ماذا لو لم يكن للكون بداية؟

بالعربي/ في البداية ، كان هناك … حسنًا ، ربما لم تكن هناك بداية. ربما كان كوننا موجودًا دائمًا – وتكشف نظرية جديدة للجاذبية الكمية كيف يمكن أن يعمل ذلك.

قال برونو بينتو ، الفيزيائي الذي يدرس طبيعة الوقت في جامعة ليفربول في المملكة المتحدة: “للواقع أشياء كثيرة جدًا يربطها معظم الناس بالخيال العلمي أو حتى الخيال”.

في عمله ، استخدم نظرية جديدة للجاذبية الكمية ، تسمى نظرية المجموعة السببية ، والتي يتم فيها تقسيم المكان والزمان إلى أجزاء منفصلة من الزمكان. في مستوى ما ، هناك وحدة أساسية للزمكان ، وفقًا لهذه النظرية. 

استخدم بينتو ومعاونوه نهج المجموعة السببية هذا لاستكشاف بداية الكون. وجدوا أنه من الممكن أن الكون ليس له بداية – أنه كان موجودًا دائمًا في الماضي اللامتناهي وتطور مؤخرًا فقط إلى ما نسميه الانفجار العظيم .

مقدار الجاذبية

ربما تكون الجاذبية الكمية هي المشكلة الأكثر إحباطًا التي تواجه الفيزياء الحديثة. لدينا نظريتان فعالتان للغاية عن الكون: فيزياء الكم والنسبية العامة . أنتجت فيزياء الكم وصفًا ناجحًا لثلاث من قوى الطبيعة الأساسية الأربعة ( الكهرومغناطيسية والقوة الضعيفة والقوة الشديدة) وصولاً إلى المقاييس المجهرية. النسبية العامة ، من ناحية أخرى ، هي أقوى وصف كامل للجاذبية تم ابتكاره على الإطلاق.

لكن على الرغم من كل قوتها ، فإن النسبية العامة غير كاملة. في مكانين محددين على الأقل من الكون ، تنهار رياضيات النسبية العامة ، وتفشل في تحقيق نتائج موثوقة: في مراكز الثقوب السوداء وفي بداية الكون. تسمى هذه المناطق “التفردات” ، وهي نقاط في الزمكان حيث تنهار قوانين الفيزياء الحالية لدينا ، وهي علامات تحذير رياضية على أن نظرية النسبية العامة تتعثر على نفسها. داخل كل من هاتين الفرديتين ، تصبح الجاذبية قوية بشكل لا يصدق بمقاييس طول صغيرة جدًا.

على هذا النحو ، لحل ألغاز التفردات ، يحتاج الفيزيائيون إلى وصف مجهري للجاذبية القوية ، وتسمى أيضًا نظرية الكم للجاذبية. هناك الكثير من المتنافسين ، بما في ذلك نظرية الأوتار والجاذبية الكمية الحلقية .

وهناك طريقة أخرى تعيد كتابة فهمنا للمكان والزمان بالكامل.

نظرية المجموعة السببية

في جميع النظريات الحالية للفيزياء ، المكان والزمان مستمران. إنهم يشكلون نسيجًا ناعمًا يكمن وراء كل الواقع. في مثل هذا الزمكان المستمر ، يمكن أن تكون نقطتان قريبتين من بعضهما البعض في الفضاء قدر الإمكان ، ويمكن أن يقع حدثان في أقرب وقت ممكن من بعضهما البعض.

“للواقع الكثير من الأشياء التي قد يربطها معظم الناس بالخيال العلمي أو حتى الخيال.”برونو بينتو

لكن نهجًا آخر ، يُدعى نظرية المجموعة السببية ، يعيد تخيل الزمكان كسلسلة من القطع المنفصلة ، أو “ذرات” الزمكان. ستضع هذه النظرية قيودًا صارمة على مدى قرب الأحداث في المكان والزمان ، حيث لا يمكن أن تكون أقرب من حجم “الذرة”.

على سبيل المثال ، إذا كنت تنظر إلى شاشتك تقرأ هذا ، فسيبدو كل شيء سلسًا ومستمرًا. ولكن إذا نظرت إلى نفس الشاشة من خلال عدسة مكبرة ، فقد ترى وحدات البكسل التي تقسم المساحة ، وستجد أنه من المستحيل جعل صورتين على شاشتك أقرب من بكسل واحد.

أثارت نظرية الفيزياء هذه بينتو. “لقد شعرت بسعادة غامرة للعثور على هذه النظرية ، التي لا تحاول فقط أن تكون جوهرية قدر الإمكان – كونها نهجًا للجاذبية الكمومية وتعيد التفكير فعليًا في مفهوم الزمكان نفسه – ولكنها تعطي أيضًا دورًا مركزيًا للوقت وما هو جسديًا يعني مرور الوقت ، ومدى ماضيك فعليًا وما إذا كان المستقبل موجودًا بالفعل أم لا ، “قال بينتو لـ Live Science.

بداية الزمن

نظرية المجموعة السببية لها آثار مهمة على طبيعة الوقت. 

“جزء كبير من فلسفة المجموعة السببية هو أن مرور الوقت هو شيء مادي ، وأنه لا ينبغي أن يُنسب إلى نوع من الوهم الناشئ أو إلى شيء يحدث داخل أدمغتنا يجعلنا نفكر أن الوقت يمر ؛ هذا المرور هو ، في حد ذاته ، مظهر من مظاهر النظرية الفيزيائية “. “لذا ، في نظرية المجموعة السببية ، ستنمي المجموعة السببية” ذرة “واحدة في كل مرة وتكبر وأكبر.”

يزيل نهج المجموعة السببية بدقة مشكلة تفرد الانفجار العظيم لأنه ، في النظرية ، لا يمكن للفردات أن توجد. من المستحيل أن تنضغط المادة إلى نقاط متناهية الصغر – لا يمكن أن تصبح أصغر من حجم ذرة الزمكان. 

لذا بدون تفرد الانفجار العظيم ، كيف تبدو بداية كوننا؟ هذا هو المكان الذي التقط فيه بينتو ومساعده ، ستاف زاليل ، وهو طالب دراسات عليا في إمبريال كوليدج لندن ، الخيط ، واستكشاف ما يجب أن تقوله نظرية المجموعة السببية عن اللحظات الأولى للكون. يظهر عملهم في ورقة نشرت في 24 سبتمبر على قاعدة بيانات ما قبل الطباعة arXiv . (لم يتم نشر الورقة بعد في مجلة علمية محكمة). المحتوى ذي الصلة

وقال بينتو إن الورقة فحصت “ما إذا كان يجب أن توجد بداية في نهج المجموعة السببية”. “في صياغة المجموعة السببية الأصلية وديناميكياتها ، من الناحية الكلاسيكية ، تنمو مجموعة سببية من لا شيء إلى الكون الذي نراه اليوم. في عملنا بدلاً من ذلك ، لن يكون هناك انفجار كبير كبداية ، لأن المجموعة السببية ستكون لانهائية إلى الماضي ، ولذا هناك دائمًا شيء ما من قبل “.

يشير عملهم إلى أن الكون ربما لم يكن له بداية – أنه ببساطة كان موجودًا دائمًا. ما نعتبره الانفجار العظيم ربما كان مجرد لحظة معينة في تطور هذه المجموعة السببية الموجودة دائمًا ، وليس بداية حقيقية.

ومع ذلك ، لا يزال هناك الكثير من العمل الذي يتعين القيام به. ليس من الواضح بعد ما إذا كان هذا النهج السببي غير المبتدئ يمكن أن يسمح بنظريات فيزيائية يمكننا العمل معها لوصف التطور المعقد للكون أثناء الانفجار العظيم.

قال بينتو: “لا يزال بإمكان المرء أن يسأل عما إذا كان يمكن تفسير [نهج المجموعة السببية] بطريقة” معقولة “، أو ما تعنيه هذه الديناميكيات فيزيائيًا بمعنى أوسع ، لكننا أظهرنا أن إطار العمل ممكن بالفعل”. “لذا ، على الأقل رياضيًا ، يمكن القيام بذلك.”

بعبارة أخرى ، إنها … بداية.

المصدر/ livescience.comالمترجم/barabic.com