- إنضم
- 17/9/22
- المشاركات
- 6,739
- التفاعلات
- 15,008
قامت نظرية جديدة بمراجعة جذرية لنظرية ستيفن هوكينج لعام 1974 حول الثقوب السوداء للتنبؤ بأن جميع الأجسام ذات الكتلة قد تختفي في النهاية.
لقد تم للتو تحديث نظرية ستيفن هوكينج الأكثر شهرة حول الثقوب السوداء، وهي نظرية تعلن أن كل شيء في الكون محكوم عليه بالتبخر.
في عام 1974، اقترح هوكينج أن الثقوب السوداء تتبخر في النهاية عن طريق فقدان ما يعرف الآن بإشعاع هوكينج، وهو استنزاف تدريجي للطاقة على شكل جزيئات ضوئية تنبثق حول مجالات الجاذبية القوية للغاية للثقوب السوداء. الآن، يشير تحديث جديد للنظرية إلى أن إشعاع هوكينج لا يتم إنشاؤه فقط عن طريق سرقة الطاقة من الثقوب السوداء، ولكن من جميع الأجسام ذات الكتلة الكافية.
وإذا كانت النظرية صحيحة، فهذا يعني أن كل شيء في الكون سيختفي في نهاية المطاف، وتنزف طاقته منه ببطء على شكل ضوء.
"وهذا يعني أن الأجسام التي ليس لها أفق الحدث [نقطة الجاذبية التي لا يمكن لأي شيء بعدها، ولا حتى الضوء، الهروب من الثقب الأسود]، مثل بقايا النجوم الميتة وغيرها من الأجسام الكبيرة في الكون، لديها هذا النوع أيضًا وقال المؤلف الرئيسي هينو فالك، أستاذ الفيزياء الفلكية في جامعة رادبود في هولندا، في بيان: "الإشعاع". "وبعد فترة طويلة جدًا، سيؤدي ذلك إلى تبخر كل شيء في الكون في النهاية، تمامًا مثل الثقوب السوداء. وهذا لا يغير فهمنا لإشعاع هوكينج فحسب، بل يغير أيضًا نظرتنا للكون ومستقبله."
نشر الباحثون النتائج التي توصلوا إليها في الثاني من يونيو في مجلة Physical Review Letters.
وحوش الزمان والمكان
وفقا لنظرية المجال الكمي، لا يوجد شيء اسمه فراغ فارغ. وبدلاً من ذلك، يعج الفضاء باهتزازات صغيرة، إذا كانت مشبعة بما يكفي من الطاقة، فإنها تنفجر بشكل عشوائي إلى جسيمات افتراضية، منتجة حزمًا منخفضة الطاقة جدًا من الضوء، أو الفوتونات.
في ورقة بحثية تاريخية نُشرت عام 1974، تنبأ هوكينج بأن قوة الجاذبية الشديدة التي نشعر بها عند أفواه الثقوب السوداء -آفاق الحدث الخاصة بها- ستستدعي الفوتونات إلى الوجود بهذه الطريقة. الجاذبية، وفقًا لنظرية النسبية العامة لأينشتاين، تشوه الزمكان، بحيث تصبح الحقول الكمومية أكثر تشوهًا كلما اقتربت من قوة الجذب الهائلة لمتفردة الثقب الأسود.
بسبب عدم اليقين وغرابة ميكانيكا الكم، قال هوكينج إن هذا الالتواء يخلق جيوبًا غير متساوية من الزمن المتحرك بشكل مختلف وما يتبع ذلك من ارتفاعات في الطاقة عبر المجال. يؤدي عدم تطابق الطاقة هذا إلى ظهور الفوتونات في الفضاء الملتوي حول الثقوب السوداء، مما يؤدي إلى سحب الطاقة من مجال الثقب الأسود حتى تتمكن من الانفجار إلى الوجود. إذا هربت الجسيمات بعد ذلك من الثقب الأسود، فإن سرقة الطاقة هذه دفعت هوكينج إلى استنتاج أنه على مدى فترة زمنية واسعة أطول بكثير من العمر الحالي للكون، فإن الثقوب السوداء ستفقد في النهاية كل طاقتها وتختفي تمامًا.
لكن إذا كان حقل الجاذبية هو كل ما نحتاجه لإنتاج التقلبات الكمومية والفوتونات، فما الذي يمنع أي جسم له كتلة تشوه الزمكان من إنتاج إشعاع هوكينج؟ هل يحتاج إشعاع هوكينج إلى الظروف الخاصة لأفق حدث الثقب الأسود، أم يمكن إنتاجه في أي مكان في الفضاء؟ لسبر هذه الأسئلة، قام مؤلفو الدراسة الجديدة بتحليل إشعاع هوكينج من خلال عدسة عملية متوقعة منذ فترة طويلة تسمى تأثير شوينغر، حيث يمكن نظريًا توليد المادة من التشوهات القوية الناجمة عن المجال الكهرومغناطيسي.
ومن المؤكد أنه من خلال تطبيق إطار تأثير شوينغر على نظرية هوكينج، أنتج الفيزيائيون النظريون نموذجًا رياضيًا أعاد إنتاج إشعاع هوكينج في الفضاءات التي تعاني من مجموعة من شدة مجال الجاذبية. وفقاً لنظريتهم الجديدة، فإن أفق الحدث ليس ضرورياً لتسرب الطاقة ببطء من جسم ضخم على شكل ضوء؛ إن مجال جاذبية الجسم جيد بما فيه الكفاية في حد ذاته.
وقال المؤلف الثاني والتر فان سويجليكوم، أستاذ الرياضيات في جامعة رادبود، في البيان: "لقد أظهرنا أنه بعيدًا عن الثقب الأسود، يلعب انحناء الزمكان دورًا كبيرًا في خلق الإشعاع". "لقد تم بالفعل فصل الجسيمات هناك [خارج الثقب الأسود] بواسطة قوى المد والجزر في مجال الجاذبية."
ما تعنيه نظرية الباحثين في الواقع ليس واضحًا. من المحتمل أنه مع تقدم المادة التي تشكل النجوم والنجوم النيوترونية والكواكب في العمر، فإنها ستخضع في النهاية لانتقال الطاقة إلى حالة طاقة جديدة منخفضة للغاية. قد يكون هذا كافيًا لانهيار كل المادة في نهاية المطاف إلى ثقوب سوداء، والتي يمكن أن تستمر في تنقيط الضوء ببطء حتى تختفي أيضًا دون أن يترك أثراً.
لسوء الحظ (أو لحسن الحظ، اعتمادًا على أي شكوك قد تكون لديكم بشأن التبخر)، كل هذا مجرد تكهنات في انتظار التأكيد. لمعرفة ما إذا كان هذا تنبؤًا حقيقيًا بمصير كوننا النهائي، سيحتاج الفيزيائيون إلى اكتشاف بعض الأشياء .
يتم إنتاج إشعاع هوكينج حول الأجسام ذات الجاذبية الكثيفة، سواء حول الثقوب السوداء أو الكواكب أو النجوم أو النجوم النيوترونية. إذا كان مقدرًا لكل شيء أن يختفي في ومضة من الضوء البارد، فيجب أن يكون هناك الكثير من الأماكن التي يجب البحث فيها.
