نظرية كل شىء ( الأوتار الفائقة )
قام آينشتين بكتابة عملية حسابية عبارة عن عدد من الخطوط
كتب بينها رموزا جبرية وأرقاما عشرية حيث كان يحلم ببلورة نظرية موحدة متماسكة
للكون والهدف من النظرية الوصول لتفسير واحد متماسك لجميع القوى فى الكون
والمتمثلة فى الجاذبية / الكهرومغناطيسية / القوة النووية القوية / القوة النووية
الضعيفة / القوة المضادة للجاذبية
يعتقد علماء الطبيعة أنهم تمكنوا من الوصول لنظرية تتوحد
فيها قوى الكون بشكل أوسع فالنظرية لن يشرح فى شأنها النهائى جميع القوى المؤثرة
فى الكون وآليات عملها بل ستشرح طبيعة الكون نفسه ( نظرية كل شىء أو الأوتار
الفائقة ) حيث كان عالم الطبيعة
( فارادى ) يقوم بدراسة العلاقة بين الكهربية
والمغناطيسية فلم تكن المعلومات تزيد على أن التيار المتدفق خلال سلك ما ينتج
مجالا مغناطيسيا لكن ما كان ( فارادى ) يسعى لمعرفته هو إذا ما كان العكس صحيحا
بمعنى هل يستطيع المجال المغناطيسى أن يولد تيارا كهربيا ؟ ولقد نجح ( فارادى )
وقام بصنع أول نموذج للدينامو حيث تمكن ( فارادى ) من الكشف عن بعض الحقائق ومنها
أن الكهرباء والمغناطيسية على الرغم من التنافر الشكلى فيما بينهما إلا أنهما مجرد
وجهين مختلفين لظاهرة واحدة فإن أحد أهم المبادىء التى استرشد بها العلماء فى
صياغة ( نظرية كل شىء ) حيث يوجد نوعا من الوحدة الأساسية فى الكون .
نظرية خاطفة :
وبينما سمحت التجارب التى كان ( فارادى ) يتمتع بها
بإلقاء نظرة على هذا النوع من الوحدة فقد كانت تنقصه أداة الفكر المهمة لاظهارها
بقدر أهميتها ( الرياضيات ) .
فى ( 1861 ) جاء ( ماكسويل ) ونجح فى ترجمة اكتشافات (
فارادى ) إلى معادلات رياضية وكانت النتيجة الوصول لمعادلات الكهرومغناطيسية التى
تؤكد الوحدة الضرورية بين الكهرباء والمغناطيسية وكانت المعادلات بمثابة انجاز مهم
لكنها فى الوقت نفسه أثارت تساؤلات مهمة فهل الوحدة الكونية تتسع لتشمل أكثر القوى
المألوفة وهى ( الجاذبية ) وكان ذلك هو التحدى الذى حاول ( آينشتين ) التصدى له
بعد نشره نظريته الخاصة بالجاذبية التى كانت مختلفة عن النسبية العامة عام ( 1915
) .
وكان ( آينشتين ) يتمتع بدرجة كبيرة من الاعتقاد فى وحدة
الكون ويملك فى الوقت نفسه اللغة وآداة الفكر ( الرياضيات ) لاثبات وجود الوحدة
الكونية بين الكهرومغناطيسية والكون حيث كانت أول الصعوبات الجمع بين النظرية
العامة للنسبية ونظريته الخاصة لتفسير الجاذبية مع معادلات ( ماكسويل ) فى شكل
واحد .
وحسب النظرية العامة للنسبية فإن الجاذبية نتاج لتلاحم
المكان مع الزمن وعلى العكس فإن معادلات ( ماكسويل ) كانت ترى الكهرومغناطيسية
مجالا للقوى يتدفق خلالها الأبعاد الأربعة ( الطول / العرض / الارتفاع / الزمن )
وفى ( 1919 ) علم ( آينشتين ) أن اعتقاده كان مفتاحا رئيسيا لتوحيد نظريته مع معادلات
( ماكسويل ) فقد أعلن أحد علماء الرياضيات الألمان أنه توصل لمجموعة من المعادلات
يمكن أن تلخص النظرية والمعادلة بشرط وجود بعد خامس للكون .
فأين البعد الخامس المحتمل وجوده وجاء عام ( 1926 )
ليعلن أحد علماء الرياضيات عن طريق وجود اجابة يمكن أن تساعد فى ايجاد البعد
الخامس فإن البعد الخامس قد يكون موجودا فعلا لكنه صغير جدا بشكل يجعل من الصعب
اكتشافه ورغم أن مدس آينشتين أقنعه بأهمية البعد الخامس فإنه لم يستطع تحويل
اكتشافات العلماء لنظرية توحد الجاذبية مع الكهرومغناطيسية .
أمر مخالف :
بينما كان ( آينشتين ) مشغولا بنظريته حول وحدة الكون
ظهرت قوتان أساسيتان :
1 ) القوة النووية القوية : والتى تساعد على تجميع
الذرات معا إلى بعضها البعض .
2 ) القوة النووية الضعيفة : المسئولة عن الإشعاع وكان
من الواضح أن القوة النووية الضعيفة يمكن شرحها فى ضوء الجسيمات المتنقلة التى
تنقل الجسيمات من مكان لآخر وهو أمر مخالف لنظرية ( آينشتين ) عن الجاذبية .
تضافر القوى :
ركز العلماء جهودهم على توحيد الكهرومغناطيسية مع القوة
النووية الضعيفة فإن المشكلة كانت تكمن فى الوصول إلى تمثيل رياضى لكلا الظاهرتين
( الكهرومغناطيسية والجاذبية ) وكان يجب أن يساعد التمثيل على إظهار جوانب التشابه
الخفية فيما بينها واعتقد علماء الطبيعة أنهم تمكنوا من الوصول لطريقة لتحقيق ذلك
( نظرية المجال الكمى ) وحسب النظرية فإن كل قوة أساسية فى العالم لها جزيئاتها
المتنقلة .
ولقد بدأ علماء الطبيعة فى دراسة نواحى التشابه بين
الجسيمات الحاملة للكهرومغناطيسية
( الفوتون ) وبين جسيمات القوة النووية الضعيفة ( الجزىء
) ولم يكن اكتشاف الفروق سهلا لعدة أسباب منها :
1 ) أن الجسيم أثقل كثيرا من الفوتون الذى هو بلا كتلة .
وعن طريق تطوير نظريات تثبت أن القوتين ليستا أكثر من
جوانب مختلفة لشىء واحد
( القوى الكهروبائية الحقيقية ) فإن التوحيد أدى لتنبؤات
بوجود تأثيرات جديدة كان من الصعب التعرف عليها وأصبح من الممكن إخضاعها للاختبار
التجريبى وعندما بدأ اختبار التنبؤات استطاع علماء الطبيعة الوصول إلى أول توحيد
ناجح منذ معادلات ماكسويل وعن طريق إجراء بحوث باستخدام مناهج وأساليب مختلفة
لإظهار وحدة القوى الأساسية ولقد تم اكتشاف صيغة رياضية أمكن من خلالها توحيد القوة
الكهرومغناطيسية مع القوة النووية الضعيفة والقوية والمعادلة ( نظرية التوحيد
الكبرى ) وفتحت المعادلة الباب أمام رؤية كونية جديدة للقوى الأساسية للطبيعة .
القوى الثلاث :
وحسب النظرية فإن القوى الثلاث كانت يوما ما جزءا من قوة
عظمى سيطرت على الكون فى أعقاب الانفجار الكبير ( Big Bang ) الذى وقع
فى عصور سحيقة والذى يعتقد أن الكون تشكل فى أعقابه وعندما برد الكون توزعت القوى
الثلاث وشكلت الكون .
ولقد جاءت النظرية بمجموعة من التنبؤات أو الفروض لكن
إثباتها كان صعبا فقد وجد علماء الطبيعة أن الصياغة الأصلية للنظرية كان ينقصها
عامل مهم وهو العامل المسئول عن إيجاد نوع آخر من التوحيد والمقصود بالعامل
المكتشف ( التوازن الفائق ) وهذا النوع من التوازن هو عبارة عن خاصية رياضية تعمل
على توحيد الجسيمات التى تتكون منها المادة كالإلكترونات والبروتونات مع التى تحمل
القوى كالفوتونات وإن التوازن الفائق أزال جميع الخلافات الشكلية بين الجسيمات تحت
الذرية لإظهار وحدتها الأساسية حيث أن نظرية التوازن الفائق تقدم تفسير أشد عمقا
بشأن نظرية كل شىء وهذه النظرية هى التى اهتم بها العلماء لتوحيد قوى الكون .
وعن طريق إدخال الجاذبية المعادلة من خلال استخدام نظرية
( المجال الكمى ) والتى تصور القوة كجسيمات ( الجرافينونات ) تتحرك بين الكتل ولم
تنجح المحاولات وتحولت لمسائل رياضية عقيمة لا معنى لها ولم تكن الصورة كاملة وإن
كانت هناك جوانب إيجابية حيث ظهرت فكرة ( التوازن الفائق ) بجانب فكرة ( الأبعاد
الإضافية ) وكل الأفكار كان ينقصها مكون مهم يكون قادرا على توحيد الجاذبية مع
القوى الأخرى دون أن يسبب أية تقصيرات رياضية .
وفى ( 1984 ) نجح العلماء فى توحيد الجاذبية مع القوى
الأخرى دون مواجهة المشاكل المضادة وإن النظر للجسيمات ليس كمجرد نقاط بل ككيانات
متناهية الصغر / الأوتار الفائقة ( Super Strings ) والأشياء
التى تشبه الخيوط وتقل فى حجمها عن النواة تتمتع بنوع من التوازن الفائق وتوجد فى
( 10 أبعاد ) .
إن الأوتار الفائقة لا تقدم إجابة شاملة عن وحدة الكون
حيث يفترض ألا يكون هناك سوى نظرية واحدة لتفسير وحدة الكون فالعلماء أخرجوا ( 5
نظريات ) ولم يكن هناك طريقة واضحة للاختيار بين النظريات وأصبحت الأوتار الفائقة
مجرد ظلال لشىء آخر أكبر .
النظرية إم :
فى ( 1995 ) كشف أحد العلماء عن اللبنة الأولى لنظرية كل
شىء ( الأوتار الفائقة ) فإن كل النظريات تعاملت مع نظرية الأوتار الفائقة حيث
أنها كانت مجرد وصفا متقاربا لفكرة واحدة ( النظرية إم ) وإن ( النظرية إم ) مثلت
نوعا من النظريات الأم أو نوعا من الغموض وإن ارتباط النظرية بنظرية ( الاتساق
المتفوق ) حيث أن الغشاء المحيط بالاتساق المتفوق حيث ظهرت ال ( 5 نظريات )
الرئيسية ( الأوتار الفائقة ) كما لو كانت تتعامل مع ( 5 ) من الأبعاد ( 11 )
للغشاء المحيط بالأوتار الفائقة وكل الأبعاد باستثناء 4 تلتوى تجعل من الصعب رؤيتها
حيث أن نظرية ( إم ) لا تقتصر على تقديم وصف واحد للكهرومغناطيسية والجاذبية ولكن
تقدم وصفا لجميع القوى الأساسية وللجزيئات التى تعمل فى إطارها .
أسرار غامضة :
لا يزال العلماء فى حقل الرياضيات والطبيعة يغوصون فى
أعماق الأبعاد الرياضية للنظرية بحثا عن إجابة للأسرار الغامضة وبالسعى للأسباب
التى تجعل ( 4 أبعاد ) من الأبعاد 11 الأوتار الفائقة وبالسعى للإجابة عن إمكانية
إثبات الوحدة بشكل تجريبى وما هى الوحدة الجمالية بين القوى والجزيئات والتى لم
تكتشف بعد . هشام عبد الرءوف / أسامة ممدوح
ليست هناك تعليقات:
إرسال تعليق