محمد الرخا - دبي - الجمعة 11 مارس 2022 12:00 صباحاً - كيف يمكن توحيد نظرية الجاذبية لآينشتاين التي تصف الكون على مقياس كبير، مع ميكانيكا الكم التي تصف العالم على المستوى الذري؟.
السؤال يمثل تحديا صعبا في الفيزياء النظرية الحديثة، وإذا أجبنا عنه قد نستطيع الوصول إلى فهم أعمق لظواهر كونية غامضة؛ مثل الثقوب السوداء ونشأة الكون.
وفي هذا الإطار، نشر فريق مشترك من جامعة تشالمرز السويدية للتقنية، ومعهد ماساتشوستس الأمريكي للتقنية، بحثا واعدا في مجلة ”نيتشر كوميونيكيشنز“ العلمية، قد يقدم نتائج وأدلة جديدة على الصعوبات الكبيرة في فهم الجاذبية الكمية.
وقال دانيال بيرسون، الأستاذ الدكتور في قسم العلوم الرياضية في جامعة تشالمرز: ”نسعى جاهدين لفهم قوانين الطبيعة المكتوبة بلغة الرياضيات، للإجابة عن أسئلة الفيزياء، ما قد يحيلنا إلى اكتشافات جديدة في الرياضيات، في تقاطع حتمي مع أبحاث الجاذبية الكمية، في ميدان يصعب فيه إجراء التجارب“؛ وفقا لموقع ”سايتك ديلي“.
والثقوب السوداء، مثال عن ظواهر كونية معقدة تحتاج وضع توصيف موحد لها، فهي تنشأ جراء انفجار نجم ثقيل بما يكفي وتوسعه وانهياره تحت تأثير جاذبيته لوحدها، وتكون كتلته بالكامل مركزة في حجم ضئيل جدا.
ويبقى تفسير ميكانيكا الكم للثقوب السوداء قاصرا، مع أنه يشتمل على رياضيات متقدمة بشكل مذهل.
وفي معرض الحديث عن نموذج مبسط للجاذبية الكم؛ قال روبرت بيرمان، الأستاذ الدكتور في قسم العلوم الرياضية في جامعة تشالمرز، إن ”التحدي يكمن في وصف انبثاق الجاذبية كظاهرة أشبه ما تكون بظاهرة يومية؛ على غرار تدفق السوائل المنبثقة من الحركات العشوائية للقطرات، ونأمل أن نصل إلى توصيف انبثاق الجاذبية من نظام كمومي من المستوى الذري“.
ويقدم البحث المشترك رؤى جديدة عن الطاقة المظلمة الغامضة، إذ يصف آينشتاين في نظريته النسبية العامة، الجاذبية بأنها ظاهرة هندسية أشبه ما تكون بانثناءات وانحناءات السرير الناجمة عن وزن الشخص المستلقي عليه.
ولكن في نظرية آينشتاين، حتى الفضاء الفارغ في الكون يمتلك بنية هندسية غنية، وإذا نظرنا للفضاء عن كثب سنجد على المستوى الذري تقلبات كمومية أو تعرجات معروفة بالطاقة المظلمة المسببة لتوسع الكون من منظور أعم.
وقد يمثل البحث الجديد إرهاصات أولى للإجابة عن أسئلة حيرت العلماء لعقود، عن سبب نشوء التعرجات الكمية على المستوى الذري، والعلاقة بين نظرية آينشتاين عن الجاذبية، وميكانيكا الكم، ويمهد الطريق لاكتشافات ثورية في الرياضيات.