أوتار و ( 10 ) أبعاد أحدث
نظريات الكون
- لقوانين الأساسية لعلم الفيزياء إذ أنها تتعدى المفاهيم التقليدية للظواهر الطبيعية وتقدم تفسيرا مستحدثا لما حدث مباشرة عقب الانفج Big Bang عند بداية خلق الكون وما يدور من فعاليات داخل نواة الذرة التى تزدحم بمئات الجسيمات دون الذرية منها ( الكواركات / الليبتونات / البوزيترونات / البروتونات / النيوترونات ) بالإضافة إلى ( الإلكترونات ) خارج نواة الذرة وتدور حول نواة الذرة فى مدارات اهليلجية أو حلزونية أو عنقودية حيث أن نظرية الأوتار
( String
Theory ) حيث أنها ستحدث ثورة فى علم الفيزياء إذ
تطمح فى توحيد كل قوانينه فى مجموعة واحدة من المعادلات الرياضية .
الأوتار ونظرية كل شىء :
انبعثت نظرية الأوتار الفائقة ( نظرية كل شىء ) من الأبحاث التى خاضها علماء
الفيزياء والرياضيات بحثا عن نظرية واحدة تصف جميع القوى والجسيمات دون الذرية
داخل الذرة ( Theory for Everything )
ويوجد ( 4 قوى ) تتحكم فى تفاعلات الجسيمات دون
الذرية ( قوة الجاذبية ) التى تعتبر أضعف القوى السائدة فى باطن
الذرة ( والقوة الكهرومغناطيسية ) المتحكمة فى دوران الإلكترونات
حول النواة ( والقوتان النوويتان الشديدة والضعيفة )
التى تربط الكواركات بواسطة الجالونات
لبعضها البعض بقوة بالغة .
ويعتقد علماء الفيزياء أن القوى الأربع ما
هى إلا مظاهر مختلفة لقوة واحدة كانت موجودة عند حدوث الانفجار الأعظم
( Big
Bang ) وخلق الكون ونظرية الأوتار الفائقة /
نظرية كل شىء لا بد أن تذهب لأبعد من
نظرية النسبية العامة لآينشتين التى تتعامل مع الكون بأسره ومع الجاذبية التى هى
أكثر قوى الكون صعوبة فى وضعها ضمن إطار نظرية واحدة حتى بعد الاكتشاف المذهل
لموجات الجاذبية ( 11 / 2 / 2016 ) التى تنبأ بها آينشتاين فى عام
( 1916 ) أى منذ ( 100 عام ) كإحدى نتائج نظرية النسبية
العامة معتبرا أن موجات الجاذبية هى تموجات فى الزمكان ( spacetime )
.
وأنه قد تم اكتشاف موجات الجاذبية نتيجة
اصطدام ثقبين أسودين كانا يدوران حول بعضهما البعض ثم أخذا يتقاربان فى مسار
حلزونى حتى ارتطما ويؤكد العلماء أن اكتشاف موجات الجاذبية سوف يؤدى لإعادة صياغة
نظرية جديدة عن الكون .
وقد
استحوذت نظرية ( الأوتار الفائقة / نظرية كل شىء ) على تفكير علماء الفيزياء
والفكرة عبارة عن كتابة نظرية واحدة بمجموعة متفردة موحدة من المعادلات الرياضية
توضح القوى الأريع الأساسية ( الجاذبية / الكهرومغناطيسية /
القوة النووية الضعيفة / القوة النووية الشديدة ) عن الكون كتعبيرات متفاوتة
لقوة واحدة تعتبر أصل كل شىء .
س : ما سبب الاهتمام بنظرية الأوتار الفائقة /
نظرية كل شىء ؟
ج
: إن علماء الفيزياء يقتربون فى حذر من المفاهيم الجديدة إلا أن نظرية
الأوتار الفائقة استأثرت بالاهتمام لسببين رئيسيين :
1 ) إن فكرة التوحيد لها تأثير جمالى يستريح
له العقل فلماذا تختار الطبيعة أربع قوى رئيسية ( الجاذبية / الكهرومغناطيسية
/ القوة النووية الضعيفة / القوة النووية الشديدة ) وليس ( 7 ) أو أى رقم آخر ؟ حيث أن
وجود قوة واحدة شىء أكثر منطقية .
2 ) أنه إذا كان الكون قد خلق من الانفجار
الأعظم / Big Bang
فلا بد أن القوى الأربع كلها كانت فى الأصل
قوة واحدة .
الأوتار واللانهائيات :
إن نظرية كل شىء هى أنها كانت تقود إلى
اللانهايات التى تظهر فى المعادلات الرياضية وتجعل تطبيقها مستحيلا واللانهاية هى
ما نحصل عليه إذا أردنا قسمة عدد ما على الصفر ويحدث هذا عندما نعامل الجسيمات دون
الذرية كالبروتونات والنيوترونات والإلكترونات والبوزيترونات والكواركات
والليبتونات والجالونات كنقاط إذ يصعب تصور الكيانات بالغة الدقة فقد قرر علماء الفيزياء
رؤية ماذا يحدث إذ اعتبروا الجسيمات دون الذرية ليست نقاطا بل خطوط دقيقة للغاية
أحادية الاتجاه
( أوتار ) أما الأوتار فى نظرية الأوتار
الفائقة / نظرية كل شىء فهى كيانات لا يمكن تصور مدى دقتها إذ أنها أصغر من قطر
البروتون ببلايين المرات .
ويمكن وصف القوى الأربع ( الجاذبية / الكهرومغناطيسية /
القوة النووية الضعيفة / القوة النووية الشديدة ) الأساسية فى الكون بتداخل
الأوتار حيث أنه باقترابها من بعضها البعض والتصاقه تكون القوة الموحدة التى تشتق
منها القوى الأربع الأساسية .
س : كيف نشأت الأوتار الفائقة ؟
ج
: أنه فى أثناء تحطم التناظر الذى يعد جزءا ضئيلا للغاية من لحظة الخلق فقد
تم حبس أو تقييد بعض حالات التفريغ الناتجة عن الانفجار الأعظم ( Big
Bang ) منذ نحو ( 13.8 بليون )
سنة داخل خيوط فى الفضاء ( الأوتار ) .
إن الأوتار الفائقة نوعان :
1 ) أوتار كونية / Cosmic strings : بالغة الطول تمتد فى عمق الكون وربما يبلغ
طولها عددا كبيرا من السنوات الضوئية .
2 ) أوتار فائقة / Superstrings : تتميز بأنها قصيرة جدا وتستخدم لإثبات أن
الجسيمات دون الذرية ليست نقاطا ولكنها أوتار مهتزة ولأن الوتر يحتوى على طاقة
عالية وتفريغ نشط منذ ميلاد الكون فإنه يتضمن قدرا هائلا من الكتلة إذ يقدر أن كل
سم من الوتر الكونى يشتمل على ( 10 مليون مليون طن ) وإن قطعة من الوتر طولها ( 1م ) يمكن أن يصبح وزنها كوزن كوكب
الأرض .
إن الأوتار الكونية نهايات منذ نشأتها إذ
لو كانت هناك نهايات فإن التفريغ الشديد فى الداخل بعد الانفجار الأعظم يكون قد
تسرب للخارج ومن ثم تفقد طاقتها تدريجيا وتتقلص ثم تفنى .
إن الوتر الكونى إما أن يمتد عبر الكون
كله وإما أن يشكل انشوطة ( Loop )
كأى شريط مطاطى مشدود .
ولا شك أن شد الوتر الكونى يؤدى إلى
تذبذبه بسرعة هائلة أى بسرعة الضوء ( 300000 كم / ث ) وتكون الجسيمات دون الذرية هى
أنماط متباينة لاهتزاز وتر فائق منفرد أى أن كل نمط اهتزازى للوتر يقابله جسيم دون
ذرى بطاقة وكتلة مختلفة فالوتر المتذبذب بطريقة معينة يظهر نفسه فى عالم الواقع كالكوارك .
أما الوتر الفائق الذى يهتز ويلتف بطريقة
مختلفة فإنه يبدو كالإلكترون أو أى جسيم دون ذرى آخر من
المكونات الداخلية للذرة .
وتتحرك الأوتار الكونية فى عمق الكون
كالأسواط المقرقعة التاركة ورائها آثارا عبارة عن مناطق تزداد فيها كثافة المادة ومن
ثم تتكون الأجرام الفضائية .
ويفسر السبب فى تكون بعض الأجرام الفضائية
الهائلة كالمجرات فى أشكال منبسطة يفصل ما بينها مساحات شاسعة مما يبدو فضاء فارغا
ولكنه مادة مظلمة ( Dark
Matterial ) .
إن علماء الكونيات قد اكتشفوا أن الكون لا
بد أن يكون بين
( 10 أضعاف ) و ( 100 ضعف ) الحجم الحالى
للكون فبلايين البلايين من النجوم المنتشرة فى سماء الليل قد اتضح أنها ل(يست إلا
بقايا قليلة من لوحة الخلق المروعة حيث أن الجزء الأكبر منه مختف فى الأعماق فى
شكل مادة مظلمة غير مرئية تكون أكثر من ( 90 % ) من الكون لا يعرف طبيعتها على
وجه الدقة .
كون ب ( 10 أبعاد ) :
تعمل نظرية الأوتار الفائقة / نظرية كل
شىء فى كون به
( 10 أبعاد ) مما يثير مشكلة تفسير السبب فى
أن الكون له
( 4 أبعاد ) ( الطول / العرض / الارتفاع /
الزمن ) حيث أن
( الطول / العرض / الارتفاع ) للمكان وواحد
للزمن .
وحسب نظرية الأوتار الفائقة / نظرية كل
شىء تكورت الأبعاد
( 6 ) الزائدة لتغدو غير مرئية ثم
تمدد الكون بأبعاده الأربعة
( الطول / العرض / الارتفاع / الزمن ) .
ومشكلة الكون ذى الأبعاد العشرة وليس من
المستحيل التغلب عليها إذ لدى علماء الرياضيات طريقة ( الدمج ) تتيح دمج الأبعاد
الستة الزائدة ومن ثم يتم تصغيرها فتصبح غير مرئية ودون الدخول فى شرح معادلات
رياضية معقدة وطويلة فإن التأثير يشبه حبلا مكونا من عدة جدائل ملفوفة حيث يبدو
وكأنه خطأ أحادى البعد لو تم النظر إليه من مسافة شاسعة .
إن كل نقطة فى الفضاء وفى كل لحظة من
الزمن عالم ملفوف سداسى الأبعاد ودقيق الحجم جدا ولكنه معقد التركيب .
ويقوم علماء الفيزياء بكتابة معادلات
نظرية الأوتار الفائقة
نظرية كل شىء التى تصف إلى حد ما الكون كله
وكل القوى الأربع التى تعمل من خلاله ( الجاذبية / الكهرومغناطيسية /
القوة النووية الضعيفة / القوة النووية الشديدة / القوة المضادة للجاذبية ) .
إن إنزال نظرية الأوتار الفائقة / نظرية
كل شىء من العشرة أبعاد
إلى دنيا واقعية ذات ( 4 أبعاد ) تستخدم
للحصول على تنبؤات يمكن التحقق منها أو دحضها بتجارب أرضية عادية وبغض النظر عن
درجة جمال وروعة وأناقة المعادلات الرياضية الخاصة بنظرية الأوتار الفائقة / نظرية كل شىء فإن النظرية تظل لا قيمة لها .
ولقد تقبل علماء الفيزياء نظرية الأوتار
الفائقة وأبعادها ( 10 )
باعتبار أنها تمثل النظام الطبيعى للك
ليست هناك تعليقات:
إرسال تعليق