يقترح العلماء جاذبية جديدة لتفسير ولادة الكون

قام فريق دولي من الباحثين بتطوير نظرية منقحة للجاذبية يمكنها حل أحد أعظم ألغاز الفيزياء: كيف ولد الكون. يسعى ما يسمى بالجاذبية الكمية التربيعية إلى سد الفجوة بين النسبية العامة لأينشتاين وميكانيكا الكم في اللحظات الأولى من الانفجار الكبير.

وتشير الدراسة التي أجراها نياش أفشوردي، الأستاذ في جامعة واترلو ومعهد المحيط، إلى أن الجاذبية نفسها تحتوي على المكونات اللازمة لتفسير التوسع الأولي للكون، دون الاعتماد على مفاهيم افتراضية إضافية. يشكك العمل في وجهة النظر التقليدية لكيفية بداية الكون.

المشكلة في نظرية أينشتاين

النسبية العامة، التي طورها ألبرت أينشتاين في عام 1915، دقيقة للغاية في وصف الكون على مقاييس كبيرة. ومع ذلك، تواجه النظرية انهيارًا خطيرًا عند تطبيقها على اللحظات الأولى للانفجار الكبير وداخل الثقوب السوداء.

في ظل هذه الظروف القاسية من الكثافة ودرجة الحرارة والانحناء، تتنبأ معادلات أينشتاين بالتفرد، وهي النقطة التي تصبح فيها الكثافة ودرجة الحرارة لا نهائية. يوضح أفشوردي: “يشير هذا عادةً إلى أن النظرية قد تم دفعها إلى ما هو أبعد مما يمكن الاعتماد عليه”. النسبية العامة ببساطة لا تعمل عند طاقات عالية مثل تلك التي كانت موجودة عند ولادة الكون.

لقد حاول العلماء حل هذا النقص منذ عقود. كان النهج القياسي هو قبول النسبية العامة ثم إضافة طبقات إضافية من النظرية -معظمها مجال تضخم افتراضي- لشرح كيفية توسع الكون بهذه السرعة بعد الانفجار الكبير مباشرة.

كيف تعمل الجاذبية الجديدة

ويعكس اقتراح أفشوردي وفريقه هذا المنطق. وبدلاً من إصلاح النسبية العامة بمكونات إضافية، قاموا بتوسيع نظرية الجاذبية نفسها بحيث تظل ثابتة حتى عند الطاقات العالية للغاية. وهذا الامتداد هو ما يسميه الفيزيائيون “الاكتمال فوق البنفسجي”.

وقال أفشوردي: “يتساءل نهجنا عما إذا كان بعض هذا السلوك في الكون المبكر يمكن أن يأتي مباشرة من الجاذبية، بمجرد تمدده بطريقة تتصرف بشكل أفضل في الطاقات القصوى”. تحافظ الجاذبية الكمومية التربيعية على معادلات أينشتاين كقاعدة، ولكنها تضيف مصطلحات رياضية تضمن أن النظرية تعمل على أي مقياس للطاقة.

Leia Também

تكشف وثائق المحاكمة عن مفاوضات إيلون ماسك السرية مع OpenAI

تقترح GameStop شراء موقع eBay بقيمة 55.5 مليار دولار لمنافسة Amazon

تقسم تقنيات التلفزيون المستهلكين عندما يتعلق الأمر بمشاهدة كأس العالم 2026

ومن المثير للدهشة أنه عندما طبق الفريق هذه الجاذبية الممتدة على الانفجار الكبير، ظهرت مرحلة شبيهة بالتضخم بشكل طبيعي من المعادلات. ولم يكن من الضروري إدخاله يدويًا. وقال أفشوردي: “كان من المدهش أنه يمكن أن يخرج من الجاذبية نفسها”. من المحتمل أيضًا أن يلغي النموذج مفهوم التفرد الأولي، تلك النقطة المستحيلة حيث يكون كل شيء لانهائيًا.

اختبارات المراقبة في الأفق

ويشير الباحثون إلى اتجاهين رئيسيين للبحث المستقبلي:

• تحسين الفهم النظري للنموذج واختبار قوته بما يتجاوز السيناريوهات المبسطة التي تمت دراستها بالفعل
• تطوير تنبؤات رصدية واضحة تسمح بتمييز هذه النظرية عن نماذج التضخم التقليدية
• ابحث عن أنماط محددة في موجات الجاذبية البدائية
• تحليل العلامات الدقيقة في الخلفية الكونية الميكروية (CMB)، وهي بقايا أحفورية كونية للضوء الأول للكون
• استخدم البيانات من الملاحظات المستقبلية لتأكيد أو دحض الفرضية

وأوضح أفشوردي: “هذه بعض المجسات القليلة التي يمكن أن تخبرنا مباشرة عن الفيزياء في أوقات بعيدة للغاية”. إذا كشفت الملاحظات المستقبلية عن النمط الصحيح لموجات الجاذبية البدائية، أو العلامات المميزة على الإشعاع CMB التي تنبأ بها النموذج، فإنها ستوفر طريقة ملموسة لاختبار ما إذا كانت هذه الرؤية للكون المبكر صحيحة.

تتناسب مع البيانات الحالية

يتناسب النموذج المقترح جيدًا مع البيانات الكونية المتاحة حاليًا. وفي بعض الحالات، تناسب الملاحظات بشكل أفضل من العديد من نماذج التضخم القياسية. هذا لا يثبت صحة النظرية، فهناك حاجة إلى مزيد من الوقت والملاحظات، لكنه يوفر الأمل في أن هذا المسار يمكن أن يؤدي إلى إجابات حقيقية.

تمثل الجاذبية الكمومية الكأس المقدسة للفيزياء النظرية. إن توحيد النسبية العامة مع ميكانيكا الكم من شأنه أن يسد فجوة أساسية في فهمنا للطبيعة. وهذا من شأنه أن يفسر كيفية عمل الكون على مقاييس كونية واسعة وأيضا على مقاييس دون ذرية صغيرة حيث تكون النظريتين غير متوافقتين.

إذا تبين أن نهج أفشوردي وفريقه صحيح، فلن يقتصر الأمر على تفسير الانفجار الكبير بشكل أكثر اتساقًا فحسب. وهذا يعني أيضًا أن أينشتاين كان شبه متأكد من أن نظريته تحتاج فقط إلى امتداد طبيعي للعمل عند طاقات متطرفة حقًا، دون الحاجة إلى مفاهيم إضافية جديدة جذريًا.