يجيب صحفينا كل أسبوع على الأسئلة العلمية من القراء.
“ماذا كان قبل الانفجار الكبير؟ »
لا نعرف ذلك، لكن العديد من علماء الفيزياء الفلكية يعملون على نماذج تشرح هذا “التفرد”.
يقول لورانس بيريولت-ليفاسور، عالم الفيزياء الفلكية بجامعة مونتريال: «في علم الكونيات، لدينا نموذج يشرح توسع الكون بعد الانفجار الكبير». “عندما ترجع الزمن إلى الوراء، يصبح الكون أصغر فأصغر. المسافات المادية بين الأشياء تتناقص. وصلنا إلى نقطة أصبح فيها الكون كثيفًا جدًا لدرجة أن معادلات التوسع توقفت عن العمل. نحن بحاجة إلى نظرية لتفسير الانفجار الكبير، وهو ما لا نملكه في الوقت الحالي. »
هذه الجهود المبذولة لتفسير المتفردات، بما في ذلك الانفجار الكبير، هي جزء من التحدي الشامل المتمثل في توحيد “النسبية العامة” و”ميكانيكا الكم”.
يقول عالم الفيزياء الفلكية في مونتريال، الذي يحتوي عمله على عنصر رياضي قوي: “في الحياة اليومية، يمكن للفيزياء النيوتونية أن تفسر الظواهر بشكل جيد للغاية، على سبيل المثال سرعة وتسارع السيارة أو الكرة”. “بالنسبة للكتل والمسافات الأكبر، تعمل النسبية العامة بشكل أفضل. نظام تحديد المواقع العالمي (GPS)، على سبيل المثال، يعمل مع النسبية العامة، وهو أمر ضروري أيضًا لحساب مدار عطارد لأنه قريب جدًا من الشمس. وهذا لا يعني أن ميكانيكا نيوتن خاطئة، بل إنها تقريب للنسبية العامة.
ومع ذلك، بالنسبة للمقاييس الصغيرة جدًا، لدينا ميكانيكا الكم، والتي تشرح كيف تتصرف الجسيمات مثل الإلكترونات أحيانًا مثل الموجات. “الأشياء في عالم ميكانيكا الكم يمكن أن تكون في مكانين في نفس الوقت. إنه عالم احتمالي، وليس حتمي. وبفضل نظرية ميكانيكا الكم أصبح لدينا الإنترنت وأجهزة الكمبيوتر. »
هناك العديد من النظريات التي تهدف إلى توحيد النسبية العامة وميكانيكا الكم، لكن لا شيء منها يعمل بشكل مثالي. الأكثر واعدة وفقا لبيرو ليفاسور هي “نظرية الأوتار”، وهي نموذج رياضي معقد حيث الجسيمات تشبه سلاسل طويلة للغاية أحادية البعد. ولكن هناك أيضًا معادلات تصف مساحة لا نهائية تحتوي على عدة أكوان مختلفة جدًا حيث لا يمكن للضوء أن ينتقل، وتسمى أيضًا “الأكوان الفقاعية”، أو “الارتدادات” مع سلسلة من التوسعات والانكماشات.
تم نشر مثال على هذا النوع من النمذجة في عام 2017 في مجلة النسبية العامة والجاذبية من قبل جوليانو سيزار سيلفا نيفيس، عالم الفيزياء الفلكية من جامعة ألفيناس الفيدرالية، شمال ساو باولو، البرازيل. تفترض دراسته على وجه الخصوص أن بعض الثقوب السوداء القديمة جدًا قد تم إنشاؤها خلال المراحل السابقة من توسع الكون أو انكماشه. يشرح نيفيس قائلاً: “لقد حصلت على درجة الدكتوراه في فيزياء الثقوب السوداء”. حاولت تطبيق نماذج الارتداد عليهم. »
