مثل القليل من الزبد على قمة موجة المحيط ، قد لا يكون كوننا الذي يمكن ملاحظته أكثر من شظية تجلس داخل حافة فقاعة تتوسع باستمرار إلى بُعد أعلى.
في حين أن هذه الفكرة المحيرة للعقل قد تبدو وكأنها شيء خارج حلم حمى الفيزيائي ، إلا أنها في الواقع مسعى جديد للتوفيق بين رياضيات نظرية الأوتار وواقع الطاقة المظلمة ، وهي قوة كونية غامضة ومتغلقة تعمل في المعارضة إلى الجاذبية.
نظرية الأوتار هي محاولة لتوحيد ركيزتي فيزياء القرن العشرين - ميكانيكا الكم والجاذبية - من خلال افتراض أن جميع الجسيمات هي سلاسل أحادية البعد تحدد اهتزازاتها خصائص مثل الكتلة والشحنة. تم وصف النظرية بأنها جميلة رياضيا ، وكانت لفترة طويلة واحدة من المتنافسين الرئيسيين على ما يسميه العلماء نظرية كل شيء ، وهذا يعني إطارًا لشرح جميع الفيزياء ، شائع في كتب مثل Brian Greene's The Elegant Universe (Norton ، 1999).
لكن منظري الأوتار قد ضاعوا مؤخرًا وسط وارن من تكهناتهم الخاصة. تتطلب العديد من إصدارات نظرية الأوتار أن يتكون الواقع من 10 أبعاد أو أكثر - ثلاثة من الفضاء ومرة واحدة نعيشها عادة ، بالإضافة إلى العديد من الأشكال الأخرى التي يتم وضعها في نقطة ضيقة للغاية. بالضبط كيف يتم تكوين هذه الأبعاد الإضافية يحدد خصائص الكون الذي ندركه.
في أوائل العقد الأول من القرن الحادي والعشرين ، أدرك الباحثون أن نظرية الأوتار سمحت بوجود ما يصل إلى 10 ^ 500 (هذا هو الرقم 1 متبوعًا بـ 500 أصفار) وجود أكوان فريدة ، مما أدى إلى إنشاء مشهد متعدد الأكوان كان فيه كوننا الخاص مجرد قسم فرعي صغير ، مثل Live ذكرت العلم سابقا. لكن معادلات نظرية الأوتار أنتجت أيضًا في الغالب أكوانًا افتراضية تفتقر إلى الطاقة المظلمة ، والتي اكتشفها علماء الفلك في التسعينات والتي تسرع حاليًا من توسع الكون.
في وقت سابق من هذا العام ، وجه الباحثون ضربة لنظرية الأوتار من خلال الإشارة إلى أنه لا يوجد عالم واحد من عدد لا يحصى من الأكوان التي تصفها في الواقع يحتوي على طاقة مظلمة كما نعرفها. "من الواضح بشكل متزايد أن النماذج المقترحة حتى الآن في نظرية الأوتار لوصف الطاقة المظلمة تعاني من مشاكل رياضية" ، أولف دانيلسون ، مؤلف مشارك في ورقة بحثية جديدة نشرت في 27 ديسمبر في مجلة Physical Review Letters وفيزيائي نظري في أوبسالا جامعة السويد ، أخبرت Live Science.
قال دانيلسون إن المشكلة الأساسية هي أن المعادلات التي تحكم نظرية الأوتار تقول أن أي كون يحتوي على نسختنا من الطاقة المظلمة يجب أن يتحلل بسرعة ويتلاشى. وقال "فكرتنا هي تحويل هذه المشكلة إلى فضيلة".
جنبا إلى جنب مع زملائه ، قام ببناء نموذج تتسبب فيه العملية التي تتسبب في تحلل هذه الأكوان التي تتخللها الطاقة المظلمة في الواقع تضخم الفقاعات المصنوعة من أبعاد عديدة. كتب دانييلسون في منشور على مدونة يصف النظرية الجديدة أننا نعيش داخل حدود إحدى هذه الفقاعات المتوسعة و "الطاقة المظلمة ... تحدث بطريقة خفية من خلال التفاعل بين جدران الفقاقيع التي نعيش فيها والأبعاد الأعلى". .
وفقا لدانييلسون ، فإن الانفجار العظيم ، عندما ولدت الكون ، تصبح اللحظة التي بدأت فيها هذه الفقاعة في التوسع. الجسيمات في عالمنا هي ببساطة نقاط نهاية السلاسل الممتدة إلى أبعاد إضافية. يهتم دانيلسون وزملاؤه بالتحقق مما إذا كان نموذجهم متوافقًا مع الجوانب الفيزيائية المعروفة الأخرى. وقال دانييلسون إن الفرضية قد تساعد الفيزيائيين على عمل تنبؤات يمكن ملاحظتها حول الكون المبكر والثقوب السوداء.
لكن الباحثين الآخرين لا يشترونه.
وقالت سابين هوسينفيلدر ، الفيزيائية بمعهد فرانكفورت للدراسات المتقدمة في ألمانيا ، لـ "لايف ساينس": "هذا خيال رياضي لا يحتوي على أي دليل تجريبي يتحدث عنه".
كان Hossenfelder ينتقد الكثير من أحدث الدراسات في الفيزياء الأساسية ، ونشر كتابًا العام الماضي بعنوان Lost in Math: How Beauty Leads Physics Astray (Basic Books، 2018). وقالت: "يقترح منظّرو الأوتار قدرًا لا نهائيًا من التراكيب الرياضية التي لا علاقة لها بالملاحظة".
لكن دانيلسون لا يعتقد أن نظرية الأوتار ستكون غير قابلة للاختبار إلى الأبد ، وأن المناقشات الحالية المحيطة بها توفر بالفعل بعض الضوابط على النظرية. وقال "إذا اتضح أن نظرية الأوتار لا يمكنها أن تنتج طاقة مظلمة من النوع الذي نلاحظه ، فإن نظرية الأوتار لم يتم اختبارها فحسب ، بل ثبت خطأها".
