الملخص:
اقترح فريق بحث من جامعة كولومبيا في الولايات المتحدة وجامعة أدولفو إيبانيز في تشيلي مؤخرًا إطارًا نظريًا جديدًا، معتقدًا أن مجال الجاذبية في النظرية النسبية العامة لأينشتاين قد يكون له آلية لإطلاق الطاقة لم يتم فهمها بالكامل من قبل. أطلق الباحثون على هذه العملية اسم "إعادة الاتصال الثقالي" ويعتقدون أنها تستطيع إعادة ربط بنية الزمكان ونقل الطاقة الموجودة في مجال الجاذبية إلى المادة.
أجرى البحث، المنشور في مجلة Physical Review D، الفيزيائي لوكا كوميسو من جامعة كولومبيا وفيليبي أ. أسينجو من جامعة أدولفو إيبانيز في تشيلي. يكشف البحث عن رابط رياضي غير متوقع بين الجاذبية وسلوك البلازما البلازما عبارة عن غاز يتكون من جسيمات مشحونة تتواجد على نطاق واسع في النجوم والبيئات الفضائية.
وأشار الباحثون إلى أن خطوط المجال المغناطيسي في البلازما تتمدد وتلتوي بشكل مستمر. عند الوصول إلى حالة معينة، ستنفصل خطوط المجال المغناطيسي هذه وتعيد الاتصال بطرق جديدة، وهي عملية تسمى "إعادة الاتصال المغناطيسي". يمكن لإعادة الاتصال المغناطيسي إطلاق الطاقة المخزنة أصلاً في المجال المغناطيسي بسرعة، وهي إحدى الآليات الدافعة المهمة للأنشطة السماوية العنيفة مثل التوهجات الشمسية.
عندما تنكسر خطوط المجال المغناطيسي وتعاد الاتصال في تكوينات محددة، يتم تحرير الطاقة المخزنة في المجال المغناطيسي ونقلها إلى جزيئات في البلازما، مما يؤدي إلى انفجارات شديدة وظواهر عالية الطاقة، كما أوضح كوميسو.
ومع ذلك، فإن الجاذبية لا تتبع نفس آلية الحقول المغناطيسية. ووفقا لنظرية أينشتاين، فإن الجاذبية لا توجد في الفضاء العادي ثلاثي الأبعاد، ولكنها تنعكس في البنية الزمانية والمكانية رباعية الأبعاد. ولذلك، فإن مجال الجاذبية لا يتوافق مع "خط" مثل المجال المغناطيسي، ولكنه أشبه بـ "سطح" أو "ورقة" مكونة من عدد كبير من الخطوط.
ذكر كوميسو أنه إذا قمت بإضافة بعد واحد إلى خط ما، فإنه سيشكل مستوى. لذلك، يمكن فهم هياكل الجاذبية هذه على أنها "شرائح من الزمكان" مكونة من العديد من الخطوط. هذه الأوراق ليست أسطحًا فيزيائية حقيقية، بل هي هياكل رياضية. عندما يتم تدمير الظروف التي تحافظ على اتصالها، يمكن أيضًا إعادة توصيل هذه الصفائح، مما يسمح بنقل الطاقة الموجودة في مجال الجاذبية إلى المادة.
وتمكن فريق البحث من اكتشاف هذه الظاهرة لأنهم أعادوا صياغة معادلات أينشتاين باستخدام متغيرات رياضية مختلفة ووجدوا أوجه تشابه كبيرة بين هذه المعادلات والمعادلات التي تصف سلوك البلازما. تعتمد النتائج على العمل السابق لفريق البحث. في السابق، اكتشفوا مجموعة غير معروفة من القيود المهمة التي تحكم تطور المكان والزمان.
قال أسينجو إن معادلات أينشتاين تحتوي في الواقع على العديد من القواعد المقيدة حول كيفية تطور المكان والزمان، لكن هذه القواعد ليست واضحة بشكل مباشر. ومن خلال الكشف عن هذه الخصائص المخفية، بدأ الباحثون في فهم القوانين الأساسية التي تحكم عملية إعادة الاتصال الجاذبية.
كما أشار كوميسو إلى أن العديد من الاستنتاجات المهمة مخفية بالفعل داخل المعادلات ويصعب اكتشافها بمجرد قراءة المعادلات مباشرة. فقط من خلال إعادة تنظيم هذه المعادلات باستخدام تعبيرات رياضية مختلفة يمكن للناس اكتشاف سلوكياتهم وقوانينهم الأساسية.
ويعتقد الباحثون أن هذا الاكتشاف قد يلعب دورا في دراسة عملية اندماج الثقب الأسود في المستقبل. عندما يصطدم ثقبان أسودان ويندمجان مع بعضهما البعض، فإن الجاذبية القوية للغاية سوف تشوه بشدة الزمكان المحيط. حاليًا، يعتمد العلماء بشكل أساسي على عمليات محاكاة حاسوبية واسعة النطاق للتنبؤ بإشارات موجات الجاذبية التي تنتجها مثل هذه الأحداث، وقد تم تصميم أجهزة كشف موجات الجاذبية مثل LIGO لالتقاط هذه التقلبات.
من المتوقع أن تساعد قيود الزمان والمكان المكتشفة حديثًا الفيزيائيين في المستقبل على التحديد المسبق للأنماط السلوكية التي يجب تلبيتها أثناء تطور مجال الجاذبية دون إجراء حساب كامل لجميع التفاصيل. يقول الباحثون إنه حتى بدون إجراء حسابات عددية كاملة، لا يزال بإمكانهم التنبؤ بكيفية تطور الزمكان بناءً على هذه القيود وتحديد القوانين التي يجب أن يتبعها.
ومع ذلك، فإن "إعادة الاتصال الجاذبية" لا تزال اكتشافًا نظريًا. والخطوة التالية لفريق البحث هي التحقق مما إذا كانت هذه العملية موجودة بالفعل في البيئة السماوية في الكون، وتقييم مقدار الطاقة التي يمكنها إطلاقها ونقلها، ومواصلة الدراسة ما إذا كانت ستترك ميزات يمكن ملاحظتها في إشارة موجة الجاذبية.
تم نشر الورقة البحثية "إعادة ربط مجالات الجاذبية" في 28 أكتوبر 2026. وقد تلقى المشروع دعمًا من المؤسسة الوطنية للعلوم (NSF) والإدارة الوطنية للملاحة الجوية والفضاء (ناسا).
التعليقات