إن التعاون بين علماء الفيزياء والرياضيات قد كوّن خطوةً مهمةً نحو توحيد النسبية العامة وميكانيكا الكم من خلال شرح وتوضيح كيف يمكن لنسيج الزمكان أن يولد من «التشابكات الكمومية-Quantum Entanglement».
وقد بحث علماء الفيزياء والرياضيات في «نظرية كل شيء-(Theory of Everything (ToE» والتي تحاول توحيد النسبية العامة وميكانيكا الكم، فالنسبية العامة تشرح الجاذبية والظواهر ذات المقياس الكبير مثل ديناميكية النجوم والمجرات في الكون، بينما ميكانيكا الكم تتناول الظواهر الميكروسكوبية من الجسيمات ما دون الذرية حتى المستوى الجزيئي.
ويعتبر «المبدأ الهولوغرافي-The holographic principle» على نطاق واسع ميزة أساسيةً لنجاح نظرية كل شيء ToE، حيث ينص المبدأ الهولوغرافيّ (مبدأ التجسيم) على أن الجاذبية في حجم ثلاثيّ الأبعاد يمكن أن يوصف عن طريق ميكانيكا الكم في مساحة ثنائية الأبعاد تحيط بالحجم، على وجه التحديد فإن الأبعاد الثلاثة للحجم يجب أن تولد من بعدَين في مساحة، ومع ذلك فإن فهم آليّات محددة لتكوّن الحجم من المساحة أمر بعيد المنال حتى الأن.
إن الورقة التي أعلنت عن هذا الاكتشاف والتي كتبها هيروسي أوجيوري، وهو باحث رئيسي من جامعة طوكيو بالإضافة إلى عالم الرياضيات بمعهد كاليفورنيا للتكنولوجيا ماتيلد ماركولي وطلاب الدراسات العليا جنيفر لين وبوجدان ستويكا، سيتم نشرها في «Physical Review Letters» كاقتراح للمعدين.
الآن وقد وجد أوجيوري ومعاونيه أن التشابك الكميّ هو مفتاح حل هذا اللغز، فباستخدام النظرية الكمية -والتي لا تحتوي على الجاذبية-، فقد أظهروا كيف يمكن حساب كثافة الطاقة، وهي مصدر التفاعلات الجذبية في الأبعاد الثلاثة، وذلك باستخدام بيانات التشابك الكميّ في مساحة ثنائية البعد، هذا مماثل لتشخيص حالتك داخل جسدك عن طريق النظر إلى صور الأشعة السينية في أوراق ذات بعدَين. إن هذا يسمح لهم بتفسير الخصائص الأساسية للتشابكات الكميّة كحالات لكثافة الطاقة والتي يجب أن تكون مقبولة مع أي توافق في النظرية الكمّة للجاذبية، وبدون أن تضم في الواقع الجاذبية في النظرية.
إن أهمية التشابك الكميّ قد نوقش من قبل، ولكن دوره الرئيسيّ في نشأة الزمكان لم يكن واضحًا حتى ظهور ورقة أوجيوري ومساعديه.
التشابك الكميّ هو ظاهرة تظهر كيف أن حالات الكوانتم مثل دوران أو استقطاب الجسيمات في أماكن مختلفة لا يمكن وصف كل منها بشكل مستقل، فقياس أو التأثير على جسيم واحد يجب أيضًا أن يؤثر على الآخر، شيء مثلما يسميه أينشتاين “عمل شبحي على مسافة بعيدة”. إن انجاز أوجيوري ومعاونيه يظهر أن التشابكات الكمّية تولد الأبعاد الإضافية في «النظرية الجذبية-Gravitational theory».
وقد قال أوجيوري فيما يتعلق بهذا الشأن:
“من المعروف أن التشابكات الكمومية مرتبطة بمسائل عميقة في توحيد النسبية العامة وميكانيكا الكم مثل مفارقة معلومات الثقب الأسود «black hole information paradox»”.
وقد أضاف أيضًا “إن ورقتنا البحثية تسلط الضوء على العلاقة بين التشابكات الكمومية والبنية المجهرية للزمكان من خلال حسابات واضحة. إن الوسيط بين الجاذبية الكموميّة وعلم المعلومات أصبح ذا أهمية متزايدة بالنسبة لكلا المجالين. وأنا شخصيًا أتعاون مع علماء علم المعلومات «Information scientist» لمتابعة هذا العلم لمزيد من الأبحاث”.
ترجمة: Mohammed Abkareno
مراجعة: آية غانم
المصدر: Science Daily
