استكشاف “الاضطراب الكوني” في الجاذبية

نقترب خطوة واحدة من فهم الألغاز الموجودة على حافة الكون.

مجموعة من الباحثين جامعة واترلو واكتشفت جامعة كولومبيا البريطانية “خللا كونيا” محتملا في جاذبية الكون، ما يفسر سلوكه الغريب على نطاق كوني.

على مدى المائة عام الماضية، اعتمد الفيزيائيون على نظرية ألبرت أينشتاين عن “النسبية العامة” لشرح كيفية عمل الجاذبية في جميع أنحاء الكون. تنص النسبية العامة، التي أثبتت دقتها من خلال عدد لا يحصى من التجارب والملاحظات، على أن الجاذبية لا تؤثر على ثلاثة أبعاد فيزيائية فحسب، بل تؤثر أيضًا على البعد الرابع: الزمن.

“إن نموذج الجاذبية هذا ضروري لكل شيء بدءًا من النظرية .الانفجار العظيم وقال روبن وين، المؤلف الرئيسي للمشروع وخريج الفيزياء الرياضية في جامعة واترلو: “تصوير الثقوب السوداء”.

التحديات على المستوى الكوني

“ولكن عندما نحاول فهم الجاذبية على المستوى الكوني، على مستوى المجرات وما وراءها، فإننا نواجه تناقضات صارخة مع تنبؤات النسبية العامة. يبدو الأمر كما لو أن الجاذبية لم تعد تناسب نظرية أينشتاين بشكل مثالي. ونحن نسمي هذا التناقض “التناقض الكوني” خلل’: على بعد مليارات السنين الضوئية تضعف الجاذبية بنسبة مئوية عند التعامل مع المسافات.

منذ أكثر من عشرين عامًا، يحاول الفيزيائيون وعلماء الفلك تطوير نموذج رياضي يشرح التناقضات الواضحة في النسبية العامة. وقد تم بذل العديد من هذه الجهود في واترلو، التي تتمتع بتاريخ طويل من أبحاث الجاذبية المتطورة الناتجة عن التعاون متعدد التخصصات بين علماء الرياضيات التطبيقية وعلماء الفيزياء الفلكية.

السياق التاريخي وجهود البحث

وقال نيش أفشوردي، أستاذ الفيزياء الفلكية في جامعة واترلو والباحث في معهد المحيط: “منذ ما يقرب من قرن من الزمان، اكتشف علماء الفلك أن كوننا يتوسع”.

“كلما كانت المجرات أبعد، كلما تحركت بشكل أسرع. إنها تتحرك بسرعة الضوء تقريبًا، وهي السرعة القصوى التي تسمح بها نظرية أينشتاين. وتشير النتائج التي توصلنا إليها إلى أنه على هذه المقاييس، قد لا تكون نظرية أينشتاين كافية.

تعديل نظرية أينشتاين

يقوم النموذج الجديد لفريق البحث لـ “الخلل الكوني” بتعديل وتوسيع صيغ أينشتاين الرياضية لحل بعض التناقضات الكمية الكونية دون التأثير على التطبيقات الناجحة الحالية للنسبية العامة.

وقال ون “فكر في الأمر باعتباره حاشية لنظرية أينشتاين”. “بمجرد وصولك إلى النطاق الكوني، تنطبق الشروط والأحكام.”

وقال أفشورتي: “قد يكون هذا النموذج الجديد هو الدليل الأول للغز الكوني الذي بدأنا في حله عبر المكان والزمان”.

تظهر دراسة “اضطراب كوني في الجاذبية”. مجلة علم الكونيات والفيزياء الفلكية.

المرجع: روبن ي. ون، لوكاس د. هيرجت، نييش أفشورتي، ودوغلاس سكوت، “الاضطراب الكوني في الجاذبية”، 20 مارس 2024. مجلة علم الكونيات والفيزياء الفلكية.
دوى: 10.1088/1475-7516/2024/03/045