العدو لا يغمى عليه ولا يفشل ، وكما كانت الأمور تبقى. إذا كانت الآمال مغفلة ، فقد تكون المخاوف كاذبة ؛ قد تكون ، في yon دخان يخفي يطارد رفاقك الآن المنشورات ، ولكن بالنسبة لك ، يمتلكون المجال. فبينما الأمواج المتعبة ، تنكسر عبثًا ، لا يبدو هنا أي شبر مؤلم لكسبه ، بعيدًا ، من خلال صنع الجداول والخلجان ، يأتي صامت ، يتدفق إلى الداخل ، الرئيسي. وليس من النوافذ الشرقية فقط ، عندما يأتي ضوء النهار ، يأتي في الضوء ؛ أمام الشمس تتسلق ببطء ، كيف ببطء! ولكن باتجاه الغرب ، انظر ، الأرض مشرقة "

كان كلوف على حق. إذا فقد العلماء الأمل في مرحلة ما ، لكانوا قد فاتتهم ، على سبيل المثال ، صناعة أشباه الموصلات ، والطاقة النووية ، وتكنولوجيا الفضاء ، والهندسة الوراثية ، وزرع الأعضاء أو الأنسجة.

عندما يُنظر إليه من وجهة نظر مجتمع تكنولوجي براغماتي ، فإن علم الفلك سوف يُنظر إليه على أنه أكبر رفاهية في العلم. ليس من الواضح على الفور وجود العديد من الاكتشافات القابلة للاستغلال في أعماق الفضاء.

ومع ذلك ، على سبيل المثال ، تُستغل الكوازارات عالية الدقة ، في الواقع ، الآن لقياس حركة الانجراف القاري ومراقبة النشاط على طول خطوط صدع الزلازل - وهي استخدامات عملية ، لم يتم التنبؤ بها تمامًا مؤخرًا منذ حوالي ثلاثة عقود.

سيستمر علماء الفيزياء الفلكية في النظر عن كثب إلى الكون وسيستمرون في تصديق ما يرونه - على الرغم من أن كل تجاربهم تظهر لهم أن ما هو موجود هنا اليوم قد اختفى غدًا ، وأن ما اعتقدوا أنهم رأوه في صورهم بالأمس قد تغير إلى الأبد من خلال اليوم أوضح. 

سيستمر علماء الفيزياء الفلكية في مراجعة الصور بسعادة إلى الأبد ، مدفوعين بمتعة الاستكشاف.

اخترع ليبرشي التلسكوب في عام 1608. لكن جاليليو كان أول من أدخل العديد من التحسينات وكان أول من صوب أحدها نحو النجوم. علماء الفلك اليوم الذين ينظرون إلى السماء بتلسكوباتهم المتطورة يواصلون إلى حد ما الاستكشاف الذي بدأه غاليليو.

ومن ثم يجب على علماء الفيزياء الفلكية الاستمرار في تصميم تلسكوبات قوية بشكل متزايد للحصول على صور ذات دقة ووضوح أكبر أثناء دراسة الكون المرئي.

هناك أيضًا اعتبار فلسفي آخر.

بالنسبة لعالم الفيزياء الفلكية الحقيقي أو أي عالم آخر ، فإن الرحلة نفسها أكثر أهمية من الوصول إلى الوجهة. يتذكر المرء سطور تشرشل الشهيرة عن ريتشارد الأول ، ملك إنجلترا - "لقد أحب الحرب ، ليس من أجل المجد أو الغايات السياسية ، ولكن كما يحب الرجال الآخرون العلم أو الشعر ، من أجل إثارة النضال ووهج النصر. ". 

هذه هي الروح نفسها التي توفر الدافع للبحث الأساسي في العلوم.

---------------

بقلم: ف.س. رافي/ سواراجيا/ الترجمة: فريق الجيوستراتيجي للدراسات