الفلك

إذا كان الفضاء عبارة عن طاقة سالبة والمادة طاقة موجبة ، فهل هذا يعني أن الكون محدود؟

إذا كان الفضاء عبارة عن طاقة سالبة والمادة طاقة موجبة ، فهل هذا يعني أن الكون محدود؟

كنت أقرأ كتابًا لستيفن هوكينج ، وقد كتب أن الكون يتكون من مكونين ، أي أن الفضاء والطاقة والفضاء هما الطاقة السلبية ، لذا فهم يضيفون ما يصل إلى 0. ولكن نظرًا لأن الفضاء هو طاقة ، فهذا يعني أنها كذلك محدود؟


كما يقول الجميع ، هذه نسخة فضفاضة جدًا من "اللغة الإنجليزية البسيطة" لبعض الأفكار المعقدة ، ولكن إذا كان الفضاء غير محدود ، يمكنك عرض هذا الاقتراح (أن إجمالي الطاقة الكلية للكون يساوي صفرًا) على أنه ينطبق على أي منطقة كبيرة بما فيه الكفاية من الفضاء. لذلك إذا اخترت أي كرة قطرها 10 مليارات سنة ضوئية ، فستتوقع أن تجد طاقة المادة في ذلك المجال ملغاة بشكل أو بآخر بواسطة طاقة الجاذبية الكامنة الناشئة عن فصل هذه المادة.


في كتابه "إجابات مختصرة على الأسئلة الكبيرة" الذي أكمله زملاؤه بعد وفاته ، ذكر ستيفن هوكينج نوعًا ما أن الطاقة السلبية المتولدة (جنبًا إلى جنب مع المقدار المتساوي من الإيجابية) في وقت الانفجار العظيم موجودة الآن أو هي الآن. الفضاء حيث تم إنشاء كل من المادة والطاقة والفضاء بعد الانفجار. الكون هو غداء مجاني في نهاية المطاف. نظرًا لأن المجرات تتحرك بشكل أسرع كلما ابتعدت ، يتم إنشاء مساحة أكبر في نفس الوقت لامتصاص الحجم المتزايد للطاقة السلبية (إمكانات الجاذبية). المجموع الكلي المتبقي دائما صفر. ليس له أي تأثير حول ما إذا كان الفضاء محدودًا أم لا. ما يعنيه ذلك هو الارتباط بين الحركة (كل طاقة الكتلة هي طاقة حركة الكواركات أو الغلوونات أو التغير في الحركة بسبب مجال هيغز) والجاذبية ، وفقًا لقانون نيوتن: قانون الحركة والجاذبية.


فراغ الكم: الطاقة السلبية & # 038 الجاذبية البادئة

الطاقة هي الكمية التي يجب أن تكون دائمًا إيجابية - على الأقل هذا ما يخبرنا به حدسنا. إذا تمت إزالة كل جسيم من حجم معين حتى لا يتبقى شيء يمكن أن يحمل طاقة ، فهذا يعني أنه تم الوصول إلى الحد الأقصى. أم هل هو كذلك؟ هل مازال من الممكن استخلاص الطاقة حتى من الفراغ؟

أظهرت فيزياء الكم مرارًا وتكرارًا أنها تتعارض مع حدسنا - وهذا صحيح أيضًا في هذه الحالة. في ظل ظروف معينة ، يُسمح بالطاقات السلبية ، على الأقل في نطاق معين من المكان والزمان. قام فريق بحث دولي في TU Vienna و Université libre de Bruxelles (بلجيكا) و IIT Kanpur (الهند) بالتحقيق في مدى إمكانية الطاقة السلبية. اتضح أنه بغض النظر عن النظريات الكمومية التي يتم النظر فيها ، وبغض النظر عن التناظرات التي يُفترض أنها تحمل في الكون ، هناك دائمًا حدود معينة لـ & # 8220 الاقتراض & # 8221 الطاقة. محليًا ، يمكن أن تكون الطاقة أقل من الصفر ، ولكن مثل الأموال المقترضة من البنك ، يجب "إعادة" هذه الطاقة في النهاية.

الجاذبية البغيضة

& # 8220 في نظرية النسبية العامة ، نفترض عادة أن الطاقة أكبر من الصفر ، في جميع الأوقات وفي كل مكان في الكون ، & # 8221 يقول البروفيسور دانيال جروميلر من معهد الفيزياء النظرية في TU Wien (فيينا) . هذا له نتيجة مهمة جدًا للجاذبية: الطاقة مرتبطة بالكتلة من خلال الصيغة E = mc². وبالتالي فإن الطاقة السالبة تعني أيضًا كتلة سالبة. تجذب الكتل الإيجابية بعضها البعض ، ولكن مع الكتلة السالبة ، يمكن أن تصبح الجاذبية فجأة قوة دافعة.

ومع ذلك ، فإن نظرية الكم تسمح بالطاقة السلبية. & # 8220 وفقًا لفيزياء الكم ، من الممكن استعارة الطاقة من فراغ في مكان معين ، مثل الأموال من البنك ، & # 8221 يقول دانيال غروميلر. & # 8220 لفترة طويلة ، لم نكن نعرف الحد الأقصى لمبلغ هذا النوع من ائتمان الطاقة وأسعار الفائدة المحتملة التي يجب دفعها. تم نشر افتراضات مختلفة حول هذا & # 8220interest & # 8221 (المعروفة في الأدبيات باسم & # 8220 الفائدة الكمية & # 8221) ، ولكن لم يتم الاتفاق على نتيجة شاملة.

ما يسمى & # 8220Quantum Null Energy Condition & # 8221 (QNEC) ، والذي تم إثباته في عام 2017 ، يصف حدودًا معينة لـ & # 8220 الاقتراض & # 8221 للطاقة من خلال ربط نظرية النسبية والفيزياء الكمومية: وبالتالي ، يُسمح باستخدام طاقة أصغر من الصفر ، ولكن فقط في نطاق معين ولفترة معينة فقط. يعتمد مقدار الطاقة التي يمكن استعارتها من الفراغ قبل استنفاد حد الائتمان النشط على كمية فيزيائية كمية ، ما يسمى إنتروبيا التشابك.

& # 8220 بمعنى ما ، يعتبر إنتروبيا التشابك مقياسًا لمدى قوة تحكم فيزياء الكم في سلوك نظام ما ، & # 8221 يقول دانيال جروميلر. & # 8220 إذا كان التشابك الكمومي يلعب دورًا حاسمًا في نقطة ما في الفضاء ، على سبيل المثال بالقرب من حافة ثقب أسود ، فيمكن أن يحدث تدفق طاقة سالب لفترة معينة ، وتصبح الطاقات السلبية ممكنة في تلك المنطقة ".

أصبح Grumiller الآن قادرًا على تعميم هذه الحسابات الخاصة مع Max Riegler و Pulastya Parekh. أكمل ماكس ريجلر أطروحته في المجموعة البحثية لدانيال جروميلر في TU Wien ويعمل الآن كباحث ما بعد الدكتوراة في جامعة هارفارد. كان Pulastya Parekh من معهد IIT في كانبور (الهند) ضيفًا في معهد Erwin Schrödinger وفي TU Wien.

& # 8220 تشير جميع الاعتبارات السابقة دائمًا إلى نظريات الكم التي تتبع تماثلات النسبية الخاصة. لكننا تمكنا الآن من إظهار أن هذه العلاقة بين الطاقة السلبية والتشابك الكمومي هي ظاهرة أكثر عمومية ، & # 8221 يقول غروميلر. شروط الطاقة التي تحظر بوضوح استخراج كميات لا حصر لها من الطاقة من الفراغ صالحة لنظريات الكم المختلفة للغاية ، بغض النظر عن التماثلات.

قانون الحفاظ على الطاقة لا يمكن خداعها

بالطبع ، هذا لا علاقة له بآلات الوحدة الصوفية & # 8220over # 8221 التي يُزعم أنها تولد الطاقة من لا شيء ، حيث يتم تقديمها مرارًا وتكرارًا في الدوائر الباطنية. & # 8220 حقيقة أن الطبيعة تسمح بطاقة أصغر من الصفر لفترة معينة من الوقت في مكان معين لا تعني أن قانون الحفاظ على الطاقة قد تم انتهاكه ، & # 8221 يؤكد دانيال جروميلر. & # 8220 لتمكين تدفقات الطاقة السلبية في موقع معين ، يجب أن يكون هناك تعويض عن تدفقات الطاقة الإيجابية في المنطقة المجاورة مباشرة. "

حتى لو كان الأمر أكثر تعقيدًا إلى حد ما مما كان يعتقد سابقًا ، فلا يمكن الحصول على الطاقة من لا شيء ، على الرغم من أنها يمكن أن تصبح سلبية. تضع نتائج البحث الجديدة الآن قيودًا مشددة على الطاقة السالبة ، وبالتالي ربطها بالخصائص الأساسية لميكانيكا الكم.

المرجع: & # 8220 ظروف طاقة الكم المحلية في نظريات حقل الكم غير لورينتز الثابت & # 8221 بقلم دانيال جروميلر ، بولاستيا باريخ وماكس ريجلر ، 20 سبتمبر 2019 ، رسائل المراجعة البدنية.
DOI: 10.1103 / PhysRevLett.123.121602
نسخة مجانية


3 إجابات 3

هذا ادعاء مضلل للغاية يتم الترويج له باستمرار في كتب العلوم الشعبية ووسائل الإعلام.

سألت عن هذا في وقت سابق هنا.

مما يمكنني رؤيته ، هناك الكثير من الجدل حول ما تعنيه الطاقة الكلية في سياق النسبية العامة ، لذا فإن الادعاءات حول "طاقة الجاذبية السلبية" التي توازن الطاقة الإيجابية للمادة هي في الأساس فارغة.

لا إجابة أخشى أن أضيف طلبي الساذج إلى طلب ممتاز. صحيح أنني سمعت هذا الادعاء عن "الطاقة السلبية" من برنامج تلفزيوني علمي شهير ، ولكن منذ أن قدمه ستيفن هوكينج بنفسه ، لا يمكن استبعاده. بدا أنه يشير إلى أنه في الظهور المشترك للفضاء والكتلة - الطاقة لتشكيل الكون ، فإن المكون الفضائي يجسد الطاقة السلبية المطلوبة لموازنة مكون الكتلة والطاقة الموجب.

أجد هذا صعبًا لأنني أفهم أن مصطلح "الفضاء" يعني فصل الأجسام المادية ، والذي يمثل تحت حقول القوة الجذابة (الجاذبية ، القوى النووية القوية والضعيفة ، إلخ) طاقة كامنة إيجابية (تعطي أو تأخذ ثابتًا كونيًا).

ربما يعني هوكينج أن الطاقة الكامنة في الفضاء توفر بالتالي حوضًا من الطاقة الحركية والإشعاعية ، وبالتالي يمكن وصفها بأنها خزان طاقة سالب. تشير حالة "الخروج من العدم" إلى أنه يمكن ملء هذا الخزان بطريقة ما تمامًا عن طريق امتصاص كل الطاقة الحركية والإشعاعية في حالة الفصل النهائية. يجب أن يكون لمثل هذه النظرية بالتأكيد ما تقوله حول نهج هذه النقطة النهائية. هل هو كذلك؟


الإجابات والردود


ولكن فيما يتعلق بالسؤال الأصلي ، كيف يتبع هذا الادعاء من الموارد الوراثية ؟!

على ما أذكر ، بعض وسائل حساب هاميلتوني الكون تحصل على صفر للحصول على إجابة. هذه ليست في الواقع صياغة مفيدة لنظرية GR ، فإن حل معادلات هاملتون مع هاميلتوني من الصفر لا يعطي أي تنبؤات فيزيائية فعلية.

أعتقد أن هذا هو المكان الذي جاءت منه المطالبة الأصلية ، لكن قد أكون مخطئًا. من الأفضل لمنشئ الادعاء أن يتتبعه (سيكون هذا هو الشخص الذي لديه السؤال - بينما يمكننا تخمين المكان الذي قد يكون قد قرأ فيه شخص ما شيئًا ما في بعض الأحيان ، يكون من الأسهل كثيرًا إذا تمكنوا من العثور على المصدر بأنفسهم).

على أي حال ، مما أتذكر أنه قرأته كان هذا & quot؛ هاملتونيان & quot؛ هو الذي أدى إلى ظهور هذه الأنواع من التكهنات.

هناك تعريفات عالمية مفيدة للطاقة في GR للأنظمة المغلقة ، لكن كوزمولوجيات FRW ليست أنظمة مغلقة ، ولا يوجد أي تعريف عالمي مفيد للطاقة ينطبق على عالم FRW المتوسع بقدر ما أعرف.

حول مسألة الطاقة في الموارد الوراثية ، قد ترغب أيضًا في رؤيتها

http://en.wikipedia.org/wiki/Mass_in_general_relativity (لاحظ أنني كتبته ، لذا فهو ليس مصدرًا مستقلاً). يتحدث هذا أيضًا عن القضية العامة للطاقة في الموارد الوراثية ، وتحديداً عن & quotmass of the universe & quot.

الاقتباس من الكتاب المدرسي في مقالة ويكيبيديا وثيق الصلة أيضًا ، لكن لاحظ أنه يتعلق بكتلة (أو بالأحرى عدم وجود نفس الشيء) للكون المغلق ، بينما تضعنا النماذج الحالية في عالم مفتوح.

على أي حال ، أود أن أقول إن المحصلة النهائية هي أنه لم يعثر أحد على أي طريقة لجعل هذا النوع من البيان حول & الطاقة الكلية & quot للكون مفيدًا في النظرية الكاملة لـ GR وفقًا للنظرية الحالية.

هل فكرة الطاقة الكلية للكون هذه حقيقة مثبتة أم مجرد تخمين؟ فيما يلي قائمة باقتباسات من العلماء الذين أوضحوا هذه النقطة ، بما في ذلك ستيفن هوكينج:

هل يعني ذلك أن -mc ^ 2 حيث m الكتلة الكلية للكون يجب أن تكون مساوية لطاقة وضع الجاذبية لكل جسيم فيما يتعلق بجميع الجسيمات الأخرى في الكون؟ هل تنبع من النسبية العامة؟

إذا تخيلنا كونًا بسيطًا به جسيمان كتلتهما m1 و m2 ، فيمكننا حساب هذين النوعين من طاقة الكون:

1) طاقة المادة = (م 1 + م 2) ج ^ 2

2) طاقة الجاذبية المحتملة = -2Gm1m2 / r (حيث G هو ثابت الجاذبية و r هي المسافة بين الجسيمين)

صيغة طاقة الجاذبية الكامنة لها مستوى جهد صفري عند r = ما لا نهاية ، لأن هذا هو الموضع الوحيد الذي تكون فيه قوة الجاذبية التي تؤثر على أي من الجسيمات صفرًا بالفعل. مع تمدد الكون وتباعد الجسيمين ، تعمل القوة المتوسعة ضد قوة الجاذبية وبالتالي تزيد من طاقة الجاذبية الكامنة - حتى تصل إلى الصفر حيث المسافة r لانهائية. مما يعني أنه عند أي مسافة محدودة بين الجسيمات تكون طاقة الجاذبية المحتملة سالبة.

هل صحيح أن طاقة المادة بالإضافة إلى طاقة الجاذبية الكامنة تساوي دائمًا صفرًا؟

وإذا كان هذا صحيحًا ، فمن الواضح أن طاقة المادة تتناقص مع توسع الكون. ما الذي يجب أن نفكر فيه؟ هل تتناقص الكتلة لأن الكون الآخذ في الاتساع يزداد برودة (الكتلة = الحرارة / ج ^ 2)؟ هل تتحول الطاقة الحرارية إلى طاقة جاذبية كامنة مع توسع الكون؟

يبقى محتوى الطاقة الكلي للكون ثابتًا ولكن هل هو صفر؟

مضاءة
نظرًا لأن الكون المتوسع البسيط الخاص بك يحتوي على جسيمين مع قدر من الطاقة الحركية ، في رأيي أن محتواه من الطاقة لن يكون صفراً. مع توسع الكون البسيط في حجمه ، ينخفض ​​ضغطه وتنخفض درجة حرارته ... لكن محتوى طاقته الإجمالي يجب أن يظل مساويًا للطاقة الكامنة في الجسيمات وحركتها.

سيفون،
تدفع المادة دائمًا نحو انخفاض في إمكانات الجاذبية. من أجل الانتقال فعليًا إلى جهد جاذبية أقل (الانتقال إلى شكل أثقل وأكثر كثافة) يجب أن تتخلى المادة بالفعل عن الطاقة للحفاظ على توازن الطاقة الكلي ، كما هو الحال داخل النجم. ولكن كيف يمكننا ربط ذلك بكون متوسع؟ لست متأكدا من أنني أتابع.

المقالة لا تذكر طاقة الفراغ الزائف. يعتمد على فكرة أن الوسط الذي يحتوي على الطاقة سوف يتوسع. إنه مشابه تمامًا لتوسيع الغاز المسخن. ولكن مع تمدد الكون وتكثيف المادة منه ، أصبح في الواقع أشبه بمرحلة انتقالية. بمجرد تكوين المادة ، أنتجت المادة مجال جاذبية يجذب الكتلة معًا (GR). كانت هذه هي المرحلة الانتقالية التي أنهت الفترة التوسعية التي تمثل تكتل المادة اليوم في النموذج القياسي. لا أحد يعرف في الواقع ما إذا كان توازن الطاقة يساوي صفرًا بالضبط بين القوى التوسعية والجاذبية ، لكن العديد من الملاحظات تشير إلى أنه قريب جدًا.

من الصعب جدًا الحصول على دليل تجريبي ، ولكن نظرًا لافتراضاتنا حول قوانين الفيزياء والنموذج القياسي لملاحظة علم الكونيات تميل إلى دعمها تقريبًا. لكي تكون أكثر تحديدًا يتطلب مزيدًا من التفاصيل حول GR.

يعمل الاحتراق الجماعي في النجوم على تقليل كمية المادة وتحويلها إلى طاقة. إذا نظرت إلى الشمس ، فإن كتلتها تنخفض بمرور الوقت. حتى الرياح الشمسية لن تحدث بالجاذبية فقط. تستخدم الطاقة النووية لتحدي الجاذبية الشمسية. السؤال هو ما إذا كان الاندماج هو ما يسمح للكون بالتمدد؟

لنفترض أنه لم يكن لدينا سوى نجوم مادة محايدة بدون أي تفاعل جسيمي يتجاوز الجاذبية. إذا أخذت مغرفة كبيرة من كل نجم محايد باستمرار ، فستستمر جاذبيتها الإجمالية في الانخفاض مع مرور الوقت. قد لا يتسبب هذا في التمدد ولكنه قد يتسبب في إبطاء الانكماش. إذا قمنا أيضًا بحرق الكتلة التي جرفناها وبالتالي أزلنا الكتلة وأضفنا الطاقة إلى الكون ، فلدينا الآن دفعة.

النجوم أكثر انتفاخًا مما ستكون عليه مع الجاذبية فقط. تأثير الاندماج على الانضغاط الشمسي كبير. بدون اندماج ، قد ينتهي الأمر بالشمس كمنطقة صغيرة من المادة بكثافة نيوترونية. مع الاندماج ، تتوسع الشمس ضد الجاذبية إلى مليارات المرات من حجم كثافة النيوترونات. إذا أضفت كل مليارات المجرات التي تحتوي كل منها على بلايين من النجوم ، فإن الاندماج يحافظ عليها ضد قوة الجاذبية. ربما تضيف هذه المقاومة الكلية إلى التمدد ، لأن تأثير كل هذا الاندماج يُسقط للخارج حتى نتمكن من رؤيته باستخدام التلسكوبات.

المقالة لا تذكر طاقة الفراغ الزائف. يعتمد على فكرة أن الوسط الذي يحتوي على الطاقة سوف يتوسع. إنه مشابه تمامًا لتوسيع الغاز المسخن. ولكن مع تمدد الكون وتكثيف المادة منه ، أصبح في الواقع أشبه بمرحلة انتقالية. بمجرد تكوين المادة ، أنتجت المادة مجال جاذبية يجذب الكتلة معًا (GR). كانت هذه هي المرحلة الانتقالية التي أنهت الفترة التوسعية التي تمثل تكتل المادة اليوم في النموذج القياسي. لا أحد يعرف في الواقع ما إذا كان توازن الطاقة يساوي صفرًا بالضبط بين القوى التوسعية والجاذبية ، لكن العديد من الملاحظات تشير إلى أنه قريب جدًا.

من الصعب جدًا الحصول على دليل تجريبي ، ولكن نظرًا لافتراضاتنا حول قوانين الفيزياء والنموذج القياسي لملاحظة علم الكونيات تميل إلى دعمها تقريبًا. لكي تكون أكثر تحديدًا يتطلب مزيدًا من التفاصيل حول GR.

ما أشعر بالحيرة تجاهه هو ما إذا كان يمكن تسوية قضية إجمالي الطاقة التي تساوي صفرًا من خلال النظرية العامة للنسبية وحدها أو ما إذا كان المرء بحاجة إلى بيانات تجريبية للحصول على إجابة قاطعة. يبدو أنك تقول الأخير. في المقالة في infidels.org ، هناك اقتباس من Davies يشير إلى الحاجة إلى القياسات الفلكية أيضًا. ولكن هناك أيضًا هذا الاقتباس من هوكينج:

في حالة كون الكون موحدًا تقريبًا في الفضاء ، يمكن للمرء أن يُظهر أن طاقة الجاذبية السلبية هذه تلغي تمامًا الطاقة الموجبة التي تمثلها المادة. إذن الطاقة الكلية للكون هي صفر.

ماذا تعني & quotuniform in space & quot؟ وفي حالة مثل هذا الكون ، يمكن للمرء أن يثبت من النظرية وحدها أن طاقته الكلية تساوي صفرًا؟

ما أشعر بالحيرة تجاهه هو ما إذا كان يمكن تسوية قضية إجمالي الطاقة التي تساوي صفرًا من خلال النظرية العامة للنسبية وحدها أو ما إذا كان المرء بحاجة إلى بيانات تجريبية للحصول على إجابة قاطعة. يبدو أنك تقول الأخير. في المقالة في infidels.org ، هناك اقتباس من Davies يشير إلى الحاجة إلى القياسات الفلكية أيضًا. ولكن هناك أيضًا هذا الاقتباس من هوكينج:

في حالة كون الكون موحدًا تقريبًا في الفضاء ، يمكن للمرء أن يُظهر أن طاقة الجاذبية السلبية هذه تلغي تمامًا الطاقة الموجبة التي تمثلها المادة. إذن الطاقة الكلية للكون هي صفر.

ماذا تعني & quotuniform in space & quot؟ وفي حالة مثل هذا الكون ، يمكن للمرء أن يثبت من النظرية وحدها أن طاقته الكلية تساوي صفرًا؟

نعم ، أنت محق في أن الموارد الوراثية تحتاج إلى بيانات تجريبية لدعم افتراض الطاقة الصفرية ، على الرغم من أنها تبدو قريبة جدًا. لا يمكن تسويتي أبدًا عن طريق GR وحدها. كل ما يمكن أن يقوله GR هو ذلك إذا هذه الشروط موجودة في الكون فهذا هو الحل. لا يحدد GR في الواقع تلك الشروط. إنه مثل مدارات الكواكب حيث لا يقول إنه يجب علينا أن ندور حول أقمارنا الصناعية في مدار معين ولكن لدينا مجموعة من المدارات الممكنة للاختيار من بينها. يحاول النموذج القياسي لعلم الكونيات ملء الباقي.

& quotuniform in space & quot يبدو أنه يشير إلى حل نموذجي حيث تعتبر الكتلة منتشرة بالتساوي في جميع أنحاء الكون بالكثافة المناسبة فقط بحيث تساوي الجاذبية التمدد على المدى الطويل. تتطلب بعض النماذج الكونية هذا التوازن على مستوى أساسي للغاية. ومع ذلك ، فإن الأمر يتطلب أكثر من GR وحده للتنبؤ بهذا. بشكل عام ، يستند هذا إلى ميكانيكا الكم (QM) حيث يمكن إنشاء أزواج الجسيمات المضادة للجسيمات من لا شيء طالما أن الطاقة الإجمالية لكليهما لا تزال صفراً. ستقضي أزواج الجسيمات هذه على بعضها البعض في وقت قريب جدًا بعد الكلمات. يعتبر تأثير إدارة الجودة هذا تأثيرًا تم اختباره وحقيقيًا.


الطاقة السلبية والفضاء السالب - نموذج نظري جديد

حسنًا ، لقد حاولت للتو نشر هذه النظرية في أحد منتديات العلوم السائدة على أمل أن أتمكن من إقناع بعض الأشخاص ذوي التفكير العلمي بإعطائي تغذية راجعة عن الفكرة ، ولكن تمت إزالة خيطي سريعًا للغاية ، وكان يجب أن أعرف أنه لن يكون كذلك الشغل. كنت أحسب أنه يمكنني أيضًا نشرها هنا بدلاً من إهدارها.تتوقف هذه النظرية على الجاذبية الكمية الحلقية على وجه الخصوص مفهوم الزمكان "المضفر" كآلية لبناء الجسيمات ، وتتوسع في النظرية المتعلقة بالفضاء السالب والطاقة السالبة.

هناك مفارقة عميقة في علم العصر الحديث ناتجة عن عدم قدرتنا على قبول فكرة أن شيئًا ما يمكن أن يأتي من لا شيء. إذا لم نتمكن من قبول فكرة أن الطاقة قادرة على الظهور بشكل عفوي من لا شيء ، فلا يمكننا تفسير مصدر طاقة الانفجار العظيم أو سبب حدوثه. لقد واجهنا صعوبة في القول إن الوقت لم يكن موجودًا حتى قبل الانفجار العظيم وفي بداية كل شيء كان هناك بالفعل نقطة كثيفة للغاية من الطاقة كانت موجودة لسبب غير مفهوم وقررت التوسع دون سبب واضح.

هذا ليس حتى لذكر المشكلة التي مفادها أنه كان من المفترض أن يتم احتواء كل الزمكان من خلال نقطة الطاقة الأولية هذه ، والتي تطرح السؤال كيف يمكن أن ينشأ الزمكان المسطح بلا حدود (كما يبدو كوننا) من شيء يجب أن يكون واضحًا. ينتج عنه مساحة منحنية محدودة. أعتقد أنه من وجهة نظر الأنانية وغير الأنيقة للغاية أن نعتقد أن كل شيء بدأ بانفجارنا العظيم وأنه لا يمكننا أبدًا وصف أي شيء قبله. إنه لا يساعدنا على الإطلاق في الإجابة على السؤال عن كيف يمكن لشيء أن ينشأ من لا شيء.


لقد علمنا أنك لا تحصل على شيء مقابل لا شيء. لكن الآن ، بعد فترة من العمل ، أعتقد أنه في الواقع يمكنك الحصول على كون كامل مجانًا.

تقترب الفيزياء الحديثة الآن من نقطة تستطيع فيها مواجهة مشكلة كيف يمكن للكون أن ينشأ من لا شيء دون الحاجة إلى نوع من الخالق. النظرية الواعدة في رأيي هي فكرة أن المجموع الكلي لكل الطاقة في الكون يصل إلى 0 عندما تأخذ في الحسبان كل "الطاقة السلبية" ، لأن الطاقة السلبية تلغي كل الطاقة الإيجابية. يمكن إنشاء الطاقة من لا شيء ، فأنت تحتاج فقط إلى قدر مساوٍ من الطاقة السلبية لموازنتها. لكن ما هي بالضبط الطاقة السلبية؟


من أين أتت كل هذه الجسيمات؟ الإجابة هي أن النسبية وميكانيكا الكم تسمحان بتكوين المادة من الطاقة في شكل أزواج من الجسيمات / الجسيمات المضادة. ومن أين أتت الطاقة لخلق هذا الأمر؟ الجواب هو أنه تم استعارته من طاقة الجاذبية للكون. للكون دين هائل من طاقة الجاذبية السلبية ، والتي توازن بالضبط الطاقة الإيجابية للمادة.

في هذا الاقتباس أعلاه ، يبدو أن هوكينغ يبدأ في الإشارة إلى أن أزواج الجسيمات / الجسيمات المضادة الافتراضية هي مظهر ومثال لكيفية إنشاء الطاقة الإيجابية والسلبية تلقائيًا من الفراغ ، لكن معظم العلماء يعتقدون أن المادة المضادة لها كتلة موجبة وتمارسها. قوة الجاذبية الطبيعية لجميع المواد الأخرى (على الرغم من عدم إثباتها). من المفترض أن يعرف هذا ، ويشرح أن الطاقة لهذه المادة تأتي في الواقع من الطاقة السالبة لحقل الجاذبية.

ومع ذلك ، أود أن أسأل هل تمتلك الجاذبية حقًا طاقة يمكن قياسها كقيمة سالبة أو موجبة أم أنه من الأصح تخيل الجاذبية كخاصية هندسية للزمكان وليس كقوة حقيقية على الإطلاق؟ سأفترض أن هذا الأخير صحيح ، مما يعني أن الجاذبية لا يمكن أن تفسر الطاقة السلبية المطلوبة لشرح كيف يمكن أن تأتي كل الطاقة الإيجابية في كوننا من لا شيء ، ولذا فنحن بحاجة إلى إيجاد تفسير آخر. الحل الذي أقترحه هو مفهوم يسمى "الفضاء السلبي".

ستوفر فكرة الفضاء السلبي هذه العمود الفقري لجميع المفاهيم التي يجب اتباعها. الطريقة التي يمكننا بها تفسير الفضاء السالب هي من خلال عدسة Loop Quantum Gravity ولكننا اتخذنا خطوة أخرى إلى الأمام. نبدأ أولاً بالافتراض الأساسي القائل بأن كل المادة هي نتيجة كون الزمكان "مضفرًا" أو "معقودًا" على المقياس الكمومي. أخبرنا أينشتاين أن "الكتلة والطاقة كلاهما مظاهر مختلفة لنفس الشيء" ، لذلك إذا كان من الممكن التعامل مع المادة على أنها مظهر من مظاهر الزمكان المضفر ، فهناك حقًا مادة أساسية واحدة فقط: الزمكان.


إن أبسط جديلة ممكنة في نموذج بيلسون - طومسون تبدو وكأنها قطعة خبز مشوهة وتتوافق مع نيوترينو إلكتروني (انظر الرسم البياني). اقلبها في المرآة وستحصل على نظيرتها المضادة ، الإلكترون المضاد للنيوترينو. أضف ثلاث لفات في اتجاه عقارب الساعة وستحصل على شيء يتصرف تمامًا مثل إلكترون ثلاث لفات عكس اتجاه عقارب الساعة ولديك بوزيترون. ينتج نموذج بيلسون-طومسون أيضًا الفوتونات والبوزونات W و Z ، وهي الجسيمات التي تحمل القوى الكهرومغناطيسية والقوى الضعيفة. في الواقع ، يبدو أن هذه الشرائط المضفرة ترسم خريطة لحديقة الحيوان بأكملها من الجسيمات في النموذج القياسي.

لقد قامت نظرية المجال الكمي بالفعل بعمل رائع في حث الناس على التفكير في فكرة أن جميع الجسيمات يمكن اعتبارها تموجًا في مجال أساسي ، وهذا المفهوم لا يختلف كثيرًا عن ذلك. ومع ذلك ، فبدلاً من امتلاك مجال منفصل لكل جسيم ، لدينا حقل أساسي واحد فقط توجد فيه كل الطاقة والجسيمات ، وهذا المجال هو نسيج الزمكان نفسه. لقد ابتعدت الآن عن السؤال الأصلي ، لذلك قد تتساءل عن مدى ملاءمة المساحة السلبية لكل هذا.

إذا كنت تتخيل الزمكان باعتباره ورقة مسطحة ثنائية الأبعاد (من أجل هذا القياس) يمكنك التفكير في الضفائر أو التموجات في تلك الورقة مثل الأمواج في الورقة. لكن ستلاحظ أن الأمواج يمكن أن تتشكل على جانبي الورقة ، ولن تدرك النتوءات الإيجابية على الورقة أبدًا أن الدمامل السلبية موجودة على الجانب الآخر من الورقة. إذن لديك ما يشبه "البعدين" المتعارضين المخفيين إلى حد ما عن بعضهما البعض. هذا هو الأساس الذي يمكنك من خلاله تخيل فكرة الفضاء السلبي.

بالطبع ما يشير إليه هذا هو أن المادة السلبية توجد فقط في الفضاء السلبي وأنه سيكون من الصعب جدًا علينا ملاحظتها مباشرة. الآن بالعودة إلى نظرية الانفجار العظيم ، ما يمكننا قوله هو أن الانفجار الكبير السلبي حدث في الفضاء السالب وخلق نفس كمية الطاقة السلبية تمامًا مثل الطاقة الإيجابية الناتجة عن الانفجار العظيم الإيجابي في الجانب الإيجابي من الفضاء ، بحيث يلغي كل منهما الآخر تمامًا ويسمح لنا بشرح كيف كان كل شيء قادرًا على الظهور من لا شيء.


ربما لا توجد بالفعل أي كميات ثابتة في الزمن في الكون. كمية المادة ليست ثابتة ، لأنه يمكن إنشاء المادة أو تدميرها. لكن قد نقول إن طاقة الكون ستكون ثابتة ، لأنه عندما تخلق المادة ، فإنك تحتاج إلى استخدام الطاقة. وبمعنى ما ، فإن طاقة الكون ثابتة ، فهي ثابتة قيمتها صفر. الطاقة الإيجابية للمادة متوازنة تمامًا مع الطاقة السلبية لحقل الجاذبية. لذلك يمكن للكون أن يبدأ بصفر من الطاقة ويظل يخلق المادة.

ماذا أعني بالضبط عندما أستخدم مصطلح "لا شيء"؟ لا أفكر في أي شيء على أنه الحالة المحايدة المطلقة للفراغ. سبب آخر لسبب اعتقادي أن المادة المضادة ليست مادة سلبية هو أنه عندما تصطدم المادة المضادة بالمادة السلبية فإنها تطلق طاقة بنسبة 100٪. ما يجب أن يحدث في الواقع إذا اصطدمت المادة السلبية بالمادة الإيجابية هو أنها تلغي بعضها البعض تمامًا وتترك "لا شيء" لأنها تشبه أشكال الموجات المعاكسة التي تلغي بعضها البعض ، تاركة المكان والزمان المحايد في مكانها.

من المضلل تخيل الأمر على هذا النحو ، على الرغم من أن المادة السلبية لن تتصادم أبدًا مع المادة الإيجابية لأن الموجات في وسط واحد تميل إلى المرور عبر بعضها البعض دون أن يصاب بأذى (على الرغم من أنها قد تتعرض لفترة وجيزة لتداخل مدمر). لذلك لا داعي للقلق بشأن المادة السالبة في الفضاء السالب التي تقضي على كل المواد الإيجابية. الآن في هذه المرحلة ، قد تتساءل أيضًا كيف يمكن أن يتلاءم تشبيه الورقة المسطحة للمساحة السلبية والإيجابية مع فهمنا لحدث الانفجار العظيم.

كما أشرت سابقًا ، لست من محبي كون مسطح بلا حدود ينشأ من فضاء محدود يجب أن يكون منحنيًا للغاية. هناك نماذج هندسية مثل الحلقة الثلاثية التي يمكن أن تشرح كيف يمكن لمساحة محدودة أن تحتوي أيضًا على مساحة مسطحة ولكني أجد أن بعضها غير أنيق ويصعب تصديقه. أعتقد أن فكرة البدء بمساحة مسطحة فارغة لانهائية هي أبسط بكثير وأكثر جاذبية ، خاصة إذا تم تعريف "لا شيء" على أنه فراغ فارغ تمامًا ومحايد / مسطح ، فقد يبدو من الطبيعي أن يكون غير محدود.

يمكننا الآن أن نستنتج أن الانفجار العظيم كان شيئًا مثل إطلاق تلقائي للطاقة في مساحة مسطحة لانهائية وليست مسؤولة عن خلق كل الزمكان. بمعنى أن الأشياء كانت موجودة قبل الانفجار العظيم الخاص بنا وستظل موجودة دائمًا. الآن قد تجد أيضًا فكرة توسيع الفضاء اللامتناهي قليلاً لمفهوم تشويه العقل ، لكنه في الواقع مفهوم سائد إلى حد ما أن الفضاء اللانهائي يمكن أن يضاف إليه مساحة أكبر ، لذلك لا أعتقد حقًا أنه من الضروري الحصول على في تلك المناقشة.

دعونا الآن ننظر في آلية محرك الاعوجاج النظرية. لكي تعمل مثل هذه الآلية ، نحتاج إلى أن نكون قادرين على وضع أيدينا على شكل من أشكال الطاقة السلبية. تُستخدم الطاقة السلبية لتوسيع الفضاء خلف المركبة لأنها تمارس ضغطًا سلبيًا على الفضاء وتتسبب في تمدده ، حيث تمارس المادة أو الطاقة ضغطًا إيجابيًا كمادة طبيعية / موجبة و "تسحب" الفضاء. السبب في أن الطاقة السلبية هي تعتبر شكلاً غريبًا ونظريًا للطاقة لأن هذه الطاقة يجب أن يكون لها كتلة سالبة.

من الواضح أنه من الصعب جدًا تخيل أنه يمكنك الحصول على كتلة سالبة ، فالأمر يشبه وجود -1 تفاحة في وعاء الفاكهة. ولم نكتشف أبدًا أن شيئًا مثل الكتلة السالبة موجود بالفعل في العالم المادي. ولكن هذا أساسًا ما نحتاجه حتى يعمل محرك الالتواء. لسوء الحظ ، إذا كانت المادة السلبية موجودة فقط في الفضاء السلبي ، فسنكون على الأرجح غير قادرين على حصادها لأنه ليس لدينا طريقة سهلة للتفاعل معها ، ناهيك عن مراقبتها أو اكتشافها في المقام الأول.

لذلك إذا لم يكن لدينا طريقة سهلة للتفاعل مع أي شيء في الفضاء السلبي ، فمن المستحيل أساسًا إثبات أن الفضاء السلبي موجود بالفعل. ومع ذلك ، يمكننا أن نستنتج أنه موجود من خلال تأثير المادة السلبية على المادة الإيجابية في بعدنا. بعض القوى (فقط الجاذبية بقدر ما أستطيع أن أقول) قادرة على الامتداد بين بعدنا والفضاء السلبي ، مما يخلق وهم "الطاقة المظلمة" و "المادة المظلمة". الطاقة المظلمة والمادة المظلمة ليسا كما نعتقد.

تم تطوير المفهوم التالي كنتيجة طبيعية للطاقة السلبية ونظرية الفضاء السلبية. ما يخبرنا به هو أن المادة المظلمة والطاقة المظلمة ستكونان ببساطة نتيجة التفاعلات بين هذه الأبعاد ، ولكن ليس في الواقع الأشياء التي سنراها بأعيننا. هذا هو السبب في أننا لا نستطيع اكتشاف ما يسمى بجسيمات المادة المظلمة WIMP على الرغم من بذلنا قصارى جهدنا ، ومع ذلك يمكننا أن نرى بوضوح تأثير الجاذبية الذي تمارسه المادة المظلمة. الآن هنا حيث تبدأ الأمور في التعقيد قليلاً.

ليست المادة السلبية هي التي تقف وراء ظاهرة المادة المظلمة. في الفضاء السلبي تبدو الأشياء مختلفة كثيرًا عن مساحتنا. في فضائنا تتجمع كل المادة معًا في مجرات كثيفة ، ولكن في الفضاء السالب سيحدث العكس تمامًا. نظرًا لأن المادة السالبة تمارس الجاذبية السالبة ، فسيتم إبعاد كل المواد السالبة بعيدًا عن كل المواد السلبية الأخرى. لذلك يمكننا أن نتخيل أنه سيشكل شيئًا مثل غاز / سحابة مشتتة بالتساوي من المادة السلبية في جميع أنحاء الكون السلبي بأكمله.


على الرغم من عدم وجود كتلة سالبة معروفة للجسيمات ، إلا أن الفيزيائيين (بشكل أساسي هيرمان بوندي وروبرت ل. فوروورد) تمكنوا من وصف بعض الخصائص المتوقعة التي قد تمتلكها هذه الجسيمات. بافتراض أن جميع مفاهيم الكتلة الثلاثة مكافئة ، يمكن استكشاف تفاعلات الجاذبية بين كتل الإشارة التعسفية.

بالنسبة لكتلتين موجبتين ، لا شيء يتغير وهناك شد على بعضهما البعض يسبب الانجذاب. ستنتج كتلتان سلبيتان شد بعضهما البعض ، لكنهما ستتنافران بسبب كتلتهما السالبة بالقصور الذاتي. بالنسبة للإشارات المختلفة ، يوجد دفع يصد الكتلة الإيجابية ولكنه يجذب الكتلة السالبة.

أشار بوندي إلى أن كائنين من الكتلة المتساوية والمعاكسة سينتجان تسارعًا ثابتًا للنظام نحو الجسم الكتلي الموجب. ومع ذلك ، فإن الكتلة الكلية والزخم والطاقة للنظام ستبقى 0.

لذا فإن الكتلة السالبة ستصد الكتل السالبة الأخرى ، لكن شيئًا غريبًا جدًا يحدث عندما تقترب الكتلة السالبة من الكتلة الموجبة. يتم سحب الكتلة السالبة نحو الكتلة الموجبة بواسطة جاذبيتها الموجبة ويتم دفع الكتلة الموجبة بعيدًا عن الكتلة السالبة بسبب جاذبيتها السلبية. يؤدي هذا إلى وضع غريب للغاية حيث يمكن للنظام أن يتسارع إلى ما لا نهاية ، وهو الأساس وراء أنظمة الدفع النظرية مثل محرك الأقراص القطر الذي لا يتطلب مدخلات للطاقة ولا كتلة رد فعل.

مع الأخذ في الاعتبار هذا السلوك الغريب ، ماذا سيحدث إذا وضعنا مجرة ​​موجبة في سحابة غازية ملساء ذات طاقة سالبة؟ حسنًا ، يجب أن تكون الإجابة عادية إلى حد ما ، أتوقع رؤية تجاويف كبيرة في سحابة الغاز السالبة حيث توجد مجراتنا في الفضاء الموجب. هذا لأن مجراتنا محاطة بمادة سالبة وهي تمارس قوة جاذبية سالبة من جميع الاتجاهات ، مما يؤدي على الأرجح إلى تجويف للمادة السلبية حول المجرات.

تساعد الصورة التالية على توضيح الفكرة (المجرات باللون الأصفر والمادة السلبية باللون الأزرق):

هذا ما أعتقد أننا سنراه إذا كان بإمكاننا رؤية المادة السلبية في الفضاء السالب. تذكر أن المادة السالبة تمارس ضغطًا سلبيًا على الفضاء وتتسبب في تمدده ، لذا فإن ما ننتهي إليه هو توسع الفضاء بين المجرات ولكن تمددًا أقل داخل المجرات نظرًا لوجود طاقة سالبة أقل وأيضًا بسبب الطاقة الموجبة للمجرة. تمتلك المجرات ضغطًا إيجابيًا وتجمع المجرة معًا. وهذا بالضبط ما نلاحظه في الواقع ، يتمدد الفضاء بين المجرات ولكن ليس داخل المجرات.

نعزو هذا التمدد إلى الطاقة المظلمة ، وما أقوله هو أنه في الواقع ناتج عن مادة سلبية في الفضاء السالب. لكن انتظر دقيقة ، ألم أتحدث فقط عن المادة المظلمة؟ حسنًا ، انظر إلى الأمر بعناية ، إذا أزلت شيئًا سلبيًا ، فسينتهي بك الأمر بمزيد من هذا الشيء ثم بدأت به. إذن ماذا يحدث عندما تصنع تجويفًا للمادة السلبية حول مجرة. من المفترض أنه سيخلق تأثيرًا مشابهًا جدًا لزيادة كتلة المجرة ، وبالتالي نحصل على وهم المادة المظلمة.

علاوة على ذلك ، يبدو أن المادة المظلمة في الواقع "تتراكم" حول المجرات على وجه التحديد بهذه الطريقة. يبدو أنها تشكل "هالة" كروية حول المجرات لكنها فائقة النعومة ، ولا يبدو أنها متكتلة على الإطلاق. إذا لم يكن تشتت المادة المظلمة عبر المجرة سلسًا للغاية ، فسيكون من الممكن بالفعل الشعور بتأثيرات الجاذبية للمادة المظلمة في حياتنا اليومية. لكننا لا نشعر أبدًا بهذه الكتلة غير المرئية وهي تطفو حولها ، لذا يجب أن تكون نوعًا من محيط سلس للغاية من المادة المظلمة.

ضع في اعتبارك مدى ثقل وانتشار المادة المظلمة ، إذا كانت تمثل حقًا معظم الكتلة في مجرتنا ، فمن الصعب نوعًا ما تخيل كيف لا نشعر بتأثيرات الجاذبية لها ما لم تكن سحابة ثابتة وسلسة للغاية من المادة المظلمة. أو هل من الممكن أنه لا يوجد شيء مثل المادة المظلمة والسبب في أنها تبدو متناحية الخواص في الطبيعة هو أنها في الواقع وهم جاذبي ناتج عن تجويف حول مجراتنا يكاد يكون خاليًا تمامًا من المادة السلبية؟

تم إنشاء الصورة أعلاه بواسطة علماء الفلك باستخدام تلسكوب هابل الفضائي التابع لناسا. من خلال رسم خريطة لتوزيع الكتلة ، تمكنوا من الكشف عن التوزيع الخفي للمادة المظلمة (مظللة باللون الوردي / الأرجواني) حول عدة مجموعات عظمى. إنها فكرة رائعة حقًا أن نعتقد أن ما قد ننظر إليه بالفعل هنا هو فراغ من المادة السلبية حول التجمعات الفائقة. إنه يفسر سبب تشتت المادة المظلمة بسلاسة شديدة ولماذا يبدو من المستحيل اكتشاف جسيمات المادة المظلمة.

في هذه المرحلة ، قد تتساءل كيف قفزت إلى استنتاج مفاده أن الجاذبية يمكن أن تمتد بين هذين البعدين. حسنًا ، إذا كان من الممكن وصف كل المادة والطاقة على أنها مشوهة أو مكثفة من الزمكان ، فإنها ستؤثر على شكل الزمكان من حولها (مع الأخذ في الاعتبار أن كل من المادة السلبية والإيجابية تنتقل عبر نفس وسيط الزمكان مثل الموجات العكسية ) ، مما يوضح مرة أخرى افتراضاتي السابقة حول كون الجاذبية خاصية هندسية للزمكان وليست قوة بالطريقة التي نتخيلها بها.

الآن دعونا نعود إلى مسألة الطاقة المظلمة (تذكر أنني أدعي أن الطاقة السلبية هي في الأساس طاقة مظلمة). واحدة أخرى من المشاكل الرئيسية التي لم يتم حلها في الفيزياء هي لماذا لا تسبب طاقة الفراغ المحسوبة توسعًا كبيرًا في الفضاء كما نتوقع. إن السبب الذي يجعل طاقة الفراغ الإيجابية من المفترض أن توسع الفضاء معقد ولكنها غير ذات صلة لأن حل هذه المشكلة يمكن تفسيره من خلال مراعاة الفضاء السالب والمادة السلبية مرة أخرى.


تتمثل إحدى المشكلات الرئيسية البارزة في أن معظم نظريات المجال الكمومي تتنبأ بثابت كوني ضخم من طاقة الفراغ الكمومي ، أكبر من 100 مرتبة من حيث الحجم. [3] يجب إلغاء هذا تقريبًا ، ولكن ليس تمامًا ، باستخدام حد كبير مماثل للإشارة المعاكسة.

الإجابة على هذه المشكلة هي أن تقلبات الفراغ لا تولد طاقة في الفضاء الموجب فحسب ، بل هناك أيضًا تقلبات سلبية تحدث في الفضاء السالب بكميات متطابقة ، وهي تلغي بعضها البعض تمامًا. هذا هو المصطلح المقابل الضخم الذي يبحث عنه الفيزيائيون. ومع ذلك ، إذا ألغوا تمامًا ، فما الذي يتبقى لتوسيع الفضاء؟ بالطبع السحابة الغازية للمادة السلبية بين جميع المجرات. لكن هل هذا يتفق مع فكرة التوسع المتسارع؟

يجب تشتيت المادة السلبية وتخفيفها لأنها تتسبب في توسع الفضاء ، وللوهلة الأولى لا يبدو هذا متسقًا مع ملاحظاتنا للكون المتسارع. ومع ذلك ، يجب أن نتذكر أن الكون يبدو أنه "يتسارع" في الحجم فقط لأن المسافة بين المجرات تتمدد حرفياً ، وليس لأن المجرات في الواقع تبتعد عن بعضها بسرعة عالية. هذا هو السبب في أن جميع المجرات (التي تتجاوز مسافة معينة) تبدو وكأنها تبتعد عنا.

أي مقدار من التوسع الثابت للفضاء سوف يتسبب في وهم التوسع المتسارع ، لأنه كلما ابتعد الجسم ، زادت المساحة بيننا وبين هذا الجسم ، وبالتالي هناك مساحة أكبر تخضع للتوسع المتزامن. ما تتنبأ به هذه النظرية هو أنه عندما تصبح المادة السلبية مخففة ، فإن معدل التمدد الكوني سيصبح أبطأ ، ولكن من إطارنا المرجعي سيظل يبدو أن الكون يتسارع.أو ضع طريقة أفضل: سيبدو أن الجسم الذي يبعد بمقدار الضعف عن الجسم الثاني يتسارع بعيدًا عنا ضعف سرعة الجسم الثاني.


لماذا كثافة الطاقة لمكون الطاقة المظلمة بنفس حجم كثافة المادة في الوقت الحاضر عندما يتطور الاثنان بشكل مختلف تمامًا بمرور الوقت ، فربما يكون الأمر ببساطة أننا نلاحظ في الوقت المناسب تمامًا؟

يكمن جوهر مشكلة المصادفة الكونية في أنه بينما تنخفض كثافة الإشعاع والمادة بسرعة كبيرة وبمعدلات مختلفة مع توسع الكون ، فإن كثافة الطاقة المظلمة الموصوفة بالثابت الكوني تظل ثابتة طوال تاريخ الكون بأكمله. وبالتالي ، هناك وقت فريد واحد فقط في التاريخ الطويل للكون حيث كثافة DE وكثافة المادة متساوية تقريبًا. المصادفة الكونية هي أن هذا حدث مؤخرًا جدًا عند حوالي انزياح أحمر يبلغ z 0.39. إذا كانت هذه الحقبة الحالية من التسارع الكوني قد بدأت قبل ذلك بقليل ، فإن هيمنة DE قد أوقفت تكوين البنية ، ولن توجد المجرات والنجوم والحياة على هذا الكوكب. لو كانت هذه الحقبة متأخرة قليلاً ، لما اكتشفنا التوسع الحالي المتسارع

دعونا نعيد صياغة هذه "المصادفة" من منظور النظرية المعروضة هنا. إذا كانت كثافة الطاقة المظلمة هي نفسها كثافة المادة العادية ، فماذا يخبرنا ذلك؟ يخبرنا أن المادة السالبة والمادة الموجبة تم إنشاؤها بكميات متساوية ، كما كان متوقعًا في البداية. بالتأكيد ليس من قبيل المصادفة أن تتطابق الكثافات ، فقد كانت متطابقة دائمًا وستستمر دائمًا في التطابق. ولكن لماذا تتسبب الطاقة السالبة في تمدد الفضاء إذا كان هناك قدر مساوٍ من الطاقة الموجبة؟

قد تكمن الإجابة على هذه المشكلة في الطريقة التي يتم بها توزيع الطاقة السلبية والطاقة الإيجابية في جميع أنحاء الفضاء. ضع في اعتبارك أن الطاقة السلبية تنتشر مثل الغاز. على عكس الطاقة الإيجابية التي تتكثف في المجرات ، فإن الطاقة السلبية موزعة بالتساوي وتغطي مساحة كبيرة من السطح. نظرًا لأن الطاقة السالبة تمارس قوة على مساحة كبيرة من الزمكان مقارنة بالطاقة الإيجابية ، فإنها تتفوق على سحب الطاقة الإيجابية وتتسبب في توسع الزمكان (بين المجرات).

إليكم ، نظرية الفضاء السلبي والطاقة السلبية التي تسمح لنا بشرح الطاقة المظلمة والمادة المظلمة وشرح كيف يمكن للطاقة أن تخلق من لا شيء دون الحاجة إلى خالق ذكي. أعلم أن هذا كان خيطًا طويلًا إلى حد ما ولكن آمل أن يثير بعض المناقشات الشيقة وربما يكون لدى البعض منكم الوقت لمعرفة ما إذا كانت الأرقام تتراكم. يجب أن يكون من السهل دحض هذه النظرية لأنني قدمت العديد من الادعاءات والتنبؤات الجريئة حول طبيعة المادة المظلمة والطاقة المظلمة والتي يجب أن تكون قابلة للاختبار.


يمكن للطاقة السلبية من الكواكب أن تفسر سبب توسع الطاقة المظلمة حاليًا في الكون بشكل أسرع

في عام 1927 ، اقترح جورج ليميتر أن الكون المتوسع نشأ من نقطة واحدة. لكنني لم يكن حتى عام 1929 أن يحصل عالم الفلك والرياضيات البلجيكي على الاعتراف بنظريته. قام الفيزيائي Howard P. Robertson ببحث النظرية بعد قراءتها في ورقة منشورة: "كون متجانس ذو كتلة ثابتة ونصف قطر متزايد ، يمثل السرعة الشعاعية للسدم خارج المجرة". ينبع أساس كيفية بناء الكون في القرن العشرين أساسًا من نظرية ليميتر. ومع ذلك ، هناك قلق كبير للعلماء الذين فشلوا في تحديد: كيف تعمل الطاقة المظلمة على توسيع كوننا بهذه السرعة.

يمكن للعلماء إخبارك بمدى سرعة تمدد الكون: اعتمادًا على الموقع - بين 41.6-45.6 ميلًا في الثانية. يمكنهم إخبارك أن الطاقة المظلمة هي النسيج الذي يتكون منه الفضاء. لكن ما لا يستطيعون إخبارك به هو سبب توسّع الطاقة المظلمة لكوننا بهذه السرعة.

يدعي العلماء أنه كلما كبرت المجرة ، تمتلئ بمزيد من الطاقة المظلمة ، مما يؤدي بدوره إلى توسع الكون بشكل أسرع. يمكن أن يؤكد الانزياح الأحمر عن المجرات البعيدة هذا البيان لأنها تمتد أكثر من درب التبانة أثناء حديثنا ، بسبب الطاقة المظلمة التي تدفعها بينما تستمر في توسيع الكون.

قد تعمل الطاقة المظلمة على تسريع عمليتها مع زيادة حجم الكون ، ولكن وفقًا للعلماء ، لم تبدأ الطاقة في التسارع حتى قبل حوالي أربعة مليارات سنة. الطاقة المظلمة عمرها تسعة مليارات سنة. بالتأكيد ، إذا كانت الطاقة المظلمة موجودة في الكون في وقت ما ، فإن الكون كان يتوسع في هذا الوقت أيضًا. إذن ، مع ما يقال ، كيف يمكننا أن نفسر لماذا لم تتسارع الطاقة المظلمة لمدة خمسة ملايين سنة كاملة؟

حاليًا ، معدل تمدد المجرة أسرع بنسبة 9٪ معدل مما كان متوقعا حسب ملاحظة بلانك. بناءً على ملاحظته ، فإن ثابت هابل (من القرن الثامن عشر) - الذي يدعي أن هناك توسعًا قدره 67 كيلومترًا في الثانية لكل مليون فرسخ فلكي من الفصل في الفضاء - لم يعد فعالًا ، لماذا؟ لأن الكون الآن يتمدد بسرعة 74 كيلومترًا في الثانية.

يعتمد ثابت هابل على "الطاقة المظلمة المبكرة" ، كما يقول علماء الفلك في جون هوبكنز. كان تجريد الطاقة المظلمة أكثر تكثيفًا في وقت مبكر ، وتم تخفيفه بعيدًا مثل الإشعاع في وقت لاحق مما تسبب في تسريع الطاقة. لكن ، هذه مجرد نظرية ولا تتضمن تحديدًا للحقائق ، بل مجرد فرضية.

يزعم الكثيرون أن ثابت هابل لم يعد ذا صلة ، بل كان دقيقًا فقط خلال فترة معينة من التاريخ. مهما كانت الحالة ، فإن الكون يتوسع بسبب الطاقة المظلمة التي تدفع المادة إلى أبعد من ذلك في الفضاء ، والقيام بذلك أسرع مما كان يعتقده الفيزيائي الحائز على جائزة نوبل ، ماكس بلانك. يمكن للعلماء اليوم فقط تنظير سبب زيادة معدل توسع الكون حتى إشعار آخر.

نظرًا لأن عدد سكان الأرض في القرن التاسع عشر كان أقل بقليل من مليار نسمة ، فإن عدد السكان اليوم يتجاوز 10 مليارات. هذه الزيادة بمقدار تسعة مليارات عبوة تمثل قوة أكبر من الطاقة في جميع أنحاء الأرض تنبع من البشر ، وخاصة عن طريق دافعنا العاطفي.

تمامًا كما يُفترض أن الكون بدأ من التفرد ، كذلك الكراهية التي نشعر بها تجاه الآخرين. لقد زرع أحد الوالدين أو المعلم أو صديق أو زميل أو مشهور أو عدو بذرة بغيضة داخل البعض منا ، وتوسعت منذ ذلك الحين ، وخرجت عن نطاق السيطرة. العنصرية ، والتعصب الأعمى ، والقومية ، ورهاب المثلية الجنسية ، والتمييز على أساس الجنس ، وما إلى ذلك ، تسببت بلا شك في محادثات سلبية وتعبيرات وأفعال بيننا ، الأمر الذي أدى بشكل محبط إلى إطلاق نار ، وشنق ، وقطع الرؤوس ، وقطع الحلق ، ودفن الركبتين في الأعناق.

أدت ردود الفعل السلبية تجاه أعضاء مجموعة يكرهها البعض منا إلى عالم من الصرخات المؤلمة والصيحات المؤلمة التي تنتقل من إنسان إلى آخر ، كلهم ​​يضطرون للتعامل مع المشاعر المزعجة والمستعرة ، والتي عادة ما تؤدي إلى الانتقام. وتستمر وتطول وتطول وتطول. ينتشر في جميع أنحاء العالم ، مما يؤدي إلى العنف والخداع والتنمر والحروب.

الحرب على العنصرية ، حياة السود مهمة ، الحرب الأهلية السورية ، حرب المخدرات المكسيكية ، الحرب الأهلية الصومالية ، الصراع الكولومبي ، نزاع مورو ، الحملة الجمهورية الأيرلندية المنشقة ، لا تزال القائمة تضم ما لا يقل عن 50 صراعًا موثقًا آخر يجري حاليًا المتنازع عليها وحاربت في عالمنا ، مع الآلاف من الوفيات التي نتجت عن كل صراع.

يعد العالم مكانًا خطيرًا للبقاء فيه ، خاصة في عام 2020. ومع انتشار جائحة فيروس كورونا ، ارتفعت معدلات الجريمة بنسبة 20٪ في نقص الغذاء في الولايات المتحدة ، والركود ، والعديد من الأحداث المؤلمة الأخرى ، تعد حاجة البشر للبقاء تجربة صعبة ، وعادة ما تثير الخوف والغضب والتوتر والقلق - كل المشاعر السلبية.

المشاعر البشرية السلبية - إلى جانب الحيوانات الأخرى مثل النمور والأسود والدببة - مجتمعة ، هذه المشاعر أقوى بكثير وأكثر تأثيرًا - قوة لا يمكن إيقافها. فقط تخيل لو تم دمج هذه الطاقة الأرضية السلبية مجتمعة مع الطاقات السلبية الأخرى من الكواكب الصالحة للسكن من بعيد. مع الطاقات السلبية للأرض ، جنبًا إلى جنب مع الطاقات السلبية من الكائنات الفضائية من المجرات الأخرى ، لا يمكننا إلا أن نتوقع قوة أقوى من الطاقة السلبية.

نظرًا لأنه لا يمكن تفسير الطاقة المظلمة ، فإن نظرية أرواحنا البغيضة والعنصرية والقتالية هنا على الأرض جنبًا إلى جنب مع الأرواح المحتملة للكواكب الأخرى الصالحة للسكن في الكون والتي تسبب انتقال الطاقة المظلمة أمر ممكن ومعقول بالتأكيد. يمكن أن يفسر هذا سببًا آخر لسبب عدم نجاح ثابت هابل في السنوات الأخيرة ، بينما زاد عدد سكان الأرض بمقدار تسعة مليارات نسمة.

إذا كان المجتمع الأسود يحصل بصدق على حقوق متساوية في جميع أنحاء العالم ، فإن وكالة ناسا تكتشف الطاقة الشمسية الفضائية ، ويتم توزيع الثروة بشكل متساوٍ مع زيادة عدد السكان ، وتجد الأديان أرضية مشتركة ، وتدفن الدول غرورها ، ويصبح المزيد من القادة مقبولين ، ثم ربما يمكننا تقليل ذلك على الصراعات ، وبالتالي قلل من السرعة التي تنتقل بها الطاقة المظلمة ، والتي تهدد بشكل مرعب بقشعريرة كبيرة في الفضاء.

تمثل روحنا المتضاربة والكراهية شخصية باردة. مع توسع كوننا ، فإن الكون في هذه العملية يبرد. كلما زادت المساحة المتوفرة في كوننا ، زادت حرارة الغرفة التي يجب أن تساهم. يقال من قبل العلماء أنه في يوم من الأيام يمكن أن يصبح الكون باردًا جدًا بحيث لا يحافظ على الحياة. هذا ما يدور حوله Big Chill. يقولون إن الكون من المقرر أن يتوقف عن الوجود في غضون 5 مليارات سنة لأنه بناءً على معدل توسع الكون ، بعد أي فترة من السنين سنعيشها على الإطلاق. لكن كيف وصلنا إلى هذه النقطة من تسارع الطاقة المظلمة أو مجرد بداية الطاقة المظلمة بشكل عام؟

يقترح كين هام ، عالم الفيزياء الفلكية بجامعة هارفارد ، أنه بعد 10-20 مليون سنة من الانفجار العظيم ، حدثت أولى علامات الحياة على كويكب. الآن ، اليوم ، تتم دراسة الكويكبات لفهم كيفية نشأة الحياة بشكل أفضل. يبلغ عمر الأرض 4.543 مليار سنة. الطاقة المظلمة عمرها 9 مليارات سنة. عمر الكون 13.8 مليار سنة. كان قبل 4 مليارات سنة عندما تسارع تمدد الكون.

في هذا الوقت من عام 2020 ، اكتشف العلماء الأنواع الحاكمة على الأرض فقط منذ 397 مليون سنة فقط:

  • Tetrapod - حكم منذ 397 مليون سنة
  • Synapsid - قبل 320 مليون سنة
  • Pareiasaurs - منذ 260 مليون سنة
  • الديناصورات - منذ 66 مليون سنة
  • البطاريق التي يبلغ طولها 6 أقدام - حكمت منذ 59.5 مليون سنة

سيكتشف العلماء أيضًا أنه منذ حوالي 340 مليون سنة ، كانت الحيوانات تنفصل أولاً عن بعضها البعض. سوف تتفرع البرمائيات من رباعيات الأرجل لتشكيل مجموعتها الخاصة. منذ حوالي 310 مليون سنة ، انقسمت الصوروبسيدات والمشابك عن بعضها البعض أيضًا. منذ حوالي 320 مليون سنة ، سيطرت المشابك على الأرض.

بناءً على النظرية القائلة بأن الطاقة المظلمة مشتقة من الطاقة السلبية التي تهرب من الكواكب ، لا يزال هناك 4 مليارات و 603 سنة في عداد المفقودين. ولهذا السبب ، مع استمرار العلماء في دراسة حياة تاريخنا ، سيكتشفون بثبات أنه كان هناك في الواقع المزيد من قوى الصراع المهيمنة التي تمتد إلى أبعد بكثير من أبحاثهم الحالية.

بدأت الحياة في خلية واحدة منذ مليارات السنين ، وفقًا للعلماء ، ثم تطورت الكائنات متعددة الخلايا. استنادًا إلى السنة التي تسارعت فيها الأرض - منذ 4 مليارات سنة - قد يكون من المنطقي جدًا الإشارة إلى أن هذا هو الوقت الذي بدأت فيه الحياة الذكية للفقرات تتشكل بالفعل. بدأت الحيوانات في استعمار الأراضي واحتلالها ، الأمر الذي اشتمل بالتأكيد على نزاع من أجل القيام بذلك.

نظرًا لأن الانفجار العظيم قبل 13.8 مليون سنة بدأ شيئًا جديدًا ، فمن يدري ، يمكن أن يكون مجرد جزء من عملية متكررة بدأت دائمًا بمواصفات من الطاقة - ربما يعود تاريخها إلى تريليونات السنين - تنفجر وتخلق الكون ( أي الحياة تتشكل) ثم تتجمد بسبب أخطاء الكائنات الحية المتضاربة والبغيضة ، ويموت الجميع ثم يبدأ كل شيء من نقطة واحدة من الطاقة مرة أخرى. لكن العامل الأساسي في كل هذا ربما يكون أشكال الطاقة المظلمة فقط من الكراهية والصراع والحروب.

حتى نتمكن ككون من العيش بدون صراع ، أو كره ، أو هيمنة ، وما إلى ذلك ، يمكننا الاستمرار في طريق الكون هذا مرارًا وتكرارًا. حتى تنقرض أو تغزونا أنواع أخرى ، سنكون ملعونًا إلى الأبد. ومن الذي سيقول أن الأنواع التي تغزونا ليست ملعونًا أيضًا. يبدو أننا جميعًا نحصل على فرصتنا لوقف تدفق الطاقة المظلمة التي يبدو أننا نفشل دائمًا.


الطاقة الإيجابية وقانون الحفاظ على الطاقة

لا يمكن إنشاء أو تدمير الطاقة - هذا هو قانون الحفاظ على الطاقة!

لقد سمعنا منذ العصور أن كل شيء في الكون ينضح ويستهلك الطاقة. عبارات مثل "بيئة إيجابية / سلبية" أو "هو شخص ذو طاقة إيجابية / سلبية" ليست غريبة على أي شخص منا.

2. إذا كان لا يمكن خلقه أو إتلافه فأين يخفيه؟

دعونا نحاول الإجابة على هذه الأسئلة!

غالبًا ما نقول "هو / هي شخص يتمتع بطاقة إيجابية" أو "أشعر بطاقة إيجابية عندما أكون معه / معها". بالضبط ما الذي يعنيه ذلك؟

إنه الحب والعاطفة والرعاية والفهم الذي ينضح به الشخص الآخر وأنا أستهلك كل ذلك - إنه يحفز الشعور بالسعادة والهدوء والفرح أو النعيم في داخلي وهذا هو الوقت الذي أسميه فيه الطاقة الإيجابية.

يحدث الشيء نفسه عندما يلقي شخص ما بالغضب والكراهية والغيرة والتمييز نحوي لدرجة أنني أشعر بتدفق الطاقة السلبية بداخلي. هذا يقلل من الشعور بالسعادة ويخل بالتوازن بداخلي وقد أتصرف بشكل متقطع - على عكس حالتي الطبيعية.

لذلك ، على الأقل نعرف بوضوح أي الطاقة هو جيد وأيها ليس جيدًا لرفاهيتنا.
الآن ماذا عن السؤال الثاني؟

إذا كانت الطاقة لا يمكن إنشاؤها أو تدميرها ، فيجب أن تكون موجودة في مكان ما بالفعل. أعلم أن روحي تحتاج إلى الحب والعاطفة لتشعر بالسعادة ، لكنني أتوقع دائمًا أن يمنحني أحدهم ذلك. أريد أن يحبني الآخرون ، وأن يكونوا حنونين ، وأن يفهموني - حتى أشعر بالطاقة الإيجابية وأكون سعيدًا في المقابل.

وفقًا لقانون الحفاظ على الطاقة ، كل هذا موجود بالفعل - الحب والعاطفة والرعاية في كل مكان.

فلماذا لست سعيدا في كل وقت؟
هذا لأنني غير متصل بمصدر الطاقة الذي يمكن أن يزودني بذلك بشكل مباشر. لقد سمعنا الناس يقولون - "لا أحد يحبني" "لا أحد يحبني" الجميع يكرهني "،" لا أحد يهتم بي "وهكذا. إنهم يشعرون بذلك لأنهم كانوا يتوقعون هذه الطاقات من أشخاص آخرين ، من شخص آخر.

السبب الحقيقي لبؤسنا ليس أننا لا نحصل على طاقة إيجابية ولكن في الواقع لا نبحث عنها بما فيه الكفاية!

يتم إخفاء مصدر الطاقة الإيجابية داخل كل واحد منا - إنها حالتنا الطبيعية. أن أكون سعيدًا هو حالتي الطبيعية - إذا تعرضت للاضطراب ، فلست مضطرًا إلى النظر إلى الخارج ولكن أذكر نفسي بأنني شخص سعيد وكل ما يحدث هو خارج داخلي - سأضطر إلى منع كل ما هو عليه من اختراق هذا درع السعادة الداخلي.

جرب هذا ، إذا شعرت يومًا بالإحباط أو الاكتئاب - أغمض عينيك لفترة وفكرت في ألمع لحظة في حياتك - ستدرك فجأة أنك مليء بالطاقة الإيجابية.
هذه هي الطريقة التي يعمل بها قانون الحفاظ على الطاقة.
تم تخزين الطاقة في جزء ما من العقل ، كذكرى لحدث حدث في الماضي - عندما تدغدغ هذا الجزء ، يصبح حيًا مرة أخرى ويملأك بنفس الطاقة مرة أخرى.

نعم ، هذا هو الحال مع الطاقة السلبية أيضًا - ولكن بعد ذلك أقول ، الأمر متروك لك لتقرر ما إذا كنت تريد تزيين منزلك بأزهار جميلة أو تريد تخزين القمامة.
يؤدي التراجع عن القمامة أو الهدر أو الذكريات السيئة إلى بناء طاقة سلبية في النفس ، وبمجرد أن يكون لديك شيء بداخلك ، سوف يراه الآخرون أو يشعر به في وقت ما أو آخر.

لذا ، اترك - امسح - امسح كل الذكريات السيئة من حياتك ، بحيث عندما تجلس لاستعادة اللحظات - كل ما تشعر به هو الإيجابية.

كل ما نحتاج إلى القيام به هو الاحتفاظ بلحظات السعادة والنعيم دائمًا في أذهاننا وعدم ترك أي لحظة "غير سعيدة" تنتهى وتفسد الحفلة!

يمكن لفعل واحد من اللطف ، بدوره ، أن يخلق الملايين من الأفعال المتشابهة ، والتي ليست جديدة ولكنها موجودة بالفعل - فقط مستعادة!

انشر الحب والعاطفة - لأن هذا ما نحن هنا من أجله وهذه هي حالتنا الطبيعية!

اسمحوا لي أن أعرف ما هو شعورك حيال هذا في التعليقات أدناه ونشر الإيجابية.


إذا كان الفضاء عبارة عن طاقة سالبة والمادة طاقة موجبة ، فهل هذا يعني أن الكون محدود؟ - الفلك

بواسطة لورانس إتش فورد و توماس أ.رومان

مجلة Scientific American ، يناير 2000

تم استرداده من خلال موقع WayBackMachine الإلكتروني

يتطلب إنشاء ثقوب الدودة ومحرك الالتواء شكلاً غير عادي جدًا من الطاقة.

إذا كان من الممكن وجود ثقب دودي ، فسيظهر على أنه فتحة كروية لجزء بعيد من الكون. في هذه الصورة المزيفة لتايمز سكوير ، يسمح الثقب الدودي لسكان نيويورك بالسير إلى الصحراء بخطوة واحدة ، بدلاً من قضاء ساعات على متن الطائرة إلى تمنراست. على الرغم من أن هذا الثقب الدودي لا يخالف أي قوانين فيزيائية معروفة ، إلا أنه يتطلب إنتاج كميات غير واقعية من الطاقة السلبية.

هل يمكن لمنطقة من الفضاء أن تحتوي على أقل من لا شيء؟

قد يقول الفطرة السليمة أنه لا يمكن للمرء أن يفعل أكثر من إزالة كل المواد والإشعاع وتركه مع فراغ. لكن الفيزياء الكمومية لها قدرة مثبتة على إرباك الحدس ، وهذه الحالة ليست استثناءً. اتضح أن منطقة من الفضاء يمكن أن تحتوي على أقل من لا شيء. يمكن أن تكون طاقتها لكل وحدة حجم - كثافة الطاقة - أقل من الصفر.

وغني عن القول أن التداعيات غريبة. بالنسبة الى نظرية الجاذبية لأينشتاين، النسبية العامة ، فإن وجود المادة والطاقة يشوه النسيج الهندسي للزمان والمكان. ما نعتبره جاذبية هو تشويه الزمكان الناتج عن الطاقة العادية أو الإيجابية أو الكتلة.

ولكن عندما تنحني الطاقة أو الكتلة السالبة - ما يسمى بالمادة الغريبة - الزمكان ، فقد تصبح جميع أنواع الظواهر المدهشة ممكنة: الثقوب الدودية التي يمكن عبورها ، والتي يمكن أن تكون بمثابة أنفاق إلى الأجزاء البعيدة من الكون ، مما يتيح سرعة أكبر. - من آلات السفر والوقت الخفيفة ، والتي قد تسمح برحلات إلى الماضي.

يمكن حتى استخدام الطاقة السلبية لصنع آلات دائمة الحركة أو لتدمير الثقوب السوداء. لم تستطع إحدى حلقات Star Trek طلب المزيد.

بالنسبة للفيزيائيين ، دقت هذه التداعيات أجراس الإنذار. المفارقات المحتملة للسفر عبر الزمن إلى الوراء - مثل قتل جدك قبل أن يُنجب والدك & # 150 التي تم استكشافها منذ فترة طويلة في الخيال العلمي ، والعواقب الأخرى للمادة الغريبة هي أيضًا إشكالية.

يطرحون سؤالًا ذا أهمية أساسية: هل قوانين الفيزياء التي تسمح بالطاقة السلبية تضع أي قيود على سلوكها؟

لقد اكتشفنا وآخرون أن الطبيعة تفرض قيودًا صارمة على حجم ومدة الطاقة السلبية ، والتي (لسوء الحظ ، قد يقول البعض) يبدو أنها تجعل بناء الثقوب الدودية ومحركات الاعوجاج أمرًا مستبعدًا للغاية.

& # 9 قبل المضي قدمًا ، يجب أن نلفت انتباه القارئ إلى ماهية الطاقة السلبية.

& # 9 لا ينبغي الخلط بينه وبين المادة المضادة ، التي لديها طاقة إيجابية. عندما يصطدم إلكترون مع جسيمه المضاد ، البوزيترون ، فإنهما يهلكان. المنتجات النهائية هي أشعة جاما التي تحمل طاقة إيجابية. إذا كانت الجسيمات المضادة تتكون من طاقة سالبة ، فإن مثل هذا التفاعل سينتج عنه طاقة نهائية تساوي صفرًا.

& # 9 على المرء أيضًا ألا يخلط بين الطاقة السالبة والطاقة المرتبطة بالثابت الكوني ، المفترضة في النماذج التضخمية للكون [انظر "Cosmological Antigravity، & quot by لورنس إم كراوس أمريكا العلمية ، يناير 1999]. يمثل هذا الثابت ضغطًا سلبيًا ولكنه يمثل طاقة إيجابية. (يسمي بعض المؤلفين هذه المادة الغريبة ونحتفظ بمصطلح كثافة الطاقة السلبية).

إن مفهوم الطاقة السلبية ليس مجرد خيال ، بل إن بعض آثاره قد تم إنتاجها في المختبر. تنشأ من مبدأ عدم اليقين الخاص بهايزنبرغ ، والذي يتطلب تقلب كثافة الطاقة لأي مجال كهربائي أو مغناطيسي أو أي مجال آخر بشكل عشوائي. حتى عندما تكون كثافة الطاقة صفرًا في المتوسط ​​، كما هو الحال في الفراغ ، فإنها تتقلب.

وبالتالي ، لا يمكن أبدًا أن يظل الفراغ الكمومي فارغًا بالمعنى الكلاسيكي للمصطلح ، إنه بحر هائج من الجسيمات "الافتراضية" التي تظهر تلقائيًا وتخرج من الوجود [انظر "استغلال طاقة النقطة الصفرية" ، بقلم فيليب يام ساينتيفيك أمريكان ، ديسمبر 1997]. في نظرية الكم ، المفهوم المعتاد للطاقة الصفرية يتوافق مع الفراغ مع كل هذه التقلبات.

لذلك إذا كان بإمكان المرء بطريقة ما أن يبتكر لإخماد التموجات ، فإن الفراغ سيكون له طاقة أقل مما هو عليه في العادة & # 150 ، أي أقل من صفر طاقة.

عادةً ما يكون لموجات الضوء كثافة طاقة موجبة أو صفرية عند نقاط مختلفة في الفضاء (أعلى). ولكن في ما يسمى بحالة الانضغاط ، يمكن أن تصبح كثافة الطاقة في لحظة معينة سالبة في بعض المواقع (أسفل). للتعويض ، يجب زيادة ذروة الكثافة الإيجابية.

على سبيل المثال ، أنشأ الباحثون في البصريات الكمومية حالات خاصة من المجالات التي يقوم فيها التداخل الكمي المدمر بقمع تقلبات الفراغ. تتضمن حالات الفراغ المضغوطة هذه طاقة سالبة. بتعبير أدق ، ترتبط بمناطق تناوب الطاقة الإيجابية والسلبية.

إجمالي الطاقة المتوسطة على كل الفضاء لا يزال موجب الضغط على الفراغ يخلق طاقة سالبة في مكان واحد بسعر طاقة إيجابية إضافية في مكان آخر. تجربة نموذجية تتضمن أشعة ليزر تمر عبر مواد بصرية غير خطية [انظر "ضوء مضغوط" بقلم ريتشارت إ. سليشر وبرنارد يورك العلمي الأمريكي ، مايو 1988]. يحث ضوء الليزر المكثف المادة على تكوين أزواج من الفوتونات ، كمات الضوء. تعمل هذه الفوتونات على تعزيز وقمع تقلبات الفراغ بالتناوب ، مما يؤدي إلى مناطق ذات طاقة موجبة وسالبة ، على التوالي.

تقدم طريقة أخرى لإنتاج الطاقة السالبة حدودًا هندسية في الفضاء. في عام 1948 أظهر الفيزيائي الهولندي هندريك بي جي كازيمير أن لوحين معدنيين متوازيين غير مشحونين يغيران تقلبات الفراغ بطريقة تجذب بعضهما البعض. تم حساب كثافة الطاقة بين الألواح في وقت لاحق لتكون سالبة. في الواقع ، تقلل الألواح من التقلبات في الفجوة بينهما ، مما ينتج عنه طاقة وضغط سالبان ، مما يؤدي إلى شد الصفائح معًا.

كلما ضيقت الفجوة ، زادت سالبة الطاقة والضغط ، وكانت القوة الجاذبة أقوى.

تم قياس تأثير كازيمير مؤخرًا بواسطة ستيف ك. لامورو من مختبر لوس ألاموس الوطني وعمر محي الدين من جامعة كاليفورنيا في ريفرسايد وزميله أنوشري روي. وبالمثل ، في سبعينيات القرن الماضي ، توقع كل من بول سي دبليو ديفيز وستيفن إيه فولينج ، اللذين كانا في كلية كينجز في جامعة لندن ، أن الحدود المتحركة ، مثل المرآة المتحركة ، يمكن أن تنتج تدفقًا من الطاقة السلبية.

لكل من تأثير كازيمير والحالات المضغوطة ، قام الباحثون بقياس التأثيرات غير المباشرة للطاقة السلبية فقط.

يعد الاكتشاف المباشر أكثر صعوبة ولكنه قد يكون ممكنًا باستخدام السبينات الذرية ، كما اقترح بيتر جي جروف ، ثم في وزارة الداخلية البريطانية ، أدريان سي أوتويل ، ثم في جامعة أكسفورد ، وأحدنا (فورد) في عام 1992.

ينشأ مفهوم الطاقة السلبية في العديد من مجالات الفيزياء الحديثة.

يرتبط ارتباطًا وثيقًا بالثقوب السوداء ، تلك الأجسام الغامضة التي يكون مجال جاذبيتها قويًا جدًا بحيث لا يمكن لأي شيء الهروب من داخل حدودها ، أفق الحدث.

في عام 1974 ستيفن دبليو هوكينج من جامعة كامبريدج تنبأه الشهير بأن الثقوب السوداء تتبخر من خلال إصدار إشعاع [انظر "ميكانيكا الكم في الثقوب السوداء" ، بقلم ستيفن دبليو هوكينج العلمي الأمريكي ، يناير 1977].

يشع الثقب الأسود الطاقة بمعدل يتناسب عكسياً مع مربع كتلته. على الرغم من أن معدل التبخر كبير فقط للثقوب السوداء ذات الحجم دون الذري ، إلا أنه يوفر رابطًا مهمًا بين قوانين الثقوب السوداء وقوانين الديناميكا الحرارية. يسمح إشعاع هوكينغ للثقوب السوداء بالدخول في توازن حراري مع بيئتها.

للوهلة الأولى ، يؤدي التبخر إلى تناقض. الأفق هو طاقة شارع ذات اتجاه واحد لا يمكن أن تتدفق إلا إلى الداخل. إذن كيف يمكن للثقب الأسود أن يشع الطاقة إلى الخارج؟ لأنه يجب الحفاظ على الطاقة ، فإن إنتاج الطاقة الإيجابية - وهو ما يراه المراقبون البعيدون إشعاع هوكينغ - يرافقه تدفق للطاقة السلبية في الحفرة. هنا يتم إنتاج الطاقة السالبة عن طريق الانحناء الشديد للزمكان بالقرب من الثقب ، مما يزعج تقلبات الفراغ. بهذه الطريقة ، الطاقة السالبة مطلوبة لاتساق فيزياء الثقب الأسود مع الديناميكا الحرارية.

الثقب الأسود ليس المنطقة المنحنية الوحيدة في الزمكان حيث يبدو أن الطاقة السلبية تلعب دورًا. آخر هو ثقب الدودة - وهو نوع مفترض من النفق يربط منطقة من المكان والزمان بأخرى. اعتاد الفيزيائيون على الاعتقاد بأن الثقوب الدودية توجد فقط على مقاييس الطول الأطول ، وهي تتدفق داخل وخارج الوجود مثل الجسيمات الافتراضية [انظر "الجاذبية الكمية ، بقلم برايس إس ديويت ، أمريكا العلمية ، ديسمبر 1983].

في أوائل الستينيات من القرن الماضي ، أظهر الفيزيائيان روبرت فولر وجون إيه ويلر أن الثقوب الدودية الأكبر ستنهار تحت تأثير جاذبيتها بسرعة كبيرة لدرجة أنه حتى شعاع من الضوء لن يكون لديه الوقت الكافي للتنقل عبرها.

لكن في أواخر الثمانينيات من القرن الماضي العديد من الباحثين - على وجه الخصوص مايكل س موريس و Kip S. Thorne من معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا و مات فيسر من جامعة واشنطن - وجدت خلاف ذلك.

في الواقع ، يمكن جعل بعض الثقوب الدودية كبيرة بما يكفي لشخص أو سفينة فضائية. قد يدخل شخص ما إلى فم الثقب الدودي المتمركز على الأرض ، ويمشي مسافة قصيرة داخل الثقب الدودي ويخرج من الفم الآخر ، على سبيل المثال ، في مجرة ​​المرأة المسلسلة. المهم هو أن الثقوب الدودية التي يمكن عبورها تتطلب طاقة سالبة. لأن الطاقة السلبية مثيرة للاشمئزاز بسبب الجاذبية ، فإنها ستمنع الثقب الدودي من الانهيار.

لكي يكون الثقب الدودي قابلاً للعبور ، يجب أن يسمح (كحد أدنى) للإشارات ، على شكل أشعة ضوئية ، بالمرور عبره. تتقارب أشعة الضوء التي تدخل فم ثقب دودي ، ولكن لكي تخرج من الفم الآخر ، يجب أن تتلاشى البؤرة - وبعبارة أخرى ، يجب أن تنتقل من التقارب إلى التباعد في مكان ما بينهما [انظر الشكل أدناه]. يتطلب إلغاء التركيز هذا طاقة سلبية.

في حين أن انحناء الفضاء الناتج عن مجال الجاذبية الجذاب للمادة العادية يعمل مثل العدسة المتقاربة ، تعمل الطاقة السلبية مثل العدسة المتباعدة.

عادةً ما يكون لموجات الضوء كثافة طاقة موجبة أو صفرية عند نقاط مختلفة في الفضاء (أعلى). ولكن في ما يسمى بحالة الانضغاط ، يمكن أن تصبح كثافة الطاقة في لحظة معينة سالبة في بعض المواقع (أسفل). للتعويض ، يجب زيادة ذروة الكثافة الإيجابية.

مثل هذه الالتواءات في الزمكان من شأنها أن تمكن عنصرًا أساسيًا آخر من الخيال العلمي أيضًا: السفر أسرع من الضوء.

في عام 1994 ميغيل الكوبيير مويا، ثم في جامعة ويلز في كارديف ، اكتشفوا حلاً لمعادلات أينشتاين يحتوي على العديد من الميزات المرغوبة لمحرك الالتواء. إنها تصف فقاعة زمكان تنقل مركبة فضائية بسرعات عالية بشكل عشوائي مقارنة بالمراقبين خارج الفقاعة. تظهر الحسابات أن الطاقة السلبية مطلوبة.

قد يبدو أن محرك الالتفاف ينتهك نظرية النسبية الخاصة لأينشتاين. لكن النسبية الخاصة تقول أنه لا يمكنك تجاوز إشارة ضوئية في سباق عادل تتبع فيه أنت والإشارة نفس المسار. عندما يكون الزمكان مشوهًا ، قد يكون من الممكن التغلب على إشارة ضوئية من خلال اتخاذ مسار مختلف ، اختصار.

يؤدي تقلص الزمكان أمام الفقاعة والتوسع وراءها إلى إنشاء مثل هذا الاختصار [انظر الشكل أدناه].

فقاعة الزمكان هي الأقرب إلى أن تأتي الفيزياء الحديثة إلى "محرك الالتواء" للخيال العلمي. يمكن أن تنقل مركبة فضائية بسرعات عالية بشكل تعسفي. يتقلص الزمكان في مقدمة الفقاعة ، مما يقلل المسافة إلى الوجهة ، ويتوسع في الخلف ، مما يزيد المسافة من الأصل (الأسهم). لا تزال السفينة نفسها ثابتة بالنسبة للفضاء المحيط بها مباشرة ولا يعاني أفراد الطاقم من أي تسارع. الطاقة السلبية (الزرقاء) مطلوبة على جانبي الفقاعة.

مشكلة واحدة مع نموذج Alcubierre الأصلي ، التي أشار إليها سيرجي ف.كراسنيكوف التابع المرصد الفلكي المركزي في بولكوفو بالقرب من سانت بطرسبرغ ، هو أن الجزء الداخلي من فقاعة الالتواء مفصول سببيًا عن حافتها الأمامية.

لا يستطيع قبطان المركبة الفضائية في الداخل توجيه الفقاعة أو تشغيلها أو إيقاف تشغيلها ، يجب على بعض الوكالات الخارجية إعدادها مسبقًا. للتغلب على هذه المشكلة ، كراسنيكوف اقترح "مترو أنفاق فائق الإضاءة" ، وهو أنبوب من الزمكان المعدل (ليس مثل ثقب دودي) يربط بين الأرض ونجم بعيد.

داخل الأنبوب ، يمكن السفر الفائق في اتجاه واحد. أثناء رحلة الذهاب بسرعة تحت الضوء ، يقوم طاقم سفينة الفضاء بإنشاء مثل هذا الأنبوب. في رحلة العودة ، يمكن أن يسافروا خلالها بسرعة الالتفاف. مثل فقاعات الالتواء ، يتضمن مترو الأنفاق طاقة سالبة. ومنذ ذلك الحين ، أظهر كين د.أولوم من جامعة تافتس وفيسر ، جنبًا إلى جنب مع بروس باسيت من أكسفورد وستيفانو ليبراتي من المدرسة الدولية للدراسات المتقدمة في تريست ، أن أي مخطط للسفر بسرعة تفوق سرعة الضوء يتطلب استخدام الطاقة السلبية.

إذا كان بإمكان المرء بناء ثقوب دودية أو محركات الاعوجاج ، فقد يصبح السفر عبر الزمن ممكنًا. إن مرور الوقت نسبي ويعتمد على سرعة الراصد. الشخص الذي يترك الأرض في مركبة فضائية ، ويسافر بسرعة قريبة من سرعة الضوء ويعود ، سيكون عمره أقل من الشخص الذي يبقى على الأرض.

إذا تمكن المسافر من تجاوز شعاع ضوئي ، ربما عن طريق أخذ طريق مختصر عبر ثقب دودي أو فقاعة ملتوية ، فقد يعود قبل مغادرته. اقترح موريس وثورن وأولفي يورتسيفر ، الذي كان يعمل وقتها في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا ، آلة الزمن ذات الثقب الدودي في عام 1988 ، وقد حفزت ورقتهم البحثية على الكثير من الأبحاث حول السفر عبر الزمن خلال العقد الماضي.

في عام 1992 هوكينج أثبت أن أي بناء لآلة زمنية في منطقة محدودة من الزمكان يتطلب بطبيعته طاقة سالبة.

المنظر من جسر لمركبة فضائية أسرع من الضوء وهي تتجه في اتجاه Little Dipper (أعلاه) لا تبدو مثل خطوط النجوم التي تُصوَّر عادةً في الخيال العلمي.

مع زيادة السرعة ، تبدو النجوم أمام السفينة (العمود الأيسر) أقرب إلى اتجاه الحركة وتتحول إلى لون أكثر زرقة. خلف السفينة (العمود الأيمن) ، تتحرك النجوم بشكل أقرب إلى الخلف مباشرة ، وتحمر وتختفي في النهاية عن الأنظار تمامًا. الضوء المنبعث من النجوم مباشرة أو تحتها يظل غير متأثر.

الطاقة السلبية غريب جدًا لدرجة أن المرء قد يعتقد أنه يجب أن ينتهك بعض قوانين الفيزياء.

قبل وبعد إنشاء كميات متساوية من الطاقة السلبية والإيجابية في الفضاء الفارغ سابقًا ، إجمالي الطاقة صفر، لذلك يتم إطاعة قانون حفظ الطاقة. ولكن هناك العديد من الظواهر التي تحافظ على الطاقة ولكنها لا تحدث أبدًا في العالم الحقيقي. لا يعيد الزجاج المكسور تجميع نفسه ، ولا تتدفق الحرارة تلقائيًا من البرودة إلى الجسم الأكثر سخونة. يحظر القانون الثاني للديناميكا الحرارية مثل هذه التأثيرات.

ينص هذا المبدأ العام على أن درجة اضطراب نظام & # 150its إنتروبيا & # 150 لا يمكن أن تنخفض من تلقاء نفسها دون مدخل للطاقة. وبالتالي ، فإن الثلاجة ، التي تضخ الحرارة من الداخل البارد إلى الغرفة الخارجية الأكثر دفئًا ، تتطلب مصدر طاقة خارجيًا. وبالمثل ، يحظر القانون الثاني أيضًا التحويل الكامل للحرارة إلى عمل.

يحتمل أن تتعارض الطاقة السلبية مع القانون الثاني. تخيل ليزرًا غريبًا ينتج شعاعًا ثابتًا من الطاقة السلبية. يتطلب الحفاظ على الطاقة أن يكون المنتج الثانوي دفقًا ثابتًا من الطاقة الإيجابية. يمكن للمرء أن يوجه حزمة الطاقة السالبة إلى زاوية ما بعيدة من الكون ، بينما يستخدم الطاقة الإيجابية لأداء عمل مفيد.

يمكن استخدام مصدر الطاقة هذا الذي لا ينضب على ما يبدو لصنع آلة دائمة الحركة وبالتالي ينتهك القانون الثاني. إذا تم توجيه الحزمة إلى كوب من الماء ، فيمكنها تبريد الماء أثناء استخدام الطاقة الإيجابية المستخرجة لتشغيل محرك صغير & # 150 توفير ثلاجة دون الحاجة إلى طاقة خارجية. لا تنشأ هذه المشاكل من وجود الطاقة السلبية في حد ذاتها ولكن من الفصل غير المقيد بين الطاقة السلبية والإيجابية.

الطاقة السلبية غير المقيدة سيكون لها أيضًا عواقب وخيمة على الثقوب السوداء. عندما يتشكل ثقب أسود بانهيار نجم محتضر ، فإن النسبية العامة تتنبأ بتشكيل التفرد ، وهي المنطقة التي يصبح فيها مجال الجاذبية قويًا بشكل غير محدود. في هذه المرحلة ، النسبية العامة & # 150 وكل قوانين الفيزياء المعروفة & # 150 غير قادرة على قول ما سيحدث بعد ذلك.

هذا العجز هو فشل عميق للوصف الرياضي الحالي للطبيعة. طالما أن التفرد مخفي داخل أفق الحدث ، فإن الضرر محدود. وصف الطبيعة في كل مكان خارج الأفق لا يتأثر.

لهذا السبب، روجر بنروز اقترح من أكسفورد فرضية الرقابة الكونية:

بالنسبة لأنواع خاصة من الثقوب السوداء المشحونة أو الدوارة - المعروفة باسم الثقوب السوداء الشديدة - حتى الزيادة الطفيفة في الشحنة أو الدوران ، أو انخفاض الكتلة ، يمكن من حيث المبدأ تدمير الأفق وتحويل الثقب إلى فرادة عارية.

يبدو أن محاولات شحن هذه الثقوب السوداء أو تدويرها باستخدام مادة عادية فشلت لعدة أسباب.

قد يتصور المرء بدلاً من ذلك إنتاج انخفاض في الكتلة عن طريق تسليط شعاع من الطاقة السلبية أسفل الحفرة ، دون تغيير شحنتها أو دورانها ، وبالتالي تخريب الرقابة الكونية. يمكن للمرء إنشاء مثل هذا الشعاع ، على سبيل المثال ، باستخدام مرآة متحركة. من حيث المبدأ ، لن يتطلب الأمر سوى كمية ضئيلة من الطاقة السلبية لإحداث تغيير جذري في حالة الثقب الأسود المتطرف.

لذلك ، قد يكون هذا هو السيناريو الذي من المرجح أن تنتج فيه الطاقة السالبة تأثيرات ماكروسكوبية.

غير منفصل وغير متساو

لحسن الحظ (أو لا ، اعتمادًا على وجهة نظرك) ، على الرغم من أن نظرية الكم تسمح بوجود طاقة سالبة ، يبدو أيضًا أنها تضع قيودًا قوية - تُعرف باسم عدم المساواة الكمومية - على حجمها ومدتها. تم اقتراح هذه التفاوتات لأول مرة من قبل فورد في عام 1978.

على مدار العقد الماضي ، تم إثباتها وصقلها من قبلنا ومن قبل الآخرين ، بما في ذلك إينا إي فلاناغان من جامعة كورنيل ، ومايكل جيه بفينينج ، ثم في تافتس ، وكريستوفر جيه فيستر ، وسيمون ب. تيو من جامعة سنغافورة الوطنية.

تحمل اللامساواة بعض التشابه مع مبدأ عدم اليقين. يقولون أن شعاع الطاقة السلبية لا يمكن أن يكون مكثفًا بشكل تعسفي لفترة طويلة بشكل تعسفي. يرتبط الحجم المسموح به للطاقة السلبية عكسياً بمداها الزماني أو المكاني. يمكن أن يستمر النبض الشديد للطاقة السلبية لفترة قصيرة ، ويمكن أن يستمر النبض الضعيف لفترة أطول. علاوة على ذلك ، يجب أن يتبع نبضة طاقة سالبة أولية نبضة أكبر من الطاقة الموجبة [انظر الشكل أدناه].

كلما زاد حجم الطاقة السلبية ، يجب أن يكون أقربها هو نظيرتها الإيجابية. هذه القيود مستقلة عن تفاصيل كيفية إنتاج الطاقة السلبية. يمكن للمرء أن يفكر في الطاقة السلبية كقرض للطاقة. كما أن الدين عبارة عن أموال سلبية يجب سدادها ، فإن الطاقة السلبية هي عجز في الطاقة.

كما سنناقش أدناه ، فإن القياس يذهب إلى أبعد من ذلك.

تسمح نظرية الكم بنبضات الطاقة السلبية ولكن فقط في ظل ثلاثة شروط. أولاً ، كلما طال النبض ، يجب أن يكون أضعف (أ ، ب). ثانيًا ، يجب أن يتبع ذلك نبضة من الطاقة الإيجابية. يجب أن يتجاوز حجم النبضة الموجبة مقدار النبضة السالبة الأولى. ثالثًا ، كلما كانت الفترة الزمنية بين النبضتين أطول ، يجب أن تكون الموجبة أكبر - وهو تأثير يُعرف باسم الفائدة الكمومية (ج).

في ال تأثير كازيمير، يمكن أن تستمر كثافة الطاقة السلبية بين الألواح إلى أجل غير مسمى ، لكن كثافات الطاقة السلبية الكبيرة تتطلب فصلًا صغيرًا جدًا للوحة.

يتناسب حجم كثافة الطاقة السالبة عكسيًا مع القوة الرابعة لفصل اللوحة. مثلما تكون النبضة ذات كثافة الطاقة السالبة للغاية محدودة في الوقت المناسب ، يجب أن تكون كثافة طاقة Casimir السالبة للغاية محصورة بين لوحات متقاربة.

وفقًا للتباينات الكمية ، يمكن جعل كثافة الطاقة في الفجوة أكثر سالبة من قيمة كازيمير، ولكن بشكل مؤقت فقط. في الواقع ، كلما حاول المرء خفض كثافة الطاقة إلى ما دون قيمة Casimir ، كلما كان الوقت أقصر الذي يمكن خلاله الحفاظ على هذا الوضع.

عند تطبيقها على الثقوب الدودية ومحركات الالتواء ، تشير التفاوتات الكمومية عادةً إلى أن مثل هذه الهياكل يجب أن تكون إما مقتصرة على الأحجام دون المجهرية ، أو إذا كانت مجهرية ، يجب أن تقتصر الطاقة السالبة على نطاقات رفيعة بشكل لا يصدق. في عام 1996 ، أظهرنا أن الثقب الدودي دون المجهرية لن يزيد قطر الحلق عن 10 -32 مترًا.

هذه أكبر بقليل من طول بلانك ، 10-35 مترًا ، وهي أصغر مسافة لها معنى محدد. وجدنا أنه من الممكن أن يكون لدينا نماذج من الثقوب الدودية ذات الحجم العياني ولكن فقط بثمن حصر الطاقة السلبية في شريط رفيع للغاية حول الحلق. على سبيل المثال ، في أحد النماذج ، يتطلب نصف قطر الحلق البالغ متر واحد أن تكون الطاقة السالبة نطاقًا لا يزيد سمكه عن 10-21 مترًا ، أي جزء من المليون من حجم البروتون.

قدر فيسر أن الطاقة السلبية المطلوبة لهذا الحجم من الثقب الدودي لها حجم مكافئ لإجمالي الطاقة المتولدة من 10 مليار نجم في عام واحد. لا يتحسن الوضع كثيرًا في حالة الثقوب الدودية الأكبر حجمًا. بالنسبة للنموذج نفسه ، يتناسب الحد الأقصى المسموح به لسمك نطاق الطاقة السالبة مع الجذر التكعيبي لنصف قطر الحلق. حتى إذا زاد نصف قطر الحلق إلى حجم سنة ضوئية واحدة ، فلا بد أن تظل الطاقة السالبة محصورة في منطقة أصغر من نصف قطر البروتون ، ويزداد المقدار الإجمالي المطلوب خطيًا مع حجم الحلق.

يبدو أن مهندسي الثقوب الدودية يواجهون مشاكل رهيبة.

يجب أن يجدوا آلية لحصر كميات كبيرة من الطاقة السلبية في أحجام رقيقة للغاية. تتضمن ما يسمى بالخيوط الكونية ، المفترضة في بعض النظريات الكونية ، كثافة طاقة كبيرة جدًا في خطوط طويلة وضيقة. لكن جميع نماذج الأوتار الكونية المعقولة ماديًا لها كثافة طاقة موجبة.

محركات الالتفاف مقيدة بشكل أكبر ، كما هو موضح من قبل Pfenning و Allen Everett من Tufts ، اللذين يعملان معنا. في نموذج Alcubierre ، يجب ألا تزيد سماكة جدار فقاعة الالتواء التي تتحرك بسرعة الضوء 10 مرات (عامل الالتواء 2 ، في لغة Star Trek: The Next Generation) عن 10 -32 مترًا.

تتطلب الفقاعة الكبيرة بما يكفي لإحاطة مركبة فضائية عرضها 200 متر قدرًا إجماليًا من الطاقة السلبية يساوي 10 مليارات ضعف كتلة الكون المرئي. تنطبق قيود مماثلة على مترو أنفاق كراسنيكوف الفائق الإضاءة.

تم إنشاء تعديل لنموذج Alcubierre مؤخرًا بواسطة كريس فان دين بروك من جامعة لوفان الكاثوليكية في بلجيكا. إنها تتطلب طاقة سلبية أقل بكثير ولكنها تضع المركبة الفضائية في زجاجة زمكان منحنية يبلغ قطر عنقها حوالي 10 إلى 32 مترًا ، وهو إنجاز صعب.

يبدو أن هذه النتائج تجعل من غير المحتمل أن يتمكن المرء من بناء ثقوب دودية ومحركات الاعوجاج باستخدام الطاقة السلبية الناتجة عن التأثيرات الكمومية.

اللمعان الكوني والفائدة الكمومية

تمنع التفاوتات الكمية انتهاكات القانون الثاني.

إذا حاول المرء استخدام نبضة من الطاقة السلبية لتبريد جسم ساخن ، فسوف يتبعه بسرعة نبضة أكبر من الطاقة الإيجابية ، والتي تعيد تسخين الجسم. يمكن أن تظل النبضة الضعيفة للطاقة السالبة منفصلة عن نظيرتها الإيجابية لفترة أطول ، لكن آثارها لا يمكن تمييزها عن التقلبات الحرارية العادية.

يبدو أيضًا أن محاولات التقاط أو فصل الطاقة السلبية عن الطاقة الإيجابية فشلت. قد يعترض المرء شعاع طاقة ، على سبيل المثال ، باستخدام صندوق به مصراع. من خلال إغلاق المصراع ، قد يأمل المرء في حبس نبضة من الطاقة السلبية قبل وصول الطاقة الإيجابية المعادلة.

لكن عملية إغلاق المصراع تخلق تدفقًا للطاقة يلغي الطاقة السلبية التي تم تصميمها لاحتجازها [انظر الشكل أدناه].

محاولة التحايل على قوانين الكم التي تحكم الطاقة السلبية تنتهي حتما بخيبة أمل. ينوي المجرب فصل نبضة طاقة سالبة من نبضة الطاقة الإيجابية التعويضية. عندما تقترب النبضات من المربع (أ) ، يحاول المجرب عزل السلبي عن طريق إغلاق الغطاء بعد دخوله (ب). ومع ذلك ، فإن عملية إغلاق الغطاء تخلق نبضة طاقة موجبة ثانية داخل الصندوق (ج).

لقد أظهرنا أن هناك قيودًا مماثلة على انتهاكات الرقابة الكونية.

إن نبضة طاقة سالبة يتم حقنها في ثقب أسود مشحون قد تدمر الأفق مؤقتًا وتكشف التفرد في الداخل. لكن النبضة يجب أن يتبعها نبضة من الطاقة الموجبة ، والتي من شأنها أن تحول التفرد العاري مرة أخرى إلى ثقب أسود - وهو السيناريو الذي أطلقناه على الوميض الكوني. إن أفضل فرصة لمراقبة الوميض الكوني هي تعظيم الفاصل الزمني بين الطاقة السلبية والإيجابية ، مما يسمح للفرد العاري بالاستمرار لأطول فترة ممكنة.

ولكن عندئذٍ يجب أن يكون حجم نبضة الطاقة السالبة صغيرًا جدًا ، وفقًا لمتباينات الكم. إن التغير في كتلة الثقب الأسود الناجم عن نبضة الطاقة السالبة سوف يتلاشى بسبب التقلبات الكمومية الطبيعية في كتلة الثقب ، والتي تعد نتيجة طبيعية لمبدأ عدم اليقين. وبالتالي فإن وجهة نظر التفرد العاري ستكون غير واضحة ، لذلك لا يمكن للمراقب البعيد التحقق بشكل لا لبس فيه من انتهاك الرقابة الكونية.

في الآونة الأخيرة ، وكذلك فرانس بريتوريوس، ثم في جامعة فيكتوريا ، وفيوستر وتيو ، أظهروا أن التفاوتات الكمية تؤدي إلى قيود أقوى على الطاقة السالبة. النبضة الموجبة التي تتبع بالضرورة نبضة سالبة أولية يجب أن تقوم بأكثر من التعويض عن النبضة السالبة التي يجب أن تعوض عنها بشكل زائد.

يزداد مقدار التعويض الزائد مع الفاصل الزمني بين النبضات. لذلك ، لا يمكن أبدًا عمل النبضات السلبية والإيجابية لإلغاء بعضها البعض تمامًا. يجب أن تهيمن الطاقة الإيجابية دائمًا على التأثير المعروف باسم الفائدة الكمومية. إذا كان يُنظر إلى الطاقة السلبية على أنها قرض للطاقة ، فيجب سداد القرض بفائدة. وكلما طالت مدة القرض أو زاد مبلغ القرض ، زادت الفائدة. علاوة على ذلك ، كلما كان القرض أكبر ، كلما كان الحد الأقصى لفترة القرض أصغر. الطبيعة مصرفي ماهر ودائما تستدعي ديونها.

يلامس مفهوم الطاقة السالبة العديد من مجالات الفيزياء: الجاذبية ، نظرية الكم ، الديناميكا الحرارية. يوضح تشابك العديد من أجزاء الفيزياء المختلفة البنية المنطقية الضيقة لقوانين الطبيعة.

من ناحية أخرى ، يبدو أن الطاقة السالبة مطلوبة للتوفيق بين الثقوب السوداء والديناميكا الحرارية. من ناحية أخرى ، تمنع فيزياء الكم الإنتاج غير المقيد للطاقة السلبية ، وهو ما ينتهك القانون الثاني للديناميكا الحرارية. ما إذا كانت هذه القيود هي أيضًا سمات لبعض النظريات الأساسية العميقة ، مثل الجاذبية الكمية ، يبقى أن نرى.

الطبيعة بلا شك لديها المزيد من المفاجآت في المتجر.

لورانس إتش فورد و توماس أ.رومان تعاونت في قضايا الطاقة السلبية لأكثر من عقد. حصل فورد على درجة الدكتوراه. حصل على درجة الدكتوراه من جامعة برينستون عام 1974 تحت إشراف جون ويلر ، أحد مؤسسي فيزياء الثقوب السوداء. وهو الآن أستاذ للفيزياء في جامعة تافتس ويعمل على مشاكل في النسبية العامة ونظرية الكم ، مع اهتمام خاص بالتقلبات الكمية.

تشمل أنشطته الأخرى التنزه في غابات نيو إنجلاند وجمع الفطر البري. حصل رومان على درجة الدكتوراه. في عام 1981 من جامعة سيراكيوز تحت إشراف بيتر بيرجمان ، الذي تعاون مع ألبرت أينشتاين في نظرية المجال الموحد. كان رومان زائرًا متكررًا لمعهد تافتس لعلم الكونيات خلال السنوات العشر الماضية وهو حاليًا أستاذ الفيزياء في جامعة ولاية كونيتيكت المركزية.

تشمل اهتماماته تداعيات الطاقة السلبية على نظرية الجاذبية الكمية. يميل إلى تجنب الفطر البري.


يرجى السماح لستيفن هوكينج بشرح الوقت والتاريخ والله

عندما كان طفلاً ، لم يكن الفيزيائي النظري الراحل ستيفن هوكينغ طالبًا رائعًا ، باعترافه. لكن ما كان يجيده دائمًا هو طرح أسئلة كبيرة واستفسارات شاقة للغاية ويبدو من المستحيل الإجابة عنها لدرجة أن الكثير منا يتجنب التفكير فيها.

في كتاب جديد نحيف ، إجابات موجزة على الأسئلة الكبيرة ، صدر الشهر الماضي ، شارك هوكينج أفكاره النهائية ، العلمية والشخصية. توفي في مارس عن عمر يناهز 76 عامًا ، ولكن ليس قبل تقديم الافتراضات المجردة لعلم الكونيات والفيزياء النظرية ، إن لم تكن بسيطة ، على الأقل يمكن الوصول إليها وفهمها.

كما ألقى الضوء على حياته الخاصة ، وألقى الضوء بروح الدعابة على طريقه من طالب متوسط ​​إلى عبقري علمي مشهور عالميًا ، وهو إنجاز متوسط ​​جعله أكثر إثارة للإعجاب من خلال حقيقة أن هوكينغ قد تم تشخيصه بمرض التصلب الجانبي الضموري الحركي التنكسي في العشرينات من عمره. .


س: لماذا يجب أن تكون الطاقة إيجابية (وحقيقية)؟

كان السؤال الأصلي: كنت أقرأ مقالًا عن التاكيون في ويكيبيديا وتعثرت في هذه الجملة: & # 8220 نظرًا لأن الطاقة الكلية يجب أن تكون حقيقية ، فيجب أن يكون البسط [mc ^ 2] خياليًا & # 8221. أنا & # 8217m في حيرة من حقيقة أنهم في المقالة يناقشون الكتلة الخيالية ، لكن لا تفكر حتى في الطاقة الخيالية.

سؤالي هو لماذا لا بد أن تكون الطاقة حقيقية؟ هل هناك أي قانون يمنع الطاقة من أن يكون لها قيمة خيالية؟ ربما هذا يتبع بطريقة أو بأخرى من قانون الحفاظ على الطاقة؟

أيضًا ، إذا كنت لا تمانع ، هل يمكنك مناقشة الطاقة السلبية من فضلك. وهل هناك قانون يمنعه من الوجود؟ ماذا ستكون الآثار المترتبة في حالة وجود طاقة خيالية أو سلبية؟

فيزيائي: هذا & # 8217ll سيكون مخيبا للآمال بعض الشيء.

جميع & # 8220 laws & # 8221 هي مجرد أنماط ملحوظة. في كل حالة ، كانت الطاقة دائمًا محفوظة وحقيقية.

ومع ذلك ، فقد قمنا & # 8217 بعمل ملاحظات تشير إلى أن الطاقة يمكن أن تكون القليل سلبي ل جدا وقت قصير (جزيئات افتراضية للطاقة السلبية) ، لكن الطاقة السلبية الفعلية لم يتم ملاحظتها بشكل مباشر. لا يمكن أبدًا ملاحظة الجسيمات الافتراضية (بحكم التعريف) ، لذلك من المحتمل أن يكون الشيء نفسه صحيحًا بالنسبة للطاقة السالبة.

لذا فإن القانون الفيزيائي الذي يفرض أن تكون الطاقة حقيقية هو: & # 8220 الطاقة هي دائمًا حقيقية & # 8221.

يمكنك إعادة كتابة / تغيير / تكوين قوانين الكون للسماح للطاقة بأن يكون لها أي قيم معقدة دون الوقوع في أي مشاكل سيئة بشكل خاص ، على الرغم من أن الكون سيكون مختلفًا للغاية وغير مفهوم. هذا هو السياق الذي كُتبت فيه مقالة ويكيبيديا: الفيزياء المركبة (لا يوجد سبب للاعتقاد بوجود التاكيون). وللأسف ، تخيل شيء لا يجعله كذلك (أنا & # 8217m أتحدث إلى أنت، & # 8220 The Secret & # 8220).

أكثر من ذلك: عندما تكتب معادلة الطاقة لمعظم الأنظمة تجد أن & # 8220 الطاقة تربيعية & # 8221. على سبيل المثال:

حيث تكون m و k (ثابت الكتلة والربيع) موجبة. نظرًا لأن كل شيء آخر تربيعي (تربيعي) ، يجب أن تكون الطاقة موجبة. تبدو الأجزاء غير التربيعية (في هذه الحالات م و ك) دائمًا موجبة.

وأما الطاقة السلبية: إذا استطعت الحصول على الكثير منها ، وتكثيفها إلى مادة سلبية ، يمكنك جني بعض المال الجاد. المادة السلبية ، التي يطلق عليها غالبًا & # 8220exotic matter & # 8221 ولا يجب الخلط بينها وبين المادة المضادة ، تعمل تمامًا على عكس ما تفعله المادة العادية. على سبيل المثال ، يصد المادة الطبيعية ويشع البرودة (على عكس نقص الحرارة). ولكن ما يثير الاهتمام حقًا هو أنه يلف الزمكان بطرق غريبة.

تعتمد المعادلات التي تصف انحناء الزمكان على توزيع المادة والطاقة في الفضاء. يمكنك قلب هذه المعادلات رأسا على عقب وتسأل & # 8220 ما هو توزيع المادة التي من شأنها أن تؤدي إلى الزمكان على شكل ____؟ & # 8221. في بعض الأحيان تكون النتيجة توزيع كتلة موجبة (وهذا ممكن) ، وفي أحيان أخرى يتطلب الحل مادة سلبية (وهو أمر محظور).

بهذه الطريقة تمكنا من معرفة: كيفية ترتيب المادة لإجبار منطقة من الفضاء على التحرك بسرعة عبر الزمن (ممكن مع المادة العادية) ، وتثبيت الثقب الدودي (يتطلب الكثير من المواد السلبية) ، وحتى بناء محرك الالتواء ( الأمر السلبي مرة أخرى).

محرك الاعوجاج في الممارسة.

هناك الكثير من الأشخاص المتحمسين بشأن الطاقة السلبية (لذا استكشف ما حولها) ، لكن لا تتوقع أن ينجح أي منها.


شاهد الفيديو: قوة هائلة في الكون سخرها الله للإنسان يتم التنافس عليها بين الدول - الدكتور مصطفى محمود رحمه الله (شهر اكتوبر 2021).