من هو ويليام هيرشل - William Herschel

ويليام هيرشل عَالِم فَلَك بريطاني، كان رائدًا في رَصْدِ الأجرام السماوية. اكتشف كوكب أورانوس، وافترض أن السُّدُم تتكوَّن من النجوم، وطوَّر نظرية نشأة النجوم. في عام 1816، حصل على لقب “فارس” من الملك البريطاني

كان ويليام هيرشل عَالِمَ فلك بريطاني من أصل ألماني، يعود إليه فضل تأسيس علم الفلك النجمي لرصد الأجرام السماوية بمنهجية. اكتشف كوكب أورانوس وقمريه، ووضع نظرية لنشأة النجوم. كما افترض أن السُّدُم تتكوَّن من النجوم، ومُنِحَ لقب “فارس” في عام 1816.

نَشَرَ نحو 70 ورقة بحثية، والتي تضمنت دراسات عن حركة النظام الشمسي عبر الفضاء، وبيان اكتشافه للأشعة تحت الحمراء في عام 1800، وتحقيقات مُفَصَّلة عن الكواكب والأجرام الأخرى بالنظام الشمسي.

عام 1781، تم انتخابه زميلاً للجمعية الملكية في لندن ومُنِحَ ميدالية كوبلي.

وُلِدَ فريدريك ويليام هيرشل Friedrich Wilhelm Herschel في 15 نوفمبر 1738، بمدينة هانوفر الألمانية.

كان والده عازفًا بالجيش، ومَارَسَ هيرشل نفس المهنة، حيث كان عازفًا مع فرقة حُرَّاس هانوفر. عقب الاحتلال الفرنسي لهانوفر في عام 1757، فَرَّ هيرشل هاربًا إلى إنجلترا، حيث عَمِلَ في البداية في نسخ الموسيقى. ثُمَّ أصبح مُعلمًا للموسيقى، ثُمَّ عَازِفًا ومُلحنًا، حتى تم تعيينه عَازفًا للأرغن بإحدى الكنائس الراقية بمدينة باث البريطانية في عام 1766.

في عام 1788، تزوَّج هيرشل من جارته الأرملة ماري بيت Mary Pitt، وكان يبلغ من العُمر خمسين عامًا آنذاك. وُلِد ابنه الوحيد جون John في عام 1792، وسار على خطى أبيه في العلوم الفلكية، وصار عَالِمًا فلكيًا بارعًا.

اشتهر عالميًا بصناعته للتلسكوبات، وباع أكثر من 60 تلسكوبًا لعلماء الفلك البريطانيين والأوروبيين.|صَنَع أكثر من 400 تلسكوبًا متميزًا.|اكتشف أكثر من 2400 سديمًا، والتي قسَّمها إلى ثمانية فئات.|اكتشف قمرين لكوكب زُحَل، وقمرين لأورانوس.|كان أوَّل من أشار إلى أن المجموعة الشمسية تتحرَّك عبر الفضاء.|أثبت كفاءته في تعلُّم العديد من اللغات الأخرى، حيث كان يُجيد اللغات الإنجليزية والفرنسية والإيطالية، إلى جانب الألمانية لغته الأم. كما كان يُجيد القراءة والكتابة باللغة اللاتينية واليونانية.

تُوفِيَّ هيرشل في 25 أغسطس 1822 بإنجلترا، عن عُمْرٍ يُناهز 84 عامًا. تم إطلاق اسمه على فوهاتٍ بالقمر والمريخ وميماس أحد أقمار زُحَل، بالإضافة إلى كويكب هيرشل 2000، ورُمِزَ لكوكب أورانوس بحرف H أول حروف اسمه؛ تخليدًا لذكراه.

وأكْمَل ابنه جون هيرشل وأخته ومساعدته المُخلصة كارولين هيرشل المسيرة العلمية من بعده، وحققا إنجازاتٍ فلكية بارزة.

في هذه الأثناء ازداد اهتمام هيرشل بالجانب النظري للأدوات الموسيقية، وبدأ القراءة عن علم الأصوات الموسيقية في كتابيHarmonics وA Compleat System of Opticks للمُوسِيقي وعَالِم الرياضيات روبرت سميث Robert Smith. وتَعَرَّف من خلال الأخير على تقنيات بناء التلسكوب، مما شَحَذ همته لمراقبة السماء ليلاً.

لم يَكْتَفِ ويليام بمراقبة الشمس والقمر والكواكب القريبة كبقية عُلماء عصره، بل كان مُفْعَمًا بطاقة لا متناهية وأَصَرَّ على دراسة الأجرام السماوية البعيدة كذلك. وأدرك أن تحقيق ذلك يحتاج إلى تلسكوب ذي مرايا كبيرة؛ لجمع مِقْدَار أكبر من الضوء، أكثر مما تجمعه التلسكوبات المُتاحة في عصره. فاضطر إلى صَقْل مَرَايا خاصة من أقراص معدنية، تتكوَّن من نِسَبٍ مُختلفة من النحاس والقصدير والأنتيمون. في عام 1781، تَخَطَّت طموحاته استيعاب المَسَابِك المحلية، فشَرَعَ في سَبْكِ المعادن المُنصهرة وتحويلها إلى أقراص في قبو منزله الخاص. تحطمت المرآة الأولى أثناء تبريدها، وفي المحاولة الثانية انْسَكَب المعدن المُنصهر على البَلاط، مما جعل الإحباط يتسلل إلى نفسه.

ولكن نَتَجَ عن محاولته الأخيرة والأكثر نجاحًا مَرَايا ضخمة ذات جودةٍ فائقة، وأثبتت تلسكوباته كفاءةً أعلى من تلك المُستخدمة في مَرْصَد جرينتش الفَلَكِي. كما صَنَعَ عَدساتٍ مجهرية خاصة، وكانت الأقوى بقوة تكبير تُعَادِل 6450 مرة.

أثناء عمله في باث، تَلَّقَى ويليام المُساعدة من أخيه ألكسندر Alexander الذي أتى معه من هانوفر، وأخته كارولين Caroline والتي ظلَّت مساعدته المُخلصة خلال أغلب أعماله. بدأت الأنباء عن تلك التجارب المنزلية الرائعة بالانتشار في الأوساط العلمية، وشَرَع ويليام في عمل مَسْح مبدئي للأجرام السماوية مُستخدمًا تلسكوبه.

في عام 1781، خلال المَسْح الثالث والأكثر شمولاً لسماء الليل، رَصَدَ ويليام جرمًا سماويًا غير مُشابه للنجوم المألوفة

وثَبَتَ فيما بعد أن هذا الجِرم هو كوكب أورانوس، أوَّل كوكب يتم اكتشافه منذ عصور ما قبل التاريخ. وذاع صيت ويليام فيما بين عشية وضحاها، عَرَّفه صديقه د.ويليام واتسون الأصغر Dr. William Watson, Jr، على جمعية لندن الملكية لتحسين المعرفة الطبيعية Royal Society of London for Improving Natural Knowledge، مما كان سببًا في منحه ميدالية كوبلي Copley Medal لاكتشافه أورانوس، وانتخابه زميلاً للجمعية. كما ساعده واتسون في الحصول على راتبٍ سنويٍ مقداره 200 جنيه إسترليني من الملك جورج الثالث George III، في عام 1782.

وبالتالي تمكَّن من الاستغناء عن مهنة الموسيقى، والتفرُّغ التام لعلم الفلك. وفي هذه الأثناء، تم تعيين ويليام عالمًا فلكيًا للملك جورج الثالث، وانتقلت عائلة هيرشل إلى قرية داتشيت، المُجاورة لقصر وندسور.

وبرغم كونه في الثالثة والأربعين من عُمره عند بداية امتهانه لمهنة الفلك، إلا إنه واصل الليل بالنهار لتأريخ نشأة السماوات.

من القضايا الجوهرية التي أنشأ هيرشل من أجلها تلسكوباته العملاقة، كانت طبيعة السُّدُم، والتي تظهر كبُقَعٍ مُضيئة في السماء. وظَنَّ بعض عُلماء الفلك في عصره أنها مجرد مجموعات من نجومٍ لا تُعَد ولا تُحصى، والتي تَمْتَزِج أضوائها لتُعْطِي مظْهَرًا لبنيًا.

وأعتقد البعض الآخر أن بعض السُّدُم تتكوَّن من سوائل مُضيئة. في شتاء 1781 و1782، ازداد اهتمام ويليام بالسُّدُم، ولاحَظَ من خلال أقوى تلسكوباته أن بعض السُّدُم تتكوَّن من نجوم، والتي قد تظهر بشكلٍ لَبَنِي إذا ما تم رصدها باستخدام مِرْقَاب أقل كفاءةً.

وأدْرَك أن السُّدُم الأخرى ستظهر نجومها المُنفردة، إذا تم رصدها باستخدام أدواتٍ أكثر قوةً. وهذا ما دفعه في عام 1784 و1785 لافتراض أن جميع السُّدُم تتكوَّن من النجوم، وأنه لا حاجة لافتراض وجود سائل غامض مُضئ؛ لتفسير الحقائق المُلاحَظَة.

وزَعَمَ أن السُّدُم التي لا تُرْصَد نجومها لا بُدَّ أن تنتمي لأنظمة في غاية البُعْد، وبما أنها تبدو ضخمة للراصد، فلا بُدَّ أن حجمها الحقيقي شاسع جدًا، ربما أكبر من المجموعة النجمية التي تنتمي إليها الشمس. وهذا الاستنتاج دَفَع ويليام لافتراض وجود ما سُمِّيَ فيما بعد: الجزر الكونية Island Universes للنجوم.

من أجل تفسير الاختلافات ما بين المجموعات النجمية، كان من الطبيعي أن يُوضِّح ويليام كثافتهم النسبية. والذي فعله من خلال مقارنة مجموعة نجمية مُتقاربة النجوم، بأخرى نجومها متناثرة على مدار المجموعة.

وأوْضَح أن هذه التكوينات تُظْهِر تأثير قوى التجاذب، وأن مجموعات النجوم المتناثرة بلا شك ستتكاثف وتتحوَّل إلى مجموعات مُتقاربة النجوم مع مرور الوقت. بعبارةٍ أخرى فإنَّ مجموعات النجوم المُتناثرة كانت في مرحلة مُبكرة من نشأتها عن تلك المجموعات المُتقاربة النجوم. وبالتالي توصَّل ويليام إلى أن التغيُّر في الوقت أو التطوُّر، هو أحد المفاهيم التفسيرية الجوهرية في علم الفلك.

في عام 1785، طوَّر نظرية عن نشأة الكون تقول: إن النجوم في الأصل كانت متناثرة في كافة أنحاء الفضاء اللا مُتناهي، ومع مرور الوقت أدَّت قوى التجاذب إلى انتظامهم في مجموعات مُتقاربة النجوم. وبالنظر إلى المجموعة النجمية التي تنتمي إليها الشمس، سعى إلى تحديد ماهيتها على أساس افتراضين.

1.إن تلسكوبه بإمكانه رؤية جميع النجوم المتواجدة في نظامنا الشمسي.

2.إن النجوم مُنتشرة بشكل مُنتظم على مدار المجموعة الشمسية.

ولكنه اضطر إلى التخَلِّي عن هذين الافتراضين فيما بعد. من خلال أبحاثه، أعطى أوَّل نموذج جوهري لفائدة علم الإحصاء في دراسة النجوم، حيث مَكَّنته من إحصاء عدد النجوم واستخدام هذه البيانات لتقدير المساحة التي تحتلها المجموعات النجمية في المجرات.

في عام 1787، انتقلت عائلة هيرشل إلى قرية وندسور القديمة، ثُمَّ إلى بلدة سلوغ المُجاورة في العام التالي، حيث أمضى ويليام ما بَقِيَ من عُمره. ليلةً تلو الأخرى، كلما كان الطقس وإضاءة القمر ملائمين، كان ويليام يَرْصُد السماء بمرافقة أخته كارولين، التي كانت تُسَجِّل مُلاحظاته.

وفي الليالي المُلَبَّدة بالغيوم، كان ويليام يُرْسِل أحدًا لمراقبة السماء واستدعائه في حالة انكشاف الغيوم. وأثناء النهار، غالبًا ما كانت كارولين تُلَخِّص نتائج عملهم، بينما كان ويليام يتولَّى صُنْع التلسكوبات، والتي كان يبيع العديد منها كمصدر للدخل.

أضخم التلسكوبات التي صنعها والذي لم يكن مُلائمًا للاستخدام العادي، كانت مرآته مصنوعة من معدنٍ عاكِس، قطرها 122 سنتيمترًا وبُعْدَها البؤري 12 مترًا. انتهى من إنشاء هذا التلسكوب الضخم في عام 1789، وأصْبَح أحد العجائب التقنية للقرن الثامن عَشْر.

نظرية تكوين السُّدُم

في 13 نوفمبر 1790، ارتبك مفهوم ويليام للنظام النجمي عندما رَصَدَ سديمًا استثنائيًا، فاضطر لتفسيره على أنه نجم مركزي مُحَاط بسحابة من السائل المُضئ. وهو اكتشاف مُتناقض مع تأويلاته السابقة. وفي تلك اللحظة استنتج ويليام أن العديد من السُّدُم التي لم يتمكَّن من رصد نجومها مُنفردة، حتى باستخدام أفضل تلسكوباته، ربما كانت "جزرًا كونية" بعيدة، وهي الأجرام السماوية التي تُعْرَف الآن باسم المجرات.

ومع ذلك تمكَّن من التوفيق بين نظريته السابقة وهذا الدليل الجديد، باستنتاج أنَّ النجم المركزي الذي رَصَدَه كان مُتكاثفًا خارج السحابة المُحيطة نتيجة لقوى الجاذبية. في عام 1811، عاد بنظريته عن نشأة الكون بالزمن إلى الوراء حتى مرحلة قبل تكوُّن النجوم من السائل.

نَتَج عن عمليات المسح المنهجية التي أجراها هيرشل على السُّدُم طوال عشرين عامًا، من عام 1783 وحتى 1802، إصدار ثلاثة فهارس تضم 2500 سديمًا ومجموعة نجوم، والتي استبدلها بنحو المائة بقعة لبنية المعروفة سابقًا. كما فَهْرَّس 848 نجم ثنائي، وهو عبارة عن نجمين يدوران حول مركز الكتلة المشترك، إلى جانب قياسات الإضاءة النسبية للنجوم. لاحظ أنَّ النجوم الثنائية لم تقع مُصَادفةً نتيجة لتناثر النجوم العشوائي في الفضاء، بل في الواقع يدور كل منهما حول الآخر.

نَشَرَ نحو 70 ورقة بحثية، والتي تضمنت دراسات عن حركة النظام الشمسي عبر الفضاء، وبيان اكتشافه للأشعة تحت الحمراء في عام 1800، وتحقيقات مُفَصَّلة عن الكواكب والأجرام الأخرى بالنظام الشمسي.

التكريم والإشادة

في عام 1781، تم إنتخابه زميلاً للجمعية الملكية في لندن ومُنِحَ ميدالية كوبلي.

في عام 1782، تم تعيينه عَالِم فلك للملك جورج الثالث.