فيزياء الكم والجاذبية ركيزتان أساسيتان للفيزياء الحديثة، ومع ذلك يبدو أنهما متوتران مع بعضهما البعض عندما يتعلق الأمر بشرح ظواهر معينة، مثل الثقوب السوداء. تشكل هذه الأجرام السماوية الغامضة تحديًا كبيرًا للفيزيائيين الذين يسعون إلى فهم موحد للكون.
العلاقة بين ميكانيكا الكم والنسبية العامة
ميكانيكا الكم النظرية التي تحكم العالم المجهري والنسبية العامة، التي تصف الجاذبية بانحناء الزمكان، كانت ناجحة بشكل ملحوظ في مجالات كل منهما. ومع ذلك ، عند محاولة الجمع بين النظريتين لفهم الثقوب السوداء، ينشأ صراع أساسي. يُعرف هذا اللغز باسم “مشكلة الجاذبية الكمية”.
في الظروف القاسية للثقب الأسود، حيث تكون الجاذبية قوية للغاية ويتم ضغط المادة إلى كثافات لا يمكن تصورها، من المتوقع أن تلعب التأثيرات الكمية دورًا حاسمًا. لكن تطبيق ميكانيكا الكم على الجاذبية ليس بالأمر السهل. تصف النسبية العامة الجاذبية على أنها انحناء سلس للزمكان، بينما تتعامل ميكانيكا الكم مع الجسيمات المنفصلة والحقول الكمية. تؤدي محاولة قياس الجاذبية مباشرة إلى تناقضات رياضية ولانهائية – وهو تحد لم يتم حله بالكامل بعد.
أدى البحث عن نظرية متسقة للجاذبية الكمية إلى ظهور مناهج مختلفة ، مثل نظرية الأوتار والجاذبية الكمومية الحلقية ونماذج الجاذبية الكمومية الأخرى. تحاول هذه النظريات التوفيق بين الأوصاف المجهرية والماكروسكوبية للكون ، بما في ذلك الثقوب السوداء. ومع ذلك ، اعتبارًا من آخر تحديث معرفي في سبتمبر 2021 ، لم تظهر نظرية واحدة كحل نهائي.
نظرية الأوتار
تقترح نظرية الأوتار على سبيل المثال أن الجسيمات ليست كيانات شبيهة بالنقطة ولكنها بالأحرى أوتار متذبذبة صغيرة. أظهرت هذه النظرية واعدة في وصف بعض جوانب الثقوب السوداء ، لكنها تظل نظرية للغاية وتفتقر إلى التحقق التجريبي.
من ناحية أخرى تقترب الجاذبية الكمية الحلقية من الجاذبية الكمية عن طريق تحديد الزمكان نفسه. يوفر نظرة ثاقبة للسلوك الكمومي للثقوب السوداء وإمكانية حل التفرد في مركز الثقب الأسود.
على الرغم من هذه الجهود، لا يزال الفهم الكامل للثقوب السوداء وتوحيد ميكانيكا الكم والجاذبية من المجالات النشطة للبحث والنقاش في الفيزياء النظرية. مع تقدم التكنولوجيا وأصبحت الملاحظات الجديدة متاحة ، من المأمول أن تؤدي هذه الجهود في النهاية إلى نظرية أكثر شمولاً تشرح بأناقة ألغاز الثقوب السوداء وطبيعة الكون.
