بعد أكثر من 100 عام.. اكتشاف غير متوقع في نظرية أينشتاين للجاذبية

عشتار تيفي كوم - وكالات/

بعد أكثر من قرن على تطوير ألبرت أينشتاين لنظريته في الجاذبية، توصل علماء إلى احتمال جديد كان كامناً في معادلاته منذ البداية، يتمثل في إمكانية أن تخضع مجالات الجاذبية لعملية تعيد خلالها ترتيب بنيتها الداخلية وتنقل الطاقة إلى المادة.

فيما قد تفتح هذه العملية آفاقاً جديدة لفهم سلوك الجاذبية في أكثر البيئات الكونية تطرفاً، وفق موقع Science Daily.

تشابه مفاجئ مع انفجارات الشمس

في التفاصيل أطلق الباحثون على هذه الظاهرة اسم "إعادة اتصال مجالات الجاذبية" أو "إعادة تشكيل روابط الجاذبية". والمثير للاهتمام أنها تشبه عملية معروفة في الفيزياء تسمى "إعادة الاتصال المغناطيسي"، وهي المسؤولة عن إطلاق كميات هائلة من الطاقة خلال التوهجات والانفجارات الشمسية.

كما يرى العلماء أن هذا التشابه قد يساعد في تفسير كيفية تصرف الجاذبية في ظروف شديدة القسوة، مثل تلك المصاحبة لتصادم الثقوب السوداء وتشوه الزمكان بصورة حادة.

(تعبيرية من آيستوك)

من البلازما إلى الجاذبية

وجاءت هذه النتائج من عمل مشترك بين لوكا كوميسو، الباحث في جامعة كولومبيا ومختبر كولومبيا للفيزياء الفلكية، وفيليبي أسينخو من جامعة أدولفو إيبانيز في تشيلي.

فقد أعاد كوميسو وأسينخو دراسة معادلات أينشتاين من منظور رياضي مختلف، ليكتشفا أوجه تشابه بين مجالات الجاذبية والبلازما، وهي غازات تتكون من جسيمات مشحونة كهربائياً.

وحسب الباحثيْن، فإن هذا النهج قد يساعد على كشف القواعد الأساسية التي تحكم مجالات الجاذبية، لا سيما في المناطق التي تتسبب فيها الجاذبية بتشوهات كبيرة في الزمكان، وهي مناطق يصعب حتى على أكثر النماذج الحاسوبية تقدماً تفسيرها.

كيف تطلق المجالات المغناطيسية الطاقة؟

ولفهم الفكرة الجديدة، استند الفريق إلى ظاهرة إعادة الاتصال المغناطيسي. ففي البلازما، يمكن لخطوط المجال المغناطيسي أن تتمدد وتلتوي وتتداخل مع بعضها البعض. وعندما تتغير طريقة اتصال هذه الخطوط فجأة، تتحرر الطاقة المخزنة فيها وتنتقل إلى الجسيمات المحيطة.

فيما تعد هذه الآلية من أبرز العمليات المسؤولة عن إنتاج التوهجات الشمسية وإطلاق الطاقة في الكون. ويقول كوميسو إن الطاقة تُسحب من المجال المغناطيسي وتُنقل إلى الجسيمات الموجودة في البلازما، ما يؤدي إلى انفجارات وظواهر عالية الطاقة.

الجاذبية لا تعمل بخطوط بل بـ"صفائح"

كما توصل الباحثون إلى أن مجالات الجاذبية قد تخضع لعملية مشابهة، إلا أن طبيعتها تختلف عن المجالات المغناطيسية. فالجاذبية تعمل ضمن الزمكان رباعي الأبعاد الذي وصفه أينشتاين، وليس ضمن فضاء ثلاثي الأبعاد.

لهذا السبب، يوضح كوميسو أن الجاذبية لا يمكن تمثيلها بخطوط مجال كما في المغناطيسية، بل بما يشبه "صفائح المجال". ومن هذا المنظور الرياضي، يمكن لهذه الصفائح أن تعيد ترتيب اتصالاتها فيما بينها، على نحو يشبه ما يحدث لخطوط المجال المغناطيسي أثناء إعادة الاتصال.

(تعبيرية من آيستوك)

تمثيل رياضي لا تمزق مادي

بينما يؤكد الباحثون أن هذه الصفائح ليست أجساماً أو أسطحاً مادية حقيقية، وإنما أدوات رياضية تُستخدم لوصف سلوك الجاذبية. وبالتالي فإن الحديث عن "إعادة الاتصال" لا يعني تمزقاً فعلياً في نسيج الزمكان، بل يشير إلى آلية رياضية قد تسمح بانتقال الطاقة من المجال الجاذبي إلى المادة.

وقد توصل الفريق إلى هذه النتيجة أثناء دراسة خصائص في معادلات أينشتاين لم تكن واضحة في الصياغات التقليدية للنظرية، مستندين إلى أبحاث سابقة كشفت قيوداً رياضية غير معروفة سابقاً تتحكم في كيفية انحناء الزمكان وتطوره مع الزمن.

قواعد خفية في معادلات أينشتاين

فيما بيّن أسينخو أن معادلات أينشتاين تحتوي على قيود تتحكم في تطور الزمكان، لكنها ليست واضحة بشكل مباشر. ويرى الباحثون أن الكشف عن هذه الخصائص الخفية قد يسهم في بناء فهم أعمق للقواعد الأساسية التي تحكم عملية إعادة الاتصال الجاذبي، وما قد يترتب عليها من ظواهر كونية جديدة.

ونُشرت الدراسة الجديدة بعنوان "إعادة اتصال مجالات الجاذبية" في دورية Physical Review D التابعة للجمعية الفيزيائية الأميركية، وتمثل امتداداً لنتائج بحث سابق نُشرفي Physical Review Letters لكل من لوكا كوميسو وفيليبي أسينخو وماريكارمن وينكلر.