هذه المعادلة الجديدة قد توحد أكبر نظريتين فيزيائيتين

إن من أصعب المشاكل في الفيزياء حالياً وأشدها عناداً، هو أن أفضل نظريتين تفسران ظواهر الكون، أي النسبية العامة والميكانيكا الكمومية، تعملان جيداً بشكل منفصل، ولكن دمجهما معاً غير ممكن، نظراً لأن التوافق الرياضي غير ممكن ببساطة.

غير أن فيزيائياً نظرياً من جامعة ستانفورد وضع معادلة جديدة، تقترح أن المفتاح لدمج النظريتين أخيراً قد يكمن في أنفاق غريبة في الزمكان، تسمى بالثقوب الدودية.

المعادلة بسيطة بشكل مضلل: ER = EPR.

لا تمثل الرموز في المعادلة قيماً عددية، بل هي بالأحرى أسماء لبعض اللاعبين الأساسيين في الفيزياء النظرية.

في الطرف الأيسر من المعادلة، الرمز ER، ويعني آينشتاين ونايثان روزن، ويشير إلى ورقة بحثية من عام 1935 كتباها سوية لوصف الثقوب الدودية، والتي يصطلح على تسميتها بلغة المختصين بجسور آينشتاين-روزن.

في الطرف الأيمن من المعادلة، الرمز EPR، ويعني آينشتاين، روزن وبوريس بودولسكي، حيث اشترك ثلاثتهم في كتابة ورقة بحثية أخرى في نفس العام لوصف الترابط الكمومي.

في عام 2013، اقترح كل من الفيزيائي ليونارد ساسكايند من جامعة ستانفورد، وخوان مالداسينا من معهد الدراسات المتقدمة في برينستون، أن الورقتين البحثيتين ربما تصفان تقريباً نفس الشيء، وهو ما لم يفكر به أي فيزيائي آخر من قبل، بما فيهم آينشتاين نفسه.

والآن، عاد ساسكايند لمناقشة تبعات ما إذا كان محقاً فعلاً.

ولكن، لنتمعن أولاً في طرفي المعادلة، كلاً على حدة.

تشبه الثقوب الدودية أنفاقاً تصل بين مكانين في الكون، وقد تم استنتاج وجودها لأول مرة بفضل النظرية النسبية العامة لآينشتاين.

نظرياً، إذا وقعت في أحد طرفي ثقب دودي، فستظهر في الطرف الآخر بشكل آني تقريباً، حتى لو كان في الطرف الآخر من الكون.

ولكن الثقوب الدودية ليست مجرد بوابات إلى أماكن أخرى في الكون، بل هي أيضاً بوابات بين زمنين في الكون. كما قال كارل ساجان ذات مرة: "قد تخرج في موضع آخر في المكان، ولحظة أخرى في الزمان."

من ناحية أخرى، فإن الترابط الكمومي يصف كيفية تفاعل جسيمين معاً، وذلك بطريقة تجعلهما متصلين بشكل كامل، بمعنى أنهما "يتشاركان الوجود".

هذا يعني أن أي شيء يحدث لأحد الجسيمين، سيؤثر مباشرة وآنياً على الجسيم الآخر، حتى لو كان على بعد سنوات ضوئية.

حسناً. والآن، لندمج المفهومين معاً.

يقترح ساسكايند، في ورقته البحثية الجديدة، تتابع أحداث افتراضياً حول شخصين افتراضيين، بوب وآليس، حيث يأخذ كل منهما مجموعة من الجسيمات المترابطة، بحيث تأخذ آليس فرداً من كل زوج منها، وبوب يأخذ الفرد الآخر، ويطيران في اتجاهين متعاكسين من الكون في طائرتيهما الافتراضيتين.

وما أن يصل الاثنان إلى وجهتيهما المنفصلتين، يقوم كل منهما بسحق الجسيمات التي معه بقوة كبيرة، تكفي لتكوين ثقبين أسودين منفصلين.

يتشكل نتيجة لذلك، كما يقول ساسكايند، ثقبان أسودان مترابطان في جهتين متقابلتين من الكون، ويتصلان فيما بينهما بثقب دودي عملاق.

يقول توم سيجفريد في ساينس نيوز: "إن كانت هذه المعادلة صحيحة، فإن ثقباً دودياً سيصل بين هذين الثقبين الأسودين، أي أنه يمكننا توصيف الترابط باستخدام هندسة الثقوب الدودية. والأروع من ذلك أيضاً... هو احتمال أن يكون لدينا زوج مترابط من الجسيمات تحت الذرية والمتصلة بشكل ما، لوحدها وبشكل مباشر، بثقب دودي كمومي من نوع ما.

بما أن الثقوب الدودية عبارة عن التواءات في هندسة الزمكان، كما وصفتها معادلات الجاذبية لآينشتاين، فإن ربطها مع الترابط الكمومي قد يشكّل صلة وصل بين الجاذبية والميكانيكا الكمومية."

ترى، هل ساسكايند محق؟ من المبكر الجزم بذلك، لأن هذا البحث لم يدخل بعد في مرحلة التحكيم الرسمية، على الرغم من أنه نشر بحثه قبل تحكيمه على موقع arXiv.org حتى يتفحصه زملاؤه بشكل علني.

ولكن، وكما يقول سيجفريد، فإن ساسكايند ليس الوحيد الذي يسلك هذا الطريق، ففي وقت سابق من هذا العام، توصل فريق من الفيزيائيين من معهد كالتيك إلى فرضية مشابهة، وذلك عندما حاولوا إظهار الصلة بين التغيرات في الحالة الكمومية والانحناءات في هندسة الزمكان.

كتب أحد أعضاء الفريق، شون م. كارول، متحدثاً عن الفرضية في مدونته، أن العلاقة الأكثر طبيعية بين الطاقة وانحناءات الزمكان، في هذا السيناريو، يمكن وصفها بمعادلة آينشتاين في النسبية العامة.

حيث يقول: "تنص الفرضية، في شكلها الأكثر إثارة، على أن الجاذبية (انحناء الزمكان الناتج عن الطاقة/الاندفاع) تنتج بسهولة في الميكانيكا الكمومية، بل أنها تنتج ذاتياً! أو على الأقل، هذا ما يمكن ترجيحه."

سنضطر للانتظار حتى نرى مدى صحة المعادلة ER = EPR أو ما يشبهها، ولكنها بالتأكيد تدعو للتفكير، ويعتقد ساسكايند أنه سيتوصل إلى نتيجة.

يقول: "بالنسبة لي، يبدو أنه من الواضح أن المعادلة ER = EPR صحيحة، إنه أمر كبير الأهمية، ولا بد أنه سيؤثر على أسس وتفسيرات الميكانيكا الكمومية"، ويضيف أنه إذا كان محقاً فإن "الميكانيكا الكمومية والجاذبية متصلتان بشكل أعمق مما سبق لنا تخيله (أو تخيلت أنا، على الأقل) على الإطلاق."