Interior spacetime curvature and positron yield of a stationary capsule enclosed by a chopped near-light-speed energy shell

الجاذبية هي النسيج غير المرئي للكون، وهي مسرح ينحني ويتمدد كلما وُجدت كتلة أو طاقة. لأكثر من قرن، فهم الفيزيائيون أن جسماً ثقيلاً مثل كوكب ما يسبب انحناء هذا النسيج، مما يخلق قوة السحب التي نشعر بها كوزن. لكن القواعد تنطبق أيضاً على الطاقة الصافية؛ فحزمة من الضوء أو تيار من الجسيمات سريعة الحركة يحمل طاقة، ومن الناحية النظرية، يجب أن تؤدي هذه الطاقة إلى ثني الفضاء تماماً كما يفعل الصخر. والسؤال الذي حير الباحثين لفترة طويلة هو ما إذا كان هذا الانحناء قوياً بما يكفي ليتم قياسه، وما إذا كان ترتيب معين من الطاقة يمكن أن يخلق جيباً في الفضاء يتدفق فيه الزمن بشكل مختلف. هذا ليس مجرد فضول نظري؛ ففهم كيفية تشكيل الطاقة للفضاء أمر ضروري لاختبار حدود قوانين الفيزياء الأساسية واستكشاف ما إذا كان بإمكاننا يوماً ما التلاعب بتدفق الزمن أو توليد أشكال غريبة من المادة.

في دراسة حديثة، اقترح وحلل باحث يدعى حسن بوريكجي (Hasan Börekci) آلة معقدة وضخمة مصممة لاختبار هذه الأفكار. الجهاز، الموصوف في ورقة بحثية من سبتمبر 2026، مبني لحجز كمية هائلة من الطاقة في حلقة حول غرفة مركزية. تخيل كبسولة مجوفة، كبيرة بما يكفي لاستيعاب غرفة صغيرة، تقع داخل كهف محكم الإغلاق تحت جبل. يحيط بهذه الغرفة الداخلية غلاف من الإلكترونات التي تتحرك بسرعة تقارب سرعة الضوء، وتثبتها مجالات مغناطيسية قوية. وإلى هذا الغلاف، يضيف التصميم حلقة من ضوء الليزر عالي الطاقة وغلافاً من موجات الراديو المحتجزة. تبلغ إجمالي الطاقة المخزنة في هذا الغلاف المتحرك حوالي 158 كيلوجول، وهي كمية كبيرة بالنسبة لشيء صغير وسريع كهذا. الهدف هو معرفًة ما إذا كان هذا الجدار الدوامي من الطاقة سيخلق تغييراً قابلاً للقياس في الفضاء داخل الكبسولة، وتحديداً البحث عن تباطؤ في الزمن مقارنة بالعالم الخارجي.

تستكشف الدراسة احتمالين مختلفين لما قد يحدث داخل تلك الكبسولة. الاحتمال الأول، الذي يتوافق مع الفيزياء القياسية، يشير إلى أن غلاف الطاقة سيؤدي إلى ثني الفضاء، ولكن بمقدار ضئيل للغاية. وفقاً لهذا المنظور، فإن الزمن داخل الكبسولة سيتباطأ بمقدار جزء ضئيل جداً يكاد يستحيل اكتشافه — حوالي 3.2×10⁻³⁵ ثانية في اليوم. أما الاحتمال الثاني، الذي يعتقده المؤلف شخصياً، فيشير إلى أنه نظرًا لأن الطاقة تتحرك بسرعة كبيرة، فيجب أن تعمل كما لو أن الكبسولة نفسها تتحرك بتلك السرعة. وإذا كان هذا صحيحاً، فإن الزمن داخل الكبسولة سيتباطأ بشكل كبير، بمعامل ستين ضعفاً، مما يعني أنه بينما يمر يوم كامل في الخارج، سيمر حوالي أربع وعشرين دقيقة فقط في الداخل. لا تدعي الورقة أنها أثبتت أيهما صحيح؛ بل إنها تضع طريقة لمعرفة ذلك.

لجعل التأثيرات الضئيلة أسهل في الرصد، تتضمن الآلة ميزة فريدة: "قاطع" (chopper). فكل خمس دقائق، يقطع الجهاز تدفق الطاقة لمدة ثانية واحدة بالضبط، حيث يوقف تشغيل غلاف الطاقة ثم يعيد تشغيله. هذا يخلق نبضاً إيقاعياً. إذا كانت رؤية الفيزياء القياسية صحيحة، فإن هذا القطع لا يغير الفضاء داخل الكبسولة؛ بل ببساطة يقوم بتشغيل وإيقاف الثني الاستاتيكي الضئيل للفضاء، مما يخلق إشارة يمكن التقاطها بواسطة ساعات ذرية حساسة. أما إذا كان اعتقاد المؤلف صحيحاً، فإن عملية القطع ستؤدي إلى تسارع وتباطؤ الزمن داخل الكبسولة بإيقاع دراماتيكي قدره ستون ضعفاً كل خمس دقائق. ومن خلال استخدام تقنية تسمى "الكشف بالانغلاق" (lock-in detection)، والتي تبحث عن الإشارات التي تطابق هذا الإيقاع المحدد، يأمل الباحثون في قياس التأثير بدقة متناهية. وتحسب الدراسة أن هذه الطريقة يمكن أن تضيق الحدود على كيفية تأثير الطاقة في الفضاء بمقدار عشرة ملايين مرة مقارنة بالتصاميم السابقة.

تنتج الآلة أيضاً كمية مفاجئة من المادة المضادة. فعندما تصطدم الإلكترونات عالية السرعة بهدف في نهاية مسارها، فإنها تخلق شلالاً من الجسيمات، بما في ذلك البوزيترونات، وهي التوائم المضادة للإلكترونات. تقدر الدراسة أنه في جلسة واحدة مدتها أربع وعشرون ساعة، يمكن للآلة إنتاج ما بين 320 كوينتيليون و650 كوينتيليون بوزيترون سريع. وبينما سيطير معظم هذه الجسيمات بعيداً، يمكن لنظام متخصص يستخدم النيون الصلب والمصائد المغناطيسية التقاط حوالي 0.6 إلى 1.3 كوينتيليون منها. سيكون هذا زيادة هائلة مقارنة بالقدرات الحالية، حيث ينتج مئات المرات أكثر من المادة المضادة المحتجزة من أي مصدر موجود. العملية خاضعة للسيطرة الصارمة؛ فالآلة تنتج البوزيترونات فقط ولا تنتج أي أنواع أخرى من المادة المضادة، مثل البروتونات المضادة، لأن مستويات الطاقة ليست عالية بما يكفي لإنشائها.

لقد تم تعديل تصميم الآلة بشكل كبير عن المفاهيم السابقة. الفكرة الأصلية اعتمدت على مرور الإلكترونات عبر الكبسولة بسرعة كبيرة جداً بحيث لا يمكن تخزين الكثير من الطاقة. أما التصميم الجديد فيستخدم مجالات مغناطيسية لحجز الإلكترونات لجزء من الثانية، مما يسمح ببناء غلاف أكثر كثافة وطاقة. كما يضيف تجويفاً راديوياً فائق التوصيل لتخزين الطاقة في شكل موجات ضوئية. هذه التغييرات تزيد إجمالي الطاقة في الغلاف بمعامل يصل إلى ما يقرب من سبعة عشر مليون ضعف مقارنة بالنسخة السابقة. الآلة ضخمة، وتتطلب كهفاً يحتوي على ثلاث كبسولات متداخلة، ومغانط ضخمة، ومنصة دوارة. وستستهلك حوالي 20 ميجاوات من الطاقة باستمرار وستكلف مليارات الدولارات لبنائها.

رغم النطاق الطموح، تظل الدراسة حذرة بشأن ما حققته بالفعل. فالحسابات مبنية على عمليات محاكاة ونماذجة نظرية، وليس على آلة تم بناؤها واختبارها. ويقر المؤلف بأن التأثيرات المتوقعة ضئيلة جداً لدرجة أنها تتجاوز حالياً القدرة على القياس المباشر. ومع ذلك، توفر الدراسة خارطة طريق واضحة لكيفية اختبار هذه الأفكار. فهي تقترح أنه إذا كان اعتقاد المؤلف حول تباطؤ الزمن بمقدار ستين ضعفاً صحيحاً، فإن وضع ساعة ذرية صغيرة وغير مكلفة داخل الكبسولة سيكتشف التأثير فوراً. وإذا كانت الرؤية القياسية للفيزياء صحيحة، فلن تظهر الساعة أي تغيير دراماتيكي من هذا القبيل، ومع ذلك، ستظل التجربة توفر أدق قياس على الإطلاق لكيفية تأثير الطاقة المحصورة في نسيج الفضاء.

كما تتناول الورقة دور "القاطع" في خلق جسيمات جديدة. فعندما يتم قطع غلاف الطاقة وتشغيله، فإنه يخلق اضطراباً قصيراً في فراغ الفضاء. وتؤكد الدراسة أن هذا الاضطراب يخلق عدداً صغيراً من الفوتونات، أو جسيمات الضوء، من العدم، وهي ظاهرة تُعرف باسم تأثير كازيمير الديناميكي. ومع ذلك، فإن طاقة هذه الجسيمات منخفضة جداً بحيث لا يمكنها إنشاء أزواج من المادة والمادة المضادة. المادة المضادة الناتجة في الآلة تأتي بالكامل من اصطدام الإلكترونات بالهدف، وليس من عملية القطع نفسها. يعمل "القاطع" فقط على تعديل غلاف الطاقة، مما يجعل الإشارة الجاذبية أسهل في الكشف ويوفر طريقة لقياس الطاقة المخزنة في الغلاف بدقة عالية.

في النهاية، هذا العمل هو مقترح لتجربة حاسمة. فهو يضع تصميماً يمكن أن يؤكد إما فهماً جذرياً جديداً لكيفية تفاعل الزمن والطاقة أو يضع أشد القيود على مثل هذه التأثيرات. يقدم المؤلف النتائج في ثلاث طبقات: ما تتنبأ به الفيزياء القياسية، وما يعتقده المؤلف، ومعيار اختبار يسمح بمقارنة كليهما بالبيانات الحقيقية. وتخلص الدراسة إلى أنه على الرغم من أن الآلة لم تُبنَ بعد، إلا أن المنطق سليم وأن إمكانية تعلم شيء عميق عن الكون هي حقيقة. وإذا تم بناؤها، فستكون أول جهاز يستكشف مباشرة التأثير الجاذبي لغلاف طاقة مخزن يتحرك بسرعة تقارب سرعة الضوء، مما يفتح نافذة جديدة على أعمق خفايا الواقع.