عالم فيزياء برازيلي يثبت أن مناورة بيكارد من "Star Trek" تستند إلى أسس علمية وتتمتع بفعالية أكبر

اكتشف عالم فيزياء برازيلي أن مناورة شهيرة من مسلسل الخيال العلمي الأمريكي "Star Trek: The Next Generation" ليست ممكنة علمياً فحسب، بل إنها أكثر فعالية مما صوّره المسلسل. وفي إطار أبحاثه، درس نيكولاس دي أغويار ألفيس (Níckolas de Aguiar Alves)، طالب الدكتوراه في جامعة ساو باولو الفيدرالية بمدينة سانتو أندريه في البرازيل، ما يُعرف بـ"مناورة بيكارد" في المسلسل. في هذا المسلسل، ابتكر هذه المناورة قائد Starfleet جان-لوك بيكارد (Jean-Luc Picard) أثناء قيادته سفينة USS Stargazer في معركة ماكسيا.

تتمثل هذه المناورة في اندفاع سفينة الفضاء بسرعة تفوق سرعة الضوء نحو العدو، ثم التوقف فجأة على مسافة قريبة، قبل إطلاق النار مباشرة، مما يحرم العدو من استقبال أي إشارة ضوئية أو إشارة استشعار من موقعها الأصلي. ويُحدث هذا التأثير صورة طيفية لسفينتين، مما يجعل العدو عاجزاً عن تحديد أيهما يستهدف.

التحليل العلمي لمناورة بيكارد

أظهرت حسابات دي أغويار ألفيس أن هذه المناورة تُنتج فعلياً ثلاث صور ظاهرية لسفينة الفضاء، بدلاً من اثنتين كما صوّرها المسلسل. وقال: "من خلال رسم تخطيطي بسيط، يمكن الحصول بسرعة على الكثير من الفهم الحدسي، وبشكل شبه مجاني". ظهرت هذه المناورة لأول مرة في حلقة عام 1987 بعنوان "المعركة" (The Battle)، حيث يسترجع بيكارد ذكريات قتالية من فترة قيادته لسفينة USS Stargazer. في هذه الحلقة، حين تتعرض السفينة للهجوم وتفقد دروعها، يُحثّ بيكارد على إيجاد طريقة للاقتراب من السفينة المعادية دون التعرض لمزيد من الهجوم.

ثم يأمر القائد السفينة بالتسارع إلى سرعة تفوق سرعة الضوء، مندفعةً نحو السفينة المعادية، قبل أن تتوقف فجأة قبل إطلاق النار. وبسبب السرعة الهائلة للحركة، يرى العدو لفترة وجيزة نسختين من السفينة: واحدة هي صورة قديمة لموقعها السابق، والأخرى هي موقعها الحقيقي الجديد.

نتائج البحث وصلتها بفيزياء الجسيمات

غير أن دي أغويار ألفيس اكتشف أن الأمور تصبح أكثر تعقيداً عند أخذ تغير سرعة السفينة في الاعتبار. ووفقاً لهذا الفيزيائي، فإن السفينة لا تتحرك بسرعة ثابتة تفوق سرعة الضوء فحسب. بل إنها أولاً تتسارع إلى سرعة تفوق سرعة الضوء، ثم تتباطأ إلى التوقف عند الاقتراب من العدو. ويعني هذان التغيران أن المراقب قد يرى فعلياً ثلاث صور ظاهرية في بعض اللحظات. ويشير هذا الاكتشاف إلى أن استراتيجية بيكارد أكثر فعالية من الرهان 50/50 الذي ظهر في المسلسل.

ويفيد دي أغويار ألفيس أنه لاحظ هذا الترابط أثناء حلّه مسألة لا علاقة لها بفيزياء الجسيمات. وتتعلق هذه المسألة بوسط تكون فيه سرعة الضوء أبطأ. ومن خلال رسم مخططات توضيحية لفهم المسألة بشكل أفضل، أدرك أن هذا الإعداد يشبه الحيلة التي شاهدها في "Star Trek" خلال دراسته العليا. وأضاف: "بعد أن رسمت رسمتين أو ثلاث، بدأت ألاحظ، 'أعتقد أنني فكرت في شيء مشابه من قبل'". وحتى الآن، لا تزال سفن الفضاء الأسرع من الضوء من عالم الخيال العلمي، لأن الفيزياء الحالية تحظر تسريع الأجسام ذات الكتلة إلى ما يتجاوز سرعة الضوء.

لكن عندما تعبر الجسيمات مواد تكون فيها سرعة الضوء أقل من سرعتها في الفراغ، تصبح الرياضيات المماثلة ذات صلة. إذ يمكن للجسيم المشحون أن يتحرك في الماء بسرعة تفوق سرعة الضوء في الماء. وعندما يحدث ذلك، يُولّد إشعاع شيرنكوف، وهو ذلك البنية المميز باللون الأزرق المرتبط بالمفاعلات النووية.

ويعكف دي أغويار ألفيس على دراسة ظاهرة أخرى تُعرف بـ"تأثير الذاكرة"، حيث يمكن للموجة العابرة أن تترك تغيرات دائمة في حركة الجسيمات. وتشير النظرية إلى أن هذا التأثير قد يكون أقوى في المواد التي تكون فيها سرعة الضوء أبطأ. وأعرب عن تقديره للفكرة الأساسية للبرنامج، حتى لو قلّل من عدد سفن الفضاء الظاهرية. وخلص إلى: "ما لديهم من جوهر أساسي مثالي، وأعتقد أن هذا عرض جيد". وقد نُشرت هذه الدراسة المعنونة "الفعالية غير المتوقعة لمناورة بيكارد: رؤية ثلاث صور متطابقة لسفينة فضاء أسرع من الضوء" كمسودة أولية على arXiv، وستُنشر في مجلة American Journal of Physics.

الأهمية العلمية لمناورة بيكارد وتطبيقاتها

لا يقتصر بحث دي أغويار ألفيس على التحقق من فعالية مناورة بيكارد في "Star Trek"، بل يكشف أيضاً عن المبادئ الفيزيائية الكامنة وراءها. ويسلط هذا الاكتشاف الضوء على الروابط المحتملة بين أعمال الخيال العلمي والنظريات العلمية، مُظهراً كيف يمكن استلهام الإلهام من الخيال لحل مشكلات فيزيائية حقيقية. وعلى رغم أن السفر الفضائي بسرعة تفوق سرعة الضوء لا يزال مفهوماً خيالياً علمياً، فإن هذا البحث يوفر منظوراً جديداً لفهم سلوك الجسيمات في الأوساط المختلفة، وقد يُعزز المزيد من الاستكشاف مستقبلاً في مجال فيزياء الجسيمات.