Could we steal the power of a black hole? - Fabio Pacucci

المترجم: Lilav Alarashi المدقّق: AFRAA ALZOUBI

Imagine a distant future when humans reach beyond our pale blue dot,

لنتخيل معًا مستقبلًا بعيدًا حين يمكن للبشر الوصول إلى ما وراء النقطة الزرقاء الباهتة،

forge cities on planets thousands of light-years away,

وتشكيل المدن على الكواكب على بعد آلاف السنين الضوئيّة،

and maintain a galactic web of trade and transport.

والحفاظ على شبكة مجريّة للتجارة والنقل.

What would it take for our civilization to make that leap?

ماذا سيتطلّب من حضارتنا لتحقيق تلك القفزة؟

There are many things to consider— how would we communicate?

هناك عدة أمور يجب أن تُؤخذ في الاعتبار، كيف يمكننا التواصل؟

What might a galactic government look like?

كيف يمكن أن تبدو حكومة المجرة؟

And one of the most fundamental of all:

وأحد أكثر الأمور جوهريةً على الإطلاق:

where would we get enough energy to power that civilization—

من أين يمكننا أن نحصل على الطاقة الكافية لدعم تلك الحضارة—

its industry, its terraforming operations, and its starships?

وصناعتها، وعمليّاتها الاستصلاحيّة، وسفنها الفضائيّة؟

An astronomer named Nikolai Kardashev proposed a scale

اقترح فلكيٌّ يدعى نيكولاي كارداشيف مقياسًا

to quantify an evolving civilization’s increasing energy needs.

لتحديد كميّة الطاقة المتزايدة التي تحتاجها حضارةٌ في قيد التطوّر.

In the first evolutionary stage, which we’re currently in,

في المرحلة التطوريّة الأولى، والتي نحن فيها حاليًّا،

planet-based fuel sources like fossil fuels,

فإنّ مصادر الوقود على كوكب الأرض مثل الوقود الأحفوري،

solar panels and nuclear power plants

والألواح الشمسيّة ومحطات الطاقة النووية

are probably enough to settle other planets inside our own solar system,

ربما تكون كافية لجعل الكواكب الآخرى داخل نظامنا الشمسي مستقرّة،

but not much beyond that.

ولكن ليس إلى ما هو أبعد من ذلك.

For a civilization on the third and final stage,

لحضارةٍ في مرحلتها الثالثة والأخيرة،

expansion on a galactic scale would require about 100 billion times

سيتطلب التوسّع على نطاق المجرة حوالي 100 مليار مرة

more energy than the full 385 yotta joules our sun releases every second.

طاقة أكثر من الطاقة التي تطلقها شمسنا كل ثانية والتي تبلغ 385 يوتا جول كاملة.

Barring a breakthrough in exotic physics,

وما يمنع حدوث تقدم مفاجئ في الفيزياء الغريبة،

there’s only one energy source that could suffice:

هو أنّه لا يوجد سوى مصدر واحد للطاقة والذي قد يكون كافيًا:

a supermassive black hole.

لثقب أسود هائل.

It’s counterintuitive to think of black holes as energy sources,

إنّه من غير المنطقي التفكير بالثقوب السوداء كمصادر للطاقة،

but that’s exactly what they are, thanks to their accretion disks:

ولكن هذا بالضبط ما هم عليه، بفضل أقراص التراكم الخاصة بهم:

circular, flat structures formed by matter falling into the event horizon.

تكونت هياكل دائرية مسطحة بسبب سقوط المادة في أفق الحدث.

Because of conservation of angular momentum,

بسبب الحفظ من الزخم الزاوي،

particles there don’t just plummet straight into the black hole.

فالجسيمات هناك لا تهبط فحسب مباشرة في الثقب الأسود.

Instead, they slowly spiral.

بل إنها بدلًا من ذلك تدور ببطء.

Due to the intense gravitational field of the black hole,

بسبب حقل الجاذبية المكثف من الثقب الأسود،

these particles convert their potential energy to kinetic energy

هذه الجسيمات تحوّل طاقتها الكامنة إلى طاقة حركيّة

as they inch closer to the event horizon.

كلما اقتربت من أفق الحدث.

Particle interactions allow for this kinetic energy

تسمح التفاعلات بين الجسيمات لهذه الطاقة الحركيّة

to be radiated out into space

أن تشع في الفضاء

at an astonishing matter-to-energy efficiency:

من خلال انتقال مذهل من المادة إلى الطاقة:

6% for non-rotating black holes, and up to 32% for rotating ones.

6٪ للثقوب السوداء غير الدوارة، وما يصل إلى 32٪ للدوارة منها.

This drastically outshines nuclear fission,

هذا يتفوق بشكلٍ جذريّ على الانشطار النووي،

currently the most efficient widely available mechanism

والذي يُعَد في الوقت الحالي الآلية الأكثر كفاءة والمتاحة على نطاق واسع

to extract energy from mass.

لاستخراج الطاقة من الكتلة.

Fission converts just 0.08% of a Uranium atom into energy.

يحوّل الانشطار 0.08٪ فقط من ذرّة اليورانيوم إلى طاقة.

The key to harnessing this power may lie in a structure

إنّ مفتاح تسخير هذه القوة قد يكمن في هيكل

devised by physicist Freeman Dyson, known as the Dyson sphere.

من ابتكار الفيزيائي فريمان دايسون، المعروف باسم غلاف دايسون.

In the 1960s, Dyson proposed that an advanced planetary civilization

في الستينات، اقترح دايسون أنّ حضارة الكواكب المتقدمة

could engineer an artificial sphere around their main star,

تستطيع هندسة مجال اصطناعي حول نجمهم الرئيسي،

capturing all of its radiated energy to satisfy their needs.

لالتقاط كل طاقته الإشعاعية لتلبية احتياجاتهم.

A similar, though vastly more complicated design

إنّ تصميمًا مشابهًا، إلّا أنّه أكثر تعقيدًا بشكلٍ كبير

could theoretically be applied to black holes.

يمكن تطبيقه نظريًّا على الثقوب السوداء.

In order to produce energy, black holes need to be continuously fed—

من أجل إنتاج الطاقة، يجب تغذية الثقوب السوداء باستمرار—

so we wouldn’t want to fully cover it with a sphere.

لذلك لا نريد تغطيته بشكلٍ كاملٍ بغلاف.

Even if we did, the plasma jets that shoot from the poles

حتى لو فعلنا، فإن نفاثات البلازما التي تنطلق من القطبين

of many supermassive black holes

لعديد من الثقوب السوداء الهائلة

would blow any structure in their way to smithereens.

من شأنها أن تدمر أي هيكل يظهر في طريقهم إلى قطع صغيرة.

So instead, we might design a sort of Dyson ring,

لذا فبدلًا من ذلك، قد نصمم ما قد يكون أشبه بحلقة دايسون،

made of massive, remotely controlled collectors.

مصنوعة من كميات هائلة من أدوات التجميع التي يتم التحكم فيها عن بُعد.

They’d swarm in an orbit around a black hole,

سيتجمّعون في مدار حول الثقب الأسود،

perhaps on the plane of its accretion disk, but farther out.

ربما على مستوى قرص التراكم الخاص بها، ولكن ماهو أبعد عن ذلك.

These devices could use mirror-like panels

يمكن أن تستخدم هذه الأجهزة ألواح تشبه المرآة

to transmit the collected energy to a powerplant,

لنقل الطاقة التي تمّ جمعها إلى محطات توليد الطاقة،

or a battery for storage.

أو إلى بطاريّة للتخزين.

We’d need to ensure that these collectors are built at just the right radius:

سنحتاج إلى التأكد من أن هذه الجامعات قد تم بناؤها في نصف القطر الصحيح تمامًا:

too close and they’d melt from the radiated energy.

إن كانت قريبة جدًا ستذوب من الطاقة المشعة.

Too far, and they’d only collect a tiny fraction of the available energy

إن كانت بعيدة جدًّا فستجمع فقط جزء ضئيل من الطاقة المتاحة

and might be disrupted by stars orbiting the black hole.

وقد تتعطل بسبب النجوم التي تدور حول الثقب الأسود.

We would likely need several Earths worth of highly reflective material

من المحتمل أن نحتاج إلى العديد من المواد العاكسة للغاية بحجم عدّة كرات أرضيّة

like hematite to construct the full system—

مثل الهيماتيت لبناء النظام الكامل -

plus a few more dismantled planets to make a legion of construction robots.

بالإضافة إلى عدد قليل من الكواكب المفككة لصنع حشد من الروبوتات الإنشائية.

Once built, the Dyson ring would be a technological masterpiece,

بمجرد بنائها، ستكون حلقة دايسون تحفة تكنولوجية،

powering a civilization spread across every arm of a galaxy.

تدعم انتشار الحضارة عبر كلّ ذراع مجرة.

This all may seem like wild speculation.

قد يبدو كلّ هذا وكأنّه تكهنات جامحة.

But even now, in our current energy crisis,

لكن حتى الآن، في أزمة الطاقة الحالية التي نواجهها،

we’re confronted by the limited resources of our planet.

نحن في تحدٍّ مع الموارد المحدودة لكوكبنا.

New ways of sustainable energy production will always be needed,

ستكون هناك حاجة دائمًا إلى إنتاج طرق جديدة للطاقة المستدامة،

especially as humanity works towards the survival

خصوصًا كون جهود البشرية تسعى لتحقيق البقاء

and technological progress of our species.

والتقدم التكنولوجي لجنسنا البشري.

Perhaps there’s already a civilization out there

ربما توجد حضارة بالفعل في الخارج

that has conquered these astronomical giants.

المليئة بهؤلاء العمالقة الفلكيين.

We may even be able to tell

بل وقد يكون بوسعنا أن نجزم بذلك

by seeing the light from their black hole periodically dim

من خلال رؤية الضوء من ثقبهم الأسود الخافت بشكلٍ دائم

as pieces of the Dyson ring pass between us and them.

عندما تمر قطع من حلقة دايسون بيننا وبينهم.

Or maybe these superstructures are fated to remain in the realm of theory.

أو ربما يكون مصير هذه الهياكل الفوقية أن تبقى في عالم النظرية.

Only time— and our scientific ingenuity— will tell.

فإنّ الوقت فقط - وإبداعنا العلمي - سيخبرنا بذلك.