علوم

وجدت دراسة أن الكون المرئي  كان يمكن أن يكون موجودًا دائمًا ومنذ الأزل وليس له بداية هذا هو عنوان دراسة جديدة قام بها اثنان من علماء الفيزياء من جامعة ليفربول وإمبريال كوليدج لندن. بينما كان العلماء يحاولون منذ عقود الكشف عن ألغاز ولادة الكون، فقد يرجع السبب في ذلك إلى أن الكون ليس له بداية في الواقع. هناك طريقة معينة للجاذبية الكمومية، تسمى نظرية المجموعة السببية، تشير بالفعل إلى أن كوننا ربما كان موجودًا دائمًا. ووفقًا لهذه النظرية، فإن الزمكان منفصل بشكل أساسي إلى زمان ومكان (على العكس من ذلك، في جميع النظريات الحالية للفيزياء، فإن المكان والزمان متصلان) وترتبط أحداث الزمكان بترتيب جزئي؛ هذا النظام الجزئي له أهمية مادية للعلاقات السببية لأحداث الزمكان. لذا في مستوى ما سيكون هناك وحدة أساسية للزمكان. شرع برونو فاليكسو بينتو من قسم العلوم الرياضياتية في جامعة ليفربول وستاف زاليل من مختبر بلاكيت في إمبريال كوليدج في استخدام هذا النهج السببي لاستكشاف بداية الكون. هذه هي الطريقة التي اكتشفوا بها أنه من الممكن ألا يكون لكوننا المرئي بداية. لذلك كان من الممكن أن يكون موجودًا دائمًا في الماضي اللامتناهي في القدم وكان سيتطور "مؤخرًا" إلى ما نسميه الانفجار العظيم.  في كوننا المرئي يعتمد توحيد على نظريتين رئيسيتين: فيزياء الكموم والنسبية العامة. تصف الأولى بشكل فعال ثلاثة من القوى الأساسية أو الجوهرية الأربعة للطبيعة (التفاعل الكهرومغناطيسي، والتفاعل الضعيف، والتفاعل النووي القوي). من ناحية أخرى، فإن نظرية النسبية العامة تقدم أقوى وصف كامل للجاذبية تم تأسيسه على الإطلاق. إنها تمثل الجاذبية على أنها انحناء للزمكان، حيث يتناسب نصف قطرها مع كثافة الطاقة. ومع ذلك، فإن النسبية العامة بها بعض أوجه القصور. كما اتضح، لا تنتج هذه النظرية نتائج متسقة لمكانين معينين على الأقل، وهما مركز الثقوب السوداء وبداية الكون. هذه المناطق، التي تسمى التفردات أو الفرادات singularités، هي نقاط في الزمكان حيث تتفكك قوانين الفيزياء الحالية   وتتوقف ولم تعد صالحة. ضمن هاتين الفرادتين، تصبح الجاذبية بشكل خاص قوية بشكل لا يصدق في مقاييس اللامتناهي في الصغر. للتغلب على المشكلة، وبالتالي محاولة توحيد فيزياء الكموم والنسبية العامة، سعى الفيزيائيون إلى تأسيس نظرية الثقالة أو الجاذبية الكمومية. كان هذا للمساعدة في تفسير الظواهر التي تنطوي على كميات كبيرة من المادة أو الطاقة على أبعاد مكانية صغيرة. من هذا الجهد ولدت عدة مناهج، مثل نظرية الجاذبية الكمومية أو نظرية الأوتار الفائقة أو الجاذبية الكمومية الحلقية. تفترض نظريات الفيزياء الحالية أن المكان والزمان مستمران. في مثل هذا الزمكان، يمكن أن تكونا نقطتان قريبتين من بعضهما البعض في الفضاء قدر الإمكان، تمامًا كما يمكن أن يحدث حدثان قريبان من بعضهما البعض قدر الإمكان. لكن نظرية المجموعة السببية تصف الزمكان كسلسلة من العناصر أو الوحدات أو "الذرات" المنفصلة من الزمكان. لذلك تفرض هذه النظرية قيودًا صارمة على قرب الأحداث في المكان والزمان، لأنها منطقية لا يمكن أن تكون أقرب من حجم إحدى هذه "الذرات". نظرية تزيل مشكلة تفرد أو فرادة الإنفجار العظيم. أثارت هذه النظرية، التي تشكك في مفهوم الزمكان نفسه، اهتمامًا كبيرًا من قبل ببرونو بينتو. قال بينتو لـ Live Science: "لقد سررت بالعثور على هذه النظرية، التي لا تحاول فقط أن تكون أساسية أو جوهرية قدر الإمكان، ولكنها أيضًا تضع الزمن في دور مركزي وما يعنيه الزمن الذي يمر فيه فيزيائيًا". إن نظرية المجموعات السببية لها بالفعل آثار مهمة على طبيعة الزمن. كما يشرح الفيزيائي، فإنها تقوم على مبدأ أن مرور الزمن هو شيء مادي حقًا وأنه ليس نوعًا من الوهم الذي يولده أذهاننا. في هذه النظرية، تنمو المجموعة السببية وحدة واحدة في كل مرة، وتصبح أكبر فأكبر. هذا النهج يقضي تمامًا على مشكلة تفرد أو فرادة الانفجار العظيم، لأنه يشير إلى أنه من المستحيل على المادة أن تنضغط إلى نقاط صغيرة بلا حدود ؛ لا يمكن أن تكون أصغر من حجم وحدة الزمكان. بدون هذه التفرد الأولي، الممثلة بنقطة كثافة لا نهائية تحتوي على كل طاقة الكون، كيف تبدو بداية الكون إذن؟ في مقال متوفر في نسخة ما قبل الطباعة، حاول بينتو وزاليل تحديد ما إذا كان يجب بالضرورة أن يكون هناك سابقة في الوجود أم لا. يشير تفكيرهم إلى أن الكون ربما لم يكن له بداية، وأنه كان موجودًا دائمًا. "في الصياغة الأصلية وديناميكيات المجموعة السببية، من الناحية الكلاسيكية، تتطور المجموعة السببية من لا شيء إلى الكون الذي نراه اليوم. في عملنا، على العكس من ذلك، لن يكون هناك انفجار كبير كبداية، لأن المجموعة السببية ستكون لانهائية حتى الماضي اللامتناهي في القدم، وبالتالي هناك دائمًا شيء ما من قبل ما هو موجود، كما"يشرح بينتو. لذلك فإن ما نسميه الانفجار العظيم سيكون مجرد لحظة معينة في هذا التطور. يبقى على الباحثين تحديد ما إذا كان هذا النهج السببي بدون بداية يمكن أن يجعل من الممكن تطوير نظريات تسمح بوصف التطور المعقد للكون المرئي أثناء الانفجار العظيم.

إعداد د. جواد بشارة

..........................

 المصدر: arXiv، B. Bento and S. Zalel