الجروثينديك الجديدة

تعريف الأسلوب

جروثنديك

1 مارس 2016

توفي ألكسندر جروثنديك في عام 2014. متعبًا من الحياة، مُعَيّنًا بفقدان بصره تدريجيًا، فقد أوقف حياته. فقد العالم بذلك أبرز عالم رياضيات حي.

ألكسندر، عندما عرفته في مورمويرون

لقد تعرفنا في عام 1988، في تلك الفترة التي رفض فيها جائزة كرافورد. ما جعلنا نقترب من بعضنا البعض فورًا كان إدراكنا لدور الجيش في البحث العلمي. قال لي ذات مرة "أفضل أن أُطلق النار عليّ من أن أرتدي بذلة عسكرية". مع مرور السنوات، أقرّ أنني أشعر بنفس الحساسية، بعد أن شهدت أشخاصًا مثل جيلبرت بايان، الذي توفي، يعملون على تطوير "أسلحة مسببة للسرطان" (أتذكر الوثيقة التي قدمها لي، من البحث العسكري، بعنوان "تذكير بالسرطان").

أتذكر عددًا من رسائل المعهد الوطني للبحث العلمي، التي منحت الكلمة للجنود وكتبت بعنوان: "الباحثون، يجب أن نتحدث". في هذه المناسبة، كتب المدير العام، أو ربما المسؤول عن قسم "الفيزياء للهندسة"،: "نحتاج إلى عقود مع الجيش لتلبية احتياجات الباحثين".

كانت القوات العسكرية دائمًا في طريقي طوال مسيرتي المهنية، حتى أنهيت أبحاثي في الديناميكا المغناطيسية الحرارية (MHD) بشكل نهائي. ببساطة لأن تطبيقاتها كانت لا يمكن أن تكون في الوقت الحالي سوى عسكرية. نعم، يمكن أن نتعجب من رؤية أبحاث تُجرى في زاوية غرفة مهندس مثل جان كريستوف دوريه، بفضل تبرعات القارئين، أن تؤدي إلى مشاركتنا في مؤتمرات دولية كبيرة في المجال. كل ذلك مع تجارب تُجرى في قارورة زجاجية بسيطة، حيث تعمل في هواء بضغط منخفض. لكن هذا الضغط هو نفسه الموجود في ارتفاعات عالية، حيث تطور القوات الأمريكية بالفعل مركبتها السريعة فائق الصوت "أورورا".

تهدئ زوجتي الزوار عندما أبدأ في الانحرافات مثل هذه:

*- عندما يريد زوجي الحديث عن طريقة صنع أومليت، فإنه يبدأ بسرد قصة حياة الدجاجة المتعثرة. ولكن لا تقلق، في النهاية سيعود إلى الموضوع الأصلي. *

نعم، هذا صحيح، عندما أتحدث عن جروثنديك، تظهر ذكريات عديدة. ومع مرور الوقت، أشاركه تمامًا في موقفه من الرفض، هروبه، الذي قد يُنظر إليه من قبل البعض كتعبير عن عقل مريض. لكن لا، كان هذا خيارًا مُحكَمًا، مقصودًا، يمكن تسميته بـ"فعل قوي"، الذي لا يجرؤ الكثيرون على اتخاذه. لأن حتى الرياضيات الأبعد يمكن أن تؤدي إلى تطبيقات قاتلة. تطبيقات في الروبوتات، في بحث الاستقلالية للروبوتات القتالية، والطائرات المسيرة، بتزويدها بالذكاء الاصطناعي، هو مثال على ذلك. ألكسندر، الذي كان يرى أبعد من كثير من الناس، كان يعلم أن كل هذا كان في طور التشكل. رفض الدعم العسكري من IHES له قيمة رمزية.

العودة إلى ما ذكرته سابقًا، كيف يمكن لتجارب جان كريستوف دوريه التي تُجرى في غرفة مهندس في روشيفور، باستخدام مغناطيسات ثابتة وأجهزة بسيطة أن تثير اهتمام القوات العسكرية إلى أقصى حد؟ يبدو كل هذا مهينًا. لكن في الهواء المخفف، تتفاعل البلازما بطريقة مميزة. لماذا التحدث عن فيزياء البلازما؟ لأن إذا أردنا تطوير مركبة طائرة تطير بسرعة عالية جدًا، أبعد من 30 كيلومترًا التي بلغها الطائرة الأسرع، SR-71، التي تطير بسرعة 3500 كم/ساعة، وأقل من 150 كم من الارتفاع، حيث لا يمكن للقمر الصناعي التجسسي الاقتراب بسبب عدم وجود غلاف جوي يبطئه، يجب أن نطير بسرعة تصل إلى 10000 كم/ساعة.

SR-71

نعم، كلما ارتفعنا أكثر، كلما اضطررنا للطيران بسرعة أكبر. في 10000 متر، الارتفاع القياسي للطيران المدني، تحتاج إلى سرعة 900 كم/ساعة، ضرورية. في هذه الارتفاع، إذا طارت بسرعة 600 كم/ساعة، ستسقط الطائرة كحجر. في 15000 متر، كان كونكورد يطير بسرعة ماخ 2. أما في الأماكن الأعلى، فإن مجال الطائرة التجسسية الأسرع في العالم، التي لم ينجح أي صاروخ سوفيتي في إسقاطها أبدًا، لأنها كانت أسرع من الصواريخ التي أُطلقت باتجاهها!

القوات العسكرية لعدة بلدان تسعى الآن للاستحواذ على هذا "المجال المتوسط"، وهو مسألة استراتيجية كبيرة. حتى الفرنسيون انضموا إلى هذا. لكن هناك فرق كبير بين المخطط والتنفيذ. إذا حاولت استخدام محرك بسيط من نوع "ستاتو راك" (Scramjet)، ستواجه درجة حرارة عالية جداً ناتجة عن إعادة ضغط الهواء عبر موجة صدمة في مدخل المحرك. لتجنب ذلك، يجب إعادة ضغط الهواء بطريقة "ناعمة"، باستخدام MHD.

عندما يدخل الهواء بسرعة V، وإذا عرضته لمجال مغناطيسي عرضي B، فإن مجالًا كهربائيًا مُولدًا E = V B يظهر فورًا. سيكتب الفيزيائي ذلك بشكل أكثر دقة كـ V × B لأن هذا المجال الكهربائي الناتج عن السرعة يُكمل المتجهات V و B عبر "قاعدة الأصابع الثلاثة". هذا المجال الكهربائي يُحدث تدفقًا كهربائيًا في الغاز.

لا يهم كيف يحدث ذلك. ما يهم هو أننا نستطيع استخلاص الطاقة الكهربائية من هذا تدفق الهواء المخفف، وربما بشكل أسهل لأن هذا الهواء يُشحَن بسهولة عند ضغوط منخفضة جدًا، تمامًا كما يحدث في الغاز المخفف الموجود في أنابيب الإضاءة الفلورية. في هذه الظروف، سيحدث تدفق كهربائي I في هذا الغاز، والذي مع المجال B يُنتج قوة I × B (قوة لابلاس) تسعى إلى تبطيء هذا الغاز. طبيعي: نحول الطاقة الحركية للهواء المُصطدم إلى طاقة كهربائية. هذا هو السعر الذي ندفعه مقابل هذه "التحويل المباشر".

وبالتالي، يمكننا التفكير في تبطيء وضغط هذا الهواء دون تسخينه كثيرًا. بينما في موجة الصدمة، يتم تحويل الطاقة الحركية بعنف إلى طاقة حرارية، أي حرارة.

ماذا نفعل بالطاقة الكهربائية؟ نرسلها إلى الخلف من المركبة، حيث تساهم في تسريع الهواء، وبالتالي تساهم في الدفع. نسمّي هذا الاحتيال "المسار المغناطيسي (MHD bypass)".

لاحظ في هذه المرحلة أن محرك الطائرات يعمل بـ"مسار ميكانيكي (mechanical bypass)"، لأن الغاز في الخلف يحرك توربينًا مرتبطًا بعمود، مما يحرك الضاغط الموجود في الجهة الأخرى.

كل هذا يبدو جيدًا. لكن في الظروف التي نعمل بها، توجد عدم استقرار في البلازما تتطور في جزء من المليون من الثانية، الاستقرار الكهروحراري، اكتُشف من قبل صديقي إيغيني فيليخوف في عام 1964. عدمات الاستقرار في البلازما هي مشكلة كبيرة. وهي التي تُهدِّد مشروع إيتير.

الواقع أنني أحد أفضل الخبراء في عدمات الاستقرار في البلازما على المستوى الدولي. وخصوصًا، أنا الوحيد في أوروبا المتخصص في عدم الاستقرار في فيليخوف، الذي كنت أول من تغلبت عليه في عام 1965. هكذا هو الحال. وبدون التحكم في هذا الموضوع، من المستحيل التفكير في مشروع طائرات فائق السرعة تطير في هواء مخفف. هناك، هذه عدمات الاستقرار تتحكم في اللعبة.

لبعض الوقت، وُفِّرَت طلبات مثل طلب جان كريستوف دوريه، وقبلت إجراء بعض التجارب في هواء مخفف، والتي فتحت فورًا لنا أبواب المؤتمرات الدولية (فيلنيوس، ليتوانيا، بريمن، ألمانيا، جيوجو، كوريا، براغ، تشيكوسلوفاكيا)، والنشرات المُراجعة (Acta Phy...)