قواعد الكون ( Universe
) الخفية عالم غريب من التناظرات
إن المستقبل المجيد حيث تغلب البشر على
المشاكل وتركوا كوكب الأرض الصغير ورائهم ليعيشوا بين النجوم بمرور الوقت توسع
أحفادهم فى مجرة ( درب التبانة / اللبانة / الطريق اللبنى / Milky
Way
) بأكملها حيث توجد تريليونات لا حصر لها تعيش فى وئام من مركز المجرة إلى الأذرع
الحلزونية الأيعد وذات يوم تصل رسالة من الخارج من مجرة ومجرات أخرى بعيدة جدا حيث
توجد حياة أخرى حيث يوجد ذكاء آخر فى الكون ويتم تبادل الأفكار ويزدهر العلم أكثر
وفى النهاية توضع الخطط فى ظلام الفضاء بين المجرات حيث ستلتقى الحضارتان
العظيمتان حيث توجد أجيال عديدة تعمل على بناء المركبة الهائلة القادرة على اجتياز
مسافات بعيدة حيث تولد أجيال أخرى وتعيش حياتها وتموت فى الرحلة الطويلة ولكن بعد
( 1000 السنين ) فى الظلام الدامس يقترب مبعوث الحضارتين حيث يطفوا سخصان عبر
الفراغ ويمدان أيدهما حيث سيتلامسان ثم يتلاشيان فى غمضة عين .
حيث تقف السفن الفضائية فى مواجهة بعضها حيث
أن الحضارتين مختلفتين اختلافا جوهريا بحيث أصبح من الواضح أن أحدهما مصنوع من
المادة والآخر مصنوع من المادة المضادة وأى اتصال بينهما يؤدى للفناء وتتراجع
السفن الفضائية فى الظلام وهى تعلم أن الاتصال الحقيقى سيكون دائما مستحيلا لكن
كيف وصل الأمر إلى هذا ؟ وكيف لم يعلما بالاختلاف فى تركيبتهما الأساسية حيث
تشاركا فى علومهم ورياضياتهم وهندستهم مع بعضهم البعض حيث حتما سيكون الاختلاف
واضحا فلقد عرف العلماء أشياء كثيرة حيث كانوا يعلمون أن الطبيعة تخفى أسرارا
وتتمسك بها بإحكام فلقد علموا أن القواعد المكتوبة فى قوانين الكون هى قواعد تخفى
هذه الأسرار وأن هذه القواعد بنيت فى العديد من عمليات الكون من الكتل الكبيرة
الفائقة إلى المجهرية حيث كان العلماء يعلمون أن هذه القواعد هى التى ساعدت على
تجميد الواقع فى المليار الأول من الثانية من الزمن حيث كان العلماء يعرفون دائما
عاملا مشتركا واحدا وهو التناظر .
التناظر فى كل مكان :
لقد سكنت حضارتين عظيمتان من طاقتين مختلفتين
وبعيدتين من الكون فالعلماء يعرفون أن قوانين الفيزياء الخاصة بهما يجب أن تكون هى
نفسها فكيف فشلوا فى تمييز المادة من المادة المضادة جسيمان ذرتان كائنان بين
المجرات بشحنة كهربية معاكسة فى منطقة الأرض من الكون حيث أن المادة موجودة فى كل
مكان من الكون والمادة المضادة نادرة لكن فى منطقة الأرض من الكون يجب أن يكون
العكس صحيحا بينما تعيش البشرية على ضوء نجم ( الشمس ) حيث كانت المخلوقات
الفضائية تعيش على ضوء النجوم المضادة بينما كانت السفن الفضائية للبشر بنيت من
الذرات وبينما كانت سفن المخلوقات الفضائية مبنية من ذرات مضادة حيث يعتقد أن
قوانين الفيزياء لا تهتم بالفرق بين المادة والمادة المضادة لكن هذا ليس صحيحا حيث
أن المادة تتعامل مع المادة والمادة المضادة بشكل مختلف قليلا على الرغم من أن هذه
الاختلافات طفيفة وغير متوقعة وترتبط بأعمق مفاهيم الفيزياء كلها فما هو التناظر ؟
حيث أن الإدراك الأول للتناظر هو انعكاس المرآة من الشمال إلى اليمين فباستخدام
مثل هذه المرآة يمكن رسم شكلا متماثلا فما يظهر على اليسار يذهب على اليمين والعكس
صحيح لكن النظر فى المرآة يكشف أن هذا الانعكاس عميق فى الطبيعة حيث أن أجساد
البشر ووجهوهم متناظرة والعين اليمنى مع العين اليسرى والذراع الأيسر مع الذراع
الأيمن حيث يطلق عليه ( التناظر الثنائى ) حيث تشترك معظم الثدييات والطيور
والأسماك فى هذا الانعكاس البسيط وعندما يتم كسر قواعد التناظر يمكن أن يكون
المنظر غريبا جدا لكن التناظر أو التناسق هو أكثر من مجرد انعكاس حيث يبنى نجم
البحر نفسه باستخدام ( التناظر الدورانى ) لذلك عند تدويره لا يتغير مظهره حيث
يستخدم الدود ( التناظر الانتقالى ) ويبدو جسمها على شكل قطع متطابقة ويمكن أن
يؤدى التناسق إلى استجابة عاطفية عميقة ففى المفاهيم الإنسانية للجمال يكون
التناسق المظهرى ممتعا على الرغم من أن الجمال هو مجرد جلد خارجى وفى الداخل يمكن
للبشر أن يكونوا غير متناسقين أبدا فلقد شهد هذا التقدير طريقه إلى الفن والتصميم
حيث تظهر المعابد العظيمة للقدماء فى مصر واليونان تناسقا رائعا كما هو الحال مع
المزيد من المبانى الحديثة والعديد من الأعمال الفنية الرائعة ويستدعى الفن
والتصميم أكثر من مجرد تناسق بسيط فى المرآة حيث يمكن أن يكون التناظر الدورانى
واضحا من الأقراص الدوارة للأمريكيين قبل كولمبوس والأنماط الإسلامية الرائعة التى
تزين العديد من المساجد فى جميع أنحاء العالم حتى أن مبنى ( البنتاجون ) الضخم
موقع وزارة الدفاع الأمريكية يحمل اسم هندسته التى على شكل هندسى خماسى له ( 5
أضلاع ) و ( 5 زوايا ) ( الشكل الخماسى ) فالتناظر فى كل مكان لكن يوجد سؤال كيف
يرتبط هذا بالقواعد الأساسية للكون حيث تبدأ القصة بمبارزة ففى فجر يوم ( 30 / 5 /
1832 ) التقى رجلان فى حقل خارج باريس
( عاصمة فرنسا ) فسبب الخلاف غير واضح لكن
الشائعات كانت تدور حول إمرأة شابة بحلول الوقت الذى أشرقت فيه الشمس ذلك اليوم حيث
كان أحد علماء الرياضيات البالغ من العمر ( 20 سنة ) يحتضر على العشب ففى الليلة
السابقة كان لدى هذا العالم هاجس من موته الوشيك ففى الساعات الأولى كان يكتب الرسائل
إلى أصدقائه فمن بين تلك الرسائل حيث وضع آخر أفكاره الرياضية فى حياته القصيرة
حيث جلب العالم الكثير من الأفكار الجديدة إلى عالم الرياضيات وكانت الفكرة
الأساسية بين هذه الأفكار هى ( التناظر ) فلم تكن رياضيات التناظر فكرة جديدة حيث
أدركت المقاييس الهندسية القديمة أن الدائرة مهما فعل لها تظل دائرة وظهرت
المثلثات والمربعات والخماسيات كما هى بعد دورات ثابتة لكن هذا العالم رأى ذلك
بشكل أعمق حيث كان تركيزه على الجبر وبشكل أكثر تحديدا على كثيرات الحدود فكثيرات
الحدود هى معادلات بكميات الأس والمربعات والمكعبات وأعلى مثل ( 1
+ x + x تربيع ) هو كثير حدود بسيط حيث توجد كثيرات
الحدود فى جميع مجالات العلوم والهندسة والاقتصاد والعديد من المجالات الأخرى حيث
سارع علماء رياضيات آخرون لمحاولات إيجاد حدود جبرية لكثيرات الحدود ذات الرتبة
الأعلى لكن هذا العالم تساءل عما إذا كانت مثل هذه المعادلة موجودة لجميع كثيرات
الحدود معادلة واحدة لفتحها جميعا فبدلا من اكتشاف هذه المعادلة النهائية أظهر فى
الواقع أنها لم تكن موجودة من خلال التمحيص فى الجبر ولكن بالنظر فى تناظرات
الحلول حيث تم إدراك أن حلول المعادلات لكثيرات الحدود عبارة عن عتاد مركبة كل
منها عبارة عن نقطة على المستوى المركب اللانهائى ويمكن أن تظهر هذه النقاط كأشكال
ومثلثات أو خماسيات أو غيرها والأشكال لها تناظرات ويمكن عكسها أو تدويرها حيث
كانت هذه طريقة جذرية فى الرياضيات حيث ترجمت المعادلات إلى صورة هندسية والتفكير
فى تناظراتها حيث نمت الرؤى الرياضية فى التناظرات فلقد ازدهرت فى نظرية المجموعة
وهى دراسة مجموعات الأشياء التى تشترك فى الخصائص والتناظرات حيث يعتمد علم
التشفير الحديث على نظرية المجموعة لكن تاثير التناظر على العلم كان أكثر إثارة
للدهشة حيث أن علم التناظر الذى أسسه هذا العالم لم يعلم انها ستحدث ثورة فى علم
الرياضيات .
القواعد الخفية فى الكون :
فقبل وقت طويل كانت الحضارتان العظيمتان على
اتصال حيث تم إطلاق حزم الراديو عبر الكون واستغرق الأمر ملايين أو مليارات السنين
للوصول إلى وجهتهما فلقد كانت طريقة بطيئة ومرهقة لكن هذه الحادثة الجديدة مع جيران
الأرض من الكواكب عبر الكون اللامتناهى والبعيدة حيث نجحت فعلا فلقد عرفت كلتا
الحضارتين قوانين الكهرومغناطيسية على الأرض حيث شكل اهتزاز الإلكترونات شعاع
الراديو الذى يحمل الرسائل وفى أجهزة إحدى الحضارتين اهتزت الشحنات عند وصول
الرسائل ولكن على عكس الأرض حيث كانت هذه الإلكترونات المضادة والبوزيترونات ترقص
على إيقاع موجات الراديو حيث أن الكهرومغناطيسية لها تناظر أساسى فعن طريق تبديد
جميع الرسوم الموجبة والسالبة فستظل النتائج كما هى حيث إن تبادل الموجات
الراديوية بين الحضارتين فقط حيث لا يمكن أن يتم التمييز بين المادة والمادة
المضادة حيث يوجد حاجة لشىء آخر حيث أن بعض الشقوق فى تناظر الفيزياء لفهم السبب
حيث تحتاج البشرية إلى بداية القصة بجنازة منذ ما يقرب من قرن من الزمان ففى ( 1 /
5 / 1935 ) ظهر نعى فى إحدى الصحف الأجنبية فلم يكن ذلك غريبا لكن الغريب كان
الكاتب هو أستاذ الفيزياء ( ألبرت آينشتين ) صاحب نظريتى ( النسبية الخاصة والتى
ظهرت سنة ( 1905 ) والنسبية العامة التى ظهرت سنة ( 1915 ) ) حيث كتب ( آينشتين )
أن العبقرية الرياضية الأكثر ابداعا كانت لإحدى عالمات الرياضيات حيث كانت الرؤية
ضرورية للتغلغل الأعمق فى قوانين الطبيعة لكن ما هو المقصود ؟ حيث أن النظرية كانت
لها علاقة بالتناظر والمفتاح هو حقيقة بسيطة حيث أن الكون والطبيعة نفسها فمع ظهور
العلم الحديث ظهرت التماثلات الهندسية من المعادلات حيث نتج عن الجاذبية الكروية
لنيوتن كواكب ونجوم كروية بينما وجد المجال المغناطيسى للتيار الكهربى على شكل
اسطوانة حيث كانت التماثلات الهندسية وتماثلات الشكل ترضى العين لكنها كانت فى
الحقيقة خارجية فقط حيث توجد تناظرات أخرى أعمق بكثير كامنة فى رياضيات الكون حيث
يتم التركيز على عالمين مهمين يشتركان فى بعض أوجه التشابه حيث كان أحدهما كان له
دور فعال فى إدخال النظام المترى لكن على الرغم من المسافة الزمنية بين العالمين
حيث أن عملهما كان يتداخل مع شىء أساسى واحد هو إعادة صياغة معادلات نيوتن وكان
مفتاح الفهم هو فكرة أن الكون كان كسولا أى يميل إلى أن يكون أقل حركة ففى الواقع
قبل وقت طويل اقترح أحد علماء الرياضيات أن الضوء دائما يأخذ أسرع مسار عبر أى
نظام بصرى حيث يأخذ أقصر مسار فجميع المسارات الأخرى أطول حيث أن الضوء الذى ينتقل
من مكان لآخر وأن الضوء يأخذ الحد الأدنى من المسار الزمنى بين نقطتين فالمسار
المنحنى للضوء وانكساره فى الماء لكن أحد العالمين اعتبر أن ذلك من خصائص الضوء فقط
حيث تساءل العالمين عن ما إذا كان من الممكن توسيع هذه الفكرة عبر جميع فروع الفيزياء
وهكذا من داخل المعادلات حيث وجد أن كل الطبيعة بطريقة ما تختار دائما الخيار
الأكثر كسلا فيبدو هذا غريبا لماذا يعمل الكون هكذا ؟ فالأمر غير معروف ولإختبار هذا
يحدد الفيزيائيون ما يعرف ( بالفعل ) ثم يأخذون بعين الاعتبار كل احتمال يمكن
تصوره لعملية فيزيائية ففى الواقع يوجد عدد لا حصر له من المسارات التخيلية التى
يمكن للضوء أن يسلكها بين نقطتين ولكل من هذه المسارات يمكن للفيزيائيين حساب
الإجراء المرتبط به فيبدو أن المسار الذى يتم فيه تصغير الفعل إلى الحد الأدنى
دائما ما تصدقه الطبيعة من ميكانيكا نيوتن والكهرومغناطيسية لماكسويل إلى ميكانيكا
الكم ونظرية النسبية العامة لاينشتين فإن كل الكون هو السائد حيث بدأ ( آينشتين )
كتابه بمبدأ الفعل الأقل بلغة الرياضيات والمتمثلة فى المعادلات الرياضية حيث لوحظ
أنه يوجد شىء مثير للاهتمام حيث تم إدراك أن المعادلات والتماثلات الرياضية فهذا
كله يعنى أنه ستوجد هناك كميات خاصة غير متغيرة مرتبطة بالتناظر حيث كانت الفكرة
مركزية فى الفيزياء الحديثة فكرة الكميات المحفوظة الكميات التى لا تتغير ولعل
أشهرها فكرة الحفاظ على الطاقة حيث أن الطاقة لا تفنى ولا تستحدث من العدم بل يمكن
تغييرها من شكل لآخر فالفيزياء مليئة بالكميات المحفوظة فى تفاعل الجسيمات لكل
شحنة كهربائية موجبة يتم إنشاؤها أو تدميرها حيث يتم إنشاء وتدمير شحنىة سالبة
متساوية لكن معاكسة فستظل الشحنة الكلية للكون كمية متناغمة تساوى الصفر ففى حالة
حدوث تصادم بين جسمين يتم الحفاظ على كمية الزخم ومقدار الخزم قبل الاصطدام يتطابق
مع الزخم بعد الاصطدام حيث أن الزخم يبدو أن الكون متواز بشكل متناغم لكن لماذا
يتم حفظ هذه الكميات ؟ حيث أن الكميات الفيزيائية الأخرى حيث أن الكتلة والسرعة
والتسارع ودرجة الحرارة ليست كذلك فالذى جعل هذه الكميات مميزة ؟ وما الذى يفصل
المحفوظة عن تلك الغير محفوظة الجواب هو التناظر حيث يوجد تجربة فيزيائية معدة على
طاولة شىء فيه نوابض وكرات مرتدة حيث يتم القيام بالتجربة وتسجيل النتائج المختلفة
ثم تحريك الطاولة ( 10 م ) يسارا ويتم إعادة التجربة تتحرك الطاولة لا يغير نتيجة
التجربة حيث ترتد الكرات بنفس الطريقة بنفس الطريقة التى كانت عليها فبل فلا تتغير
الفيزياء التى تحكم فى التجربة مع تغيير الموقع فهذا يعنى أن قوانين الفيزياء أنها
تناظر ثقالى يفى حيث أن وجود التناظر يعنى شىء تم الحفاظ على شىء لم يتغير ومن
الرياضيات التى نقيس عليها مبدا العمل الأقل فرياضيات الكون الكسول حيث تم توضيح
أن هذه الكمية المحفوظة هى مجرد زخم مثل مجموع الكتل المضروبة فى سرعاتها فإن
التناظر الثقالى يؤكد بعيدا الحفاظ على الزخم الخطى لكن توجد تناظرات اخرى مخبأة
فى الرياضيات ولذا لا بد من وجود كميات أخرى محفوظة فلذا من وجود كميات اخرى
محفوظة فربما يكون الأكثر إثارة للدهشة هو الآثار المترتبة على التناظر المرتبط
بالزمن فيجب أن يعطى طرفى التجربة غدا نفس النتائج مثل اليوم حيث أن وجود التناظر
سيسمح بتتبع لستة أشهر قانون للحفظ وهو قانون الحفاظ على الطاقة حيث وجد أن المعادلات
الرياضية أدت لنتيجة رائعة حيث تم اختبارها ولكنها ببمرات لا حصر لها حيث أن
النتيجة تخبر بأن تتبع كل كمية محفوظة فى الكون إلى تناظر أساسى وكل تناظر نتج عنه
كمية محفوظة على الرغم من أنها ليست دائمة إلا أن العديد منها مدفون فى معادلات
ميكانيكا الكم وعلى الرغم من أن كونها خفية إلا أن تاثيرها يمكن أن يكون عميقا ففى
ميكانيكا الكم توصف الأشياء بالموجات فهذه الموجات الكمومية مثل تموجات الماء على
بركة ولكن على عكس الماء المتموج فإن الموجات الكمومية هى موجات احتمالية حيث
تشترك الموجات فى كثير من أوجه التشابه مع اهتزازات الماء فإن الموجات الكمومية مع
اهتزازات الماء حيث أن الطول الموجى الذى يخبر عن طول الموجة فالموجات الكمومية
لها خاصية ( الفترة ) فالفترة هى قياس لمكان الموجة فى دورات التذبذبات فهل الموجة
فى القمة أو الموجة فى القاع لكن خصائص الإلكترون مستقلة عن فترة وظيفتها الموجية
فهى لا تتغير مهما تغيرت الفترة والتناظر هو الذى يمنح الحفاظ على الشحنة
الكهربائية حيث تكشف التناظرات الأخرى فى رياضيات ميكانيكا الكم عن المزيد من
قوانين الحفظ الباطنية ويمكن العثور على تناظرات بالقوى الأساسية فى الكون
( الجاذبية / الكهرومغناطيسية / النووية
القوية / النووية الضعيفة ) وعندما يكشف الفيزيائيين عن تفاعلات معقدة لجسيمات فى
مصادم الهادرونات الكبير فإن قوانين حفظ الكم هى السائدة حتما فيجب أن يتم توقع تفاعلات
أساسية مرتبطة بالقواعد الأساسية للتناظرات وقوانين الحفظ التى تعمل جنبا إلى جنب
فكل شىء متواز لكن يوجد استثناءات فالاستثناءات هى التى ربما ما تكون شكلت الكون .
أسامه ممدوح عبد الرازق مصطفى شرف
9 / 5 / 2023
ليست هناك تعليقات:
إرسال تعليق