يُعتقد أن جميع القوى الأساسية يتم حملها بواسطة جسيم معين، لكن نموذجًا رياضيًا جديدًا يشير إلى أن الجاذبية قد تكون استثناءً لافتًا. استنادًا إلى فكرة قديمة تعود لعقود، كشف الباحثون عن مسار نحو فهم هذه الإمكانية بشكل أكثر تفصيلًا واختبارها تجريبيًا. يقول مانثوس كارداس، من مختبر لورانس بيركلي الوطني (LBNL) في كاليفورنيا، إن الجاذبية تتميز عن القوى الأساسية الأخرى. أحد أسباب ذلك هو أن أفضل نظرية حالية لدينا عن الجاذبية، وهي نظرية النسبية العامة لألبرت أينشتاين، تحتوي على أجسام غريبة مثل الثقوب السوداء، حيث تتصرف الجاذبية بطريقة مختلفة تمامًا عن أي مكان آخر نعرفه.
تُظهر الثقوب السوداء أيضًا خصائص غريبة عندما يتعلق الأمر بالديناميكا الحرارية، أي القوانين التي تحكم درجة حرارتها وطاقةها وإنتروبيتها. وقد حدد باحثون سابقون هذه العلاقة باعتبارها دليلًا محتملًا على الطبيعة الحقيقية للجاذبية، وقد استرشد الفريق الذي يقف وراء هذا العمل الجديد بنفس الحدس. قام كارداس وزملاؤه ببناء نموذج للجاذبية يعيد إنتاج الطريقة التي نختبر بها الجاذبية في عالمنا، لكنه يستبعد الجرافيتونات، وهي الجسيمات المفترضة التي يُعتقد أنها تحمل قوة الجاذبية.
يقول دانييل كارني، عضو الفريق في LBNL: "القواعد تقتضي أن يكون النموذج قادرًا على إعادة إنتاج كل ما تمت ملاحظته حتى الآن. على سبيل المثال، لا يزال يجب أن تدور الأرض حول الشمس بشكل مستقر". ويوضح أن نموذجهم يحقق ذلك من خلال التفكير في حالة مشابهة لمكبسين ضخمين مع غاز بينهما، حيث تملي قوانين الديناميكا الحرارية أن تتحرك جزيئات الغاز لتعظيم الإنتروبيا الجماعية، مما يؤدي في النهاية إلى تحريك المكبسين أيضًا. بشكل فعال، يخضع المكبسان لما يعرف بالقوة الإنتروبية التي تنشأ من الغاز.
استنتج الباحثون معادلات للجاذبية باعتبارها قوة إنتروبية، حيث تلعب الأجسام الضخمة دور المكابس، في حين يمثل الغاز مجموعة من وحدات الكم الصغيرة، أو أصغر الكيانات التي يمكنها حمل المعلومات الكمومية. بينما يُعتقد عمومًا أن الأجسام تجذب بعضها البعض بفعل تبادل الجرافيتونات، يقترح هذا النموذج أن الجاذبية تنشأ من امتلاء الفضاء المحيط بالأجسام بجسيمات كمومية.
يقول كارداس إن هذه هي المرة الأولى التي يتم فيها تطوير الفكرة، التي طرحت لأول مرة عام 1995، بشكل كافٍ لإجراء تنبؤات لسيناريوهات فيزيائية محددة، بما في ذلك عدة تجارب معملية قيد الإنشاء حاليًا. قام هو وفريقه بحساب ما قد يرصده الباحثون في هذه التجارب، التي ستتحرى ما إذا كانت الجاذبية قادرة على ربط جسمين عبر التشابك الكمومي، إلى جانب تجارب أخرى تدرس التقلبات العشوائية (الضوضاء) التي يُفترض أن تنشأ بسبب كيفية توزيع قوة الجاذبية عبر الفضاء. وقد أكملوا هذه الحسابات لعدة نسخ مختلفة من نموذجهم، بحيث يمكن إما استبعاده بالكامل أو تحسينه بناءً على نتائج التجارب المستقبلية.
يقول جاكوب تايلور، عضو الفريق بجامعة ميريلاند: "السؤال الذي دفعنا هو: ’وماذا بعد؟ ماذا يغير [النموذج النظري] فيما يمكننا ملاحظته؟‘". من جانبه، يقول دينيس بوندار، من جامعة تولين في لويزيانا، إن ربط النماذج النظرية الجديدة للجاذبية بتجارب واقعية غالبًا ما يكون تحديًا، لذلك يمثل هذا البحث الجديد خطوة مهمة إلى الأمام في النقاش حول الطبيعة الحقيقية للجاذبية. ويضيف: "على مدار العقد الماضي، أحرزنا تقدمًا هائلًا ليس فقط في الفيزياء الكمومية، ولكن أيضًا في قياسات الجاذبية، لذلك أنا متفائل جدًا بأننا سنحصل قريبًا على مزيد من المدخلات من التجريبيين". ويشير كارني إلى أن فريقه بحاجة إلى إجراء المزيد من الاختبارات الرياضية على نموذجهم، مثل تحليل كيفية إعادة إنتاج جميع خصائص النسبية العامة.
المصدر: NewScientist
التعديل الأخير: