إننا جميعًا مترابطون ذريًا.
على المستوى البنيوي الأساسي، وعلى المستوى الكون كله.
لكن ما معنى هذا؟
إنني عالم فيزياء فلكية، وعليه؛
أتحمل مسؤولية تتبّع التاريخ الكوني
لكل ذرة من تكوينكم الذريّ.
في الواقع، أود أن أقول
أن أحد أعظم الإنجازات في علم الفلك المعاصر
هو فهم كيف تم تجميع ذراتنا.
بينما تشكل عنصر الهيدروجين والهيليوم
خلال أول دقيقتين من الانفجار العظيم
فإن أصل العناصر الثقيلة،
مثل عنصر الحديد في دمائكم، والأكسجين الذي نتنفسه،
والسيليكون في حواسيبكم،
يكمن في دورة حياة النجوم.
تأخذ التفاعلات النووية عناصر أخف وتحولها إلى عناصر أثقل،
وهذا يتسبب في تلألؤ النجوم
وانفجارها في نهاية المطاف،
وبالتالي إثراء الكون بهذه العناصر الثقيلة.
لذلك بدون موت نجمي؛
لن يكون هنالك أكسجين
أو عناصر أخرى أثقل من الهيدروجين والهيليوم،
ومن ثم لن تكون هناك حياة.
هنالك تنوّع كبير من الذرات في أجسامنا
أكثر من عدد النجوم في الكون.
وهذه الذرات قوية للغاية.
كما أن أصول ذراتنا
يمكن ردّها إلى النجوم التي صنعتها في أنحاء الكون
ونثرتها في أنحاء مجرة درب التبانة،
منذ مليارات السنين.
وينبغي أن أعرف هذا،
لأنني بالفعل حانوتي نجمي معتمد.
(ضحك)
واليوم، أود أن أصطحبكم في رحلة تبدأ في انفجار مستعر أعظم
وتنتهي بالهواء الذي نتنفسه الآن.
إذن من ماذا خُلق جسمنا؟
نسبة 96% من جسمنا تتكون من أربعة عناصر فقط:
الهيدروجين، والكربون، والأكسجين والنيتروجين.
الشخصية الرئيسية لهذه القصة الكونية هي الأكسجين.
إن الغالبية العظمى من أجسامنا ليست فقط من الأكسجين،
بل إن الأكسجين هو العنصر الوحيد الذي يكافح لحماية الحياة على وجه الأرض.
الغالبية العظمى من الأكسجين في الكون
أُنتجت بالفعل على مدار تاريخ الكون بأكمله
في انفجارات المستعر الأعظم.
تشير إشارات انفجارات المستعر الأعظم هذه إلى زوال النجوم الضخمة.
ولمدة شهر من اللمعان،
فإن انفجارًا واحدًا للمستعر الأعظم أكثر إشراقًا من مجرة بأكملها
تحتوي على مليارات النجوم.
إنه لرائع حقًا.
ذلك لأن النجوم الضخمة تشع أكثر
وتفارق الحياة في مشهد مهيب، بالمقارنة مع النجوم الأخرى.
الاندماج النووي هو حقًا بمثابة شريان الحياة لجميع النجوم،
بما في ذلك الشمس،
ونتيجة لذلك هو المصدر الرئيس للطاقة على سطح الأرض.
يمكنكم أن تفكروا في النجوم على أنها مصانع الاندماج تلك
التي تعمل على تحطيم الذرات معًا
في مساحاتها الداخلية الحارة والكثيفة.
الآن، النجوم المشابهة لشمسنا
ذات الحجم الصغير نسبيًا
تحرق الهيدروجين إلى هيليوم،
لكن النجوم الأثقل التي تبلغ حوالي ثمانية أضعاف كتلة الشمس
تواصل هذه الدورة الملتهبة
حتى بعد أن تستنفد عنصر الهليوم في جوفها.
إذن في هذه المرحلة،
بقي النجم الضخم بنواة كربونية،
وكما تعلمون هي لبنة الحياة.
تواصل هذه النواة طريقها للانهيار،
ونتيجة لهذا تزداد درجة الحرارة،
مما يسمح بإجراء مزيد من التفاعلات النووية،
فإذا بالكربون يحترق إلى الأكسجين،
والنيون، والسليكون، والكبريت،
وأخيرًا إلى الحديد.
كما يعتبر عنصر الحديد آخر العناصر.
لماذا؟
لأن الحديد هو النواة الأكثر ارتباطًا في الكون،
مما يعني أنه لا يمكننا استخراج الطاقة بحرق الحديد.
لذلك عندما يتكون النجم الضخم بالكامل من عنصر الحديد؛
ينفد الوقود.
وهذا يعتبر يومًا سيئًا للغاية بالنسبة لنجمٍ ما.
(ضحك)
بدون الوقود لا يمكن توليد الحرارة،
وبالتالي تكسب الجاذبية المعركة.
لا يملك عنصر الحديد أية خيار سوى أن ينهار،
وأن يصل لكثافة عالية.
تخيل 300 مليون طن
خفضّت إلى مساحة بحجم مكعب السكر.
أثناء هذه الكثافات العالية الشديدة، تقاوم النواة مصير الانهيار،
ونتيجة لذلك؛
ترتد كل هذه المواد المنهارة من النواة.
وهذا الارتداد العظيم،
الذي يحدث في جزء صغير من الثانية أو نحو ذلك،
هو المسؤول عن قذف بقية النجم في كافة الاتجاهات،
مما يؤدي في نهاية الأمر إلى انفجار المستعر الأعظم.
لذلك، وللأسف، من وجهة نظر عالم فيزياء فلكية،
الظروف في مراكز النجوم المتفجرة هذه
لا يمكن إعادة تركيبها في مختبر ما.
(ضحك)
الآن، وبفضل الإنسانية ليس بوسعنا القيام بذلك.
(ضحك)
لكن ماذا يعني هذا؟
هذا يعني أنه كفزيائيين فلكيين،
علينا أن نعتمد على محاكاة حاسوبية متطورة
لفهم هذه الظواهر المعقدة.
يمكن استخدام هذه المحاكاة لفهم حقيقة سلوك الغاز
في ظل هذه الظروف القاسية.
ويمكن استخدامها للإجابة على أسئلة أساسية
مثل، "ما أسباب تعطل النجم الضخم؟"
و"كيف يمكن تحويل هذا الانهيار إلى انفجار؟"
هناك قدر كبير من النقاش في هذا المجال،
لكننا نتفق جميعًا على أن النيوترينات،
وهي هذه الجسيمات الأولية المستعصية،
تلعب دورًا مهمًا.
أجل!
أنا على وشك أن أريكم واحدة من المحاكيات.
إذن يتم إنتاج النيوتريونات بأعداد كبيرة بمجرد انهيار النواة.
فهي في الواقع،
مسؤولة عن نقل الطاقة الكامنة في النواة.
مثل الإشعاع الحراري في المدفأة،
تضخ النيوترينات الطاقة إلى النواة،
مما يزيد من إمكانية تقويض النجم.
في الواقع، ولحوالي جزء من الثانية،
تضخ النيوترينات كمية من الطاقة
بحيث يزداد الضغط بدرجة كافية لإنتاج موجة اهتزاز
لتعطل الموجة الاهتزازية النجم بأكمله.
وفي موجة الاهتزاز تلك تنتج العناصر.
شكرًا لك يا "نيوترينو".
(ضحك)
المستعرات العظمى تعطي بريقًا لامعًا،
ولفترة وجيزة من الوقت،
تشع طاقة أكبر من طاقة الشمس طيلة حياتها.
نقطة الضوء هذه التي تراها هناك،
والتي لم تكن موجودة مسبقًا،
تحترق مثل المنارة،
مشيرة بوضوح إلى الموقع الذي مات فيه النجم الضخم.
في مجرة مثل مجرتنا درب التبانة،
نقدّر أنه مرة كل 50 عامًا تقريبًا
يموت نجم ضخم.
هذا يعني أنه في مكان ما في الكون،
هنالك انفجار نجمي كل ثانية تقريبًا.
ويعود الفضل للفلكيين
حيث وجدوا أن بعضها قريب نسبيًا من الأرض.
سجلت حضارات مختلفة هذه الانفجارات النجمية العظيمة
قبل اختراع التلسكوب بمدة طويلة.
أشهرها جميعًا
هو انفجارالمستعر الأعظم الذي أفضى إلى سديم السرطان.
أجل!
سجل الفلكيون الكوريون والصينيون هذا المستعر في عام 1054،
على غرار ما سجله الأمريكيون الأصليون.
انطلق هذا المستعر الأعظم على بُعد حوالي 5600 سنة ضوئية عن الأرض.
وكان لامعًا للغاية
لدرجة أن علماء الفلك قد تمكنوا من رؤيته في وضح النهار.
وكان مرئيًا للعين المجردة لمدة عامين في سماء الليل.
ومباشرة بعد 1000 سنة أو نحو ذلك، ماذا نرى؟
إننا نرى هذه الشعيرات التي تناثرت جراء الانفجار،
تتحرك بسرعة 300 ميل في الثانية.
هذه الشعيرات ضرورية لنا لفهم
كيف تموت النجوم الضخمة.
الصورة التي ترونها هناك
جمّعها تلسكوب هابل الفضائي
على مدى ثلاثة أشهر.
وهي مهمة جدًا للفلكيين
لأنها تحمل في نهاية الأمر الإرث الكيميائي
للنجم الذي انفجر.
الشعيرات البرتقالية التي ترونها هناك عبارة عن بقايا ممزقة من النجم،
وهي مكوّنة أساسًا من الهيدروجين،
في حين أن الشعيرات الزرقاء والحمراء
هي عبارة عن الأكسجين المركّب حديثًا.
لذا سمحت دراسة بقايا انفجارت المستعر الأعظم، مثل سديم السرطان،
أن يتوصل علماء الفلك إلى استنتاج قوي
بأن الغالبية العظمى من الأكسجين على الأرض كانت نتاج انفجارات المستعر الأعظم
على مدار تاريخ الكون.
ويمكننا تقدير
أنه من أجل تجميع كافة ذرات الأكسجين في أجسامنا؛
استغرق الأمر 100 مليون مستعر.
إذن كل جزء منك، أو على الأقل معظمه،
جاء من أحد انفجارات المستعرات العظمى.
قد تتساءلون الآن
كيف لهذه الذرات
التي كانت نتاجًا لمثل هذه الظروف القاسية
أن تستقر أبديًا في أجسامنا؟
لذلك أريدكم أن تتبعوا تجربة التأمّل.
تخيلوا أننا في مجرة درب التبانة وحدثت ظاهرة المستعر الأعظم.
لقد فجرت أطنانًا وأطنانًا من ذرات الأكسجين
إلى حيز فارغ تقريبًا.
وتمكن عدد قليل منها من التجمع في سحابة.
بمرور 4,5 مليار سنة،
شيء ما زعزع تلك السحابة وتسبب في انهيارها،
فشكلت الشمس في مركزها والنظام الشمسي.
لذلك تعتمد الشمس، والكواكب، والحياة على سطح الأرض
على هذه الدورة الجميلة
من الولادة النجمية والموت النجمي حتى إعادة الولادة النجمية.
وهذا يواصل إعادة تدوير الذرات في الكون.
وبالتالي، فإن علم الفلك والكيمياء تربطهم علاقة وثيقة.
ما نحن إلا أشكال الحياة التي تطورت لاستنشاق مخلفات النباتات.
لكنكم على علم الآن
أننا نستنشق أيضًا مخلفات تفجيرات المستعر.
(ضحك)
لذا توقف لحظة، واستنشق.
لقد دخلت ذرة الأكسجين جسمك للتو.
من المؤكد أن ذرة الأكسجين...
تتذكَّر أنها كانت داخل النجم
وأنها تشكلت بواسطة انفجار المستعر الأعظم.
ربما سافرت هذه الذرة عبر النظام الشمسي بأكمله
حتى تناثرت على كوكب الأرض،
بفترة طويلة قبل أن تصلك.
عندما نتنفس،
نستخدم مئات اللترات من الأكسجين كل يوم.
لذلك أنا محظوظ أن أقف أمام هذا الجمهور الرائع،
لكنني في الحقيقة أستولي على ذرات الأكسجين الخاصة بكم.
(ضحك)
ولأنني أتحدث إليكم،
فأنا أعيدها لكم، وقد كانت تسكنني.
إذن فإن التنفس
له وجهان في هذه المبادلة الرائعة للذرات.
حينئذ بوسعك أن تسألوا:
كم عدد الذرات في أجسامنا كانت ذات يوم تعود لفريدا كاهلو؟
(ضحك)
حوالي 100000 ذرة.
وحوالي 100000 أخرى من المحتمل أن تعود لماري كوري،
و100000 ذرة أخرى لسالي رايد،
أو إلى من تود تخيله.
لذا فإن التنفس لا يملأ رئتينا بالتاريخ الكوني فحسب،
بل بالتاريخ البشري.
أود أن أنهي محادثتي من خلال مشاركتكم أسطورة
قريبة جدًا من قلبي.
أسطورة من ثقافة "Chichimeca"،
والتي تُعد ثقافة سائدة في أمريكا الوسطى.
تعتقد ثقافة "Chichimecas"
أن ماهيتنا جمعت في السماء.
وفي رحلتها نحونا،
تجزأت إلى أطنان من القطع المختلفة.
لذا اعتاد "أبويلو" أن يقول:
"أحد الأسباب التي تجعلك غير مكتمل
هو أنك تفتقد أجزاءك".
(ضحك)
"لكن لا تنخدع بذلك.
لقد أُعطيت فرصة مذهلة للنمو.
لماذا؟
لأن الأمر ليس أشبه بتلك الأجزاء المبعثرة على الأرض
والتي ينبغي عليك التقاطها.
لا، لقد سقطت تلك الأجزاء في أشخاص آخرين،
وعن طريق مشاركتها فقط ستصبح أكثر اكتمالا.
نعم، خلال حياتكم،
سيكون هناك أفراد لديهم هذه الأجزاء الضخمة
التي تجعلك تشعر بالكمال.
ولكن في مسعاك إلى الكمال،
عليك أن تعتز وتشارك بكل جزء من تلك الأجزاء".
تبدو لي مشابهة لقصة الأكسجين.
(ضحك)
التي بدأت في السماء في انفجار المستعر الأعظم،
واستمرت حتى اليوم،
ضمن حدود إنسانيتنا.
بدأت ذراتنا في أجسادنا وفقًا لقصة ملحمية،
ومع مرور الوقت امتدت من مليارات السنين إلى قرون أخرى،
كل ذلك أدى إليكم،
كلكم أجمعين،
"شهود عيان الكون".
شكرًا لكم.
(تصفيق)