ابتكر عالم من جامعة برمنغهام البريطانية "كوناً مصغراً" في مختبره للإجابة على سؤال جوهري في العلم: "ما هو الزمن؟". نشر البروفيسور جيوفاني بارونتيني نتائج بحثه في مجلة "فيزيكال ريفيو ريسيرش"، موضحاً كيفية قياس تدفق الزمن دون الحاجة إلى استخدام ساعة.
تقدم هذه التجربة بيئة اختبار قوية لأفكار علم الكون الكمومي والجاذبية، مما يتيح اختبار الأفكار المتعلقة بنشأة الكون المبكر تجريبياً. يمكن توسيع نطاق هذا النهج ليشمل أنظمة أكثر تعقيداً، مما يسمح للباحثين باستكشاف فيزياء "الانفجار العظيم" و"الانكماش العظيم"، ومحاكاة الثقوب السوداء في المختبر.
تفاصيل الحدث
أفاد بيان نشر يوم الجمعة بأن هذه النتائج تقدم نموذجاً علمياً ينشأ فيه مفهوم الزمن من التجربة نفسها. تشير بعض نظريات الفيزياء إلى أن الكون، في جوهره، لا يمتلك زمناً داخلياً، بل هو حالة كمومية واحدة ثابتة، تُظهر فيها الجسيمات خصائص موجية وجسيمية. تتعامل هذه النظرية الجديدة مع الكون بوصفه وحدة متكاملة دون ساعة خارجية، وأن أي إحساس بالزمن ينشأ من العلاقات الداخلية بين أجزائه.
استخدم بارونتيني سحابةً من 24 ألف ذرة فائقة البرودة، على بُعد أجزاء قليلة من المليار من الدرجة فوق الصفر المطلق، لإنشاء نظام كمومي مُحكم الإغلاق يُحاكي "كوناً" بسيطاً. حُصرت الجسيمات وفُصلت بواسطة حاجز رقيق مُشكَّل من شعاعي ليزر بترددات مختلفة، لتكوين منطقة مرصودة "مضيئة" وأخرى غير مرصودة "مظلمة" كما هو حال الكون الذي نعيش فيه.
السياق والخلفية
تتعلق هذه التجربة بفهم أعمق للزمن، حيث يتمدد القطاع "المضيء" وينهار بشكل متكرر، مُختبراً السيناريو الافتراضي لما يُشبه الانفجار العظيم والانكماش العظيم. تُتيح هذه التجربة إعادة بناء تسلسل الأحداث من داخل الكون المصغَّر نفسه، دون الحاجة إلى أي مرجع لساعة مختبرية خارجية.
وفق نتائج الدراسة، أثبتت التجربة أن الزمن قد ينشأ من التغيرات التي تحدث داخل النظام، بدلاً من اعتبار الزمن شيئاً خارجياً يعمل بشكل مستقل. أثبت نموذج "الكون المصغر" إمكانية خلق "الزمن" من خلال فوضى الذرات وانتشارها وسلوكها داخل النظام أو ما يُعرف علمياً بـ"الإنتروبيا".
التداعيات والتأثير
عندما يزداد أو ينقص انتشار الجسيمات في القطاع المضيء مع تحرك الذرات إلى الداخل أو إلى الخارج، يكون النظام "يتحرك للأمام في الزمن". وعندما لا يتغيَّر هذا التوزيع للذَّرات، يتوقف الزمن فعلياً. أطلق بارونتيني على هذه العملية اسم "الزمن الإنتروبي"، حيث وجد أن هذا النوع من الزمن يتدفَّق في اتجاه واحد ثابت، مما يُعطي "سهماً زمنياً" واضحاً يُرتِّب الأحداث ترتيباً متوالياً صحيحاً.
قال بارونتيني: "في بعض نظريات الكون، خصوصاً نظرية (الجاذبية الكمومية)، لا يظهر الزمن كخاصية أساسية. ومع ذلك، في الحياة اليومية، يتدفَّق الزمن من الماضي إلى المستقبل. لماذا يحدث هذا، في حين أن معظم قوانين الفيزياء الأساسية تعمل بالطريقة نفسها في الاتجاهين الأمامي والخلفي؟".
الأثر على المنطقة العربية
تقدم هذه الدراسة أول دليل تجريبي مضبوط على أن "الزمن" يُمكن تعريفه بالتغيُّرات التي تحدث داخل النظام بدلاً من كونه "ساعة خارجية" كما نتصوَّره الآن. هذا الابتكار قد يفتح آفاقاً جديدة للبحث العلمي في مجالات الفيزياء والفلك، ويعزز من فهمنا للكون والزمن، مما قد يؤثر على الأبحاث المستقبلية في المنطقة العربية.
في الختام، يُعتبر هذا البحث خطوة مهمة نحو فهم أعمق للزمن والكون، وقد يساهم في تطوير نظريات جديدة في علم الكونيات، مما يعكس أهمية البحث العلمي في تقدم المعرفة الإنسانية.