الكون المعادي
فرضية الكون المعادي (بالإنجليزية: Negative Universe) هى فرضية مقترحة لحل معضلة الثقوب السوداء ، حيث أنها بإيجاز تلمح على وجود جانب آخر للكون مخالف للخصائص الفيزيائية الموجودة في البُعد الأصلى ، أى أن الكون مثل العملة له وجهان وكل وجهٍ مختلف عن الوجه الآخر في خواصه ، ولا يربط بينهما إلا عبر الثقوب السوداء.
الإنفجار العظيم هى نظرية سائدة في عالم فيزياء الفلك ، وضع أسسها جورج لومتر ، والتى تنص على أن الكون كان في حجم الذرة في وقت ما ،فكان كرة ملتهبة شديدة الكثافة والحرارة ، تمددت بسرعة جدا مكونةً نظام الكون الذى هو عليه ، ومن الأدلة التى تدعم نظرية الإنفجار العظيم هو إكتشاف العالِم إدوين هابل ، أن معظم المجرات تتباعد عن بعضها البعض بسرعة تتناسب طردياً مع المسافة التى بينهما ، وثابت هابل يُقدر بـ :
formula_1
هذا ما يوضح تباعد المجرات ، فعند دمج الفرضية مع نظرية الإنفجار العظيم فإننا سنفسرها كالآتى أن الكون عندما بدأ في الظهور فإن الطاقة الموجبة التى في الكون تساوى الطاقة السالبة في الكون ، ولا نقصد بالطاقة الموجبة أو السالبة أنهما مصطلحان لأنواع طاقات ، لكن نرمز لجميع الطاقات بالكون بهذين المصطلحين الرياضيين لأن محصلة الطاقات والزخم في الكون افتراضيًا قد تكون صفرًا وأيضًا ثابتة في حالة كان الكون نظامًا معزولاً حراريًا نظام حسب مبدأ الثرموديناميكا الأول:
formula_2
حيث أن Q هى الحرارة وتقاس بوحدة J
W الشغل المبذول
ΔU التغير في الطاقة الداخلية
فبما أن هناك طاقة موجبة يجب أن تكون هناك طاقة سالبة حتى يتزن الكون حرارياً ، مثل طاقة الوضع وطاقة الحركة ، وبالمثل بما أن هناك أبعاد موجبة لابد نظريا من وجود أبعاد سالبة للكون ، وكل ذلك ظهر عند الإنفجار العظيم. وما يدل على أنه واجب وجود جانب للكون معادٍ هو أن هناك مادة ومضاداتها مثل الإلكترون والبوزيترون فعندما يلتقيان حسب مخطط فاينمان تحدث عملية الإفناء وتتحول المادة إلى طاقة ، وكذلك الأمر في باقى المواد. فمن هنا تستمد الفرضية أدلتها على وجود جانب للكون من المضادات، وحيث أن معادلة ديراك هى المعادلة التى تدل على وجود نقيض للجسيمات وهى معادلة دامجة بين النسبية العامة لآينشتاين وقواعد ميكانيكا الكم وصياغتها الرياضية:
formula_3
فهى معادلة رياضية من الدرجة الثانية فيكون جذرا المعادلة ل و م ، أى أن للمعادلة مجموعتى حل ولكن مختلفين في الإشارة ، فإستدل عليها بأنها المادة المضادة، فبما أن المادة ومضاداتها يجب ان يكونا متواجدين بنسب متساوية بحيث عند جمعهم يساوى الصفر ، فهذا يعنى حتى يظل الكون بدون إفناء فهذا يتطلب أن تكون المادة معزولة بقدر كافٍ عن نقيضتها ، وهذا ما تنص عليه الفرضية. فالمادة تُفند وتعود إلى طاقة تنتشر على هيئة موجات غاما ولكن الطاقة لا تُفنَى ولا تستحدث من عدم ، كما في قانون انحفاظ الطاقة. فالفرضية لا تعارض الإنفجار العظيم بحيث أنه إنفجار واحد وانبثق منه جانبان للكون.
أصل الكون مختلف عليه بعض الشىء ، ولكن هناك فرضٌ قد يَصِحُّ في المجتمع العلمى يعرضه العالم الفيزيائى الفلكى لورانس كراوس مدير مشروع الأصول في جامعة اريزونا بالولايات المتحدة ، فهو يعرض في إحدى محاضراته أن الكون قد ينشأ من الفراغ الكمى عن طريق التذبذبات الكمومية ، وانتشر كتاب " Universe from nothing " وهو كتاب تعرض لنقدٍ من الدينيين ولكن تلقى دعم كبير من اللادينيين ، لكن هذا ممكن الحدوث ، لأنه حسب قوانين الكم فإن اللاشىء قد يكون شيئاً فإذا صحَّ ما فُرضَ عن أصل الكون فإن ذلك لا يتعارض مع الفرضية ، بل إن الفرضية تتوافق مع أصل الكون الذى يقترحه لورانس كراوس.
فى النجوم في الكون تتم تفاعلات تختلف عن التفاعلات الكيميائية في أنها تكون تفاعلات بين أنوية العناصر فيحدث لها إندماج نووى يخرج عنه طاقة نظراً لأن العنصر يكون غير مستقر فتخرج منه طاقة زائدة ليتحقق الإستقرار النووى للعنصر، فعندما يتفاعل الديوتيريوم مع ديوتيريوم آخراً نووياً تتكون ذرة الهيليوم وتخرج طاقة بمقدار 3.3Mev والمعادلة الكيميائية لها تكتب هكذا :
^{2}_{1}H +^{2}_{1}H -> ^{3}_{2}He + ^{1}_{0}n + 3.3MeV
فالطاقة الناتجة عن ذلك الإندماج النووى تنتقل على هيئة إشعاعات أو موجات كهرومغناطيسية ، تتأثر تلك الموجات الكهرومغناطيسية بالجاذبية الشديدة للنجم التى تعمل في عكس إتجاه الموجات ، مما يحقق الإستقرار النسبى للنجم ، فعندما يترسب الحديد من ضمن سلسلة التفاعلات النووية ، يصبح النجم فاقد للطاقة ؛ لأن الحديد لا ينتج عنه أى طاقة ، وبالتالى تهيمن قوة الجاذبية على النجم مما تجعله ينهار على نفسه ، فمن هنا يبدأ حجم النجم يتقلص ، فحسب النسبية العامة لآينشتاين فإن إنحناء الزمكان يعتمد على مدى كثافة المادة ، فكلما زادت الكثافة زاد الإنحناء وبالتالى تزداد قوة الجاذبية ، يُعطى الكثافة من المعادلة :
formula_4
حاصل قسمة الكتلة على الحجم يكون الناتج الكثافة ، فعند بحث نهاية دالة الحجم [ الكثافة ] عندما يؤول الحجم إلى الصفر :
formula_5
بحيث دالة الحجم هو قيمة الكثافة
formula_6
فالدالة ليس لها نهاية عندما يكون الحجم صفر أى أن الكثافة تكون ليس لها نهاية أيضاً وبالتالى الجاذبية عند مركز الثقب الأسود تكون نظريا لا نهائية :
formula_7{"version":2,"width":641,"height":309,"data":[{"name":"table","values":[{"x":500,"y":1},{"x":250,"y":2},{"x":125,"y":3},{"x":0,"y":4}]}],"scales":[{"name":"x","type":"linear","range":"width","zero":false,"domain":{"data":"table","field":"x"}},{"name":"y","type":"linear","range":"height","nice":true,"domain":{"data":"table","field":"y"}}],"axes":[{"type":"x","scale":"x"},{"type":"y","scale":"y"}],"marks":[{"type":"line","from":{"data":"table"},"properties":{"enter":{"x":{"scale":"x","field":"x"},"y":{"scale":"y","field":"y"},"y2":{"scale":"y","value":0},"interpolate":{"value":"monotone"},"stroke":{"value":"steelblue"},"strokeWidth":{"value":3}}}}]}
فعندها سيكون هناك ما سنسميه كمصطلح جديد "المعبر الكونى" [ بالإنجليزية : Universal passage ] ، هذا المعبر هو الطريق الوحيد لإتصال طرفي الكون ببعضه بحيث أنهم يتبادلون الطاقة والمادة ، فعندما يسقط شىء فى الثقب الأسود فإنه ينتقل عبر المعبر الكونى حتى يصل إلى الأبعاد الصفرية ، حيث يكون الحجم فى ذلك الموضع مساوٍ للصفر تماماً، ثم ينتقل إلى الأبعاد السالبة للكون وهناك قوة طرد من الثقب الطارد [ مضاد الثقب الأسود ].
صاغ الفيزيائى النظرى ستيفن هوكينغ معادلة توضح أن كتلة الثقب الأسود تتناقص شيئاً فشيئاً في مقابل زيادة في درجة حرارة هوكينغ والمعادلة تكتب كما يلى :
formula_8
فيمكن تعديل المعادلة السابقة حتى تتوافق مع الفرضية وما تفترضه ، لربط إشعاع هوكينغ بالجانب الآخر للكون فتكون بالشكل الآتى :
formula_9
حيث أن x هو المعبر الكونى ونجد أن العلاقة عكسية بين طول المعبر الكونى وإشعاع هوكينغ ، فإنه كلما زاد درجة حرارة إشعاع هوكينغ كلما تقلص طول المعبر الكونى الواصل بين الطرفين من الكون.
وهذا إفتراض إفترضه طالب مصرى يُسمى [ Ahmed Neutron ] ، لحل معضلة الثقوب السوداء ، وهذا الإفتراض سيكون صحيحاً تماماً فقط عندما يتم رصد أى جسم طارد للمواد في كوننا
إجراء هذه التجربة صعب جداً حيث أنه حسب ظاهرة التشابك الكمومي فإن الإلكترونان المتشابكان سيتم إجراء بينهما إتصال فينقل معلومات إلى الآخر بغض النظر عن المسافة بينهما ، فسنراقب إلكتروناً ويكون في عالمنا ونراقب الإلكترون الآخر وهو في رحلته داخل الثقب الأسود ، فعندها يتم تدوين الملاحظات والتغيرات التى تطرأ على الإلكترون ، ومن خلالها سنعلم ما إن كان هناك وجه آخر للكون أم لا.
فى حقيقة الأمر الأبعاد السالبة ليست أبعاداً سالبة حقاً بل إن إشارة السالب تدل فقط على المعاكسة ، بمعنى أننا في الميكانيكا إذا قلنا سرعة الجسم a تتحرك بنفس سرعة الجسم b في إتجاهين متضادين فتُكتب العلاقة بينهما كالآتى :
formula_10
وهذا لا يعنى أن السرعة بالسالب ولكن تعنى فقط أنها معاكسة للسرعة الأخرى ، فعندما نتحدث عن الأبعاد فإننا نقصد dy , dx , dz , dt بإضافة بُعد الزمن حسب النظرية النسبية الخاصة ، فإن أبعاد الكون السالب تكون بنفس كيفية مثال السرعة السابق :
formula_11
formula_12
formula_13
formula_14
فعند ملاحظة بُعد الزمن معاكس للزمن في الكون الموجب فإذا كان الزمن يسير للمستقبل في الجانب الموجب من كوننا ، فإن الزمن يسير للماضى في الكون المعادي ، أو جانب الكون السالب، بمعنى أن مستقبلنا هو ماضى بالنسبة للكون السالب وماضينا هو مستقبل للكون السالب ، وهذا يُمْكِن رؤيته أنه شىء متعسر الفهم للبعض ، كيف يكون الماضى مستقبلاً والعكس؟ ، الإجابة تكون هو إشارة السالب ، فنطرح مثالاً على ذلك ، تخيل أنك تسافر للولايات المتحدة مضى شهر وأنت هناك ثم إنتقلت إلى كندا وأمضيت فيها شهرين ، وهذا هو ترتيب الأحداث المنطقى هو أنك ذهبت للولايات المتحدة أولاً ثم إلى كندا، ولكن في الكون المعادي لنا ، الترتيب سيكون أنك ذهبت إلى كندا أولاً وأمضيت شهرين ثم إلى الولايات المتحدة وأمضيت شهراً ثم إلى بلادك!
وهذا نراه غريباً بعض الشىء في تعميم المثال السابق على الكون ذاته ، فحسب المثال السابق فإن الكون بدأ وانتهى في نفس الوقت ، فذلك يتحتم علينا أن نؤمن بأن كوننا مغلق وليس مسطحاً أو مفتوحاً ، لأن الكون المغلق هو الكون الوحيد الذى سوف ينقبض على نفسه ، فإن الفرضية تنص على أن الكون له نقطة بداية وهو الإنفجار العظيم ، ونقطة النهاية هو الإنقباض العظيم ، فالعكس حدث في الكون المعادي. ويجب علينا أن نأخذ في الإعتبار إمكانية السفر عبر الزمن للماضى ، الآن يتحتم علينا كفيزيائيين أن نُشَكِّل معادلة تصف ذلك الكون. فالمعطيات التى لدينا هو أن الزمن الموجب = - الزمن السالب
formula_15
فلجعل الزمن نسبياً يجب علينا إضافة معامل formula_16 للمعادلة ولكن طرفها الأيسر فقط ؛ لأننا سنكون راصدين وليس مرصودين
formula_17
فلحساب الزمن في الكون السالب بدلالة كوننا ، يجب أن نرتب صيغة المعادلة فتكون كالآتى :
formula_18
علينا الآن تعويض مكان السرعة لجعل المعادلة أكثر عمومية فيكون السرعة النسبية v هى سرعة توسع الكون ، فزيادة توسع الكون يعود على الكون المعاكس بالنقصان بنفس المقدار، فيمكننا حساب المجموع الكلى للزمن الكونى :
formula_19
بحيث أن formula_20 هو عمر الكون لدينا ، بهذه الطريقة يمكن حساب عمر الكون السالب.