بدون دانستن حق شماست ، بیشتر بدانید
معرفی نظریه تازه‌ای که ممکن است گرانش را با نظریه کوانتوم آشتی دهد
🔬 نویسنده: تیم علمی دانشگاه آلتو فنلاند | ترجمه و بازنویسی: تحریریه سایت
سایت بدون – دانشمندان فیزیک در دانشگاه آلتو فنلاند موفق به توسعه نظریه‌ای جدید به نام «گرانش یکپارچه» (Unified Gravity) شده‌اند که اگر تأیید شود، یکی از قدیمی‌ترین و چالش‌برانگیزترین مسائل علم فیزیک را حل می‌کند: چگونه می‌توان گرانش را در کنار سایر نیروهای بنیادی طبیعت در چارچوب مکانیک کوانتومی توضیح داد؟
این نظریه که توسط دکتر «میکو پارتانن» و دکتر «یوکا تولکی» معرفی شده، برای نخستین‌بار گرانش را در قالبی مشابه با دیگر نیروهای بنیادی – یعنی الکترومغناطیس، نیروی هسته‌ای قوی و ضعیف – توضیح می‌دهد؛ آن هم بدون اضافه کردن هیچ پارامتر یا بعد جدیدی که در نظریه‌های قبلی مانند «نظریه ریسمان» نیاز بود.
🧩 معمای بزرگ فیزیک: گرانش در برابر کوانتوم
برای بیش از یک قرن، فیزیکدانان در تلاش بوده‌اند تا نظریه نسبیت عام انیشتین (که گرانش را توضیح می‌دهد) را با نظریه کوانتوم (که رفتار ذرات ریز را توصیف می‌کند) در یک چارچوب ریاضی واحد تلفیق کنند. این دو نظریه به‌صورت مستقل دقیق عمل می‌کنند، اما وقتی در شرایط شدید مانند درون سیاه‌چاله‌ها یا زمان بسیار ابتدایی پس از مه‌بانگ (Big Bang) با هم برخورد می‌کنند، دچار تضادهای جدی می‌شوند.
💡 راه‌حلی بدون پارامتر اضافی
نظریه جدید با استفاده از ساختارهای ریاضی موسوم به تقارن‌های U(1) که در فیزیک ذرات شناخته‌شده هستند، گرانش را توصیف می‌کند. برخلاف نظریه‌های پیشین که نیاز به ساختارهای بی‌نهایت‌بعدی داشتند، این مدل با استفاده از تقارن‌های فشرده (Compact Symmetries) کار می‌کند. همین ویژگی آن را به طرز شگفت‌انگیزی با چارچوب مدل استاندارد فیزیک ذرات سازگار می‌سازد.
دکتر پارتانن می‌گوید:
«ایده اصلی ما این بود که گرانش را نه براساس تقارن‌های پیچیده‌ی فضا-زمان، بلکه با همان نوع تقارن‌هایی توصیف کنیم که در مدل استاندارد استفاده می‌شوند.»
✅ تطابق با گرانش کلاسیک و همزمان حل چالش‌های کوانتومی
نویسندگان مقاله موفق شده‌اند نشان دهند که این نظریه:
- در سطح کلاسیک با پیش‌بینی‌های گرانش انیشتین کاملاً منطبق است؛
- در سطح کوانتومی نیز «renormalizable» است، یعنی در محاسبات انرژی‌های بالا، به نتایج بی‌نهایت و غیرقابل قبول نمی‌رسد.
در واقع، این نظریه هم رفتارهای شناخته‌شده گرانشی را بازتولید می‌کند و هم می‌تواند مشکلات دیرینه نظریه‌های کوانتومی گرانش را حل کند – مشکلی که تاکنون گریبان‌گیر نظریه‌پردازانی چون طرفداران نظریه ریسمان بوده است.
📉 محدودیت‌ها و گام‌های بعدی
با وجود این موفقیت‌ها، هنوز چند چالش جدی در پیش است:
- نبود داده‌های آزمایشگاهی درباره گرانش کوانتومی، چراکه گرانش بسیار ضعیف‌تر از سایر نیروهاست.
- نظریه در حال حاضر فقط در مرتبه‌ی یک از نظریه کوانتوم قابل «بازنرمال‌سازی» است، اما برای کامل شدن باید در همه مراتب قابل اعتماد باشد.
- پیش‌بینی‌های تجربی منحصر به‌فرد که فقط از این نظریه برمی‌آید، باید طراحی و اثبات شوند.
🕳️ امید به درک بهتر سیاه‌چاله‌ها و مه‌بانگ
اگر این نظریه به‌طور کامل اثبات و آزمایش شود، می‌تواند به پرسش‌هایی پاسخ دهد که دهه‌ها ذهن فیزیکدانان را به خود مشغول کرده‌اند:
- درون سیاه‌چاله‌ها دقیقاً چه می‌گذرد؟
- چه اتفاقی در نخستین ثانیه‌های پیدایش جهان رخ داد؟
- آیا می‌توان سرنوشت نهایی جهان را پیش‌بینی کرد؟
دکتر پارتانن در پایان می‌گوید:
«اگر این نظریه به یک نظریه کوانتوم میدان کامل از گرانش تبدیل شود، بالاخره خواهیم توانست ماهیت تکینگی‌ها در سیاه‌چاله‌ها و مه‌بانگ را به‌درستی درک کنیم. این می‌تواند ادامه رویای ناتمام انیشتین باشد.»
🧪 روش‌شناسی در یک نگاه
- استفاده از یک چارچوب ریاضی نو به نام فرمالیسم هشت‌اسپینوری
- تعریف گرانش با تقارن‌هایی مشابه مدل استاندارد به جای تقارن‌های بی‌نهایت‌بعدی
- ارائه مجموعه‌ای کامل از قوانین فاینمن برای محاسبات ذرات
- نشان دادن اینکه نظریه، بدون نیاز به پارامتر جدید، به‌خوبی هم گرانش کلاسیک را توصیف می‌کند و هم قابلیت توسعه به دیگر نیروهای بنیادی را دارد
جمع‌بندی
آیا ما در آستانه یک انقلاب علمی تازه‌ای قرار داریم که بتواند همه نیروهای طبیعت را در یک نظریه‌ی واحد توضیح دهد؟ هنوز زود است برای پاسخ قطعی، اما پژوهشگران فنلاندی دریچه‌ای تازه گشوده‌اند که ممکن است به رویایی دیرینه‌ی دنیای فیزیک جامه عمل بپوشاند. حالا باید دید آیا این نظریه از پس آزمون‌های دشوار ریاضی و تجربی نیز برمی‌آید یا خیر.
