ثورة في الفيزياء: نهج جديد لتوحيد النظريات!

ثورة في الفيزياء: نهج جديد لتوحيد النظريات!

في 8 مارس 2025، أُعلن أن الدكتور فولفجانج فيلاند، عالم الفيزياء في جامعة فريدريش ألكسندر إرلانجن-نورمبرج (FAU)، قد تلقى تمويلًا كبيرًا من مؤسسة الأبحاث الألمانية كجزء من برنامج هايزنبرج. الهدف من مشروعه هو تطوير نهج جديد للجمع بين نظرية الكم والنسبية في مجالات مشكلة محددة. تم نشر النتائج الحالية في المجلة الشهيرة "الجاذبية الكلاسيكية والكمية" وهي تحظى باهتمام كبير في المجتمع العلمي.

يواجه الباحثون تحديًا أساسيًا: القوى الأساسية الأربع للكون - الجاذبية، والتفاعل الكهرومغناطيسي، والتفاعل الضعيف، والتفاعل القوي - لا يمكن تفسيرها بعد بنظرية موحدة. في حين أن النسبية العامة تعمل كنموذج أساسي للجاذبية، فإن نظرية الكم تتعامل مع القوى الأساسية الثلاث الأخرى. إن مشكلة عدم توافق النظريتين معروفة منذ ثلاثينيات القرن العشرين، مما يؤكد الحاجة الملحة إلى إيجاد حل.

الحاجة إلى التوحيد

تُستخدم النسبية العامة لحساب سلوك الكتل الكبيرة، بينما تصف نظرية الكم أصغر الجسيمات. هناك حاجة إلى نموذج موحد لفهم ظواهر مثل الانفجار الكبير والثقوب السوداء. في الثقوب السوداء، حيث تتجمع المادة في نقطة واحدة وفقًا للنظرية النسبية، يصبح من الضروري فهم جديد للجاذبية.

ويعتقد أن الجاذبية الكمومية يمكن أن تغير مفاهيم السببية والزمن في ظل الظروف القاسية. في البيئة الحرجة للثقوب السوداء، تفقد المصطلحات "قبل" و"بعد" معناها. وقد أدت عقود من البحث إلى تطوير المفاهيم التي تسعى إلى توحيد هذه النظريات. يتبنى نهج فيلاند فكرة أن المكان والزمان ليسا متواصلين، بل يتكونان من أجزاء صغيرة.

مناهج ويلاند المبتكرة

يتصور مفهومه زمكانًا كميًا توجد فيه خطوات ثابتة للحركات والتقدم الزمني. تلعب وحدات بلانك دورًا حاسمًا في هذا، وخاصةً قوة بلانك، التي تمثل الحد الأعلى القابل للحساب للقدرة في الكون. وتشير الاعتبارات السابقة إلى أن القوة يمكن أن تصبح كبيرة إلى ما لا نهاية، مما يجعل المعادلات الرياضية الجزئية غير قابلة للحل. ومع ذلك، يُظهر بحث فيلاند أن هناك حدًا أعلى للطاقة في الزمكان الكمي، وتحديدًا قوة بلانك البالغة 10^53 واط.

إذا كانت نظريات فيلاند صحيحة، فقد يعني ذلك أن قوة موجات الجاذبية يمكن أيضًا تقسيمها إلى الكميات. بالإضافة إلى ذلك، يدرس مشروع هايزنبرغ كيفية تأثير الجاذبية على البنية السببية للعالم.

تعد الجاذبية الكمية، والتي تهدف كنظرية إلى توحيد ميكانيكا الكم مع النسبية العامة، مجالًا نشطًا للبحث. إنه هدف معلن أن تتجنب النظرية الموحدة المصطلحات اللانهائية رسميًا، وبالتالي تجعل الحالات المتطرفة مثل الانفجار الكبير أو الثقوب السوداء قابلة للحساب. ويجري بالفعل تطوير نظريات مختلفة مثل نظرية الأوتار والجاذبية الكمومية الحلقية في هذا السياق. ويكيبيديا ] وبينما تعتبر الجاذبية أضعف القوى الأولية، إلا أن لها تأثيرات بعيدة المدى في الكون.

يمكن أن يكون التقدم الذي أحرزه فيلاند رائدًا في فهم الهياكل الأساسية للكون، الذي لا يزال محاطًا بالعديد من الألغاز. يمكن لمنهج الجاذبية الكمومية أن يلقي ضوءًا جديدًا على العديد من الأسئلة الفيزيائية. ويأمل الفيزيائيون أن تظهر في المستقبل نظرية متماسكة توحد جميع القوى المعروفة وتكشف أسرار الكون.