الحلقة 2: نظرية الجاذبية الكمومية Quantum Gravity Theory – امواج الجاذبية والغرافيتون

facebook-groupالسلام عليكم ورحمة الله وبركاته

نتابع حديثنا في نظرية “الجاذبية الكمومية” Quantum Gravity Theory

 مقدمة :

تم العودة مؤخرا إلى نظرية “الجاذبية الفائقة الكمومية ” Quantum Suergravity وذلك بسبب ظهور دلائل تشير إلى امكانية اثبات صحتها, حيث استطاع فريق علمي بقيادة الولايات المتحدة و باستخدام تلسكوب راديوي¬ في القطب الجنوبي من الكشف والتقاط اول دليل لوجود “امواج الجاذبية البدائية” primordial gravitational waves, تتموج في الفضاء الذي ولده التضخم المتولد بعد الانفجار الكبيرBig Bang منذ 13.8 سنة مضت.
يعتبر هذا الاكتشاف مهم جدا, حيث ان الحقيقة التي يسلط عليها الضوء تبشر بامكانية ظهور نظرية توحد بين قوة الجاذبية وبين القوى الاساسية المتبقية.

حقيقة جديدة : ” التضخم قد ولد امواج جاذبية produced gravitational waves” – ملاحظة : التضخم inflation ظاهرة كمومية quantum phenomenon.
يقول الخبراء بأن الحقيقة السابقة تشير إلى ان الجاذبية تملك طبيعة كمومية quantized nature مثلها مثل بقية القوى الاساسية المعروفة في الطبيعة.
بالاضافة إلى ذلك , إن الطريقة التي استطاع العلماء بها تأكيد التضخم تعد بحد ذاتها هامة جدا, وهي بمثابة الدليل المباشر لوجود امواج الجاذبية.

einstein-visualized

وصف انشتاين الجاذبية على انها منحنيات في الزمان والمكان.

 

سبدأ بحديثنا عن نظرية ” الجاذبية الفائقة الكمومية ” Quantum Supergravity من خلال الدخول إلى عالم المراهنات العلمية بين عدد من اشهر علماء العصر.

يراهن احد العلماء الفيزياء النظرية “زفاي بيرن” Zvi Bern على امكانية حساب سلوكية الغرافيتون gravitons وبدقة عالية.
الغرافيتون gravitons : عبارة عن جسيمات اولية افتراضية تعتبر بمثابة حامل لقوة الجاذبية في اطار نظرية الحقل الكمومي.
ويشتهر هذا العالم في حبه للتحديات والمراهنة في مجال التحديات العلمية.
وقد راهن في تحديه الحالي على عبوة من النبيذ الفاخر ( خلينا نقول على قنينة عصير برتقال هههههههه 🙂 ) تجاه كل من قبلوا التحدي معه, وبالتالي فقد ادان نفسه بكمية كبيرة من عصير البرتقال في حال خسر الرهان, ولكن لحد الآن لا تزال تزداد مجموعة “بيرن” Bern من عصير البرتقال.bkr-bottle-orange
يقول العالم Kelly Stelle :”للاسف, لقد كنت ضمن الطرف الخاسر في هذا الرهان” , وهو بروفيسور في فيزياء الجزيئات في الكلية الملكية في لندن , و يمثل الخصم المتكرر لبيرنBern .
وفي خضم عالم المراهنات هذا يشهد العالم تطورا جذريا في مجال العلوم الكونية , وخصوصا في حال تم اثبات بعض الاكتشافات حلو نظرية الجاذبية الكمومية quantum gravity theory , تلك النظرية التي بحث العلماء عناها لما يزيد عن 80 سنة.

ولكن اين المشكلة في الكشف عن هذه النظرية , ولماذا طال البحث عنها وعن اثباتاتها كل هذه الفترة من الزمن ؟

ان جزيئات الغرافيتون ضعيفة جدا لدرجة يصعب فيها جدا الكشف عنها,ولكن معظم العلماء يعتقدون بان هذه الجزيئات تجوب على شكل اسراب ضمن المجال الكمومي, وبأن سلوكها بشكل اجمالي يؤدي إلى قوة الجاذبية المجهرية الحالية, وذلك بشكل شابه لمفهوم الضوء والفوتونات, حيث ان الضوء Light عبارة عن اثار ونتائج لجزيئات تدعى الفوتونات photons.

ولكن بما ان مفهوم الغرافيتون وقوة الجاذبية مشابه لمفاهيم اخرى تم الكشف عنها بطريقة او باخرى , اذن اين تكمن المشكلة ؟

المشكلة في ان كل الفرضيات المطروحة حول آلية وكيفية سلوك جزئيات الغرافيتون graviton قد واجهت نفس التحدي:
عند الفحص الدقيق – اي في مستويات وابعاد صغيرة جدا جدا جدا – لا يعود لها اي معنى رياضي mathematical sense.
قد تبدو حسابات تفاعلات الغرافيتون فعالة للوهلة الاولى , ولكن عندما يحاول الفيزيائيون ان يجعلوا تلك الحسابات اكثر دقة, فإن نتائجهم تتحول إلى نتائج مبهمة عديمة الجدوى , حيث تكون النتائج الرياضية عبارة عن “الانهاية” Infinity   😦
يقول Stelle : “اللانهائية هي داء الجاذبية المكماة” This is the disease of quantized gravity.

ولكن هذه المرة , يقوم بيرن Bern بمراهنة كبيرة جدا على نظرية تعرف باسم “نظرية الجاذبية الفائقة” Supergravity, والتي تفترض وجود جزئيات مرتبطة بقوة الجاذبية gravity-related particles, وتعكس لنا تأثيرات الغرافيتون gravitons.
تم تطوير نظرية ” الجاذبية الفائقة” Supergravity خلال السبعينيات 1970s, وكانت منذ نشوئها تعاني من مشكلة الانهائية infinity problem, والتي بدورها تشير إلى فشل النموذج الرياضي لهذه النظرية 😦 .Infinity

يقول Stelle : ولكن حسابات هذه النظرية كانت صعبة جدا , لدرجة ان احدهم لم يستطيع ان يتاكد منها – ” حتى جاء بيرن Bern واصدقاءه”.
يقوم الآن بيرن Bern وفريقه – بوجود الادوات الجديدة والاختصارات – بحساب هذه تفاعلات الجاذبية وبدقة متزايدة. وبهذه الخطوات الواعدة بدأ يصبح للنظرية معنى وجدوى.
لا تستطيع نظرية ” الجاذبية الفائقة” Supergravity وحدها توصيف الطبيعة, وذلك لانه قد تم تصميمها كنظرية لعالم افتراضي منتاظر Symmetric theoretical world.
ولكن ان تابعت النظرية نجاحها وخصوصا من خلال رهان بيرن Bern الاخير مع Stelle, فإنها قد تزود الفيزيائيين بقاعدة اساسية مفيدة تلزمهم لبناء نظرية اكثر واقعية.

يقول بيرن Bern : “هذا يعني بأن نظرية الجاذبية الفائقة Supergravity لها بنية خاصة جدا, واعتقد بانها ستكون بمثابة المفتاح اللازم لكشف اسرار نظرية الجاذبية”.
تعتبر حسابات بيرن Bern بمثابة مسار من توجه كبير يهدف لفهم واستيعاب طبيعة الجاذبية. يركز بيرن حاليا على دراسة امور تصادمات الغرافيتون, ولكن النظرية الكبرى للجاذبية الكمومية Quantum gravity يجب ان تحمل ضمن طياتها تفسيرات ومعاني لعدد من الظواهر , ومن اهمها الثقوب السوداءBlack holes.

الثقب الأسود

الثقب الأسود

إن الاحاجي والالغاز التي تطرحها الثقوب السوداء Black holes تشير إلى ان النظرية الحقيقية تتطلب احداث تغيرات جذرية لمنظورنا للكون – احد هذه التغيرات على سبيل المثال يفترض بان الزمان والمكان مجرد اوهام. احد الطرائق والمقاربات البديلة تستخدم the amplituhedron كغرض يهدف إلى تبسيط حساب تفاعلات الجزيئات , وقد يساعد الفيزيائيين في كشف بعض اسرار هذه الالغاز والاحاجي.
يقول Steve Giddings ” نحن على المسار الصحيح نوعا ما ”
وهو بروفيسور في الفيزياء النظرية في جامعة كاليفورنيا, سانتا باربارا, وهو بمثابة خبير في مجال مفارقة الثقوب السوداء. ويرى بأن هذه الحسابات تبدو واعدة في حل مفارقة الثقوب السوداءBlack holes .

سنتوقف ضمن هذه الحلقة عند هذه النقطة, لنتابع في الحلقات القادمة في مواضع تتضمن شرح مفصل للطريقة التي سيتم فيها تكمية الجاذبية, وكيف تخدم نظرية الجاذبية الكمومية في حل مفارقة الثقوب السوداء , بالاضافة إلى عدد من المفاهيم الفيزيائية الاساسية التي قد تتغير بهدف الوصول لنظرية كل شيء, لنعود ونتابع مراحل التحدي بين علماء الفيزياء الكونية.

اتمنى لكم الفائدة والمتعة, وفي حال وجود اي استفسارات وطروحات , نحن بانتظار تعليقاتكم
وإلى ذلك الحين استودعكم الله والسلام عليكم ورحمة الله وبركاته

المراجع :

http://www.wired.com/wiredscience/2014/03/quantum-supergravity/
http://www.nature.com/news/telescope-captures-view-of-gravitational-waves-1.14876
http://en.wikipedia.org/wiki/Quark
http://en.wikipedia.org/wiki/Gluon
http://en.wikipedia.org/wiki/Cosmic_microwave_background
http://en.wikipedia.org/wiki/Graviton

 

المصطلحات

Quantum field theory نظرية الحقل الكمومي
Supergravity theory نظرية الجاذبية الفائقة
gravitational lenses العدسات التثاقلية
Black hole الثقب الاسود
Quantum mechanic الميكانيك الكمي
Quantum Supergravity theory نظرية الجاذبية الفائقة الكمومية
او نظرية الثقالة الفائقة الكمومية
Quantum Chromodynamics الكروموديناميك الكمي
hadrons الهدرونات
infinity problem مشكلة اللانهائية
Symmetric متناظر
paradox مفارقة

 

 

Advertisements

, , , , , , , , , ,

  1. أضف تعليق

اترك رد

Please log in using one of these methods to post your comment:

WordPress.com Logo

أنت تعلق بإستخدام حساب WordPress.com. تسجيل خروج   / تغيير )

صورة تويتر

أنت تعلق بإستخدام حساب Twitter. تسجيل خروج   / تغيير )

Facebook photo

أنت تعلق بإستخدام حساب Facebook. تسجيل خروج   / تغيير )

Google+ photo

أنت تعلق بإستخدام حساب Google+. تسجيل خروج   / تغيير )

Connecting to %s

%d مدونون معجبون بهذه: