ية كل شىء
الأوتار الفائقة ونظرية كل شىء نظرية حديثة تهز القوانين
الأساسية لعلم الفيزياء بعنف 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 إنها نظرية الأوتار
( String Theory
) وإنها سوف تحدث ثورة فى علم الفيزياء إذ تطمح فى توحيد كل قوانين الفيزياء فى
مجموعة واحدة من المعادلات الرياضية
وقد انبثقت نظرية الأوتار الفائقة من الأبحاث التى قام
بها العلماء فى مجالى الفيزياء والرياضيات بحثا عن نظرية واحدة تصف جميع القوى
والجسيمات دون الذرية ( نظرية كل شىء ) .
القوى الكونية :
توجد ( 4 ) قوى كونية :
1 ) قوة الجاذبية ( Gravity ) التى تعتبر أضعف القوى السائدة فى باطن الذرة على
الرغم من تأثيرها الكبير فى الكون بين الأجرام الفضائية من كواكب ونجوم ومجرات
ونيازك وشهب ولها موجات للجاذبية .
2 ) القوة النووية الضعيفة ( Weak Force ) التى تعد مسئولة عن بعض ظواهر التحلل الإشعاعى
لنواة الذرة .
3 ) القوة الكهرومغناطيسية ( Electromagnetic Force ) التى تتحكم فى دوران الإلكترونات حول نواة الذرة .
4 ) القوة النووية الشديدة ( Strong Force ) التى تشد مكونات نواة الذرة ( البروتونات
والنيوترونات ) لبعضهما البعض بقوة .
ويعتقد علماء الفيزياء أن القوى الكونية الأربع ما هى
إلا مظاهر مختلفة لقوة واحدة كانت موجودة عند حدوث الانفجار الأعظم ( Big Bang ) لحظة خلق الكون ونظرية كل شىء لا بد أن تذهب لأبعد
من نظرية النسبية العامة ( Relativity Theory
) لآينشتين ونظرية الكم
( Quantum Theory
) لبلانك التى تفسر ما يحدث على المستوى دون الذرى .
وإن أنصار نظرية الأوتار الفائقة ( نظرية كل شىء )
يعتقدون أنه إذا كان الكون قد خلق بالانفجار الأعظم فلا بد أن القوى الأربع كلها
كانت فى الأصل قوة واحدة .
الأوتار الفائقة واللانهائيات :
إن أكبر مشكلة تعمق فى جميع النظريات دون الذرية قبل
بزوغ نظرية الأوتار حيث أنها كانت تقود للانهائيات ( Infinities ) التى تظهر فى المعادلات الرياضية وتجعل تطبيقها
مستحيلا واللانهاية هى ما نحصل عليه كنتيجة إذا أردنا قسمة عدد ما على الصفر .
ويحدث عندما نعامل الجسيمات دون الذرية كالبروتونات
والنيوترونات والإلكترونات والبوزيترونات كنقاط إذ يصعب تصور الكيانات البالغة
الدقة فقد قرر علماء الفيزياء رؤية ما الذى يحدث إذا تم اعتبار الجسيمات دون
الذرية ليست نقاطا وإنما خطوط دقيقة أحادية الاتجاه أوتار / Strings
والأوتار ذات بنية لا يمكن تصور مدى دقتها إذ أنها أصغر
من قطر البروتون بآلاف البلايين من المرات .
ويمكن وصف القوى الأربع الرئيسية فى الكون بتداخل
الأوتار حيث أنه باقترابها من بعضها البعض والتصاقها تكون القوة الموحدة التى تشتق
منها القوى الأربع الكونية .
أوتار كونية وفائقة :
كيف نشأت الأوتار الكونية الفائقة ؟
أنه فى أثناء تحطم التناظر ( Summetry ) الذى حدث بعد جزء ضئيل من الثانية عقب لحظة الخلق
ثم تقييد بعض حالات التفريغ الناتجة عن الانفجار الأعظم ( Big Bang ) داخل خيوط دقيقة فى الكون ( الأوتار )
والأوتار نوعان :
1 ) أوتار كونية ( Cosmic String ) وهى بالغة الطول تمت فى عمق الكون وربما يبلغ
طولها عددا هائلا من السنوات الضوئية وتستخدم لاثبات أن الجسيمات دون الذرية ( Subatomic ) ليست نقاطا ولكنها مجرد أوتار مهتزة .
وتكون الجسيمات دون الذرية أنماط متباينة لاهتزاز وتر
فائق منفرد فإن كل نمط اهتزازى للوتر يقابله جسيم دون ذرى بطاقة وكتلة مختلفة .
فالوتر الذى يتذبذب بطريقة معينة يظهر نفسه فى عالم
الواقع كالكوارك
( Quark
) أما الوتر الآخر الذى يهتز ويلتف بطريقة مختلفة فإنه يبدو كالإلكترون أو أى جسيم
آخر من مكونات الذرة
طاقة جبارة وتفريغ مروع :
ولأن الوتر يتضمن طاقة جبارة وتفريغا مروعا نشطا منذ
ميلاد الكون فإنه يشتمل على قدر هائل من الكتلة إذ يقدر أن كل ( سم ) من الوتر
الكونى يحتوى على عشرة ملايين مليون طن حيث أن المليون مليون = تريليون وأن قطعة
من الوتر الكونى طولها ( 1 م ) ويمكن أن يصبح وزنها ككوكب الأرض .
ولا يتصور أن تكون للأوتار الكونية نهايات منذ نشأتها إذ
لو كانت هناك نهايات فإن التفريغ المروع فى الداخل بعد حدوث الانفجار الأعظم
( Big Bang
) يكون قد تسرب للخارج ومن ثم تفقد طاقتها تدريجيا وتتقلص ثم تتلاشى فى النهاية .
إن الوتر الكونى إما أن يمتد عبر الكون وإما أن يشكل
أنشوطة / Loop
كأى شريط مطاطى مشدود وإن شد الوتر الكونى يؤدى لتذبذبه
بسرعة هائلة بسرعة الضوء ( 300000 كم / ث ) .
وتتحرك الأوتار الكونية فى عمق الكون كالأسواط المقرقعة
التى تترك ورائها مناطق تزداد فيها الكثافة ومن ثم تتكون الأجرام الفضائية للمجرات
التى تحتوى النجوم والكواكب والشهب والنيازك وجميع أنواع الموجات كموجات الجاذبية
والإشعاعات كالأشعة تحت الحمراء وفوق البنفسجية وجاما والسينية ( X ) وأشعة الميكروويف .
وتكون المجرات جزر الكون الكبرى فى أشكال منبسطة يفصل
بينها مساحات كونية شاسعة ( المادة المظلمة / Dark Matter ) التى تكون معظم الكون ( مادة غير مرئية ) .
كون بعشرة أبعاد :
تعمل نظرية الأوتار فى كون ب ( 10 أبعاد ) مما يثير
مشكلة تفسير السبب فى أن للكون المرئى ( 4 أبعاد ) طول / عرض / ارتفاع / زمن
وحسب نظرية الأوتار فقد كورت الأبعاد ال ( 6 ) الزائدة
لتصبح غير مرئية ثم تمدد الكون بأبعاده ال ( 4 ) .
ومشكلة الكون ذى الأبعاد ال ( 10 ) فلدى علماء الرياضيات
تصبح
( الدمج ) وتتيح دمج الأبعاد الزائدة معا ( 6 ) ومن ثم
تصغر فتصبح غير مرئية .
بناء المجرات بالأوتار :
إن الكتل الهائلة كالأوتار الكونية ذات طاقة هائلة
ومهتزة بسرعة الضوء
فإنها يجب أن تشع الطاقة للخارج فى شكل موجات جاذبية
ناتجة عن دمج زوجين من الثقوب السوداء وعندما ترتحل الجسيمات دون الذرية على طول
الوتر الكونى بسرعة الضوء والجسيمات دون الذرية تحمل شحنات كهربية حيث تسرى تيارات
مروعة بدون توقف حول أنشوطات الوتر الكونى .
وعندما يتذبذب الوتر الكونى فإنه لا يشع فقط موجات
جاذبية بل يشع موجات كهرومغناطيسية وبكميات جبارة مما ينتج عنه تكوين فقاعة متعددة
للمادة حول كل أنشوطة وهكذا تنشأ المجرات .
إن الطريقة التى تتوزع بها المجرات فى الكون تشبه
الطريقة التى يجب أن تتوزع بها الأوتار الكونية .
إن نظرية الأوتار الكونية تحولت من مجرد مجموعة من
الأفكار الفيزيائية الثورية والمعادلات الرياضية حيث أصبحت الأمل فى توحيد القوى
الأربع
( الجاذبية وموجاتها / الكهرومغناطيسية / القوتان
النوويتان القوية والضعيفة ) فى نظرية الأوتار الفائقة / نظرية كل شىء فى بؤرة
الدراما الكونية مع الثقوب السوداء والكوازرات .
رءوف وصفى
تنقيح / أسامة ممدوح
عبد الرازق مصطفى شرف
21 / 2 / 2015
