The law of conservation of mass - Todd Ramsey

قانون حفظ الكتلة - تود رامسي

المترجم: Sara Khalid Ghazal Fatehllah المدقّق: Muhammad Samir

من أين جاءت كل هذه الأشياء؟

Where does all this stuff come from?

This rock?

هذه الصخرة؟

That cow?

تلك البقرة؟

Your heart?

قلبك؟

Not the things themselves, mind you, but what they're made of:

لا أقصد الأشياء ذاتها بل المادة التي تكونت منها:

the atoms that are the fabric of all things.

الذرات التي هي البنية الأساسية لكل شيء.

To answer that question, we look to the law of conservation of mass.

للإجابة على ذلك السؤال، سنستعرض قانون حفظ الكتلة.

This law says take an isolated system

ينص هذا القانون على أن يكون النظامُ منعزلا

defined by a boundary that matter and energy cannot cross.

وذو حدود، لا تستطيع المادة و الطاقة اجتيازه.

Inside this system, mass, a.k.a. matter and energy,

إن الكتلة والمادة والطاقة ضمن هذا النظام

can neither be created nor destroyed.

لا يمكن أن تفنى أو تُستحدث.

The universe, to the best of our knowledge,

وفقًا لأحدث المعلومات، فإن الكون يعتبر

is an isolated system.

نظامًا منعزلاً.

But before we get to that, let's look at a much smaller and simpler one.

قبل أن نتجه لذلك النظام الكبير، دعونا ننظر لآخر أصغر وأبسط.

Here we have six carbon atoms, 12 hydrogen atoms,

كما نرى هنا، لدينا 6 ذرات كربون و12 ذرة هيدروجين

and 18 oxygen atoms.

و 18 ذرة أوكسجين.

With a little energy, our molecules can really get moving.

بقليلٍ من الطاقة ستتحرك هذه الجزيئات.

These atoms can bond together to form familiar molecules.

بإمكان هذه الذرات أن ترتبط ببعضها لتشكل جزيئات معروفة.

Here's water,

هنا يتكون الماء،

and here's carbon dioxide.

وهنا ثاني أكسيد الكربون.

We can't create or destroy mass.

لا نستطيع أن نفني أو نستحدث الكتلة.

We're stuck with what we've got, so what can we do?

نحن مقيدون بما نملك، فماذا بإمكاننا أن نفعل؟

Ah, they have a mind of their own.

آه، إنهم على معرفة ببعضهم البعض.

Let's see. They've formed more carbon dioxide and water, six of each.

دعنا نرى, لقد شكّلوا 6 جزيئات من ثاني أكسيد الكربون و6 جزيئات ماء

Add a little energy, and we can get them to reshuffle themselves to a simple sugar,

بقليل من الطاقة ستعيد الجزيئات تنظيم نفسها لتشكل جزيئات سكر بسيطة

and some oxygen gas.

وتطلق بعضًا من غاز الأكسجين.

Our atoms are all accounted for: 6 carbon, 12 hydrogen, and 18 oxygen.

كل ما نملكه من ذرات هو: 6 كربون و 12 هيدروجين و 18 أوكسجين.

The energy we applied is now stored in the bonds between atoms.

الطاقة التي استخدمناها تم تخزينها في الروابط التي بين الذرات.

We can rerelease that energy

بإمكاننا إعادة إطلاق تلك الطاقة

by breaking that sugar back into water and carbon dioxide,

عن طريق تفكيك جزيئات السكر مرة أخرى إلى ماء وثاني أكسيد الكربون

and still, same atoms.

مع بقاء الذرات كما هي.

Let's put a few of our atoms aside and try something a little more explosive.

دعونا نضع هذه الذرات جانبًا ونجرب شيئا قابل للانفجار بشكلٍ مصغّر.

This here is methane, most commonly associated with cow flatulence,

غاز الميثان، المتعارف عليه أنه من الغازات الناتجة عن عمليات الهضم لدى الأبقار.

but also used for rocket fuel.

لكنه يستخدم أيضًا كوقود للصواريخ.

If we add some oxygen and a little bit of energy,

إذا قمنا بإضافة الأكسجين والقليل من الطاقة،

like you might get from a lit match,

كتلك الناتجة من إشعال عود ثقاب،

it combusts into carbon dioxide, water and even more energy.

فإنه سيحترق وينتج ثاني أكسيد الكربون والماء و المزيد من الطاقة.

Notice our methane started with four hydrogen,

لاحظ أن الميثان تكون من 4 ذرات هيدروجين

and at the end we still have four hydrogen captured in two water molecules.

وفي النهاية لا يزال لدينا 4 ذرات هيدروجين مرتبطة بجزيئا الماء.

For a grand finale, here's propane, another combustible gas.

والناتج النهائي هو البروبان وهو غاز آخر قابل للاشتعال.

We add oxygen, light it up, and boom.

نضيف الأوكسجين ثم نشعله، فيحدث الانفجار.

More water and carbon dioxide.

بالمزيد من الماء وثاني أكسيد الكربون.

This time we get three CO2s

يتكون لدينا 3 جزيئات من ثاني أكسيد الكربون

because the propane molecule started with three carbon atoms,

لأن جزيئات البروبان تتكون من 3 ذرات من الكربون

and they have nowhere else to go.

وليس لديها مكان آخر تذهب إليه.

There are many other reactions we can model with this small set of atoms,

هناك العديد من التفاعلات الأخرى التي يمكننا فعلها بإعادة ترتيب هذه الذرات

and the law of conservation of mass always holds true.

مع بقاء قانون حفظ الكتلة صحيحًا.

Whatever matter and energy go into a chemical reaction

وأيًّا كانت المادة أو الطاقة المشاركة في التفاعل الكيميائي

are present and accounted for when it's complete.

فإنها تبقى محفوظة حتى نهاية التفاعل.

So if mass can't be created or destroyed,

لذلك فإذا كانت الكتلة لا تفنى ولا تستحدث

where did these atoms come from in the first place?

فمن أين أتت هذه الذرات منذ البداية؟

Let's turn back the clock and see.

دعنا نرجع بالزمن إلى الوراء ونرى.

Further, further, further, too far.

أبعد، أبعد ، أبعد ، أبعد اكثر.

Okay, there it is.

حسنًا، إنه هنا.

The Big Bang.

الإنفجار العظيم.

Our hydrogen formed from a high-energy soup of particles

تشكل الهيدروجين من جسيمات ذات طاقة عالية

in the three minutes that followed the birth of our universe.

خلال الدقائق الثلاث الأولى التي تلت الإنفجار العظيم.

Eventually, clusters of atoms accumulated and formed stars.

في النهاية، تجمعت مجموعات من الذرات وشكلت النجوم.

Within these stars, nuclear reactions fused light elements,

في داخل النجوم, صهرت التفاعلات النووية العناصر الخفيفة،

such as hydrogen and helium,

كالهيدروجين والهيليوم،

to form heavier elements, such as carbon and oxygen.

لتُشَكل عناصر ثقيلة، كالكربون والأوكسجين.

At first glance, these reactions may look like they're breaking the law

للوهلة الأولى، قد يبدو أن هذه التفاعلات قد خرقت القانون

because they release an astounding amount of energy,

لأنها تبدو وكأنها تطلق كمية هائلة من الطاقة،

seemingly out of nowhere.

من العدم.

However, thanks to Einstein's famous equation,

ومع ذلك، وبفضل معادلة آينشتاين الشهيرة،

we know that energy is equivalent to mass.

علمنا أن الطاقة تعادل الكتلة.

It turns out that the total mass of the starting atoms

وتبين أن إجمالي كتلة الذرات الأولى

is very slightly more than the mass of the products,

أكبر بقليل من كتلة المادة بشكلها النهائي،

and that loss of mass perfectly corresponds to the gain in energy,

وأن فقدان الكتلة يتوافق تمامًا مع الزيادة في الطاقة

which radiates out from the star as light, heat and energetic particles.

التي تخرج من النجوم على شكل ضوء وحرارة وجسميات ذات طاقة.

Eventually, this star went supernova

وفي النهاية ينفجر النجم ليصبح يعرف باسم (سوبرنوفا)

and scattered its elements across space.

وتنتشر عناصره في الفضاء.

Long story short, they found each other and atoms from other supernovas,

باختصار, التقت هذه العناصر مرة أخرى بذرات من نجوم متفجرة أخرى

formed the Earth,

وكوَّنت كوكب الارض

and 4.6 billion years later got scooped up to play their parts

ومنذ 4.6 مليار سنة أصبحت الأرض صالحة للعيش

in our little isolated system.

لتلعب دورها كنظامٍ مغلقٍ صغير.

But they're not nearly as interesting as the atoms that came together to form you,

لكن لا شيئ يثيرالاهتمام كمجموعة الذرات التي اجتمعت لتكوّنك أنت،

or that cow,

أو تُكوِّن تلك البقرة،

or this rock.

أو هذه الصخرة.

And that is why, as Carl Sagan famously told us,

ولهذا السبب أخبرنا كارل سجان بعبارته التي قال فيها:

we are all made of star stuff.

بأننا كلنا مخلوقون من مكونات النجوم