كشفت دراسة جديدة أن أشهر تنبؤات ستيفن هوكينغ قد تعني أن كل شيء في الكون سيتبخر

[عبدالله أسحاق]

نقحت نظرية جديدة جذريًا نظرية ستيفن هوكينج للثقوب السوداء عام 1974 للتنبؤ بأن جميع الأجسام ذات الكتلة قد تختفي في النهاية.

حصلت نظرية ستيفن هوكينغ الأكثر شهرة حول الثقوب السوداء على تحديث مشؤوم - وهي نظرية تعلن أن كل شيء في الكون محكوم عليه بالتبخر.

في عام 1974 ، اقترح هوكينج أن الثقوب السوداء تتبخر في النهاية بفقدان ما يعرف الآن بإشعاع هوكينغ - وهو استنزاف تدريجي للطاقة في شكل جزيئات ضوئية تنبثق حول حقول الجاذبية القوية للغاية للثقوب السوداء. الآن ، اقترح تحديث جديد للنظرية أن إشعاع هوكينغ لا يتم إنشاؤه فقط عن طريق سرقة الطاقة من الثقوب السوداء ، ولكن من جميع الكائنات ذات الكتلة الكافية.

إذا كانت النظرية صحيحة ، فهذا يعني أن كل شيء في الكون سوف يختفي في النهاية ، وتنزف طاقته منه ببطء على شكل ضوء.

الموضوعات ذات الصلة: الثقب الأسود الناشئ في المختبر قد يثبت صحة نظرية ستيفن هوكينج الأكثر تحديًا

"هذا يعني أن الأجسام التي ليس لها أفق حدث [نقطة الجاذبية في اللاعودة التي لا يمكن بعدها لأي شيء ، ولا حتى الضوء ، الهروب من الثقب الأسود] ، مثل بقايا النجوم الميتة والأجسام الكبيرة الأخرى في الكون ، لها أيضًا هذا النوع من الإشعاع "، قال المؤلف الرئيسي هينو فالك ، أستاذ الفيزياء الفلكية في جامعة رادبود في هولندا ، في بيان. "وبعد فترة طويلة جدًا ، سيؤدي ذلك إلى تبخر كل شيء في الكون في النهاية ، تمامًا مثل الثقوب السوداء. وهذا لا يغير فهمنا لإشعاع هوكينغ فحسب ، بل يغير أيضًا نظرتنا إلى الكون ومستقبله."

نشر الباحثون النتائج التي توصلوا إليها في 2 يونيو في مجلة Physical Review Letters.

وحوش الزمكان

Black Hole Paradox in ‘Einstein and Hawking’ Clip

Clip from Science Channel special 'Einstein and Hawking: Unlocking the Universe.' Credit: Science Channel

cdn.jwplayer.com

وفقًا لنظرية المجال الكمومي ، لا يوجد شيء اسمه فراغ فارغ. بدلاً من ذلك ، يعج الفضاء بالاهتزازات الصغيرة التي ، إذا تم تشربها بما يكفي من الطاقة ، فإنها تنفجر بشكل عشوائي إلى جسيمات افتراضية ، مما ينتج عنه حزم ضوئية منخفضة الطاقة للغاية ، أو فوتونات.

في ورقة بحثية تاريخية نُشرت في عام 1974 ، تنبأ هوكينغ الشهير بأن قوة الجاذبية الشديدة التي تشعر بها الثقوب السوداء - آفاق الحدث الخاصة بها - سوف تستدعي الفوتونات إلى الوجود بهذه الطريقة. الجاذبية ، وفقًا لنظرية أينشتاين للنسبية العامة ، تشوه الزمكان ، بحيث تصبح الحقول الكمومية أكثر تشوهًا كلما اقتربت من الجاذبية الهائلة لتفرّد الثقب الأسود.

بسبب حالة عدم اليقين والغرابة في ميكانيكا الكم ، قال هوكينج إن هذا الالتواء يخلق جيوبًا غير متساوية من وقت الحركة المختلفة وما تبعه من ارتفاعات في الطاقة عبر المجال. تؤدي حالات عدم التطابق في الطاقة هذه إلى ظهور الفوتونات في الفضاء الملتوي حول الثقوب السوداء ، مما يؤدي إلى سحب الطاقة من حقل الثقب الأسود حتى تنفجر إلى حيز الوجود. إذا هربت الجسيمات من الثقب الأسود ، فإن سرقة الطاقة هذه دفعت هوكينج إلى استنتاج أن الثقوب السوداء - على مدى فترة زمنية طويلة أطول بكثير من عمر الكون الحالي - ستفقد في النهاية كل طاقتها وتختفي تمامًا.

ولكن إذا كان مجال الجاذبية هو كل ما نحتاجه لإنتاج تقلبات كمية وفوتونات ، فما الذي يمنع أي جسم له كتلة ملتوية في الزمكان من تكوين إشعاع هوكينغ؟ هل يحتاج إشعاع هوكينغ إلى الحالة الخاصة لأفق حدث الثقب الأسود ، أم أنه يمكن إنتاجه في أي مكان في الفضاء؟ للتحقيق في هذه الأسئلة ، قام مؤلفو الدراسة الجديدة بتحليل إشعاع هوكينغ من خلال عدسة عملية متوقعة منذ فترة طويلة تسمى تأثير شوينجر ، حيث يمكن نظريًا توليد المادة من التشوهات القوية التي يسببها المجال الكهرومغناطيسي.
من المؤكد أنه من خلال تطبيق إطار عمل تأثير شوينجر على نظرية هوكينج ، أنتج علماء الفيزياء النظرية نموذجًا رياضيًا أعاد إنتاج إشعاع هوكينج في المساحات التي تعاني من مجموعة من قوى مجال الجاذبية. وفقًا لنظريتهم الجديدة ، فإن أفق الحدث ليس ضروريًا لتسرب الطاقة ببطء من جسم ضخم في شكل ضوء ؛ مجال جاذبية الجسم جيد بما فيه الكفاية من تلقاء نفسه.

وقال المؤلف الثاني والتر فان سويليكوم ، أستاذ الرياضيات في جامعة رادبود ، في البيان: "نظهر أنه بعيدًا عن الثقب الأسود ، يلعب انحناء الزمكان دورًا كبيرًا في إحداث الإشعاع". "الجسيمات مفصولة بالفعل هناك [ما وراء الثقب الأسود] بواسطة قوى المد لحقل الجاذبية."

ما تعنيه نظرية الباحثين في الواقع غير واضح. من المحتمل ، مع تقدم المادة التي تتكون منها النجوم والنجوم النيوترونية والكواكب ، فإنها ستخضع في النهاية لانتقال الطاقة إلى حالة طاقة منخفضة للغاية جديدة تمامًا. قد يكون هذا كافيًا في النهاية لانهيار كل المادة في ثقوب سوداء ، والتي يمكن أن تستمر في تقطير الضوء ببطء حتى تختفي أيضًا دون أن يترك أثرا.

لسوء الحظ (أو لحسن الحظ ، اعتمادًا على أي مخاوف قد تكون لديك بشأن التبخر) ، كل هذا مجرد تكهنات تنتظر التأكيد. لمعرفة ما إذا كان هذا تنبؤًا حقيقيًا بالمصير النهائي لكوننا ، سيحتاج الفيزيائيون إلى اكتشاف بعض إشعاع هوكينغ الذي يتم إنتاجه حول أجسام كثيفة الجاذبية - حول الثقوب السوداء والكواكب أو النجوم أو النجوم النيوترونية. إذا كان من المقرر أن يختفي كل شيء في وميض من الضوء البارد ، فيجب أن يكون هناك الكثير من الأماكن للبحث.