هل تنتج الجاذبية غرابة الكم؟ الاقتراح يقسم الفيزيائيين

إن طبيعة الجاذبية – وما إذا كان من الممكن التوفيق بينها وبين ميكانيكا الكم – هي واحدة من أكبر الألغاز في الفيزياء. يعتقد معظم الباحثين أنه على المستوى الأساسي، تتبع جميع الظواهر مبادئ فيزياء الكم، ولكن لا يبدو أن هذه المبادئ متوافقة مع نظرية الجاذبية المقبولة.

لسنوات عديدة، كان الباحثون اقتراح التجارب لإظهار ما إذا كانت الجاذبية يمكن أن تنتج ظاهرة تعرف باسم التشابك الكمي. الآن، قام اثنان من الفيزيائيين النظريين بتعقيد الصورة من خلال طرح اقتراح مثير للجدل، ويبدو أنه غير بديهي: أن الجاذبية يمكن أن يكون لها تأثيرات كمومية دون أن تكون في حد ذاتها نظرية كمومية.

يحدث التشابك عندما يتشارك جسمان في حالة كمومية مشتركة، مما يعني أن قياسات خاصية أحد الجسمين ستتنبأ بشكل مؤكد بنتائج القياسات على الجسم الآخر. اقترح العمل السابق أنه إذا كان من الممكن تشابك جسمين كميين من خلال جاذبيتهما المتبادلة، فيجب أن يكون هذا التجاذب – وبالتالي الجاذبية نفسها – ذا طبيعة كمومية.

هل الجاذبية كمية؟ يمكن للتجارب أخيرًا أن تسبر أغوار أحد أكبر الأسئلة الفيزيائية

ولكن في ورقة نشرت في طبيعة في 22 أكتوبر¹ويقول ريتشارد هاول وجوزيف عزيز من جامعة رويال هولواي بجامعة لندن إن مثل هذا الوصف مفرط في التبسيط. بدلًا من ذلك، يجادلون بأن الجاذبية يمكن أن يكون لها تأثيرات كمومية دون أن تكون في حد ذاتها نظرية كمومية.

الحقول مهمة

في دراستهما، قام هاول وعزيز بحساب التفاعلات بين كتلتين على أساس نسخة مبسطة من النسبية العامة، وهي نظرية الجاذبية المقبولة التي قدمها ألبرت أينشتاين لأول مرة في عام 1915. لم يعمل الباحثان في سياق ميكانيكا الكم “الفانيليا”، ولكن في سياق نظرية المجال الكمي – وهي صياغة أكثر تقدمًا لفيزياء الكم حيث كل شيء، بما في ذلك المادة، عبارة عن موجة تنتشر في مجال كمي. ولذلك، فكما أن الفوتونات عبارة عن موجات في المجال الكهرومغناطيسي، فإن الإلكترونات تصبح موجات في “المجال الإلكتروني”.

وقد أظهر الباحثون سابقًا أن مجال الجاذبية في نظرية أينشتاين لا يمكن أن ينتج التشابك². لكن عزيز وهاول يقولان إنه عندما تتفاعل كتلتان، فإنهما يفعلان ذلك ليس فقط من خلال مجال الجاذبية نفسه، ولكن أيضًا من خلال جميع “حقول المادة” – مثل مجال الإلكترون – أيضًا، وهو شيء لديه القدرة على توليد التشابك. يقول هاول: “عندما تفكر بشكل أوسع حول مكونات تفاعل الجاذبية، فمن الممكن أن تؤدي التفاعلات الكلاسيكية إلى خلق التشابك”.