هذه هي الطريقة التي نتعامل بها مع الزمكان في محاكاة الكون في المختبر

ليس من السهل أن نفهم ما تعنيه كل تعقيداتهم في المكان والزمان. لم نقل ذلك؛ ألفارو دي روزولا، عالم فيزياء الجسيمات المتميز، الذي قام، من بين العديد من الإنجازات الأخرى، بالتدريس وقاد جامعة هارفارد قسم الفيزياء النظرية في CERN. حتى أنه حصل على فرصة السفر عبر الزمن تحدث وجهًا لوجه مع ألبرت أينشتاين (خيال وبنعمة كبيرة بالطبع).

“إن المكان والزمان أساسيان للغاية بحيث يمكننا التحدث عنهما، ولكن لا يمكننا تحديد ماهيتهما الحقيقية بأقصى قدر من الدقة. يمكننا دمج الفضاء في نوع من الدومينو، حتى نتمكن من لصقهما معًا. ويتم بناء بعضها الآخر في مستوى واحد و ثم ضع مستوى آخر فوقه بنفس الطريقة.من الواضح أن “الفضاء ليس كذلك حقًا، لكن هذه الاستعارة تساعدنا على فهم طبيعته بطريقة ما”، كما يشير ألفارو.

“على أية حال، أول شيء يمكننا القيام به هو محاولة فهم تلك العلاقة بين المكان والزمان. إذا كان لدينا سطح مستو عليه نملتان، فيمكننا رسمهما في وقت معين، وبعد ذلك في لحظة يمكننا رسم مستوى فوقه بنفس النملتين، ولكن يتم وضعهما في أماكن مختلفة. المواقف. وبهذه الطريقة يمكننا إنشاء نوع من الشطيرة، حيث يسير الفضاء في الاتجاه الأفقي لمخططي والوقت في الاتجاه العمودي”، يوضح المدير السابق للفيزياء النظرية في CERN.

قبل المضي قدمًا، وكمقدمة للقصة التي نحن على وشك استكشافها، يجدر بنا أن نتذكر أن سرعة الضوء مطلقة. لاستيعاب هذه الفكرة، قرر أينشتاين تغيير مفهوم الزمن في نظريته، والذي يعتمد إيقاعه على حالة حركة الجسم، ولكنه أثبت أيضًا أنك في مجال جاذبية شديد. سنوضح ذلك بمزيد من التفصيل في مقالتنا المخصصة لفيزياء السفر عبر الزمن، ولكن ما يهم حقًا هو أن لدينا بالفعل الأدوات التي نحتاجها للمضي قدمًا.

الزمكان المنحني داخل المختبر. لا توجد لعبة أفضل

وتمكن فريق من الباحثين من جامعة هايدلبرغ في ألمانيا من إعادة إنشائها في مختبرهم العام الماضي. وقت فضائي مفيد يمكن التلاعب بها بمرونة لمحاكاة عائلة من الأكوان المنحنية. يبدو لا يصدق. في الواقع، يبدو الأمر وكأنه حبكة فيلم خيال علمي. لكن لا. انه حقيقي. في الواقع، تمت مراجعة تجربتهم ونشرها طبيعة.

استعرضنا في الفقرات الأولى من هذا المقال عدة أفكار مهمة، أحدها أن المكان والزمان مرتبطان ارتباطًا وثيقًا وأن بنيتهما ثابتة. كانت هذه المعرفة بمثابة نقطة انطلاق لهؤلاء العلماء لتصميم تجربة من شأنها أن تسمح لهم بفهم أفضل للتفاعلات بين المادة واستمرارية الزمان والمكان، واختبار تنبؤات نظرية المجال الكمي.

بشكل عام، يقترح هذا النموذج النظري الأخير استخدام ميكانيكا الكم ونظرية المجال الكلاسيكي والنسبية الخاصة لوصف أنظمة المجال الكلاسيكي، على سبيل المثال، مجالات الجاذبية أو الكهرومغناطيسية. تتساءل النماذج الكونية التي يعمل عليها الفيزيائيون حاليًا عن كيفية توسع الفضاء لقد تغير منحنى. وعلى وجه التحديد، تساعدنا تجربة هؤلاء الباحثين على فهم أفضل لكيفية تطور الزمكان الذي كان من الممكن أن ينحني في مرحلة مبكرة جدًا.

لقد تمكنا حتى الآن من تكوين فكرة دقيقة نسبيًا عن غرض هؤلاء الباحثين، ولكننا بحاجة إلى فحص شيء أكثر أهمية: كيف فعلوا ذلك؟ كيف قاموا بمحاكاة العديد من الأكوان المشوهة في المختبر بهدف مغازلة سيناريوهات كونية مختلفة؟ لثني استمرارية الزمكان بطريقة ملموسة، نحتاج إلى كتل ضخمة مثل النجم أو طاقات لا يمكن تصورها تقريبًا. ومن الواضح أن هؤلاء الفيزيائيين ليس لديهم كتل هائلة أو طاقات هائلة.

لكن ما كان بحوزتهم هو جهاز محاكاة للمجال الكمي، تم ضبطه بدقة عن طريق تبريد سحابة من ذرات البوتاسيوم حتى انخفضت درجة حرارتها إلى بضعة نانوكلفن فوق الصفر المطلق. هذه الاستراتيجية سمحت لهم بالحصول على مكثف بوز-آينشتاينإنها حالة خاصة من المادة، تكشف بوضوح، دون الخوض في تفاصيل معقدة للغاية، حتى عن أدنى اضطرابات في الطاقة تتعرض لها ذرات السحابة.

في هذه التجربة، يحدد شكل سحابة من ذرات البوتاسيوم أبعاد وخصائص استمرارية زمانية معينة تنتشر من خلالها اضطرابات الطاقة للذرات على شكل موجات. علاوة على ذلك، تمكن الباحثون من العمل على التفاعلات بين الذرات، وضبط شدة المجال المغناطيسي الذي يربطها بدقة، وبالتالي، إلى حد ما، كانوا قادرين على إنشاء سيناريو تجريبي أكثر مرونة. انها مثيرة. مقالتك معقدةولكن إذا لم يكن من السهل تخويفك وتريد أن تعرف بشكل أكثر دقة ما هو اختباره، فلا تتردد في الرجوع إليه.

في شاتاكا | تم شرح فيزياء السفر عبر الزمن من قبل اثنين من كبار الفيزيائيين النظريين

صورة الغلاف | إنها هندسة

مزيد من المعلومات | طبيعة