هل بدأ أينشتاين أخيرًا في الاستعداد لميكانيكا الكم؟ فريق البحث يعيد تعريف الطاقة لشرح الثقوب السوداء

لم يكن أينشتاين غريباً عن التحديات الرياضية. لقد كافح من أجل تعريف الطاقة بطريقة تعترف بكل من قانون الحفاظ على الطاقة والتغاير ، وهو السمة الأساسية للنسبية العامة حيث تكون القوانين الفيزيائية هي نفسها لجميع المراقبين.

اقترح فريق بحثي من معهد يوكاوا للفيزياء النظرية بجامعة كيوتو نهجًا جديدًا لهذه المشكلة طويلة الأمد من خلال تحديد طاقة دمج مفهوم غير قادر علي. بينما تم بذل الكثير من الجهد للتوفيق بين أناقة النسبية العامة وميكانيكا الكم ، يقول عضو الفريق شويتشي يوكوياما ، “الحل بديهي للغاية.

تصف معادلات المجال لأينشتاين كيف موضوع وشكل الطاقة الزمكان وكيف تقوم بنية الزمكان بتحريك المادة والطاقة. ومع ذلك ، فإن حل هذه المجموعة من المعادلات صعب للغاية ، مثل تحديد سلوك الشحنة المرتبطة بموتر زخم الطاقة ، وهو العامل المزعج الذي يصف الكتلة والطاقة.

لاحظ فريق البحث أن حفظ الشحنات يشبه الانتروبيا ، والذي يمكن وصفه بأنه مقياس لعدد الطرق المختلفة لتنظيم أجزاء من النظام.

وهنا تكمن المشكلة: الأنتروبيا المحفوظة تتحدى هذا التعريف القياسي.

يتعارض وجود هذه الكمية المحفوظة مع مبدأ الفيزياء الأساسية المعروف باسم نظرية نويثر ، حيث ينشأ عادة حفظ أي كمية بسبب نوع من تناظر في النظام.

مندهشًا من أن الباحثين الآخرين لم يطبقوا بالفعل هذا التعريف الجديد لموتّر زخم الطاقة ، يضيف عضو آخر في الفريق ، شينيا أوكي ، أنه “مفتون أيضًا بحقيقة أنه في الزمكان المنحني بشكل عام ، يمكن تحديد الكمية المحفوظة حتى بدون تناسق “.

في الواقع ، طبق الفريق أيضًا هذا النهج الجديد لملاحظة مجموعة متنوعة من الظواهر الكونية ، مثل تمدد الكون و الثقوب السوداء. بينما تتوافق الحسابات جيدًا مع السلوك المقبول حاليًا للإنتروبيا لثقب شوارزشيلد الأسود ، تُظهر المعادلات أن كثافة الكون تتركز عند التفرد في مركز الثقب الأسود ، وهي منطقة يصبح فيها الزمكان ضعيف التعريف.

يأمل المؤلفون أن تحفز أبحاثهم مزيدًا من النقاش بين العديد من العلماء ، ليس فقط في نظرية الجاذبية ، ولكن أيضًا في الفيزياء الأساسية.