“لم يجرؤ أحد على التشكيك في نتائجه”: كيف أثارت الديناميكا الحرارية جدلاً ساخنًا حول عمر الأرض في القرن التاسع عشر

تابعنا أضفنا كمصدر مفضل على نشرة Google الإخبارية اشترك في نشرتنا الإخبارية في الخمسينيات من القرن الماضي، قدمت عالمة الجيوكيمياء الأمريكية كلير باترسون نتائج أظهرت أن عمر الأرض يبلغ حوالي 4.55 مليار سنة. واستندت أدلته إلى تحليل نظائر الرصاص الذي استخدمه لحساب عمر نيزك كانيون ديابلو، الذي تم اكتشافه في أريزونا عام 1891. وهذه النتيجة مقبولة الآن على نطاق واسع باعتبارها عمر كوكبنا، ولكن البناء على هذا الاكتشاف كان قادمًا منذ وقت طويل. وكان العمر الحقيقي للأرض موضوعًا لكثير من الجدل بين العلماء في القرن التاسع عشر. وبدلاً من أن يتولى الجيولوجيون زمام الأمور، كان الفيزيائيون هم الذين أدركوا أن هذه الكرة الصخرية العملاقة التي نعيش عليها لا بد أن تكون أقدم بكثير من آلاف السنين التي تم افتراضها في القرون السابقة. كان السبب الرئيسي وراء ذلك هو الحرارة. في هذا المقتطف من كتاب “هذه هي الحياة: رحلة من داخل جسدك إلى ما وراء الأرض” (مطبعة جامعة شيكاغو/بيكادور، 2026)، ينظر المؤلف والفيزيائي كريستوف جالفارد إلى التقدم بين العلماء الذين أصبحوا يدركون أن الديناميكا الحرارية كانت جزءًا أساسيًا من هذا اللغز الذي طال أمده. منذ حوالي قرنين ونصف القرن، كان أبرز الخبراء في المسائل العلمية يعرفون شيئًا أو اثنين عن الحرارة. لقد عرفوا، على سبيل المثال، كيف يمكن نقل الحرارة من مكان إلى آخر. وكان علم جديد على وشك الظهور من هذه المعرفة، وهو علم يسمى الديناميكا الحرارية، وهو ما يعني “حركات الحرارة” باللغة اليونانية. الديناميكا الحرارية ليست قوة. إنه أشبه بدليل إرشادي، أو مجموعة من القواعد التي تنطبق على أعداد كبيرة من الجسيمات عندما تجتمع معًا. فهو يمنحنا، نحن البشر، طريقة لفهم كيفية تصرف الجسيمات عندما يكون هناك الكثير منها دون الحاجة إلى الرجوع إلى كل واحدة منها على حدة. إنه يوضح لنا كيف تنشأ الخصائص التي لا توجد من تلقاء نفسها عندما تكون العديد من الجزيئات معًا. إنه يتعامل مع هذه الأشياء التي نسميها الظواهر الناشئة، مثل الحرارة والضغط، والتي حاول (فيليب) أندرسون في كتابه “المزيد هو مختلف” أن يفهمها. إن فهم ديناميكيات الحرارة كان يعني الكثير لعلماء القرن التاسع عشر – لدرجة أن الكثيرين رأوا فيها جذور فلسفة عالمية وقوية للغاية لدرجة أنهم اعتقدوا أنها يجب أن ترشدنا طوال حياتنا. حتى أن البعض ذهب إلى حد الاعتقاد بأن الحرارة هي مصدر الحياة الأبدية. وقد اقتنع أحد العلماء البارزين بأن هذا هو الحال لدرجة أنه حبس نفسه في منزله وأدى إلى ارتفاع درجة حرارته، وبالتالي حماية نفسه من جميع الأمراض القاتلة (بما في ذلك الشيخوخة والموت). كانت هذه التجربة بمثابة عذاب حقيقي للضيوف العرضيين الذين كانوا يأتون لزيارته، ناهيك عن زوجته، التي كان عليها أن تتحملها ليلًا ونهارًا. ومع ذلك، ظل العالم متمسكًا باعتقاده، حيث كان يكدس طبقة تلو الأخرى من الملابس ليحافظ على دفئه أكثر من أي وقت مضى. لسوء الحظ، جعل الجزء الأكبر من الجسم من الصعب التحرك، وفي النهاية أخطأ خطوة على سلمه ومات نتيجة السقوط. كنظام علمي، ولدت الديناميكا الحرارية مع كتاب كتبه في عام 1824 عالم فيزياء فرنسي يبلغ من العمر 27 عامًا يدعى نيكولا ليونارد سادي كارنو، والذي شرح كيف يمكن للحرارة أن تنتج شغلًا، وأخبر الجميع كيف يعمل المحرك البخاري. اللورد كلفن يلقي محاضرة في جامعة جلاسكو عام 1899. (مصدر الصورة: Universal Images Group/Getty Images) مع رؤية كارنو، بدأ فهم الطريقة التي تبرد بها الأجسام الساخنة، مما زاد الآمال في أن حل مشكلة معينة قد يكون وشيكًا: تحديد عمر الأرض. إذا تمكنا بطريقة أو بأخرى من تخمين مدى حرارة كوكبنا عند الولادة، فيمكن بعد ذلك استخدام الديناميكا الحرارية لإخبارنا عن مقدار الوقت الذي مر قبل أن يبرد إلى درجة حرارته الحالية. لقد جربه العديد من العلماء، حريصين على أن يكونوا أول من يحدد العمر الحقيقي لعالمنا. وبما أن كوكبنا بكل تعقيداته صعب للغاية، فقد كان من المناسب تبسيطه، وكان الفيزيائي البريطاني ويليام طومسون أول من تصور عالمنا ككرة. كرة بسيطة جدًا وصلبة كالصخر مصنوعة من نفس الأشياء تقريبًا، من السطح إلى القلب. لا محيط ولا جبل، مجرد كرة ناعمة بحجم الأرض. ثم قام بحساب المدة التي سيستغرقها ليبرد من درجة الحرارة الحمراء إلى درجة حرارته الحالية، وأعلن أن عمر الأرض يتراوح بين 40 و400 مليون سنة. وبعد تنقيح حساباته، أعلن بعد ذلك أن عمر العالم 100 مليون سنة، قبل أن يستقر على 40 مليون سنة مرة أخرى. ولا تتوافق نتيجة طومسون مع العمر الحقيقي للأرض، لكنها كانت البداية. لقد كان ذلك نتيجة لنموذج، ومحاولة لاكتشاف شيء ما حول عالمنا باستخدام قوانين لم يتم تنقيحها بعد، والحس الرياضي. الأمر الأكثر إشكالية هو أنه لم يجرؤ أحد على التشكيك في نتائجه. وحتى عندما انتقل من ورقة بحثية إلى أخرى، كان عمر الأرض الذي قدمه طومسون موضع ترحيب دائمًا باعتباره العمر الصحيح. والسبب في ذلك هو أن طومسون أصبح في نهاية القرن التاسع عشر اللورد كلفن. وهو نفس الكلفن الذي سُميت وحدة كلفن لدرجة الحرارة المطلقة باسمه. نجم علمي كان لديه القدرة على التراجع، في لمح البصر، عن مهنة أي شخص اختلف معه. كان اللورد كلفن فيزيائيًا، وليس جيولوجيًا، لذلك كان بإمكان الجيولوجيين التشكيك في عمله، لكنهم لم يفعلوا ذلك. في الواقع، لم يكونوا منزعجين. وكان كثيرون منهم في ذلك الوقت يعتقدون أن العمل كعالم جيولوجي يعتمد على الحدس واللغة الإنجليزية الصحيحة، وهي اللغة التي اعتبروها أكثر كفاءة بكثير من الثرثرة الرياضية. ومع ذلك، ومهما كانت النتائج خاطئة، فإن حسابات كلفن كانت جميلة، مما أعطى كل من يريد التفكير في مشكلة عمر الأرض طريقاً للمضي قدماً، وهو بالضبط ما فعله أحد طلابه السابقين، الأيرلندي الشمالي جون بيري. كان يعتقد أن كلفن قد أغفل شيئًا ما. بصفته رجل علم يتحدث إلى معلمه السابق (ومزود الوظيفة)، شرح بيري رؤيته لكلفن ولكن تم تجاهلها. جون بيري، أحد تلاميذ كلفن، الذي أدرك أن عمر الأرض مليارات السنين، وأن غلافها سائل وليس صلبًا. (حقوق الصورة: مكتبة الصور العلمية) ومع ذلك، فقد نشر أفكاره في مجلة Nature. ولكن مرة أخرى، تم تجاهل المقال. ليس فقط من خلال كلفن، ولكن من قبل المجتمع العلمي ككل، بما في ذلك الجيولوجيين. كان من الممكن أن يوفر لنا جميعًا قدرًا كبيرًا من الوقت لو لم يكن الأمر كذلك، لأن بيري لم يجد فقط طريقة أكثر صحة لتصوير الأرض وتقدير عمرها من كلفن، ولكنه وجد أيضًا مصدر القوة التي تجعل قارات كوكبنا تنجرف. بدلاً من ذلك، قام بنمذجة باطن الأرض على أنه مقسم إلى ثلاث مناطق: نواة معدنية في مركزها، وقشرة صلبة على سطحها، ووشاح يقع بينهما. وبشكل غير متوقع، لم يتصور بيري الوشاح كما يتخيله أي شخص آخر؛ كان يعتقد أنها لا تتصرف مثل الصخور الصلبة، ولكن كسائل. ولا عجب أن سيده السابق لم يأخذه على محمل الجد. ومع ذلك، فقد تصور أن الوشاح يتصرف كالسائل فقط عند النظر إليه على مدى فترات طويلة من الزمن. كان يعتقد أن الوشاح محصور بين قلب ساخن وقشرة أكثر برودة يشبه إلى حد كبير الغطاء، وكان يعتقد أنه ليس أمامه خيار سوى التصرف تمامًا كما يفعل الماء في مقلاة ساخنة، حيث ترتفع الأجزاء الأكثر سخونة في القاع وتبرد قبل أن تغوص مرة أخرى إلى الأسفل وترتفع مرة أخرى، في حلقات متكررة، وإن كان ذلك بحركة بطيئة للغاية. يُسمى هذا النوع من الحركة بالحمل الحراري، ويحدث في المواد الصلبة أيضًا. حصريًا لـ Live Science Pro. إذا كان على حق، فستكون هناك نتيجتان فوريتان. الأول هو أن الوقت الذي سيستغرقه سطح كوكبنا ليبرد من درجة الحرارة الحمراء إلى درجة حرارته الحالية يمكن أن يكون الآن أطول بكثير مما قدّره كلفن. لقد منعت أنماط الغطاء والحمل الحراري كوكبنا من إشعاع كل طاقته بسرعة إلى الفضاء، لذلك نحن نعيش الآن على أرض قد يصل عمرها إلى 2 أو 3 مليار سنة. ربما أكثر من ذلك. مثل هذه الجداول الزمنية لم يسمع بها من قبل في المجتمع العلمي. في ذلك الوقت، لم يكن أحد يعلم أن عمر الكون نفسه كان 13.8 مليار سنة. لم يعرفوا شيئًا تقريبًا. وكانت النتيجة الثانية لنموذج بيري هي أن الحركات الدائرية للوشاح تحت القشرة يمكن أن تسحب القشرة نفسها عن طريق الاحتكاك. سيتحرك السطح الصلب لعالمنا بعد ذلك، وينقسم إلى أجزاء تنجرف وتتصادم وتغرق تحت بعضها البعض أو تنزلق فوق بعضها البعض. وحيثما اصطدموا، ترتفع سلاسل الجبال، مثل جبال الألب، وجبال الهيمالايا، وجبال روكي. . . وحيثما انفصلت عن بعضها البعض، ستظهر الصدوع، ربما في وسط المحيطات، على طول التلال. . . تمامًا مثلما وجدت (ماري) ثارب. في الوقت الحاضر، تم رسم جميع هذه القطع المكسورة من سطح كوكبنا على الخريطة. إنها صفائح عالمنا، وتسمى حركاتها عبر الزمن بتكتونية الصفائح. لقد سمع معظمنا اليوم عن تكتونية الصفائح. ومع ذلك، في ذلك الوقت، لم يكن أحد قد فعل ذلك، وإذا كان عدد قليل جدًا من الناس يتذكرون بيري اليوم، فذلك لأن اختراقًا علميًا آخر جعل تقدير عمر الأرض أسهل بكثير وأكثر دقة، مما أظهر لنا أن عمر عالمنا ليس 2 أو 3 مليار سنة، كما اقترح بيري، ولكن على وجه التحديد 4.567 مليار سنة، تزيد أو تنقص بضعة ملايين. في أمريكا الشمالية وبيكادور في المملكة المتحدة. © 2026. جميع الحقوق محفوظة. ساعدنا على تحسين Live Science Pro: نحن نحاول دائمًا تحسين المحتوى الخاص بنا. اترك لنا تعليقات حول Pro هنا. مطبعة جامعة شيكاغو هذه هي الحياة: كيف يشرح علم الكون ما نحن عليه في هذا الكتاب الغامر والموسع للعقل، يأخذك الفيزيائي الشهير كريستوف غالفارد في مغامرة لا مثيل لها للإجابة على السؤال الأساسي: ما هي الحياة؟ سوف تسافر عبر الزمن لتشهد تأثير الكويكب الكارثي الذي قضى على الديناصورات، وتختبر القوى المضطربة التي شكلت كوكبنا، وتكتشف كيف ظهرت أولى حركات الحياة من مادة غير حية.