وجدت دراسة عيب في نظرية الجاذبية الناشئة

في السنوات الأخيرة ، كان بعض الفيزيائيين يحققون في إمكانية أن الجاذبية ليست في الواقع قوة أساسية ، بل هي ظاهرة ناشئة تنشأ عن الحركة الجماعية لجزء صغير من المعلومات المشفرة على أسطح الزمكان المسماة الشاشات الثلاثية الأبعاد. النظرية ، التي تدعى الجاذبية الناشئة ، تتوقف على وجود علاقة وثيقة بين الجاذبية والديناميكا الحرارية.

لكن الجاذبية الناشئة حصلت على نصيبها من النقد ، ومع ذلك تضيف ورقة جديدة إلى ذلك من خلال إظهار أن أسطح الشاشة الثلاثية الأبعاد التي وصفتها النظرية لا تتصرف فعليًا بالديناميكا الحرارية ، مما يقوض الافتراض الأساسي للنظرية.

قام زهي وي وانج ، عالم الفيزياء بجامعة جيلين في مدينة تشانغتشون بالصين ، وصمويل ل. براونشتاين ، أستاذ علوم الكم الكمومي في جامعة يورك في المملكة المتحدة ، بنشر بحثهم حول الأسطح غير الحرارية في عدد حديث من اتصالات الطبيعة.

وقال وانج لموقع Phys.org "نظرية الجاذبية الناشئة لديها ادعاءات قوية جدا: أنها يمكن أن تفسر أشياء مثل المادة المظلمة والطاقة المظلمة ، ولكن أيضا إعادة إنتاج عقود من العمل الناتج عن النسبية العامة العادية". 

في السياق الكوسمولوجي ، تشير الأسطح بشكل عام إلى أي منطقة ثنائية الأبعاد في الزمكان. بعض هذه الأسطح ، مثل آفاق الثقوب السوداء وغيرها من الأشياء ، يتم تأكيدها لتكون ديناميكا حرارية. بالنسبة لآفاق الثقب الأسود ، كان هذا معروفًا منذ السبعينيات ، حيث أن القوانين التي تحدد ميكانيكا الثقب الأسود تشبه بشكل مباشر قوانين الديناميكا الحرارية. وهذا يعني أن آفاق الثقب الأسود تمتثل للمبادئ الديناميكية الحرارية مثل الحفاظ على الطاقة والحصول على درجة حرارة موجبة والانتروبيا.

وفي الآونة الأخيرة ، تم تخمين الأسطح التي ليست آفاق للامتثال لقوانين الديناميكا الحرارية ، مع الشاشات الثلاثية الأبعاد في نظرية الجاذبية الناشئة كأنها مثال واحد. ومع ذلك ، حتى الآن هذه التخمينات لم تكن مبررة تماما.

في الورقة الجديدة ، اختبر العلماء ما إذا كانت أنواع مختلفة من الأسطح تمتثل للتناقض مع القانون الأول للديناميكا الحرارية ، وهو شكل خاص من أشكال الحفاظ على الطاقة. تكشف نتائجها أنه في حين أن الأسطح القريبة من الثقوب السوداء (التي تسمى الأُطُر الممتدة) تلتزم بالقانون الأول ، فإن الأسطح العادية - بما في ذلك الشاشات الثلاثية الأبعاد - لا تفعل ذلك. الاستثناء الوحيد هو أن الأسطح العادية التي تكون متماثلة كروية تمتثل للقانون الأول.

فكما يشرح العلماء ، فإن النتيجة التي امتدت آفاقها تمتثل للقانون الأول ليست مفاجئة ، لأن هذه السطوح ترث الكثير من سلوكها من الآفاق القريبة. ومع ذلك ، يحذر العلماء من أن النتائج لا تعني بالضرورة أن الآفاق الممتدة تمتثل لجميع قوانين الديناميكا الحرارية. من ناحية أخرى ، فإن اكتشاف أن الأسطح العادية لا تلتزم بالقانون الأول هو أمر غير متوقع ، خاصة أنه أحد الافتراضات الرئيسية للجاذبية الناشئة. من الآن فصاعدًا ، سيعمل الباحثون على فهم ما يعنيه هذا لمستقبل الجاذبية الناشئة ، وكذلك استكشاف الآثار المحتملة الأخرى.

وقال براونشتاين "لقد أمضينا قدرا كبيرا من الوقت في العمل على كيفية إعادة إنتاج النتائج الأصلية للثقوب السوداء في السبعينيات". "على الرغم من أن أساليب السبعينيات كانت مملة للغاية لتكرارها بالتفصيل ، وجدنا أنها قوية للغاية وتفكر الآن حول ما إذا كان هناك أي طريقة لتعميم هذه النتائج على سيناريوهات أخرى. كما نعتقد أن صيغتنا للابتعاد عن سيكون للقانون الأول الذي ينتقل بعيداً عن الآفاق آثار هامة على الجاذبية الكمية. "

اعداد وترجمة / فادي طارق 

المصدر