اكتشف علماء الفيزياء تطورًا غريبًا في الزمكان يمكنه محاكاة الثقوب السوداء – حتى تقترب كثيرًا. تُعرف هذه الثغرات النظرية في نسيج الزمكان ، والتي تُعرف باسم “السوليتونات الطوبولوجية” ، في جميع أنحاء الكون ، ويمكن أن يؤدي العثور عليها إلى دفع فهمنا لفيزياء الكم إلى الأمام ، وفقًا لدراسة جديدة نُشرت في 25 أبريل في المجلة. مراجعة البدنية د (يفتح في علامة تبويب جديدة).
الثقوب السوداء ربما تكون أكثر الأشياء إحباطًا التي تم اكتشافها في العلم. تتنبأ نظرية النسبية العامة لأينشتاين بوجودها ، ويعرف علماء الفلك كيف تتشكل: كل ما يتطلبه الأمر هو أن ينهار نجم ضخم تحت ثقله. مع عدم وجود قوة أخرى متاحة لمقاومتها ، تستمر الجاذبية في الانسحاب حتى يتم ضغط كل مادة النجم في نقطة صغيرة جدًا ، تُعرف باسم التفرد. يحيط بهذا التفرد أفق الحدث ، وهو حد غير مرئي يمثل حافة الثقب الأسود. كل ما يعبر أفق الحدث لا يمكن أن يخرج.
لكن المشكلة الرئيسية في ذلك هي أن النقاط ذات الكثافة اللانهائية لا يمكن أن توجد حقًا. وذلك في حين النسبية العامة يتنبأ بوجود ثقوب سوداء ، ووجدنا العديد من الأجسام الفلكية التي تتصرف تمامًا كما تنبأت نظرية أينشتاين ، ونحن نعلم أننا ما زلنا لا نملك الصورة الكاملة. نحن نعلم أنه يجب استبدال التفرد بشيء أكثر منطقية ، لكننا لا نعرف ما هو هذا الشيء.
متعلق ب: هل الثقوب السوداء ثقوب دودية؟
يتطلب اكتشاف ذلك فهمًا للجاذبية الشديدة القوة على مقاييس صغيرة للغاية – وهو ما يسمى الجاذبية الكمية. حتى الآن ، ليس لدينا نظرية كمية قابلة للتطبيق للجاذبية ، ولكن لدينا العديد من المرشحين. واحد من هؤلاء المرشحين هو نظرية الأوتار، وهو نموذج يقترح أن جميع الجسيمات التي يتكون منها كوننا مصنوعة بالفعل من أوتار متذبذبة صغيرة.
لتفسير التنوع الكبير للجسيمات التي تسكن كوننا ، لا يمكن لتلك الأوتار أن تهتز فقط في الأبعاد المكانية الثلاثة المعتادة. تتنبأ نظرية الأوتار بوجود أبعاد إضافية ، كلها ملتفة على نفسها على نطاق صغير لا يمكن فهمه – صغيرة جدًا بحيث لا يمكننا معرفة وجود هذه الأبعاد.
وهذا الفعل المتمثل في تجعيد الأبعاد المكانية الإضافية بمقاييس صغيرة للغاية يمكن أن يؤدي إلى أشياء مثيرة جدًا للاهتمام.
في الدراسة الجديدة ، اقترح الباحثون أن هذه الأبعاد الإضافية المدمجة يمكن أن تؤدي إلى عيوب. مثل التجاعيد التي لا يمكنك إخراجها من قميصك بغض النظر عن مقدار تسويته ، فإن هذه العيوب ستكون عيوبًا ثابتة ودائمة في بنية الزمكان – سوليتون طوبولوجي. اقترح الفيزيائيون أن هذه السلتونات ستبدو إلى حد كبير وتتصرف وربما تشم مثل الثقوب السوداء.
درس الباحثون كيف ستتصرف أشعة الضوء عند المرور بالقرب من أحد هذه السولتون. ووجدوا أن السوليتونات ستؤثر على الضوء بنفس الطريقة التي يؤثر بها الثقب الأسود. ينحني الضوء حول السوليتون ويشكل حلقات مدارية مستقرة ، ويلقي السليتون بظلاله. وبعبارة أخرى ، فإن ملف صور مشهورة من Event Horizon Telescope، التي تم تكبيرها على الثقب الأسود M87 * في عام 2019 ، ستبدو متشابهة تقريبًا إذا كانت عبارة عن سلتونات في وسط الصورة ، بدلاً من ثقب أسود.
ولكن عن قرب ، سينتهي التقليد. السوليتونات الطوبولوجية ليست فرادة ، لذلك ليس لها آفاق للحدث. يمكنك الاقتراب من السوليتون كما تريد ، ويمكنك دائمًا المغادرة إذا أردت ذلك (بافتراض أنك قمت بتعبئة وقود كافٍ).
لسوء الحظ ، ليس لدينا ثقوب سوداء قريبة بما يكفي للحفر فيها ، ولذا يمكننا الاعتماد فقط على ملاحظات الأجسام البعيدة. إذا تم اكتشاف أي سوليتونات طوبولوجية على الإطلاق ، فلن يكون الكشف مجرد نظرة ثاقبة لطبيعة الجاذبية ، ولكنه سيمكننا من دراسة طبيعة الجاذبية الكمية ونظرية الأوتار بشكل مباشر أيضًا.
“هواة الإنترنت المتواضعين بشكل يثير الغضب. مثيري الشغب فخور. عاشق الويب. رجل أعمال. محامي الموسيقى الحائز على جوائز.”
