لا شىء أسرع من الضوء؛ إنها قاعدة فيزيائية جاءت في سياق نظرية أينشتاين الخاصة بالنسبية، وهي تَنُص على أنه كلما زادت سرعة الشىء، اقتربت احتمالية وصولِه لحالة التجمد والركود.

بمعنى أنه كلما انطَلَقت بشكل أسرع، واجهت مشكلات تتعلق بانعكاس الزمن وبطلان مفاهيم السببية.

ولكن نجح باحثو جامعة وارسو في بولندا والجامعة الوطنية في سنغافورة في تخطي حدود هذه النظرية للتوصل إلى نظام لا يتعارض مع القوانين الفيزيائية الحالية، مما قد يمهد الطريق لنظريات جديدة.

وما توصلوا إليه هو “امتداد للنسبية الخاصة” التي تجمع بين ثلاثة أبعاد زمنية وبُعد مكاني واحد (1+3 زمكان)، على عكس المتعارف عليه من دمج الأبعاد المكانية الثلاثة والبعد الزمني الواحد.

وتضيف هذه الدراسة الجديدة المزيد من الأدلة لدعم فكرة أن الأشياء قد تكون قادرة على التحرك بشكل أسرع من سرعة الضوء، دون المساس بالقوانين الفيزيائية الحالية ودون حدوث أي تناقضات فيزيائية كبيرة.

وأوضح الفيزيائي أندريه دراجان (Andrzej Dragan) من جامعة وارسو في بولندا أنه لا يوجد سبب جوهري يعيق الأشياء التي تتحرك فيما يتعلق بالأنظمة الفيزيائية الموصوفة من التعرض للسرعات الأكبر من سرعة الضوء”.

وتعتمد هذه الدراسة الجديدة على العمل السابق الذي طرحه الباحثون أنفسهم، والذي يفترض أن المنظورات فائقة السرعة يمكن أن تساعد في ربط ميكانيكا الكم بالنظرية النسبية الخاصة لأينشتاين – وهما فرعان من فروع الفيزياء لا يمكن حاليًا الدمج بينهما في نظرية شاملة واحدة تصف الجاذبية بالطريقة نفسها التي نفسر بها القوى الأخرى.

لم يعد من الممكن تصميم نماذج الجسيمات ككائنات شبيهة بالنقاط في هذا الإطار، كما هو الحال في منظور الكون الطبيعي ذو الثلاثة أبعاد (بالإضافة للوقت).

وبدلاً من ذلك، ولفهم ما قد يلاحظه الباحثون في سلوك الجسيم فائق السرعة، نحتاج إلى الاستعانة بالنظريات التي تدعم فيزياء الكم.

وبناءً على هذا النموذج الجديد، ستبدو الأجسام فائقة السرعة كجسيم يتمدد مثل فقاعة عبر الفضاء -لا يختلف عن موجة عبر المجال. ومن ناحية أخرى سيختبر الجسم عالِ السرعة عدة جداول زمنية مختلفة.

ومع ذلك، فإن سرعة الضوء في الفضاء ستظل ثابتة حتى بالنسبة للأجسام التي تتحرك أسرع منها، وهذا يحافظ على أحد قوانين أينشتاين الأساسية – وهو قانون أُثبِت سابقًا بشأن الأجسام التي تسير بسرعة أقل من سرعة الضوء (مثلنا جميعًا).

أضاف دراجان: “يحافظ هذا التعريف الجديد على افتراض أينشتاين بشأن ثبات سرعة الضوء في الفراغ حتى بالنسبة للأجسام التي تتخطى سرعته”.

لذلك لا تبدو النسبية الخاصة الممتدة فكرة مبالغ فيها. وأقرّ الباحثون بأن التحول إلى نموذج 1+3 زمكان يثير بعض الأسئلة الجديدة رُغم أنه أجاب على الكثير من الاستفسارات السابقة، واقترحوا توسيع نطاق النظرية النسبية الخاصة؛ حيث إن دمج الحدود الأسرع من الضوء أصبح أمرًا مطلوبًا.

وقد يتضمن ذلك اقتباس من نظرية الحقل الكمومي، وهو مزيج من المفاهيم النسبية الخاصة، وميكانيكا الكم، ونظرية المجال الكلاسيكية (التي تهدف إلى التنبؤ بكيفية تفاعل المجالات الفيزيائية مع بعضها البعض).

إذا كان الفزيائيون على حق، فإن جسيمات الكون ستتمتع بخصائص خارقة في النسبية الخاصة الممتدة.

وأثار البحث العلمي الكثير من الاستفسارات أهمها: هل سنكون قادرين على مراقبة هذا السلوك الممتد أم لا- لكن الإجابة على ذلك ستتطلب المزيد من الوقت وجهود العلماء.

وأوضح الفيزيائي كريزستوف ترزنسكي (Krzysztof Turzynski) من جامعة وارسو: “الاكتشاف التجريبي الخالص لجسيم جديد هو إنجاز يستحق جائزة نوبل، ويمكن تحقيقه من خلال فريق بحث كبير يستخدم أحدث التقنيات التجريبية”.

وأضاف: “نأمل في تطبيق نتائجنا لفهم ظاهرة كسر التناظر التلقائي المرتبط بكتلة جسيم هيغز والجسيمات الأخرى في النموذج القياسي، وخاصةً في بدايات الكون بشكلٍ أفضل”.

المصدر: https://www.sciencealert.com

ترجمة: علا علم ابراهيم الدسوقي

مراجعة وتدقيق: زينب محمد