كارثة علم الفيزياء.. هل نعيش في "فقاعة كونية" كبيرة؟
وتعتمد هذه قياسات التي يجريها العلماء لحساب سرعة الكون على تقنيتين رئيسيتين: الأولى تستند إلى بيانات مأخوذة من المراحل المبكرة جدا لتاريخ الكون، مثل إشعاع الخلفية الكونية، في حين ترتكز الثانية على رصد المجرات القريبة والنجوم المتغيرة في الكون المحلي (القريب من مجرتنا).
أصل التوتر
المدهش والمثير لانتباه العلماء دوما كان أن نتائج الطريقتين تختلف بشكل واضح رغم تكرار التجارب وتحسين دقتها، إذ يقاس تمدد الكون بما يُعرف بـ"ثابت هابل-ليميتر"، وهو مقياس يحدد السرعة التي تتباعد بها المجرات عن بعضها البعض.
وعند حساب هذا الثابت استنادا إلى البيانات الكونية القديمة، تُقدّر القيمة بنحو 244 ألف كيلومتر في الساعة لكل مليون فرسخ فلكي (ما يعادل نحو 3.2 ملايين سنة ضوئية).
أما إذا استُند إلى قياسات المجرات الأقرب إلينا في الزمان والمكان، فإن القيمة ترتفع إلى 264 ألف كيلومتر تقريبا لنفس المسافة.
هذا الفارق -الذي لا يمكن تفسيره بسهولة- يفتح باب التساؤلات حول ما إذا كنا نواجه حدودا في فهمنا لطبيعة الكون أم أننا على أعتاب اكتشافات جديدة تغير قواعد الفيزياء كما نعرفها.
فقاعة كونية
وتقدم دراسة جديدة، عُرضت خلال اجتماع الجمعية الفلكية الملكية لعام 2025 في مدينة دورام البريطانية، فرضية جريئة، تقول إننا، نحن والكوكب الأرضي، بل مجرتنا درب التبانة، نعيش داخل "فقاعة كونية" ضخمة، قد تكون السبب في أننا نُلاحظ توسعا أسرع للكون محليا مقارنة بما يُحسب من النموذج الكوني التقليدي.
ويفترض الباحثون أن قُطر هذه الفقاعة يساوي حوالي مليار سنة ضوئية، وكثافتها أقل بنحو 20% من متوسط كثافة الكون ككل.
وبحسب الدراسة، يؤدي وجودنا في مركز الفراغ إلى تدفق المادة خارجه نحو الخارج، وهذا يجعل سرعتنا النسبية (أي السرعة داخل الفقاعة مقارنة ببقية الكون) أكبر، فيعطي ذلك انطباعا بتوسع محلي أسرع، إلا أن السرعة في الأصل متطابقة بين الكون المبكر والمحلي.
يوضح الدكتور إندرانيل بانيك، من جامعة بورتسموث في تصريح حصلت الجزيرة نت عليه نسخة منه: "أحد الحلول المحتملة لهذا التناقض (يقصد توتر هابل) هو أن مجرتنا قريبة من مركز فراغ محلي كبير".
ويضيف: "سيؤدي ذلك إلى سحب المادة بفعل الجاذبية نحو الجزء الخارجي عالي الكثافة من الفراغ، وهذا يؤدي إلى أن يصبح الفراغ أكثر فراغا مع مرور الوقت، ومع هذا التوجه، ستكون سرعة الأجسام بعيدا عنا أكبر مما لو لم يكن الفراغ موجودا. وهذا يُعطي انطباعا بمعدل تمدد محلي أسرع".
ويوضح بانيك أنه من تلك النقطة، فإن "توتر هابل ظاهرة محلية إلى حد كبير".
أصداء الانفجار العظيم
وجدت هذه الفرضية الجديدة دعما بسبب الاتفاق مع ما يسميه العلماء "التذبذبات الصوتية الباريونية"، ولفهمها تخيل الكون في لحظاته الأولى (قبل 13.8 مليار سنة) كـ"حساء ساخن وكثيف" مليء بالجسيمات دون الذرية، بما في ذلك فوتونات الضوء.
في ذلك الوقت، كانت هناك موجات صوتية تنتشر عبر هذا الخليط بسبب التفاعلات بين المادة والضوء، مثل التموجات في بركة ماء.
وبعد حوالي 380 ألف سنة من الانفجار العظيم، برد الكون بما يكفي لكي يطلق الضوء بحرية (وهو ما نراه اليوم كالخلفية الإشعاعية الكونية)، وعند هذه اللحظة، توقفت هذه الموجات الصوتية، لكن "الأصداء" أو الآثار المتبقية لهذه التموجات بقيت محفوظة في توزيع المجرات.
ويستخدم العلماء هذه الأصداء الكونية لمقارنة المسافة بين المجرات لأنها تترك ما يشبه البصمة في العلاقة بين المسافة وما يسمى بالانزياح الأحمر، لكن إذا كنا داخل فراغ كوني ضخم، فإن ذلك يجعل بيانات لتذبذبات الصوتية الباريونية "منحنية" قليلا مقارنة بالتوقعات العادية.
وبحسب الدراسة، فإن هذا الانحناء في البيانات قد لوحظ بالفعل في دراسات الكون المحلي، وبدراسة قياسات لتذبذبات الصوتية الباريونية المتاحة على مدار الـ20 عاما الماضية، أظهر الفريق البحثي أن نموذج الفقاعة أكثر احتمالا بحوالي 100 مليون مرة من نموذج اللافقاعة.
كارثة علم الكونيات
توتر هابل هو كارثة علم الكونيات الحالية، لأن ثابت هابل يسري حكمه على كل ما هو كوني، فهو يحدد المعدل الذي يتوسع من خلاله الكون، وبالتالي يرشدنا إلى معرفة عمره، ويرسم الجدول الزمني لتتالي الأحداث فيه وصولا إلى حجمه الحالي والمستقبلي.
كما أنه يساعد العلماء على تقدير المسافات إلى الأجرام الأخرى في جميع أنحاء الكون. إلى جانب ذلك، فإن قيمة ثابت هابل تساعد العلماء على فهم خصائص الطاقة المظلمة والمادة المظلمة، وهما مكونان غامضان يمثلان 95% من تركيب هذا الكون، لا يعرف العلماء عنهما إلا أقل القليل.
والخلل في ذلك معضلة، حيث أدى إلى انقسام في المجتمع العلمي بين مَن يرى أن المشكلة في البيانات أو الإحصاءات أو الأساليب المستخدمة لقياس الثابت، وبين مَن يعتقد أن الخلل امتد إلى النظرية نفسها أو قُل النموذج والأساس النظري الذي تعتمد عليه تلك القياسات أو حتّى فيزياء الكونيات من الأساس، التي تبني نفسها على نتائج النظرية النسبية العامة لألبرت أينشتاين.
ويعد "بافيل كوروبا"، الأستاذ بمعهد هيلمهولتز للإشعاع والفيزياء النووية بجامعة بون الألمانية، واحدا من أولئك الذين يعتقدون أن الخلل يكمن في الأساس النظري، وبالتالي هو أحد العلماء الذين يكرسون أنفسهم لحلٍّ لهذه الكارثة، عبر وضع نظرية بديلة.
وأوضح كوروبا في تصريحات للجزيرة نت أنه "يمكن تفسير توتر هابل عبر دراسة اختلاف كثافة المجرات، فمجرتنا توجد في منطقة من الكون ذات كثافة مجرية منخفضة نسبيا".
وتأتي فكرة كوروبا التفسيرية هذه في إطار دراسة نشرها في 2023 بصحبة فريق من الباحثين في دورية "مونثلي نوتيس" التابعة للجمعية الفلكية الملكية، وتشير الورقة إلى أننا نسكن داخل فقاعة كونية هائلة، بما يتفق مع افتراض الدراسة الأخيرة.
تحديات ليست بالسهلة
الفرضية الجديدة التي تعتمد عليها الدراسة الجديدة تواجه لا شك تحديات كبيرة، فهي تتعارض مع مبدأ أساسي في النموذج القياسي لعلم الكونيات، أو اختصارا "لامدا سي دي إم".
ويفترض هذا النموذج أن الكون أشبه ما يكون بحساء متجانس، موزع بشكل متساو ومتشابه في كل الاتجاهات إذا نظرنا له على مقاييس ضخمة جدا (مليارات السنين الضوئية)، بمعنى أنه لا يوجد مكان "خاص" أو منطقة فارغة تماما وأخرى ممتلئة جدا.
وبالتالي، لو كان هناك فراغ ضخم جدا حولنا، فهذا يعني أن الكون غير متجانس على مقياس كبير، ومن ثم فإذا صحت الفرضية الجديدة، فإن العلماء بالتبعية سيكونون بحاجة لإعادة النظر في أسس علم الكونيات، التي بنيت عليها النظريات المعاصرة، وهذا ما يؤكد علماء مثل كوروبا ضرورة حدوثه.
هاشتاغز
جرب ميزات الذكاء الاصطناعي لدينا
اكتشف ما يمكن أن يفعله Daily8 AI من أجلك:
التعليقات
لا يوجد تعليقات بعد...
أخبار ذات صلة
الجزيرة
منذ 2 ساعات
- الجزيرة
مهندس المعجزات.. كيف يتمكن النمل الأبيض من بناء مدن فائقة الدقة؟
قد لا يتجاوز حجم النملة البيضاء الواحدة حجم ظفر الإصبع، وهي مخلوق هش، شفاف الهيكل، وشديد الحساسية لأشعة الشمس، بل يكفي أن يطأها شخص بقدمه دون أن يشعر لينهي وجودها. ومع ذلك، حين تجتمع ملايين من هذه الكائنات الدقيقة فإنها تتحول إلى مهندس معماري بارع، قادر على بناء تلال طينية شاهقة. وبعض هذه التلال يرتفع حتى 5-8 أمتار، أي ما يعادل بالنسبة لحجم النمل الأبيض بناء ناطحات سحاب أو مدن تمتد لكيلومترات، إذا ما قورنت بجسم الإنسان. إنها ليست مجرد كتل ترابية ضخمة، بل هي مدن بمعنى الكلمة، تحتوي على شبكة معقدة من الغرف والأنفاق والقنوات التي تعمل على تنظيم درجة الحرارة والرطوبة وتدفق الهواء، بما يضمن بقاء المستعمرة والفطريات التي تزرعها لتقتات عليها. لكن ما يثير الذهول حقًا أن كل هذا يُبنى دون مخطط هندسي أو قائد مركزي. ولا توجد "نملة معمارية" ترسم التصاميم أو توزّع الأوامر على العمال، بل تُبنى هذه التلال عبر قواعد بسيطة مطبقة محليًا من كل فرد، وتترابط تلك التصرفات الفردية الصغيرة لتشكل في النهاية أنماطًا معمارية مذهلة. هندسة بلا عقول مركزية تبدأ العملية بمزيج من التربة واللعاب والروث، حيث تبني النملة الواحدة كرة صغيرة من الطين، وتضعها في مكان مناسب. وقاعدة البناء هنا بسيطة "إذا رأيت نملة قد وضعت كرة طينية، ضع أنت الأخرى فوقها أو بجانبها" ومن هذه التكرارات الصغيرة ينشأ مع مرور الوقت برج شاهق ومعقد. ولكن النمل الأبيض لا يكتفي بتكرار أعمى، فهو حساس للغاية لتغيرات بيئته، ويستجيب لها لحظة بلحظة. فالرطوبة، مثلًا، تلعب دورًا رئيسيًا في توجيه عمليات البناء، ففي دراس ات حديثة أجريت على النمل الأبيض، اكتشف الباحثون أن عاملات البناء في النمل الأبيض تستشعرن الفقاعات الرطبة المتسربة من شقوق العش، فإذا شعرن بفقاعة رطوبة، تضعن كرات طينية عند حافتها، مما يدفع الفقاعة إلى الامتداد تدريجيًا، فيواصلن البناء للأعلى. أما إذا تسرب هواء جاف أو هبت رياح قوية فجأة، تتلاشى الفقاعة الرطبة ويتوقف البناء فورًا. وإذا ارتفع مستوى ثاني أكسيد الكربون داخل التل بشكل خطير على الفطريات (التي تتغذى عليها قطعان النمل الأبيض) تهرع العاملات لفتح فتحات تهوية جديدة أو توسيع الأنفاق لتجديد الهواء. وإذا ارتفعت درجة الحرارة، بنى النمل الأبيض أبراجًا تعمل مثل المداخن لتسريب الهواء الساخن للخارج. وإذا كان الجو باردًا، أغلق الفتحات وعزل الجدران بالطين للحفاظ على الدفء. وتمثل تيارات الهواء أيضًا إشارات، فإذا شعر الأفراد بتدفق قوي مفاجئ، تعاملوا معه كإشارة خطر وسدوا الفتحة على الفور. أما التيار اللطيف فيستغلونه لإنشاء نظام تهوية طبيعي أشبه بمكيف هواء ذاتي التشغيل، بحسب دراسة نشرت عام 2024 بدورية "إي-لايف". المستعمرة ككائن حي فائق يظهر ما سبق أنه حينما نراقب سلوكيات النمل الأبيض، يبدو كما لو أننا أمام كائن واحد ضخم وليس ملايين الكائنات الصغيرة. ولا تعرف أي نملة بشكل فردي التصميم النهائي للتلة، تمامًا كما لا تعرف أي خلية عصبية في دماغك أنك تفكر الآن. لكن عبر شبكة معقدة من التفاعلات المحلية، يظهر ذكاء جماعي يسمح للمستعمرة بحل مشاكل معقدة مثل تنظيم التهوية والدفاع عن النفس وبناء الهياكل. ويطلق علماء الأحياء على هذا النوع من الكائنات اسم "الكائنات الفائقة" فالمستعمرة، بكل أفرادها، تعمل كأنها جسد واحد، والتلة هي "جلدها ورئتها". والفطريات المزروعة بداخلها تمثل جهازها الهضمي، أما النمل الفردي فهو مثل خلايا متناثرة داخل هذا الكائن الأكبر. وبحسب هانتر كينغ الباحث من مختبرات ل. ماهاديفان بجامعة هارفارد، يمكننا تخيل التل ككائن حي ضخم، يتكون من ملايين النمل، لكل فرد وظيفة مثل عضلة أو خلية دم. ويعد ذلك، في علوم التعقد، نموذجا مثاليا على ظاهرة الانبثاق، فنحن أمام أفراد يعملون بقوانين بسيطة وبشكل مستقل، لكن هذه القوانين تجعلهم يتفاعلون مع الجيران، بشكل يؤدي لنشوء نظام معقد يحمل صفات أكبر من مجموع أفراده، ويطور ذلك ما نسميه سلوكا أو ذكاء جمعيا. سؤال البشر إن ما يفعله النمل الأبيض لم يعد يثير إعجاب علماء الأحياء فقط، بل أصبح مصدر إلهام للهندسة والروبوتات. فقد طوّر مهندسون معماريون مباني ذكية بنظام تبريد سلبي مستوحى من تلال النمل الأبيض، وتبنى خبراء الروبوتات خوارزميات بناء جماعي مستوحاة من هذه الحشرات لبناء منشآت بلا حاجة لتوجيه مركزي. وعلى سبيل المثال، يمكن أن تتأمل مشروع "ترمس" وهي روبوتات صغيرة صممتها مجموعة بحثية من جامعة هارفارد لتقليد الطريقة التي يبني بها النمل الأبيض مساكنه. والفكرة الأساسية بسيطة، فكما أن النمل الأبيض يبني أعشاشًا ضخمة دون قائد أو خطة مركزية، كذلك تتم برمجة هذه الروبوتات لتعمل بشكل جماعي وتبني هياكل معقدة دون الحاجة إلى التحكم عن بُعد أو أوامر مباشرة من البشر. ولا يعرف كل روبوت بسيط جدًا شكل البناء النهائي لكنه يعتمد على قواعد محلية بسيطة مثل "إذا وجدت حجارة في مكان معين، ضع فوقها لبنة جديدة، وإذا كان المكان مزدحمًا، انتظر حتى يفرغ الطريق، وإذا لاحظت فراغًا في مستوى معين، ابدأ بتعبئته". وإلى جانب ذلك، فكل روبوت يحتوي على حساسات لرؤية البيئة القريبة جدًا منه (مثل مستشعرات الحركة) وذراع ميكانيكي لحمل ووضع الطوب، إلى جانب برنامج يتحكم بخطواته وفق القواعد البسيطة السابقة. وقد لاحظ الباحثون أنه عندما يعمل عشرات الروبوتات معًا، يظهر شكل معقد تدريجيًا مثل أقواس أو جدران أو أبراج. وقد صمم العلماء هذه التجارب لفهم كيف يبني النمل الأبيض مجتمعاته بشكل ذاتي التنظيم، ولاستخدام الفكرة في مشاريع حقيقية مثل بناء هياكل في أماكن يصعب وصول البشر إليها (مثلا على القمر أو المريخ) وعمليات الإنقاذ بعد الكوارث (بناء ممرات أو جسور بسرعة) وطبعا تطوير تقنيات الذكاء الجماعي في الروبوتات. وإلى جانب التطبيق العملي لهذه الهندسة المدهشة، يبقى سؤال فلسفي يلوح في الأفق: هل النمل الأبيض "ذكي" لأنه يبني تلالًا متقنة ؟ أم أنه مجرد منفذ لقواعد غريزية بسيطة؟ ربما تكمن الإجابة في أن الذكاء لا يحتاج إلى وعي بالضرورة، بل قد يكون خاصية ناشئة عن تفاعل مكونات بسيطة جدًا، كما يتصور بعض الباحثين إنه ما يحدث في عقولنا البشرية. وفي النهاية فإن هذه التلال ليست مجرد أكوام طين، بل هي كتب مفتوحة تخبرنا عن عالم لم نكن لنتصور وجوده في حياتنا، وعن إمكانية ظهور أنماط معقدة من أبسط القواعد، وعن قوة التعاون التي تتجاوز حدود الأفراد لتصنع عقولًا جماعية تفكر وتخطط وتبني.
الجزيرة
منذ 16 ساعات
- الجزيرة
طريقة ألمانية تقلل استهلاك الطاقة في الذكاء الاصطناعي 100 مرة
نجح فريق بحثي من جامعة ميونخ التقنية في تطوير طريقة جديدة لتدريب الشبكات العصبية الصناعية بدون الحاجة إلى الحوسبة المكثفة المكلفة في الطاقة والموارد. ووفقا للنتائج التي عُرضت في مؤتمر "نيور آي بي إس 2023" وفي الدراسة المنشورة حديثا، فإن هذه الطريقة الجديدة لا تعتمد على أساليب التحسين التقليدية، بل تتبع نهجا جديدا يجعلها أسرع بنحو 100 مرة، وبالتالي تكون أكثر كفاءة في استهلاك الطاقة. ويقول محمد خليف أستاذ علوم الحاسب في الأكاديمية العربية للعلوم والتكنولوجيا والنقل البحري بمصر في تصريحات حصرية للجزيرة نت "يمكن اعتبار هذه المنهجية تغييرا جذريا، ولكنها لا تزال في بدايتها، إنها أشبه بشخص يفهم جيدا ويعرف أين يبحث ليجد الإجابة، معتمدا على تخمين ذكي، وقد تمثل نقلة من الاعتماد على كمّ البيانات إلى التركيز على نوعية وذكاء عملية التعلم". عقل حاسوبي بتكلفة باهظة أصبحت تطبيقات الذكاء الاصطناعي مثل النماذج اللغوية الضخمة "شات جي بي تي" و"جيميناي" وغيرها جزءا لا يتجزأ من حياتنا اليومية، وتوفر مراكز البيانات -التي تستهلك كميات هائلة من الطاقة- قدرات الحوسبة والتخزين والنقل اللازمة لعمل تلك النماذج. وفي ألمانيا وحدها، بلغ هذا الاستهلاك نحو 16 مليار كيلوواط/ ساعة في عام 2020، أي ما يعادل قرابة 1% من إجمالي استهلاك الطاقة في البلاد، ومن المتوقع أن يصل هذا الرقم إلى 22 مليار كيلوواط/ ساعة العام الجاري. الشبكات العصبية هي الأساس الذي تقوم عليه مهام تقنيات الذكاء الاصطناعي الحديثة مثل الترجمة الآلية والتعرف على الصور والنماذج اللغوية الضخمة، وتعمل من خلال مجموعة ضخمة من "العُقد" أو "الخلايا العصبية" الصناعية المترابطة، حيث يتم تمرير الإشارات وتعديلها بناء على "أوزان" محددة. وعادة ما تكون عملية "تدريب" هذه الشبكات مكلفة وطويلة، إذ تعتمد على إعطاء الشبكة آلاف أو ملايين الأمثلة، وتحديث الأوزان تدريجيا عبر عمليات حسابية مكررة تتطلب قوة حوسبة هائلة. وتتم عملية التعلم هذه من خلال وجود نموذج رياضي أو احتمالي في القلب من الشبكة العصبية تتم تغذيته بكميات كبيرة من الأمثلة، ويتعلم النموذج من هذه الأمثلة وينشئ أنماطا أو نماذج داخلية، بحيث إذا واجه بيانات جديدة شبيهة أو مقاربة لهذه الأنماط يستطيع تصنيفها بدقة، بحسب خليف. ويضيف خليف "يمكن تشبيه ذلك بعملية تعلم الطفل الصغير الذي يكتسب الخبرات والتجارب من خلال ملاحظة وسماع وتكرار الأحداث المحيطة به، مثل تناول الطعام، ومراقبة أفعال والديه وأصدقائه، ومشاهدة التلفزيون، ويكتسب الطفل الخبرات باستمرار، مما يمكنه لاحقا من فهم الأمور بنفسه بناء على المعلومات التي تلقاها سابقا". الكيف وليس الكم وبدلا من توزيع الأوزان في النماذج الرياضية عشوائيا أو تحسينها تكراريا تعتمد الطريقة الجديدة على تحديد النقاط الأكثر تأثيرا في بيانات التدريب، وتحديدا تلك التي تُظهر تغيرات سريعة في القيم أو الفئات، أي ذات التأثير الأقوى، وبالتالي تُستخدم هذه النقاط لتوليد الأوزان مباشرة دون الحاجة إلى التدريب التكراري التقليدي، مما يجعل عملية تحديد الأوزان الضرورية للنموذج تتم بأقل قدر من القدرة الحاسوبية، وهو ما يتيح تدريب الشبكات العصبية بسرعة أكبر وباستهلاك أقل للطاقة. ومع تعقّد التطبيقات الحديثة -من السيارات ذاتية القيادة والمساعد الذكي إلى الطب الشخصي- يصبح تقليص زمن التدريب واستهلاك الطاقة أولوية، إذ لا تعتمد الطريقة الجديدة على تغذية النموذج بكل الأمثلة الممكنة كما هو الحال في النهج التقليدي. ويقول خليف "الطريقة الاحتمالية الجديدة أشبه بشخص يستطيع استخدام حدسه وخبراته ليركز على الاحتمالات الأكثر ترجيحا بدلا من تجربة كل شيء، فبدلا من المحاولة في كل الاتجاهات الممكنة يحاول النموذج السير في الاتجاه الصحيح منذ البداية"، وهذا لا يعني فقط تقليل الجهد، بل أيضا تقليل استهلاك الطاقة والموارد وجعل الذكاء الاصطناعي أكثر استدامة. وأظهرت تجارب الفريق البحثي أن النموذج الناتج عن هذه الطريقة يحقق دقة مماثلة تقريبا لتلك التي تحصل عليها من خلال التدريب التقليدي، بل ويتفوق عليها في بعض المهام، كما أن الوقت اللازم لبناء الشبكة يمكن أن ينخفض من ساعات أو أيام إلى دقائق أو ثوانٍ دون الحاجة إلى حواسيب فائقة. حرمان من الذكاء الاصطناعي ويقول خليف "من الممكن أن يصبح مجال الذكاء الاصطناعي أكثر شمولا وتنوعا، وأن تتقلص الفجوة بين الدول المتقدمة والدول غير المتقدمة في هذا المجال"، إذ إن واحدة من أهم مزايا هذه المنهجية الجديدة هي ديمقراطيتها، فمن خلال تقليل الحاجة إلى حواسيب عملاقة وشرائح متقدمة وطاقة هائلة تفتح تلك المنهجية الجديدة الأبواب أمام باحثين من جامعات في دول نامية أو حتى أفراد بموارد محدودة للولوج إلى عالم الذكاء الاصطناعي وبناء نماذجهم الخاصة. لكن رغم الإمكانيات الواعدة هناك بعض القيود، فحتى الآن لا يمكن استخدام هذه المنهجية بطريقة مباشرة مع بعض أنواع الشبكات العصبية المخصصة لتحليل الصور والفيديوهات والتعرف على الوجوه أو لتلك المخصصة لمعالجة اللغة الطبيعية. ومع ذلك، يعتقد الباحثون أن النهج الجديد يمكن أن يُستخدم كنقطة انطلاق للتدريب، مما يوفر الوقت والموارد في المراحل الأولى. ويختم خليف "إذا أثبتت هذه المنهجية نجاحها في التطبيقات الواقعية فبالتأكيد سترغب كل شركة وكل صناعة في استخدامها، كما ستفيد الشركات الصغيرة، وقد تصبح متاحة للاستخدام في المنازل والهواتف المحمولة ولدى الأشخاص العاديين". إن الجمع بين الكفاءة في الأداء والبساطة في التنفيذ دون التفريط في الدقة هو لب التطوير، ففي عالم يتزايد اعتماده على تقنيات الذكاء الاصطناعي يعد تقليل الأثر البيئي وتوسيع دائرة المشاركة البحثية رهانا حقيقيا على مستقبل أكثر استدامة وعدالة. ومع استمرار التجارب والتقييمات ربما نجد قريبا نماذج مدعومة بهذه المنهجية في هواتفنا وسياراتنا وحياتنا اليومية بذكاء لا يستهلك الكوكب، بل يخدمه.
الجزيرة
منذ يوم واحد
- الجزيرة
كارثة علم الفيزياء.. هل نعيش في "فقاعة كونية" كبيرة؟
على مدى عقود، ظل ما يسمى "توتر هابل" أحد أعقد الألغاز التي تؤرق علماء الكونيات أثناء محاولتهم قياس سرعة تمدد الكون. وتعتمد هذه قياسات التي يجريها العلماء لحساب سرعة الكون على تقنيتين رئيسيتين: الأولى تستند إلى بيانات مأخوذة من المراحل المبكرة جدا لتاريخ الكون، مثل إشعاع الخلفية الكونية، في حين ترتكز الثانية على رصد المجرات القريبة والنجوم المتغيرة في الكون المحلي (القريب من مجرتنا). أصل التوتر المدهش والمثير لانتباه العلماء دوما كان أن نتائج الطريقتين تختلف بشكل واضح رغم تكرار التجارب وتحسين دقتها، إذ يقاس تمدد الكون بما يُعرف بـ"ثابت هابل-ليميتر"، وهو مقياس يحدد السرعة التي تتباعد بها المجرات عن بعضها البعض. وعند حساب هذا الثابت استنادا إلى البيانات الكونية القديمة، تُقدّر القيمة بنحو 244 ألف كيلومتر في الساعة لكل مليون فرسخ فلكي (ما يعادل نحو 3.2 ملايين سنة ضوئية). أما إذا استُند إلى قياسات المجرات الأقرب إلينا في الزمان والمكان، فإن القيمة ترتفع إلى 264 ألف كيلومتر تقريبا لنفس المسافة. هذا الفارق -الذي لا يمكن تفسيره بسهولة- يفتح باب التساؤلات حول ما إذا كنا نواجه حدودا في فهمنا لطبيعة الكون أم أننا على أعتاب اكتشافات جديدة تغير قواعد الفيزياء كما نعرفها. فقاعة كونية وتقدم دراسة جديدة، عُرضت خلال اجتماع الجمعية الفلكية الملكية لعام 2025 في مدينة دورام البريطانية، فرضية جريئة، تقول إننا، نحن والكوكب الأرضي، بل مجرتنا درب التبانة، نعيش داخل "فقاعة كونية" ضخمة، قد تكون السبب في أننا نُلاحظ توسعا أسرع للكون محليا مقارنة بما يُحسب من النموذج الكوني التقليدي. ويفترض الباحثون أن قُطر هذه الفقاعة يساوي حوالي مليار سنة ضوئية، وكثافتها أقل بنحو 20% من متوسط كثافة الكون ككل. وبحسب الدراسة، يؤدي وجودنا في مركز الفراغ إلى تدفق المادة خارجه نحو الخارج، وهذا يجعل سرعتنا النسبية (أي السرعة داخل الفقاعة مقارنة ببقية الكون) أكبر، فيعطي ذلك انطباعا بتوسع محلي أسرع، إلا أن السرعة في الأصل متطابقة بين الكون المبكر والمحلي. يوضح الدكتور إندرانيل بانيك، من جامعة بورتسموث في تصريح حصلت الجزيرة نت عليه نسخة منه: "أحد الحلول المحتملة لهذا التناقض (يقصد توتر هابل) هو أن مجرتنا قريبة من مركز فراغ محلي كبير". ويضيف: "سيؤدي ذلك إلى سحب المادة بفعل الجاذبية نحو الجزء الخارجي عالي الكثافة من الفراغ، وهذا يؤدي إلى أن يصبح الفراغ أكثر فراغا مع مرور الوقت، ومع هذا التوجه، ستكون سرعة الأجسام بعيدا عنا أكبر مما لو لم يكن الفراغ موجودا. وهذا يُعطي انطباعا بمعدل تمدد محلي أسرع". ويوضح بانيك أنه من تلك النقطة، فإن "توتر هابل ظاهرة محلية إلى حد كبير". أصداء الانفجار العظيم وجدت هذه الفرضية الجديدة دعما بسبب الاتفاق مع ما يسميه العلماء "التذبذبات الصوتية الباريونية"، ولفهمها تخيل الكون في لحظاته الأولى (قبل 13.8 مليار سنة) كـ"حساء ساخن وكثيف" مليء بالجسيمات دون الذرية، بما في ذلك فوتونات الضوء. في ذلك الوقت، كانت هناك موجات صوتية تنتشر عبر هذا الخليط بسبب التفاعلات بين المادة والضوء، مثل التموجات في بركة ماء. وبعد حوالي 380 ألف سنة من الانفجار العظيم، برد الكون بما يكفي لكي يطلق الضوء بحرية (وهو ما نراه اليوم كالخلفية الإشعاعية الكونية)، وعند هذه اللحظة، توقفت هذه الموجات الصوتية، لكن "الأصداء" أو الآثار المتبقية لهذه التموجات بقيت محفوظة في توزيع المجرات. ويستخدم العلماء هذه الأصداء الكونية لمقارنة المسافة بين المجرات لأنها تترك ما يشبه البصمة في العلاقة بين المسافة وما يسمى بالانزياح الأحمر، لكن إذا كنا داخل فراغ كوني ضخم، فإن ذلك يجعل بيانات لتذبذبات الصوتية الباريونية "منحنية" قليلا مقارنة بالتوقعات العادية. وبحسب الدراسة، فإن هذا الانحناء في البيانات قد لوحظ بالفعل في دراسات الكون المحلي، وبدراسة قياسات لتذبذبات الصوتية الباريونية المتاحة على مدار الـ20 عاما الماضية، أظهر الفريق البحثي أن نموذج الفقاعة أكثر احتمالا بحوالي 100 مليون مرة من نموذج اللافقاعة. كارثة علم الكونيات توتر هابل هو كارثة علم الكونيات الحالية، لأن ثابت هابل يسري حكمه على كل ما هو كوني، فهو يحدد المعدل الذي يتوسع من خلاله الكون، وبالتالي يرشدنا إلى معرفة عمره، ويرسم الجدول الزمني لتتالي الأحداث فيه وصولا إلى حجمه الحالي والمستقبلي. كما أنه يساعد العلماء على تقدير المسافات إلى الأجرام الأخرى في جميع أنحاء الكون. إلى جانب ذلك، فإن قيمة ثابت هابل تساعد العلماء على فهم خصائص الطاقة المظلمة والمادة المظلمة، وهما مكونان غامضان يمثلان 95% من تركيب هذا الكون، لا يعرف العلماء عنهما إلا أقل القليل. والخلل في ذلك معضلة، حيث أدى إلى انقسام في المجتمع العلمي بين مَن يرى أن المشكلة في البيانات أو الإحصاءات أو الأساليب المستخدمة لقياس الثابت، وبين مَن يعتقد أن الخلل امتد إلى النظرية نفسها أو قُل النموذج والأساس النظري الذي تعتمد عليه تلك القياسات أو حتّى فيزياء الكونيات من الأساس، التي تبني نفسها على نتائج النظرية النسبية العامة لألبرت أينشتاين. ويعد "بافيل كوروبا"، الأستاذ بمعهد هيلمهولتز للإشعاع والفيزياء النووية بجامعة بون الألمانية، واحدا من أولئك الذين يعتقدون أن الخلل يكمن في الأساس النظري، وبالتالي هو أحد العلماء الذين يكرسون أنفسهم لحلٍّ لهذه الكارثة، عبر وضع نظرية بديلة. وأوضح كوروبا في تصريحات للجزيرة نت أنه "يمكن تفسير توتر هابل عبر دراسة اختلاف كثافة المجرات، فمجرتنا توجد في منطقة من الكون ذات كثافة مجرية منخفضة نسبيا". وتأتي فكرة كوروبا التفسيرية هذه في إطار دراسة نشرها في 2023 بصحبة فريق من الباحثين في دورية "مونثلي نوتيس" التابعة للجمعية الفلكية الملكية، وتشير الورقة إلى أننا نسكن داخل فقاعة كونية هائلة، بما يتفق مع افتراض الدراسة الأخيرة. تحديات ليست بالسهلة الفرضية الجديدة التي تعتمد عليها الدراسة الجديدة تواجه لا شك تحديات كبيرة، فهي تتعارض مع مبدأ أساسي في النموذج القياسي لعلم الكونيات، أو اختصارا "لامدا سي دي إم". ويفترض هذا النموذج أن الكون أشبه ما يكون بحساء متجانس، موزع بشكل متساو ومتشابه في كل الاتجاهات إذا نظرنا له على مقاييس ضخمة جدا (مليارات السنين الضوئية)، بمعنى أنه لا يوجد مكان "خاص" أو منطقة فارغة تماما وأخرى ممتلئة جدا. وبالتالي، لو كان هناك فراغ ضخم جدا حولنا، فهذا يعني أن الكون غير متجانس على مقياس كبير، ومن ثم فإذا صحت الفرضية الجديدة، فإن العلماء بالتبعية سيكونون بحاجة لإعادة النظر في أسس علم الكونيات، التي بنيت عليها النظريات المعاصرة، وهذا ما يؤكد علماء مثل كوروبا ضرورة حدوثه.
