في عام 1919، افترض الفيزيائي تيودور كالوزا أن الأبعاد الإضافية قد تحل بعض المشاكل المعلقة مشاكل في الفيزياء. وعلى الرغم من أننا لم نعثر حتى الآن على أي دليل على أي شيء خارج زمكاننا الطبيعي رباعي الأبعاد، إلا أنه لا يزال هناك الكثير من الخيارات المثيرة للاهتمام التي تستحق الاستكشاف.
واحدة من أكبر الألغاز التي تواجه الفيزياء الحديثة هي “مشكلة التسلسل الهرمي”. في الأساس، قوة الجاذبية ضعيفة جدًا. إنها أضعف بمليارات ومليارات المرات من أي دولة أخرى القوى الأساسية، وليس لدينا أي فكرة عن السبب.
أحد الاحتمالات الغريبة هو ذلك جاذبية عليه أن يفعل شيئًا مميزًا لا تفعله القوى الأخرى. ربما هناك أبعاد أكثر من الزمكان المألوف لدينا، فكل القوى الأخرى ملتصقة بالزمكان، لكن الجاذبية تنتشر إلى أبعاد إضافية. وهذا من شأنه أن يخفف الجاذبية كثيرًا ويجعلها تبدو ضعيفة في تجربتنا اليومية العادية.
لكن هذا يطرح سؤالًا كبيرًا في حد ذاته: أين توجد هذه الأبعاد الإضافية بالضبط؟ نحن لا نشعر أو نستشعر أو نكتشف أي حريات إضافية في الحركة. الجواب الوحيد هو أن الأبعاد الإضافية يجب أن تلتف على بعضها البعض بمقاييس صغيرة جدًا بحيث لا نلاحظها. عندما نتحرك في الكون، فإننا في الواقع ندور حول كل تلك الأبعاد الملتفة تريليونات المرات حتى بأصغر الحركات. لا نلاحظ، وتسير الحياة كالمعتاد.
لقد استخدم أصحاب نظرية الأوتار منذ فترة طويلة أفكار الأبعاد الإضافية لإنجاح نظريتهم. لكن القدرة على تفسير ضعف الجاذبية تستخدم نفس المفهوم الأساسي، دون تباطؤ نظرية الأوتار على طول للركوب. ولجعل الجاذبية ضعيفة كما هي، يجب أن تكون الأبعاد الإضافية حوالي عُشر المليمتر، وهو أمر ضخم للغاية عندما يتعلق الأمر بالعمليات دون الذرية. والسبب الوحيد لعدم ملاحظتنا لمثل هذه الأبعاد الإضافية الكبيرة هو أن الجاذبية فقط هي التي يمكنها تجربتها.
ومن المثير للدهشة أن هناك طرقًا للتنقيب في الأبعاد المخفية دون الحاجة إلى الوصول إليها مباشرة. تخيل أنك تقوم بلف أنبوب من الورق بإحكام ثم إرسال جسيم عديم الكتلة، مثل الفوتون، إلى أسفل حافة الأنبوب. سيسافر هذا الجسيم طوليًا، لكنه سيدور أيضًا حول محيط الأنبوب.
إذا نظرت إلى الأنبوب من مسافة بعيدة بما فيه الكفاية، فلن تتمكن من رؤية أبعاده الملتفة. سترى الفوتون يشق طريقه إلى الأسفل، ولكن نظرًا لأن بعض حركته ستكون في بُعد لا يمكننا رؤيته، فسيبدو وكأنه يتحرك بشكل أبطأ من الضوء. لكن الجسيمات الأبطأ من الضوء لها كتلة، مما يعني أنه إذا تمكنت الفوتونات من الوصول إلى أبعاد إضافية، فلن تكون عديمة الكتلة على الإطلاق.
نحن نشك بقوة في أن الجاذبية تحملها جسيمات عديمة الكتلة تسمى الجرافيتونات. سوف تسافر تلك الجرافيتونات في سرعة الضوء، ولكن إذا تمكنوا من الوصول إلى أبعاد إضافية، فإنها بدلاً من ذلك ستبدو ضخمة. وبسبب القواعد الغريبة لميكانيكا الكم والطبيعة الموجية للجسيمات، فإننا سنرى في الواقع مجموعة لا حصر لها من كتل الغرافيتون.
لذا فإن المفتاح لفتح الأبعاد الإضافية هو إجراء تجارب مصادم الجسيمات عالية الطاقة ومعرفة ما إذا كانت هناك أي جسيمات ضخمة تشبه الجرافيتون.
لكن على الرغم من عمليات البحث التي أجراها الفيزيائيون، لم نعثر على أي منها. وهذا لا يستبعد الأبعاد الإضافية، لكنه يجعل الفكرة غير جذابة. لكي تتناسب مع قيود المراقبة الحالية، يجب أن تكون الأبعاد الإضافية صغيرة للغاية، أصغر بكثير مما هو مطلوب لتفسير ضعف الجاذبية.
ولكن قد تكون هناك طريقة. في عام 1999، قام الفيزيائيان ليزا راندال ورامان ساندروم بتوسيع فكرة الأبعاد الإضافية. بدلًا من جعلها مسطحة، سمح راندال وسندروم للأبعاد الإضافية بالانحناء. تسمح هذه المرونة بأن تكون الأبعاد كبيرة بما يكفي لتفسير سبب ضعف الجاذبية، ولكنها تجعل الغرافيتونات غير قابلة للاكتشاف لمصادمات الجسيمات الحالية.
هذه أخبار جيدة وأخبار سيئة؛ فهو يسمح للأبعاد الإضافية بأكملها بحل مشكلة التسلسل الهرمي مع التهرب من القيود التجريبية الحالية.
لذا، على الرغم من أنها فكرة رائعة، إلا أنها غير مدعومة حاليًا بأي دليل. لكن لا يزال من الممتع تخيل أبعاد إضافية للكون مخبأة على مرأى من الجميع.
التعليقات