1931 – настоящее время · النسبية العامة, الجاذبية الكمومية, علم الكونيات
فيزيائي ورياضياتي بريطاني، قدم إسهامات أساسية في النسبية العامة وعلم الكونيات. أثبت أن تكوين الثقوب السوداء هو نتيجة حتمية للنسبية العامة في ظل ظروف واقعية. طور نظرية التوِيسترات التي تسعى لتوحيد ميكانيكا الكم والجاذبية. حائز على جائزة نوبل في الفيزياء لاكتشافاته في مجال الثقوب السوداء.
سيرة
تخرج من كلية لندن الجامعية وجامعة كامبريدج. عمل في كلية بيركبيك، وجامعة أكسفورد. تعاون مع ستيفن هوكينج في نظريات التفرد. حصل على العديد من الجوائز، بما في ذلك جائزة نوبل (2020)، وجائزة وولف، وميدالية كوبلي.
اكتشافات رئيسية
نظريات التفرد: أظهر مع هوكينج أنه في إطار النسبية العامة، لا بد من وجود تفرد للانفجار العظيم في الماضي، وأن الثقوب السوداء تحتوي على تفردات.
عملية بنروز: آلية لاستخراج الطاقة من الثقب الأسود الدوار.
علم الكون الدوري المتوافق: نموذج للكون حيث تنتقل نهاية الحقبة السابقة بسلاسة إلى بداية حقبة جديدة.
💡 يُعرف بنروز بأشكاله المستحيلة، مثل مثلث بنروز، الذي يُلهم الفنانين ويوضح المفارقات البصرية.
اقتباس: "الوعي ظاهرة لا يمكن تفسيرها فقط بالحسابات. هناك شيء بعيد المنال فيه."
يبدو المكان والزمان على المستوى الكمومي أشبه برغوة من فقاعات مجهرية. وقد تعلمت الشبكات العصبية حساب تفاعلاتها في لمح البصر، بدلاً من ساعات من العمليات الحسابية. وهذا يقربنا من فهم بنية الكون في أصغر مقاييسه.
عند حافة الكون المرئي، يخلق انحناء الزمكان التواءات غامضة - ترتبط بها قيم لا نهائية. تسمح طريقة روجر بنروز بضغط اللانهاية في نقطة وحساب نتيجة محدودة. هذا هو المفتاح للموجات الثقالية والتشوه الأبدي للفضاء.
كوب الشاي يبرد، لكنه لا يسخن من تلقاء نفسه — هكذا يتجلّى سهم الزمن. اكتشف العلماء أن اتجاه الماضي إلى المستقبل لا يعتمد فقط على ازدياد الاضطراب، بل على كيفية توسّع الكون.
عادة ما يكون حقل هيغز خاملًا، لكنه في أعماق الثقب الأسود يولد جاذبية مضادة، مما يمنع الانهيار إلى نقطة ويخلق نفقًا. نظرية i(SM+GR) توحد فيزياء الجسيمات والجاذبية، وتتنبأ بثقوب سوداء قابلة للعبور وإمكانية وجود كون قبل الانفجار العظيم.
يتأرجح الدماغ بين الخيارات كجسيم كمومي، لكن لا توجد كمات فيزيائية فيه. أظهر نموذج رياضي أن الحالات الكمومية تنشأ من النشاط المتناسق للعصبونات. ويمكن اختبار ذلك باستخدام تخطيط كهربية الدماغ (EEG)، مما يحول الجدل الفلسفي حول الوعي إلى علم قابل للملاحظة.
عادةً ما تعكس الثقوب السوداء بعض الموجات. ومن خلال تشكيل هذه الموجات لتصطدم برنين دقيق، أجبر الفيزيائيون ثقبًا أسود على امتصاص كل الطاقة، ليصبح أسود تمامًا. ثم تُطلق الطاقة الممتصة على شكل رنين مميز، مثل نغمة الجرس التي تكشف عن شكله. يمكن أن تكشف هذه التقنية أسرار انحناء الزمكان.
يصف البحث نسيجاً كمومياً من مجموعات ذرية متعددة. الذرات فيه متشابكة، كعُقد في شبكة العنكبوت، وتستجيب بحساسية لتغيرات قوة الجاذبية. تستطيع الشبكة ملاحظة كيف تغير الجاذبية جريان الزمن: فعلى ارتفاعات مختلفة، تسير الساعات بشكل مختلف. هذه هي الخطوة الأولى نحو اختبار الطبيعة الكمومية للجاذبية وصنع مجسات ف
تغلق هذه الدراسة الجدل: جاذبية أينشتاين الكلاسيكية لا يمكنها خلق التشابك الكمومي بين الأجسام الثقيلة. فقط إذا تحول الزمكان ذاته إلى كمومي تصبح هذه الرابطة ممكنة. هذه خطوة مهمة نحو نظرية توحد الجاذبية والعالم الكمومي.
في سلسلة أحادية البعد من الجسيمات بتفاعل قائم على النسبة الذهبية، تنشأ تلقائياً هياكل بترتيب بلوري ولكن دون دورية. تم اكتشاف طور شبه صلب فائق: يحافظ على شكله كالثلج ويتدفق دون احتكاك. ستُمكّن التجارب على الذرات الباردة من إنتاج هذه المادة في المختبر.
بعد خمس سنوات من تمزق نجم، يطلق ثقب أسود في مجرة بعيدة إشعاعات سينية منتظمة: كل 12 ساعة، وميض قوي، وفوقه، دفقات دقيقة. يفسر علماء الفلك ذلك بتذبذبات قرص الغاز الذي يهزه رفيق غير مرئي، وفي المستقبل، ستصبح هذه الأنظمة أهدافًا لهوائيات الموجات الثقالية.
الجاذبية العادية تجذب فقط. لكن إذا كان مصدر الجاذبية في مكانين في آنٍ واحد، يمكن جعله يدفع جسيم اختبار. هذا مستحيل في الفيزياء الكلاسيكية ويُعد دليلًا على الطبيعة الكمومية للجاذبية.
بنى العلماء مجموعة أدوات تفحص محركات الالتواء لأي مراقب، حتى عند سرعات الالتواء. تصنفهم حسب مدى انتهاكهم لقوانين الطاقة في الطبيعة. تصميم رودال هو الأهدأ، وتصميم ألكوبيير هو الأكثر اضطرابًا. هذا يوجه البحث نحو مفاهيم التواء أكثر واقعية.
غاز تشابليغين هو وسط غير عادي يتصرف مثل الطاقة المظلمة. عند انضغاط الكون، يجعل الزمن للمادة يسري إلى الوراء، محولاً الانهيار الكارثي إلى ارتداد سلس. المدهش أن إضافة جسيمات أخرى لا تعطل الآلية.
كتلة الجسم الكبير تُشوّه الفضاء بقوة لدرجة أن محاولة الانقسام تُنشئ بئر طاقة عميقًا يسقط فيه الجسم فورًا. وهذا يفسر لماذا لا تخضع الطاولات والحجارة للقوانين الكمومية، ويربط الجاذبية بالفيزياء الكمومية، مقتربًا من لغز القياس.
اكتشف العلماء كيف تنتج الثقوب السوداء سريعة الدوران أخفّ الجسيمات على الإطلاق – الأكسيونات. تتراكم هذه الجسيمات وتبدأ في الاهتزاز، باعثةً موجات جاذبية بتردد واحد ثابت. ويمكن 'سماع' همهمة ملايين هذه الثقوب في مجرّتنا بأجهزة الاستشعار الحالية. هذا يفتح مسارًا جديدًا في البحث عن المادة المظلمة.
أفق الحدث للثقب الأسود لا يخفي نقطة ذات انحناء لانهائي، بل منطقة تحول كمومي حيث يتبدل دور الزمن نفسه. دراسة جديدة في الجاذبية الكمومية تُظهر أن التفرد يختفي بفضل الديناميكا العلاقاتية — حيث يعمل أحد المتغيرات المترية كساعة، ويمنع مبدأ الريبة الانهيار إلى حجم صفري. بدلاً من ذلك، يشهد الزمكان ارتدادًا
عادةً ما تتطور الأنظمة الكمومية نحو التوازن، فاقدةً أي ذكرى عن حالتها الابتدائية. لكن نادرًا ما تولد «الندوب» — وهي حالات مستقرة بشكل شاذ ذات تشابك ضعيف، متحديةً عملية التحول الحراري. يُظهر بحث جديد أن النجوم البوزونية في فضاء أنتي دي سيتر تحقق مثل هذه الندوب، جامعةً بين الأطياف الفوضوية والقابلة لل
أكد إرث بنروز وهوكينغ أن انهيار النجوم الضخمة يولّد تفردًا. لكن التبخر الكمومي يجعل الشروط الكلاسيكية موضع شك، مما يثير التساؤل عما إذا كان قلب الثقب الأسود يتلاشى في ضباب كمومي. يضع إنجلهارت وناغار حدًا لذلك: بتخفيف متطلبات السببية وبتسليح أنفسهم بالقانون الثاني المعمم، يثبتون أن حتى الثقب الأسود ش
سمحت معادلة شرودنغر-نيوتن الهجينة لأول مرة بفصل وجهي الجاذبية تحليليًا: التأثير الذاتي والجذب المتبادل. اتضح أن الجاذبية الذاتية لا تغير طيف شميدت، وبالتالي لا تغير مقياس التشابك الكمومي؛ بينما يولد الجهد الزوجي هذا التشابك بنشاط. كشفت المحاكاة العددية في عالم أحادي البعد عن حساسية حادة للظروف الأول
وفقًا للنظرية الكلاسيكية، ينتهي انهيار نجم ضخم إلى ثقب أسود مع متفردة، حيث يسدل ستار القوانين الفيزيائية. أثبت روجر بنروز حتمية المتفردات، وأظهر ستيفن هوكينج أن التأثيرات الكمومية تولد مفارقة المعلومات. يقدم العمل الجديد نهاية بديلة: عندما تصل الكثافة إلى حد بلانك، ينشط التنافر الكمومي، مولّدًا موجة
في قلب النجم المحتضر تكمن شيفرة جبرية، تترجم لغة المادة إلى لغة هندسة الثقب الأسود. وجد الفيزيائيون تطابقاً ثنائي الاتجاه دقيقاً: من كثافة معطاة يمكن استعادة المترية الخارجية، والعكس بالعكس — دون حل معادلات تفاضلية معقدة. إنه أشبه بقاموس مثالي، لكل كلمة في لغة ما مقابل وحيد في اللغة الأخرى. لا يبسّط
دراسة نظرية جديدة تُظهر كيف تستجيب الثقوب التناظرية السوداء-البيضاء، المُنشأة في سلاسل SNAIL فائقة التوصيل، للاضطرابات: فهي لا تنفجر، بل تخفت بهدوء، مُصدرةً نغمة تبددية خالصة. باستخدام ميكانيكا الكم فائقة التناظر، أُثبت عدم وجود أنماط نامية، وتبيّن أن الترددات شبه الطبيعية المحسوبة بمزيج من طريقة WK
لأول مرة، أُدخلت التيارات الكتلية في نموذج انهيار الدالة الموجية لديوسي-بنروز، مع إضافة تصحيحات ما بعد النيوتونية للنسبية العامة. اتضح أن الكتلة المتحركة تولد ضجيجًا جاذبمغناطيسيًا يتسبب في فك الترابط الكمي للعزم الزاوي. أقوى المظاهر تظهر في النجوم النابضة الميلي ثانية والجسيمات النانوية دوارة بسرعة
لطالما نُسب توهج غاما الغامض في مركز درب التبانة على مدى 15 عاماً إلى المادة المظلمة تارةً وإلى النجوم النابضة تارةً أخرى. تربط دراسة جديدة هذا التوهج بصدى نفث قديم: فالثقب الأسود نفسه 'الرامي أ*' قذف قبل ملايين السنين جسيمات ونفخ فقاعات عملاقة. ولا تزال تصادمات هذه الجسيمات مع الغاز تُنتج أشعة غاما
تستخدم دراسة جديدة قاعدة من فيزياء الحرارة لتُظهر كيف تدمر الجاذبية ببطء الحياة المزدوجة الشبحية للجسيم. عندما يهتز جسيم ثقيل في موقعين نسيجَ الزمكان، يرسل تموجات تحمل سره بعيدًا. تنهار الجسيمات الأثقل والأوسع انتشارًا أسرع. هذا يصل بين عالمي الكم والكون، وقد تتمكن تجارب بمرايا صغيرة قريبًا من الإمس
عادةً، في مركز الثقب الأسود، توجد هاوية ذات كثافة لانهائية. لكن التأثيرات الكمومية، مثل زنبرك غير مرئي، تخلق وسادة مرنة. حتى بدون الجاذبية الكمومية المعقدة، يمكن لقوانين العالم المصغر البسيطة أن تجعل الثقوب السوداء ليست طرقًا مسدودة، بل ممرات.
تظل الجاذبية الكمومية بعيدة عن التجارب بسبب مقياس بلانك. لكن العمل الحائز على جائزة مؤسسة أبحاث الجاذبية لعام 2026 يشير إلى مضخم طبيعي فائق: سحب الأكسيونات فائقة الإشعاع حول الثقوب السوداء الدوارة. هذه الآلية الكونية تنتج حالات مضغوطة بعدد من الغرافيتونات المترابطة يصل إلى 10⁷، مما يخلق ترابطات استق
أثبت روجر بنروز أن أسطحًا خاصة داخل الثقوب السوداء — تُسمى 'الأسطح المصيدة' — تضمن تشكّل نواة فائقة الكثافة، مخبأة إلى الأبد خلف نقطة اللاعودة. يمكن للمؤثرات الكمومية أن تنتهك هذه القاعدة. لكن سطحًا جديدًا 'مصيدة كافية' يعيد الموثوقية: إذ تحتفظ الثقوب السوداء بسرها حتى تحت الضغط الكمومي.
نموذج جديد يجمع بين علم الكون الدوري والتضخم في رقصة واحدة: حقلان سلميان، مثل منفاخ الحداد وصمام، يتناوبان على ضغط الكون وتوسيعه. هذا النهج لا يزيل لعنة التفرد فقط، بل يفسر أيضًا السلاسة الغامضة للكون، كما يتطابق طيف الاضطرابات المتوقع بشكل مثالي مع بيانات إشعاع الخلفية الكوني.
صور ظلال الثقبين الأسودين M87* وSgr A* أتاحت اختبار تنبؤات الجاذبية الكمومية الحلقية. التصحيحات الكمومية توسع الظل قليلاً، وحتى بدون أفق الحدث يبقى الظل حلقة — قد تكون النماذج الكلاسيكية مجرد تقريب.
يؤدي تحول الثقب الأسود إلى ثقب أبيض إلى إنتاج وميض قوي جداً من أشعة غاما. وقد حسب العلماء أن مثل هذا الوميض يُنتج كميات من الضوء والجسيمات الخفيفة أكبر بكثير من النوى الثقيلة. وهذا يجعله مرئياً عبر نصف الكون؛ خاصةً إذا انفجرت ثقوب سوداء أولية بحجم القمر - فهذه الأجسام قد توجد بأعداد لا بأس بها.
وجد الفيزيائيون طريقة لنقل مغناطيس كبير إلى حالة كمومية، حيث يدور في اتجاهي اليمين واليسار في آنٍ واحد. هذا الانقسام يمنح دقة لا تصدق لرصد الحقول المغناطيسية الضعيفة. العقبة الرئيسية هي الاصطدامات مع جزيئات الهواء، لكن الشكل المناسب مع الفراغ يسمحان بالحفاظ على هذه الحالة العجيبة لثوانٍ. كما تقرّب ه
وصف العلماء بدقة كيف تخمد الجاذبية 'عجائب' الكم. النتيجة: في المختبرات الأرضية، تموت التراكبات بفعل اصطدام الجزيئات، بينما يبقى همس الجاذبية غير مسموع. ينمو فقط كصدى خافت — كل كيلومتر إضافي يضيف بقدر ما أضافه المتر الأول.
أظهر الفيزيائيون: إذا كانت الجاذبية كلاسيكية والمادة كمومية، فإن الكيوبت يحل مسائل تفوق قدرة أي حاسوب. وهذا من شأنه أن ينتهك حدًا أساسيًا للحوسبة. وبما أن هذا لا يحدث، فلا بد أن تكون الجاذبية كمومية.
أظهر الباحثون أن جاراً صغيراً بواسطة تأثير المد والجزر يُذبذب طنيناً شبه أبدي للثقب الأسود. يحول هذا الرنين الموجات الثقالية إلى أداة دقيقة لقياس قوة الجاذبية عند حافة الثقب تماماً.
تخيّل الجاذبية كشريط مطاطي مشدود. يضغط النجم الثقيل عليه ليشكل قمعًا عميقًا ينغلق عادةً مخفيًا النواة. لكن بحثًا جديدًا أظهر: في بعض النظريات، يكون المطاط شديد المرونة، فلا ينغلق القمع، ويتسرب الضوء من النواة إلى الخارج.
أظهر بحث جديد: إذا كان تيار ضوئي وهمي يخترق الزمكان ينضغط على سطح كروي، فإن حدود الثقب الأسود تبقى ثابتة. وإذا تفرق التيار، فإن الأفق سينهار من أقل اضطراب. هذه القاعدة ستجعل نمذجة اندماجات الثقوب السوداء وفك شيفرة الموجات الثقالية أكثر دقة.
تتيح الطريقة للجسيمات أن تطفو في مجال مغناطيسي وتتصرف مثل راقص يتواجد في مكانين في آن واحد. ستساعد هذه التجارب على فهم الحد الفاصل بين العالم الكمي والعالم العادي، وربما اكتشاف المادة المظلمة.