لا للانفجار العظيم؟ معادلة الكم تتوقع ان الكون ليس له بداية

قد يكون الكون موجودًا إلى الأبد ، وفقًا لنموذج جديد يطبق مصطلحات التصحيح الكمي لتكملة نظرية أينشتاين للنسبية العامة. قد يكون النموذج أيضًا مسؤولًا عن المادة المظلمة والطاقة المظلمة ، وحل المشكلات المتعددة في وقت واحد.

يبلغ العمر المقبول على نطاق واسع للكون ، حسب تقديرات النسبية العامة ، 13.8 مليار سنة. في البداية ، يعتقد أن كل شيء في الوجود قد احتل نقطة واحدة كثيفة بشكل لا نهائي أو التفرد. فقط بعد أن بدأت هذه النقطة في التوسع في "الانفجار الكبير" بدأ الكون.

على الرغم من أن التفرد الكبير ينشأ بشكل مباشر ولا يمكن تجنبه من رياضيات النسبية العامة ، فإن بعض العلماء يرون أنه إشكالية لأن الرياضيات يمكن أن تفسر فقط ما حدث فورًا - وليس في أو قبل - التفرد.

وأخبر أحمد فرج علي من جامعة بنها ومدينة زويل للعلوم والتكنولوجيا في مصر في موقع "فيز" أن "التفرد الكبير" هو أخطر مشكلة في النسبية العامة لأن قوانين الفيزياء تبدو وكأنها تتحلل هناك.

وقد أظهر علي ومساعده سوارية داس في جامعة ليثبريدج في ألبرتا بكندا ، في بحث منشور في فيزياء رسائل ب ، أن التفرد الكبير يمكن أن يحل بالنموذج الجديد الذي لا يوجد للكون فيه بداية ولا نهاية.

إعادة النظر في الأفكار القديمة

يؤكد الفيزيائيون على أن شروط التصحيح الكمي لا يتم تطبيقها بشكل مخصص في محاولة للتخلص بشكل خاص من التفرد للانفجار العظيم. يعتمد عملهم على أفكار قام بها الفيزيائي النظري ، ديفيد بوم ، المعروف أيضًا بإسهاماته في فلسفة الفيزياء. ابتداء من 1950s ، استكشفت Bohm استبدال الجيوديسيا الكلاسيكية (أقصر الطرق بين نقطتين على سطح منحن) مع المسارات الكوانتية.

في صحيفتيهما ، طبق علي وداس هذه المسارات البوهيمية إلى معادلة تطورت في الخمسينيات من القرن الماضي بواسطة الفيزيائية أمل كومار رايتشودوري في جامعة الرئاسة في كولكاتا ، الهند. كان رايتشودوري أيضًا مدرسًا لداس عندما كان طالبًا جامعيًا لتلك المؤسسة في التسعينات.

باستخدام معادلة ريشودوهوري المصحَّحة الكَمّية ، استنبط علي وداس معادلات فريدمان المُصَحَّبة ، التي تصف توسع الكون وتطوره (بما في ذلك الانفجار العظيم) في سياق النسبية العامة. على الرغم من أنها ليست نظرية حقيقية للجاذبية الكمية ، إلا أن النموذج يحتوي على عناصر من كل من النظرية الكمية والنسبية العامة. كما يتوقع علي وداس أن تتحقق نتائجهما حتى وإن تمت صياغة نظرية كاملة لثقل الكم.


لا تفرد
بالإضافة إلى عدم توقع التفرد الكبير ، فإن النموذج الجديد لا يتنبأ بحدوث "مشكلة كبيرة". في النسبية العامة ، يكون أحد مصير الكون المحتمل هو أنه يبدأ في التقلص حتى ينهار في نفسه في أزمة كبيرة ويصبح نقطة كثيفة بشكل لا نهائي مرة أخرى.

يشرح علي وداس في ورقتهما أن نموذجهما يتجنب المفردات بسبب الاختلاف الرئيسي بين الجيوديسيا الكلاسيكية ومسارات بوهميان. في نهاية المطاف ، تعبر الجيوديسيا الكلاسيكية بعضها البعض ، والنقاط التي تتلاقى فيها هي فردية. في المقابل ، لا تعبر مسارات Bohmian أبدًا بعضها البعض ، لذلك لا تظهر المفردات في المعادلات.

في المصطلحات الكونية ، يشرح العلماء أن التصحيحات الكمومية يمكن اعتبارها كمصطلح ثابت كوني (بدون الحاجة إلى الطاقة المظلمة) ومصطلح إشعاع. هذه الشروط تحافظ على الكون بحجم محدود ، وبالتالي تعطيه عمر لا نهائي. كما تضع المصطلحات تنبؤات تتفق بشكل وثيق مع الملاحظات الحالية للثابت الكوني وكثافة الكون.

جسيمات الجاذبية الجديدة

من الناحية الفيزيائية ، يصف النموذج الكون بأنه مملوء بسائل كمي. يقترح العلماء أن هذا السائل قد يتكون من الجرافيتون ـ وهي جسيمات افتراضية لا كتلة لها تتوسط قوة الجاذبية. إذا كانت موجودة ، ويعتقد أن الجرافيت تلعب دورا رئيسيا في نظرية الجاذبية الكمية.

في ورقة ذات صلة ، قدمت داس والمتعاون الآخر ، راجيت بهادوري من جامعة ماكماستر ، كندا ، المزيد من المصداقية لهذا النموذج. تبين أن تشكل متكثفا بوز-آينشتاين (سميت على اسم آينشتاين و عالم فيزياء هندي آخر ، ساتيندراناث بوز) في درجات حرارة كانت موجودة في الكون في كل العصور.

وبدافع من إمكانات النموذج لحل مشكلة "الانفجار الكبير" وحساب المادة المظلمة والطاقة المظلمة ، يخطط الفيزيائيون لتحليل نموذجهم بشكل أكثر صرامة في المستقبل. يشمل عملهم المستقبلي إعادة دراسة دراستهم مع الأخذ في الاعتبار الاضطرابات الصغيرة غير المتجانسة وغير المتجانسة ، لكنهم لا يتوقعون اضطرابات صغيرة تؤثر بشكل كبير على النتائج.

وقال داس "من الملائم ملاحظة أن مثل هذه التصحيحات المباشرة يمكن أن تحل الكثير من القضايا في وقت واحد."

اعداد وترجمة /فادي طارق 

المصدر