http://www.samysoft.net/forumim/slambasmla/54645sd.gif

نظرية الاوتار الفائقة ( الطريق الى توفيق المتناقضات )

http://www.samysoft.net/forumim/fwasel/1/lov111.gif

أردت أن أقدم موضوعا يشرح بشكل بسيط لغير المختصين والمهتمين عن آخر القوانين الكونية بدءا من الجاذبية وانتهاء بنظرية الأوتار الفائقة. فابتعدت عن التفاصيل الفيزيائية لأقدم شرحا مبسطاً عن هذا العالم المذهل الذي نعيش فيه.

ملاحظة هامة.. الموضوع شديد الاختزال والتركيز مع محاولة عدم إغفال أي حقيقة علمية أو تغيير في أي معلومة وهو فقط لمحة عامة وسريعة لأن الفكرة تحتمل شرحا أكثر بكثير مما كتبته.

http://www.samysoft.net/forumim/fwasel/1/lov111.gif

مقدمة

أمضى ألبرت أينشتين عقداه الأخيران من الزمن محاولاً حل لغزا كبيرا كان يؤرقه، وهو نظرية واحدة قوية تقوم بوصف كل ما يجري في الكون، وحتى أيامه الأخيرة كان اينشتين يمسك بمفكرة صغيرة يحاول فيها حل ذلك اللغز الكبير الذي شغله حوالي آخر عشرين عام من حياته لأنه كان مقتنعا أنه على وشك حل أكبر الألغاز في تاريخ العلم. لكن الوقت لم يسعفه ومات قبل أن يحقق ذلك.

http://www.pbs.org/wgbh/nova/einstein/images/einstein-home.jpg

والآن وبعد مضي أكثر من نصف قرن على ذلك، فإن العلماء يعتقدون أنهم يمسكون بحل ذلك اللغز الكبير، معادلة واحدة، نظرية واحدة تصف كل ما يجري في هذا الكون بأفكار جديدة مختلفة بشكل جذري عما عرفه العلم، نظرية تدعى (نظرية الأوتار- string theory) أو نظرية الأوتار الفائقة (superstring theory) وإن اتضح أن هذه النظرية صحيحة فإن مفاهيمنا الإعتيادة عن الكون ووجودنا ستلقى صدمة كبيرة جداً.

http://www.samysoft.net/forumim/fwasel/1/lov111.gif

تقول نظرية الخيوط الفائقة أننا نعيش في كون يلتقي فيه الخيال العلمي مع الحقيقة، كون يتألف من أحد عشر بعداً (لا أربعة أبعاد فقط)، وأكوان موازية لكوننا أقرب إلينا مما نتخيل.
كون منظم يتألف تماما من (موسيقى) الأوتار. وبكل ما تقدمه تلك النظرية من آفاق، فإن الفكرة الأساسية للنظرية بسيطة بشكل مذهل، النظرية تقول أن ما هو موجود في هذا الكون من أصغر جزيء وحتى أكبر مجرة يتكون من عنصر واحد تماماً، خيوط مهتزة متحركة صغيرة جدا من الطاقة ندعوها أوتاراً.
وكما أن وتر الكمان يستطيع أن يعطي تشكيلة كبيرة من العلامات الموسيقية بحسب درجة اهتزازه فإن الأوتار الفائقة التي نتحدث عنها تهتز بأشكال مختلفة معطية كل أشكال مكونات الطبيعة التي نعرفها. أو بعبارة أخرى فإن الكون عبارة عن سيمفونية كونية عظيمة متمثلة بكل تلك النغمات التي تستطيع أوتار الطاقة إصدارها. لا تزال هذه النظرية في مرحلتها (الجنينة) إن صح التعبير، لكنها تكشف لنا صورة جديدة بشكل جذري عن الكون، صورة غريبة جدا وجميلة أيضاً.

http://www.samysoft.net/forumim/fwasel/1/lov111.gif

التوحيد الكوني؟ unification.

ما هو مفهوم التوحيد الكوني؟ unification. وما سبب الإعتقاد به؟
التوحيد هو صياغة قانون وحيد يصف كل مافي هذا الكون بواسطة فكرة واحدة، أو معادلة واحدة رئيسة. يعتقد العلماء أن هذه التوحيد موجود لأنه وخلال المئتي سنة الماضيتين فإن فهمنا للكون أعطانا مجموعة من التفسيرات العديدة والتي تشير إلى الإتجاه نفسه، تقود إلى طريق واحد، إلى فكرة وحيدة لازلنا نبحث عنها.

((التوحيد هو ما نسعى لتحقيقه، لأن هدف الفيزياء الأساسي هو أن نصف المزيد والمزيدمن ظواهر الكون بطرق ومبادئ أبسط وأبسط ))
ستيفن وينبيرغ

((إن قدرتنا على وصف الظواهر الهائلة العدد بشكل بسيط واحد هو خطوة خطيرة جدا في مفاهيمنا عن الكون ووجوده))
مايكل غرين

http://www.samysoft.net/forumim/fwasel/1/lov111.gif

البداية... نيوتن...

http://www.pbs.org/wgbh/nova/newton/images/newton-home.jpg

قبل أن يسعى أينشتين لهذا الهدف، فإن الرحلة نحوه بدأت مع أشهر الحوادث الفيزيائية في تاريخ العلم في يوم ما عام 1665 عندما كان هناك شاب يجلس تحت شجرة ورأى تفاحة تسقط من الشجرة. ومع سقوط التفاحة فإن اسحق نيوتن غير نظرتنا إلى الكون بشكل جذري عن السابق، وبكلمات العلم في ذلك الوقت فقد قال نيوتن أن القوتان الأولى التي جذبت التفاحة إلى الأرض و الثانية التي تبقي القمر يدور حول الأرض هما في الواقع قوة واحدة، لقد وحّد نيوتن تلك القوتين في نظرية واحدة دعاها (الجاذبية)

http://www.pbs.org/wgbh/nova/newton/images/buch-sciencepopulaire.jpg

((كان توحيد القوى التي تعمل على الأرض والقوى التي تعمل في السماء (الكون والكواكب) توحيداً رائعا لنظرتنا إلى الكون))
س. وينبيرغ

الجاذبية كانت أول قوة تم فهمها بشكل علمي (رغم اكتشاف ثلاثة قوى أخرى فيما بعد)، ورغم أن قانون نيوتن في الجاذبية عمره ثلاثمئة سنة فإن معادلاته دقيقة لدرجة نستخدمها للحصول على توقعات دقيقة جدا حتى في أيامنا هذه، في الواقع فإن العلماء لم يحتاجوا لأكثر من ذلك القانون لإطلاق الصواريخ الفضائية مثلاً وانزال الإنسان على القمر.
لكن كانت هناك مشكلة.. فرغم ان قوانين نيوتن قامت بوصف ممتاز لقوى الجاذبية فإن نيوتن كان يعاني من مشكلة محرجة، فهو لم يملك أي فكرة عن كيفية عمل الجاذبية حقيقة وطوال المئتان وخمسون عاما فإن العلماء أشاحوا بوجههم عن ذلك السر كلما واجهوه.

النظرية النسبية

General relativity



http://www.samysoft.net/forumim/fwasel/1/lov111.gif

إلى أن أتى موظف مجهول يعمل في مكتب سويسري ليغير كل تلك المفاهيم. فإلى جانب عمله كان ألبرت أينشتين دائما يبحث في سلوك الضوء ولم يعرف حينها أن أسئلته عن الضوء ستقوده لحل مشكلة نيوتن عن كيفية عمل الجاذبية. في عامه الـ 26 قام اينشتين باكتشاف مذهل، وهو أن سرعة الضوء هي حد السرعة الأقصى، سرعة لا يمكن لأي شيء في هذا الكون أن يتجاوزها.
وبعد نشره لتلك الفكرة وجد أينشتين نفسه في مواجهة مع مشكلة نيوتن تماما في عدم فهم ماهية الجاذبية.

http://www.pbs.org/wgbh/nova/newton/images/eins-newtoneinstein.jpg


لشرح تلك المشكلة سنتخيل أن الشمس فجأة اختفت من مكانها.. إن نتائج هذه الإختفاء من وجهة نظر نيوتن تعني أن الكواكب ستخرج عن مساراتها فور اختفاء الشمس لتسير في الكون متحررة من جاذبية الشمس. أو بعبارة أخرى فإن نيوتن اعتقد أن الجاذبية هي قوة تأثيرها فوري مهما اختلفت المسافة، لذا فسنشعر بشكل فوري باختفاء الشمس وجاذبيتها وستتأثر الكواكب بذلك بشكل فوري.
لكن أينشتين وجد مشكلة كبيرة في تلك النظرة ظهرت من فهمه للضوء، فهو يعرف أن الضوء لا ينتقل بشكل فوري بل يملك سرعة وهو بذلك يحتاج زمنا ليقطع مسافة معينة، في الواقع فإن الضوء يحتاج لثمان دقائق ليقطع الـ 93 مليون ميل من الشمس ويصل إلينا الشمس، وطالما أنه وجد أن لا شيء يمكن أن يكون أسرع من الضوء، فكيف لاختفاء الشمس أن يحرر الأرض قبل أن تصل الظلمة إلى الأرض بسبب اختفاء الشمس مثلا؟

http://www.pbs.org/wgbh/nova/newton/images/eins-cometorbitals.jpg

بالنسبة لأينشتين فإن أي شيء في هذا الكون لا يمكن أن يسافر أسرع من الضوء، وهذا يعني أن فكرة نيوتن عن قوة الجاذبية كانت خطأ. وإن كان نيوتن مخطئاً فكيف تبقى الكواكب في مساراتها؟ كيف كانت حساباته صحيحة ودقيقة عن مسارات الكواكب؟ كان على أينشتين أن يحل تلك المشكلة، وبعد تقريبا عشر سنوات من جهده وجد الجواب في نوع جديد من التوحيد (unification) في نظرية النسبية العامة.

http://www.samysoft.net/forumim/fwasel/1/lov111.gif

قال أينشتاين أن الأبعاد الثلاثة المكانية للكون والبعد الرابع (الزمن) مرتبطة ببعضها بنسيج كوني زماني-مكاني (أو يطلق عليه زمكان) وبفهمه للهندسة المكانية الزمانية للنسيج الكوني فقد استطاع أن يتحدث عن حركة الأشياء في ذلك النسيج. ومثل سطح الترامبولين المطاطي (الذي يقفز عليه البهلوان) فإن هذا النسيج الكوني يمكن لفه وتمدده وتقعره إذا وضعنا فيه أجساما ثقيلة كالكواكب والنجوم.. وهذا التغيير في النسيج الكوني وانحناءه يخلق ما نشعر بأنه جاذبية.


http://woodside.blogs.com/cosmologycuriosity/images/2008/03/09/einstein_newton_gravity_2.jpg


لشرح هذه الفكرة بشكل أكبر سنتخيل سطحا من المطاط كالذي يقفز عليه البهلواني. إن وضعنا كرة ثقيلة في وسطه فسوف يتقعر مشكلا إنحناءاً... وأي جسم سيسير قريبا من الكرة سيحني مساره وفقا لإنحناء ذلك السطح.

http://www.samysoft.net/forumim/fwasel/1/lov111.gif

مثال آخر.. في حلبات سباق السيارات وعند المنعطفات يكون الطريق مائلاً منحنياً لكن السائق يرى نفسه عمودي على ذلك الطريق. ونحن نقع في نفس الإحساس فالنسيج الكوني المنحني بسبب وجود الشمس يفرض على الأرض أن تسير وفق ذلك الميلان فتبدو أنها مشدودة للشمس بقوة الجاذبية. فكوكب الأرض لا يدور حول الشمس لأنها تطلق قوة لتمسك به. بل ببساطة لأنه يسير في منحنيات النسيج الكوني الذي تسببه الشمس.

ومع هذا الفهم الجديد فإن إعادة تجربة اختفاء الشمس ستعطي نتائج مختلفة.. لأن الأرض لن تفلت من مسار الشمس فور اختفاء الشمس، بل سيصل تأثير اختفاء الشمس إلينا بشكل موجة بعد ثمان دقائق على الأقل من اختفائها (قام أينشتين بحساب سرعة موجة النسيج الكوني ووجد أنها بسرعة الضوء تماماً).
أطلق أينشتين على هذه الصورة الجديدة للجاذبية اسم (النسبية العامة) General relativity.

http://www.pbs.org/wgbh/nova/time/images/19991008novaeinstein.jpeg

ورغم ذلك الإنجاز الضخم فإن أينشتين لم يكن راضيا عن عمله بعد. فقد حاول جاهدا توحيد الشكل الجديد الذي أتى به عن الجاذبية مع القوة الأخرى الوحيدة المعروفة في ذلك الوقت وهي القوة الكهرمغنطيسية electromagnetism .
هذه القوة (الكهرمغنطيسية) التي هي أصلا توحيد لما كان يعتقده العلماء قوتان مختلفتنان (الكهرباء) و (المغنطيس).

http://www.samysoft.net/forumim/fwasel/1/lov111.gif

يتبع
القوة الكهرمغنطيسية


http://t3.gstatic.com/images?q=tbn:N6ADjetZLrHwxM:http://knol.google.com/k/-/-/2pwnm1v66fwnw/iapfvm/combfig1.gif


من عدة عقود قبل أينشتين. لاحظ العالم الأسكتلندي جيمس ماكسويل أن التدفق الكهربائي يؤدي إلى نشوء قوة مغنطيسية تؤثر في المعادن. ومن خلال معادلات رياضية أربع وصل ماكسويل إلى صيغة واحدة تصف تلك القوتان كقوة واحدة هي القوة الكهرمغنطيسية electromagnetism. فكان كإسحاق نيوتن قد نقل العلم خطوة أقرب على طريق توحيد المعادلات التي تصف الكون.

http://t0.gstatic.com/images?q=tbn:ttHId8DOhKg7wM:http://hibp.ecse.rpi.edu/%7Econnor/education/Fields/F09/images/Maxwell.jpg
ماكسويل

أينشتين أعجب كثيرا بالاثنين واعتبر أن ما قدمه هؤلاء العلماء خطوات مهمة جدا على طريق توحيد نظريات القوى التي تحكم الكون. وبعد خمسين عاما من نظرية ماكسويل فإن أينشتين اعتقد أنه إن استطاع أن يوحد فكرته عن الجاذبية مع فكرة ماكسويل عن الطاقة الكهرمغنطيسية فإنه سيصل إلى المعادلة الأم التي تصف كل شيء بذاتها وحدها.

مشكلة أينشتين


http://t1.gstatic.com/images?q=tbn:YDY14-jRSPn0_M:http://1.bp.blogspot.com/_HR3JtqIfTiE/Sbx09kdIODI/AAAAAAAAA6k/1_HyxAZ38h0/s400/Albert%2BEinstein.jpg


وعندما بدأ أينشتين بمحاولاته لتوحيد الفكرتين واجه مشكلة الفرق العظيم في شدتهما.. فالقوة الكهرمغنطيسية أكبر بكثير من قوة الجاذبية الضعيفة.. نحن نستطيع تحطيم قوة الجاذبية كل يوم في حياتنا اليومية وبواسطة عضلات جسمنا مثلا (إن رفعنا أي شيء عن الأرض مثلا). لكن القوة الكهرمغنطيسية الكبيرة لا نستطيع تحديها بتلك السهولة.. فهي التي تمنعنا مثلا من إختراق الأرض إن سقطنا من ارتفاع ما... هي التي تعطي مقاومة المادة الكبيرة...مثال آخر... مهما حاولت أن تمشي داخل حائط فلن تستطيع أن تدخل فيه لأن القوة التي تمنعك بكل بساطة هي القوة الكهرمغنطيسية الموجودة في الشحنة السالبة على محيط الذرات التي تجمع جزيئات وذرات المادة وتربطها ببعضها بشكل متماسك. نحن نعتقد أن الجاذبية قوة كبيرة رغم أنها أضعف قوى الطبيعة. لكن الكرة الأرضية بكل جاذبيتها عندما تجذب كرة فإن الكرة ترتد بكل بساطة بسبب القوى الكهرمغنطيسية التي تؤثر في بنية المادة بدلا من أن تغوص في الأرض. في الواقع فإن القوة الكهرمغنطيسية أقوى بمليارات المرات من قوة الجاذبية، لكننا لا نشعر بذلك لأنها تعمل على مستوى الذرات والجزيئات. وكانت تلك أصعب مهام أينشتين بسبب الاختلاف العظيم في شدة تلك القوتين.

ساءت الأمور أكثر بالنسبة لأينشتين عندما ظهرت تغييرات واكتشافات كبيرة في الفيزياء. تلك الإكتشافات على المستوى الذري تركت أينشتين عاجزا عن المضي في هدفه لأنه كان متمسكا بنظريته النسبية - والتي قدمت الكثير فعلا - وأهمل الإكتشافات والكشوف التي ظهرت في أيامه على المستوى الدقيق الذري. وفقدت أدوات أينشتين قدرتها على مجاراة تلك الإكتشافات ولم تستطع أن تساعده في توحيد القوتين (الجاذبية) و(الكهرمغنطيسية).

http://www.kaheel7.com/userimages/laser11.jpg


http://www.samysoft.net/forumim/fwasel/1/lov111.gif


النظرية الكمومية (الكوانتية)
quantum theory

في العشرينات من القرن الماضي قام مجموعة من العلماء بقيادة العالم (نيلز بور) بسرقة الشهرة من أينشتين ليأتوا بنظرة جديدة وغريبة للفيزياء.


http://t1.gstatic.com/images?q=tbn:peWFoqKjeK_7SM:http://www.oloommagazine.com/images/Articles/12/SCI96b12N1_H02_005585.jpg
نيلز بور

نظرة تجعل من الخيال العلمي في تلك الأوقات شيئا سخيفاً. نظرة قلبت رؤية أينشتين لنظرية التوحيد رأسا على عقب، وجد هؤلاء العلماء أن الذرات ليست هي أصغر جزء في المادة... بل إنها تتكون من جزيئات صغيرة كالبروتونات والنيترونات.. محاطة بالإلكترونات... وفي ذلك العالم الصغير من الذرة، فإن نظريتا أينشتين وماكسويل كانتا عديمتا الفائدة في شرح الطرق الغريبة التي تتصرف فيها تلك الجزيئات الصغيرة جداً. فالجاذبية لا قيمة لها في تلك المستويات الدقيقة من الذرة والكهرمغنطيسية لم تنفع إطلاقا لشرح تلك القوى الجديدة وتأثيرها في تلك الجزيئات. وبلا أي نظرية تصف ما يجري في ذلك المكان الصغير في داخل الذرة فقد ضاع العلماء وهم يبحثون عن شيء يستطيع وصف ما يجري داخل الذرة حتى آخر العشرينيات حين وصل العلماء إلى نظرية ميكانيك الكم أو (النظرية الكوانتية) والتي تستطيع وصف ذلك العالم الدقيق من الجزيئات في الذرة.. كانت تلك النظرية مختلفة عن سابقاتها لدرجة غيرت نظرة العالم للكون تماماً.

http://www.samysoft.net/forumim/fwasel/1/lov111.gif

كانت نظرية أينشتين النسبية توضح أن الكون منظم ويمكن توقع أحداثه لكن نيلز بور اختلف معه في ذلك. فعلى المستوى الدقيق للذرات والجزيئات فإن ذلك العالم الصغير هو عالم من الاحتمالات تماماً وفي ذلك العالم فإن (اللا تأكيد) هو ما يحكمه، والنظرية الكوانتية (الكمومية) تستطيع أن تتوقع فقط احتمالا لنتيجة أو أخرى. هذه الفكرة الغريبة فتحت الباب أمام صورة جديدة غير مستقرة للعالم والواقع.
كان عدم الاستقرار في ذلك العالم الصغير لدرجة كبيرة لو أننا استطعنا ملاحظته في عالما المألوف الذي نعيش فيه لاعتقدنا أننا فقدنا عقلنا. إن القوانين في العالم الكوانتي مختلفة تماما عن خبراتنا والقوانين الفيزيائية التي نلمسها يومياً فالعالم الكوتني عالم مجنون بكل بساطة.. لا يوجد فيه شيء مؤكد، تسود فيه الإحتمالية عوضا عن الحتمية لأنه عالم تحكمه الإحتمالات وظهور أي حدث محكوم باحتمال معين غير أكيد. والأهم من ذلك أن عدم التقاط حدث معين محتمل لا يعني أنه لم يحصل فعلاً بل يعني أنه ربما قد حصل في عالم مختلف عن الذي نراقبه في تلك اللحظة.
باختصار فإن كل شيء محتمل في ميكانيك الكم ولا شيء أكيد...
سأقدم نتيجة غريبة لكنها حقيقية لتلك النظرية...مثلا إن حسابات ميكانيكا الكم تظهر فعلا أن لدي فرصة في أن أسير عبر جدار اذا دفعته، لكن احتمال ذلك صغير لدرجة أنه علي أن أحاول لمدة زمنية تعادل اللانهاية لتحقيق ذلك. وفي العالم الصغير الذري فإن تلك الإحتمالات تحدث بشكل مستمر.

http://www.samysoft.net/forumim/fwasel/1/lov111.gif

أينشتين قاوم فكرة أن ذلك العالم هو عالم أفضل ما نستطيع القيام به هو حساب الإحتمالات، وقال قوله الشهير (الله لا يرمي النرد)، لكن التجارب اللاحقة كلها أظهرت أن أينشتين كان مخطئا وأن النظرية الكمومية استطاعت بدقة مذهلة وصف العالم على المستوى الذري. فلفهم أي حدث وكل ما يحدث على المستوى الذري أو الجزيئي فإنك تحتاج حتما لميكانيك الكم. ولم تظهر أي ملاحظة أو مراقبة علمية على ذلك المستوى تعارض أي توقع تقدمه حسابات ميكانيكا الكم.

http://www.samysoft.net/forumim/fwasel/1/lov111.gif

يتبع

قوى أخرى جديدة

في الثلاثينات وبينما كان أينشتين في مهمته الصعبة في محاولة الوصول لنظرية توحيدية فإن ميكانيك الكم كانت تكشف المزيد والمزيد من أسرار الذرات وجزيئاتها. اكتشف العلماء أن الجاذبية والكهرمغنطيسية ليستا القوتان الوحيدتان اللتان تحكمان عالما الفيزيائي.

وبمراقبتهم لبنية الذرة اكتشف العلماء قوتان إضافيتان. واحدة هي (القوة النووية الكبيرة) التي تعمل كالغراء القوي الذي يجمع أجزاء النواة (البروتونات والنيترونات) بشكل محكم.

والثانية هي (القوة النووية الضعيفة) التي تسمح بتحول النيوترونات إلى بروتونات مسببة الإشعاعات الذرية. وعلى المستوى الذري فإن قوة الجاذبية لا قيمة لها على الإطلاق مقارنة بالقوى الأخرى.

أوضح مثال وتطبيق على (القوة النووية الكبيرة) التي تربط جزيئات النواة وشدتها العظيمة هو القنبلة الذرية التي تحرر عمليا تلك القوى الكامنة في نواة الذرة.

وبين تلك القوى الثلاث القوية على مستوى الذرات فإن قوة أينشتين الجاذبية لا تجد مكاناً لهم بينها. وكما أن أينشتين لم يستطع تفسير الأحداث على المستوى الذري فإن النظرية الكمومية أيضا لا تقترب من قوة الجاذبية على المستوى الذري، أو بكلمات أخرى فإن الجاذبية التي قدمها أينشتين تعمل بشكل ممتاز على مستوى الأجسام الكبيرة والكواكب بينما تفشل في المستوى الذري.. بنفس الوقت فإن النظرية الكمومية هي نظرية على المستوى الذري لكن لا قيمة لها في الأحداث التي تجري على الأجرام والأجسام الكبيرة.

http://www.samysoft.net/forumim/fwasel/1/lov111.gif

كان لا بد من نظرية تجمع الطرفين لأن الأجسام الكبيرة مكونة من المادة ذاتها المكونة منها الذرات. والكون بأكمله مبني من الجزيئات نفسها. فلا بد من قانون وحيد يجمعهما. ببساطة لم يستطع أحد أن يجمع النسبية العامة وميكانيكا الكم في نظرية واحدة في تلك الأوقات. وفشلت كل المحاولات لوصف الجاذبية بلغة ميكانيك الكم لعقود وعقود وأصيب معظم العلماء بالإحباط الشديد بسبب ذلك. فالقاعدة الذهبية للعلماء أن قوانين الطبيعة الصحيحة يجب أن تطبق في كل مكان وعلى كل ما هو موجود في الطبيعة. وهذا ما كان مستحيلاً بين النسبية والكمومية.

بقي الطرفان (النسبية) و(الكمومية) يعملان بشكل منفصل بعد موت أينشتين.. وحققا نتائج مذهلة في فهم الكون... لكن المشكلة أن هناك ظواهر كونية لا يمكن دراستها بإحدى النظريتان بل هي بحاجة لنظرية تجمعهما كأعماق الثقوب السوداء مثلاً.

http://www.samysoft.net/forumim/fwasel/1/lov111.gif

الثقوب السوداء

http://t0.gstatic.com/images?q=tbn:PmfIsWBIy41cEM:http://www.dailygalaxy.com/photos/uncategorized/2007/07/05/black_hole_3_3.jpg

في عام 1916 قدم فكرة الثقوب السوداء عالم فلك ألماني يدعى كارل شوارتزشيلد. وبينما كان على الجبهة في الحرب العالمية الأولى قام بحل معادلات أينشتين بطريقة جديدة وغامضة.
اقترح شوارتزشيلد أن كتلة كبيرة ككتلة النجوم إذا اجتمعت وتكثفت في مكان صغير جدا بحجم ذري فإنها ستشوه النسيج الكوني وتحنيه لدرجة لا تسمح لشيء بالهروب من جذبه ولا حتى الضوء. وبقي العلماء يعتقدون أنها مجرد نظرية إلى أن رصدت الأقمار والتلسكوبات الثقوب السوداء فعلاً وتحقق توقع شوارتزشيلد فعلاً.

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/c/cd/Black_Hole_Milkyway.jpg/300px-Black_Hole_Milkyway.jpg

وهنا تكمن المشكلة، فإذا أردنا دراسة الثقب الأسود، هل نستخدم النسبية العامة لأن الثقب الأسود ذو كتلة هائلة (وزن كبير) أم نستخدم النظرية الكمومية (لأن الثقب الأسود صغير جدا بالحجم)؟
كان على العلماء أن يستعينوا بكلتا النظريتين بنفس الوقت. لكن عندما نحاول وضع النظريتين في تطبيق واحد فإنهما تنهاران وتعطيان نتائج منافية للواقع وهذا مستحيل لأن الكون يجب أن يتبع قوانين فيزيائية واضحة ومحددة. هنا أيضا تبرز أهمية وجود نظرية توحد قوانين الكون الفيزيائية..

http://www.samysoft.net/forumim/fwasel/1/lov111.gif

مشكلة الإنفجار العظيم
Big bang

أحد المشاكل الكبيرة التي توقف العلماء عن فهم لحظة بداية الانفجار الكبير (وبالتالي ما سبق تلك اللحظة تحديدا) هو تضارب النظريات التي يعملون بها.

http://www.55a.net/firas/ar_photo/3/2.jpg

ففي جهة واحدة لديهم النظرية النسبية الدقيقة جدا عند استخدامها في الحسابات المتعلقة بالأجرام السماوية الكبيرة كالكواكب والنجوم. وفي الجهة الأخرى لديهم النظرية الكمومية التي تقدم أفضل وأدق الحسابات على المستوى الذري والجزيئي. لكن المعضلة تكمن في محاولة دمج هاتين النظريتين.
في لحظة الانفجار الكبير فإن كتلة صغيرة جدا اهتزت وانفجرت بشكل عنيف وخلال الأربعة عشر مليار عام بعد ذلك الحدث فإن الكون توسع من تلك الكتلة وتمدد وبرد... وتشكلت المجرات والكواكب والنجوم التي نراها اليوم. لكن إذا عدنا بالزمن إلى الوراء تدريجيا فإن الكون سيتقلص ليعود إلى ما كان عليه من حرارة وكثافة شديدتين، وليعود إلى الحجم الصغير جدا إلى أن نصل إلى نقطة بداية الزمن في الكون. المشكلة أن قانونا الفيزياء اللذان يستخدمها العلماء سيضطرون لدمجهما (النسبية) و(الكوانتية) وهما قانونان لا يتفقان ولا يعطيان نتائج صحيحة في تلك اللحظة، ويقف العلماء عاجزون عن فهم ما جرى في لحظة بداية الكون.

قد يتساءل أحد، ما أهمية أن يكون لدينا قانونا فيزياء متعارضان في هذا الكون الكبير... ولم عليهما أن يتفقا؟ لم علينا أن نحصل على قانون واحد فقط؟ الكون بكل مكوناته يجب أن يشكلة وحدة متكاملة لأن العلم وبشكل مستمر يشير إلى ذلك ولو أنه لا يقوله صراحة. ونظرية الانفجار الكبير الآن قطعت مرحلتها الأفتراضية وصارت مؤكدة وهي تقول أن الكون بدأ من كتلة حارة صغيرة كثيفة جداً. نقطة واحدة.. هذه النقطة لا بد أن تخضع لقانون واحد فقط وليس لقانونين اثنين.

http://www.samysoft.net/forumim/fwasel/1/lov111.gif

يتبع

لماذا لا يتفق قانون الكم مع النظرية النسبية؟

الجاذبية على مستوى الأجسام الكبيرة تقوم بلف وحني الكون وتغيير شكل الفضاء تبعا لكتلة الجرم (الأرض أو الشمس أو غيرهم). لكن الشكل المنحني الواضح والحتمي والمحدد للكون على مقياس الأجرام الكبيرة ليس هو الشكل الوحيد للكون، فالكون يختلف تماما في المقاييس الصغيرة على مستوى الذرات والجزيئات ولفهم هذا الكون علينا أن نستخدم ميكانيك الكم. المشكلة أن ميكانيك الكم عندما تقوم بوصف الكون على تلك المقاييس الدقيقة جدا فإنها تعطي صورة مختلفة تماما للكون. وكأننا نتحدث عن كونين مختلفين تماما.

http://knol.google.com/k/-/-/37bwhs627ztvu/e80ed8/1185858099endofuniverse.jpg

عند تلك المقاييس الصغيرة في الكون فإن النظرية الكمومية تقول أن الكون يصبح فوضوي بشكل كبير (على عكس النظام الهادئ الواضح للمجرات والأجرام). هو عالم مضطرب بشكل كبير لدرجة أن لا معنى للمفاهيم التي نعرفها عن الزمان والمكان. فالمكان والزمان مشوهان بشكل كبير، لا يمكن معرفة إن كان هناك حدث قد حصل قبل آخر أو بعده.. فلا معنى للزمن فيه.. لا يمكن معرفة الإتجاهات لأن لا معنى للمكان أيضاً. والزمان والمكان لأي حدث غير محدد بل محتمل فقط.

لمئات السنين اعتقد كل الفيزيائيون أن المادة في النهاية تتكون من أجزاء كروية صغيرة الحجم جدا.. ورغم الاكتشافات الحديثة نسبيا في علم الفيزياء (الذرات) و(الجزيئات) فإن الاعتقاد بقي أن تلك الجزيئات هي كرات صغيرة جدا من المادة تكون البروتونات والنيترونات (الكواركات) والضوء (الفوتونات)... الخ.أتت نظرية الأوتار الفائقة واستبدلت كرات المادة الدقيقة تلك بأوتار فكل جزئ صغير من المادة هو وتر من الطاقة يهتز بشكل معين يعطي صفات هذا الجزيء، وباختلاف الاهتزاز يختلف الجزيء.وهذه الأوتار الفائقة لم يتم حتى الآن رصد علمي اختباري لها بعد... وهذه مشكلة لأن أي نظرية غير مدعومة بالرصد تتحول إلى فلسفة لا علم... سنعود لهذه الفكرة بعد شرح نظرية الأوتار الفائقة بشكل أكبر.
http://www.samysoft.net/forumim/fwasel/1/lov111.gif

تاريخ ونشأة نظرية الأوتار الفائقة...

في أواخر الثمانينات وبينما كان فيزيائي شاب إيطالي يدعى (غابرييل فينيتسيانو) يبحث عن بعض المعادلات الرياضية التي تصف قوى النواة الكبيرة في الذرة... وفي كتب الرياضيات القديمة التي يملكها وجد معادلة رياضية قديمة عمرها مئتا عام كتبها عالم سويسري يدعى ليونار أويل. فينيتسيانو ذهل باكتشافه أن تلك المعادلات التي اعتبرت لسنين عديدة مجرد فضول رياضي كانت تصف القوى الكبيرة في النواة فعلاً وقام باكتشافه الذي اشتهر به فيما بعد في وصف القوى الكبيرة التي تعمل في نواة الذرة. كان ذلك حدث ولادة نظرية الأوتار.

http://www.pbs.org/wgbh/nova/elegant/images/ever_thumb_resonance.gif

وبسبب شهرة هذا الاكتشاف فقد وقعت تلك المعادلات في يد فيزيائي أمريكي يدعى (ليونارد سسكيند) اكتشف أن وراء الرموز الرياضية وصف لشيء أكثر من مجرد جزيئات. فالمعادلة تقدم متحولات تصف اهتزازات ووصف لخيوط. قام بدراستها أكثر ووجد أنها عمليا تصف خيوطا مهتزة مثل الخيوط المطاطية الحرة الطرفين، هذه الخيوط بالإضافة لصفاتها في التمدد والتقلص فهي تهتز بشكل دوراني أيضا حسب تلك المعادلة، المضحك أن سسكند عندما قدم بحثه للنشر تم رفضه لعدم أهميته واعتقد أن اكتشافه سيموت.
http://www.pbs.org/wgbh/nova/elegant/images/ever_thumb_scale.jpg

في تلك الأوقات فإن العلماء كانوا مشغولين في اكتشاف الجزيئات وأنواعها الجديدة الدقيقة بالقيام بتعريضها لسرعات كبيرة و اصطدامها ببعضها لشطرها إلى جزيئات أصغر ودراسة نواتج تلك الإنشطارات. كانت الاكتشافات كبيرة جدا وأنواع الجزيئات المكتشفة كبير. أدى ذلك إلى اتنتاجات كبيرة على مستوى الفيزياء أهمها أن قوى الطبيعة يمكن وصفها كجزيئات أيضاً. مثلاً القوة التي تنشأ بين جسمين هي عبارة عن جزيء (رسول) بينهما، وكلما انتقل بين الطرفين بمعدل أكثر كلما اقترب الجسمان من بعضهما أو بعبارة أخرى – زادت القوة بينهما. أي أن تبادل الجزيئات هو ما يخلق ما نشعر أنه طاقة. وتم فعلاً تأكيد تلك النظريات باكتشاف الجزيئات المسؤولة عن القوة الكهرطيسية والقوى النووية القوية (المسؤولة عن تماسك النواة في الذرة) والضعيفة (المسؤولة عن النشاط الإشعاعي الذري).

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/9/9b/Bohratommodel.png

وشعر العلماء أنهم اقتربوا من تحقيق حلم توحيد القوى الذي بدأه أينشتين. لأن تلك الجزيئات المسؤولة عن القوى الثلاث (القوة الكهرطيسية والقوى النووية القوية (المسؤولة عن تماسك النواة في الذرة) والضعيفة (المسؤولة عن النشاط الإشعاعي الذري)) تبدأ بالتشابه في الخصائص في حال تطبيق حالة الإنفجار الكبير أي أنها تنصهر في حرارة وكثافة الكون الشديد عند الإنفجار لتصبح نوعا واحدا من القوى ودعى ذلك الشكل من الفهم بـالـ (الشكل القياسي للقوى) standard module العالم ستيفن وينبيرغ، لكن خلف ذلك النجاح برزت مشكلة كبيرة... فذلك الشكل القياسي لجزيئات القوى استطاع أن يصف ثلاث فقط من القوى الرئيسية في الفيزياء مهملا القوة الرابعة (الجاذبية) لأنها كانت تعمل على مستوى مختلف عن العالم الكوانتي الدقيق.

http://www.samysoft.net/forumim/fwasel/1/lov111.gif

في أواخر السبعينات كان العلماء المتبنون لنظرية الأوتار قليلون ومهملون ويعانون من مشاكل كبيرة في النظرية.. فتلك النظرية مثلا تنبأت بوجود جزيئات عديمة الكتلة تستطيع أن تنطلق بسرعة أكبر من سرعة الضوء (وهذا غير ممكن حسب أينشتين). كانت لأيضا تتنبأ بجزيئات بلا كتلة تماماً (غير مرئية وغير ممكن التحقق من وجودها). كانت تحتاج لعشر أبعاد بدلا من الأبعاد الأربعة (ثلاث أبعاد للماكن وبعد زمني). كانت أيضا متضاربة النتائج الرياضية تعطي أرقاما تدل على خطأ معادلاتها. إلى أن جاء العالم جون شوارتز الذي بدأ بوضع تعديلات للنظرية وربط النظرية مع الجاذبية وافتراض أن حجم تلك الأوتار أصغر بمئة مليار مليار مرة من الذرة وبدأت النظرية تأخذ شكلا صحيحا، والجزيء الذي لم يكن يملك كتلة كان بنظر جون شوارتز جزيء (الجرافيتون) Graviton. أو الجزيء المسؤول عن نقل القوة الجاذبية على المستوى الكوانتي. وهو بذلك حل الجزء المفقود الذي قدمه ستيفن وينبيرغ في الشكل القياسي للقوى الذي كان يفتقد لوصف الجاذبية على المستوى الكوانتي.رغم ذلك لم يحظ ذلك البحث أيضا بالإهتمام وبقيت النظرية في الظلام وبقي يعمل فيها ويؤمن بها عالمان اثنان من مجتمع العلماء الفيزيائيين هما جون شوارتز ومايكل غرين.

وصل هذان العالمان في أوائل الثمانينات إلى حل المشاكل الرياضية في النظرية وبدأت النظرية تصف القوى الثلاثة الأخرى إلى جانب الجاذبية وهي القوة الكهرطيسية والقوى النووية القوية (المسؤولة عن تماسك النواة في الذرة) والضعيفة (المسؤولة عن النشاط الإشعاعي الذري). وقاد هذا الإكتشاف المذهل العلماء إلى التهافت على النظرية بالمئات وحظيت النظرية أخيرا على الإهتمام وتم تسميتها : -

(نظرية الكل)
(The Theory Of Everything).

http://www.pbs.org/wgbh/nova/elegant/images/ever_thumb_illustration.jpg

استطاعت النظرية وصف كل مكونات الطبيعة بشكل واحد مذهل فالبروتونات والاكترونات والنيوترونات التي تتكون منها الذرات تتكون من أجزاء أصغر هي الكواركات quarks . تلك الكواركات التي كان يعتقد أنها مادة هي وبحسب نظرية الأوتار عبارة عن أوتار أو خيوط صغيرة جدا من الطاقة مهتزة بعدة اتجاهات وطرق. كل وتر من هذه الأوتار حجمه صغير جدا مقارنة بالذرة. فهو كحجم شجرة من حجم كوكب الأرض.

وكل اهتزاز معين لتلك الأوتار يعطي الجزيء خصائص مختلفة.. فقد يشكل الإهتزاز جزيئا مكونا لذرات المادة أو الطاقة أو الجاذبية، إلكترونات أو جزيئات ألفا أو بيتا..الخ... أي أن كل ما في هذا الكون من مادة أو طاقة أو شحنات هي في الواقع أوتار لكنها مهتزة بطرق مختلفة. والفرق الوحيد بين الجزيئات التي تعطي مادة الخشب والجزيئات التي تعطي طاقة الجاذبية هو طريقة اهتزاز تلك الأوتار فقط.كانت نظرية الأوتار الفائقة حلقة الوصل بين ميكانيك الكم والنظرية النسبية لأنها تفسر وتلغي الفروقات بينهما بناء على طبيعة الأوتار وخصائصها، والكون الفوضوي على المستوى الذري يصبح أقل فوضوية وأقرب إلى الكون الكبير على مستوى الأجسام الكبيرة. وهو نصر كبير على مستوى الفيزياء والرياضيات والكون للعلماء بآن واحد.

http://www.samysoft.net/forumim/fwasel/1/lov111.gif

يتبع

نظرة إلى عالم الأواتار الفائقة

http://www.pbs.org/wgbh/nova/elegant/media2/nav-chicon-3012_01.jpg


http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/8/8a/String_theory.svg/300px-String_theory.svg.png


حتى تصح نظرية الأوتار الفائقة، وتحقق الخواص التي تقدمها لنا لفهمنا للمادة والجزيئات فإن هذه النظرية احتاجت إلى تطبيق فكرة أشبه بالخيال العلمي لكنها ممكنة... فهي بحاجة لأبعاد إضافية في الكون ولا تكفيها الأبعاد الأربع المعروفة (ثلاثة أبعاد لمكان وبعد للزمان).

http://www.pbs.org/wgbh/nova/elegant/media2/nav-chicon-3012_07.jpg

وهذه أغرب وأهم تنائج تلك النظرية. دعونا نتذكر أن الأبعاد الثلاث المكانية هي ما يمكننا رؤيته وما يحتاج إليه عقلنا للفهم والإستيعاب خلال حياتنا اليومية،لكن لا يوجد مانع علمي أو رياضي من وجود أبعاد أخرى لا ندركها بحواسنا المجردة. المذهل أكثر أن تلك الأبعاد أقرب إلينا مما نتصور، لكننا لا ندركها لصغر حجمها. سنذكر مثالا يوضح ذلك.

إن نظرنا لعمود من الكهرباء من مسافة بعيدة نسبيا فسيبدو لنا كخط مستقيم (له بعدين اثنين فقط) لكن كلما اقتربنا من العمود فإن بعدا ثالثا سيظهر له (سماكته). وحتى تشكل الأوتار الفائقة تلك التشكيلة الكبيرة من الجزيئات والخصائص المختلفة لها فإن عليها أن تهتز في فضاء يملك أكثر من ثلاثة أبعاد، في الواقع فإنها تحتاج لتسع أبعاد مكانية إضافة إلى البعد الزمني والنتيجة عشر أبعاد.



2-D

http://www.pbs.org/wgbh/nova/elegant/images/dime_triangleanimationstill.gif

Creatures living in Flatland see triangles and other two-dimensional objects as lines.
------

3-D

http://www.pbs.org/wgbh/nova/elegant/images/dime_sphereanimationstill.gif

From a two-dimensional point of view, a sphere passing through a plane appears as a line that initially gets longer, then, as this image shows, gets shorter and shorter until it disappears altogether
--------



http://www.pbs.org/wgbh/nova/elegant/images/dime_multiplecircles.gif

The circles represent an additional spatial dimension that is curled up within every point of our familiar three-dimensional space.

http://www.pbs.org/wgbh/nova/elegant/images/dime_calabimultiple.jpg

Six-dimensional Calabi-Yau shapes can account for the additional dimensions required by superstring theory.

تلك الأبعاد الصغيرة أقرب ما يمكن تخيلها إلى سطوح متداخلة على مستوى صغير جدا كالشكل التالي


http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/d/d4/Calabi-Yau.png/160px-Calabi-Yau.png


http://www.samysoft.net/forumim/fwasel/1/lov111.gif

نتائج نظرية إم أو نظرية الأوتار الفائقة وتطورها..

تنظيم النسيج الكوني

قبل أينشتين فإن العلماء كانوا يعتقدون أن الكون ثابت الشكل، لكن نظرية أينشتين النسبية تقول أن الكون عبارة عن نسيج يمكن حنيه وثنيه.. فإذا تخيلنا أننا نسير على أرض مستوية لنقطع مسافة ما فإننا بثني تلك الأرض يمكننا الوصول إلى هدفنا بشكل أسرع... قدم اينشتين فكرة انحناءات الكون وتشوهات النسيج الكوني بما يعرف بـ wormholes أو الطرق دودية.



http://www8.0zz0.com/2009/12/10/22/528835440.jpg





وهي طرق مختصرة للوصول إلى أجزاء قصوى من الكون بسرعة فائقة وزمن قصير (بشكل نظري فقط).


http://www.nasa.gov/images/content/162571main_GPB_circling_earth3_516.jpg



وعلى المستوى الذري وحسب الصفات الكوانتية فإن النسيج الكوني معرض للتمزق والتغير بشكل كبير جدا أيضاً بسبب الإختلافات الشديدة في المكان والزمان التي تسببها فوضى الجزيئات، بوجود تلك الفوضى فإن النسيج الكوني معرض للتمزق بشكل دائم، وذلك يسبب كوارث زمانية ومكانية أكبر مما نتخيل، هنا تأتي الأوتار لتنظم ذلك النسيج الفوضوي فتهتز عبر النسيج الكوني الممزق لتقوم بإصلاحه وترميمه. وهذا ما يجعل النسيج الكوني مستقر نسبيا على المستوى الدقيق. فلا يمتد التمزق للنسيج الكوني ويسبب كارثة كونية.


http://www.samysoft.net/forumim/fwasel/1/lov111.gif


النسيج الكوني على المستوى الذري

البعد الحادي عشر وأهميته...


رغم الأهمية الكبيرة التي وصلت إليها نظرية الأوتار الفائقة فإنها كانت تعاني من مشكلة كبيرة تحديدا في أواسط الثمانينات من القرن المنصرم... لأنها لم تكن نظرية واحدة بل خمس نسخ من النظرية.. وكانت تلك مشكلة كبيرة فالعلماء في النهاية يبحثون عن نظرية واحدة تصف الكون لا خمسة نظريات، إلى أن أتى العالم إدوارد ويتن Edward witten وقام بجعل تلك النسخ الخمس في شكل نظرية واحدة أطلق عليها اسم نظرية إم M-theory لكنه اضطر لإضافة بعد جديد وصارت النظرية بأحد عشر بعداً.



وحتى تقوم الأوتار الفائقة بالاهتزاز بالشكل الكافي فإنها تحتاج لأحد عشر بعداً.. كان البعد الإضافي الذي أضافه العالم إدوارد ويتن ذو نتائج خطيرة على النظرية. فذلك البعد يسمح للوتر المهتز بالتمدد والإهتزاز بمساحة كبيرة جدا تصل إلى حجم الكون نفسه مشكلا غشاءا تمت دعوته بالـ

membrane أو اختصاراً brane. هذه الفكرة قادت إلى استنتاج أننا نعيش على غشاء كوني سببه اهتزاز الأوتار، وأننا نعيش في كون موجود على غشاء في كون آخر ذو أبعاد أكثر وكأننا موجودون في شريحة من كون مؤلف من عدة شرائح (أغشية) – (membranes). هذا قد يعني أيضا أن تلك الأبعاد والعوالم قد تكون ملاصقة لنا وحولنا في كل مكان لكننا لا نستطيع الإحساس بها لأن جزيئاتنا لا تستطيع اختراق الغشاء الذي نعيش عليه بكل بساطة. هذه الفكرة حصلت على أهميتها أيضا في موضوع الجاذبية.


http://www.samysoft.net/forumim/fwasel/1/lov111.gif

حل مشكلة الجاذبية مع نظرية الأوتار الفائقة

منذ حوالي ثلاثمئة سنة من أيام اسحق نيوتن والجاذبية هي أقدم القوى الفيزيائية التي تعرف عليها البشر ورغم ذلك فقد بقيت معضلتهم الكبرى فهم طبيعتها وماهيتها. ورغم أن المعتقد أن الجاذبية هي قوة كبيرة (لأنها تربطنا إلى الأرض، وتبقي القمر إلى الأرض، والأرض والشمس) إلا أن العلم اكتشف قوى فيزيائية أكبر بكثير من قوة الجاذبية. فالقوة الكهرمغنطيسية أقوى بكثر من قوة الجاذبية.. نحن نستطيع رفع قطعة من الحديد بمغنطيس صغير متحديا قوة جذب الأرض بأكملها لتلك القطعة... الواقع أن الحسابات تشير إلى أن القوة الكهرمغنطيسية أقوى بألف مليار مليار مليار مليار مرة من قوة الجاذبية أي أقوى بواحد إلى جانبه 39 صفراً... وهو فرق هائل جدا.

هذا الضعف الشديد في الجاذبية أثار حيرة العلماء لسنوات عديدة. إلى أن أتت نظرية الأوتار الفائقة وغيرت نظرة العلماء إلى الجاذبية. فقد تكون قوة الجاذبية قوية كما القوة الكهرطيسية أو باقي القوى، لكنها تبدو ضعيفة لنا بسبب خاصية الأوتار. الأوتار كما رأينا هي التي تكون الجزيئات المسؤولة عن نقل الطاقة، ماذا لو أن الجزيء المسؤول عن نقل قوة الجاذبية Graviton كان جزيئا غير مستقر في كوننا، ماذا لو كان الجزيء Graviton يتسرب إلى الأبعاد الأخرى فيبدو تأثيره ضعيفا في عالمنا؟

تلك هي الفكرة المهمة الأخرى التي قدمتها نظرية الأوتار الفائقة في فهم طبيعة الجاذبية.فجزيئات الطاقة التي نعرفها والجزيئات التي تشكل المادة التي يتكون منها كل ما هو موجود في الكون تحافظ على بقائها في البعد الذي نوجد به، والغشاء المكون من اهتزاز الأوتار في البعد الحادي عشر يحجبنا عن أكوان في أبعاد أخرى... لكن جزيء الجاذبية Graviton حسب نظرية الأوتار الفائقة مكون من وتر مغلق النهايات (كحلقة). وهذه الخاصية تجعله حرا طليقا غير مرتبط بالبعد الذي نوجد فيه مما يؤدي إلى تسربه من الغشاء الذي نعيش فيه على أبعاد أو أكوان أخرى، لذا لا نشعر بقوته بسبب اختفائه السريع من بعدنا.

http://www.pbs.org/wgbh/nova/elegant/media2/nav-chicon-3013_02.jpg

تلك الأفكار دفعت العلماء لفرضيات كنا نحسبها (خيالا علميا بحتاً)، يقول أحد علماء نظرية الأوتار الفائقة ( لو وجدت حياة أخرى في بعد آخر فإن جزيئات الجاذبية قد تكون طريقة في اتصالنا مع ذلك البعد بتحرير جزيئات الجاذبية بشكل كبير لأنها تستطيع التملص من الغشاء الذي تسببه الأوتار في البعد الحادي عشر – طبعا هذا كلام ممكن نظريا لا عمليا بعد).

http://www.samysoft.net/forumim/fwasel/1/lov111.gif

يتبع

منشأ الانفجار العظيم ونظرية الأوتار الفائقة والعوالم المتعددة .

((هل أعتقد حقا أن الانفجار العظيم أتى من العدم؟ كلا... أنا لست فيلسوفاً...أعتقد أن هذه مشكلة بالنسبة للفلاسفة.. لكن حتى العلماء يكرهون كلمة عدم لأنها لا توصلهم إلى شيء فعلياً))
(بيرت أوفرت) أحد علماء نظرية الأوتار الفائقة.

تقدم نظرية الأوتار الفائقة افتراضاً جريئا آخر يقول بما أننا نعيش في كون محمول على غشاء كبير شكلته الأوتار المتمددة في البعد الحادي عشر فهذا لا يمنع وجود غشاء آخر يحمل كونا أخر بالقرب منا، بل لا مانع إطلاقا من حدوث تماس بين تلك الأغشية من وقت لآخر يؤدي إلى تحرير طاقة كبيرة تولد انفجارا كبيرا لكون آخر.

ميشيو كاكو.

الفيزيائى اليابانى-الأمريكى ميشيو كاكو. يقول أن كتل البناء الأساسية لكل المواد وأيضاً لكل القوى الفيزيائية فى الكون - مثل الجاذبية- موجودة فى مستوى تحت الكم. هذه الكتل البنائية تشبه أربطة مطاطية صغيرة جداً - أو أوتار- وهى التى تصنع الكواركات (جسيمات كمية), وتباعاً الإلكترونات, والذرات, والخلايا وهكذا. ويتحدد بالضبط أى نوع من المادة ينتج بواسطة الأوتار وكذلك سلوك هذه المادة, حسب تذبذب هذه الأوتار. وتتذبذب الأوتار فتؤدي إلى نشوء القوى المختلفة الحاكمة للكون. بهذه الطريقة فإن كوننا بأكلمه عبارة عن عزف موسيقى. ووفقاً لنظرية الأوتار فهذا العزف يحدث عبر 11 بُعد منفصل وذلك كما ذكرنا سابقا .

http://static.howstuffworks.com/gif/parallel-universe-3.jpg
الدكتور ميشيو كاكو

مثل نظرية العوالم المتعددة, فنظرية الأوتار تـُظهر وجود الأكوان المتوازية.

فهذه الأبعاد تلتف حول نفسها بحيث لا نراها في عالمنا. وبما أن الكون يحتوي على هذه الأبعاد المختلفة بهندستها العديدة والمتنوعة، وعلماً بأن قوانين الطبيعة تعتمد على هندسة الطبيعة، فمن المتوقع أن تُشكِّل هذه الأبعاد العديدة أكواناً مختلفة في قوانينها وحقائقها. هكذا تؤدي نظرية الأوتار إلى نتيجة أنه توجد أكوان عديدة ومختلفة. بالإضافة إلى ذلك، يشير كاكو إلى حقيقة أنه تم اكتشاف بلايين من الحلول لمعادلات نظرية الأوتار، وكل حلّ من هذه الحلول يصف كوناً متناسقاً رياضياً ومختلفاً عن الأكوان الأخرى التي تصفها الحلول الأخرى للنظرية. هكذا، تدل نظرية الأوتار على وجود أكوان عدة.

وفقاً للنظرية, فكوننا يشبه فقاعة بجانب أكوان موازية شبيهة. وعلى نقيض نظرية العوالم المتعددة, فنظرية الأوتار تفترض أن هذه الأكوان يمكنها أن تكون على اتصال مع بعضها البعض. نظرية الأوتار تقول أن الجاذبية يمكنها التدفق بين هذه الأكوان المتوازية. وحينما تتفاعل هذه الأكوان فإنه ينشأ إنفجار كبير مثل الذى خلق كوننا.

http://img385.imageshack.us/img385/5074/98304277ny7.jpg
صورة مبسطة لأغشية كونية

http://img385.imageshack.us/img385/5596/38106536ze8.jpg
اصطدام الأغشية الكونية (الإنفجار الكبير)

http://img385.imageshack.us/img385/1676/27543859be4.jpg
اهتزاز الأوتار وتكون المجرات والأجرام الفضائية

http://www.samysoft.net/forumim/fwasel/1/lov111.gif

مقتطفات مفيدة

إحدى الملاحظات المهمه التي لاحظها العلماء انه لا يوجد مكان محدد للالكترون فعند دراسة الذره هناك شواهد على وجود الاجسام الذريه في اكثر من مكان واحد في نفس الوقت

وفسر ذلك بوجود عوالم متوازيه بالبلايين بحيث يظهر الجزيء الذري في مكان اخر وتظهر جزيئات ذريه من عوالم اخرى في كوننا بعلاقات غير مفهومه.

.............

ويعتقد بعض العلماء أن نموذج تداخل الفوتون المفرد - الملاحظ فى تجربة الشق المزدوج - من الممكن تفسيره بتداخل الفوتونات عبر العوالم المتعددة.

.............

ثمة مثال آخر ألا وهو سر "المادة الخفية" في الكوسمولوجيا (علم الكونيات)، والمادة الخفية هي المادة غير المرئية والتي يبدو أنها تكوّن تسعين في المئة من كتلة الكون. ورغم أنها غير مرئية إلا أن العلماء تعرفوا على وجودها من تأثير جاذبيتها. فقد تكون المادة الخفية موجودة في أكوان متوازية. وتؤثر مثل هذه المادة في الكون الذي نعيش فيه من خلال قوة الجاذبية التى حسب نظرية الأوتار تستطيع التدفق بين الأكوان المتوازية. وهذه المادة "خفية" بالضرورة لأن النوعية الخاصة بنا من الفوتونات تلتصق بغشائنا، وبالتالي يتعذر على الفوتونات أن تنتقل عبر الفراغ من المادة الموازية إلى أعيننا.

شكل مبسط لتسرب الجاذبية عبر الأكوان:
http://img223.imageshack.us/img223/1725/74785302qt7.jpg

.............

الواقع هناك أكثر من طريق يوصلنا إلى العوالم المتوازية.
ليس فقط تمكن العلماء من حل الغموض في نظرية الأوتار التي تقودنا إلى وجود أكوان أخرى ولكن تصرف مكونات الذرة التي من الممكن أن تكون في أكثر من مكان في نفس الوقت.

بالإضافه إلى هذين الطريقين يوجد أيضا تساؤل مشروع وهو لماذا توقفت الثوابت الكونية عند أرقام معينه مثل ثابت الجاذبية والقانون العام للغازات وغيرها من الثوابت الكثيره. يعني أنه لابد أن تكون هذه الثوابت لها قيم مختلفه في العوالم الأخرى بحيث تكون هذه القيم لها صور لا متناهيه.

ما هو حل جذر واحد سالب مثلا . رقم حقيقي يدخل تحت الجذر فيصبح نوع من السحر . كميه نستخدمها ونحتاجها ولكننا لا نفهمها. ما ذلك إلا لأنها موجوده في كون آخر له رياضيات مختلفة ولهذا الجذر هناك معنى واضح.

.............

وماذا يقول الفيزيائى ميشيو كاكو من مؤسسى نظرية الأوتار؟

يقول إنه بمجرد السماح لإمكانية نشوء عالم واحد، نفتح الباب أمام احتمال نشوء عوالم ممكنة ولا متناهية. بالنسبة إلى ميكانيكا الكمّ، الإلكترون لا يوجد في مكان مُحدَّد بل يوجد في كل الأمكنة الممكنة حول نواة الذرة. لكن الكون كان أصغر من الإلكترون (عند بداية الإنفجار الكبير الذى تشكل منه الكون),

وإذا طبقنا ميكانيكا الكمّ على الكون ككل، تصبح النتيجة أن الكون يوجد في كل الحالات العديدة والمختلفة والممكنة في آنٍ معاً. وهذه الحالات الممكنة والمختلفة ليست سوى الأكوان العديدة. من هنا، يستنتج كاكو أنه لا مفر من الاعتراف بإمكانية وجود الأكوان الممكنة. هذه الأكوان التي نتحدث عنها ليست المجرات المختلفة في عالمنا، بل المجرات جزء من عالمنا الواقعي بالذات. إن الأكوان الممكنة قد تشبه عالمنا وقد تختلف عنه، وبعض هذه الأكوان الممكنة تختلف في قوانينها الطبيعية وحقائقها وظواهرها عن الأكوان الممكنة الأخرى وعن عالمنا الذي نحيا فيه.

.............

ويتفق الفيزيائى روجر بنروز مع الآخر استيفين هوكنج أن تطبيق ميكانيكا الكم على الكون تكون نتيجته العوالم المتعددة. رغم أنه يعتقد أن النقص الحالى فى نجاح نظرية الجاذبية الكمية (نظرية تحاول توحيد ميكانيكا الكم مع النسبية العامة) يبطل إدعاء عالمية ميكانيكا الكم التقليدية.

.............

ويقول لي سمولين الباحث في معهد بريميتر للفيزياء النظرية أن الأكوان المختلفة تمر بمراحل مشابهة لتلك الخاصة بتطور الكائنات الحية؛ ففي كل مرة يولد فيھا كون من كون آخر، تتغير القوانين الفيزيائية قليلا ... ھكذا، قد تنشأ أكوان بقوانين فيزيائية عدائية و تكون نهايتها هى الفناء: فإما أن تنهار فوراً على نفسها، أو أن يكون فيها عدد خاطئ من الأبعاد، أو لعدم تمكن تلك الأكوان من احتواء ثقوب سوداء و التي بواسطتھا يتمكن كون معين من "حفظ نوعه "... لكن، بالطبع بعض الأكوان تولد بقوانين فيزيائية تسمح بتكون النجوم و بالتالي تسمح بوجود الثقوب السوداء التي تؤدي بدورھا الى ولادة أكوان "صغيرة".


شكل مبسط لنشأة كون جديد من ثقب أسود:
http://img223.imageshack.us/img223/1577/28100948zr4.jpg

و كما قال العالم ستيفن هوكنغ: "لو كان الكون مختلفاً، لما كنا هنا لنسأل: لماذا نحن هنا؟"


هل عثرنا على الاكوان الاخرى؟


علماء موجات الراديوالفلكي تمكنوا من العثور على منطقة فارغة، مساحتها تتجاوز كل المنطاق الفارغة التي عثرنا عليها في السابق. هذه المنطقة الفارغة تقع عنا على بعد حوالي 8 مليارات سنة ضوئية، ويصل قطرها الى مالايقل عن مليار سنة ضوئية.

ليست هذه هي المرة الاولى التي يلاحظ فيها العلماء منطقة فارغة. نحن نعلم بوجود حوالي 30 منطقة هائلة تمتد على مساحة بضعة ملايين السنوات الضوئية. المنطقة المكتشفة حديثا اكثر كبرا حتى بالمقارنة مع الكون المرئي. وهي من الكبر الى درجة ان علماء الفيزياء المعنيين بالانفجار العظيم يجدون صعوبة في تفسير الامر.

http://www.nrao.edu/pr/2007/coldspot/cold_WandNVSS2.jpg
المنطقة الزرقاء في الدائرة تشير الى المنطقة الباردة الفارغة


الان تعتقد مجموعة من علماء الفيزياء الامريكان انهم عثروا على تفسير مناسب، بالرغم من انها مثيرة للدهشة. حسب هؤلاء العلماء فأن هذه البقعة عبارة عن بصمة كون اخر تضغط على جدار عالمنا. مجموعة باحثين على رأسهم Laura Mersini-Houghton من جامعة ساوث كارولينا. لورا تقول: "علم الكونيات التقليدى لا يستطيع تفسير فجوة كونية هائلة كتلك". وقد اشارت حساباتهم الى ان هذه المنطقة الفارغة نشأت بتأثير ارتطام عالمنا بالعالم الجار له في لحظة مبكرة من نشوئه. الكون المجاور قام بدفع الاجسام الكونية في المنطقة التي اصطدم بها في كوننا بحيث انها اصبحت خالية او تحوي اجسام كونية اقل. لو كان هذا صحيحاً فإنه يعطى الدليل التجريبى الأول على الأكوان المتوازية مع النماذج النظرية الموجودة مسبقاً. وهو أيضاً يدلل ًعلى نظرية الأوتار. هذه المجموعة من العلماء تدعى وجود نتائج قابلة للإختبار, حيث إنه لو كانت نظرية الأكوان المتوازية صحيحة فسيكون هناك فراغ مشابه فى نصف الكرة الجنوبى من الكرة السماوية.

http://www.samysoft.net/forumim/fwasel/1/lov111.gif

يتبع

موضوى فى غاية الروعة

وبما اننا قد دخلنا الى منطقة الاكوان المتوازية والعوالم المتعددة عن غير قصد حيث جرفتنا النظرية الى ذلك , فاليكم اخوانى فى منتدى الديفيدى تصورات وجود الاكوان المتوازية

مستويات الأكوان المتوازية بالصور

وهى خلاصة قام بها العالم ماكس تيجمارك

يقول تيجمارك: فحصت النظريات الفيزيائية المتضمنة أكواناً متوازية, والتى تكوّن أربع مستويات طبيعية هرمية للوجود متعدد الأكوان, بشكل يزيد فيه التنوع كلما تقدمنا:

المستوى الاول: مناطق وراء أفقنا الكوني.

(الكون يتمدد إلى مالانهاية وبنيته لها نفس الصفة... خارج هذه الكرة التى هى كوننا أو الحدود المشكلة له, توجد كرات لأكوان أخرى لانهائية أيضاً فى حدودها وعددها)

خصائصها: تنطبق عليها نفس القوانين الفيزيائية, لكن مع اختلاف فى الظروف الأولية.

الافتراضات: فضاء غير محدود, تتوزع فيه المادة الكونية ايرجوديكياً ergodic .

الأسانيد: قياسات الموجات المايكروية تشير إلى تسطح, وفضاء لا متناهي, ونعومة واسعة النطاق.

النموذج الأبسط.

http://img361.imageshack.us/img361/1281/10bl4.jpg

صورة أخرى مبسطة:

http://img385.imageshack.us/img385/6729/47810439bk1.jpg

المستوى الثاني: فقاعات أخرى متضخمة-المركز .


(الكون عبارة عن فقاعة كروية متواجدة في كون "أكبر" محتوي على عدد من الأكوان الأخرى أو "الفقاعات" الأخرى. وهكذا)


خصائصه: نفس المعادلات الأساسية للفيزياء, ولكن ربما بثوابت وعناصر وأبعاد مختلفة.

الافتراضات: حدوث التضخم الفوضوي.

الأسانيد: 1- نظرية التضخم تفسر الفضاء المستوي, والتذبذبات ثابتة المقدار, وتحل مشكلة الأفق ومشاكل القطب الواحد ويمكن ان تفسر طبيعياً مثل هذه الفقاقيع.

2- تفسر الثوابت المضبوطة.

http://img361.imageshack.us/img361/4457/11sr6.jpg
صورة أخرى مبسطة:
http://img385.imageshack.us/img385/8227/41547884vz3.jpg


http://www.samysoft.net/forumim/fwasel/1/lov111.gif

يتبع

المستوى الثالث: العوالم المتعددة لفيزياء الكم.

(حسب نظرية العالم هيو إيفيريت فإن وقوع أي حدث عشوائي معناه أن احتمال من ضمن عدة احتمالات أخرى قد وقع... مما يؤدي بنا الى القول أن الإحتمالات الأخرى قد تكون وقعت في أكوان موازية لكوننا... أي أن ھناك كون لكل احتمال من الإحتمالات المتوقعة)

خصائصه: شبيهه بخصائص المستوى الثاني.

الافتراضات: وحدوية الفيزياء.

الأسانيد: 1- دعم تجريبي للفيزياء الوحدوية.

ــــــــــــ2- النموذج الأبسط رياضياً.



صورة مبسطة:
http://img385.imageshack.us/img385/1513/95591585uq2.jpg


http://static.howstuffworks.com/gif/parallel-universes-2.jpg
فى نظرية العوالم المتعددة لإيفيرت, الأكوان المتوازية لا تؤثر على بعضها.

المستوى الرابع : تراكيب رياضية اخرى.

خصائصه: معادلات الفيزياء الأساسية مختلفة.

الافتراضات: الوجود الرياضى = الوجود الفيزيائى.

الأسانيد: 1- التأثير غير المعقول للرياضيات فى الفيزياء.

2- تجاوب على سؤال وييلر وهوكينج: " لماذا هذه المعادلات بالذات, وليس غيرها؟"

http://img361.imageshack.us/img361/8821/13lm8.jpg

والتالى مثال مصور مبسط: قد تأخذ مدارات الكواكب مثلاً أشكالاً أكثر تعقيداً من المدارات في كوننا, كما فى المقارنة بين الصورتين السفليتين.

المدار الطبيعى للأرض:
http://img170.imageshack.us/img170/1623/17smallercopyof04zm1.jpg

في كون مواز قد تأخذ الأرض في دورانھا حول الشمس و القمر في دورانھ حول الأرض مداراً حلزونياً.
في كون أخر، قد تأخذ ھذه الصورة شكلاً ملتوياً (رقم 1) أو قد تلتف حول نفسھا مشكلة عقدة (رقم 2) أو قد تكون مصممة لتمثيل عنصر صلب (رقم 3).
http://img170.imageshack.us/img170/4873/18smallercopyof05sp7.jpg

والتالية صورة توضح العلاقة بين الأربع مستويات من الأكوان المتوازية, حيث كل مستوى يشمل سابقيه فى جزء منه:
http://img361.imageshack.us/img361/8703/16smallercopyof15multivgm6.jpg
مقارنة مصورة بين حدثين فى المستوى الأول والثالث:
http://img385.imageshack.us/img385/9273/6level1level3so9.jpg

http://www.samysoft.net/forumim/fwasel/1/lov111.gif

يتبع

وهكذا جرفتنا نظرية الاوتار الى احتمال وجود عوالم متعددة واحتمالات لا حصر لها لعوالم متوازية وكما ذكرنا من قبل فانه كنظرية العوالم المتعددة, فان نظرية الأوتار تـُظهر وجود الأكوان المتوازية , فهذه الأبعاد تلتف حول نفسها بحيث لا نراها في عالمنا. وبما أن الكون يحتوي على هذه الأبعاد المختلفة بهندستها العديدة والمتنوعة، وعلماً بأن قوانين الطبيعة تعتمد على هندسة الطبيعة، فمن المتوقع أن تُشكِّل هذه الأبعاد العديدة أكواناً مختلفة في قوانينها وحقائقها. هكذا تؤدي نظرية الأوتار إلى نتيجة أنه توجد أكوان عديدة ومختلفة. بالإضافة إلى ذلك، يشير كاكو إلى حقيقة أنه تم اكتشاف بلايين من الحلول لمعادلات نظرية الأوتار، وكل حلّ من هذه الحلول يصف كوناً متناسقاً رياضياً ومختلفاً عن الأكوان الأخرى التي تصفها الحلول الأخرى للنظرية. هكذا، تدل نظرية الأوتار على وجود أكوان عدة.

http://www.samysoft.net/forumim/fwasel/1/lov111.gif


مشكلة النظرية في الوقت الحاضر...

النظرية ورغم سلامتها وقوتها الرياضية التي تفسر العديد من الظواهر التي احتار بها العلماء إلا أنها تملك مشكلة مهمة فهي بالإضافة لكونها تحتاج لكثير من الافتراضات... فلا يمكن التحقق من وجود الأوتار في المخبر حالياً لصغرها الشديد... وهذا يضعها في خانة فلسفية لا علمية، فالعلم مبني على الاستقراء والملاحظة والقياس، لكن هذا لا يمنع العلماء الآن من السعي للتحقق منها.و برأي العلماء، هناك بوادر أمل، فإذا كانت الأوتار موجودة منذ بدء الكون فلا بد أنها تركت أثرا على محتويات الكون من نجوم أو كواكب، وتمدد هذا الأثر بتمدد حجم الكون وتلك فكرة يتم التقصي عنها.

وسيلة أخرى للتأكد تكمن في مخبران وحيدان في العالم للشطر الذري الأول يدعى fermilab في ولاية إيلونويز الأمريكية... والثاني هو مخبر cern في سويسرا (وهو أكبر بكثير من المخبر الأمريكي وحاليا تم انجازه ودخل الى العمل

هذه المخابر تقوم بدراسة الجزيئات عن طريق تسريع ذرات الهيدروجين بعد فصلها عن الكتروناتها إلى سرعات تقارب سرعة الضوء، ثم تسييرها بإتجاهات معاكسة لتحقيق اصطدامها ومشاهدة الجزيئات التي تخرج منها. فإن استطاع العلماء مشاهدة جزئ الجاذبية (Graviton) وهو يختفي بعد الاصطدام مباشرة (أو بكلمات أخرى يخرج من الغشاء membrane الذي نعيش فيه إلى كون آخر ) فذلك يعني أن توقعات نظرية الأوتار الفائقة عن الجاذبية كانت صحيحة.

في النهاية

كثيرا ما عمل العلماء على نظريات انتهت بالفشل، وكثيرا ما أنفق العديد الوقت على نظريات لم تثبت صحتها تماماً، ونظرية الأوتار الفائقة ليست استثناءاً... لكن العلماء مؤمنون بأنها تقدم تفسيرات منطقية لظواهر محيرة في السابق، وهم يعتقدون أن أناقة تلك النظرية علميا ستقودهم إلى العديد من الإجابات عن هذا الكون ومن أين أتى. يقول ستيفن وينبيرغ

(لا أعتقد أن نظرية بتلك القوة الرياضية التي تملكها نظرية الأوتار الفائقة في تاريخ العلم من الممكن ان تبوء بالفشل تماما، لا بد أن تقدم هذه النظرية شيئا لمعارفنا يوما ماً. والكل يعمل عليها بجد كبير)

السلام عليكم
النهردة إن شاء الله أنقل لكم رأى أحد علماء نظرية الأوتار..........اسمه ديفيد جروس
الكلام على لسانه بدون إضافات منى

فى أحد مؤتمرات الفيزياء النظرية ألقى ديفيد جروس هذه المحاضرة:

نحن لا نعرف عن ماذا تتحدث....الكثير منا إعتقد أن نظرية الأوتار كانت فاصل مثير للغاية عن مفهومنا عن نظرية الكم
ولكننا عرفنا الآن أن نظرية الأوتار ليست كما كنا نعتقد...وبأن الفيزياء حاليا فى فترة من الإرتباك الشديد!!
هذه الكآبة والموت فى الأفكار الفيزيائية قد جاءت من أعتى العقول الرياضية فى الفيزياء الحديثة.......وقد كانت كبريات أحلام هذه العقول إيجاد نظرية كل شئ.

ولكن فشل النظرية فى تحقيق أى نتائج ملموسة أطاح بأحلام عشرات العلماء...
أكبر مشاكل النظرية أنها مبنية على الأفكار وليس على المعطيات.......

وخلال 35 عام أسفرت أبحاث نظرية الأوتار عن وجود أكوان متعددة وأكوان متوازية وأكوان غشائية وثقوب ومفردات كونية هنا وهناك ومفاهيم رياضية شديدة التعقيد لا يفهمها أحد..........ولقد استهلك جهابذة الرياضيات عقولهم فى هذه الأفكار السخيفة

1- العدد الذى لا يحصى من المعادلات لا يخبرنا شئ عن نشأة الزمكان
2- النظرية دوما تخبرنا عن ما قد يحدث وليس ما الذى يحدث فعلا
3- النظرية تصف عدد غير محدود من العوالم الإفتراضية ولكنها لا تصف بدقة عالمنا الذى نعيش فيه.....ولأن هذه العوالم فى خيالات رياضية فقط...لا يمكننا الوصول إليها
4- النظرية لا يمكن إختبارها بأى وسيلة وبالتالى لا يمكن تصنيفها كعلم
5- لأجل أن تكون النظرية ورقة عمل علمية إضطر أصحابها لرفع أبعاد الكون إلى أبعاد لم يتم التحقق من أيا منها
6- هناك عدد لا نهائى من الحلول المحتملة للنظرية....فربما يصل العدد ل100 مرفوعة للأس 100!!!
7- التنبؤ الوحيد فقط الذى توقعته النظرية هو قيمة الثابت الكونى العام.......وكان أقل بقوة أسية مقدارها 55 عما هو متعارف عليه...وهو كالفارق بين كرة البيسبول والشمس!!
8- التجريب هو معيار العلم ونظرية الأوتار فى تآكل مستمر فى جوهرها نتيجة عجزها عن الكشف عن أى تنبؤات على أرض الواقع

وفى النهاية يرى ديفيد جروس أن النظرية لا بد أن تدرس فى فروع الرياضيات وليس الفيزياء
-----------------------------------------------------------------------

إنتهى كلام الفيزيائى الحائز على نوبل عام 2004
وفعلا فيه حاجتين مهمين قوى:
أولا: النظرية لم تضع حل لشئ لم يحله النموذج القياسى
ثانيا: يستحيل تقريبا علميا رصد الأوتار لإنها محتاجة طاقة قدرها 10^19 MeV ودى طاقة جبارة جدا فوق التصور
-----------------------------------------------------------------------
تعالوا نشرح المسألة ماشية إزاى

تخيل نفسك داخل سينما من نوع خاص
يعنى بتدفع فلوس مقابل زمن مشاهدة معين للفيلم........وكل ما تدفع أكثر...تشوف عرض الفيلم لفترة أطول.
وأنت خارج من السينما بقى!
تسترد كل فلوسك تانى!!

فيزياء الجسيمات زى المثال ده بالظبط...يعنى أنا عشان أشوف الكوارك أدفع طاقة عالية جدا جدا لفترة وجيزة جدا يظهر فيها الكوارك...وبعدين يختفى تانى...ويرجع للفراغ كل الطاقة دى تانى!
حاليا أقصى طاقة بذلها العلم يمكن فوق 100 MeV بحاجة بسيطة.........

دلوقتى بقى فيه شرط تانى فى اللعبة!
لو أنت عايز تشوف بوزون أثقل من الكوارك....تدفع طاقة أكثر!
وده اللى علماء بيعملوه فى جهاز الهادرون الصادم فى سيرن بسويسرا!
هما عايزين يشوفوا بوزون اسمه هيجز!
لو ظهر هيجز بنفس الصورة اللى تنبأ بها النموذج القياسى
يبقى دق المسمار الأخير فى نعش نظرية الأوتار!!

ليه؟
لأنه حسب النموذج القياسى هيجز ده بوزون كتلته كبيرة فى الكون الأولى...والكون الأولى كان عبارة عن طاقة عالية جدا يدوب كونت كواركات بس....
إنما الحسابات بتقول مستحيل كان يتكون بروتونات ونيوترونات بدون الهيجز!!
عشان كده سموه جزئ الرب.

طيب ممكن العلماء فى سيرن يقدروا يفصلوا الوتر؟
فى ظل الطاقة الحالية.......مستحيل!
لأنهم عايزين طاقة أعلى بمراحل

طيب هل عدم رصد الوتر يعنى عدم وجوده؟
بالطبع لأ!
إنما المشكلة إننا لما فرضنا وجود الوتر........لم نحل أى شئ!
بالعكس.......إحنا توهنا فى أكوان متعددة وفقاعات كونية وأوتار فلكية وووو

وبالنسبة للمساحات الشاسعة على أطراف الكون اللى يعتقد علماء الأوتار إنها ممكن تكون وتر فلكى!........المساحات دى النموذج القياسى نفسه يفترض وجودها وتكونها من المادة المظلمة ومن الطاقة المظلمة

يبقى لحد دلوقتى الأوتار لم تقدم أكثر من المزيد من الغموض!
هى رياضة جميلة وصعبة ومبهرة!
إنما فيزياء صماء مليانة بالغموض!

بعض المفاهيم حول الجسيمات الأولية

لقد حدث في العقود الأخيرة من القرن الماضي تزاوج بين فرعين من فروع العلم وهما علم الكون وعلم فيزياء الجسيمات الأولية , في رابطة تآزرية تولد عنها عدد من النتائج المثيرة , وقد بدأت هذه النتائج إعطاء صورة عن خلق الزمكان والمادة في آونة سحيقة وقعت خلال جزء من ترليون ترليون ترليون جزء من الثانية الأولى بعد انبثاق العالم الكوني من الإنفجار البدئي المعروف باسم الإنفجار العظيم ( Big Bang ) ( الترليون = 1000مليار ) , بل أن هناك دلائل مهمة عن طبيعة الإنفجار العظيم نفسه يمكن أن تنتج من نظرية يجري تطويرها اشتهرت باسم ( نظرية كل شيء Theory Of Everything ) النهائية. إن من شأن هذه النظرية أن تصف في عملية كاملة وجريئة كل التفاعلات التي تحدث بين الجسيمات .

http://www.samysoft.net/forumim/fwasel/1/gfhfghf.gif

وقد بدأ اليوم علم الكون الجديد بتقديم نبؤات عن فيزياء الجسيمات الأولية , وأصبح التفكير ممكناً بأن يتاح اختبار النبؤات الكونية في تجارب مقارنة دقيقة تستخدم المسرعات الجزيئية وقد شهدت النتائج الأولية على صحة نبؤات علم الكون , وإن الوليد الأول الذي خرج من تزاوج علم الكون وفيزياء الجسيمات هو تحديد أن عدد الجسيمات الأولية لابد أن يكون محدوداً خلال التفاعلات النووية التي حدثت في أثناء الثانية الزمنية الأولى تقريباً من عمر الكون وإلا لكان العالم الكوني مختلفاً عما هو عليه الآن .

ولكي نشرح كيف تضع الإعتبارات الكونية حدوداً لعدد أنواع الجسيمات الأولية لابد أولاً من إلقاء نظرة قصيرة على فيزياء الجسيمات , ففي النصف الثاني من القرن الماضي تبين من التجارب التي تستخدم مسرعات الجسيمات أن الجسيمات الأساسية يمكن أن تجمل في صنفين كبيرين : الفرميونات Fermions والبوزونات Bosons ( التسمية أتت تخليداً لإسمي العالمين الإيطالي الأمريكي إنريكو فيرمي والهندي س . ن بوز ) والفرميونات هي الجسيمات التي تتشكل منها المادة , أماالبوزونات فهي حاملة القوى بين الجسيمات .

http://www.samysoft.net/forumim/fwasel/1/gfhfghf.gif

وتنقسم الفرميونات بدورها إلى زمرتين : الكواركات Quarks واللبتونات Leptons ( إن كلمة كوارك جاءت من جملة غريبة وردت في رواية لـ جيمس جويس بعنوان Finnegans Wake تقول ثلاثة كواركات للسيد مارك , أما كلمة لبتون فمشتقة من كلمة يونانية وتعني جسيماً صغيراً ) .

الكوارك : هو أصغر جزء معروف في بناء المادة , الكواركات لايمكن أن تتواجد منفردة , لأنها تتواجد دائماً في اتحادات مع كواركات أخرى في جزيئات أكبر للمادة , وقد استطاع العلماء من خلال دراسة هذه الجزيئات الأكبر أن يحددوا الخصائص المميزة للكواركات .

إن الجزيئات التي تتشكل منها نواة الذرة وهي البروتونات والنيترونات تتألف من الكواركات , حيث أنه بدون الكواركات سوف لن يكون هناك ذرة , وبالتالي سوف لن يكون هناك مادة .

http://www.samysoft.net/forumim/fwasel/1/gfhfghf.gif

يوجد 6 أنواع من الكواركات , هي الكوارك الأعلى ( up ) والكوارك الأسفل ( down) والكوارك الساحر ( charm ) والكوارك الغريب ( strang ) والكوارك العلوي ( top ) والكوارك السفلي ( bottom ) , وتتميز الكواركات بكتلة معينة وشحنة كهربائية , ويعتقد العلماء بأن هذه الأنواع الستة من الكواركات قد وجدت مباشرة إثر الإنفجار العظيم الذي انبثق عنه الكون .
ويوجد للكواركات جسيمات أولية مضادة تدعى الكواركات المضادة anti quarks , التي تتحد لتشكل المادة المضادة والتي لاوجود لها في الطبيعة على الأرض , لكن غالبية العلماء تعتقد بوجود هذه المادة المضادة ولو بشكل نادر في الكون لكن الفيزيائيون فد تمكنوا من إنتاج هذه المادة المضادة في المختبرات .

تتحد الكواركات مع بعضها لتشكل نوعاً من الجسيمات الأولية والتي تدعى الهادرونات ( hadrons ) , نوعين فقط من الهادرونات تم العثور عليهما في الطبيعة وهما الباريون ( baryon ) والميزون ( meson ) .

يتضمن الباريون ثلاثة كواركات , بينما يتضمن الميزون كوارك وكوارك مضاد , علماً أن نظرية الميكانيك الكوانتي لم تحظر من وجود اتحادات أخرى , حيث أن العلماء بدأوا بالبحث عنه فعلياً منذ عام 2003 واقترحوا تسميته الكوارك الخماسي ( penta quark ) لأنه يتألف من خمسة كواركات .

http://www.samysoft.net/forumim/fwasel/1/gfhfghf.gif

البروتونات والنيترونات هي عبارة عن باريونات , حيث أن البروتون يتألف من كواركين علويين ( up ) وكوارك سفلي ( down ) , والشحنة الكهربائية على هذه الكواركات تشكل شحنة البروتون الموجبة , بينما النيوترونات تحتوي على كوارك واحد علوي ( up ) واثنين من الكواركات السفلية ( down ) والشحنات التي تحملها هذه الكواركات تتعادل مع بعضها بحيث تنعدم بالمحصلة شحنة النيوترون .

http://www.samysoft.net/forumim/fwasel/1/gfhfghf.gif

لقد أكتشف الفيزيائيون الميزونات خلال دراسة الأشعة الكونية , وهي عبارة عن جزيئات طاقة عالية تنشأ في الفضاء وتخترق الميزونات الغلاف الجوي للأرض , وهي تتألف إما من كوارك واحد علوي ( up ) وكوارك مضاد سفلي ( down ) ويحمل الميزون عندها الشحنة الموجبة , أو كواركاً واحداً سفلياً ( ( down وكواركاً مضاداً علوياً ً ويحمل عندها الشحنة السالبة , أو كواركاً علوياً وكواركاً مضاداً علوياً أيضاً وعندها يكون عديم الشحنة ( متعادل ) , والميزونات تتميز بفترة حياة قصيرة جداً قبل أن تتحول إلى جسيمات أولية أخرى .

كما أوجد العلماء معملياً نوعاً آخراً من الميزونات أطلقوا عليه اسم الكاون ( kaon ) , وتحتوي كل الكاونات أيضاً على الكوارك المسمى الغريب ( strange ) أو الكوارك المضاد له كذلك , وهي مثلها مثل الميزونات يمكن أن تأخذ الشحنة الموجبة أو السالبة أو أن تكون متعادلة , وهي أيضاً تتميز بعمر قصير جداً قبل أن تتحول إلى جسيمات أخرى.

http://www.samysoft.net/forumim/fwasel/1/gfhfghf.gif

إن القوة التي تربط الكواركات مع بعضها البعض في الهادرونات وتربط هذه الأخيرة مع مثيلاتها من الهادرونات هي إحدى القوى النووية والتي تدعى القوة شديد ( strong ) , هذه القوة تعمل أيضاً على ربط كل من البروتونات والنيترونات مع بعضها في نواة الذرة , وتؤثر الكواركات إحداها على الأخرى من خلال قوة ( شديد strong ) عن طريق تبادل الغلونات ( gluons ) , وهي جزيئات طاقية حاملة القوة ( شديد ) , والغلونات تعمل على ربط الكواركات مع بعضها بواسطة تغيير إحدى خصائص الكواركات والتي تدعى شحنة اللون , حيث يمكن للكواركات أن يكون لها شحنة لونية حمراء أو خضراء أو زرقاء بينما يمكن أن يكون للكواركات المضادة شحنة لونية مضادة للحمراء ( cyan ) أو مضادة للخضراء ( magenta ) , أو مضادة للزرقاء ( yellow )

http://www.samysoft.net/forumim/fwasel/1/gfhfghf.gif

إن التفاعلات التي تحدث بين شتى الجسيمات تحكمها أربع قوى أساسية , كل قوة منها محمولة على بوزون منفصل أو على مجموعة بوزونات , فالفوتون أو ( الكم Quantum ) الضوئي , يحمل القوة الكهرومغناطيسية بين الشحنات الكهربائية , والكرافيتون Graviton يحمل القوة التثاقلية بين الكتل , والقوة النووية ( شديد strong ) تربط بين الكواركات محمولة على ثمانية غليونات Gluons , في حين أن القوة النووية ( ضعيف weake ) المسؤولة عن بعض التفككات النووية محمولة على بوزونات وسيطة متجهة , ويبدو في الوقت الحاضر أن كل التفاعلات التي تحدث في هذا الكون يمكن اختزالها في اتحادات من هذه التفاعلات الأربعة .

http://www.samysoft.net/forumim/fwasel/1/gfhfghf.gif

إن السمة الأكثر إثارة على طريق تطور فيزياء هذا القرن , كانت البرهان على أن توحيد هذه القوى يبدأ عند الطاقات العليا أو درجات الحرارة العليا , وبصورة خاصة أثبتت التجارب التي تمت في سيرن CERN ( المختبر الأوربي لفيزياء الجسيمات في جنيف ) , أن القوتين الضعيفة والكهرومغناطيسية تجتمعان في قوة واحدة تسمى ( كهروضعيفة ) وذلك عندما تتجاوز طاقة التفاعل القيمة 100 Gev ( كل 1 Gev غيغاإلكترون فولت = 1000000000 ev مليار إلكترون فولت ) , وهذه الطاقة تتوافق مع درجة الحرارة التي كان عليها الكون بعد حوالي 0.00000000001 ثانية من الإنفجار العظيم والتي تقدر بـ 4 ترليون مرة الحرارة على سطح الأرض الآن , وبعد هذا الإكتشاف تعزز الأمل في إمكانية أن تنضم القوة الشديدة إلى القوة الكهروضعيفة عند طاقة قيمتها 1000000000000000 Gev أي ألف ترليون غيغا إلكترون فولت تقريباً وذلك في إطار نظرية توحيد شاملة ( .Grand Unified Th ) ومن ثم تنضم عند حوالي 10000000000000000000 Gev أي (10مليون ترليون ) قوة الثقالة لتؤلف كلها معاً قوة واحدة وحيدة في إطار ما أسميناه ( نظرية كل شيء ) .

http://www.samysoft.net/forumim/fwasel/1/gfhfghf.gif

ولقد أكتشف حتى الآن بضع عشرات من هذه الجسيمات الأولية والتي تتمتع بصفات غريبة جداً , فمعظمها غير مستقر وحياتها تقاس بأجزاء المليار من الثانية , ثم تتحول إلى دقائق أولية أخرى بشكل عفوي أو يمكن أن تتلاشى في حين يمكن أن يولد ( ينشأ ) البعض الآخر , ويعتبر التحول المتبادل بين الدقائق الأولية أحد القوانين المميزة والخاصة بعالم هذه الجسيمات , وأهم ما يميز هذه الجسيمات هو شحنتها الكهربائية وكتلتها , إذ يوجد ثلاثة أنواع من الدقائق الأولية :

1 ـ دقائق إيجابية الشحنة , 2 ـ دقائق سلبية الشحنة , 3 ـ دقائق معتدلة الشحنة

وتمتلك الدقائق المشحونة نفس القيمة المطلقة للشحنة إما ( - e ) أو ( + e ) حيث e واحدة الشحن الكهربائية وتساوي 1.6 × 10 أس -19 كولون , وتختلف كتل هذه الدقائق في حالة السكون عن بعضها كثيراً وتتراوح بين ( صفر و 2600 ) كتلة إلكترونية
( الكتلة الإلكترونية أي كتلة الإلكترون تساوي 9.11 × 10 أس -28 غ )

وقد تبين أنه توجد مقابل كل جسيمة أولية جسيمة مضادة لها تختلف عنها بإشارة الشحنة إذا كانت هذه الجسيمات مشحونة أو بالعزم المغناطيسي والميكانيكي لكمية الحركة ( اللف الذاتي أو الـ Spin ) وتتساوى معها بالكتلة , ويتلاشى كل زوج من هذه الدقائق ( أي الجسيمة وعكسها ) عندما تصطدم إحداها بالأخرى متحولة إلى جسيمات ذات طبيعة أخرى , وتسمى هذه العملية بتلاشي الأزواج .

http://www.samysoft.net/forumim/fwasel/1/gfhfghf.gif

ونبين فيما يلي بعض الجسيمات الأولية والمعطيات التي تميزها كي نتمكن من فهم تركيب الذرة ونواتها .

1 ـ الفوتون أو " الكوانتوم " :

وهي جسيمة الحقل الكهرومغناطيسية , ويمكن اعتبارها للتوضيح قطعة من الأمواج الكهرومغناطيسية وهي متعادلة الشحنة ( شحنتها = صفر ) وميزة هذه الجسيمة " الفوتون " هو أنها لا تمتلك كتلة ساكنة = 0) m) وهذا يعني أنها تنعدم في وضع السكون , أما في وضع الحركة فإن كتلة الفوتون تتحدد بما يحمله الفوتون من الطاقة , وينشأ الفوتون عندما تنتقل الذرات أو النوى إلى حالة من الطاقة أكثر ثباتاً ( أي المستوى الأدنى من الطاقة ) كما ينشأ أيضاً عند تحول الدقائق الأولية ( أي عندما تتحول إحداها إلى أخرى ) , وقد اصطلح على تسمية الفوتونات سواء منها الناتجة عن التحولات النووية أو تحولات الدقائق الأولية ( بفوتونات غاما ) , ويرتبط تلاشي الفوتونات بحادثة امتصاصها من قبل الطبقات الإلكترونية للذرة المثارة , أو امتصاصها من قبل النواة , وكذلك الأمر إمكانية تحولها إلى إلكترونين ( أحدهما موجب والآخر سالب - e + e ) وذلك عندما يحدث تأثير متبادل بينها وبين نوى الذرات , والجدير بالذكر أن زمن حياة الفوتون لامتناهية .

2 ـ النترينو والنترينو المضاد :

وهي جسيمات متعادلة وتملك كتلاً ساكنة قريبة من الصفر ( أي أصغر من 0.0005 وحدة كتلة الإلكترون ) وتنشأ هذه الجسيمات أثناء التحولات النووية , ولها قدرة اختراق كبيرة للغاية , فهي تستطيع أن تجتاز طبقة من الحديد الصب سماكتها أكبر من المسافة بين الأرض والشمس بمليون مرة , أما سرعتها فتعتبر معادلة لسرعة الضوء , وينشأ النترينو نتيجة التفاعلات النووية المختلفة , أما السيالة الهائلة من هذه الجسيمات فينشأ نتيجة للعمليات التي تحدث في داخل النجوم ويحمل هذا النوع من الدقائق نحو 5 % من طاقة الإشعاع الشمسي .

3 ـ الإلكترون -e :
وهي جسيمة سالبة الشحنة ذات كتلة ساكنة تساوي واحدة الكتل الإلكترونية , وتشكل الإلكترونات الغلاف الذري وهي تنشأ من تحول الدقائق ( الجسيمات ) الأولية وكذلك عند انشطار نوى الذرات النشيطة إشعاعيا ويطلق عليها في هذه الحالة اسم دقائق بيتا , وتعتبر شحنة الإلكترون أصغر كمية معروفة من الكهرباء , ولهذا السبب فقد اتخذت هذه الشحنة في الفيزياء النووية كواحدة للشحن الكهربائية والتي ذكرت سابقاً .

4 ـ البوزيترون +e :

وهو عبارة عن إلكترون موجب ويعتبر مضاد للإلكترون السالب , وهو مستقر في الفراغ وهو على خلاف الإلكترون فهو ذو فترة حياة قصيرة في الوسط العادي ( في الهواء جزء من مليون جزء من الثانية ) , وإذا التقى بإلكترون سالب فإنه يحدث ما يسمى " بالتلاشي " ويتحولان إلى فوتونين .

5 ـ الميزون π :
الميزونات جسيمات ذات كتلة وسطية وقد عرف عدد كبير منها , بعضها موجب وبعضها سالب وبعضها الآخر معتدل الشحنة , وكلها غير مستقرة إذ تتلاشى فور تشكلها متحولة إلى غيرها من الجسيمات الأولية , ويعود الدور الأساسي في بناء النواة الذرية للميزونات بي " π " إذ تتعلق بها طبيعة القوى النووية التي تؤمن بقاء ومتانة نواة الذرة .


6 ـ البروتون P :

وهو جسيمة ثقيلة ذات شحنة موجبة وكتلة تعادل 1836وحدة كتلية إلكترونية , وهي مستقرة وتدخل في صلب تركيب النواة ويعتبر البروتون نواة أبسط ذرة معروفة هي ذرة الهيدروجين .

7 ـ الأنتي بروتون أو البروتون المضاد -P :

وهو سالب الشحنة , فترة حياته قصيرة جداً ( جزء من 500 مليون جزء من الثانية ) ويؤدي اصطدام البروتون ومضاده إلى تلاشيهما وظهور عدد كبير من الدقائق الأولية الأخرى .

8 ـ النترون n :

جسيمة معتدلة الشحنة كتلتها الساكنة تعادل كتلة البروتون ولكنها غير مستقرة في الحالة الحرة , إذ ينشطر متحولاً إلى بروتون وإلكترون ونيترينو , والعمر الوسطي للنيترون الحر هو ( 1000 ثانية ) تقريباً , وهو كالبروتون من حيث مساهمته في تركيب نواة الذرة .

9 ـ الأنتي نيترون -n :

وهو جسيم غير مستقر متعادل الشحنة كما أن تلاشيه مع النيترون يعطي دقائق أخرى متعددة .
وقد دلت الأبحاث على أن البروتونات والنيترونات ليست نقطية وإنما تملك نوى ذات نصف قطر 0.2 × 10 أس -13 سم
وغلافاً نصف قطره 1,5 × 10 أس -13 سم

وعلى ما يبدو فإن هذا الغلاف يتألف من الميزونات بي " π " وتملك نوى البروتونات والنيترونات شحنة كهربائية موجبة بينما يحمل الغلاف البروتوني شحنة موجبة في حين يملك النيترون غلافاً ذا شحنة سالبة ولهذا فهو متعادل كهربائياً وتتركز الكتلة الأساسية للذرة في هذين النوعين من الجسيمات الأولية .
http://www.samysoft.net/forumim/nehaya/fgdf.gif

من الاراء المعرضة لنظرية الاوتار


«مشكلة الفيزياء» للفيزيائي لي سمولن: هل الكون مجرد أوتار وأنغامها؟


http://www.samysoft.net/forumim/fwasel/2/trytyrt.gif


http://www.assafir.com/Photos/Photos13-04-2007/19333Wt12%5B047%5D1.JPG



يؤكد لي سمولن في كتابه «مشـكلة الفيزياء» على أن الفيزياء تمتعت بنمو هائل في القرنين الماضيين نتيجة تزاوج النظريات والاختبارات العلمية.
فالأفكار الجديدة خضعت للتجربة وبُرهن على صدقها، وفسِّرت الاكتشافات التجريبية من خلال هذه النظرية الفيزيائية أو تلك.
لكن منذ بداية الثمانينيات من القرن المنصرم تغير المشهد الفيزيائي.
في العقود الأخيرة لم يتمكن الفيزيائيون من تحقيق اكتشافات أساسية من خلال التجارب العلمية وتفسيرها على ضوء النظريات الفيزيائية.
يضيف سمولن أن هذا لا يعني أنه لم يحدث تقدم في تطبيق النظريات على ميادين مختلفة.
لكن المشكلة كامنة في أن الفيزيائيين لم يتمكنوا من تطوير معرفتنا بقوانين الطبيعة في العقود الأخيرة.
هكذا وقعت الفيزياء في مشكلتها.

http://www.samysoft.net/forumim/fwasel/2/trytyrt.gif


يُقدِّم سمولن تصوراً لمنهج العلوم مفاده أنه في العلم لا بد من الاعتقاد بصدق نظرية معينة فقط إذا تنبأت بتنبؤ جديد وظهر تنبؤها على أنه صادق من جراء الاختبار العلمي. أما إذا أدت النظرية إلى تنبؤات كاذبة، فقط حينها تعتبَر نظرية كاذبة.
بكلام آخر، العلم هو القابل للتكذيب أو التصديق من خلال التجربة.
أي لا بد أن تكون للنظرية العلمية تنبؤات مُحدَّدة من الممكن البرهنة على صدقها أو كذبها. والأزمة الحالية هي أن النظريات التي طرحت في الثلاثين سنة الأخيرة هي إما نظريات أظهرت كذبها وإما أنه يستحيل اختبار ما إذا كانت صادقة أم كاذبة.
ومثال على ذلك نظرية الأوتار.

بالنسبة إلى نظرية الأوتار، كل الكون يتكوّن من أوتار لها ذبذبات مختلفة، ومن جراء اختلاف ذبذباتها تنشأ كل الطاقات والجسيمات.
هذه الأوتار تستلزم وجود أبعاد عديدة إضافة إلى الأبعاد الأربعة المعروفة وهي الطول والعرض والعمق والزمن.
فبفضل قيام الأوتار في أبعاد مختلفة تنمو القوى المختلفة في الطبيعة.
ويشير سمولن إلى أن نظرية الأوتار قد سيطرت على فكر العديد من العلماء وسلوكهم رغم أننا لا نعرف ما إذا كانت صادقة.
يقول إن هذه النظرية لا تتنبأ بأي تنبؤ جديد، وبذلك يستحيل معرفة ما إذا كانت صادقة أو كاذبة من خلال التجربة العلمية. على هذا الأساس يستنتج سمولن أن نظرية الأوتار لا ترتقي إلى مستوى العلم الحقيقي بل أدت إلى تخبط الفيزياء.
والأسوأ من ذلك أن نظرية الأوتار لا تُشكِّـل نظرية حقاً بل هي مجموعة كبيرة من الحسابات التقريبية.
فالنظرية لم تكتَب فعلاً؛ فهي تفتقر إلى المبادئ الأساسية التي لا بد أن تحكمها كما تفتقد إلى الصياغة الرياضية.
من هنا يقول سمولن إننا لا نعرف حقاً ماذا تقول نظرية الأوتار. ورغم أنها غير كاملة ولا يوجد برهان على صدقها هذا لا يمنع العديد من الفيزيائيين من العمل على أساسها والإيمان بها واعتبارها الطريق الوحيد نحو تقدم الفيزياء النظرية.
هكذا ينقسم الفيزيائيون إلى مؤمنين بنظرية الأوتار ورافضين لها.

يعتبر سمولن أن العلم مؤسسة إنسانية، وبذلك يمتلك العلم نقاط الضعف الإنساني.

ولذا من الممكن للعلم أن ينهار، وهذا ما يحدث الآن , ويعتمد سمولن على موقف الفيلسوف كون في فلسفة العلوم كي يوضِّح ما يحدث في الفيزياء اليوم.

بالنسبة إلى كون Kuhn ، ثمة ثورات علمية في مقابل العلم السويّ.

فتاريخ العلم ينقسم إلى مراحل حيث في فترات معينة يسود العلم السويّ وفي أزمنة أخرى تسود الثورات العلمية. في العلم السويّ يسيطر نموذج علمي معين بحيث توجد مناهج اختبارية ونظرية علمية مُحدَّدة من خلالها يتشكل البحث العلمي. أما في زمن الثورة العلمية فينهار النموذج العلمي من جراء فشله في التفسير أو التنبؤ بالنتائج المخبرية.

على هذا الأساس يعتبر سمولن أننا في زمن الثورة العلمية لكننا نحاول الخروج منها من خلال أدوات غير نافعة كاعتمادنا على نظرية الأوتار

http://www.samysoft.net/forumim/fwasel/2/trytyrt.gif

نظرية الأوتار


تتمكن نظرية الأوتار من استنتاج كل القوى والجسيمات المعروفة علمياً من جراء اعتبار أن كل شيء يتكوّن من أوتار وأنغامها. تقدِّم نظرية الأوتار صورة بسيطة وجميلة عن الكون بحيث تتوحّد قوى الطبيعة كما تتوحد الجسيمات فيما بينها. فكل قوى الطبيعة والجسيمات ليست سوى أوتار وذبذباتها.

فمثلاً، كل قوى الطبيعة تملك أصلاً واحداً هو انفصال الأوتار واتصالها. انفصال الأوتار واتصالها يسببان القوى المختلفة في الطبيعة، والتي هي في الحقيقة قوة واحدة لاختزالها إلى انفصال الأوتار واتصالها. حين يمشي الوتر في الزمن يخلق سطحاً ببعديْن في الزمكان. لهذا السطح مساحة مُحدَّدة من قبل طولها واستمرارها في الزمن. والوتر يتحرك على أساس أن يُقلـِّص تلك المساحة. هذا هو قانون نظرية الأوتار. وهكذا نفسِّر تحرك الأوتار وانفصالها واجتماعها. فانتشار الأوتار وتفاعلها يُفسَّر من خلال القانون نفسه ألا وهو تقليص المساحة في الزمكان.

لكن رغم كل قدرتها التفسيرية وجمالها تعاني نظرية الأوتار من مشاكل عدة.
يقدِّم سمولن نقداً قوياً ضد نظرية الأوتار وهو التالي:
توجد حلول عديدة ومختلفة إن لم تكن لامتناهية لمعادلات نظرية الأوتار.
وبذلك تنقسم نظرية الأوتار نفسها إلى نظريات مختلفة وعديدة.
أما نظريات الأوتار المعروفة فلا تتفق مع حقائق العالم، ورغم ذلك ما زال العلماء يقبلون نظرية الأوتار لجمالها.
فالعلماء في هذا الميدان يتجهون نحو اعتبار كل نظريات الأوتار الممكنة هي مجرد أوصاف ممكنة لعالمنا.
وبذلك ثمة نظريات ممكنة ولا متناهية في نظرية الأوتار ذاتها.
وإذا كانت كلها منسجمة ستؤدي إلى نتيجة أنه توجد أكوان ممكنة لا متناهية في العدد.
بالنسبة إلى سمولن، هذا يبرهن على فشل نظرية الأوتار؛ فالهدف الأساسي منها هو توحيد القوى والجسيمات الطبيعية وبدلاً من ذلك وصلنا إلى نظريات لامتناهية ومختلفة. كل هذا النقد قد لا يُشكِّل تحطيماً لنظرية الأوتار علماً بأنه أولاً ما زال العديد من العلماء يدرسون الكون على أساسها، وثانياً عدم اتفاق نظريات الأوتار المعروفة مع حقائق العالم وتنوع نظريات الأوتار واختلافها ولا تناهيها في العدد قد يشير إلى أن العلم (كسائر الميادين الإبداعية) يدرس الأكوان الممكنة المختلفة واللامتناهية كما تقول السوبر حداثة بالضبط. ويستمرّ الجدل وهذه صفة العلم الأساسية؛ فالعلم عملية تصحيح مستمر، ولذا هو علم وليس خرافة.

http://www.samysoft.net/forumim/fwasel/2/trytyrt.gif


أخيراً، يعتمد سمولن على نظرية معينة في تحليل المنهج العلمي ألا وهي أن المنهج العلمي يتضمن بالضرورة إخضاع النظريات للاختبار فالتكذيب أو التصديق.
وعلى هذا الأساس يرفض نظرية الأوتار.
من جهة أخرى، وكما أكد سمولن نفسه يوجد العديد من العلماء الذين يقبلون نظرية الأوتار ويعملون على أساسها.
وبذلك لا بد أنهم يتبنون نظرية أخرى في تحليل المنهج العلمي تختلف عن نظرية سمولن.
أي لا بد أنهم مقتنعون بأن المنهج العلمي لا يتضمن بالضرورة إخضاع النظريات للاختبار والتأكيد على كذبها أو صدقها، ولذا هؤلاء العلماء مستمرون في قبول نظرية الأوتار والعمل على أساسها رغم أنها لا ترتبط بالاختبار ويستحيل اليوم تكذيبها أو تصديقها.
هكذا نجد أن العلماء منقسمون حول ما هو المنهج العلمي.
على هذا الأساس نستنتج أنه من غير المُحدَّد ما هو المنهج العلمي؛ فمن غير المُحدَّد ما إذا كان المنهج العلمي يستلزم بالضرورة الاختبار أم لا. وبما أنه من غير المُحدَّد ما هو المنهج العلمي، إذن من الطبيعي وجود نظريات علمية مختلفة باختلاف المنهج المُعتمَد، ولذا توجد نظرية كنظرية الأوتار رغم عدم ارتباطها بالاختبار وتوجد نظريات أخرى مُصدَّقة اختبارياً . هكذا نتمكن من تفسير اختلاف النظريات العلمية. الآن، تنقسم فلسفة العلوم إلى نظريتين أساسيتين هما النظرية الواقعية والنظرية اللاواقعية (ليس بالمعنى السلبي).

http://www.samysoft.net/forumim/fwasel/2/trytyrt.gif

النظرية الواقعية تقول إنه يوجد منهج مُحدَّد للعلم، أما المذهب اللاواقعي antirealism فيؤكد على أنه لا يوجد منهج للعلم أبداً.
من جهة أخرى، تختلف السوبر حداثة عن المذهبين السابقين فتقول إنه من غير المُحدَّد ما هو المنهج العلمي.
بالنسبة إلى السوبر حداثة، من غير المُحدَّد ما هو الكون ومما يتشكّل، لكن رغم ذلك من الممكن معرفته، لأنه من خلال لا محدديته نتمكن من تفسيره. على هذا الأساس تقول السوبر حداثة بلا محددية المنهج العلمي وعلى ضوء ذلك تفسِّر اختلاف النظريات العلمية.


منقول للامانة العلمية
http://www.samysoft.net/forumim/fwasel/2/67546746.gif

الموضوع رائع جدا
لكن أنا عندى أسئلة كثيرة تدور فى دماغى
وفى سؤال يمكن يكون غبى
لماذا يكون الإلكترون سالب الشحنة والبروتون موجب وهكذا؟
أو كيف نحدد شحنة الجسيم؟

الموضوع رائع جدا
لكن أنا عندى أسئلة كثيرة تدور فى دماغى
وفى سؤال يمكن يكون غبى
لماذا يكون الإلكترون سالب الشحنة والبروتون موجب وهكذا؟
أو كيف نحدد شحنة الجسيم؟
سؤال جميل جدًا
انا بصراحة كنت بتكلم مع صحابي فيها
بص احنا فاكرين ان خاصية الدوران او اللف للجسيم ممكن تشوفها ع جوجل هي اللي ليها تأثير ع شحنة الجسيم
بس معتدقش انها تفسير صحيح وممكن انهم يكونا ميعرفوش
وبيقسوها بمجرد التعرف ع تجاذب الجسيم وتنافره مع جسيم أخر

شكرا لكم على المداخلات القيمة

جزاك الله خيرا

شكرا اخي الكريم

جزاك الله خيرًا