نظرية الجاذبية الكفاركية

[ع ع 0]

 

نظرية الجاذبية الكفاركية

 

 

البروفيسور Stephen Hawking توصل الى فكرة جديدة قادرة على توضيح الاسباب التي جعلت الانفجار العظيم قادر على خلق الكون الذي نحن فيه. علماء الفلك يمكنهم رؤية ان الكون القديم توسع بطريقة تسارعية لمسافات بعيدة، من حيث ان طرفي الكون يملكون المستوى نفسه من حرارة الاشعة الخلفية.

 

لقد اُقترح ان توسع مماثل يحدث في المناطق القريبة، لها ذات الخصائص الكونية، ممايوضح انسجام هذا التوسع الذي اطلق عليه اسم " التضخم". ولكن هذه التفسيرات لم تقدم جوابا على تساؤل بسيط:"لماذا ادى الانفجار الى التضخم"، او بمعنى اخر لماذا كان التضم لامفر منه؟

 

البروفيسو خوكين مشهور على الاخص بفضل اهتمامته بخلق الانسجام بين نظرية الكفارك ونظرية الجاذبية ونظرية النسبية في نظرية جديدة تسمى "جاذبية الكفانت". quantum gravity.

 

ميكانيك الكفانت يقدم إمكانيات غير محدودة لاكثر الافكار غرابة، التي ممكن ان تقدم توضيحا من زواية غير معهودة، عن مبررات حدوث التضخم منذ اللحظة التي كان فيها الكون لايزيد عن حجم الذرة.. Quantum lore, اي عندما ينتقل جزيئ ضوئي من النقطة آ الى النقطة ب لاياخذ طريق واحد وانما يقوم بتجربة كل الطرق في نفس الوقت، مع استخدام كل طريق مباشر بالدرجة الاولى. هذا الامر يعطينا " النتيجة الجمعية للتاريخ".

 

في هذه النظرية يوصف الكون الاول كجسم رياضي ويطلق عليه الوظيفة الموجية، وكما هو الحال عليه عند الجزيئ الضوئي، اقترحت مجموعة الابحاث قبل عامين، ان ذلك يعني انه لايوجد مصدر خاص للكون: عوضا عن الكون كوظيفة موجية يوجد العديد من الامكانيات يمكن التعاطي معها.

 

هذا الامر يعطي القليل: انه يعني انهم يعتبرون ان الكون قد نشأ بكل الطرق المتاحة ( ولربما ايضا بالطرق الغير متاحة). هذا الكم الهائل من " البذرة الاولى" البعض يرى في ذلك ان خلق الكون يدخل يختلط فيه جميع الاطياف، بمافيه الالهية. وتماما كما هو الحال عليه مع الافكار الجديدة يوجد هنا مشكلة. العلماء كانوا متفقين على انهم لايستطيعون تفسير تضخم الكون الذي تدل كل الدلائل على وجوده بقوة حولنا.

 

الان في مقال جديدة نشرت على صفحات Physical Review Letters من قبل مجموعة على رأسها Prof James Hartle من جامعة كاليفورنيا، توصلوا الى ان حساباتهم السابقة لتضخم الكون كان خطأ، لكونهم لم يفكروا او ياخذوا بالاعتبار بما يكفي من جهة الافتراضات النظرية ومن جهة اخرى المعطيات التي حصلنا عليها من مصادر الملاحظات الاخرى.

 

في البداية توصلوا الى ان الاحتمال الاقوى ان يكون الكون قد بدء القليل من التضخم في البادية بمايكفي لمقاومة التغييرات. الان وبعد التصليحات لأخذ بعين الاعتبار ان المعطيات حول كيفية حدوث التضخم ماخوذة عن قسم محدود من الكون، توصلوا الى ان الوظيفة الموجية بذاتها مؤشر على فترات طويلة من التضخم. .

 

اقتراح التمدد الموجي يوضح اسباب انتفاخ الكون. وتخلينا عن " معتقداتنا" المبنية على احكام قصيرة النظر سمحت لنا بتحقيق تغييرات راديكالية. اغلب الموديلات عن الكون من نوع "من العمق الى الاعلى"، اي نبدأ الانطلاق من قواعد الانفجار الكبير ونتقدم الى الامام. ولكن البروفيسور هيرتوغ والبروفيسور هاوكين يقولان: لايمكن لنا ان نعلم القواعد الاصلية التي حصل بموجبها بدء انطلاق تشكل الكون. على العكس، نعلم ونستطيع ان نعلم المرحلة الاخيرة من هذا التشكل، وهي التي نعايشها الان.

 

لهذا السبب فإن فكرتهم تعتمد على الانطلاق من الواقع الذي نعرفه الان والعودة الى الخلف الى الظروف التي كانت في البدء، وبالتالي لانحتاج ، والى درجة كبيرة، ان نسمح لمفهوم Quantum lore, ان يفسر كيفية تضخم العالم. بهذا الشكل نصل الى ان الكون ليس لديه بداية اصيلة وتاريخ واحد ، وانما مجموعة مختلفة من البدايات، عايشهم جميعا. هذه النظرية تحصل على شعبيتها من كونها تتناسب مع نظرية الاوتار الفائقة، التي تعتبر الاكثر تأهيلا لتصبح نظرية " كل شئ".

 

نظرية الاوتار الفائقة تعترف بوجود "مجموعة مختلفة من العوالم متصلة بكوننا" ولكنها لاتقدم تعاريف لهذه العوالم اوتفسير لماذا كوننا يظهر كما هو عليه الان. "For this, one needs a theory of the wave function of the universe." والان نحن نملك هذه النظرية، والخطوة التالية هي وضعها في التطبيق للتاكد من صحة معطياتها بالارتباط مع الامر الواقع.

 

Quantum Gravity?

 

المشكلة المباشرة التي تواجهنا عند تحويل الجاذبية الى عالم الكفانت يمكن تلخيصها بكلمة واحدة : اللانهاية. في التوضيحات التي يعمل العلماء معها والمبنية على اساس، مثلا، الموديل الناجح لوصف الجزيئات الاساسية للكهرباء المغناطيسية، يصطدمون على الدوام بمعطيات لاخطأ فيها ذات تعابير غير معينة من نوع " واحد تقسيم صفر". لهذا السبب لايمكن الحصول على تعابير لها قيمة ولها معنى من مثل هذه النظرية.

 

ظهور هذه القيم الغير معينة في المحاولات لتحويل المغناطيسية الى كفانت بالطريقة الكلاسيكية يجد اسبابه في ان احجار البناء الاساسية في هذه النظرية على شكل نقاط، بمعنى اخر لايملكون طول.. في طريقة حساب فعالية الاصطدام بين الجزئيات يدخل ضرورة حساب عوامل من نوع 1/(x-y), حيث اكس واي هما موقع جزيئتين. اللانهاية تظهر عندما يكون هذين الجزيئين في ذات الموقع x=y.

 

في عملية تحويل الجاذبية الى كفانت يوجد ايضا طيف اخر. جميع التجارب في خدمة هذا التوجه تشير الى ان نظرية من هذا النوع يجب ان تحتوي على بقية القوى الاخرى. هذا الامر طبيعي بالانطلاق من ان الجاذبية تؤثر على جميع اشكال الطاقة، التي وحسن نظرية النسبية تساوي مربع الكتلة.

 

من هنا يظهر ان نظرية عن " الجاذبية الكفانتية" بالضرورة يجب ان تكون عامة للقوى الاربعة (قوة الجابية، المغناطيسية، القوة الذرية الذرية الضعيفة والقوة الذرية القوية). بهذا يكون حلم اينشتاين عن نظرية توحد الفيزياء قد اصبح ممكنا. ان العاملين على تشكيل هذه النظرية يحصلون على مساعدة كبيرة من التناظر المعروف بإسم: supersymmetri.

 

المصادر:

Nature 442, 988. Nature News & Views, M. Bojowald.

Quantum Systems

Gravitational Astrophysics Research

Elementary Particles

Stephen Hawking's explosive new theory

Kvantgravitation

Från absolut tid till supersträngar

Quantum_gravity