يمكن أن تفسر “جاذبية النحلة الطنانة” سبب تمدد الكون بهذه السرعة

بالعربي/ افترض الفيزيائيون منذ فترة طويلة أن الكون هو نفسه إلى حد كبير في أي اتجاه ، والآن وجدوا طريقة جديدة لاختبار هذه الفرضية: من خلال فحص ظل الثقب الأسود.

إذا كان هذا الظل أصغر قليلاً مما تتنبأ به نظريات الفيزياء الحالية ، فقد يساعد ذلك في إثبات فكرة بعيدة المدى تسمى جاذبية النحلة الطنانة ، والتي تصف ما يمكن أن يحدث إذا لم يكن التناظر المثالي للكون مثاليًا على الإطلاق. 

إذا تمكن العلماء من العثور على ثقب أسود به مثل هذا الظل الأصغر حجمًا ، فسيفتح ذلك الباب أمام فهم جديد تمامًا للجاذبية – وربما يفسر سبب توسع الكون بشكل أسرع. 

لكن لفهم كيف يمكن لفكرة النحلة الطنانة أن تطير ، دعنا نتعمق في بعض الفيزياء الأساسية.

النظر في المرآة

يحب الفيزيائيون التناظر . بعد كل شيء ، فهو يساعدنا على فهم بعض من أعمق أسرار الكون. على سبيل المثال ، أدرك الفيزيائيون أنه إذا أجريت تجربة على الفيزياء الأساسية ، فيمكنك نقل معدات الاختبار الخاصة بك إلى مكان آخر وستحصل على نفس النتيجة مرة أخرى (أي إذا كانت جميع العوامل الأخرى ، مثل درجة الحرارة وقوة الجاذبية ، لا يزال كما هو).

بمعنى آخر ، بغض النظر عن المكان الذي تجري فيه تجربتك في الفضاء ، ستحصل على نفس النتيجة. من خلال المنطق الرياضي ، هذا يؤدي مباشرة إلى قانون الحفاظ على الزخم .

مثال آخر: إذا أجريت تجربتك وانتظرت بعض الوقت قبل تشغيلها مرة أخرى ، فستحصل على نفس النتيجة (مرة أخرى ، كل شيء آخر متساوٍ). يؤدي هذا التناظر الزمني مباشرة إلى قانون الحفاظ على الطاقة – لا يمكن أبدًا إنشاء هذه الطاقة أو تدميرها. 

هناك تناظر مهم آخر يشكل حجر الأساس للفيزياء الحديثة. يطلق عليه تناظر “لورينتز” تكريما لهندريك لورنتز ، الفيزيائي الذي اكتشف كل هذا في أوائل القرن العشرين. اتضح أنه يمكنك إجراء تجربتك وتحويلها ، و (مع تساوي كل شيء آخر) ستحصل على نفس النتيجة. يمكنك أيضا تعزيز تجربتك لسرعة ثابتة و لا يزال الحصول على نفس النتيجة.

بعبارة أخرى ، كل شيء آخر متساوٍ – ونعم ، أكرر ذلك كثيرًا ، لأنه مهم – إذا كنت تجري تجربة في راحة تامة ، وتجري نفس التجربة بنصف سرعة الضوء ، فستحصل نفس النتيجة.

هذا هو التناظر الذي اكتشفه لورنتز: قوانين الفيزياء هي نفسها بغض النظر عن الموقع والوقت والتوجه والسرعة.

ماذا نخرج من هذا التناظر الأساسي؟ حسنًا ، بالنسبة للمبتدئين ، نحصل على نظرية أينشتاين للنسبية الخاصة بأكملها ، والتي تحدد سرعة ثابتة للضوء وتشرح كيفية ارتباط المكان والزمان بالأشياء التي تسافر بسرعات مختلفة. 

جاذبية النحل

تعتبر النسبية الخاصة ضرورية جدًا للفيزياء لدرجة أنها تكاد تكون نظرية ميتاتية للفيزياء: إذا كنت تريد اختلاق فكرتك الخاصة عن كيفية عمل الكون ، فيجب أن تكون متوافقة مع إملاءات النسبية الخاصة.

أم لا.

يحاول الفيزيائيون باستمرار إعداد نظريات جديدة ومحسنة للفيزياء ، لأن النظريات القديمة ، مثل النسبية العامة ، التي تصف كيف تشوه المادة الزمكان والنموذج القياسي لفيزياء الجسيمات ، لا يمكنها تفسير كل شيء في الكون ، مثل ما يحدث في قلب ثقب أسود. وأحد الأماكن المثيرة للبحث عن فيزياء جديدة هو معرفة ما إذا كانت أي مفاهيم عزيزة قد لا تكون دقيقة جدًا في الظروف القاسية – مفاهيم عزيزة مثل تناظر لورنتز.

تجادل بعض نماذج الجاذبية بأن الكون ليس متماثلًا تمامًا بعد كل شيء. تتنبأ هذه النماذج بوجود مكونات إضافية في الكون تجبره على عدم الانصياع لتماثل لورنتز طوال الوقت. بعبارة أخرى ، سيكون هناك اتجاه خاص أو متميز في الكون.

تصف هذه النماذج الجديدة فرضية أطلق عليها اسم “جاذبية النحلة الطنانة”. حصلت على اسمها من الفكرة المفترضة أن العلماء زعموا ذات مرة أن النحل لا ينبغي أن يكون قادرًا على الطيران ، لأننا لم نفهم كيف تولد أجنحتها قوة الرفع. (لم يصدق العلماء أبدًا ذلك ، بالمناسبة.) نحن لا نفهم تمامًا كيف تعمل نماذج الجاذبية هذه وكيف يمكن أن تكون متوافقة مع الكون الذي نراه ، ومع ذلك ، هناك هم ، يحدقون بنا في وجهنا. خيارات قابلة للتطبيق للفيزياء الجديدة. الإعلانات

أحد أقوى استخدامات نماذج جاذبية النحل الطنان هو تفسير الطاقة المظلمة – وهي الظاهرة المسؤولة عن التمدد المتسارع المرصود للكون. اتضح أن الدرجة التي ينتهك بها كوننا تناظر لورنتز يمكن ربطها بتأثير يولد تمددًا متسارعًا. ولأنه ليس لدينا أي فكرة عما ينتج الطاقة المظلمة ، فإن هذا الاحتمال يبدو جذابًا للغاية بالفعل.

الظل الاسود

إذن لديك نظرية جديدة صاخبة عن الجاذبية مبنية على بعض أفكار تحطيم الأيقونات مثل انتهاك التناظر. إلى أين ستذهب لاختبار هذه الفكرة؟ ستذهب إلى المكان الذي تمتد فيه الجاذبية إلى أقصى حد: ثقب أسود. في الدراسة الجديدة ، التي لم تتم مراجعتها بعد ونشرها عبر الإنترنت في نوفمبر 2020 إلى قاعدة بيانات ما قبل الطباعة arXiv ، فعل الباحثون ذلك تمامًا ، بالنظر إلى ظل ثقب أسود في عالم افتراضي تم تصميمه ليكون واقعيًا قدر الإمكان.

(تذكر أن الصورة الأولى على الإطلاق للثقب الأسود M87 ، التي أنتجها Event Horizon Telescope منذ عام واحد فقط؟ كان هذا الفراغ المظلم الجميل في وسط الحلقة الساطعة هو في الواقع “ظل” الثقب الأسود ، المنطقة التي امتصت كل الضوء من خلفه وحوله.)الإعلانات

لجعل النموذج واقعيًا قدر الإمكان ، وضع الفريق ثقبًا أسود في خلفية الكون الذي كان يتسارع في تمدده (تمامًا مثل ما نلاحظه) وضبط مستوى انتهاك التناظر لمطابقة سلوك الطاقة المظلمة التي قالها العلماء يقيس.

ووجدوا أنه في هذه الحالة ، يمكن أن يظهر ظل الثقب الأسود أصغر بنسبة تصل إلى 10٪ مما سيكون عليه في عالم “الجاذبية العادية” ، مما يوفر طريقة واضحة لاختبار جاذبية النحل الطنان. في حين أن الصورة الحالية للثقب الأسود M87 غامضة للغاية بحيث لا يمكن معرفة الفرق ، إلا أن الجهود جارية لالتقاط صور أفضل لمزيد من الثقوب السوداء ، والتحقيق في بعض أعمق ألغاز الكون في هذه العملية. 

المصدر/ livescience.comالمترجم/barabic.com