عالِم

Roger Penrose

1931 – حتى الآن · النسبية العامة, الجاذبية الكمومية, علم الكونيات
فيزيائي ورياضياتي بريطاني، قدم إسهامات أساسية في النسبية العامة وعلم الكونيات. أثبت أن تكوين الثقوب السوداء هو نتيجة حتمية للنسبية العامة في ظل ظروف واقعية. طور نظرية التوِيسترات التي تسعى لتوحيد ميكانيكا الكم والجاذبية. حائز على جائزة نوبل في الفيزياء لاكتشافاته في مجال الثقوب السوداء.

سيرة

تخرج من كلية لندن الجامعية وجامعة كامبريدج. عمل في كلية بيركبيك، وجامعة أكسفورد. تعاون مع ستيفن هوكينج في نظريات التفرد. حصل على العديد من الجوائز، بما في ذلك جائزة نوبل (2020)، وجائزة وولف، وميدالية كوبلي.

اكتشافات رئيسية

💡 يُعرف بنروز بأشكاله المستحيلة، مثل مثلث بنروز، الذي يُلهم الفنانين ويوضح المفارقات البصرية.
"كان يعتقد أن الوعي ظاهرة لا يمكن تفسيرها فقط بالحسابات وأن هناك شيئًا بعيد المنال فيه."
المفاهيم
الثقب الأسودالجاذبيةكوازار
قوانين
عملية بنروزنظرية بنروز للتفرداتمبدأ الرقابة الكونية
العلماء
Stephen HawkingMargaret BurbidgeMaarten SchmidtRobert HookeFritz ZwickyJacob BekensteinKarl SchwarzschildJoseph Weber

مقالات ذات صلة

غلاف أشعة سينية يكشف انفجار مستعر أعظم في الميكروكويزار SS 433
إلى الشمال من الميكروكويزار SS 433، في نطاق الأشعة السينية اللينة، ظهر قوس. خافت، ضبابي، لكنه يعيد بإصرار رسم ملامح كانت معروفة بالفعل من رصد الموجات الراديوية. درس علماء الفلك طيفه، فرأوا غازًا مسخنًا إلى أحد عشر مليون كلفن. غاز لا يمكن أن تصل حرارته إلى هذا المستوى لا بالنفاثات ولا برياح قرص التراكم. هذا الغاز هو موجة صدمة متجمدة.
دوامات على حافة السماء: كيف نقيس شحنة الدوران الفائق
على حافة الزمكان، حيث تنتهي جميع أشعة الضوء، تعيش تماثلات يتناقش حولها الفيزيائيون منذ نصف قرن. تُسمى بالدوران الفائق (superrotations) - وهي تحويلات للكرة السماوية تتباعد عند نقاط معينة، مثل الدوامات في الهيليوم فائق الميوعة. لفترة طويلة، بدا أنه لا يمكن قياس شحنة هذه الدوامات: التكاملات التي يجب أن تعطي كميات محفوظة تتباعد إلى ما لا نهاية.
الثقب الأسود كجسر: خلف التفرد ينفتح عالم من الجاذبية المضادة
قبل مئة عام، تنبأت معادلات أينشتاين بالثقوب السوداء، لكن الفيزياء داخلها كانت تنهار: مسارات الجسيمات تنقطع عند التفرد، نقطة الانحناء اللانهائي. كان ذلك طريقًا مسدودًا، نهاية الزمكان. الآن، يقدم الفيزيائي إسحاق بارس تحولًا جذريًا: التفرد ليس جدارًا، بل باب. خلفه تنفتح منطقة كاملة حيث تغير الجاذبية إشارتها وتبدأ بالتنافر.
الثقب الأسود كقاطرة: كيف تسحب الأجسام فائقة الضخامة تجمعات نجمية خلفها
في مركز المجرة NGC 1600، التي تبعد عنا 200 مليون سنة ضوئية، لاحظ علماء الفلك تجمعًا نجميًا كثيفًا. بدا كعقدة مضيئة على خلفية توهج ضبابي، وكان ذلك غير متوقع. كان يُعتقد أن التجمعات النجمية النووية لا تنجو في مثل هذه المجرات الإهليلجية العملاقة: كان من المفترض أن اندماجات الثقوب السوداء فائقة الضخامة تقذف النجوم من المركز، تاركة فراغًا فقط.
الثقوب السوداء: تمزق تفردي بدلاً من أفق الحدث
في التصور الكلاسيكي، الثقب الأسود هو منطقة من الزمكان لا يمكن لأي شيء مغادرتها، حتى الضوء. ومع ذلك، فإن الحل الدقيق لمعادلات أينشتاين، الذي يأخذ في الاعتبار في الوقت نفسه جاذبية ثقب منفرد شفارتزشيلد والتمدد الكوني للكون لدى لومتر، يقدم سيناريو مختلفًا…
الثقوب السوداء – بوابات إلى كون مرآتي: هندسة الفضاء المنحني
الثقب الأسود العادي هو مصيدة جاذبية لا يمكن لأي شيء الإفلات منها. ومع ذلك، فإن الثقب الأسود الدوّار، الموصوف بحل كير، مبني بشكل مختلف جوهريًا: في مركزه لا توجد تفردية نقطية، بل حلقة من المادة المضغوطة بلا حدود – تفردية حلقية.
دوامات عند الثقوب السوداء: مفتاح المادة المظلمة
الثقب الأسود الدوّار ثقب أسود — منطقة في الفضاء بجاذبية هائلة لدرجة أن لا شيء، حتى الضوء، يمكنه الإفلات منها — يتصرف كقمع عملاق، لكنه لا يبتلع كل ما حوله فحسب، بل يلوي الفضاء نفسه، مثل تيار نهر سريع.
المادة المظلمة والنجوم النيوترونية: انهيار في أبعاد خفية
النجم النيوتروني هو بقايا مضغوطة لنجم ضخم: المادة فيه مضغوطة لدرجة أن جبلًا بحجم كشتبان يمتلك كثافة هائلة. إذا تراكمت داخل هذا الجسم المادة المظلمة — تلك المادة الغامضة غير المرئية التي يُعتقد أنها تمنع المجرات من التمزق بفعل جاذبيتها — فإن هذا التراكم يصبح مميتًا في ظل ظروف معينة.
المجرات2026-01-061 دarXiv:2601.02812سريع
تلسكوب قمري يرى ظلال الثقوب السوداء البعيدة
كلما تباعدت الهوائيات، زادت دقة التفاصيل التي تلتقطها. من خلال دمج الإشارات، يحول علماء الفلك عدة أجهزة إلى تلسكوب واحد بحجم المسافة بينها. بإضافة هوائي على القمر إلى الهوائيات الأرضية، نحصل على عين افتراضية بقطر 384,000 كيلومتر. الأمر أشبه بالنظر إلى الكون بعيني عملاق، اللتان تفصل بينهما مسافة تساوي المسافة من الأرض إلى القمر.
ثقب أسود بسطح جليدي: أفق متجمد
الثقب الأسود الكلاسيكي ثقب أسود هو منطقة تكون فيها الجاذبية قوية لدرجة أن لا شيء، حتى الضوء، يمكنه الإفلات منها. لكن نموذجًا نظريًا جديدًا يقدم صورة غير متوقعة: عند أفق الحدث، حيث يتباطأ الزمن بلا حدود بالنسبة لمراقب خارجي، يتحول الثقب إلى ما يشبه دوامة متجمدة.
الثقب الأسود: مصنع الحقول الخفية
يعمل الثقب الأسود الدوار كمولد كوني: دورانه يضخ الطاقة في سحابة سلمية غير مرئية - أحد المرشحين ليكون المادة المظلمة. الحقل السلمي يشبه درجة الحرارة: في كل نقطة من الفضاء يوصف بعدد واحد فقط، دون أسهم أو متجهات. تنمو السحابة حتى تفيض.
كيف يتدفق الوباء عبر المدينة
يشبه الوباء حريق الغابة: فالنار تندفع نحو المناطق التي تكثر فيها الأغصان الجافة. وبنفس الطريقة، ينتشر الفيروس بسرعة أكبر حيث يعيش الناس متقاربين. لكن النماذج الرياضية القديمة كانت تصف العدوى كبقعة حبر تنتشر بشكل متجانس على الورق. هذا مناسب للحسابات، لكنه لا يشبه الواقع.
ثقب أسود مع ومضات مزدوجة
في مركز المجرة J2344، قبل خمس سنوات، مزق ثقب أسود نجمًا، والآن يعجّ هناك غاز ملتهب — «مرجل كوني». كل 12 ساعة، تطفو فيه فقاعات ضخمة من الأشعة السينية، وأثناء صعودها تبرز دفقات فائقة السخونة تدوم من 5 إلى 30 دقيقة. في البداية، اعتُبر هذا النبض المزدوج الغريب خللاً في أجهزة الكشف — لكن الإيقاع استمر يومًا بعد يوم.
الثقوب السوداء كنتيجة للارتداد الدوري للكون
وفقًا لهذه الفرضية، يتصرف الكون مثل نابض مضغوط: فهو ينهار إلى مقاييس مجهرية ثم يتمدد مجددًا في مرحلة الارتداد. خلال هذه الدورة من الانضغاط والتمدد اللاحق، تتشكل الثقوب السوداء — وهي أجسام ذات جاذبية قوية لدرجة أن الضوء نفسه لا يستطيع الإفلات منها والمادة المظلمة — وهي مادة غامضة لا تظهر إلا من خلال تأثيرها الجاذبي.
تحويل الثقب الأسود إلى ثقب دودي: ديناميكيات الطاقة السالبة
الثقب الأسود الثقب الأسود المعتاد هو منطقة في الزمكان تكون فيها الجاذبية شديدة لدرجة أنه حتى الضوء لا يمكنه الإفلات منها. ومع ذلك، اكتشف الفيزيائيون آلية يمكنها تحويل هذه الحفرة اللا قعر لها إلى نفق نافذ — ثقب دودي.
رياح من محيط الثقب الأسود تبدو متكتلة
في ديسمبر 2024، وجد الكوازار PG 1211+143 نفسه تحت مرمى مرصدين للأشعة السينية في آن واحد: أجهزة التحليل الطيفي في XRISM وXMM-Newton كانتا تراقبانه في نفس الوقت. الكوازار هو نواة شديدة السطوع لمجرة بعيدة، حيث يقوم ثقب أسود فائق الكتلة بابتلاع الغاز المحيط به.
تعلم الآلة2026-02-211 دarXiv:2602.18769سريع
خريطة الأمراض: كيف نربط الجينات والأسقام؟
داخل كل خلية، يجري عمل متواصل: البروتينات تتحاور، الجينات تُفعَّل وتُثبَّط، وأي خلل في هذا النظام يؤدي إلى الأمراض. للعثور على المسؤول عن الداء، كان العلماء سابقًا يقلّبون الأبحاث وقواعد البيانات يدويًا، مثل محقق يستجوب الشهود واحدًا تلو الآخر. لكن العلاقات كثيرة جدًا لدرجة يصعب معها التعامل بمفردك.
دوّامة الثقب الأسود تُزيح الإيقاع الكمّي
الثقب الأسود الدوّار الثقب الأسود يجذب الزمكان معه، كما تلفّ الملعقة العسل الكثيف. هذه الدوّامة هي تجلٍّ لـ انحناء الزمكان. لكن الأهم: إنه قادر على تغيير الإيقاع الكمّي للمادة، حتى في أماكن لا توجد فيها أي قوى.
رياح من ثقب أسود بلا مغناطيس
الماء في الدوامة لا ينزل كله إلى الأسفل: جزء منه يتناثر إلى الأعلى في رذاذ ضيق. هكذا يتصرف الغاز بالقرب من الثقب الأسود. يسقط ويسخن ويصطدم بنفسه، ثم يُقذف جزء منه عائدًا إلى الفضاء في تيارين ضيقين يتجهان في اتجاهين متعاكسين. عادةً ما تُفسَّر هذه النفاثات بالمجال المغناطيسي الذي يلف الغاز ويطلقه على طول محور الدوران.
ثقب أسود يدور كالقمة
في عام 2026، استيقظ ثقب أسود في النظام الثنائي GS 1354-64: بدأ يسحب المادة من النجم المجاور، وتشكل حوله قرص ملتهب. نظر تلسكوب الأشعة السينية XRISM إلى هذا القرص عبر مقياس حرارة دقيق جدًا (microcalorimeter) يُدعى Resolve — وهو جهاز يلتقط الفوتونات الفردية ويقيس طاقتها بدقة لم تكن محلمًا بها سابقًا. خلال فترة المراقبة، جُمع 3.5 مليون فوتون، وظهرت في طاقاتها صورة واضحة.
كيف نُخفف الشبكة دون تمزيقها
شبكة معارف كثيفة: كل شخص مرتبط تقريبًا بالجميع، وفي هذه الشبكة العنكبوتية يصعب فهم من هو المهم حقًا. خيوط كثيرة جدًا — الحاسوب يختنق، والمحاكاة تتعثر. ابتكر العلماء طريقة لتخفيف هذه الشبكات دون فقدان الأساسي. الفكرة هي إزالة الروابط التي لا تشارك في أقصر المسارات. كما لو أننا في مدينة ما أبقينا فقط على الطرق التي تُستخدم فعلًا، وهدمنا الطرق المسدودة والأزقة الزائدة.
تطور الفيروس في مواجهة الحجر الصحي
يشبه الوباء حريقًا في غابة جافة: شرارة تشتعل، والنار تنتقل من شجرة إلى أخرى، وبعد أسبوع تحترق المنطقة بأكملها. قبل مئة عام، ابتكر العلماء نموذجًا رياضيًا بسيطًا لمثل هذا الحريق، حيث قسّموا الناس إلى ثلاث فئات: من لم يصابوا بعد، ومن هم مصابون حاليًا، ومن تعافوا. كان النموذج جيدًا في التنبؤ بكيفية انتشار المرض في المدن. لكن الفيروس الحقيقي يمتلك خاصية لا تمتلكها النار: فهو يتغير.
ما تخفيه الثقوب السوداء بلا تفرّد: من الفرضيات إلى التحقق
الثقوب السوداء التقليدية الثقوب السوداء — مناطق في الزمكان بجاذبية هائلة لدرجة أن الضوء نفسه لا يستطيع الإفلات منها — وفقًا للنظرية النسبية العامة تخفي في مركزها تفرّدًا: نقطة كثافة وانحناء لا نهائيين حيث تفقد قوانين الفيزياء المعروفة معناها. ومع ذلك، توجد نماذج نظرية يستبدل فيها التفرّد بنواة كثيفة لكنها محدودة الأبعاد من مادة غريبة.
العطاس المجرّي: الفقاعات الناتجة عن الثقب الأسود
في عام 2020، اكتشف تلسكوب eROSITA للأشعة السينية زوجًا من الفقاعات الهائلة المعلقة فوق وتحت قرص مجرتنا. هذه السحب من الغاز المسخّن إلى ملايين الدرجات هي أثر لانفجار هائل للطاقة من المركز.
كيف تمزق الثقب الأسود نجمًا ببطء: التآكل المدّي
يمكن للثقب الأسود أن يعذب نجمًا ليس في حدث كارثي واحد، بل على مدى سنوات، نازعًا منه المادة تدريجيًا. الدور الرئيسي هنا تلعبه قوى المد والجزر — وهي الفرق في جاذبية الثقب الأسود التي تؤثر على الجانبين القريب والبعيد من النجم: الجانب القريب يُجذب بقوة أكبر بشكل ملحوظ، فيبدأ النجم بالتمدد.
علم الكون2026-03-311 دarXiv:2603.29790سريع
سحابة غير مرئية تسرق دوران الثقوب السوداء
الثقوب السوداء الصغيرة التي نشأت بعد نشأة الكون مباشرة، يجب أن تتبخر - تطلق كتلتها على شكل جسيمات غير مرئية. هذا ما تنبأ به ستيفن هوكينغ، وكان هذا 'تبخر هوكينغ' يسهم في توسع الكون الفتي. لكن إذا وُجدت جسيمات خارج نطاق الفيزياء المألوفة، فقد تتكثف سحابة حول ثقب أسود دوَّار.
كيف نجعل بدايةَ الكونِ بلا انفجار؟
معادلات أينشتاين ونموذج لومتر كانت تؤدي إلى أن الكون بدأ من نقطة كثيفة لانهائية — تفرد الانفجار العظيم. في هذه النقطة، كانت الفيزياء المألوفة تتعطل، تاركةً لغز اللحظة الأولى. الفرضية الجديدة تتجاوز المأزق: فبدلاً من الانفجار الحاد — ذوبان سلس.
الضوء المنعكس من الثقب الأسود يكشف أسراره
الضوء المنعكس من القرص الملتهب حول الثقب الأسود قد يخبرنا عنه أكثر مما كنا نعتقد. عندما يُصدر القرص حرارة، ينعكس جزء من هذا الضوء مرة أخرى على القرص ويتشتت، مكتسبًا توزيعًا غير عاديًا للطاقة — وكأن مكوّنًا جديدًا يُضاف إلى التوهج المعتاد، يشبه قانون القوة.
البستنة على القمر: كيف تشكّل القصف النيزكي سجل الكوارث الكونية
الثرى القمري (regolith) — الطبقة السطحية الرخوة — هو بمثابة حديقة فريدة تقلبها اصطدامات النيازك باستمرار. هنا تلعب دور المجرفة الكويكبات: فهي تهز السطح، فتبعثر جزيئات الغبار الكوني وتُخرج إلى الأعلى مواد من طبقات أعمق. تستمر عملية «البستنة» (بالإنجليزية: gardening) ملايين السنين، وتؤدي إلى تكوين طبقة تربة متجانسة نسبيًا.
التمييز بين الأوبئة لا يكون بالمكان بل بالزمان
في مدينة ريسيفي البرازيلية، تنتشر ثلاثة فيروسات — حمى الضنك وزيكا وشيكونغونيا — عن طريق البعوض. جمع العلماء بيانات عن آلاف الحالات وبنوا نموذجًا يقيّم كيفية تأثير الإصابات في نقاط مختلفة من المدينة على بعضها البعض. ينظر النموذج إلى أمرين: مدى قرب الحالات من بعضها، ومقدار الوقت المنقضي بينها.
ثقب أسود بلا أفق: ماذا سترى تلسكوبات الجيل القادم؟
بئر بلا قاع — ولكن ليس تمامًا. الثقب الأسود العادي له حدود، أفق الحدث، الذي لا يعود منه شيء. وماذا لو أزلنا هذا الحد؟ هذا هو بالضبط الجسم الذي يُدعى JMN-1، والذي قام علماء الفيزياء الفلكية بمحاكاته: جسم ضخم نشأ من انهيار نجم، لكن دون حجاب لا يمكن اختراقه.
ثقب أسود بلا تفرد
يشبه الثقب الأسود العادي قمعًا ينقطع عنده الزمان والمكان في نقطة — التفرد. هناك تصبح الكثافة لا نهائية وتتوقف قوانين الفيزياء عن العمل. ولكن ماذا لو كان في الداخل، بدل الانقطاع، قاع أملس؟ صمم مؤلفو الدراسة نموذجًا كهذا بالضبط. أضافوا إلى معادلات أينشتاين مجالًا خاصًا — ثلاثيًا قياسيًا (scalar triplet) وقطاعًا مساعدًا لا ينتشر بذاته.
المناظر الطبيعية التي تتجول فيها التطور
سلسلة جبلية، حيث الارتفاع هو لياقة الكائن الحي للحياة. كل نقطة على المنحدر تمثل مجموعة معينة من الجينات. يتسلق التطور إلى الأعلى، لكن تضاريس هذا شبكة النشوء والتطور مليئة بالقمم والوديان. حركة خاطئة واحدة — وستقذف الطفرة النوع إلى هاوية الانقراض. لدى الطبيعة خدعة ذكية.
كيف نرصد التفرد العاري من انحناء الموجة
ارمِ حجرًا في بركة — ستنتشر الدوائر بشكل منتظم. والآن تخيل أن في مركز البركة ليست مجرد نقطة، بل قمعًا بلا قاع، حيث تختفي المياه في العدم. الدوائر حول هذا القمع لن تكون حلقات عادية، بل ستنحني كما ينحني وتر القوس المشدود.
ثقب أسود بلا قاع
عندما يخفت نجم وينهار على نفسه، ينحني الفضاء حوله ليشكل ثقبًا أسود. في المركز، وفقًا للكتب المدرسية، يختبئ التفرد — نقطة تصبح فيها الكثافة لا نهائية وتتوقف القوانين عن العمل. لكن ماذا لو كان هناك، بدلًا من نقطة، شيء مثل كتلة صلبة من المجالات المغناطيسية؟ في العمل الجديد، بنى الفيزيائيون نموذجًا لا ينهار فيه قلب الثقب إلى الصفر.
ظل الثقب الأسود يتغير شكله
الثقب الأسود ليس مجرد كرة مظلمة في الفضاء. إذا كان هناك غاز وغبار قريبان، فإنهما يلتفان في قرص مسطح مضيء يسقط تدريجياً إلى الداخل. هذا القرص، مثل المصباح، يضيء الثقب نفسه، وعلى الخلفية الساطعة يظهر ظله - صورة ظلية داكنة بحواف واضحة. ولكن ماذا لو لم يكن القرص مسطحاً، بل ممزقاً إلى قطع؟ يحدث هذا عندما يميل القرص بالنسبة لمحور دوران الثقب.
كيف تستخرج الطاقة من ثقب أسود دوّار
قمع عملاق يدور بسرعة هائلة. إذا ألقيت فيه حبلًا، مثبتًا أحد طرفيه عند الحافة والآخر في الخارج، سيبدأ القمع في لف الحبل حول نفسه، مما يجعله يدور. هذا تقريبًا ما يفعله وتر كوني بالقرب من ثقب أسود دوّار. في الدراسة الجديدة، نظر الفيزيائيون إلى وتر يلامس أفق الثقب الأسود ("سطحه" الذي لا يمكن لأي شيء الإفلات منه) ويمتد بعيدًا في الفضاء.
رقصة المغناطيسية عند الثقب الأسود
الغاز المتساقط نحو الثقب الأسود يلتف في شكل حلزوني، مثل الماء في القمع. في هذا التدفق، تتولد وتنفجر حلقات مغناطيسية باستمرار — تشبه التوهجات الشمسية تقريبًا، لكنها أقوى بكثير. كل حلقة من هذه الحلقات هي مغناطيس صغير يعيش حياته الخاصة.
شجرة نسيت كيف تدافع عن نفسها
في الغابات الجبلية في الصين تنمو شجرة تتذكر الديناصورات. Cathaya argyrophylla هي أحفورة حية، إذ انفصل جنسها عن أشجار الصنوبر منذ أكثر من مئة مليون سنة. لكن بدلاً من أن تكون معمرة قوية، نجد أمامنا نوعاً هشاً: ينمو ببطء ويمرض كثيراً. ولم يُفهم السبب لفترة طويلة. وُجد الجواب في 22 مليار حرف من الحمض النووي. جينوم هذه الشجرة يشبه موسوعة منتفخة، حيث تغرق المقالات المفيدة في تكرارات لا نهاية لها.
خريطة تطور البروتينات في فضاء منحنٍ
البروتينات، مثل البشر، لها أنساب. بروتينان يؤديان نفس الوظيفة في كائنات مختلفة ينحدران من سلف مشترك. بمقارنة تسلسلاتهما، يمكن استعادة هذه القصة. لكن عندما تباعدت البروتينات منذ زمن بعيد، تفقد الطرق التقليدية الأثر: تتراكم الاختلافات كثيرًا لدرجة أن الإشارة تختفي، كما تتلاشى الصور القديمة.