للمهتمين بالفيزياء، وبالتحديد توحيد النظريات الفيزائية الأساسية لفهم أفضل ومتسق للكون
“توحيد “ميكانيكا الكم” و”النسبية العامة” مشكلة طويلة الأمد في الفيزياء، حيث يبدو أنها تتناقض مع بعضها البعض. ومع ذلك، فإن حل هذه المشكلة أمر بالغ الأهمية لفهمنا للكون، من أصغر جسيم إلى أكبر بنية.
فبينما تصف “ميكانيكا الكم” سلوك الجزيئات دون الذري، فإن “النسبية العامة” تشرح طبيعة الجاذبية على المستوى الكوني.
و “الجاذبية الكمومية” هي إطار نظري يسعى إلى توحيد بينها. وتمثل الجاذبية الكمومية واحدة من أهم المشاكل والتحدي في الفيزياء الحديثة. في حين تم إحراز تقدم في السنوات الأخيرة، لا يزال هناك الكثير من العمل الذي يتعين القيام به لتوحيد نظريتي الفيزياء الأساسية.
العقبة الكبيرة في توحيد ميكانيكا الكم والنسبية العامة هي أن لديها مبادئ أساسية مختلفة. في حين أن ميكانيكا الكم يعتمد على مفهوم ازدواجية الجسيمات الموجية، فإن النسبية العامة تفترض أن الفضاء منحني من خلال وجود المادة والطاقة.
ومن الأسباب التي تجعل من الصعب توحيد ميكانيكا الكم والنسبية العامة. النسبية العامة هي نظرية حتمية، وهذا يعني أنها تتنبأ بالنتائج الدقيقة لأي عملية مادية. من ناحية أخرى، فإن ميكانيكا الكم هي نظرية احتمالية، مما يعني أنها تتنبأ فقط باحتمال النتائج. يبدو أن هذين النهجين غير متوافقان بشكل أساسي، والتوفيق بينهما يمثل تحدياً كبيراً في الفيزياء.
تعتبر أيضا مشكلة الزمان عقبة رئيسية أمام توحيد ميكانيكا الكم والنسبية العامة. في ميكانيكا الكم يتم التعامل مع الوقت ككمية مطلقة تتدفق بشكل مستقل عن الجزيئات والحقول في الكون.
حاليا هناك العديد من النظريات (النماذج) “للجاذبية الكمومية”، ولكل منها نقاط القوة والضعف الخاصة بها. من أشهره “نظرية الأوتار”، والتي تفترض أن جميع الجسيمات تتكون من سلاسل صغيرة أحادية البعد. ونهج آخر هو “حلقة الجاذبية الكمومية”، التي تصف زمن الفضاء بأنه شبكة من الحلقات المترابطة. وقد أحرزت كلتا النظريتين تقدماً كبيراً في السنوات الأخيرة، لكنها لا تزال بعيدة عن التحقق تجريبياً.
الآثار المترتبة على الكون: التوصل الى نظرية ناجحة “للجاذبية الكمومية” سيكون لها آثار عميقة على فهمنا للكون. على سبيل المثال، يمكن أن يساعد في شرح سلوك الثقوب السوداء وطبيعة الطاقة المظلمة، والتي يُعتقد أنها مسؤولة عن توسّع الكون. ويمكن أن يلقي الضوء أيضاً على أصل الكون نفسه، وهو حالياً لغز.
التحديات المقبلة: على الرغم من التقدم المحرز في السنوات الأخيرة، تظل الجاذبية الكمومية واحدة من أكثر المشكلات صعوبة في الفيزياء. واحدة من أكبر العقبات هي عدم وجود بيانات تجريبية، حيث أن التكنولوجيا الحالية ليست متقدمة بما يكفي لاختبار العديد من التنبؤات التي تتم تنفيذها بواسطة نظريات الجاذبية الكمومية. بالإضافة إلى ذلك، لا يزال هناك الكثير من النقاش بين علماء الفيزيائيين حول أي أكثر نهج واعدا، وما إذا كانت نظرية الجاذبية الكمومية ممكنة.”
.
