نظريّة ستفين هوكنج الأخيرة

علي عامر

الحوار المتمدن-العدد: 6115 - 2019 / 1 / 15 - 12:41
المحور: الطب , والعلوم
    

النظريّة الأخيرة لستيفن هوكنج عن الانفجار العظيم
تعريب: علي عامر
كتابة: Nsikan Akpan

قبل أن يرحل عنّا في مارس، كان ستفين هوكنج عالم الفيزياء النظرية، قد نشر أكثر من 230 مقال حول ولادة الكون، الثقوب السوداء، وفيزياء الكم.
لكن، اتضح أنّه كان يخفي نظرية اخرى في الدرج.
يوم الأربعاء، نشرت مجلة High Energy Physics آخر أفكار العالم البريطاني هوكنج عن النظرية الرائدة التي تفسّر كيفيّة نشوء الكون: الانفجار العظيم.
التقرير الجديد، الذي شارك في كتابته الفيزيائي البلجيكي طوماس هيرتوغ، يعارض الفكرة القديمة التي تقول أنّ الكون سيتوسّع إلى مالانهاية. في المقابل، يجادل المؤلفان، أنّ الانفجار العظيم له حدود متناهيّة، تتحدد بنظرية الأوتار والهولوغرام.
ولكن انتظر،
إذا طلبت من عالم فيزياء فلكية اليوم أن يصف لك ماذا حصل بعد الانفجار العظيم، سيبدأ غالباً بمبدأ "التمدد الكوني."
مبدأ التمدد الكوني يقول أنّه مباشرة بعد الانفجار العظيم، بُعَيْد جزء صغير جداً من الثانيّة، تمدد الكون بسرعة فائقة جداً مثل العجين في الفرن.
ولكن هذا التوسّع اللوغاريثمي لا بد أن يخلق، وبسبب من فيزياء الكم، مناطق يستمر فيها الكون بالتمدد إلى ما لانهاية، ومناطق يتوقّف عندها تمدده. والنتيجة ستكون كون متعدد من مجموعة من الجيوب التي تشبه الفقاعات، كل واحدة معرّفة بقوانينها الفيزيائية الخاصة.
"يمكن للقوانين المحليّة (المحليّة مقابل الكونيّة: من المترجم) للفيزياء والكيمياء، أن تختلف بين كون جيبي (أو فقاعة كونية: من المترجم) وآخر، والذين بمجموعهم يشكلون كوناً متعدداً. ولكنّي لم أكن أبداً من معجبي نظرية التعدد الكوني. إذا كان نطاق الأكوان المختلفة في الكون المتعدد كبير أو لانهائي، فإنّ النظرية لا يمكن اختبارها." هيرتوغ
بالإضافة إلى صعوبة دعمها، فإنّ نظرية الكون المتعدد، التي شارك هوكنج في تطويرها عام 1983، لا تنسجم مع الفيزياء الكلاسيكيّة، بالتحديد مع نظرية النسبية العامة لآينشتاين، من حيث ارتباطهما ببنية وديناميكيّة الكون.
"بالتالي، تنهار نظرية آينشتاين في التمدد الأبدي." هيرتوغ
نظرية النسبية العامة لآينشتاين، تقول أنّ الزمان والمكان ليسا ثابتين، بل ينحنيان لقوى الجائبيّة. إلّا أنّ هذا المبدأ لا يناسب الفيزياء الكموميّة، تلك الفيزياء الملتوية التي تتعامل مع الأشياء الأصغر، مع الجسيمات دون الذريّة.
أفنى آينشتاين حياته بحثاً عن نظرية موحّدة، طريقة لدمج أكبر الأشياء وأصغرها: نظرية النسبية العامة مع نظرية فيزياء الكم. ورحل دون تحقيق هدفه. إلّا أنّ شلّة الفيزيائيين مثل هوكنج، تبعوا خطاه، على مسار واحد يقود إلى الهولوغرام.
النظرية الجديدة
في يوليو، 2018، عرض هوكنج وهيرتوغ نظريتهم الجديدة عن الكون المتعدد، خلال مؤتمر في جامعة كامبردج، في ذكرى ميلاد هوكنج الخامسة والسبعين.
تستند فكرتهم على ما يسمّى "المبدأ الهولوغرافي." تقترح النظرية أنّ الكون هولوغرام. ينحدر هذا المبدأ من نظريّة الأوتار، من فرع الفيزياء الذي يحاول أنّ يخلق تعايشاً بين النظرية النسبية العامة وفيزياء الكم.
نظرية الأوتار تنصّ على أنّ الكون مصنوع من أوتار، موجودة رياضيّاً كتسعة أبعاد للمكان، وبعد واحد للزمان. نحن معتادين على الأبعاد الثلاثة الأولى: الطول والارتفاع والعمق، ونأمل أن نكون معتادين على البعد الرابع: الزمن.
إلّا أنّ أحد هذه الأوتار يتحكّم بوجود الجاذبيّة. بإزالته تختفي الجاذبية.
"النظرية الجديدة لهوكنج وهيرتوغ، تقترح أنّ الكون كما نعرفه، يمكن اختزاله رياضيّاً إلى نسخة أبسط من نفسه، يمكن عرضها بمعزل عن الجاذبيّة. تقريباً مثل أن تعرض مجسّم ثلاثي الأبعاد في بعدين فقط، أو في هولوغرام. (هناك أدلّة فعليّة على أنّ الكون يعمل بهذه الطريقة.)
الآن، تخيّل أن تقوم بنفس الشيء مع الزمن: إزالة الوتر الذي يحكم الزمن. هذا ما يشكّل الأساس لنظرية هوكنج وهيرتوغ الجديدة.
لماذا هي مهمّة؟
إذا كان الزمن وتر يمكن إزالته، فهذا يعني إمكانيّة وجود أماكن ولحظات في تاريخ الكون، جرت بدون زمن.
في هذه النظرية الجديدة، الزمن هو الذبابة في المرهم، التي تمنع التمدد الكوني من المطابقة مع النسبية العامة. لذا عامل هوكنج وهيرتوغ اللحيظات التي تبعت الانفجار العظيم، حين حدث التمدد، على أنّها لحيظات لازمنيّة. إذن تقترح هذه النظرية الجديدة، أنّ هذه الفترة من التمدد جرت خارج حدود النظرية النسبيّة العامّة. هذا من شأنه أن يقلل عدد القوانين المحليّة التي تحكم الكون، ويقرّب العلماء أكثر من نظريّة موّحدة.
هذا المبدأ يعارض فكرة اقترحها هوكنج قبل عقود: "بداية الزمن ليس لها حدود."
"الآن نقول بوجود حدود في ماضينا." هيرتوغ.
بكلمات أخرى، ذلك الحد هو غياب الزمن مباشرة بعد الانفجار العظيم.
"نحن بهذا لا نقترب من كون واحد مفرد، إلّا أنّ اكتشافاتنا تقول باختزال ملحوظ للكون المتعدد، إلى مدى أصغر من الأكوان الممكنة." هوكنج، مقابلة في الخريف الماضي.
أشار بعض الفيزيائيين إلى أنّ نظرية هوكنج-هيرتوغ أوليّة، وتعتبر مجرّد تخمين، إلى أن يأتي أحد الرياضيين يستطيع أن يكرر معادلاتها.

الورقة العلميّة، التي يقترح فيها هوكنج نظريّته الجديدة:
https://arxiv.org/abs/1707.07702
المقال الأصلي باللغة الإنجليزية:
https://www.pbs.org/newshour/science/read-stephen-hawkings-final-theory-on-the-big-bang

كيف تدعم-ين الحوار المتمدن واليسار والعلمانية على الانترنت؟

كيفية إشراك-إيصال مواضيعكم أو مواضيع تهمكم  إلى اكبر عدد ممكن من القراء والقارئات