لماذا هذا الكون؟ ربما ليس خاصًا – فقط محتمل

لقد قضى علماء الكونيات عقود من الزمن تكافح لفهم سبب كون الكون مذهلًا للغاية. إنه ليس فقط سلسًا ومسطحًا بقدر ما يمكننا رؤيته ، ولكنه أيضًا يتوسع بوتيرة متزايدة ببطء شديد ، عندما تشير حسابات ساذجة إلى أن – الخروج من الانفجار العظيم – كان يجب أن يتداعى الفضاء بفعل الجاذبية و انفجرت بفعل الطاقة المظلمة البغيضة.

لتفسير تسطيح الكون ، أضاف الفيزيائيون فصلًا افتتاحيًا مثيرًا للتاريخ الكوني: لقد اقترحوا أن الفضاء تضخم بسرعة مثل البالون في بداية الانفجار العظيم ، مما أدى إلى تسوية أي انحناء. ولتفسير النمو اللطيف للفضاء بعد تلك التعويذة الأولية من التضخم ، جادل البعض بأن كوننا هو مجرد واحد من بين العديد من الأكوان الأقل ترحيبًا في كون متعدد عملاق.

ولكن الآن قام اثنان من علماء الفيزياء بقلب التفكير التقليدي حول كون الفانيليا رأسًا على عقب. بعد سلسلة من الأبحاث التي بدأها ستيفن هوكينج وجاري جيبونز في عام 1977 ، نشر الثنائي حسابًا جديدًا يشير إلى أن وضوح الكون متوقع ، وليس نادرًا. كوننا هو ما هو عليه ، وفقًا لنيل توروك من جامعة إدنبرة ولاثام بويل من معهد بيرميتر للفيزياء النظرية في واترلو ، كندا ، لنفس السبب الذي ينتشر فيه الهواء بالتساوي في جميع أنحاء الغرفة: الخيارات الغريبة لا يمكن تصورها ولكن بشكل مفرط غير محتمل.

الكون “قد يبدو دقيقًا للغاية ، غير محتمل للغاية ، لكن [they’re] قال توماس هيرتوج ، عالم الكونيات بجامعة لوفين الكاثوليكية في بلجيكا: “انتظر لحظة ، إنها المفضلة”.

قال ستيفن جيلين ، عالم الكونيات بجامعة شيفيلد في المملكة المتحدة: “إنها مساهمة جديدة تستخدم طرقًا مختلفة مقارنة بما يفعله معظم الناس”.

الاستنتاج الاستفزازي يستند إلى خدعة رياضية تتضمن التبديل إلى ساعة تدق بأرقام خيالية. باستخدام الساعة التخيلية ، كما فعل هوكينج في السبعينيات ، تمكن توروك وبويل من حساب كمية ، تُعرف بالانتروبيا ، يبدو أنها تتوافق مع كوننا. لكن خدعة الوقت الخيالية هي طريقة ملتوية لحساب الانتروبيا ، وبدون طريقة أكثر صرامة ، يظل معنى الكمية محل نقاش ساخن. بينما يحير الفيزيائيون حول التفسير الصحيح لحساب الإنتروبيا ، يرى الكثيرون أنه دليل جديد على الطريق إلى الطبيعة الكمومية الأساسية للمكان والزمان.

قالت جيلين: “بطريقة ما ، يمنحنا ذلك فرصة لرؤية البنية المجهرية للزمكان.”

مسارات خيالية

يشتهر توروك وبويل ، المتعاونان الدائمان ، بابتكار أفكار إبداعية وغير تقليدية حول علم الكونيات. في العام الماضي ، لدراسة مدى احتمالية كوننا ، لجأوا إلى تقنية طورها الفيزيائي ريتشارد فاينمان في الأربعينيات.

بهدف التقاط السلوك الاحتمالي للجسيمات ، تخيل Feynman أن الجسيم يستكشف جميع الطرق الممكنة التي تربط بين البداية والنهاية: خط مستقيم ، منحنى ، حلقة ، إلى ما لا نهاية. لقد ابتكر طريقة لإعطاء كل مسار رقمًا متعلقًا باحتمالية وجوده وجمع جميع الأرقام. أصبحت تقنية “المسار المتكامل” إطارًا قويًا للتنبؤ بكيفية تصرف أي نظام كمي على الأرجح.

بمجرد أن بدأ فاينمان في الإعلان عن المسار المتكامل ، اكتشف الفيزيائيون علاقة غريبة بالديناميكا الحرارية ، علم درجة الحرارة والطاقة الموقر. كان هذا الجسر بين نظرية الكم والديناميكا الحرارية هو الذي مكّن توروك وبويل من حسابه.