الفراغ مليء بالطاقة

-المجلة الثقافية- العدد 60 )

تحت هذا العنوان الغريب والمفاجئ نشرت مجلة العلم والحياة الفرنسية في عددها لشهر حزيران 2003 مجموعة مقالات في 18 صفحة وتحت العناوين التالية :
- الفراغ حي
- طاقة بلا حدود (داخل الفراغ)
- الفراغ سيد الكون
- النظرية تحت المحك (الاختبار)
* وتحت عنوان: انطلاقا من الفراغ... كل شيء ممكن، تقول المجلة : لقد عرف علماء الفيزياء بان الفراغ ليس عدما، ليس خاملا، وقد بداوا اليوم يتحققون من ان الفراغ عبارة عن " أثير" غريب يحتوي على موجات كهرومغناطيسية قوية. وهذه الموجات تجعل البعض يحلم باستغلالها لخلق ثورة في عالم التقنيات الفائقة الصغر (nanotechnology) او لتزويد المركبات الفضائية بالطاقة.
وقد تكون طاقة الفضاء هي تلك القوة الغامضة المسؤولة عن ظاهرة تسارع تمدد الكون، كما انها قد تمثل وسيلة لتوحيد نظريات الفيزياء.
مثّل الفراغ لعلماء الفيزياء مشكلة، واعتبروه، او فضّلوا ان ينظروا اليه باعتباره وسطا خاملا سلبيا... عدما، لكن نظرية الكم (الكوانتم) تصف الفراغ كوسط مفعم "بالحياة" أو الطاقة والموجات الكهرومغنطيسية، وهو ما زال محتفظا بالكثير من اسراره. وهكذا، فجاة، لم يعد الفراغ مشكلة وانما مفتاح الحل.

* وتحت عنوان "فقاعة الفراغ الممتلئة طاقة" تقول المجلة:
تخيل فقاعة مجوفة افرغت من كامل المادة في داخلها. وحجبت عن كل مصدر خارجي للاشعة، ثم خفضت درجة حرارتها حتى الصفر المطلق حتى نتفادى انبعاث اية اشعة حرارية منها. وهكذا تكون طاقة الفقاعة عند حدها الادنى. فهي فارغة حقا.
حاول الآن ان تتخيل ماذا عساه يجري داخل هذه الفقاعة الفارغة؟
لا شيء؟ صمت مطبق وسكون مطلق وعدم محقق؟ انت تخطيء اذا اعتقدت ذلك.
والبرهان : قس المجال الكهرومغنطيسي في كل نقطة داخل الفقاعة، ستجد قيمته تتأرجح عشوائيا قريبا من الصفر، وهو امر توقعته نظرية الكم قبل ثمانين سنة. ويعتبر نتيجة مباشرة لمبدأ الشك لهيزنبرغ، والذي ينص على انه لا يمكن تحديد موقع وسرعة جسيم معا تحديدا دقيقا في لحظة معطاة.
واذا طبق هذا المبدأ على المجال الكهرمغنطيسي في الفراغ، فينتج انه يستحيل الغاء المجالين الكهربائي والمغنطيسي معا الغاء تاما، ومن هنا تظهر تلك التموجات العشوائية. وتظهر معها مشكلة عويصة: كيف نحسب مقدار الطاقة الكهرمغناطيسية المحتواة داخل فقاعتنا الفارغة؟
يعتمد حساب هذه الطاقة على تحويل مجال الموجات هذه الى مجموع عدد لا نهائي من الموجات المنتظمة، ذات اطوال موجية اصغر فأصغر، وتكون الطاقة الاجمالية مساوية لمجموع طاقة هذه الموجات الأساسية (باستخدام سلاسل فورييه في الرياضيات). وبناء على قوانين الكم، فكلما صغر طول هذه الموجات، كبرت طاقتها. وهنا نقع في متناقضة رياضية: فبدلا من الحصول على مقدار ضئيل من الطاقة، فان حساباتنا تعطي طاقة لا نهائية داخل الفقاعة الفارغة.

* وتحت عنوان "قوة كسيمير" تقول المجلة :
في عام 1948 توقع الفيزيائي الهولندي هندريك كسيمير (H.Casimir) وجود قوة في الفراغ. وتوصل الى استنتاجه هذا عن طريق معالجته معادلات ميكانيكا الكم، حيث اوضح وجود قوة تجاذب خاصة بين مرآتين موضوعتين في الفراغ احداهما في مواجهة الاخرى، حيث ينتج عنهما رنين (resonance) يشوه تموجات الفراغ. وتفسير نشوء تلك القوة هو ان الضغط الناتج عن تلك التموجات خارج الفقاعة الفارغة يكون اكثر منه داخلها، وهذا يفسر وجود قوة التجاذب بين المرآتين.