منذ قرن واحد، عاشت الفيزياء تواليًا من الاختراعات التي غيّرت فهمنا للكون. ومع ذلك، في الآونة الأخيرة، يبدو أن هذا المجال قد وصل إلى هضبة. تظل الأسئلة الأساسية التي حيرت العلماء قبل قرن واحد لا تزال تجعلنا نحتار اليوم. وخاصة، لغز المادة الداكنة، والمعنى الحقيقي للميكانيكا الكمومية، والتوافق الغامض بين الجاذبية والفيزياء الكمومية بقيت غير محلولة.
ظهر مؤخرًا شعاع من الأمل مع العمل الذي قام به جوناثان أوبنهايم، أستاذ نظرية الكم في جامعة كوليدج لندن. لفتتني وجهة نظر أوبنهايم الفريدة حيث نشترك كلاً منا في تاريخ فكري لدراسة الثقوب السوداء ومعضلة المعلومات المحيطة بها. في حين تباينت مساراتنا فيما يتعلق بجذر المشكلة، فإن اقتراح أوبنهايم للحمل على الجاذبية يقدم إمكانية مثيرة للاهتمام.
يقترح أوبنهايم فكرة بسيطة لكنها جذرية: إدخال العشوائية في الجاذبية، على غرار التصرف التكهني للميكانيكا الكمومية. على عكس قوى الأساسية الأخرى، مثل الكهرومغناطيسية والقوى النووية القوية والضعيفة، التي يصفها العمليات الكمومية، تظل الجاذبية نظرية كلاسيكية، كما يصفها النسبية العامة لأينشتاين. إنها تلتزم بالتحديدية، حيث يمكن توقع الأحداث المستقبلية من الأحداث السابقة. وعلى العكس من ذلك، تعتمد الميكانيكا الكمومية على العشوائية والتباس الأساسي.
أينشتاين، الداعم القوي للتحديدية، كان يعتقد أن العشوائية في الميكانيكا الكمومية تشير إلى انقصاص أساسي في النظرية. كان أمله هو أن يجد نظرية كلاسيكية يمكن أن تفسر تمامًا عمل الكون. وعلى الرغم من النجاح التجريبي للنسبية العامة، فإنها تفشل في التعامل مع بعض الحالات التي تحدث فيها الخصائص الكمومية.
على سبيل المثال، لننظر إلى تجربة فتحتي الشق المزدوجة الشهيرة باستخدام الإلكترونات. تظهر هذه الجسيمات مزدوجية الموجة والجسيم، مما يعني أنها يمكن أن تمر عبر الشقين معًا. ومع ذلك، إذا كانت الإلكترونات لديها كتلة، التي تولد جاذبية، كيف يمكن للنسبية العامة أن تفسر وجودها المتزامن في مكانين؟ تفقد النظرية الإجابة.
تنشأ صعوبات مماثلة عند محاولة فهم ظواهر مثل الثقوب السوداء والانفجار الكبير. ببساطة، الرياضيات الخاصة بأينشتاين لا تستطيع التعامل مع هذه الحالات المتطرفة. لقد سعى العلماء الفيزيائيين لفترة طويلة لإيجاد نظرية يمكنها أن توفق ميكانيكا الكم مع الجاذبية، المعروفة باسم “الجاذبية الكمية”.
على الرغم من المحاولات التي تمت في الثلاثينيات لصياغة نظرية كمية للجاذبية، إلا أن هذه الجهود فشلت في النهاية. استكشف ريتشارد فينمان وبرايس ديويت وغيرهما إمكانية تكميم الجاذبية باستخدام الأطر الرياضية الحالية. للأسف، فإن النظرية الناتجة، المعروفة باسم الجاذبية التجريديّة المكملة، تبين غير كافية عندما تُمتد إلى سيناريوهات متطرفة.
بغض النظر عن التحديات، فإن مقترح أوبنهايم لإدخال العشوائية في الجاذبية يفتح طرقًا جديدة للتحقيق. من خلال قبول طبيعة الميكانيكا الكمومية غير المتنبئة ودمجها مع الجاذبية، قد نجد أخيرًا حلا للمشاكل العالقة التي عانى منها العلماء لمدة قرن. على الرغم من أن الطريق المقبل قد يكون شاقًا، إلا أننا يمكننا تجديد جهودنا لكشف أسرار الكون وبناء تفهم جديد للفيزياء باستلهامنا من عمل أوبنهايم.
الأسئلة الشائعة:
1. ما هي أهم الألغاز العالقة في الفيزياء؟
تتضمن الألغاز العالقة في الفيزياء طبيعة المادة الداكنة، والمعنى الحقيقي للميكانيكا الكمومية، ومصالحة الجاذبية مع الفيزياء الكمومية.
2. من هو جوناثان أوبنهايم؟
جوناثان أوبنهايم هو أستاذ نظرية الكم في جامعة كوليدج لندن. لقد ساهم في دراسة الثقوب السوداء ومعضلة المعلومات المحيطة بها.
3. ما هو اقتراح أوبنهايم لحل ألغاز الفيزياء؟
يقترح أوبنهايم إدخال العشوائية في الجاذبية، على غرار التصرف التكهني المتواجد في الميكانيكا الكمومية. يمكن أن يعمل هذا الاقتراح على جمع الميكانيكا الكمومية مع الجاذبية وتقديم حلول لمشاكل مستمرة في الفيزياء.
4. ما الفرق بين الميكانيكا الكمومية والنسبية العامة؟
الميكانيكا الكمومية هي نظرية تصف سلوك الجسيمات على المستوى الذري والجزيئي وتستوعب مبادئ مزدوجية الموجة والجسيم، الترصد وعدم اليقين. النسبية العامة، من ناحية أخرى، هي نظرية كلاسيكية تصف الجاذبية وتلتزم بالتحديدية، حيث يمكن توقع الأحداث المستقبلية من الأحداث السابقة.
5. لماذا تفشل النسبية العامة في التعامل مع بعض الحالات؟
تفشل النسبية العامة في التعامل مع بعض الحالات، مثل سلوك الجسيمات الذي يجمع بين خصائص الأمواج والجسيمات (مزدوجية الموجة) والسيناريوهات المتطرفة مثل الثقوب السوداء. النظرية غير كافية عندما يتعلق الأمر بدمج الخصائص الكمومية.
المصطلحات الأساسية:
1. المادة الداكنة: نوع من المادة الافتراضية يعتقد أنه يشكل جزءًا كبيرًا من الكتلة الإجمالية في الكون، ولكنها لا تنبعث وتمتص ولا تتفاعل مع الضوء أو الإشعاعات الكهرومغناطيسية.
2. الميكانيكا الكمومية: فرع من الفيزياء يتعامل مع سلوك الجسيمات على المستوى الذري والجزيئي ويشمل مب
The source of the article is from the blog queerfeed.com.br