robust_shallow_shadows_quantum_measurement

الرؤية من خلال الضوضاء: قد تُحدث طريقة جديدة تسمى (الظلال الضحلة القوية) تحولًا في علم ميكانيكا الكم، إذ إنها تضمنت إنشاء تصورات عشوائية للنظام الكمي، ثم استُخدمت تقنية تُسمى (الاستدلال البايزي Bayesian Inference) لإصلاح التشويش، أي الضوضاء.

تُعد الأنظمة الكمية شديدة الحساسية، إذ إن مجرد مراقبتها قد يؤدي إلى اضطرابها. مع أن الطرق التقليدية المستخدمة لفحص هذه الأنظمة تستغرق وقتًا طويلًا وتتطلب تجهيزات معقدة، فإنها قد تتأثر بالتشويش المحيط بسهولة.

مع ذلك، إن مراقبة كيفية تصرف الجسيمات مثل الإلكترونات والفوتونات داخل النظام الكمي، وفهمها أمر بالغ الأهمية، إذ يُعد أساسًا لتطوير حواسيب كمية موثوقة، وأجهزة استشعار بالغة الدقة، فضلًا عن كشف جوانب ما تزال غامضة في علم الفيزياء.

لإيجاد طريقة أكثر كفاءة لدراسة الأنظمة الكمية، طور فريق من الباحثين في الولايات المتحدة الأمريكية تقنية جديدة تسمى (الظلال الضحلة القوية). تتيح هذه الطريقة للعلماء قياس الأنظمة الكمية وفهمها بفعالية أكبر حتى في ظل وجود تشويش أو مؤثرات كبيرة داخل النظام.
<h3>إنشاء ظلال للحالات الكمية</h3>
لفهم ما يحدث داخل النظام الكمي، يستخدم العلماء عادة تقنية تُعرف باسم (تصوير الحالة الكمية Quantum State Tomography).

تخيل أنك تحاول معرفة شكل جسم غامض من خلال تسليط الضوء عليه من زوايا مختلفة ومراقبة الظلال التي يكونها، إن هذه هي الفكرة الأساسية.

مع ذلك، إن الأنظمة الكمية أكثر تعقيدًا بكثير من كونها مجرد ظلال، إضافة إلى أن الضوضاء القادمة من المحيط الخارجي تجعل المهمة أكثر صعوبة، ولهذا السبب، طور الباحثون طريقة تعتمد على دوائر كمية عشوائية وضحلة، والمقصود بالضحلة هنا أن العمليات الكمية تكون بسيطة وسريعة، ما يقلل من احتمالية تراكم الأخطاء.

تُنشئ تلك الدوائر مشاهدات عشوائية للنظام الكمي كأنها لقطات غير واضحة مأخوذة من زوايا مختلفة.

ثم يأتي الجزء الذكي، فبدلًا من محاولة إزالة التشويش مسبقًا -وهو أمر معقد جدًا- استخدم الفريق طريقة تُسمى (الاستدلال البايزي Bayesian Inference) بعد الانتهاء من أخذ القياسات.

تساعد هذه الأداة على تقديم أفضل تصور ممكن لما يحدث داخل النظام، استنادًا إلى البيانات المشوشة ومدى احتمال وقوع أخطاء معينة. كأن تملك صورًا غير واضحة وتستخدم خوارزمية ذكية لإعادة بناء الصورة الأصلية.

عند اختبار هذه التقنية على حواسب كمية من شركة (آي بي إم – IBM)، اكتشف الباحثون أنها تستطيع تقدير خصائص مثل (إنتروبيا التشابك Entanglement Entropy) و(درجة الدقة في الأداء Fidelity) بكفاءة أعلى بكثير من التقنيات السابقة، بل إنها أثبتت فعاليتها حتى في بيئات مليئة بالتشويش، وبدون الحاجة لتكرار القياسات كثيرًا أو استخدام تجهيزات كبرى.

قال مؤلفو الدراسة: «في هذه التجارب، أظهرنا أن بروتوكول الظلال الضحلة القوية يمكنه استرجاع تقديرات غير متحيزة لمجموعة واسعة من القياسات على حالات كمية غير معروفة، حتى في وجود المشوشات».
<h3>ليست طريقة مثالية بعد</h3>
بشكل عام، تُعد تقنية الظلال الضحلة القوية أكثر كفاءة وقابلية للتوسّع من الطرق التقليدية، وهي مفيدة للغاية في الوقت الراهن، إذ ما تزال الحواسب الكمية إلى اليوم صغيرة وتعاني من المشوشات.

أشار العلماء إلى أن تلك المقاومة للتشويش مهمة جدًا لتطبيقات عديدة، مثل التعلم الآلي الكمي، والكيمياء الكمية، وفيزياء الأجسام الكمية المتعددة.

مع ذلك، وبينما تقلل هذه التقنية من عدد القياسات المطلوبة، فإن استخدامها للإحصاء في تصحيح التشويش قد يُدخل قدرًا أكبر من عدم اليقين في النتائج.

يقترح الباحثون أن تحسين النماذج الإحصائية ودمجها مع نظام تقييم الزمن الحقيقي قد يقلل من هذه الشكوك ويجعل التقنية أكثر مصداقية.

نُشرت هذه الدراسة في مجلة نيتشر كومينوكيشنز Nature Communications).

<strong>اقرأ أيضًا:</strong>

<a href="https://www.ibelieveinsci.com/%d8%ae%d8%a8%d8%b1%d8%a7%d8%a1-%d9%8a%d8%ad%d8%b0%d8%b1%d9%88%d9%86-%d8%a7%d9%84%d8%ad%d9%88%d8%a7%d8%b3%d9%8a%d8%a8-%d8%a7%d9%84%d9%83%d9%85%d9%88%d9%85%d9%8a%d8%a9-%d9%8a%d9%85%d9%83%d9%86%d9%87/">خبراء يحذرون: الحواسيب الكمومية يمكنها تدمير حماية الإنترنت في دقائق!</a>

<a href="https://www.ibelieveinsci.com/%d9%83%d9%8a%d9%81-%d8%aa%d9%82%d9%8a%d8%b3-%d8%a7%d9%84%d8%b3%d8%a7%d8%b9%d8%a7%d8%aa-%d9%88%d8%ba%d9%8a%d8%b1%d9%87%d8%a7-%d9%85%d9%86-%d9%85%d8%aa%d8%b9%d9%82%d8%a8%d8%a7%d8%aa-%d8%a7%d9%84%d9%84/">كيف تقيس الساعات وغيرها من متعقبات اللياقة البدنية نبضات القلب؟</a>

ترجمة: أحمد صبري عبد الحكيم

تدقيق: نور حمود

<a href="https://interestingengineering.com/science/robust-shallow-shadows-math-quantum-system?fbclid=IwY2xjawKIfaxleHRuA2FlbQIxMABicmlkETFiQk1Id3RVZGRDMHZRNENyAR6fILysuKR12EKGkg7aQ3xZVyrvofAVz_GzfUinX6fL85jdnYsL6iVPKBk_IA_aem_narrT5IPFppLPW1NGIXSAQ">المصدر</a>

<a href="https://www.quora.com/What-is-the-relationship-between-a-particle-and-a-field-Are-they-fundamentally-different-or-are-they-simply-two-ways-to-model-a-single-phenomenon-Are-a-particles-properties-self-determined-or-are-they-determined-by-properties-of-its-field/answer/Barak-Shoshany?ch=10&amp;oid=4023439&amp;share=eec1b8ed&amp;srid=9Pysa&amp;target_type=answer">المراجع</a>

باحثون يطورون تقنية جديدة لاستخراج معلومات دقيقة من الأنظمة الكمومية

antarctica-ice-sheet

تُعد القارة القطبية الجنوبية موطنًا لنحو 20 مليون زوج متكاثر من طيور البطريق، مثل بطاريق أديلي بالقرب من جزيرة بوليت في شبه الجزيرة القطبية الجنوبية. لكن ماذا يوجد تحت الجليد الذي تتمايل عليه هذه البطاريق كل يوم؟

قد تبدو القارة القطبية الجنوبية من الأعلى مساحة شاسعة من الأرض، باردة ومسطحة ومهجورة ،وهي كذلك فعلًا، لكن تحت ذاك اللوح الجليدي يكمن عالم خفي.

اكتشف العلماء مناطق متعددة تسكن فيها الكائنات البحرية، واكتشفوا أيضًا أنهارًا خفية وبحيرات وجبالًا ووديان وأنواعًا من البكتيريا البدائية، إضافةً إلى بقايا أنظمة بيئية قديمة.

نحو 90% من القارة القطبية الجنوبية مغطى بطبقة جليدية سميكة يبلغ متوسط عمقها 2.2 كم تقريبًا، كانت أنتاركتيكا أو القارة القطبية الجنوبية على هذا الحال منذ نحو 34 مليون عام.

اكتشف العلماء إلى الآن جزءًا بسيطًا مما كان يقبع أسفل هذه الكتلة الضخمة من الجليد. من الممتع أن نغوص في هذه العوالم السابقة، وأن نفهم كيف تكونت هذه القارة عبر الزمن، وما يمكن أن يعنيه هذا. ماذا يمكن أن يخبرنا هذا العالم عن تاريخ وجودنا على هذا الكوكب؟

اكتشف العلماء أول حفرية للكهرمان على سطح القارة القطبية الجنوبية، وهي بقايا غابة مطيرة كانت تغطي القارة منذ أكثر من 90 مليون عام، ويعتقدون أن من المحتمل العثور على المزيد من الكهرمان في عمليات التنقيب المستقبلية.

تضم القارة القطبية الجنوبية أيضًا أكثر من 400 بحيرة أسفل الجليد، ومنها بحيرة فوستوك، أكبر بحيرات قارة أنتاراكتيكا، وتقع على عمق أكثر من 2.5 ميل، أي ما يعادل نحو 4 كم من الجليد بالقرب من محطة فوستوك البحثية الروسية.

ما الذي يمكن أن يعيش هنا؟ ربما ميكروبات، لكن أيضًا بسبب الضغط الهائل من الجليد، ربما توجد أنواع من الحياة لا توجد في أي مكان آخر على سطح الأرض.

في بحث آخر، استخدم الباحثون تقنيات التصوير بالرادار لرؤية ما يوجد تحت سطح الجليد، وتشير النتائج إلى وجود شبكة معقدة من القنوات النهرية توجه المياه إلى داخل هذه البحيرات وخارجها.
<h3>هل يُصرف الماء طبيعيًا أسفل الجليد؟</h3>
لصعوبة تخيل صورة جسم مائي كامل تحت صفيحة جليدية، تخيل نهرًا يتدفق إلى بحيرة أو محيط، ثم أضف 4 كيلومترات من الجليد فوقه.

يجعل هذا الجليد الماء يتصرف بغرابة شديدة، بل ربما نجد الماء يتدفق صعودًا تحت الجليد القطبي، إذ إنه في هذه الحالة لا يخضع للجاذبية الأرضية بالقدر نفسه.

ومع ذلك، إن الكثير مما يوجد تحت الجليد ليس مثيرًا كما يبدو. إن الغالبية العظمى مما يوجد تحت الجليد هو مجرد صخور، صخر قاعدي بلوري وغرانيت. وتوجد مساحات واسعة جدًا من الرواسب الطينية المشبعة بالماء تحت بعض أجزاء الجليد.

تلك هي المناطق التي يتدفق فيها الجليد بسرعة كبيرة نحو المحيط، لأن الجليد في الأساس يطفو فوق خليط طيني رطب من الرواسب. قد لا يبدو ذلك جميلًا مثل الجبال والوديان، لكنه مهم جدًا لفهم كيفية تصرف الجليد وتحركه.

إن معرفة ما يجري تحت الغطاء الجليدي أمر بالغ الأهمية للتنبؤ بما سيحدث عند ذوبانه. توجد مناطق كاملة في القارة القطبية الجنوبية -مثل أجزاء كبيرة من غرب أنتاركتيكا- تقع تحت مستوى سطح البحر بسبب سماكة الغطاء الجليدي.

لا يوجد محيط هناك في الوقت الحالي، لأن الجليد يشغل كل المساحة. إذا كنت تتخيل أن الجليد في وعاء، فإنه حاليًا على الحافة تمامًا، ولكن فور أن يبدأ الجليد بالتراجع، فإنه سيعود إلى الوعاء، ولأن الجليد أقل كثافة من الماء، سيصبح أقدر على الطفو. عند هذه النقطة تمامًا سيطفو الجليد مثل مكعب ثلج عملاق.

فور أن تمتلئ المنطقة بأكملها، التي تقع تحت مستوى سطح البحر في المحيط، سيصبح الجليد أكثر قابلية للانهيار، ما سيسهم بشكل أكبر في ارتفاع مستوى سطح البحر. اللحظة التي يبدأ فيها الجليد بالتراجع عن الحافة هي لحظة حاسمة جدًا، ونحن في هذه اللحظة الآن.

إن القارة القطبية الجنوبية مكان غير مستقر إلى حد بعيد، إنها جميلة وواسعة وغامضة لكنها في الوقت نفسه خطيرة جدًا.

<strong>اقرأ أيضًا:</strong>

<a href="https://www.ibelieveinsci.com/%d8%a7%d9%84%d8%a8%d8%b1%d8%a7%d9%83%d9%8a%d9%86-%d8%a7%d9%84%d9%82%d8%a7%d8%b1%d8%a9-%d8%a7%d9%84%d9%82%d8%b7%d8%a8%d9%8a%d8%a9-%d8%a7%d9%84%d8%ac%d9%86%d9%88%d8%a8%d9%8a%d8%a9/">عشرات البراكين تختبئ تحت جليد القارة القطبية الجنوبية، فهل يمكن أن تثور؟</a>

<a href="https://www.ibelieveinsci.com/%d8%aa%d8%ad%d9%88%d9%84-%d8%a7%d9%84%d8%ac%d9%84%d9%8a%d8%af-%d8%a5%d9%84%d9%89-%d8%ba%d8%b7%d8%a7%d8%a1-%d8%a3%d8%ae%d8%b6%d8%b1-%d9%81%d9%8a-%d8%a7%d9%84%d9%82%d8%a7%d8%b1%d8%a9-%d8%a7%d9%84%d9%82/">تحول الجليد إلى غطاء أخضر في القارة القطبية الجنوبية ينذر بمشكلة كبيرة</a>

ترجمة: أحمد صبري عبد الحكيم

تدقيق: نور حمود

<a href="https://www.livescience.com/planet-earth/antarctica/whats-hiding-under-antarcticas-ice?fbclid=IwY2xjawKVotlleHRuA2FlbQIxMABicmlkETF4ckF4dU1ESDlGYVZSNFRiAR6M87Ifkr_ADhzcI7FS0Bk3OU_QmVHe7uudgwYcTs0z40icl9j6-7VnqRGwdA_aem_uD9TT4yW5tnDFYha-Y4_kg">المصدر</a>

ما الذي يختبئ تحت جليد القارة القطبية الجنوبية؟

Pantheon-Roman-Concrete-shutterstock

أتقن الرومان فن العمارة والهندسة، فهم أشهر من قدموا المنشآت المائية إلى العالم بأسره، إذ تعتمد هذه الوظيفة الساحرة على الإنشاء باستخدام مادة بناء فريدة تسمى الخرسانة البوزولانية، وهي من أعطت المنشآت الرومانية تلك الصلابة على مر الزمن.

من هذه المنشآت التي تتحدى الزمن إلى الآن قبة البانثيون التي تقف صامدة أمام متغيرات الزمن قرابة 2000 عام، ولها سجل تاريخي كونها أكبر القباب الموجودة في العالم والمصنعة من خرسانة غير مسلحة.
<h3>خصائص الخرسانة البوزولانية:</h3>
ترجع خصائص الخرسانة البوزولانية عمومًا إلى مكوناتها التي تحتوي على مادة البوزولانا، إضافةً إلى خليط من الرماد البركاني، وترجع تسميتها بهذا الاسم إلى مدينة بوتسوولي الإيطالية، حيث يوجد هذا النوع من الرماد إضافةً إلى الحجر الجيري.
<h3>هل نسب خلط المكونات لها دور في اكتساب الصلابة؟</h3>
إذا خُلطت هذه المكونات بالماء، تتفاعل مكونات الخليط مشكلةً هذا النوع من الخرسانة القوية، لكن هذا ليس كل ما في الأمر، ففي عام 2023، اكتشف فريق دولي من الباحثين في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، أن المواد المستخدمة لم تكن مختلفة قليلًا عن الظن السائد وحسب، بل إن الطرق التي استُخدمت في مزج هذه المواد كانت مختلفة أيضًا.

كانت الأدلة القاطعة على ذلك قطعًا صغيرة بيضاء من الجير، عُثر عليها في الخرسانة التي تبدو من الخارج ممزوجة جيدًا، وكان يُعتقد سابقًا أن وجود هذه القطع ناتج عن سوء خلط أو رداءة في المواد، لكن هذا التفسير لم يكن منطقيًا للباحثين.

إن تفسير وجود هذه الكتل الجيرية بضعف في مراقبة الجودة أمر غير مقنع. إن كان الرومان قد بذلوا هذا القدر الكبير من الجهد في صناعة مادة بناء فائقة الجودة، واتبعوا وصفات دقيقة حُسِّنت على مدى قرون، فلماذا يبذلون جهدًا ضئيلًا لضمان إنتاج مادة نهائية ممزوجة جيدًا؟ لا بد من تفسير آخر.

درس الفريق عينات عمرها 2000 عام من خرسانة رومانية في موقع بريفيرنوم في إيطاليا.

خضعت هذه العينات للمسح المجهري الإلكتروني واسع النطاق، والتحليل الطيفي بالأشعة السينية المشتتة للطاقة، وحيود الأشعة السينية، وتصوير رامان متحد البؤر، لفهم طبيعة كتل الجير.

من بين الأسئلة التي طُرحت في الدراسة ما يتعلق بنوع الجير المستخدم، فالفهم التقليدي للخرسانة البوزولانية هو أنها تعتمد على الجير المطفأ في هذه العملية. يُسخَّن أولًا الحجر الجيري في درجات حرارة عالية لإنتاج مسحوق كاو عالي التفاعل يُسمى الجير الحي أو أوكسيد الكالسيوم.

ينتج عن خلط الجير الحي مع الماء: الجير المطفأ أو هيدروكسيد الكالسيوم، وهو معجون أقل تفاعلًا وأقل حدة، بحسب النظرية التقليدية، فإنه الجير المطفأ نفسه الذي كان الرومان القدماء يخلطونه مع البوزولانا لصناعة الخرسانة.

استنادًا إلى البحث، فإن كتل الجير الموجودة في العينات لا تتوافق مع طريقة استخدام الجير المطفأ، يُرجَّح أن الرومان القدماء صنعوا الخرسانة بمزج الجير الحي مباشرة مع البوزولانا والماء في درجات حرارة مرتفعة جدًا، إما وحده أو إلى جانب الجير المطفأ، وهي طريقة أطلق عليها الفريق اسم الخلط الساخن، التي تؤدي إلى تكون كتل الجير.

لفوائد الخلط الساخن جانبان مهمان، أولًا، إن تسخين الخرسانة كلها إلى درجات حرارة عالية يسمح بحدوث تفاعلات كيميائية لا يمكن أن تحدث باستخدام الجير المطفأ فقط، ما يؤدي إلى تكون مركبات لا تتشكل إلا في درجات حرارة مرتفعة. ثانيًا، تقلل هذه الحرارة العالية بشكل كبير من وقت التصلب والتماسك، لأن كل التفاعلات تصبح أسرع، ما يسمح بمعدل بناء أسرع بكثير.

لهذه الطريقة فائدة إضافية مفادها أن كتل الجير تمنح الخرسانة قدرة مذهلة على الترميم الذاتي، فعند تكون شقوق في الخرسانة، تميل إلى الانتشار باتجاه كتل الجير، نظرًا إلى أن لها مساحة سطحية أكبر من باقي الجزيئات في الخليط، وعندما يتسلل الماء إلى داخل الشق، يتفاعل مع الجير مكوِّنًا محلولًا غنيًا بالكالسيوم، الذي يجف ويتصلب لاحقًا على شكل كربونات الكالسيوم، ما يُعيد لصق الشق وإغلاقه، ويمنع تمدده لاحقًا.

لوحظ هذا أيضًا في خرسانة من موقع أثري آخر يعود لأكثر من 2000 عام، وهو ضريح كايسيليا ميتيلا، إذ مُلئت الشقوق في الخرسانة بالكالسيت، وقد يفسر ذلك أيضًا سبب بقاء خرسانة الرومان المستخدمة في جدران الحواجز البحرية التي بُنيت قبل 2000 عام، سليمةً لآلاف السنين، رغم التعرض المستمر لمياه المحيط، لذلك اختبر الفريق نتائجه بصنع خرسانة بوزولانية باستخدام وصفات قديمة وحديثة مع الجير الحي، وصنع أفراد الفريق أيضًا خرسانة من دون جير حي وأجروا اختبارات تشقق.

عولجت الخرسانة التي تحتوي على الجير الحي بالكامل خلال أسبوعين، في حين بقيت الخرسانة الأخرى مشققة.

يعمل الفريق الآن على تحويل هذه الخرسانة إلى منتج تجاري، بديلًا صديقًا للبيئة مقارنةً بالخرسانات الحالية.

من الأمور المثيرة للتفكير هو فهم كيفية إطالة عمر هذه التركيبات الخرسانية الأمتن، بل أيضًا كيفية تحسين متانة التركيبات الخرسانية المطبوعة بتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد.

<strong>اقرأ أيضًا:</strong>

<a href="https://www.ibelieveinsci.com/%d8%a8%d9%82%d8%a7%d9%8a%d8%a7-%d8%ad%d8%a8%d9%88%d8%a8-%d8%a7%d9%84%d9%82%d9%87%d9%88%d8%a9/">اختراع خرسانة أقوى من الخرسانة العادية بنسبة 30% وكلمة السر في ذلك هي القهوة!</a>

<a href="https://www.ibelieveinsci.com/%d9%86%d9%88%d8%b9-%d8%ac%d8%af%d9%8a%d8%af-%d9%85%d9%86-%d8%a7%d9%84%d8%ae%d8%b1%d8%b3%d8%a7%d9%86%d8%a9-%d8%b0%d8%a7%d8%aa%d9%8a-%d8%a7%d9%84%d8%aa%d8%b1%d9%85%d9%8a%d9%85-%d9%88%d9%8a%d9%82%d9%84/">نوع جديد من الخرسانة ذاتي الترميم ويقلل من أعمال الصيانة</a>

ترجمة: أحمد صبري عبد الحكيم

تدقيق: نور حمود

<a href="https://www.sciencealert.com/we-finally-know-why-ancient-roman-concrete-lasts-thousands-of-years?fbclid=IwY2xjawKXIdVleHRuA2FlbQIxMABicmlkETFxdEpaREtVczdRVGJBdzd6AR4ArvypOyoUM_oZEnWMc1haYD1HmBBtCzpll-4_4OqoSfrIvu7OogXoj-hCtA_aem_xb_HMPH9ZQM_wf7Rln-fyQ">المصدر</a>

ما سر صمود الخرسانة الرومانية القديمة لآلاف السنين؟

AcfeaW66rYydDewCJWEKgY-2

طريقة جديدة تشرح نظرية الجاذبية قد تقربنا خطوة نحو حل الخلافات التي لم يمكن حلها مسبقًا بينها وبين علم ميكانيكا الكم.

من المحتمل أن تقودنا طريقة جديدة لتفسير الجاذبية الأرضية إلى نقطة أقرب لحل الصراع طويل الأمد بين الجاذبية الأرضية وعلم ميكانيكا الكم، فقد ابتكر الفيزيائيان ميكو بارتانين وجوكا تولكي من جامعة ألتو بفنلندا طريقة جديدة للتفكير في الجاذبية الأرضية، التي توصف بأن لها علاقة متداخلة مع النموذج القياسي لعلم فيزياء الجسيمات، النظرية التي تصف القوى الثلاث الأخرى المتحكمة في الكون: القوة النووية الشديدة والقوة النووية الضعيفة والقوة الكهرومغناطيسية، هذه الطريقة لا تُعد حتى الآن نظرية لعلم ميكانيكا كم الجاذبية، لكنها قد تساعدنا على التوصل إلى النظرية.

يقول بارتانين: «إذا تبين أنها ستوصلنا إلى نظرية متكاملة عن علم المجال الكمي للجاذبية، فسنصل في نهاية المطاف إلى إجابات للمشكلات المستعصية المتعلقة بفهم التفردات المتعلقة بالثقوب السوداء والانفجار العظيم».

«تُسمى النظرية التي تصف جميع القوى الرئيسية في الطبيعة نظرية كل شيء، إلا أنه توجد بعض الأسئلة الرئيسية في علم الفيزياء لم يُجب عنها حتى الآن، ولم تصفها لنا النظريات الموجودة، مثل إيجاد تفسير لوجود كميات كبيرة من المادة مقارنةً بالمادة المضادة في الكون الذي نعرفه، لأنه وفقًا لفرضية الانفجار العظيم فإن الكون عندما انفجر كوّن كميات متساوية من المادة والمادة المضادة».
<h3>الجاذبية هي العقبة:</h3>
تُعد قوى الجاذبية فعلًا هي العقبة في سبيل الحصول على تفسير دقيق ومتقن لسلوك الكون، إنها تعد القوة الرابعة الرئيسية من قوى الكون لكنها تُعد القوة الرئيسية الأضعف، بل إن ليس لها دور محوري مقارنةً بالقوى الثلاث الأخرى.

مع أن نظرية ميكانيكا الكم تصف آلية العمل الفيزيائية للكون في المقاييس الصغيرة -الذرية وما دون الذرية- فإنها تعجز عن وصف الكون في المقاييس الكبيرة حيث توجد قوى الجاذبية، على الجانب الآخر تصف الفيزياء الكلاسيكية والنسبية العامة قوى الجاذبية جيدًا، لكنها تعجز عن وصف البعد الكمي للكون.

لم تثبت حتى الآن إمكانية التوفيق بين النظريتين. ومع ذلك، فالكون موجود ويعمل بواسطتهما بكفاءة، ما أدى إلى اعتقاد العلماء بحتمية وجود طريقة لتوافق النظريتين.

تمثل الدراسة الحالية خطوة على هذا الطريق، بإيجاد طريقة لوصف الجاذبية بأنها «مقياس» (Gauge)، ويُعد هذا المفهوم ضمن مفاهيم علم فيزياء الكم الذي يصف سلوك الجسيمات في مجالها الخاص، يُعد المجال الكهرومغناطيسي أحد الأمثلة على مفهوم المقياس، لذا يُسمى المجال الكهرومغناطيسي.

«يُعد أكثر المقاييس شيوعًا هو المجال الكهرومغناطيسي، فعندما يُشحن جسيم بشحنة كهربية، تتفاعل الجسيمات معًا من خلال المجال الكهرومغناطيسي، وهو المقياس المناسب لحالة المجال، لذا فإننا عندما نمتلك جسيمات مشحونة بطاقة، تحدث تفاعلات لأنها تحتوي الطاقة التي اكتسبتها من المجال المغناطيسي».
<h3>هل يحل النموذج القياسي المشكلة؟</h3>
النموذج القياسي نظرية تصف مقياس القوة النووية الشديدة والقوة النووية الضعيفة والقوة الكهرومغناطيسية، وله نظائر متماثلة. للتقريب بين نظرية الجاذبية والنموذج القياسي، سعى الباحثان لتطبيق التماثلات على مقياس نظرية الجاذبية، وجاءت نتائج البحث مبشرة، إذ جاء في الدراسة: «قربت نظريتنا مقياس نظرية الجاذبية بمقياس نظريات النموذج القياسي، مقارنةً بالمقياس التقليدي لنظريات الجاذبية».

تجدر الإشارة إلى أن هذا العمل بعيد جدًا عن نظرية ميكانيكا كم الجاذبية، مع ذلك قد يؤدي إلى الوصول إلى حل لهذا اللغز المحير في علم الفيزياء، لكن الدراسة ستتطلب المزيد من البحث في علم الفيزياء وإجراء اختبارات صارمة، ولن يتحقق الفهم الكامل لتأثيرات قوى الجذب الموحدة على نظريات المجال إلا بعد الكثير من العمل المكثف.

<strong>اقرأ أيضًا:</strong>

<a href="https://www.ibelieveinsci.com/%d8%a7%d9%82%d8%aa%d8%b1%d8%a8-%d8%a7%d9%84%d8%b9%d9%84%d9%85%d8%a7%d8%a1-%d9%85%d9%86-%d8%a5%d9%86%d8%b4%d8%a7%d8%a1-%d8%a3%d8%ab%d9%82%d9%84-%d8%b9%d9%86%d8%b5%d8%b1-%d8%aa%d9%85-%d8%aa%d8%b5%d9%86/">اقترب العلماء من إنشاء أثقل عنصر تم تصنيعه على الإطلاق</a>

<a href="https://www.ibelieveinsci.com/%d8%a7%d9%83%d8%aa%d8%b4%d8%a7%d9%81-%d8%ac%d8%af%d9%8a%d8%af-%d9%82%d8%af-%d9%8a%d8%b3%d8%a7%d8%b9%d8%af-%d8%b9%d9%84%d9%89-%d8%aa%d8%b3%d8%b1%d9%8a%d8%b9-%d8%b4%d8%ad%d9%86-%d8%a7%d9%84%d8%b3%d9%8a/">اكتشاف جديد قد يساعد على تسريع شحن السيارات الكهربائية بنسبة 500% في الطقس البارد</a>

ترجمة: أحمد صبري عبد الحكيم

تدقيق: أكرم محيي الدين

<a href="https://www.sciencealert.com/breakthrough-gravity-explanation-is-a-step-closer-to-theory-of-everything?fbclid=IwY2xjawKIfDVleHRuA2FlbQIxMABicmlkETFiQk1Id3RVZGRDMHZRNENyAR4I3R4NdvhgIMujhSmuYR0scq7k6-45PI8CjU9Nx01G7WSypN9_duweAPOriQ_aem_4DxK-2ROXmT5c7N7rAf-JQ">المصدر</a>

أحمد صبري عبد الحكيم

الأعمال

باحثون يطورون تقنية جديدة لاستخراج معلومات دقيقة من الأنظمة الكمومية

ما الذي يختبئ تحت جليد القارة القطبية الجنوبية؟

ما سر صمود الخرسانة الرومانية القديمة لآلاف السنين؟

تفسير جديد للجاذبية يقربنا من الوصول إلى «نظرية كل شيء»