يقترح العلماء الجاذبية الكمومية لتفسير ولادة الكون

قدم الباحثون بقيادة نياش أفشوردي، من جامعة واترلو، نظرية جديدة يمكن أن تحل أحد أكبر الألغاز في الفيزياء: ما حدث في اللحظات الأولى للانفجار الكبير. ويتحدى هذا الاقتراح، الذي يسمى الجاذبية الكمية التربيعية، النسبية العامة لأينشتاين من خلال اقتراح أن الجاذبية، عندما تمتد إلى طاقات عالية للغاية، يمكن أن تفسر ولادة الكون دون الحاجة إلى تفردات لا نهائية.

النسبية العامة، التي تم تطويرها منذ أكثر من قرن من الزمان، تعمل بشكل مثالي في العديد من المواقف. لكنها تفشل فشلا ذريعا عند تطبيقها على الانفجار الكبير. في تلك اللحظة، تتنبأ النظرية بظروف مستحيلة: الكثافة اللانهائية، والانحناء، ودرجة الحرارة. ووفقا لأفشوردي، فإن هذا يشير إلى أن أينشتاين أغفل شيئا ما من معادلته.

عدم اكتمال الجاذبية الكلاسيكية

تبدأ نظرية الانفجار الكبير التقليدية بجاذبية أينشتاين ثم تضيف مكونات إضافية، بشكل أساسي “مجال تضخم” افتراضي، لتفسير التوسع السريع الأولي للكون. إنه مثل تصحيح ثغرة في نظرية غير كافية.

ويتساءل عمل الفريق عما إذا كان بعض هذا السلوك يمكن أن يأتي مباشرة من الجاذبية نفسها، بمجرد تمديده للعمل في طاقات عالية للغاية. بدلًا من التعامل مع الانفجار الكبير كنقطة تفشل فيها المعادلات، يدرس الباحثون نظرية تحتوي فيها الجاذبية بالفعل على المكونات الضرورية لوصف هذه المرحلة البدائية للغاية بشكل متسق.

وأوضح أفشوردي مفهوم “الاكتمال فوق البنفسجي”: وهي نظرية تظل كاملة ومتسقة مع نفسها حتى في الطاقات العالية بشكل اعتباطي. يستعيد التمديد الذي اقترحه الفريق نموذجًا للتضخم الكوني المبكر مع احتمال القضاء على المفهوم الإشكالي للتفرد المبكر.

كيف تعمل النظرية

تعيد الجاذبية الكمومية التربيعية بشكل أساسي تعريف كيفية فهمنا للقوة التي تحكم الكون في أصغر مقاييسه. وتتناسب النظرية مع بيانات الرصد الحالية بشكل جيد للغاية، وفي بعض الحالات أفضل من العديد من النماذج التضخمية القياسية.

أكثر ما أدهش الباحثين هو مدى ظهور مرحلة شبيهة بالتضخم بشكل طبيعي بمجرد معالجة النظرية في سياق ثابت عالي الطاقة. عادة، يعتقد العلماء أن التضخم هو شيء يجب إضافته إلى الجاذبية. هنا، ينشأ بشكل طبيعي من الجاذبية نفسها.

Leia Também

سبع ساعات ذكية تكتسب مكانة بارزة مع التكلفة والفائدة في مايو 2026

ماراثون يفوز بمراجعة متوهجة لتصميم مستوى Bungie والمعارك المسلحة

تكشف الدراسات أن التعليم باستخدام الذكاء الاصطناعي يحسن جودة الاستجابات الناتجة

• تحافظ الجاذبية الكمومية التربيعية على الاتساق عند الطاقات العالية بشكل تعسفي
• يستعيد نموذج التضخم الكوني الأولي دون التفردات
• يتناسب بشكل جيد مع بيانات الرصد الحالية
• يقلل الحاجة إلى افتراضات إضافية حول الكون المبكر
• يقدم نهجا أكثر أناقة لمشكلة الأصول الكونية

اختبارات المراقبة في المستقبل

والخطوة التالية للفريق هي تحسين تنبؤات المراقبة للنموذج ومقارنتها بعناية مع البيانات المستقبلية. ويتبع البحث اتجاهين رئيسيين: النظري والرصدي.

على الصعيد النظري، يريد الباحثون فهم بنية الجاذبية الكمومية بشكل كامل واختبار قوة الاستنتاجات بما يتجاوز السيناريو المبسط الذي درسوه. ومن الناحية الرصدية، فإنهم بحاجة إلى تقديم تنبؤات أكثر وضوحًا لموجات الجاذبية البدائية وغيرها من آثار الكون المبكر.

إن الأدلة الرصدية التي يمكن أن تؤكد نظرية الفريق ستأتي من بعض أقدم الإشارات التي يمكن ملاحظتها في الكون. تحمل التموجات الصغيرة في الزمكان، والتي تسمى موجات الجاذبية البدائية، معلومات مباشرة عن الانفجار الكبير. ولا تقل أهمية عن ذلك البصمات الدقيقة في الخلفية الكونية الميكروية، وهي أحفورة كونية تمثل أول ضوء للكون متبقي منذ أن كان عمر الكون 380 ألف سنة فقط.

لماذا يهم هذا؟

بالنسبة للفيزيائيين، إثبات مفهوم الجاذبية الكمية يعادل الكأس المقدسة. من شأنه أن يسد الفجوة بين تفسيرنا للكون على مقاييس كونية واسعة، تحكمها النسبية العامة، وعلى مقاييس صغيرة، تحكمها فيزياء الكم. لعقود من الزمن، بحث العلماء عن نظرية موحدة تعمل على كلا الطرفين.

وشدد أفشوردي على أنه إذا كشفت الملاحظات المستقبلية عن النمط الصحيح لموجات الجاذبية البدائية أو غيرها من العلامات المميزة في الخلفية الكونية الميكروية، فسوف توفر طريقة لاختبار ما إذا كانت هذه الصورة للكون المبكر صحيحة. وبخلاف ذلك، قد يكون من الضروري تقديم تفسير أكثر تقليدية.

يمثل هذا البحث امتدادًا بسيطًا نسبيًا لنظرية أينشتاين، ولكن مع إمكانية المساهمة بشكل كبير في حل المشكلة العميقة لأصولنا الكونية. ويتابع المجتمع العلمي الخطوات التالية لهذا التحقيق باهتمام.