علم الكونيات الكمي

المؤلف:  بول ديفيز

المصدر:  الجائزة الكونية الكبرى

الجزء والصفحة:  الفصل الثالث (ص97 – ص98)

2023-03-12

1666

وحتى لو استطعنا التغلب على هذه المشكلات تتبقى لنا مسألة: أي حالة كمية يكون الكون عليها؟ لرؤية المشكلة فكر في نظام بسيط للغاية يحتاج ميكانيكا الكم لتفسيره ذرة الهيدروجين. تصف ميكانيكا الكم بدقة كيف أن الإلكترون الذي يدور حول البروتون يملك فقط قدرًا يسيرًا من الطاقة المنفصلة الخاصة به وحده. تبدأ مستويات هذه الطاقة مما يطلق عليه «الحالة الأرضية»، وهي أقل حالة طاقة في النظام الكمي، وتستمر في التصاعد وفق حالات إثارة أعلى من الطاقة. لذا، لنحدد سلوك أي ذرة هيدروجين، من الضروري أن نحدد بالضبط الحالة التي هي عليها في البداية. على سبيل المثال، إذا كانت الذرة في الحالة الأرضية فسيستقر الإلكترون على هذا الوضع، أما لو كانت في حالة أعلى من حالات الإثارة فسيقفز الإلكترون نحو الحالة الأرضية مطلقا واحدًا أو أكثر من الفوتونات. إن احتمالات الحالة الكمية لذرة الهيدروجين غير محدودة (فقد يكون الإلكترون، مثلا، في أي مستوى من مستويات الطاقة المتراكبة. وبالمثل، فإن الكون بأكمله قد يكون في أي حالة من الحالات الكمية غير المحدودة، وتتباين النتائج وفق اختلاف الحالات، وهو ما لن يفيدنا كثيرًا. أي حالة كمية إذن يكون فيها الكون؟ في أوائل الثمانينيات اقترح ستيفن هوكينج، من جامعة كامبريدج، بالتعاون مع جيمس هارتل، من جامعة كاليفورنيا بسانتا باربرا، أنه قد توجد حالة كمية خاصة «طبيعية» للكون - أشبه بالحالة الأرضية – وعبرا عنها عن طريق بنية رياضية خاصة.¹⁸