الحياة اليومية جعلتنا جميعًا مرتاحين بثلاثة أبعاد ؛ نتفاعل باستمرار مع الأشياء التي لها ارتفاع وعرض وعمق. لكن سبب كون كوننا يحتوي على ثلاثة أبعاد مكانية كان يمثل مشكلة للفيزيائيين ، خاصة وأن الكون ثلاثي الأبعاد لا يمكن تفسيره بسهولة في نظرية الأوتار الفائقة أو علم الكونيات الانفجار العظيم. في الآونة الأخيرة ، توصل ثلاثة باحثين إلى تفسير.
بدأ تاريخ الكون بالانفجار العظيم. رصيد الصورة: grandunificationtheory.com
يشترك معظم علماء الفلك في علم الكونيات Big Bang ، وهو النموذج الذي يقترح أن الكون ولد من انفجار نقطة بالغة الصغر. النظرية مدعومة بملاحظات الخلفية الكونية الميكروية ووفرة بعض العناصر التي تحدث بشكل طبيعي. لكن علم الكونيات Big Bang يتعارض مع نظرية النسبية العامة لأينشتاين - لا تسمح النسبية العامة بأي موقف يكون فيه الكون كله نقطة صغيرة واحدة ، مما يعني أن هذه النظرية وحدها لا تستطيع تفسير أصل الكون.
أذهل عدم التوافق بين النسبية العامة وعلم الكونيات الانفجار العظيم علماء الكونيات. ولكن منذ ما يقرب من 40 عامًا ، ظهرت نظرية الأوتار الفائقة كنظرية توحد محتملة لكل شيء.
تصور السلاسل. رصيد الصورة: R. Dijkgraaf.
تقترح نظرية الأوتار الفائقة أن التفاعلات الأساسية الأربعة بين الجسيمات الأولية - القوة الكهرومغناطيسية ، والتفاعل الضعيف ، والتفاعل القوي ، والجاذبية - يتم تمثيلها على أنها أنماط تذبذب مختلفة لسلاسل صغيرة جدًا. لأن الجاذبية هي إحدى القوى الأساسية ، فإن نظرية الأوتار الفائقة تتضمن تفسيرًا للنسبية العامة. المشكلة هي أن نظرية الأوتار الفائقة تتنبأ بوجود 10 أبعاد - 9 مكانية وواحدة زمنية. كيف يعمل هذا مع كوننا ثلاثي الأبعاد؟
ظلت نظرية الأوتار الفائقة أكثر من مجرد نظرية لسنوات. اقتصرت التحقيقات على مناقشة النماذج والسيناريوهات لأن إجراء الحسابات الفعلية كان صعبًا للغاية. على هذا النحو ، ظلت صحة وفائدة نظرية الأوتار الفائقة غير واضحة.
لكن مجموعة من ثلاثة باحثين ، أستاذ مشارك في KEK Jun Nishimura ، والأستاذ المساعد في جامعة Shizuoka Asato Tsuchiya ، وباحث المشروع في جامعة أوساكا Sang-Woo Kim ، نجحوا في إنشاء نموذج لميلاد الكون بناءً على نظرية الأوتار الفائقة.
باستخدام كمبيوتر عملاق ، وجدوا أنه في لحظة الانفجار العظيم ، كان للكون 10 أبعاد - 9 مكانية وواحدة زمنية - ولكن تم توسيع 3 فقط من هذه الأبعاد المكانية.
تُظهر 'الصورة الصغيرة' للكون اختلافات طفيفة في درجة حرارة إشعاع الخلفية في الميكروويف. تظهر البقع الساخنة على شكل بقع حمراء وباردة باللون الأزرق الداكن الصورة: NASA / WMAP Science Team
طور الفريق طريقة لحساب المصفوفات التي تمثل تفاعلات السلاسل. استخدموا هذه المصفوفات لحساب كيفية تغير الفضاء ذي الأبعاد 9 بمرور الوقت. مع تقدمهم في الزمن إلى الوراء ، وجدوا أن الفضاء ممتد في 9 اتجاهات ، ولكن عند نقطة واحدة فقط 3 اتجاهات تبدأ في التوسع بسرعة.
باختصار ، يمكن أن ينتج الفضاء ثلاثي الأبعاد الذي نعيش فيه من 9 أبعاد مكانية أصلية تتنبأ بها نظرية الأوتار.
هذه النتيجة ليست سوى جزء من حل لغز أبعاد الزمكان ، لكنها تدعم بقوة صحة نظرية الأوتار الفائقة. على الرغم من ذلك ، من الممكن أن تؤدي هذه الطريقة الجديدة لتحليل نظرية الأوتار الفائقة باستخدام أجهزة الكمبيوتر العملاقة إلى تطبيقها في حل الأسئلة الكونية الأخرى.
المصدر: الآلية التي تفسر سبب ولادة كوننا بثلاثة أبعاد.
