بالصورة التي وصفت بها تضخم جوث يبدو كأنه من أعمال السحر. كان من الممكن ألا تلقى نظريته هذه أي اهتمام لو لم يقدم جوث آلية فيزيائية محل ثقة يفسر بها كيف حدث التضخم. ولحسن الحظ كان لديه مثل هذه الآلية، وقد تضمنت تعديل الدور الطبيعي الذي تلعبه الجاذبية في علم الكونيات. إن قوة الجذب الكونية تعمل على تقليل معدل تمدد الكون بشكل تصاعدي. لكن التضخم يفعل عكس ذلك تمامًا؛ إذ إنه فترة وجيزة يتصاعد فيها معدل التمدد تصاعدًا هائلًا، مما يجعل الكون يتضخم بشكل سريع للغاية. اقترح جوث أن نوعًا من الجاذبية المضادة هو المسؤول عن هذا. ليست الفكرة خيالية كما تبدو؛ إذ يتصادف أن الجاذبية المضادة جزء طبيعي من نظرية النسبية العامة لأينشتاين. وفي الحقيقة تعد الجاذبية المضادة مكوناً أساسيًا في نظرية النسبية العامة.

تخيل منطقة من الفضاء الخاوي النقي البسيط، وفق نظرية النسبية العامة يكون المسلك الطبيعي لهذه المنطقة هو التمدد أسرع وأسرع. (هناك احتمال طبيعي آخر أقل، وهو أن تنكمش.) الاستثناء الوحيد هو أن تبلغ طاقة هذه المنطقة من الفضاء «صفرًا بالضبط»؛ فوقتها ستظل خاملة. قد تتخيل أنه لو كان الفضاء خاويًا فسيبلغ مقدار الطاقة به صفرًا بالضبط، لأنه لا يوجد شيء فيه وهو الأمر الصحيح، بشكل ما. إلا أن هذا يغفل احتمال تغلغل مجالات غير مرئية في الفضاء، مثل هذه المجالات تحتوي على طاقة. ويعتمد تأثير الجاذبية الخاص بهذه المجالات بطبيعة كل مجال منها؛ فبعض المجالات (الكهربية على سبيل المثال) ستجعل الكون ينكمش، وسيولد غيرها جاذبية مضادة تجعل الكون يتمدد من النوع الأخير ما يسمى «المجالات القياسية» scalar fieldsوهذه المجالات هي ما جذبت انتباه جوث.⁴ للأمانة، لم يرصد أحد بعد أي من المجالات القياسية، لكن علماء الفيزياء لديهم أسباب منطقية وجيهة تدعم وجود مثل هذه المجالات. (يعكف القائمون على التجارب بنشاط على تتبع أحد هذه المجالات، المسمى مجال هيجز). لم يقلق جوث بشأن عدم وجود دليل تجريبي على هذه المجالات القياسية، فقد افترض وحسب أن هناك مجالاً مناسبا موجودا بالفعل وأنه هو الذي تسبب في حدوث التضخم، وأطلق على هذا الكيان الافتراضي اسم «مجال «التضخم» Iflation field.

لم أوضح بعد لماذا يتسبب مجال التضخم في إحداث جاذبية مضادة، وذلك لأسباب فنية نسبيًّا، لكني سأحاول توصيل الخلاصة. في نظرية نيوتن تتولد الجاذبية بفعل الكتلة، وفي نظرية النسبية العامة لأينشتاين تعد الكتلة هي الأخرى من مصادر الجاذبية ونفس الحال ينطبق على الطاقة (تذكر أن معادلة أينشتاين «الطاقة = الكتلة × مربع سرعة الضوء» تخبرنا بأن الطاقة لها كتلة). حيث أن الأمر لا يقف عند هذا الحد؛ فالضغط أيضًا يعد من مصادر الجاذبية في نظرية النسبية العامة. إننا عامة لا نفكر في أن الضغط يمكنه خلق مجال للجاذبية، لكن هذا يرجع إلى أن تأثيره ضئيل في معظم الظروف. وحتى الضغط الهائل الموجود داخل الكرة الأرضية، على سبيل المثال، لا يسهم بأكثر من ميكروجرام من وزن جسمك.⁵ لكن لو صار الضغط مهولا يمكنه مقارعة الطاقة من حيث قوة الجاذبية. بكلمة «مهول» هنا نعني نوعية الضغط الموجودة داخل نجم منهار، لا بداخل أحد الكواكب. مثال آخر على هذا الأمر هو المجال القياسي؛ إذ يتمتع بضغط يساوي ما يتمتع به من طاقة.⁶

هوامش

(4) The word scalar means that the field can be described simply by specifying a single number (the strength of the field) at each point in space. By contrast, an electric field has both a magnitude and a direction at each point; it is a so-called vector field. Gravitation is more complicated still—a tensor field—requiring even more numbers at each point to fully describe it.

 (5) Don’t confuse the mechanical force exerted by the pressure, which is huge and outward (though contained by Earth), with the gravitational force that this pressure generates, which is tiny and inward.

(6) Pressure and energy are normally measured in different units. To discuss the correspondence between these quantities you must divide the pressure by c², which then gives it the same units as energy density. This large divisor explains why energy gravitates so much more strongly than pressure.

(7) Mechanically, the scalar field sucks—fiercely; gravitationally it repels—gently. You might be wondering why, if this scalar field sucks so much, it doesn’t pull itself into a smaller and smaller region. That is because it is spread uniformly through space, so there is no privileged place for it to converge: it is being sucked every way at once, and there is no net force to pull it to any particular place.