موجات الجاذبيّة غالطت آينشتاين وأثبتها علماء أميركيون

هناك أسئلة لا يكفّ المهتمون بمستقبل العلم عن التفكير بها، لكنها لا تخلو من غرابة. ماذا لو حلقنا بطائرات لا تنزلق على الريح، بل تتعامل مع موجات الجاذبية في تحليقها؟ ماذا لو أمكن الاستفادة من الجاذبية ذاتها، للسفر في أرجاء الكون، أو ربما لتوليد كهرباء بفيوض ضخمة، ومن دون تلوّث؟
ربما يذكر هواة السينما فيلم «إنترستلار» Interstellar (إخراج: كريستوفر نولان- 2014)، وهو خيال علمي عن الثقوب السود وألغازها، بما في ذلك موجات الجاذبيّة Gravitational Waves التي تحوم حولها. ويصلح ذلك الفيلم شرحاً لمن يرغب عن المراهنة على التعمق في موجات الجاذبيّة لفهم كيف تعمل تلك القوّة بما يمكنها من شدّ الكون كله بعضه بعضاً.
ورجوعاً إلى ماضٍ لا يندثر، وأمام خطر الموت الذي لوّحت به الكنيسة، تراجع العالِم غاليليو غاليلي عن قوله بدوران الأرض. قيل أنه ضرب الأرض خفية بكعب قدمه وتمتم لنفسه هامساً: «إنّها تدور الآن، تحت قدمي».
في المقابل، لم تهدّد الكنيسة العالِم آلبرت آينشتاين قبل قرابة مئة سنة، لكنه في لحظة من الشك العلمي (ولا علم من دون شكوك ونقض ونفي، على عكس الدين تماماً)، كتب ورقة يثبت فيها أنه مخطئ في شأن موجات الجاذبيّة. إنّها غير موجودة. وأورد حسابات تثبت أنّه كان مخطئاً في استنتاجه من نظريته عن النسبيّة العامة، أن الجاذبيّة إنما تتحرك في موجات كأمواج البحر. ولم تدم تلك اللحظة طويلاً. وبفضل شك آخر (مع نفي ونقض أيضاً)، أثبت أحد مُراجعي ورقة آينشتاين وجود خطأ في حساباته. لم تسقط قطعة من السماء. ببساطة، تراجع آينشتاين عن شكوكه، معيداً تبنيه نظريته عن موجات الجاذبية. صارت موجات الجاذبيّة جزءاً من نظرية آينشتاين. وبعد ما يزيد على قرن من الزمان، أعلن علماء أميركا أنهم التقطوها، بل أقاموا البرهان على وجودها.
الكون كقماشة متموّجة
بالعودة إلى العلم، فكّر آينشتاين أن الكون يشبه قماشة كبيرة (مفرش، شرشف، بطانية...)، تسير عليها أجرام ثقيلة (الأرض، الشمس، النجوم...)، كأنها كرات حديد متدحرجة على ذلك القماش. ما الذي يحدث؟ كل كرة تُحدِث تحدّباً أو تقلصّاً يحيط بها، ويكون «مشدوداً» إليها. تلك هي الجاذبيّة، أما القماش فهو متكوّن من المكان والزمان (الأخير يتأثر بالسرعة التي يمثّل الضوء حدّها الأقصى، وفق آينشتاين).
إذاً، ما هي موجات الجاذبيّة؟ إذا اتّجهت «كرتان» ضخمتان صوب بعضهما بعضاً، فإن «القماش» المشدود الذي يحيط بكل منهما، يصطدم بآخر يشبهه. وتولّد تلك العملية كلها اهتزازاً في «قماش» الكون كله. كلما كانت الكرة أضخم وأثقل وزناً، وكلما كان الجزء المشدود إليها كبيراً، أثّرت في القماشة الكبيرة الضخمة للكون بأكمله. وعلى رغم ذلك، فإن أي جسم هو «صغير» نسبة للكون كله، لذا تحس بقية مناطق «قماش الكون» بموجات الجاذبيّة كأنها اهتزاز هيّن وصغيّر، بل لا متناه في رهافته. وفي الآونة الأخيرة، أعلن مركزان علميان أميركيّان نجاحهما في التقاط موجات جاذبية، كان الأمر يتعلق بموجات صدرت عن تصادم ثقبين أسودين ضخمين بسرعة تصل إلى نصف سرعة الضوء، قبل...1.3 ألف مليون سنة!
إذاً، التقط فريقان علميّان أميركيّان موجات الجاذبية، لكن حساسيّة العملية القياس فرضت تأخير النتائج إلى حين التثبّت بصورة قاطعة من حساباتها. تمّ التقاط موجات الجاذبيّة بواسطة أجهزة ضوئية تعمل بالليزر، تسمى «ليغو» LIGO، اختصاراً لاسمها الذي يشير إلى أنها تستعمل أشعة الليزر في التعامل مع موجات الجاذبية. وضعت نظرية تلك الأجهزة قبل 4 عقود، وتكلفت مئات ملايين الدولارات.
ويتكون كل جهاز من أنبوبين متعامدين يتقاطعان في زاوية قائمة (90 درجة)، وكل أنبوب طوله 4 كليومترات. هناك جهازا «ليغو» في الولايات المتحدة. ويسير الليزر في الأنابيب، منعكساً عبر مرايا فيه. وعندما تضرب موجة جاذبية أشعة الليزر، فإنها تهتز وتتمطى برفق. ويقيس العلماء الفارق الهين الذي تحدثه موجات الجاذبية، مستخدمين مقاييس على مستوى ال «فيمتو متر»، ما يساوي واحداً مقسوماً على عدد من 15 صفراً.