امواج گرانشی شاید بتوانند اثری دائمی در خودِ زمان بر جای بگذارند. یک فیزیکدان نظری جوان به نام دکتر سابرینا گونزالس پاسترسکی در مؤسسه فیزیک نظری پریمیتر نشان داده است که عبور یک موج گرانشی میتواند شکافی ماندگار در زمان ایجاد کند. در این حالت، نور که در دو جهت مخالف در یک مسیر حلقهای حرکت میکند، دیگر همزمان بازنمیگردد.
این تأخیر باقیمانده نشان میدهد که گرانش میتواند حرکت را در خودِ زمان ثبت کند. چنین کشفی راهی تازه برای بررسی نحوه انتقال و حفظ اطلاعات در جهان ارائه میدهد.
ردیابی امواج گرانشی در بُعد زمان
در مدل نظری ارائهشده، نوری که در یک مسیر بسته حرکت میکند، پس از عبور یک انفجار از تابش گرانشی دیگر بهصورت همزمان بازنمیگردد. این عدم توازن به انرژی چرخشی مربوط میشود که موج گرانشی با خود حمل کرده است.
برخلاف تصور، این اختلاف زمانی پس از عبور موج از بین نمیرود. بلکه بهعنوان اثری ماندگار از حرکت از دسترفته باقی میماند. از آنجا که این اثر تنها به شکل تفاوتی بسیار کوچک در زمان بازگشت نور ظاهر میشود، تأیید آن نیازمند ساعتهایی با دقت بسیار بالا است.
اثر حافظه در امواج گرانشی
آشکارسازهای بزرگ، حرکتهای بسیار کوچک آینهها را هنگام عبور امواج گرانشی ثبت میکنند. این امواج که حاصل شتاب گرفتن اجرام عظیم هستند، لرزشهای ظریفی در فضا-زمان ایجاد میکنند.
پس از پایان موج، ممکن است آینهها اندکی جابهجا باقی بمانند. دانشمندان این اختلاف ماندگار را «اثر حافظه» مینامند. این پدیده نوعی تغییر دائمی است که پس از پایان تکانه باقی میماند.
از آنجا که بیشتر سیگنالها بهسرعت محو میشوند، اندازهگیری اثر حافظه به مشاهدههای طولانیمدت و تحلیل دقیق نیاز دارد.
انرژی چرخشی و نقش آن در گرانش
در نسخه زمانی اثر حافظه، جابهجایی فیزیکی رخ نمیدهد. بلکه اختلافی پایدار در زمان شکل میگیرد. وقتی نور در یک حلقه در دو جهت مخالف حرکت میکند، پس از عبور موج دیگر بهطور کامل همزمان بازنمیگردد.
انرژی چرخشی حملشده توسط موج، این ناهماهنگی را ایجاد میکند. نتیجه آن شکافی کوچک اما دائمی میان زمانهای بازگشت است.
اگر رصدخانهها بتوانند چنین اختلاف ظریفی را اندازهگیری کنند، راهی تازه برای آزمون نظریههای گرانشی در اختیار خواهند داشت.
ورود استیون هاوکینگ به بحث اطلاعات
در سال ۲۰۱۶، استیون هاوکینگ در بازنگری بحث سیاهچالهها به پژوهشهای مرتبط با اثر حافظه اشاره کرد. او به «پارادوکس اطلاعات سیاهچاله» پرداخت؛ این پرسش که اطلاعات پس از تبخیر سیاهچالهها چه میشود.
اثر حافظه میتواند نشان دهد که تغییرات کمانرژی در نزدیکی مرزها نیز حامل اطلاعات واقعی هستند. همین ارتباط، ایده زمانی پاسترسکی را وارد بحث بزرگتری درباره حفظ اطلاعات در کیهان کرد.
اصل هولوگرافیک و نقشهبرداری آسمانی
برخی نظریهپردازان جهان را همچون اطلاعاتی ثبتشده بر یک مرز در نظر میگیرند. این دیدگاه با نام «اصل هولوگرافیک» شناخته میشود. بر اساس آن، اطلاعات بهجای حجم، بر لبهها ذخیره میشوند.
گروه پاسترسکی این ایده را به فضای معمولی تعمیم دادند. آنها برخوردهای چهاربعدی ذرات را به الگویی دوبعدی روی آسمان تبدیل کردند. این رویکرد «هولوگرافی آسمانی» نام دارد و فیزیک را به دادههایی بر صفحه آسمان بازنویسی میکند.
این نگاشت میتواند قوانین پنهانی را آشکار کند که در رویدادهای گوناگون ثابت باقی میمانند.
ساخت چارچوبی یکپارچه برای گرانش کوانتومی
ابتکار هولوگرافی آسمانی در مؤسسه پریمیتر، با هدف ایجاد روایتی واحد از فیزیک کوانتومی و گرانش شکل گرفت. پژوهشگران بررسی میکنند که کدام تقارنها هنگام تعامل ذرات باقی میمانند و چگونه میتوان آنها را به فضا-زمان پیوند داد.
در نبود دادههای مستقیم آسمانی، موفقیت این پروژه با انسجام ریاضی و پیوندهای نظری سنجیده میشود.
از خلبانی تا فیزیک نظری
پاسترسکی از کودکی به پرواز علاقه داشت. او در ۹ سالگی آموزش خلبانی دید و در ۱۶ سالگی با هواپیمایی که خود ساخته بود پرواز انفرادی انجام داد. ساخت هواپیما نیازمند دقت در ساختار، وزن و ایمنی است.
همین دقت بعدها در پژوهشهای او درباره امواج گرانشی نمایان شد. جایی که کوچکترین اثر باقیمانده میتواند نشانه قانونی عمیق باشد.
سیگنالهایی برای گرانش کوانتومی
اتحاد گرانش با قوانین کوانتومی نیازمند نشانههایی تجربی است. پاسترسکی تلاش کرده محاسباتی ارائه دهد که پیامدهای قابل مشاهده داشته باشند.
رساله دکترای او در دانشگاه هاروارد در سال ۲۰۱۹ همین مسیر را دنبال کرد. پیوند دادن ریاضیات عمیق با اختلاف زمانی یا جابهجاییهایی که آشکارسازها بتوانند ثبت کنند.
بدون آزمون تجربی، حتی قویترین معادلات نیز متوقف میشوند. به همین دلیل، اثر حافظه و نگاشتهای آسمانی در مرکز پژوهشهای او قرار دارند.
تمرکز بر علم، نه شهرت
برخی رسانهها او را «انیشتین بعدی» نامیدند. اما پاسترسکی در مصاحبهای گفت هیچکس انیشتین نخواهد شد. این رویکرد باعث شد تمرکز بر خود علم باقی بماند.
در حوزهای که پیشرفت آن حاصل کار تیمی و اثباتهای طولانی است، ارزش واقعی در پیشبینیهای معادلات آینده نهفته است.
آنچه هنوز حل نشده است
نتیجه پژوهش پاسترسکی درباره اثر حافظه، اشاره هاوکینگ، و برنامه نقشهبرداری آسمانی همگی هدفی مشترک دارند: خواناتر کردن گرانش.
پیشرفت احتمالاً از مسیر سیگنالهایی ظریف خواهد آمد. جایی که نظریه دقیق و آشکارسازهای پیشرفته به هم میرسند.
جمعبندی
امواج گرانشی ممکن است نهتنها فضا بلکه زمان را نیز تغییر دهند. اثر حافظه زمانی نشان میدهد که اطلاعات میتوانند در ساختار زمان ثبت شوند و راهی تازه برای درک گرانش کوانتومی فراهم کنند.
نظر شما درباره اثر حافظه در امواج گرانشی چیست؟ دیدگاه خود را با ما به اشتراک بگذارید و این مقاله را برای علاقهمندان به کیهانشناسی ارسال کنید.
