يمثل حدث الكشف المباشر لأمواج الثقالة والذي أعلن عنه يوم 11 فيفري 2016 فاتحة عهد جديد لعلم الفلك بصفة عامّة وعلم الكون بصفة خاصّة. وتعتبر أمواج الثّقالة التي تنبأت بها معادلات «اينشتين» في النّسبية العامّة منذ العام 1915، أمواجا زلزاليّة حقيقيّة ترجّ النّسيج الكوني رجّا سواء جزءا منه أو بأكمله كما ترجّ الزلازل الأرضيّة الأرض. وكما مكّنت الزّلازل الأرضيّة العنيفة من سبر أغوار الأرض وقدّمت لنا معلومات لا قبل لأيّ أداة سبر أخرى من تقديمها، فإنّ أمواج الجاذبية الثّقالية ستفتح نافذة جديدة على أعنف الأحداث الفلكيّة وعلى المرحلة المبكّرة من تاريخ الكون عندما لم يكن باستطاعة الضّوء التّنقل بحرّية ومدّنا بأخبار ما حدث آنذاك. فما هي أمواج الثّقالة وماذا يمكن لها أن تضيف لنا من جديد عن الكون ويعجز عنه الضّوء؟ ولكن وقبل الإجابة عن هذه الأسئلة وأخرى بعلاقة معها سنبدأ المقال بلمحة بسيطة عن الزّلازل الأرضية ليتبيّن فيما بعد وجه الشّبه بين الظّاهرتين من حيث طبيعة الموجة من ناحية وقدرة كلّ واحدة أيّ الأمواج الثّقالية والأمواج الزلزاليّة على إخبارنا على بنية الكون والأرض بالتّوالي من ناحية ثانية.

الأرض كوكب حار إذ تصل درجة الحرارة في مركزه إلى حوالي 6000 درجة مائوية. وبما أنّ الفضاء الكوني الذي يسبح فيه الكوكب بارد جدا حيث تقترب الحرارة فيه إلى الصّفر المطلق أي حوالي 270 درجة مائوية تحت الصّفر، فإنّ قوانين الديناميكا الحرارية تعمل على تخليص الأرض من حرارتها باتجاه الخارج مثل ما يحدث لكأس ماء ساخن عندما نتركه على الطّاولة ونكتشف بعد قليل أنّه برد. تتكفّل آليّة الحمل الحراري بدفع الحرارة إلى السّطح عبر تيارات من الصّخور الحارّة وشبه السائلة والتي من أحد نتائجها خلق ضغط عال على الصّخور التي تكوّن الغلاف الخارجي للأرض. تصمد الصّخور عشرات السّنين في مواجهة الضّغط ولكن إلى حين. إذ وعند مستوى من الضّغط لا قبل لها تحمّله تتصدّع تلك الصّخور بعنف في حركة لا تدوم سوى أجزاء من الثّانية تتمثّل في انزلاق طرفي الصدع في اتجاهين متعاكسين وهو المكان الذي يطلق عليه المختصون بؤرة الزلزال. تؤدّي تلك الحركة العنيفة جدّا إلى تحرير الضّغط إلى طاقة حراريّة و طاقة ميكانيكيّة. تنتشر الطّاقة الميكانيكيّة عبر المعادن الصخرية –والتي يمكن أن نعتبرها اللبنات الأساسية لها- التي تنضغط وتتخلخل بشكل متناوب محدثة ما اصطلح على تسميته موجة زلزالية. ولكي ندرك المعنى الفيزيائي للموجة نتصور أننا قابعون داخل الصخور وقد اتخذنا موقعا بين معدنين متتاليين فماذا سيحدث لنا عند مرور الموجة الزلزالية؟ سنشعر ببساطة أننا ننضغط دوريا وذلك باقتراب المعدنين وابتعادهما عن بعضهما البعض بشكل متناوب وخلال فترة زمنية قصيرة إلى أن تهدأ حركة المعادن التردّدية وترجع إلى حالتها الأولى. تلك هي الموجة الزّلزالية ولكن ما أهمية ذلك عمليا؟

تمكن الإنسان من ابتكار أدوات قادرة على التقاط تلك الأمواج عند رجوعها إلى سطح الأرض بعدما تكون قد قامت برحلة في أغوارها. وتمكن الإنسان أيضا من استنطاقها بعدما فهم لغتها فأخبرته على ما كان مخفيا عنه منذ بدأ الموضوع يشغل عقله أي منذ آلاف السنين. فقالت له مثلا أنّ الصخور داخل الأرض مختلفة وأنها تتوزّع على شكل أغلفة متداخلة وأنّ كثافتها وحرارتها ترتفع مع العمق. وأعلمته أنّ تلك الصخور تخضع لحركية نشطة وأنّ تلك الحركة تمثل أداة أساسيّة في تحديد تضاريس الأرض مثل نشأة الجبال وولادة المحيطات وانغلاقها إلى غير ذلك من الحقائق والتي كانت ستبقى في علم الغيب لو لم تكن الأمواج الزلزالية رغم طابعها المدمّر والذي يذهب بأرواح مئات الآلاف من البشر. فما علاقة ظاهرة الزّلازل الأرضية بأمواج الثقالة؟ وما المنتظر منها؟

حدد العلماء المسافة التي تفصلنا عن بؤرة الزلزال الكوني بـ13 ألف مليار مليار كيلومتر. فماذا حدث بالضبط وكيف انتشر الخبر في السماء وبأيّ شكل؟ تبيّن الحسابات التي أجراها المختصّون على الإشارة التي التقطوها يوم 14 سبتمبر 2016 أنّ اصطداما حدث  قبل مليار و ثلاث مائة مليون سنة بين ثقبين أسودين كتلتهما تساوي على التوالي 29 و 36 ضعف كتلة الشّمس . والثقب الأسود هو «جثة» جرم سماوي كان نجما عملاقا جدّا انهار على ذاته بعد حدث وفاته اثر انفجار ذاتي عنيف حيث انضغط ما تبقّى من مادّته إلى ما لانهاية في حيز فضائي صغيرا جدّا وانقطعت كل اتصالاته بالعالم الخارجي. فلا الضّوء ولا أي جسيم مادي قادر على مغادرته أو الإفلات منه إذا اقترب من مجال جاذبيته. 

ولفهم ماهية أمواج الثّقالة التي تولّدت عن ذلك الاصطدام والذي انتهى بالتحام الثقبين، يتطلّب الأمر تحديد طبيعة الفضاء على المستوى الكوني إذ تبيّن كلّ البيانات الفلكية عل أنّه فارغ وأنّ الفراغ، أي انعدام كلّ جسم مادي وفوتون ضوئي، يكاد يكون مطلقا. فكيف تنتشر الأمواج في الفراغ؟ جاءت الإجابة منذ بداية القرن العشرين وبالتحديد عندما نشر اينشتين تصوّره الجديد للكون في شكل معادلات رياضيّة سنة 1915 تتعلّق بظاهرة الجذب ألثقالي التي تتحكّم في البناء السّماوي بأكمله. 

يقوم هذا التصور على افتراض أنّ الكون أيّ السماء يتكون من نسيج خفي سمّاه الزمكان غير مادي ولكنه مطّاط. كما تقول المعادلات أيضا أنّ ذلك النّسيج يمكن أن يتشوّه تحت تأثير كتل الأجرام السّماوية وبالمقابل فإنّ الأجرام السماوية تسبح خلال تلك التشوهات التي يمكن تشبيهها بالتّضاريس التي تعتري سطح الأرض. لكن ما علاقة الجذب ألثقالي بالنسيج الخفيّ الذي يمثّل خاصّية بنيوية للفضاء السّماوي وماهو هذا النسيج؟

للإجابة عن السؤال سنستعين بمقارنة بين ما كان سائدا قبل وبعد 1915 فيما يتعلق بتصور العلماء لظاهرة الجذب ألثقالي وعلاقتها بالفضاء الكوني. قبل القرن السابع عشر، كانت السّماء والأرض عالمان مختلفان جوهريّا في تصوّر الإنسان. فالأرض عالم الفناء والتّغير أمّا السماء فهي عالم الكمال والبقاء. في الأرض قوانين التّغير والتبدّل والهلاك تفعل فعلها في الماء والتّراب والهواء والنّار وفي السّماء الانتظام والديمومة ومادة الأثير التي لا يطالها قانون الفناء. الأرض مركز الكون وهي ثابتة وفي السّماء تتحرك الأجرام في مدارات دائريّة لأنّ الحركة الدّائرية هي أكثر الحركات كمالا. تعود هذه الصورة إلى أرسطو أي إلى القرن الرابع قبل الميلاد. وفي القرن 2 ميلادي جسّد بطليموس هذا التّصور في نموذج للكون تحتل الأرض مركزه و يحيط بها ثماني كرات شفافة تتحرك عليها كواكب عطارد والزهرة والمريخ وزحل والمشتري والشمس والقمر. أما النّجوم فكانت ثابتة على كرة خارجيّة وقد صمت النّموذج عمّا يمكن أن يوجد خارجها.

 مع منظار غاليلاي في بداية القرن 17 وانفتاح نافذة جديدة على السّماء تعضد العين البشرية بدأت الصورة تتهاوى. لم تعد الأرض مثلا مركزا للكون كلّ الأجرام تدور حولها إذ تبين أن لكوكب المشتري أجراما تدور حوله أيضا ولم تعد السّماء عالم الكمال كما كان سائدا لأسباب اعتقاديه فسطح القمر يظهر هو أيضا تضاريس مثله مثل سطح الأرض. أما مع نيوتن وذلك في القرن 18 فتوحّدت السّماء بالأرض. فقد بين أن ظاهرة سقوط الأجسام على الأرض وحركة الأجرام السّماوية تخضع لنفس القانون. وليس هناك أي حاجة لوجود كرات سماوية لتفسير حركة الكواكب وبقائها معلقة في الفضاء لا تسقط. 

يقول قانون الجاذبيّة الذي صاغ عبارته الرّياضية نيوتن أن كل جسم يجذب أي جسم آخر بقوة تتناسب طردا مع جذاء كتل كل منها وعكسيّا مع مربع المسافة التي تفصل بينهما. ويفسّر عدم التحام الأجرام بعضها ببعض بحركتها الدّائرية التي تلعب دور القوّة الطاردة والمعاكسة لقوة الجذب ألثقالي. فالأرض والشّمس مثلا يخضعان لقانون الجذب لكن سرعة دوران الأرض حول الشّمس تحول دون التحامهما. بينت التنبؤات الحسابيّة التي أجريت باعتماد القانون لوصف حركة الكواكب وتحديد الأحداث الفلكية كالكسوف والخسوف وغيرها توافقها مع عمليات الأرصاد ودعّمت مصداقية القانون لاحقا الانجازات التي وقعت في العديد من المجالات كالهندسة المدنية والطيران وغيره.

نشأ إذا تصور جديد للكون يعتمد على قانون الجذب العام. في هذا الكون تتحرك الأجرام في فضاء لانهائي أزلي وثابت من دون أن يكون لتلك الحركة تأثير على ذلك الفضاء اللامبالي. فمثلا لو تصوّرنا ماذا يحدث اذا زالت الشّمس فجأة من الوجود حسب هذا النموذج فستكون الإجابة أن زوال الشّمس المفاجئ سينعكس آنيا على الأرض التي ستضطرب وتخرج من مدارها وتهيم في الفضاء. فقوة الجذب ألثقالي تنتقل آنيا بين الأجسام حسب نيوتن مهما كانت المسافة بينها ولذلك فان اختفاء الشّمس من الوجود يترجم فوريا عل مستوى الأرض بانعدام للقوة التي كانت تربطها بالشّمس مما يحرّرها ويدفع بها في الفضاء.

في العام 1905 أعلن اينشتين عن نظرية جديدة لا مكان فيها للزّمان المطلق وللمكان المطلق. كما أن مفهوم الحركة بسرعة لانهائية لا مجال له فيها. فلا شيء أسرع من سرعة الضوء التي بدورها نهائية ولا يمكن أن تتجاوز الـ300000 كلم في الثانية وفي الفراغ. وهو ما يتنافى مع الانتقال الآني لقوى الجذب ألثقالي الذي تفترضه قوانين نيوتن.

ففي النظرية الجديدة وهي النسبيّة الخاصّة يمكن للفضاء الثابت والمحايد واللاّمبالي عند نيوتن أن يتمدّد أو أن يتقلّص كما أنّ الزمن الذي يسيل وفق وتيرة ثابتة في كون نيوتن يمكن بدوره أن يتباطأ أو يتسارع فكلّ شيء نسبي إلاّ سرعة الضّوء مطلقة. إلاّ أن المشكلة في النّظرية الجديدة هي عدم إدراجها لظاهرة الجذب ألثقالي في معادلاتها وهو ما يحول دون وضع نموذج للكون مبني على المفاهيم الجديدة للزّمان والمكان باعتبار ما تمثّله قوى الجذب ألثقالي من حضور حاسم. 

نجح اينشتين بعد عشرية في ما سيحدث ثورة حقيقية في تصوّرنا للكون إذ أوجد نظرية جديدة تربط مكونات الكون – أي المادّة والطّاقة و الزّمان والمكان- مع بعضها في إطار تصور جديد للجذب ألثقالي سمّاها النسبية العامّة في مقابل الخاصّة التي لم تتناول الثقالة في معادلاتها الرياضية. أخبرت الرياضيات الإنسان عام 1915،وذلك من خلال اينشتين، أنّ الفضاء والزمان متّصلان ويكونان الزمكان وأنّ المادّة والطّاقة لهما طبيعة واحدة من جهة وأنّ المادّة-الطّاقة لا وجود لها خارج الزّمكان وأنّ الزّمكان لا وجود له بدون المادّة-الطّاقة من جهة أخرى. بل أكثر من ذلك، فإنّ المادّة-الطّاقة تؤثّر في الزّمكان.

ولإدراك الكيفية التي تؤثّر بها المادّة في الفضاء (وهنا نبسط الأمر ونتكلم فقط عن المادّة عوضا عن المادّة-الطاقة وعن الفضاء عوضا عن الزّمكان) لنستدعي من جديد التّجربة الذهنية التي ذكرناها عند تناول ظاهرة الجذب ألثقالي عند نيوتن والمتعلقة بعلاقة الأرض والشمس والفضاء ببعضها البعض. للفضاء في رياضيات النسبيّة العامّة بنية شبكية خفيّة غير مادّية. 

لمحاكاة تلك البنية نتصوّر شبكة بلاستيكيّة وقد وضعنا عليها كرة ثقيلة.  تمثل الكرة الشّمس. إن وجود الكرة الثّقيلة سيؤدي إلى تشوّه في شكل الشبكة يتمثل في تكون منخفض تحتله كتلة الشّمس. لنضع الآن كرة صغيرة تمثل الأرض متحركة على الشبكة فالنتيجة ستكون تحرك الكرة ليس في خط مستقيم بل في مدار حول المنخفض الذي أحدثته الكرة الكبيرة. 

ذلك هو تفسير النسبية العامة لحركة الأرض حول الشّمس. فكتلة الشّمس تشوّه الفضاء وتحدث منحنيات تجبر الكتل الأصغر مثل الأرض التحرك في مدار حولها وليس هناك قوّة خفية تربط الشّمس بالقمر كما في تصور نيوتن. بهذا المعنى دخل مفهوم انحناء الفضاء الحقل العلمي وبهذا المعنى أصبح هذا المفهوم أساسيا عند وصف تفاعل المادة والفضاء وخاصة على مستوى كتل الأجرام السماوية والسرعات الهائلة التي تتحرك بها. إنّ المادّة تشوّه الفضاء والفضاء يجبر بدوره المادّة على الحركة في مسارات محدّدة ولا مجال للفصل بينهما. لقد غيرت المفاهيم الجديدة تصوّرنا للسّماء أي للكون. قبلها كان فضاء الكون مسرحا أزليّا تقع فيه أحداث كونية لا تؤثر فيه ولا يؤثّر فيها. أمّا الآن وكما تقول النّسبية العامّة فإنّ الكون بناء ديناميكي تتأثر مكوناته الأساسيّة أي المادّة والطّاقة والفضاء والزّمان ببعضها البعض.  

فأين ظاهرة أمواج الثّقالة في كلّ هذا؟ لنعد إلى الشّبكة البلاستيكيّة ولنتصور أنّنا نرفع عنها فجأة الكرة الكبيرة فماذا سيحدث؟ إنّ الاهتزاز المفاجئ الذي ستحدثه عمليّة الرّفع سينتشر كموجة على سطح الشّبكة شبيهة بالموجة التي تنجم عن سقوط حجر على سطح الماء. ستنتشر الموجة بسرعة الضّوء وهذا إن حدث، أي لو زالت الشّمس فجأة من الوجود، فإن الفضاء سيرتجّ وستصل أمواج الزّلزال الفضائي بعد ثمانية دقائق إلى الأرض التي ستضطرب وتخرج عن مسارها. هكذا تنبّأت النّسبية العامّة بأمواج الثقالة وهذا ما وقع التقاطه بعد سنوات طويلة من الجهود المضنية ساهم فيها مئات العلماء من العديد من الجنسيات ورُصدت لها أموال ضخمة.

هكذا سميت أمواج الثقالة التي التقطت يوم 14 سبتمبر 2015 . لقد أتتنا تلك الأمواج من جهة جنوب الكرة السّماوية من موقع الحدث المتمثّل في انصهار ثقبين أسودين بعدما بلغت سرعة دورانهما على بعضهما البعض 200000 كيلومتر في الثانية. أدّى ذلك الانصهار العنيف جدّا إلى رجّ السّماء رجّا. يوجد موقع الانصهار أو بؤرة الزّلزال على بعد 1,3 مليار سنة ضوئيّة وقد قطعت الأمواج التي ولدها ذلك الانصهار تلك المسافة بسرعة الضّوء محدثة تقلّصات وتمدّدات دورية في النّسيج الكوني كما تحدث أمواج الزّلزال تقلّصات وتمدّدات في الصخور .

إن مرور الموجة يجعل الفضاء يتمدّد و يتقلّص دوريّا بمقدار صغير جدّا. وما اكتشاف أمواج الثّقالة إلاّ دليل على القدرة على قيس التقلّص في أطوال أصغر مائة مليون مرّة من حجم الذّرة. وهذه القدرة التّقنية مدعومة بجهاز مفاهيمي عن الفضاء وتفاعله بالمادّة تفتح نافذة جديدة على الكون. فأمواج الثّقالة تخترق كل شيء ولا يمنع انتشارها أي شيء. لذلك يمكن أن تقدّم لنا معطيات على المادّة السّوداء ذات الطبيعة المجهولة والتي تمثل أعمدة غير مرئية للبناء الكوني. كما يمكن أن تقدم لنا معلومات عن الطاقة السوداء الغريبة التي بفضلها يتمدد النسيج الكوني وتتوسع السماء. وإضافة إلى قدرتها في الاختراق فان أمواج الثقالة بمقدورها أن تخبرنا ماذا حدث في الفترة الممتدة على 380000 سنة بعد انبثاق الكون من «العدم» لان الضوء، وهو مصدر كل معلومتنا عن الكون، كان حينها سجينا لا يتحرك بحرية في حساء من الطاقة و الجسيمات.