بتوقيت بيروت - 8/18/2025 10:07:17 PM - GMT (+2 )
طور الفيزيائيون مقاربة جديدة لحل واحدة من كثر المشاكل ثباتًا في الفيزياء النظرية: توحيد الجاذبية مع العالم الكمومي.
في ورقة حديثة نشرت في المجلة تقارير عن التقدم في الفيزياء، يحدد العلماء إعادة صياغة الجاذبية التي يمكن ن تؤدي إلى وصف متوافق تمامًا مع الكمية-دون التذرع بالبعاد الإضافية و الميزات الغريبة التي تتطلبها نماذج كثر مضاربة ، مثل نظرية الوتار.في قلب الاقتراح يوجد إعادة التفكير في كيفية تصرف الجاذبية على مستوى ساسي. في حين يتم وصف جميع القوى الكهرومغناطيسية والضعيفة والقوية باستخدام نظرية المجال الكمومي-الإطار الرياضي الذي يتضمن عدم اليقين وازدواجية الجسيمات الموجية- جاذبية لا يزال الغريب. النسبية العامة ، نظرية آينشتاين للجاذبية ، هي نظرية كلاسيكية بحتة تصف الجاذبية بنها تزييف من هندسة الفضاء بالكتلة والطاقة. لكن محاولات مزج نظرية الكم مع النسبية العامة غالباً ما تتعارض مع التناقضات الرياضية المميتة ، مثل الاحتمالات اللانهائية.
يعيد النهج الجديد تفسير مجال الجاذبية بطريقة تعكس بنية نظريات المجال الكمومي المعروفة. "النتيجة الرئيسية هي ن نظريتنا توفر مقاربة جديدة للجاذبية الكمومية بطريقة تشبه صياغة التفاعلات الساسية الخرى للنموذج القياسي" ، مؤلف مشارك في الدراسة ميكو بارتانينخبر فيزيائي في جامعة آلتو في فنلندا ، العلوم المباشرة في رسالة بالبريد الإلكتروني. بدلاً من الانحناء وقت الفضاء ، يتم التوسط في الجاذبية في نموذجها من خلال ربعة حقول مترابطة ، مع كل واحدة مماثلة للحقل الذي يحكم المغناطيسية. تستجيب هذه الحقول للكتلة بنفس الطريقة التي تستجيب بها الحقول الكهربائية والمغناطيسية للشحن والتيار. يتفاعلون يضًا مع بعضهم البعض ومع حقول نموذج قياسي بطريقة تستنسخ النسبية العامة على المستوى الكلاسيكي مع السماح يضًا بدمج التثيرات الكمومية باستمرار. متعلق ب: "معادلات آينشتاين تحتاج إلى تحسين": يمكن ن تفسر التعديلات على النسبية العامة خيرًا ما يكمن في قلب ثقب سود نظرًا لن النموذج الجديد يعكس بنية النظريات الكمومية الراسخة ، فإنه يتجنب المشكلات الرياضية التي عاقت جهودًا تاريخياً لتوظيف النسبية العامة. وفقًا للمؤلفين ، ينتج إطار عملهم نظرية كمية محددة جيدًا تتجنب المشكلات الشائعة-مثل اللانهائيات غير المسوقية في الكميات الملحوظة والاحتمالات السلبية للعمليات المادية-التي تنش عادةً عند تقدير النسبية العامة باستخدام طرق تقليدية ومباشرة.
ميزة رئيسية لهذا النهج هي بساطته. على عكس العديد من نماذج الجاذبية الكمومية التي تتطلب جزيئات غير مكتشفة وقوى إضافية ، تلتزم هذه النظرية بالتضاريس الملوفة. "المزايا و الاختلافات الرئيسية مقارنة بالعديد من نظريات الجاذبية الكمومية الخرى هي ن نظريتنا لا تحتاج إلى بعاد إضافية لا تملك حتى الآن دعمًا تجريبيًا مباشرًا ،" مترجم جوككا، خبر ستاذ بجامعة آلتو والمؤلف المشارك للورقة ، Live Science في رسالة بالبريد الإلكتروني. "علاوة على ذلك ، لا تحتاج النظرية إلى ي معلمات حرة تتجاوز الثوابت المادية المعروفة." هذا يعني نه يمكن اختبار النظرية دون انتظار اكتشاف جزيئات جديدة و مراجعة القوانين الفيزيائية الحالية. وضاف تولككي: "يمكن استخدام ي تجارب جاذبية كمية مستقبلية مباشرة لاختبار ي تنبؤات (قادمة) للنظرية". نتطلع إلى المامعلى الرغم من الميزات الواعدة ، لا يزال النموذج في مراحله المبكرة. على الرغم من ن العمليات الحسابية الولية تشير إلى ن النظرية تتصرف بشكل جيد تحت عمليات التحقق من الاتساق المعتادة ، إلا ن دليلًا كاملاً على تناسقها لا يزال يتعين حله. علاوة على ذلك ، لم يتم بعد تطبيق الإطار على بعض من عمق السئلة في الفيزياء الجاذبية ، مثل الطبيعة الحقيقية لـ ثقب السود التفرد و فيزياء الانفجار الكبير. وقال بارتانين "النظرية ليست قادرة بعد على مواجهة تلك التحديات الرئيسية ، ولكن لديها القدرة على القيام بذلك في المستقبل". التحقق التجريبي قد يثبت ن كثر بعيدا. الجاذبية هي ضعف القوى المعروفة ، وجوانبها الكم خفية بشكل لا يصدق. الاختبارات المباشرة لتثيرات الجاذبية الكمومية هي خارج متناول الدوات الحالية.
وقال تولككي "اختبار تثيرات الجاذبية الكمومية مر صعب بسبب ضعف التفاعل الجاذبية". ومع ذلك ، نظرًا لن النظرية لا تتضمن ي معلمات قابلة للتعديل ، فإن ي تجربة مستقبلية تستفيد من سلوك الجاذبية الكمومية يمكن ن تؤكد - و تستبعد - الاقتراح الجديد. "بالنظر إلى الوتيرة الحالية للتقدم النظري والملاحظة ، قد يستغرق المر بضعة عقود لاتخاذ الاختراقات التجريبية الولى التي تمنحنا دليلًا مباشرًا على آثار الجاذبية الكمومية" ، قال Partanen. "يمكن الحصول على دلة غير مباشرة من خلال الملاحظات المتقدمة في وقت سابق." في الوقت الحالي ، يفتح عمل Partanen و Tulkki اتجاهًا جديدًا للمنظرين الذين يبحثون عن نظرية الكم للجاذبية - تلك التي تبقى على ساس الطر الناجحة لفيزياء الجسيمات مع فتح بعض من كثر اللغاز العميقة في الكون.
إقرأ المزيد