نظرية الأوتار الفائقة
جسيمات
دقيقة لا يزيد حجمها عن واحد على مليار من حجم البروتون .
إن
الكون يتكون من أوتار صغيرة من الطاقة فإن كل جزىء فى جسم الانسان وكل بقعة من
الضوء وكل كتلة صغيرة من الجاذبية هى فى الحقيقة مجرد شكل من أشكال الأوتار
الفائقة .
العالم
الطبيعى ملىء بمجموعة من الجسيمات الأصغر من الذرات كما هو ملىء
ب ( 4
قوى ) تبدو مستقلة عن بعضها البعض وهى الجاذبية / كهرومغناطيسية /القوة النووية
الضعيفة / القوة النووية القوية .
ومن
خلال وصف الجسيمات دون الذرية كأوتار مهتزة فإن نظرية الأوتار الفائقة تجمع كل
الأجزاء المتفرقة فى إطار عمل واحد وأن كل نوع من الجسيمات بما فيها الالكترونات
التى تكون المادة العادية والفوتونات التى تنقل القوى الكهرومغناطيسية تتشابه مع
تردد معين لذبذبة الأوتار وهذا يشبه الطريقة التى تحول بها الذبذبات الالكترون إلى
نيوترون أو أى نوع آخر من الجسيمات .
وتوجد
خاصية فى نظرية الأوتار الفائقة ( إن مع اهتزاز الأوتار فإن الزمان
والمكان
يلتفان من حول الأوتار وهذا يسبب احداث الجاذبية فنظرية الأوتار الفائقة يمكن أن
تساعدنا على ادماج المعادلات التى تصف حركة عالم الجسيمات دون الذرية بالمعادلات
التى تصف الجاذبية .
اختبار
موجة الجاذبية :
إن
الأوتار التى تتضمنها نظرية الأوتار الفائقة دقيقة للغاية ولا يزيد حجمها على
واحد
على مليار من مليار من حجم البروتون وهذا الحجم الصغير للغاية للأوتار
يعنى
أننا يجب أن نبحث عن دليل على وجودها بعد فترة قصيرة من الانفجار الكبير والذى حدث
عندما كان حجم الكون أصغر كثيرا من حجمه الحالى فالمفترض أن اهتزاز الأوتار فى تلك
الحقبة المبكرة من تاريخ الكون لابد وأن يكون قد خلق بعض الاهتزازات فى الجاذبية
أو موجات الجاذبية والتى يتردد صداها عبر الكون بسرعة الضوء وتتنبأ نظرية الأوتار
بالذبذبات التى يمكن أن تنجم عن هذه الموجات .
فى عام
( 2002 ) تم إنشاء موقع على الانترنت لرصد مقياس تداخل موجات
الجاذبية
باستخدام شعاع الليزر .
وعلى
مدى ( 8 سنوات ) تأمل وكالة أبحاث الفضاء والطيران الأمريكية ( ناسا ) ووكالة
أبحاث الفضاء الأوروبية فى اطلاق قمر صناعى فضائى لقياس التداخلات باستخدام شعاع
الليزر ويطلق على هذا النظام ( ليزا ) وسوف يتكون من ( 3 ) أقمار صناعية تدور حول
الشمس وسيتم ربطها معا باستخدام ( 3 ) شعاعات ليزر لتكون مثلثا من الضوء يبلغ طول
كل ضلع من أضلاعه ( 3 ملايين ميل ) .
وتم
تصميم الأقمار الصناعية لرصد أى تغير فى المسافة بين أضلاع المثلث مهما كانت بسيطة
بحيث تصل إلى واحد على عشرة من قطر ذرة واحدة .
ومن
الناحية النظرية فإن أى موجة من موجات الجاذبية تمر بأضلاع المثلث سوف تؤثر على
الخطوط المحيطية الفضائية التى تصل بين الأقمار الصناعية الثلاثة وهذا يمكن أن
يؤثر على الطريقة التى تتجمع بها شعاعات الليزر مع بعضها البعض بطريقة يمكن قياسها
ويمكن أن تتولد موجات الجاذبية من عدة مصادر :
1 )
تصادم الثقوب السوداء .
2 )
انفجار الكواكب .
وقد
نجحت الأقمار الصناعية الأولى كمسبار ( ولكنسون ) لقياس التباين بالموجات متناهية
القصر فى رصد الموجات متناهية القصر التى تولدت من الانفجار الكبير وساعد ذلك على
اظهار الأرض حديثة الولادة عندما كان عمر الأرض ( 300000 سنة ) لكن يتعين أن يكون
بإمكان المرصد العودة إلى أزمنة أبعد يمكن أن تصل إلى واحد على تريليون من الثانية
بعد الانفجار الكبير .
ويمكن
للنتائج التى يتم التوصل إليها من خلال المرصد أن تساعد علماء الطبيعة
فى
التمييز بين النظريات المختلفة التى تناولت ما حدث قبل وبعد اللحظة التى وقع فيها
الانفجار الكبير للكون .
ويتنبأ
أحد النماذج الفضائية ( التمدد ) بأن الكون هو مجرد جزء واحد من عالم
عظيم
متعدد الأكوان وأن الانفجارالكبير هو مجرد واحد من انفجارات عديدة
وحسب
النموذج فإن الكون تمدد بشكل كبير وبسرعة خلال جزء من أول ثانية من ظهور الكون
بسبب الانفجار الكبير .
وهناك
نظرية تعتمد على نظرية الأوتار الفائقة ( إن الانفجار الكبير حدث نتيجة
للتصادم
بين كونين متوازيين كانا يسبحان فى فضاء ذى أبعادا أعلى ) .
إن
المرصد ( ليزا ) قد يكون قادرا على التمييز بين بعض هذه النظريات ويقدم
اختبارا
تجريبيا للوضع الذى كان سائدا عندما نشأ الكون قبل ( 13.7 مليار سنة ) وإذا كانت
الاشارات التى يلتقطها ( ليزا ) هى نفسها التى تتوقعها نظرية الأوتار الفائقة فإن
ذلك سوف يثبت أن بعض جوانب تلك النظرية هى النظرية الكمية الصحيحة للجاذبية .
اختبار معجل الجزيئات ( الجسيمات ) :
يبدأ تشغيل أكبر معجل للجزيئات ( جهاز تصادم هادرون
الضخم ) ويتم فى هذا الجهاز
تحطيم بروتونات عالية الطاقة عن طريق احداث تصادم بين
بعضها البعض ويأمل أنصار
نظرية الأوتار الفائقة فى أن يوجد بين الحطام الذى سينتج
عن تصادم البروتونات وجود
جسيمات ضخمة .
وحسب
نظرية الأوتار الفائقة فإن الجسيمات كالبروتونات والنيوترونات والالكترونات هى صاحبة
أقل معدل لاهتزاز الأوتار .
أما
معدلات الاهتزاز الأقوى فيجب أن ينتج عنها مجموعات أكثر ضخامة كما يوجد علاقة
بينها وبين الجسيمات المألوفة وتسمى الجسيمات الضخمة ( سبارتكلز ) أو
( سوبر
بارتكلز ) .
وتتنبأ
نظرية الأوتار بأن كل الجسيمات دون الذرية تقترن بها جسيمات أخرى من هذا النوع فإن
الالكترون ينبغى أن يكون مقترنا بالسوبرالكترون أو السلكترون والكوارك ينبغى أن
يكون مقترنا بالسوبركوارك أو الاسكوارك ولم يتمكن أحد من رصد الجسيم الضخم (
سبارتكل ) حتى الأن لأن معجلات الجسيمات المتاحة حتى الأن ليست لها القدرة على ذلك
.
ويتوقع
بعض علماء الطبيعة أن يكون معجل ( هادرون ) الضخم قادرا على اظهار الجسيمات الضخمة
ويتكون قلب معجل هذا المعجل من نفق دائرى طوله 17 ميل بين الحدود الفرنسية
السويسرية .
وفى ذلك المعجل
نجد شعاعين من البروتونات يتحرك كل منهما عكس الآخر
وبالضغط
على زر صغير فهناك نبضة كهربائية قوتها ( 12 ألف أمبير ) ستتحرك عبر سراديب طويلة
من المغناطيسيات الكهربائية لخلق مجالات كهرومغناطيسية تكون أقوى ( 100000 مرة )
من المجالات الكهرومغناطيسية للأرضى .
وستقوم
المغناطيسيات برفع الجسيمات عبر ممر دائرى مع زيادة سرعاتها لتصل إلى ( 99.999999%
) من سرعة الضوء وتكتسب طاقة تصل إلى 14 ترليون الكترون وهو مايزيد تريليونات
المرات عن الطاقة التى تنبعث من الديناميت عند انفجاره .
وقبل أن
يبدأ مفاعل هادرون الضخم فى البحث عن الجسيمات فإنه سوف يقوم
باختيار
نموذج قياسى لفيزياء الجسيمات وهذا النموذج عبارة عن نظرية تشرح
سلوك
الجسيمات تحت الذرية وربما يعد هذا النموذج القياسى أكثر النظريات الكمية نجاحا
حيث يشرح كل تفاعل تحت الذرى رصده العلماء حتى الأن لكنه يثير رغبة أنصار نظرية
الأوتار الفائقة لمعرفة المزيد .
فهم
يرون فيه نموذجا قبيحا يلوى ذراع الحقائق للوصول لنتائج محددة وغير
كاملة
لأنه يحوى ( 19 معيارا قابلة للتعديل والضبط ) كما يرى هؤلاء أن النموذج يحوى
ثلاثة نسخ متطابقة من الجسيمات تحت الذرية ويخلو من أى وصف للجاذبية .
ويعتقد
أنصار نظرية أوتار الفائقة أن النموذج القياسى يصف فقط أقل درجات
اهتزاز
الأوتار فإن النموذج القياسى يقوم بدور جيد فى وصف العالم الذى نعرفه
رغم أن
هذا الوصف لم يكتمل بعد ورغم ذلك فإن النموذج القياسى ظل يستخدم
كنظرية
موثوق بها لعدة عقود .
وقد شكل
اكتشاف الجسيمات الفائقة أول فشل لهذا النموذج فى تفسير العالم الكمى الصغير وأدى
ذلك لاطلاق فيضان من التجارب التى قام بها الباحثون فى مجال فيزياء الجسيمات فإن
الجسيمات الفائقة لم تؤد للوصول لاتفاق حول نظرية الأوتار الفائقة وذلك أن بعض
نظريات الفيزياء تشرح وجود جسيمات تشبه الجسيمات الفائقة دون اللجوء لنظرية
الأوتار .
ويمكن
لمعجل هادرون التصادمى الضخم أن يدعم نظرية الأوتار الفائقة بطرق
أقرب
فإن هذا المعجل يمكن أن يؤدى لتوليد ثقوب سوداء مصغرة تنبأت احدى
نظريات
الأوتار الفائقة بوجودها وهذا يمكن أن ينتج مقدمات لفيضان من
الجسيمات
تحت الذرية مع تفسخ هذه الثقوب وأن الثقوب السوداء تكون صغيرة
جدا .
وتتنبأ
نماذج حديثة من نظرية الأوتار الفائقة بوجود سبعة أبعاد مكانية خلف
الأبعاد
الثلاثية التى نشعر بها ( الطول / العرض / العمق ) .
ويمكن
للتصادمات التى تحدث داخل معجل هادرون الضخم أن تكون قادرة على
تحويل
الجسيمات تحت الذرية إلى واحد من الأبعاد السبعة الأخرى ويخرجها من
دائرة
الأبعاد الثلاثية وهنا يمكن رصد الكتلة والطاقة المفقودة أو نواتج انحلال
الجسيمات
ذات الأبعاد الأعلى نفسها عن طريق أجهزة الاستشعار فى معجل
هادرون
.
الاختبارات
المعملية على الجاذبية :
هناك
طريقة بسيطة جدا يمكن من خلالها رصد الأبعاد العليا التى تتنبأ بها نظرية
الأوتار
الفائقة عن طريق امعان النظر فى البحث عن انحرافات فى قانون نيوتن
للجاذبية
فقد توصل إلى أن الجاذبية تتأثر بمربع المسافة ويمكن مضاعفة مسافة
الارتفاع
عن الأرض وسوف نجد وقتها أن قوة الجاذبية تنخفض إلى الربع فإن
الجاذبية
تنتشر خلال الفضاء المكانى فإن خصائصها عادة ما تكون حساسة للأبعاد التى تنتشر
خلالها وإذا ما كانت الأبعاد الاضافية السبعة التى تنبأت بها نظرية الأوتار
الفائقة موجودة بالفعل فإن ذلك يعنى تسرب الجاذبية إلى تلك الأبعاد كذلك وبوسعنا
ملاحظة هذا التسرب كانحراف بسيط عن نموذج قانون التربيع العكسى الذى وضعه نيوتن .
وقد تم
اختبار نظرية نيوتن بدقة بالغة فى المجموعة الشمسية وما خلفها وهذه
الاختبارات
كانت على درجة عالية من الدقة إلى درجة أننا يمكن بالاعتماد على هذه النظرية تعريف
مجس فضائى مثل ( كاسينى ) كيف يجد طريقه خلال الحلقات المحيطة بكوكب زحل والذى
يبعد عن الأرض بمقدار مليون ميل .
ووفقا
لنظرية الأوتار الفائقة وعلى نطاقات صغيرة يمكن أن يصل طول الواحد منها إلى
المليمتر فإن الجاذبية يمكن أن تتجه إلى أبعاد أعلى وإلى أكوان وعوالم أخرى غير
التى نعرفها .
أبعاد
عليا :
قام
عالم الطبيعة جون برايس وزملاؤه فى جامعة كلورادو بأول تجربة لرصد
وجود
أبعاد عليا ن طريق الجاذبية حيث قام فريق البحث ببناء جهاز بحثى عبارة عن قصبتين متوازيتين
من التنجستين وكانت واحدة من القصبتين تهتز بمعدل ألف مرة فى الثانية فينشأ عن ذلك
اضطراب محدود فى الجاذبية يفترض أن ينتقل بالتبعية إلى القصبة الأخرى وهنا يتعين
أن تسير الحركة فى القصبة الثانية إلى كيفية تنقل الجاذبية منها .
وكان
الجهاز الذى طوره برايس دقيقا للغاية إلى درجة القدرة على قياس أى
تشويش
يصل وزنه إلى واحد على مليار من حبة رمل واحدة لكن الباحثين لم
يجدوا
أى انحراف عن قوانين نيوتن للجاذبية باستخدام قصبتين تبعدان عن
بعضهما
البعض بمقدار ( 108 مللم ) أو واحد على ( 250 ) من البوصة .
وقامت
مجموعات أخرى بتطوير اختبارات أخرى لقياس سلوك الجاذبية على
ارتفاعات
مشابهة وحتى الأن لا يوجد أى دليل على وجود أكوان أخرى أو على
الأقل
أظهرت التجربة عدم وجود عوالم موازية فى كلورادو .
وربما
ظهرت لنا أبعاد اضافية على نطاقات ضيقة لكن نظرية الأوتار الفائقة لا
تزال
غامضة إلى حد ما بسبب هذا التنبؤ .
وعلى
العكس فإن هناك عددا من الباحثين بدأوا يجرون اختبارات على قانون نيوتن للجاذبية
على مسافات صغيرة قد لا تزيد على حجم ذرة ومن هؤلاء أ / عمر محيى الدين من جامعة
كاليفورنيا حيث يحاول قياس مقدار التجاذب بين كرة صغيرة للغاية مغطاة بالذهب مصنوعة
من البولى ايسترين وبين شريحة رقيقة مغطاة بالذهب من الياقوت الأزرق .
وهنا
يجب علينا ملاحظة أن التجاذب لا يرجع فقط للجاذبية بل إلى ظاهرة كمية
غير
مفهومة للكثيرين تعرف بظاهرة كازيمير ( يحدث هذا التأثير بسبب الطاقة
الكامنة
المستترة والموجودة حتى فى الفضاء الخالى ) .
وقد بدأ
أ / عمر محيى الدين بمحاولة قياس الجاذبية على مسافات لا تزيد على
مئات
النانومترات والتى تزيد ألف مرة عن قطر الذرة .
وقاد
ريكاردو ديكا فريقا من الباحثين لتطوير رؤية بديلة يمكن أن تؤدى إلى
إلغاء (
تأثير كازيمير ) وبما يساعد على قياس تفاعلات الجاذبية بشكل مباشر .
وقد
أنهى ( ديكا ) تجربة جرت على نطاق مصغر للغاية لمقارنة قوة الجذب بين
كرة
مغطاة بالذهب وبين عينات تجريبية من الذهب والجرمانيوم المغطاة بطبقة
مشتركة
من الذهب ومن شأن مقارنة القوى المؤثرة على الذهب والجرمانيوم أن تجعل من الممكن
استبعاد دور ( تأثير كازيمير ) وأن تكشف عن جوانب لم تكن مرئية من قبل عن الجاذبية
والتى يمكنها أن تقدم دليلا على نظرية الأبعاد الإضافية التى تعد ركنا أساسيا من
نظرية الأوتار الفائقة .
وينوى (
ديكا ) وزملاؤه مستقبلا إجراء تجارب باستخدام ألواح تفصل بينها
مساحات
ضيقة من ( النيكل 58 / النيكل 64 ) وهما شكلان من النظائر المشعة
متشابهان
فى الخصائص الكيميائية ومختلفان فى الكتلة بحوالى ( 10 % ) .
وحتى
الأن يسعى الفريق البحثى بقيادة ( ديكا ) إلى العثور على إشارة لوجود
الأبعاد
العليا وهذا يمكن أن يتحقق من خلال نماذج تجريبية مطورة يتم السعى
لاستخدامها
الوقت الحالى .
بحوث
المادة المظلمة :
تظهر
الدراسات الفلكية أن حوالى ( 23 % ) من الكتلة والطاقة فى الكون تتشكل من مادة
مظلمة .
ويشير
هذا المصطلح إلى جسيمات لا ينبعث منها أى ضوء ونادرا ما تتفاعل مع
المادة
العادية ما لم يتم الاعتماد على قوة الجاذبية وهذه المواد غير المرئية تحيط
بالمجرات وعادة ما يصل وزنها إلى عدة أضعاف وزن المجرة ذاتها .
ولا أحد
يعرف مما تتكون هذه المواد لكن نظرية الأوتار الفائقة تتنبأ بأن هذه المواد تتكون
من جسيمات فائقة وذات كتلة كبيرة .
وتبدو
المادة المظلمة وكأنها وجدت قبل المجرة التى تضم مجموعتنا الشمسية
( مجرة
درب التبانة ) وإذا كانت المادة المظلمة تتكون من جسيمات فائقة فلا بد
أنها
موجودة فى كل مكان ومع استمرار دوران الأرض فى إطار مجرة درب التبانة فلا بد أن
كوكب الأرض يتحرك بشكل غير مستمر خلال تيارات غير مرئية من جزيئات المادة المظلمة
التى تمر خلال كوكب الأرض وخلال كل شىء.
وهناك
عدة فرق بحثية تتسابق للوصول إلى جسيمات المادة المظلمة ويعتمد بعض من هذه الفرق
على مواد عالية النقاء مثل الزيتون السائل وحبيبات الجرمانيوم التى يتم تبريدها
إلى درجات حرارة منخفضة للغاية ووضعها فى مناجم عميقة للحيلولة دون تعرض الأجهزة
البحثية للتيار المستمر للجسيمات العادية التى تضرب الغلاف الجوى للأرض وفى معظم
الوقت فإن جسيمات المادة المظلمة سوف تتحرك خلال المادة دون أن تصطدم بأى شىء .
وفى
حالات نادرة فإن الجسيمات المظلمة قد تتصادم مع الندرة وفى هذه الحالة
فإن ردا
للفعل المفاجىء من جانب نواة الذرة سوف يؤدى إلى توليد كميات كبيرة من الجسيمات
والذرات ذات الشحنة الكهربائية فضلا عن قدر كبير من الضوء والحرارة التى يمكن
رصدها من خلال جهاز استشعار.
ففى عام
( 1999 ) أعلنت مجموعة من الباحثين عن اكتشاف مادة مظلمة فى
جهاز
الكشف عن الموجات الكهربائية والأصل أنه تم اكتشاف مادة مظلمة معمليا فإنه يصبح من
الممكن تحليلها ومقارنتها بما تقوله نظرية الأوتار الفائقة ومن المواد المرشحة
لتضيفها كمادة مظلمة مادة ( النيوتر النيو ) .
وتتنبأ
نظرية الأوتار الفائقة بأن ( النيوتر النيو ) ربما تكون قد وجدت وتلاشت
على
الفور بأعداد كبيرة بعد الانفجار الكبير وبعد أن برد الكون تسبب انحرافا
بسيطا
فى التوازن سبب خلقه المزيد من النيوتر النيو بأعداد تفوق تلك التى
تلاشت
وأصابها الدمار وترك وراءه كميات كبيرة منها لا تزال موجودة حتى يومنا هذا وتشير
آخر الحسابات إلى أن توافر النيوتر النيو قد يصل إلى عشرة أضعاف معدلات تواجد الذرات
.
وهذه
الوفرة تماثل تقريبا كمية المادة المظلمة فى الكون .
ويثق
معظم الباحثين فى علم الطبيعة أننا سوف نجد معظم الجسيمات التى تشير
إليها
كمادة مظلمة سواء كانت هى نفس الجسيمات التى تنبأت بها نظرية الأوتار
الفائقة
أم لا .
ولكن
ماذا يحدث إذا لم تتحقق كل التنبؤات ولم يستطع أحد التعرف على جسم مادة مظلمة ؟
بالنسبة للباحثين فى علم الفضاء وعلم الطبيعة على حد سواء فإن ذلك سوف يكون مصدرا
لأزمة فكرية بالنسبة لهم .
فربما
كانت المادة المظلمة لا تتكون من مواد غير معروفة فى الكون الذى نعيش
فيه
وربما كانت تتكون من جسيمات مستقرة خارج الكون تحلق فوقنا فى أبعاد
موازية
.
وقد
يبدو ذلك من التفسيرات التى تقدمها لنا قصص الخيال العلمى بل إنها بالفعل
تماثل
فى الحقيقة مبدأ اللامرئية إلا أن ذلك يظهر بشكل واضح فى المعادلات
الرياضية
الخاصة بالأبعاد الأعلى لنظرية الأوتار الفائقة .
وما
علينا إلا أن نتخيل أن الكون الذى نعيش فيه يتكون من بعدين مثل قطعة من
الورق
ثم علينا أن نتخيل وجود كون آخر يشبه قطعة من الورق مواز لذلك الكون الذى نعيش فيه
وهنا سوف نتغاضى بشكل تلقائى عن هذا الكون الآخر حتى لو كان يبعد بوصة واحدة عن
الكون الذى نعيش فيه وفى الوقت نفسه لن نكون قادرين على رؤيته لأنه لا توجد أية
طريقة للاستشعار أو للإشارة إلى وجود اتجاه للأبعاد الأعلى التى تؤدى إلى الكون
الآخر .
وإذا
كان هناك كون آخر ثلاثى الأبعاد منفصل عن كوننا بفضل بعد أعلى فإننا لن
نكون
قادرين على مشاهدته بشكل مباشر حتى لو كان قريبا منا .
وهناك
عدد محدد من علماء الطبيعة يعتقدون أن وضعنا فى الكون الحقيقى لا
يختلف
عن ذلك كما تنبأت النظرية العامة للجاذبية لاينشتاين بأن الجاذبية الناشئة عن فوار
فى كون آخر يمكن أن تتسرب إلى كوننا ومن هنا فإننا يمكن أن نشعربتأثير مواد لا
نراها وهذا تفسير آخر لنظرية المادة المظلمة ويمكن لهذا التفسير غير المرئى أن
يكون علامة على وجود كون آخر ذى أبعاد أعلى حسبما نشأت نظرية الأوتار الفائقة .
وقد
لاحظ الباحثون فى علم الفلك أن المواد غير المرئية تبدو كما لوكانت تشكل
عنقودا
حول الممرات وتكون هالة كروية يصل قطرها أحيانا إلى عشرة أضعاف
قطر
المجرة التى تحيط بها والتى تكون ظاهرة لنا .
وربما
كان مرجع ذلك هو تجمعات متشابكة ومتداخلة من مادة غير مرئية فى كون مواز تحاول أن
تضغط على الكون الذى نعيش فيه مما يجعل المجرات فى مواقع ولا توجد مقترحات مقنعة
لاختبار هذه الفكرة إلا أن العلماء قد يجدون أنفسهم مضطرين للتعامل معها بجدية إذا
فشلت جميع البحوث الخاصة بالمادة المظلمة فى رصد مكانها فى الكون الذى نعيش فيه .
رغم
الأفكار الجديدة والأنشطة التجريبية فلا يزال محتملا أن تفشل كل هذه
الاختبارات
فى الوصول إلى أى دليل يؤيد نظرية الأوتار الفائقة وربما لا يظهر ذلك الدليل
المنشود إلا فى وجود طاقات بحثية تفوق كثيرا القدرات البحثية التى تتوافرلنا بفعل
التكنولوجيا المتاحة حاليا .
وربما
كان الطريق الوحيد لدراسة نظرية الأوتار الفائقة بشكل مباشر هو إجراء
تجارب على
( ثابت بلانك ) أو الطاقة الثابتة وهذا المستوى من الطاقة لم يوجد
إلا من
الثانية ( 43 / 70 ) التالية على الانفجار الكبير .
ففى عام
( 1873 ) تنبأ عالم الفلك ( جون ميشيل ) بوجود نجم ضخم للغاية إلى درجة أن الضوء
نفسه لا يستطيع الهروب من جاذبيته الهائلة ولكن من الصعب قبول تلك النظرية لأنها
كانت تتحدث عن شىء لا يمكن رصده وبعد ذلك ب( 200 ) عام توصل التلسكوب الفضائى (
هابل ) إلى دليل مذهل على وجود الثقوب السوداء وسعة انتشارها خلال رصد حلقات (
أقراص ) الغازات الملتهبة التى تحيط بها .
وقد
تنبأ الفيلسوف اليونانى ( ديموكرينوس ) بأن المادة مكونة من ذرات وكان ذلك فى
القرن الرابع قبل الميلاد ولا يزيد عمر قدرة الإنسان على رصد الذرات
واستخدامها
عن ( 20 عام ) ويعتقد بعض النظريين أن الحكم على نظرية الأوتارالفائقة لن يأتى من
التجارب بل من الرياضة البحتة وأن السبب الرئيسى الذى يجعل تنبؤات نظرية الأوتار
الفائقة تفتقد إلى التعريف الجيد هو أن النظرية نفسها لم تكتمل .
وقد تم
اكتشاف المعادلات الرياضية التى تقوم عليها نظرية الأوتار الفائقة عن
طريق
المصادفة على أيدى اثنين من الباحثين فى علم الطبيعة أحدهما ايطالى
والآخر يابانى
عام ( 1968 ) وكان كلاهما يعمل بشكل مستقل عن الآخر وشكلت النظرية بعدها جزءا
أساسيا من العديد من الأبحاث منذ ذلك الوقت وأكثر الباحثين حماسا لتلك النظرية لا
يختلفون على أن شكلها النهائى لم يتحدد بعد وأن شكلها النهائى سيتحدد عندما يمكن
اخضاع النظرية لاختبارات رياضية .
وإذا
ثبتت صحة تلك النظرية فإن ذلك سوف يسمح لنا بإجراء حسابات رياضية
لخصائص
الكون المحيط بنا منذ نشأته الأولى وسوف يصبح فى مقدورنا وقتها
شرح
جميع خصائص الجسيمات دون الذرية بما فيها شحناتها وكتلتها وكافة
خصائصها
الكمية الأخرى ويمكن أن يتم إعداد جداول تكرارية تدرس للطلبة فى
حصص
الكيمياء بالاعتماد على نظرية الأوتار الفائقة وسيكون خصائص هذه
العناصر
وقتها معبرا عنها بأقصى درجات الدقة .
وإذا لم
تتفق الخصائص التى سيتم حسابها مع الملامح المعروفة للكون الذى نعيش فيه فسوف تصبح
نظرية الأوتار الفائقة نظرية اللاشىء أما إذا طابقت تنبؤات تلك النظرية الواقع
تماما فسوف يمثل أهم اكتشاف فى تاريخ العلم .
معلومات
اضافية :
إن
الأوتار دون الذرية قد تهتز مثل أجساد مجدولة أو دوائر لولبية مغلقة وطبقا لاحدى
معادلات نظرية الأوتار الفائقة فإن الجاذبية الكمية يتم احتواؤها بينما يتم وصف
المادة من خلال أوتار مفتوحة ومغلقة .
تمثل
الترددات الأعلى للاهتزازات قدرا أكبر من الطاقة .
على
نطاق ضيق للغاية أصغر كثيرا من الذرة قد تتكون جميع المواد وجميع القوى من أوتار
فائقة مهتزة من الطاقة .
وعلى
عكس الأوتار ثنائية الأبعاد فإنه من المعتقد أن الأوتار التى يتكون منها عالم ما
تحت الذرة تهتز فى ( 10 ) أبعاد .
وتقدم
نظرية الأوتار تفسيرا محتملا موحدا لجميع الحقائق الفيزيائية .
مع
اهتزاز الأوتار يلتف الزمان والمكان وتحدث الجاذبية .
مجموعة
اختبارات :
1 ) اختبار
موجة الجاذبية :
يستخدم
هوائى قياس التداخلات الذى يعمل بالليزر والمقرر اطلاقه فى عام
( 2013
) ثلاثة أجهزة على شكل حرف ( واى ) ويستخدم كل جهاز بوصلتين لليزر ومكعبين على شكل
مرآة وتتردد أشعة الليزر بين تلك الأجهزة الثلاثة لتقيس مواقعها النسبية بمساحات
لا تتجاوز عدة درجات من المليار من المساحة وبمجرد مرور موجة جاذبية بين أضلاع هذا
المثلث فإنها تغير المساحة بين تلك الأضلاع بشكل يمكن قياسه .
وتعرف
موجة الجاذبية بإنها عبارة عن تموجات من الفضاء تنتج عن تسارع مرور كتلة ضخمة .
تتنبأ
نظرية الأوتار الفائقة بأن تمدد الكون بسرعة خارقة خلال الثانية الأولى بعد
الانفجار الكبير لابد وأن يكون قد تولد عنها نمط متميز من موجات الجاذبية وهذه
الموجات لا تزال تتردد عبر الفضاء .
وإذا ما
تمكن هوائى قياس التداخل باستخدام شعاع الليزر من رصدها فإن ذلك سوف يزيد بشكل
كبير من قدرتنا على فهم أصولنا الكونية .
2 )
اختبار معجل الجسيمات :
سوف
يقوم معجل الجسيمات أو الوحدة التصادمية والذى يجرى بناؤه على الحدود الفرنسية
السويسرية بتوجيه أشعة متقابلة من البروتونات فائقة السرعة فى حلقة دائرية عملاقة
.
وهنا
تتحول الطاقة الناتجة عن التصادم إلى مادة وتنتج نوعا من الجسيمات لا يمكن رؤيتها
فى الظروف العادية وهنا ستقوم وحدات الاستشعار بالسعى إلى تصنيف هذه الجسيمات
والبحث عن الجسيمات التى ورد وصفها فى نظرية الأوتار الفائقة ولكنها لم تكتشف بعد .
حسب
نظرية الأوتار الفائقة فإن البروتونات المتصادمة يمكن أن تنتج الجسيمات الفائقة وهى
عبارة عن جسيمات ضخمة مناظرة للجسيمات العادية ويقول أحد نصوص نظرية الأوتار
الفائقة إن تصادم البروتونات يمكن أن ينتج ثقوبا سوداء مصغرة وفى النهاية فإن
نظرية الأوتار تتنبأ بأن التصادمات القوية يمكن أن تطلق بعض الطاقة من فضاء ثلاثى
الأبعاد إلى أبعاد أعلى وسوف يبحث معجل هادرون الضخم فى كل هذه التأثيرات .
3 )
الاختبارات المعملية للجاذبية :
هناك
أكثر من ( 10 ) فرق بحثية تدرس كيف يمكن أن تعمل الجاذبية على مسافات صغيرة واحدى
هذه التجارب تجرى فى جامعة كلورادو حيث يتم قياس معدل التجاذب بين لوح خشبى يهتز
وكتلة قريبة منه وهناك حاجز يفصل الكتلة عن اللوح من أجل إلغاء حركة الهواء
والجاذبية الالكتروستاتيكية .
وتظهر
كمية الذبذبة التى يتم احداثها فى اللوح بالضبط مدى قوة الجذب التى يتعرض لها بفعل
الكتلة المهتزة .
تقول
الأشكال الحديثة من نظرية الأوتار الفائقة إن الكون الذى نعيش فيه يتكون من أكثر
من ثلاثة أبعاد وفى المسافات القصيرة يمكن أن تتسرب الجاذبية من الأبعاد الثلاثة
التقليدية إلى بعض هذه الأبعاد الأعلى .
وإذا ما
أظهرت تجارب قياس الجاذبية على المسافات القصيرة افتقاد بعض من قوة الجذب فإن ذلك
سوف يكون دليلا غير مباشر يدعم نظرية الأوتار الفائقة .
4 ) بحوث
المادة المظلمة :
23% من
الكتلة والطاقة تتشكل من مادة مظلمة .
تستخدم
بحوث المادة الباردة المظلمة مجموعة من بلورات الجرمانيوم والسليكون للبحث عن
الجسيمات المفترض وجودها .
ويمكن
بشكل عارض أن يصطدم جسيم المادة بالذرة مما يؤدى إلى إطلاق نبضات كهربائية ضعيفة
لكنها قابلة للقياس فضلا عن بعض الشحنات الحرارية وتجرى هذه التجربة فى عمق منجم
بهدف استبعاد الاشارات من الجسيمات الأخرى المعروفة .
حسبما
تتنبأ نظرية الأوتار الفائقة فإن الجسيمات الفائقة تتفق مع الرصد الفلكى والذى
يشير إلى أن الكون ملىء بالمادة المظلمة غير المرئية وإذا ما تمكنت بحوث المادة
المظلمة الباردة من تحديد الجسيمات المظلمة فإن علماء الطبيعة سوف يكونون قادرين
على دراسة خصائص جسيماتها ومعرفة ما إذا كان ذلك يتفق مع تنبؤات نظرية الأوتار
الفائقة .
شهدت
نظرية الأوتار الفائقة ثورتين رئيستين :
1 ) أن
الأوتار تصف الجاذبية والجسيمات وأنها خالية من أى اختلالات فى معادلاتها الرياضية
2 ) وحدت الصياغات المختلفة لنظرية الأوتار الفائقة من خلال اضافة البعد الحادى
عشر .
التماثل
الفائق :
فى
أوائل السبعينات من القرن العشرين توصل الفيزيائيون إلى نظرية التماثل الفائق وهى
عبارة عن خاصية رياضية توحد الجسيمات المكونة للمادة مثل الإلكترونات والبروتونات
بالجسيمات الناقلة للقوى مثل الفوتونات ووجد الفيزيائيون النظريون أن نظرية
التماثل الفائق تزيل كل الاختلافات الظاهرة بين تلك الجسيمات دون الذرية بحيث تكشف
عن وحدتها الأصلية كما وجدوا أنها تعطيهم إدراكا آخر أكثر عمقا عن نظرية كل شىء
حيث أصبح بمقدورهم توحيد القوى العظمى ( النووية القوية / النووية الضعيفة /
الكهرومغناطيسية
) فى نظرية التوحيد الكبرى مع قوة الجاذبية .
وكان
بعض الفيزيائيين النظريين قد حاولوا إدخال الجاذبية الخطيرة مع غيرها باستخدام
نظرية المجال الكمى التى تصور القوة فى شكل جسيمات يطلق عليها ( جرافيتونات )
تنتشر بين كتل الأجسام لكن واجهتهم صعوبات رياضية بالغة .
إلا أن
هذا الفشل حمل فى ثناياه التماثل الفائق بالإضافة للأبعاد الإضافية التى تؤدى إلى
الأوتار الفائقة التى تمكنهم من توحيد الجاذبية مع كل القوى الأخرى .
الأوتار
الفائقة :
فى عام
( 1984 ) أذهل الفيزيائيان النظريان ( شوارتز / جرين ) الوسط العلمى بالإعلان أنه
بمقدورهما توحيد الجاذبية مع القوى الطبيعية الأخرى دون مواجهة المشاكل الرياضية
وكان شرطهما هو عدم اعتبار الجسيمات دون الذرية نقاطا وإنما كيانات دقيقة تسمى (
الأوتار الفائقة ) التى يقل حجمها بكثير عن نواة الذرة وأن تتسم تلك الجسيمات
الخيطية بالتماثل الفائق وأن تكون موجودة فى فضاء من ( 10 أبعاد ) على الأقل .
لكن فى
أواخر الثمانينات من القرن العشرين اتضح أن الأوتار الفائقة تعد تقدما علميا كبيرا
إلا أنها لم تكن تمثل القصة كاملة فنجد أن هناك نظرية واحدة لكل شىء إلا أنه اكتشف
ما لا يقل عن ( 5 نظريات ) عن الأوتار الفائقة .
نظرية
الأغشية :
فى عام
( 1995 ) قام الفيزيائى النظرى ( ويتن ) باثبات أن كل نظريات الأوتار الفائقة ال (
5 ) ليست سوى وصف تقريبى لفكرة أساسية واحدة أكثر شمولية لنظرية الأغشية وعندئذ
تظهر نظريات الأوتار الفائقة ال ( 5 ) كمجرد حواف متعددة الأبعاد لغشاء ذى
( 11 )
بعدا كلها ما عدا ( 4 ) منها ملتفة بالغة الضألة بحيث لا يمكننا رؤيتها .
إن
نظرية الأغشية تعطى وصفا موحدا متفردا ليس فقط للقوى الكهرومغناطيسية والجاذبية
ولكن للقوى الأساسية الأخرى وكل الجسيمات التى تؤثر فيها .
وهناك
مجموعة من الأسئلة التى تبحث عن اجابات منها :
س : كيف
ومتى بالتحديد التف كل الأبعاد ال ( 11 ) ما عدا ( 4 ) لنظرية الأغشية فى كيانات
بالغة الضألة بحيث لا يمكننا رؤيتها وهل يمكن اكتشافها تجريبيا ؟
س :
لماذا نجد تلك الصعوبة الجوهرية فى الكشف عن تلك الوحدة التى تجمع بين كل القوى
والجسيمات ؟
لغز
الكهرباء والمغناطيسية :
إن
نظرية كل شىء وأهدافها ترجع أصولها إلى التجارب التى أجراها الفيزيائى ( فاراداى )
الذى قام بدراسة العلاقة بين الكهرباء والمغناطيسية حيث كان يدرك أن التيار
الكهربائى المار فى سلك يولد حوله مجالا مغناطيسيا .
هل يمكن
للمجال المغناطيسى توليد تيار كهربائى ؟
لقد نجح
( فاراداى ) وصنع ( المولد الكهربائى ) لكن أثناء إجراء التجارب اكتشف ( فاراداى )
أن الكهرباء والمغناطيسية مجرد وجهين مختلفين لظاهرة ( الكهرومغناطيسية ) .
وفى عام
( 1861 ) نجح الفيزيائى الاسكتلندى ( جيمس كلارك ماكسويل ) فى ترجمة اكتشافات
فاراداى إلى لغة الرياضيات والنتيجة هى معادلات الكهرومغناطيسية لماكسويل التى
أوضحت الوحدة الأساسية للكهرباء والمغناطيسية .
هل تتسع
هذه الوحدة الكونية بحيث تشمل أكثر قوى الكون شيوعا ألا وهى الجاذبية ؟
آينشتاين
وكالوزا وكلاين :
لقد وضع
( آلبرت آينشتاين ) نظريته عن الجاذبية ( النسبية العامة ) عام ( 1915 ) بأن هناك
علاقة بالغة القوة بين الجاذبية والكهرومغناطيسية وتمثلت العقبة الأولى فى معرفة
طريقة لدمج النسبية العامة مع معادلات ماكسويل فى صيغة رياضية موحدة حيث تفيد
النسبية العامة بأن الجاذبية تنتج من التفاف نسيج الزمان والمكان ذاته من حولنا
فإن معادلات ماكسويل تنظر إلى الكهرومغناطيسية كنوع من مجال القوة الذى ينساب خلال
الكون ذى الأبعاد الأربعة .
وفى عام
( 1919 ) أثبتت عالمة الرياضيات الألمانية ( تيودورا كالوزا ) أنه يمكن دمج
النظريتين بمجموعة واحدة من المعادلات الرياضية ولكن بشرط أن يكون للكون بعد خامس
أضافى .
وفى عام
( 1926 ) اقترح عالم الرياضيات السويدى ( أوسكار كلاين ) حيث أن البعد الاضافى
يكمن فى التفافه بدرجة بالغة الضآلة لدرجة أنه لا يمكن كشفه .
لكن (
آينشتاين ) اقتنع بأهمية اكتشاف ( كالوزا وكلاين ) لكنه لم يستطع تطبيقه فى
النظرية الموحدة للجاذبية والكهرومغناطيسية بسبب وجود نتيجتين متنافرتين .
نظرية
المجال الكمى :
اعتقد
الفيزيائيون بتوحيد الكهرومغناطيسية مع القوة النووية الضعيفة عن طريق نظرية
المجال الكمى حيث إن نظرية المجال الكمى إن لكل قوة أساسية الجسيم الخاص الناقل
لها
وخلال
الخمسينات من ق ( 20 ) بدأ الفيزيائيون يستكشفون أوجه التشابه بين الجسيمات
الناقلة للكهرومغناطيسية ( الفوتون ) والناقلة للقوة الضعيفة الجسيمات ( دبليو )
حيث أن الجسيم ( دبليو ) أثقل بكثير جدا من ( الفوتون ) عديم الكتلة .
فى
أواخر الستينات من ق ( 20 ) عرض ( 3 ) من الفيزيائيين نظريات مستقلة تثبت أن هاتين
القوتين كانتا فى حقيقة الأمر وجهين مختلفين من قوة ( كهرضعيفة ) واحدة وهم
( ستيفن
وينبرج و شيلدون جلاشو ) من الولايات المتحدة الأمريكية و ( عبد السلام ) من
انجلترا حيث أن هذا التوحيد أفضى إلى تنبؤات بوجود تأثيرات جديدة يمكن اختبار
صحتها تجريبيا .
الأوتار
الفائقة والأغشية و ( 11 ) بعد :
فى عام
( 1984 ) أذهل الفيزيائيان ( جون شوارتز ) من معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا و
( مايكل
جرين ) من جامعة لندن العالم بأنه بمقدورهما توحيد الجاذبية مع القوى الطبيعية
الأخرى بشرط عدم اعتبار الجسيمات دون الذرية نقاطا وانما كيانات دقيقة ( الأوتار
الفائقة ) التى يقل حجمها بكثير عن نواة الذرة وأن تكون فى فضاء من ( 10 ) أبعاد .
وفى
أواخر الثمانينات من ق ( 20 ) اتضح أنه على الرغم من أن الأوتار الفائقة تعد تقدما
علميا كبيرا فقد اكتشف الفيزيائيون ما لا يقل عن ( 5 نظريات ) عن الأوتار الفائقة
.
فى عام
( 1995 ) أعلن الفيزيائى ( إدوارد ويتن ) من معهد الدراسات المتقدمة برينستون
بالولايات المتحدة الأمريكية التصور الأولى للنظرية النهائية حيث أثبت ( ويتن ) أن
كل نظريات الأوتار الفائقة ال ( 5 ) ليست سوى وصف تقريبى لنظرية الأغشية وفى هذه
النظرية تظهر نظريات الأوتار الفائقة كمجرد حواف متعددة الأبعاد لغشاء ذى ( 11
بعدا ) ماعدا ( 4 ) منها ملتفة وبالغة الضآلة بحيث لا يمكن رؤيتها .
إن
نظرية الأغشية تعطى وصفا موحدا واحدا ليس فقط للقوى الكهرومغناطيسية والجاذبية
ولكن للقوى الأساسية الأخرى وكل الجسيمات التى تؤثر فيها .
كيف
ومتى بالتحديد التفت كل الأبعاد ال ( 11 ) ما عدا ( 4 ) لنظرية الأغشية فى كيانات
بالغة الضآلة بحيث لا يمكن رؤيتها وهل يمكن اكتشافها تجريبيا ؟ ولماذا نجد تلك
الصعوبة الجوهرية فى الكشف عن تلك الوحدة الرائعة التى تجمع بين كل القوى والجسيمات
؟
الأوتار
الفائقة وتشكيل المجرات :
نظرية
كل شىء ( الأوتار الفائقة ) تهز القوانين الأساسية لعلم الفيزياء إذ أنها تتحدى
المفاهيم التقليدية للظواهر الطبيعية وتقدم تفسيرا لما حدث مباشرة عقب الانفجار
الأعظم
( Big Bang ) عند بداية خلق الكون وما
يدور من فعاليات داخل نواة الذرة التى تزدحم بمئات الجسيمات دون الذرية .
إنها
نظرية الأوتار الفائقة التى ستحدث ثورة فى علم الفيزياء حيث يتم توحيد قوانين
الفيزياء فى قانون واحد من المعادلات الرياضية .
الأوتار
ونظرية كل شىء :
انبثقت
نظرية الأوتار الفائقة من الأبحاث التى خاضها الفيزيائيون وعلماء الرياضيات بحثا
عن نظرية واحدة تصف جميع القوى والجسيمات دون الذرية داخل الذرة ( نظرية كل شىء )
.
إن هناك
( 4 قوى ) تتحكم فى تفاعلات الجسيمات دون الذرية قوة الجاذبية التى تعتبر أضعف
القوى السائدة فى باطن الذرة على الرغم من تأثيرها الكبير فى الكون بين الأجرام
الفضائية ثم القوة النووية الضعيفة التى تعتبر مسئولة عن بعض ظواهر التحلل
الإشعاعى لنواة الذرة والقوة الكهرومغناطيسية التى تتحكم فى دوران الإلكترونات حول
النواة والقوة النووية الشديدة التى تشد مكونات نواة الذرة ( البروتونات /
النيترونات ) لبعضها البعض بقوة وأن القوى ال ( 4 ) ما هى إلا مظاهر مختلفة لقوة
واحدة كانت موجودة عند حدوث الانفجار الأعظم لحظة خلق الكون ونظرية كل شىء لا بد
أن تذهب لأبعد من نظرية النسبية العامة لآينشتاين التى تتعامل مع الكون بأسره ومع
الجاذبية أكثر قوى الكون صعوبة فى وضعها ضمن إطار نظرية واحدة .
الأوتار
واللانهايات:
إن أكبر
مشكلة فى جميع نظريات الجسيمات دون الذرية قبل نظرية الأوتار الفائقة حيث أنها
كانت تقود إلى اللانهايات التى تظهر فى المعادلات الرياضية وتجعل تطبيقها مستحيلا
.
واللانهاية
هى ما تحصل عليه إذا أردت قسمة عدد ما على الصفر فإذا تمت المحاولة على الآلة
الحاسبة فإن الآلة ستخبرك أنك أخطأت وطلبت المستحيل .
وعندما
نعامل الجسيمات دون الذرية كالبروتونات والإلكترونات كنقاط إذ يصعب تصور الكيانات
البالغة الدقة فقد قرر علماء الفيزياء أن يروا ماذا يحدث إذا اعتبروا أن الجسيمات
دون الذرية ليست نقاطا وإنما هى أقرب كيانات يمكن تصورها لخطوط دقيقة جدا أحادية
الاتجاه أو أوتار بحيث أمكن التخلص من مشكلة اللانهايات وإن الأوتار الفائقة خيوط
رقيقة صلبة تشد على صناديق بعض الألات الموسيقية وباهتزازها يستخرج النغم منها .
أما
الأوتار فى نظرية كل شىء فبنية لا يمكن تصور مدى دقتها إذ أنها أصغر من قطر
البروتون بملايين المرات .
ويمكن
وصف ال ( 4 قوى ) الأساسية فى الكون بتداخل الأوتار حيث أنه باقترابها من بعضها
والتصاقها تكون القوة الموحدة التى تشتق منها ال ( 4 قوى ) .
كيف
نشأت نظرية الأوتار الفائقة ؟
إنه فى
أثناء تحطم التناظر الذى حدث بعد جزء من الثانية عقب لحظة الخلق فقد تم حبس بعض
حالات التفريغ الناتجة عن الانفجار الأعظم ( Big Bang
) الذى حدث منذ ( 13.7 بليون سنة ) داخل خيوط فى الفضاء ( الأوتار الفائقة )
والأوتار نوعان :
1 ) أوتار
كونية بالغة الطول تمتد فى عمق الكون وربما يبلغ طولها عددا كبيرا من السنوات
الضوئية .
2 )
أوتار فائقة : قصيرة وتستخدم لإثبات أن الجسيمات دون الذرية ليست نقاطا وإنما
أوتار مهتزة ولأن الوتر يحتوى على طاقة عالية وتفريغ نشط منذ ميلاد الكون فإنه
يتضمن قدرا هائلا من الكتلة فيقدر أن كل ( 1 سم ) من الوتر الكونى يحتوى على 10
ملايين مليون طن وإن قطعة من الوتر طولها ( 1 م ) يمكن أن يصبح وزنها ككوكب الأرض
.
ولا
يتصور أن تكون للأوتار الكونية نهايات منذ نشأتها إذ لو كانت هناك نهايات فإن
التفريغ الشديد فى الداخل بعد الانفجار العظيم يكون قد تسرب للخارج ومن ثم تفقد
طاقتها تدريجيا وتتقلص ثم تزول فالوتر الكونى إما أن يمتد عبر الكون بأسره وإما أن
يشكل أنشوطة كالشريط المطاطى المشدود فشد الوتر الكونى يؤدى لتذبذبه بسرعة عالية
بسرعة الضوء .
وتكون
الجسيمات دون الذرية أنماط اهتزازية لوتر فائق منفرد فكل نمط اهتزازى للوتر يقابله
جسيم دون ذرى بطاقة وكتلة مختلفة فالوتر الذى يتذبذب بطريقة معينة يظهر نفسه فى
عالم الواقع كالكوارك .
أما
الوتر الآخر الذى يهتز ويلتف بطريقة مختلفة فإنه يبدو كالإلكترون أو أى جسيم آخر
من المكونات الداخلية للذرة .
وتتحرك
الأوتار الكونية فى عمق الكون التى تترك ورائها مناطق تزداد فيها كثافة المادة ومن
ثم تتكون الأجرام الفضائية كالمجرات فى أشكال منبسطة يفصل بينها مسافات شاسعة فهو
مادة مظلمة .
إن
علماء الكونيات اكتشفوا أن الكون لا بد أن يكون بين ( 10 : 100 ضعف ) الحجم
المعروف من قبل فبلايين البلايين من النجوم المنتشرة فى سماء الليل قد تبين أنها
ليست إلا بقايا قليلة من لوحة الخلق فالأطراف المرئية للجيل الجليدى الكونى المتمثل
فى المادة المظلمة غير المرئية تكون أكثر من ( 90 % ) من الكون لا يعرف طبيعتها
على وجه الدقة فهناك بعض الاحتمالات كالجسيمات دون الذرية ( النيوترينو ) ولكنها
لا ترقى لليقين .
كون
ب ( 10 ) أبعاد :
تعمل
نظرية الأوتار الفئقة فى كون ب ( 10 ) أبعاد مما يثير مشكلة تفسير السبب فى أن
للكون ( 4 ) أبعاد ( 3 ) منها للمكان طول وعرض وارتفاع وواحد للزمن وحسب نظرية الأوتار
الفائقة تكورت الأبعاد ال ( 6 ) الزائدة لتغدو غير مرئية ثم تمدد الكون بأبعاده ال
( 4 )
وهناك
تصور آخر للكون من حيث أنه يحتوى على ( 10 ) أبعاد ومشكلة الكون ذى العشرة أبعاد
ليس من المستحيل التغلب عليها إذ لدى علماء الرياضيات طريقة ( الدمج ) تتيح دمج الأبعاد
العشرة الزائدة ومن ثم يتم تصغيرها فتصبح غير مرئية وإن هذا التأثير يشبه حبلا
مكونا من عدد جدائل ملفوفة .
إن كل
نقطة فى الفضاء وفى كل لحظة من الزمن عالم ملفوف سداسى الأبعاد دقيق الحجم جدا
ولكنه معقد التركيب .
البذور
الكونية :
إن فكرة
الوتر الكونى تم قبولها من قبل علماء الفيزياء لتفسير من أين جاءت البذور الكونية
التى نمت منها المجرات جزر الكون الكبرى .
يوجد
لغزان عن المجرات كيف تكونت المجرات المنفردة ؟ ولماذا تتجمع المجرات مع بعضها
البعض فى عناقيد هائلة ؟
وتطرح
نظرية الأوتار الفائقة اجابة لكل السؤالين فى نفس الوقت .
فيقدر
علماء الفلك بأنه فى ( 10000 سنة ) الأولى من عمر الكون كانت تسوده الأوتار
والإشعاعات الساخنة والجسيمات دون الذرية كالكواركات وعندما هبطت درجة الحرارة
بدأت الأوتار فى اجتذاب سحب الغازات والمادة المظلمة والاحتفاظ بها .
ويمكن
أن تكون المجرات المنفردة قد تكونت حول أنشوطة صغيرة بينما اجتذبت أنشوطة أكبر
عددا من المجرات لتكوين تشكيل عنقودى فإذا كانت المجرات قد تكونت حول أنشوطة من
الأوتار الكونية فلا تكون المجرات إلا مجرد محددات لتوضيح أين كان الوتر الكونى
فإن أجزاء طويلة من الوتر الكونى لن تكون فى شكل خطوط مستقيمة فإنها تشكل منظومة
شديدة التعقيد يعبر فيها وتر كونى من أعلى ثم يشتبك مع الأوتار الكونية الأخرى
وتتحرك ذبذبات الأوتار الكونية المتشابكة لأعلى ولأسفل بسرعة الضوء وحيثما تعبر
الأوتار الكونية فإنها تتمزق ثم تتصل ونظرا لأن الكتل كانشوطات الأوتار الكونية
ذات طاقة مهتزة بسرعة الضوء فإنها يجب أن تشع الطاقة للخارج فى شكل موجات جاذبية
فطبقا لنظرية النسبية العامة لآينشتاين إن الوتر الكونى لن يكون العنصر السائد فى
الكون فأنشوطة واحدة من الوتر الكونى ذات قطر يبلغ بضع مئات من السنين الضوئية
يمكن ان تساعد فى الامساك بكمية متجمعة من الغازات لزمن طويل جدا فى الكون تكفى
لتكوين مجرة .
عدسات
الجاذبية :
إن
الأوتار الكونية فماذا يحدث إذا مر وتر كونى منها داخل أحد النجوم ؟
إن
المادة التى تشكل النجم سوف تنضغط فجأة مما يحدث انفجارا هائلا من التفاعلات
النووية الحرارية تنتهى بانفجار النجم للخارج مما يحدث تفسيرات ( السوبرنوفا ) .
يوجد
تأثير مرتبط بالوتر الكونى إذ أن جاذبيته الهائلة تحنى الضوء المار بالقرب منه
فإذا حدث أن مر جزء من الوتر الكونى بين مجرة درب التبانة / اللبانة / الطريق
اللبنى وبين مجرة أخرى بعيدة فسوف نرى صورتين لهذه المجرة تحدثهما أشعة الضوء التى
سارت على طول أحد جانبى الوتر الكونى وتقوست باتجاه كوكب الأرض .
رءوف وصفى
تنقيح / أسامة ممدوح عبد الرازق مصطفى شرف
27 / 9 / 2015
ليست هناك تعليقات:
إرسال تعليق