Wanasayansi wanafikiria 'Viganda vya Nafasi-Muda' vinavyoweza Kuunda Msingi wa Ulimwengu

Marekani - Shirika la Habari la Ekhbary

Wanasayansi wanafikiria 'Viganda vya Nafasi-Muda' vinavyoweza Kuunda Msingi wa Ulimwengu

Katika hatua kubwa ya kinadharia, wanafizikia wanachunguza uwezekano kwamba hata muundo mkuu wa ulimwengu wetu unaweza kuundwa kama 'viganda vya nafasi-muda'. Hivi si viganda vya kawaida; vina mpangilio wa ndani lakini havina ruwaza zinazojirudia zinazopatikana katika yabisi za kawaida za fuwele. Wakati viganda vimeonekana katika vitu na hata vimondo, wazo la kuwepo kwao ndani ya vipimo vilivyounganishwa vya nafasi na muda, kama ilivyoelezwa na nadharia ya uhalisia ya Einstein, inawakilisha upanuzi mkali wa dhana za kimwili.

Viganda vya kawaida vina sifa ya kimiani ya atomiki iliyo na mpangilio wa juu na inayojirudia. Unaweza kufikiria kuwa ukisogeza kiganda kwa kiasi fulani, muundo wake utalingana kikamilifu na wenyewe. Utangamano huu ni msingi wa sifa zao. Viganda, kwa upande mwingine, vinapinga kurudia huku kwa urahisi. Vinaonyesha mpangilio wa mbali kwa muda mrefu, maana yake muundo wao wa jumla unaweza kutabirika na kupangwa, lakini mpangilio maalum wa atomi au vitengo vyake hurudia kwa njia rahisi, ya mara kwa mara. Kipengele hiki cha kipekee kimesababisha ugunduzi wao katika mazingira mbalimbali, kutoka vipande vya vimondo hadi vifaa vilivyotengenezwa na milipuko ya nyuklia.

Kazi ya hivi karibuni ya kinadharia, iliyowasilishwa kwenye arXiv.org, inapendekeza kwamba miundo hii ya ajabu inaweza kuwepo kwa nadharia si tu katika vipimo vitatu vya anga, bali ndani ya nafasi-muda yenyewe – mwendelezo wa vipimo vinne unaochanganya nafasi na muda. Badala ya kuwa mdogo kwa mipangilio ya anga, 'viganda vya nafasi-muda' hivi vitajumuisha vipimo vya anga na muda, na kuunda muundo wenye nguvu, ulio na mpangilio lakini usiojirejea ndani ya mfumo mkuu wa ulimwengu.

Mwanafalsafa wa kinadharia Felix Flicker kutoka Chuo Kikuu cha Bristol nchini Uingereza, ambaye hakushiriki moja kwa moja katika utafiti huo lakini ana ujuzi na utafiti huo, alitoa maoni juu ya umuhimu wa matokeo hayo. Flicker alikiri, "Hisia zangu zilikuwa kwamba labda haingewezekana kutengeneza kiganda halisi cha nafasi-muda." Hata hivyo, alitambua mafanikio ya watafiti, akielezea kazi yao kama kupendekeza "mambo mazuri zaidi ambayo yanaweza kuwepo katika nafasi-muda kama kitu kilichochanganywa."

Kipengele kimoja muhimu cha viganda hivi vya kinadharia vya nafasi-muda ni kufuata kwao ulinganifu wa Lorentz. Kanuni hii ya msingi ya uhalisia maalum inasema kwamba sheria za fizikia ni sawa kwa waangalizi wote, bila kujali hali yao ya mwendo, hasa kwa kasi zinazokaribia kasi ya mwanga. Viganda vya kawaida na viganda vilivyojulikana hapo awali havina ulinganifu huu kwa asili; mwangalizi anayesonga kwa kasi kubwa ataona muundo wao tofauti kwa sababu ya athari za uhalisia kama vile upunguzaji wa urefu. Hata hivyo, viganda vya nafasi-muda vilivyopendekezwa vimeundwa ili kubaki haibadiliki chini ya mabadiliko ya Lorentz, kumaanisha kwamba muundo wao ulio na mpangilio utaonekana sawa kwa mwangalizi aliyesimama kama kwa yule anayesafiri kwa kasi karibu na kasi ya mwanga.

Uundaji wa hisabati wa viganda hivi vya nafasi-muda unahusisha mbinu ya kisasa. Watafiti walivipata kwa kuchukua kipande cha vipimo vinne kupitia gridi ya pointi za vipimo vya juu na kisha kupanga pointi hizo kwenye kipande hicho. Kipengele muhimu ni kwamba kipande hiki kina mteremko usio na kikomo – mteremko ambao hauwezi kuonyeshwa kama sehemu ndogo ya nambari mbili kamili, sawa na pi. Mteremko huu usio na kikomo unahakikisha kwamba kipande hakilingani kamwe moja kwa moja na pointi za gridi, na hivyo kuzalisha muundo wa kipekee usiojirejea lakini wenye mpangilio.

Sotiris Mygdalas wa Taasisi ya Perimeter huko Waterloo, Kanada, mwandishi mwenza wa utafiti huo, anapendekeza kwamba mfumo huu wa kinadharia unaweza kuwa zaidi ya udadisi wa hisabati tu. "Nafasi-muda tunamoishi inaweza kuwa kiganda," Mygdalas alisema, akionyesha athari kubwa kwa ulimwengu na fizikia ya msingi.

Dhana ya viganda vya nafasi-muda inaweza kutoa maarifa muhimu kwa nadharia za uvutano wa quantum. Nadharia hizi zinajaribu kuunganisha uhalisia mkuu na mekanika ya quantum, mara nyingi zikipendekeza kwamba nafasi-muda yenyewe ni ya chembechembe au tofauti kwa mizani ndogo sana. Hali yenye mpangilio na isiyojirejea ya viganda inaweza kutoa mfano wa hisabati wa jinsi nafasi-muda inaweza kupangwa katika viwango hivi vya msingi huku ikiheshimu ulinganifu wa Lorentz, ambao ni msingi wa fizikia ya kisasa.

Zaidi ya hayo, utafiti unagusa athari kwa nadharia ya kamba, ambayo inapendekeza kuwepo kwa vipimo vya anga vya ziada zaidi ya vitatu tunavyoviona. Wakati nadharia ya kamba mara nyingi inaelezea vipimo hivi kama vimefungwa sana ili kugunduliwa, mfumo wa kiganda cha nafasi-muda unatoa njia mbadala: vipimo vyote kumi vinaweza kufungwa kwa njia ambayo inazalisha nafasi-muda inayoendelea, inayoonekana kuwa isiyo na kikomo tunayoipitia, kupitia utaratibu wa kuchukua kipande chenye mteremko usio na kikomo kupitia nafasi yenye vipimo vingi.

Watafiti wenyewe wanaelezea matokeo yao kama "kwa kweli hayajakamilika" ('admittedly half-baked'), wakikiri kwamba maendeleo zaidi ya kinadharia na ushahidi wa majaribio unahitajika ili kuthibitisha mawazo haya. Walakini, kivutio cha kiakili hakina shaka. Mwanafalsafa wa kinadharia Gregory Moore kutoka Chuo Kikuu cha Rutgers, ambaye hakushiriki katika utafiti huo, alisifu kazi hiyo, akiiita "hisabati nzuri", huku pia akibainisha kuwa "fizikia ni ya juu sana." Hata hivyo, ni uchunguzi huu, hata kama ni wa juu sana, ndio unaowakilisha hali ya juu zaidi ya fizikia ya kinadharia, ukipanua mipaka ya uelewa wetu na uwezekano wa kufichua ukweli wa kina zaidi kuhusu muundo wa msingi wa ulimwengu.

Shirika la Habari la Ekhbary