الفيزيائيون يقترحون أن كوننا وُلد من ثقبٍ أسودٍ

كتابة: فيونا ماكدونالد.
ترجمة: فاطمة محمد.
مراجعة: عبد الحميد شكري.

وفقاً لأفضل فهمٍ توصلنا إليه للكون، ستصل إلى منفرّدة الجاذبية إذا سافرت عائداً بالزمن للماضي لأبعد ما تستطيع، أي لحوالي 13.8 مليار عامٍ أو حولها، والمنفردة هي نقطةٌ شديدة الكثافة والحرارة وذات طاقةٍ عاليةٍ، حيث تنهار القوانين التي تحكم الزمكان.

بغض النظر عن أفضل المحاولات التي قمنا بها، لا نستطيع الرؤية أبعد من تلك المنفردة لنعرف سبب ولادة كوننا، ولكننا نملك مثالاً آخر وحيداً في تاريخ كوننا حيث توجد منفردة، وهو بداخل ثقبٍ أسود. وكما شرح عالم الفيزياء إيثان سيغل لمجلة فوربس، قد يتملك هذين الحدثين أموراً مشتركةً أكثر مما قد تتصوّره.

ربما يبدو الأمر جنونياً قليلاً كما يقول سيغل، ولكن لا يوجد أي سببٍ يمنع من وجهة نظرٍ رياضيةٍ أن يكون انفجارنا العظيم نتيجةً لانهيار نجمٍ إلى ثقبٍ أسود في كونٍ بديلٍ رباعيّ الأبعاد. وفي الحقيقة، طُرحت هذه الفكرة لأول مرةٍ من قبل فيزيائيين نظريين في معهد بيريميتر وجامعة واترلو في كندا في عام 2014مـ، ولم يستطع أحدٌ أن يستبعد الفكرة على الرغم من أفضل محاولات للفيزيائيين.

لنعد للوراء قليلاً من هنا. ما نعرفه عن الانفجار العظيم هو أن كوننا بدأ يتمدد مباشرةً بعد نشوء المنفردة، وخضع لفترة تضخمٍ سريعةٍ جداً في خلال عدة أجزاءٍ من الثانية، حيث ازداد حجمه بحوالي 1026 ضعفاً، قبل أن يبطئ مجدداً ويعود للتمدد بشكلٍ تدريجيٍّ. ما نعرفه بشأن الثقوب السوداء هو أنها وَلّدت أفق حدثٍ ذا بعدين في كوننا ثلاثيّ الأبعاد، والذي يعني ببساطةٍ أنهما مربوطين بحدودٍ ذات بعدين والتي تحدد ‘نقطة اللا عودة’ بالنسبة للمادة.

الشيء المشترك بين الثقوب السوداء والانفجار العظيم هو أنهما الحالتين الوحيدتين للمنفردة التي نعرفها في الكون (المنفردة تعني ببساطةٍ نقطةً لا تعمل فيها القوانين التي تحكم الكون). وإن أفضل ما نعرفه هو أن كوننا محكومٌ بمجموعتين من القوانين: ميكانيكا الكم الخاصة بكل الأشياء الصغيرة كالجسيمات، والنسبية العامة لكل الأشياء الأكبر من ذلك، كالنجوم، الكواكب، وأنت وأنا.

إذا دمجت الأرقام، فإن الثقوب السوداء تتحدى هذه القوانين، لأن أفق الحدث الخاص بها أكبر مما يمكن أن تشرحه تصرفات الجسيمات بداخله. حيث يشرح سيغل قائلاً: “إن حقيقة كون الثقوب السوداء في كوننا أكبر من هذا بكثيرٍ لا يمثل أي مشكلةٍ”. ويضيف: “ما يعنيه هذا ببساطةٍ هو أن قوانين الفيزياء التي نعرفها تنهار في المنفردة التي نحسبها في المركز. وإذا أردنا أن نصفها بشكلٍ صحيحٍ، فسنحتاج إلى توحيد نظرية الكم مع النسبية العامة. سنحتاج إلى نظريةٍ كموميةٍ للجاذبية”.

لكن حالياً، ليس لدينا ‘نظرية كل شيء’ تلك، لذا فإن فهمنا للثقوب السوداء ينتهي عند المنفردة، وكما هو الحال مع فهمنا للكون. وعند وضع ذلك بعين الاعتبار، اقترح ثلاثة فيزيائيين من معهد برايميتر وجامعة واترلو منذ سنتين أن المنفردتين ربما تكونان وجهين لعملةٍ واحدةٍ، فقد يكون كوننا نشأ من منفردةٍ من ثقبٍ أسود أكبر بكثيرٍ.

أو لصياغة ذلك بطريقةٍ مختلفةٍ، قد يكون كوننا ثلاثيّ الأبعاد مضغوطاً في أُفق حدث كونٍ آخر. وأوضح بيانٌ صحفيٌ صادرٌ عن معهد برايميتر في عام 2014مـ: “في هذا السيناريو، انبثق كوننا للوجود عندما انهار نجمٌ في كونٍ رباعيّ الأبعاد إلى ثقبٍ أسود”. وهذا صحيحٌ من الناحية الرياضية.

يشرح سيغل أنه في حين لا نستطيع حساب ما يحصل في منفردة الثقب الأسود، يمكننا حساب ما يحدث في حدود أفق الحدث، وهو ما يتوافق بشكلٍ جيدٍ جداً مع ما حصل في بداية ميلاد كوننا. ويشرح قائلاً: “بينما تكوّن الثقب الأسود في البداية من انهيار قلب نجمٍ ما، تولّد أفق الحدث ثم توسع بسرعةٍ شديدةٍ وواصل النمو في مساحته مع سقوط المزيد من المادة إليه.

إذا وضعت شبكةً إحداثياتٍ على هذا الغلاف [أفق الحدث] ثنائيّ الأبعاد، فستجد أنها نشأت عند الخطوط المتقاربة جداً، ثم توسعت بسرعةٍ كبيرةٍ بينما كان الثقب الأسود يتشكّل، ثم توسع ببطءٍ أقل وأقل بينما بدأت المادة تسقط داخله بمعدلٍ أقل بكثيرٍ. وهذا يتوافق مع ما لاحظناه من معدل توسع كوننا ثلاثيّ الأبعاد، على الأقل نظرياً “.

تبقى هذه الفكرة كلها بالطبع مجرد فرضيةٍ حتى يكون لدينا طريقةً قابلةً للقياس لدمج قوانين ميكانيكا الكم مع النسبية العامة، وبذلك نرى ما قبل المنفردة. إلا أنه حتى ذلك الوقت، فأروع شيءٍ نستطيع التفكير فيه هو أنه لا يوجد سببٌ يمنع أن ينشِئ كوننا أكواناً جديدةً ثنائية الأبعاد كلما وُلد ثقبٌ أسود، بناءً على هذا المفهوم. حيث يكتب سيغل: “بقدر ما يبدو هذا الأمر جنونياً، إلا أن الإجابة تبقى ‘ربما’”.

لا يمكننا الانتظار لنحصل في النهاية على نظرية كل شيءٍ حتى نستطيع البدء باختبار بعض الأفكار الكبيرة.

المصدر: (sciencealert)

فيونا ماكدونالد (FIONA MACDONALD)
الانفجار العظيم (Big Bang)
المنفردة (singularity)
إيثان سيغل (Ethan Siegel)
فوربس (Forbes)
معهد بيريميتر (Perimeter Institute)
جامعة واترلو (University of Waterloo)

Website Comments

  1. abde

    أنا أخالفهم الرأي لأنه لكي يتولد ثقب أسود يجب أن ينفجر نجم
    إذن من أين أتى ذاك النجم؟

  2. Casimiros

    هذا النجم موجود في كون رباعي الابعاد مكانيا إضافة إلى بعد زمني أي من منظور النسبية الخاصة 5 أبعاد .