شراكة بحثية بين علماء الفيزياء النظرية وعلماء الفيزياء الحاسوبية في جامعة فرجينيا قد تقدم رؤية جديدة لإمكانية وجود نظرية لكل شيء، أو على الأقل فهم أفضل للجاذبية، إحدى القوى الأساسية للكون.
قبل وقت طويل من اقتراح أرخميدس أن جميع الظواهر التي يمكن ملاحظتها يمكن فهمها من خلال المبادئ الأساسية، تخيل البشر إمكانية وجود نظام لكل شيء. وعلى مدى القرن الماضي، اقترب الفيزيائيون من حل هذا اللغز. توفر نظرية النسبية العامة لألبرت أينشتاين أساسًا متينًا لفهم الكون على نطاق واسع، بينما تسمح لنا ميكانيكا الكم بفهم طريقة عمله على المستوى دون الذري. المشكلة هي أن النظامين لا يتفقان على كيفية عمل الجاذبية.
واليوم، يقدم الذكاء الاصطناعي أملاً جديدًا للعلماء الذين يواجهون التحديات الحسابية الهائلة التي ينطوي عليها كشف أسرار شيء معقد مثل الكون وكل ما فيه، وكينت ياجي، الأستاذ المشارك في كلية الدراسات العليا للعلوم الإنسانية والعلمية بجامعة فيرجينيا. Sciences، شراكة بحثية بين علماء الفيزياء النظرية وعلماء الفيزياء الحاسوبية في جامعة فيرجينيا والتي قد تقدم رؤية جديدة لإمكانية وجود نظرية لكل شيء أو، على الأقل، فهم أفضل للجاذبية، إحدى القوى الأساسية للكون. الكون.
اختراقات في مراقبة الكون
أحد جوانب نظرية النسبية العامة لأينشتاين هو أن الأجسام التي تتحرك عبر الفضاء تخلق موجات، تشبه إلى حد كبير تحرك القارب عبر الماء، ولكن حتى عندما تنشأ هذه الموجات عن الكواكب والنجوم والمجرات أو حتى الثقوب السوداء التي يمكن أن تخلق أقوى جاذبية ممكنة الحقول، فهي لا تزال صغيرة بشكل لا يمكن تصوره. ونتيجة لذلك، بعد مرور ما يقرب من مائة عام على نشر أينشتاين لأول مرة لأفكاره حول موجات الجاذبية، تم تطوير الوسائل التكنولوجية لمراقبتها. في عام 2015، اكتشف برنامج يعرف باسم LIGO، أو مرصد موجات الجاذبية بمقياس التداخل الليزري، وهو أحد أكبر المشاريع التي مولتها NSF على الإطلاق، موجات الجاذبية لأول مرة، مما أدى إلى جائزة نوبل في الفيزياء لقادة المشروع. وفي الوقت نفسه، قام الاتحاد الأوروبي بتمويل مرصد موازٍ يسمى VIRGO.
وقال ياجي: "كان هذا الاكتشاف أحد أهم اللحظات في الفيزياء خلال المائة عام الماضية".
ومع تقدم التكنولوجيا اللازمة لمراقبة الظواهر دون الذرية، تتقدم أيضًا القدرة الحسابية المطلوبة لمعالجة كميات هائلة من البيانات التي يجمعها علماء الفلك حول الكون. بالإضافة إلى ذلك، تسمح التطورات الجديدة في التعلم الآلي والذكاء الاصطناعي في السنوات الأخيرة للعلماء بإنشاء واختبار نماذج رياضية معقدة تصف الظاهرة التي يلاحظونها بمعدل لم يكن من الممكن تصوره ذات يوم.
يدرس ياغي موجات الجاذبية الهائلة الناتجة عن أزواج من الثقوب السوداء والنجوم النيوترونية المزدوجة، وهي من أكثر الأجسام كثافة في الكون والتي تكون أقوى بعشر مرات أس 10 من مغناطيس الثلاجة النموذجي، وفقًا لياجي، ويستخدم هذه الظواهر لتحليل اختبر نظريات أينشتاين حول الجاذبية واختبر القوانين الأساسية للفيزياء النووية بحثًا عن معلومات للمساعدة في حل الانفصال بين نظرية أينشتاين وميكانيكا الكم.
التمويل والتوعية التعليمية
ستوفر منحة CAREER، نيابة عن مؤسسة العلوم الوطنية الأمريكية، تمويلًا بقيمة 400,000 ألف دولار للكلية على مدى السنوات الخمس المقبلة، مما يخلق فرصًا لطلاب الدراسات العليا الحاليين والمستقبليين المهتمين بتطوير وتطبيق خوارزميات التعلم الآلي للمساعدة في شرح الملاحظات والتنبؤ بها. موجات الجاذبية وتمنحنا فهمًا عميقًا أكثر لسلوك الجاذبية.
بمجرد تصميم الخوارزميات الحسابية بدقة - وهي عملية يجب أن تستغرق أقل من بضعة أسابيع - قال ياغي إن فريقه سيكون قادرًا على معالجة البيانات التي جمعها مرصد LIGO لاختبار نظرية أينشتاين أسرع بمائة مرة. وقال ياجي: "إن حجم المساحة التي يمكننا البحث فيها عن هذه البيانات سيزداد بمقدار عشرة أضعاف".
إلى أي مدى سنقترب من نظرية كل شيء؟
وقال ياغي: "لا تزال هناك العديد من المشاكل التي تحتاج إلى حل". "آمل أن أراه في حياتي، لكنني لا أريد أن أكون متفائلاً للغاية".
وأوضح ياغي أن "إثبات النظرية يكاد يكون مستحيلاً". "سيكون هناك دائمًا خطأ في القياس في أي تجربة، لكننا سنستمر في محاولة معرفة ما إذا كان بإمكاننا العثور على دليل يدحض نظرية النسبية العامة. وفي الوقت نفسه، نستمر في اكتشاف مدى جمالها وصحتها".
وقال فيل أراس، رئيس قسم علم الفلك في جامعة فيرجينيا: "في الآونة الأخيرة، كانت هناك دفعة كبيرة للغاية نحو فهم أفضل لموجات الجاذبية، ليس فقط كتنبؤ أو مفهوم نظري، ولكن للتمكن من اكتشافها مباشرة". "لقد فتح هذا الجهد نافذة جديدة تمامًا على الكون وأعطانا طريقة جديدة لاختبار نظرياتنا حول كيفية تطور النجوم. وكان بحث كينت مهمًا جدًا لفهمنا لهذا الأمر."
المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:
تعليقات 3
اكتب على اليوتيوب - فيزياء من عالم آخر.
سوف تتلقى محاضرة من رجل لطيف يدعى تال الذي يشرح ذلك بالضبط. إنه أمر لا بد منه بالنسبة لأولئك الذين لا يستطيعون فهم سبب بقاء علماء الفيزياء لدينا عالقين دون إجابات.
يجب أن تعطي النظريات العلمية توقعات لنتائج التجربة التي يمكن اختبارها. وفي الدين هو العكس تماما.
نظرية كل شيء موجودة منذ زمن طويل.
هذه هي الألوهية، وقد تحدث الرمبام عنها منذ زمن طويل.
العلم لا يعمل إلا على إثبات ذلك.
لكي يأتي المستقبل، سيفهم الجميع هذا وهذا ما يقال "في ذلك اليوم يكون الله واحدًا واسمه واحدًا". سيكون هناك توازن بين معرفة أن هناك إلهًا إلهيًا يحرك الواقع، والاكتشاف الفعلي لكيفية ظهور ذلك لأعيننا بكل تفاصيله ما عدا الواقع.