نظرية الثقالة الكمومية الحلقية او LQG

فى الصورة تصور فنى للفضاء-زمن كما يظهر على المسافات الكمومية القصيرة جدا لطول بلانك Planck length وهذا كما تحسبه نظرية الثقالة الكمومية الحلقية loop quantum gravity او اختصارا LQG (وهى المقترح الثانى فى هذا المجال بعد نظرية الاوتار الممتازة).
هذه الصورة ترجع الى توماس ثيمان thomas thiemann وهو فيزيائى المانى قام تقريبا بمفرده مع تلاميذه (فهو مدرسة لوحده) بترسيخ قدم الثقالة الكمومية الحلقية من الناحية الرياضية الصارمة.
يُتصور الفضاء-زمن فى هذه النظرية على انه شبكة من السبينات (مفرد سبين spin اى عزم لف) حيث ان كل عقدة node تمثل حجم معين متشكل من اسطح او اوجه faces و كل خط فى الشبكة (شبكة السبينات) يمثل وجه من وجوه هذا الحجم (الوجه العمودى لهذا الخط) اما القيم العددية لهذه الحجوم و لمساحات هذه الاسطح و الاوجه فهى التى تعطى بدلالة قيم عزم اللف او السبين وهى الممثلة بالالوان فى الصورة.
اللون الاحمر يعنى قيم عددية صغيرة للحجوم و المساحات اما اللون البنفسجى فهى تمثل قيم عددية كبيرة.
اللون الاسود يعنى انه ليس هناك اصلا فضاء-زمن هناك فذلك هو فعلا اللاشيء.
نظرية الثقالة الكمومية الحلقية ل (اشتكار ashtekar و سمولين smolin و روفيلى roveli و ثيمان وهو ادقهم) هى نظرية منافسة لنظرية الوتر تقوم على اساسين متينين للنسبية العامة لاينشتيان هما:
اولا الاستقلال عن الخلفية background independence (اى انها لا تفترض اى فضاء-زمن من اى نوع بل هى نظرية تبحث عن ماهية الفضاء-زمن و لا تفترضه كغيرها من النظريات و تحقيق هذا الاستقلال عن الخلفية هو عقدة لنظرية الوتر نفسها مازالت تصارع من اجل تحقيقها).
ثانيا الصمود تحت تأثير الديمورفيزمات diffeomorphism invariance (وهذا يعنى انها نظرية متناظرة بالكامل تحت تأثير جميع التحويلات النقطية للنسبية العامة مثل الانسحابات و الدورانات و غيرها).
أهم نتائج نظرية الثقالة الكمومية هو تكميم الفضاء و الزمن وهذا شيء تتفق فيه جميع نظريات الثقالة الكمومية بدون استثناء.
اذن الفضاء اى المكان و الزمن اى الوقت هما غير مستمران بل متقطعان متشكلان من كمات quanta مثلما ان المادة مشكلة من كمات و الاشعاع مشكل من كمات (اذن الميكانيك الكومى هو سيد الجميع و هو وصف الواقع كما يقول الجميع ممن يعتد بهم دائما).
لكن اهم مشكلتين تعانى منهما نظرية الثقالة الكمومية هما:
- اولا غياب اى نهاية كلاسيكية semi-classical limit واضحة. بمعنى انه لا نعرف ما اذا كانت هذه النظرية تنتهى لما يذهب ثابت بلانك الى الصفر الى النهاية الكلاسيكية المعطاة بنسبية اينشتاين ام انها تنتهى الى شيء آخر.
-ثانيا عدم انسجامها مع النسبية الخاصة. فمثلا هى تتوقع ان الضوء الصادر من منبع معين (مثلا منابع غاما بورست gamma burst البعيدة جدا عنا لكن المنيرة جدا انارة منافسة لانارة الانفجار الاكبر نفسه) اذن الضوء الضادر عن هذه المنابع البعيدة جدا بتواترات مختلفة (اى الوان مختلفة) سينتشر فى الفضاء-زمن الكمومى (المعطى بنظرية الثقالة الكمومية الحلقية) بسرعات مختلفة.
لكن هذا توقع لم يتم التحقق منه فى آخر عمليات الرصد الفلكية مما يضع تحدى هائل امام نظرية الثقالة الحلقية مثل التحدى الذى وضعه عدم اكتشاف الجسيمات الممتازة فى آخر تجارب المسرعات امام نظرية الوتر.
نظرية الثقالة الحلقية لا تحتاج الى التناظر الممتاز supersymmetry و لا الى الابعاد الاضافية extra dimensions و كان نظارها (سمولين و روفيلى بالخصوص) بعتبرونه عيبا فى نظرية الوتر لكن جاء المنظر الادق ثيمان و اصاف التناظر الممتاز و الابعاد الاضافية (بالاضافة الى المادة و الاشعاع و تفاعلاتهما) الى نظرية الثقالة الكمومية الحلقية.
هذا منشور اردت كتابته لليوتوب و لو فعلت لكان استهلك اكثر بكثير من الساعة التى استهلكها لكتابته على الفايسبوك. لكن يبقى هو تحضير لمنشور اليوتوب ان شاء الله فترقبوه ان شاء الله و دعمونا بتفاعلاتكم هنا و هناك.