هل نتوهم أننا نعيش في عالم ثلاثي الأبعاد؟

هل الأبعاد الثلاثة لعالمنا الذي نعيش فيه هي مجرد وهم؟ تجربة جديدة من Fermilab ستكشف عن الإجابة.

تجربة فريدة من نوعها تجريها مختبرات مسرّع فيرمي الوطني - التابعة لوزارة الطاقة الأمريكية وتدعى بالهولوميتر Holometreبدأت بجمع البيانات، التي تهدف للإجابة عن أسئلة عميقة عن طبيعة الكون، أهمها: هل نعيش في وهم ثلاثي الأبعاد؟

بصورة مشابهة لمتابعتنا لشاشة التلفاز فنرى عالماً ثلاثي الأبعاد معروضاً على شاشة ثنائية الأبعاد فقط. فهل يمكن أن يكون ادراكنا لوجود ثلاثة ابعاد مكانية مجرد وهم؟ و المعلومات حول كل شيء بالكون يمكن أن تكون متضمنة في حزم صغيرة في فضاء ثنائي الأبعاد ؟

عند اقترابك من شاشة التلفاز، ستجد مربعات صغيرة تدعى بالـ Pixels هذه المربعات الصغيرة من المعلومات عندما ننظر إليها من بعيد ستشكل صورة كاملة ملساء المظهر. يُعتقد أن المعلومات في الكون مكونة أيضا من "بكسلات" صغيرة على نفس المبدأ، ولكنها صغيرة للغاية، أصغر من الذرة بـ 10 مليون مليار مليار مرة.يسمي العلماء هذه المرتبة من الأبعاد بطول بلانك.

تهدف التجربة لمعرفة إن كان نسيج الزمكان (الزمان-مكان) الذي يتكون منها كوننا يتكون من عناصر منفصلة كما تتألف المادة من الذرات مثلا أم أن هذا النسيج مستمر ومتصل؟

إن اكتشافاً كهذا سيغير مفهومنا الذي شكلناه منذ آلاف السنين عن طبيعة المكان كما يشرح كريغ هوغان مدير مركز فيزياء الجسيمات الفلكية في مختبرات فيرمي ومطور لنظرية تدعى "الشواش الهولوغرافي" حول هذا المفهوم.

تشير النظرية الكمومية إلى أنه لايمكن قياس موقع و سرعة الجسيمات ما دون الذرية بدقة بآن واحد ضمن ما يعرف بمبدأ الشك أو عدم التعيين. فإذا كان الفضاء أو المكان يتألف من وحدات صغيرة، بكسلات كالذرات مثلا فعندها ستخضع هذه المكونات الصغيرة لنفس قوانين ميكانيك الكم. والتأثيرات الكمومية التي تجعل الذرات مهتزة دوما حتى عندما تكون طاقتها أخفض ما يمكن ستجعل المكونات الدقيقة للنسيج الكوني تهتز أيضاً حتى عند أخفض طاقة ممكنة.

تفحص التجربة بشكل أساسي، مدى المعلومات الممكن تخزينها في حجم معين. في الفيزياء كلمة معلومات قد تعني مثلا عدد الحالات الفيزيائية لمنظومة مكونة من عدد من الجسيمات ضمن حجم معين. حيث – من المفترض- و بالمبدأ، أن يوجد حد لمدى مقدرتنا على معرفة موقع هذه المعلومات، مهما كانت دقة قياساتنا. الجهاز المستخدم من قبل مختبرات فيرمي لقياس ذلك هو أكثر الأجهزة التي صعنت دقةً على الإطلاق من أجل قياس الاهتزازات الكمومية للفضاء نفسه.

تستخدم التجربة حزماً من الليزر يؤدي وجود أي اضطراب في الفضاء الذي تعبره هذه الحزم الليزرية لحصول فروقات واختلافات تظهر واضحة على شكل تقلبات وتموجات في سطوع الليزر.

من المتوقع رصد هذا "الشواش الهولوغرافي" عند كل الترددات، ولكن ولتجنب رصد شواش ناجم عن مصادر أخرى، قاموا باختيار ترددات عالية جداً بحيث لا يظهر الشواش الناجم عن حركة الذرات العادية ضمن الخلفية (شواش الخلفية ربما يكون مصدرة تموجات كمومية، أو أشعة راديوية من أجهزة إلكترونية قريبة) . إن التجربة مصممة على أساس تعريف ذلك الشواش و محوه. ويقول آرون تشاو الباحث الأساسي في الفريق ومدير المشروع "إن وجدنا شواشاً لا يمكن التخلص منه سيكون مصدره اهتزازات الفضاء نفسه، وستكون التجربة قد كشفت عن صفة أساسية في الطبيعة. إن وجود نتائج أيجابية سوف يفتح مجالاً واسعاً للتساؤلات حول طبيعة الفضاء نفسه".

مصدر:

هنا

حقوق الصورة: Fermilab