تويت
تعدد الأكوان في أرضية العلم المُختبَر القابل للدحض:
محاولة للإتيان بفرضية تعدد الأكوان في أرضية العلم المُختبَر القابل للدحض: باحثون يطورون محاكاة حاسوبية تخرج لنا بتوقعات وتستبعد نماذج للفرضية
ماثيو جونسون وزملاؤه من المعهد المحيط للفيزياء النظرية يعملون على جلب فرضية الأكوان المتعددة، و التي تبدو كقصة خيالية للكثيرين، بقوة إلى مجال العلوم القابلة للاختبار.
ناهيك عن الإنفجار العظيم، في البدء كان يوجد الفراغ الملئ بالطاقة (والتي تسمى بالعديد من الأسماء: الطاقة المظلمة، طاقة الفراغ، مجال التضخم، أو مجال هيغز) مثل الماء في وعاء .. بدأت هذه الطاقة العالية بالتبخر – الفقاعات تشكلت. كل فقاعة احتوت فراغاً آخر كانت طاقته أقل ولكنه لم يكن لاشيء. هذه الطاقة دفعت الفقاعات إلى التوسع وبشكل لا مفر منه هذه الفقاعات اصطدمت ببعضها، من الممكن أن بعضها شكّل فقاعات ثانوية، ربما الفقاعات كانت قليلة وبعيدة عن بعضها، وربما كانت مكتظة مثل فقاعات الرغوة. كلٌ من هذه الفقاعات كانت تمثل كوناً، من هذا المنظور، كوننا هو فقاعة واحدة في بحر ملئ بفقاعات أكوان أخرى. هذه هي فرضية الأكوان المتعددة بالمختصر، وهي ليست قصة سيئة، ولكن كما يقول العلماء هي ليست قصة مؤلفة بل مضطرين إليها فيزيائيًا، أي ناشئة عما نظن أننا نعرفه عن التضخم الكوني. التضخم الكوني ليس مقبول عالميًا، فالنماذج الأكثر دورية للكون رفضت الفكرة. ومع ذلك فالتضخم هي نظرية رائدة في بداية نشأة الكون، و هناك بعض الأدلة الملاحظة في صالحها.
حصل التضخم في لحظة الإنفجار العظيم حيث توسع الكون بسرعة هائلة لدرجة أنّ مساحة من الفضاء كانت نانو متر مربع انتهت إلى عرض أكثر من ربع مليار سنة ضوئية في مجرد تريليون من تريليون من تريليون جزء من الثانية، إنها فكرة مذهلة ولكن ستفسر بعض الملاحظات الفيزيائية المحيرة خلاف ذلك. يُعتقد أن التضخم يقوده مجال التضخم – طاقة الفراغ بتسمية أخرى. بمجرد الظن أنّ مجال التضخم موجود، فإنه من الصعب تجنب قصة (في البدء كان الفراغ)، هنا تصبح نظرية التضخم مثيرة للجدل، عندما تبدأ افتراض الأكوان المتعددة.
أنصار فرضية الأكوان المتعددة يقولون أنها الخطوة المنطقية التالية في نظرية التضخم، أما منتقدوها فيقولون أنها ليست فيزياء، بل ميتافيزيقيا وهي ليست بعلم صحيح لأنه لا يمكن اختبارها.
و هنا يدخل ماثيو جونسون و فريقه محاولين جلب الأكوان المتعددة إلى أرضية العلم الذي يمكن اختباره. يقول: “هذا ما يدور عنه البحث” يقول “نحن نحاول أن نكتشف ما هي التوقعات القابلة للاختبار في هذه الصورة، ومن ثم نخرج و نبحث عنهم.” على وجه التحديد ينظر جونسون إلى الحالات النادرة التي قد تكون فيها فقاعة كوننا اصطدمت مع فقاعات أخرى و يحدد الخطوات قائلاً: “نحن نحاكي الكون كله، نبدأ بكون متعدد يحتوي فقاعتين بداخله، نصدم الفقاعتين ببعضهما عبر كمبيوتر لنرى ماذا سيحدث. بعد ذلك نضع مراقب افتراضي في أماكن متعددة ونرى ما الذي يستطيع رؤيته من هناك.” محاكاة الكون كله – أو أكثر من واحد – يبدو أنه أمر طويل، ولكنه ليس كذلك.
“محاكاة الكون سهلة” يقول جونسون، “فالمحاكاة لا تمثل كل ذرة وكل نجم وكل مجرة، في الواقع لا تمثل اي منها، نحن نحاكي أشياء على مقاس أكبر، كل ما احتاجه هو الجاذبية والأشياء التي صنعت هذه الفقاعات. نحن الآن في مرحلة حيث إذا كان لديك نموذج مفضل للأكوان المتعددة، بإمكاني وضعه على كمبيوتر و أخبرك بماذا يجب أن نرى.”
هذه خطوة صغيرة لبرنامج محاكاة على الكمبيوتر ولكنها قفزة هائلة في مجال كوزمولوجيا الأكوان المتعددة. عبر إنشاء توقعات قابلة للإختبار، نموذج الأكوان المتعددة قد مر من حاجز القصص إلى علم حقيقي.
في الواقع، يقول جونسون أن البرنامج يستطيع استبعاد بعض نماذج الأكوان المتعددة حيث ان في بعض النماذج من المفترض أن نرى أشياء معينة ولكن بما أننا لا نراها فإنه بالإمكان استبعاد هذه النماذج. على سبيل المثال، فإن اصطدام فقاعة كونية مع أخرى سيترك ما يدعوه جونسون “قرص في السماء” – كدمة دائرية في إشعاع الخلفية الكونية الميكروي. البحث عن هذا القرص ما زال فارغاً مما يجعل بعض النماذج التي تقترح الاصطدام مستبعدة.
في الوقت الحالي، يحاول فريق العمل إيجاد أدلة اخرى يمكن إيجادها من اصطدام فقاعتين. إنها المرة الأولى التي تمكن فيها أي شخص من إنتاج مجموعة كمية مباشرة من التوقعات التي يمكن ملاحظتها ومع أنه لم يتم ملاحظة أي منها حتى الآن، فبعضهم من الممكن البحث عنه.
الأهمية الحقيقية لعمل كهذا هي إثبات أن الأكوان المتعددة يمكن أن تكون قابلة للاختبار. وبعبارة أخرى، إن كنا نعيش في فقاعة كونية، فإنه قد يكون بإمكاننا التأكد من ذلك
محاولة للإتيان بفرضية تعدد الأكوان في أرضية العلم المُختبَر القابل للدحض: باحثون يطورون محاكاة حاسوبية تخرج لنا بتوقعات وتستبعد نماذج للفرضية
ماثيو جونسون وزملاؤه من المعهد المحيط للفيزياء النظرية يعملون على جلب فرضية الأكوان المتعددة، و التي تبدو كقصة خيالية للكثيرين، بقوة إلى مجال العلوم القابلة للاختبار.
ناهيك عن الإنفجار العظيم، في البدء كان يوجد الفراغ الملئ بالطاقة (والتي تسمى بالعديد من الأسماء: الطاقة المظلمة، طاقة الفراغ، مجال التضخم، أو مجال هيغز) مثل الماء في وعاء .. بدأت هذه الطاقة العالية بالتبخر – الفقاعات تشكلت. كل فقاعة احتوت فراغاً آخر كانت طاقته أقل ولكنه لم يكن لاشيء. هذه الطاقة دفعت الفقاعات إلى التوسع وبشكل لا مفر منه هذه الفقاعات اصطدمت ببعضها، من الممكن أن بعضها شكّل فقاعات ثانوية، ربما الفقاعات كانت قليلة وبعيدة عن بعضها، وربما كانت مكتظة مثل فقاعات الرغوة. كلٌ من هذه الفقاعات كانت تمثل كوناً، من هذا المنظور، كوننا هو فقاعة واحدة في بحر ملئ بفقاعات أكوان أخرى. هذه هي فرضية الأكوان المتعددة بالمختصر، وهي ليست قصة سيئة، ولكن كما يقول العلماء هي ليست قصة مؤلفة بل مضطرين إليها فيزيائيًا، أي ناشئة عما نظن أننا نعرفه عن التضخم الكوني. التضخم الكوني ليس مقبول عالميًا، فالنماذج الأكثر دورية للكون رفضت الفكرة. ومع ذلك فالتضخم هي نظرية رائدة في بداية نشأة الكون، و هناك بعض الأدلة الملاحظة في صالحها.
حصل التضخم في لحظة الإنفجار العظيم حيث توسع الكون بسرعة هائلة لدرجة أنّ مساحة من الفضاء كانت نانو متر مربع انتهت إلى عرض أكثر من ربع مليار سنة ضوئية في مجرد تريليون من تريليون من تريليون جزء من الثانية، إنها فكرة مذهلة ولكن ستفسر بعض الملاحظات الفيزيائية المحيرة خلاف ذلك. يُعتقد أن التضخم يقوده مجال التضخم – طاقة الفراغ بتسمية أخرى. بمجرد الظن أنّ مجال التضخم موجود، فإنه من الصعب تجنب قصة (في البدء كان الفراغ)، هنا تصبح نظرية التضخم مثيرة للجدل، عندما تبدأ افتراض الأكوان المتعددة.
أنصار فرضية الأكوان المتعددة يقولون أنها الخطوة المنطقية التالية في نظرية التضخم، أما منتقدوها فيقولون أنها ليست فيزياء، بل ميتافيزيقيا وهي ليست بعلم صحيح لأنه لا يمكن اختبارها.
و هنا يدخل ماثيو جونسون و فريقه محاولين جلب الأكوان المتعددة إلى أرضية العلم الذي يمكن اختباره. يقول: “هذا ما يدور عنه البحث” يقول “نحن نحاول أن نكتشف ما هي التوقعات القابلة للاختبار في هذه الصورة، ومن ثم نخرج و نبحث عنهم.” على وجه التحديد ينظر جونسون إلى الحالات النادرة التي قد تكون فيها فقاعة كوننا اصطدمت مع فقاعات أخرى و يحدد الخطوات قائلاً: “نحن نحاكي الكون كله، نبدأ بكون متعدد يحتوي فقاعتين بداخله، نصدم الفقاعتين ببعضهما عبر كمبيوتر لنرى ماذا سيحدث. بعد ذلك نضع مراقب افتراضي في أماكن متعددة ونرى ما الذي يستطيع رؤيته من هناك.” محاكاة الكون كله – أو أكثر من واحد – يبدو أنه أمر طويل، ولكنه ليس كذلك.
“محاكاة الكون سهلة” يقول جونسون، “فالمحاكاة لا تمثل كل ذرة وكل نجم وكل مجرة، في الواقع لا تمثل اي منها، نحن نحاكي أشياء على مقاس أكبر، كل ما احتاجه هو الجاذبية والأشياء التي صنعت هذه الفقاعات. نحن الآن في مرحلة حيث إذا كان لديك نموذج مفضل للأكوان المتعددة، بإمكاني وضعه على كمبيوتر و أخبرك بماذا يجب أن نرى.”
هذه خطوة صغيرة لبرنامج محاكاة على الكمبيوتر ولكنها قفزة هائلة في مجال كوزمولوجيا الأكوان المتعددة. عبر إنشاء توقعات قابلة للإختبار، نموذج الأكوان المتعددة قد مر من حاجز القصص إلى علم حقيقي.
في الواقع، يقول جونسون أن البرنامج يستطيع استبعاد بعض نماذج الأكوان المتعددة حيث ان في بعض النماذج من المفترض أن نرى أشياء معينة ولكن بما أننا لا نراها فإنه بالإمكان استبعاد هذه النماذج. على سبيل المثال، فإن اصطدام فقاعة كونية مع أخرى سيترك ما يدعوه جونسون “قرص في السماء” – كدمة دائرية في إشعاع الخلفية الكونية الميكروي. البحث عن هذا القرص ما زال فارغاً مما يجعل بعض النماذج التي تقترح الاصطدام مستبعدة.
في الوقت الحالي، يحاول فريق العمل إيجاد أدلة اخرى يمكن إيجادها من اصطدام فقاعتين. إنها المرة الأولى التي تمكن فيها أي شخص من إنتاج مجموعة كمية مباشرة من التوقعات التي يمكن ملاحظتها ومع أنه لم يتم ملاحظة أي منها حتى الآن، فبعضهم من الممكن البحث عنه.
الأهمية الحقيقية لعمل كهذا هي إثبات أن الأكوان المتعددة يمكن أن تكون قابلة للاختبار. وبعبارة أخرى، إن كنا نعيش في فقاعة كونية، فإنه قد يكون بإمكاننا التأكد من ذلك