نضرية الاوتار الفائقة

نظرية الاوتار الفائقة

قال
أرسطوا إن المادة تتكون من كرات صغيرة أو جزيئات صغيرة اطلق عليها أسم
الذرات والذرة هي أصغر جزء في التركيب المادي وذكرة علماء العرب بأسم
الجوهر الفرد وتعني الجزء الذي لا يتجزء . ومع تطور العلم والثورة العلمية
الحديثة أكتشفنا ان الذرة تتكون من كرات أصغر منها عرفت بالبروتونات
والنيترونات داخل النواة والالكترونات خارج النواة وهي الجسيمات الاكثر
حيوية وبعدها توالت الاكتشافات واكتشفنا ان هذة الجسيمات تتكون في حقيقتها
من جزيئات أصغر وعرفت بأسم اللكواركات وعرف حتى الان تقريبا 30 جسيم
والمتأمل لهذة الاحدات يعتقد اننا دخلنا في دوامت المالانهاية من حيث
التجزيء إذ أننا لم نصل للبنة الاساسية في هذا الكون والمحاولات جادة في
البحث عن اساس الخلق ولكن دون جدوى …..
وفي ظل هذا البحث وهذة الثورة العلمية ظهرت لنا نظريات كثيرة
من اعظمها وأهمها نظريتين لا بد من وجودهما في أي نظرية ترد أن تحكم هذا
الكون هما النسبية العامة لأينشتاين والنظرية الكمومية وهاتين النظريتين
هما خلاصة العقل البشري في جميع مراحل حياته العلمية وأنا في هذا الموضوع
لست بصدد شرح هاتين النظريتين وذلك لأنهما تشغلان 90% من أرفف المكتبات
العالمية ولكن سوف أذكر ما له صله بموضوعي .
النظرية النسبية ( وأقصد دائما النظرية العامة حيث أن الخاصة
جزء منها وحالة خاصة من العامة) هذة النظرية تهتم بدراسة الظواهر الكونية
العملاقة ودراسة القوى الجاذبية لها من كواكب وافلاك ومجموعات شمسية
ومجرات الى كوازارات وغيرها ….
أما النظرية الكمومية فهي تهتم بدراسة الظواهر الدقيقه جداً
جداً فتهتم بدراسة الاكترونات والقوى بينها والفتونات والكواركات وكان أول
من نادى بها هو العالم الالماني الشهير ماكس بلانك عندما قال ان الضوء
ينتقل عبر كمات من الطاقة سمها الفوتونات …
(لاحظ أخي القارئ أن الفيزيائي يتمتع بقدره على الغوص في اعمق
نقطة في الكون في ما دون الذرة وبطرفة عين وأختها يسبح في أبعد نقاط الكون
وفي ما وراء المجرات وقد يحدث أن يحاول أن يخرج فتأمل في بدع صنع الله
عزوجل.)
والهدف من ذكر هاتين النظريتين هو أنه أذا اخذت أي نظرية على
حدة حققت نجاحاً باهراً ولكن إذا اجتمعتا فشلت كل تنبؤاتهما وقد حاول
عباقرة العلم الحديث في حل هذة المعضلة ولكن دون جدوى أو فائدة وأن من
غرفتي الصغيرة أظمن لمن يحل هذة المشكلة بصورة نهائية بأن يحصل على جائزة
نوبل للفيزياء……
وما تزال المحاولات قائمة لحل هذة المشكلة وظهرت حلول كثيرة
وكل حل يفشل ولكن ظهرت في الفترة الاخيرة نظرية قلبت موازين الفيزياء رأسا
على عقب وكان ظهوراها مصادفة غريبة . كيف ظهرت هذة النظرية
تعود جذور النظرية الوترية إلى أواخر الستينات وإلى أعمال
غابرييل فيننويزيانو .كان عدة فيزيائيين آنئذ حاولون العثور على مغزى
لكثرة الهدرونات تلك الجسيمات ذات التفاعل الشديد فيما بينها والتي كانت
تظهر تباعاً في التصادمات العالية الطاقة في المسرعات الجسيمية . وكان ذلك
قبل أن تتوطد النظرية الكواركية في بناء المادة .
كان الشيء المحير في هذا الشأن هو الهدرونات التي فترة حياتها
قصيرة جداً . وهي معروفة جماعياً باسم "تجاوبات" (أو جسيمات التجاوب)
لأنها كما هو واضح جداً ، ليست جسيمات أولية بل إنها تبدو بالأحرى ضرباً
من الحالات المثارة الهدرونات أخرى .إذ يمكن أن نتصور أن مكنونات
الهدرونات أثيرت إلى مستويات كمومية طاقية عالية بفعل تصادمات عالية
الطاقة . وقد بينت التحريات أن بعض هذة الكائنات ذات سبين عالٍ ٍ جداً
(11/2) . وفوق ذلك تم العثور على علاقة نظامية بين سبين هذة الهدرونات
وكتلتها .
ولتفسير هذة الوقائع اقترحت فينيزيانو نموذجاً وفق مقتضى الحال
لم يكن هذا العمل في ذلك الحين سوى إجراء رياضي خال من أية صورة فيزيائية
. ولكن اتضح في سياق التحريات اللاحقة أن نموذج فينيزويانو أوصاف حركة وتر
كمومية فكانذلك خروجا ً ملحوظا ً من أُطر النظريات السابقة التي كانت تُصر
كلها على نمذجة المادة بلغة الجسيمات . هذا رغم أن النموذج الوتري كان في
بعض جوانبة على الأقل ،على وفاق مع التجربة أحسن من وفاق النموذج الجسيمي.
يوجد على الاقل جانب واحد يمكن أن يبرر نظرية وترية في الهدرونات فالمعلوم
اليوم أن الهدرونات تحوي كواركات وهذة الكواركات تتفاعل بوساطة قوة فيما
بينها . ويستطيع المرء أن ينثل الروابط الناتجة عن هذة القوة وكأنها قطع
مطاطية تصل بين الكوركات لأن القوة بين الكواركات تشترك مع توتر المطاط
بخاصة أنهما كليهما يشتدان بازدياد المسافة والقوة في حال الكوركات شديدة
لدرجة أن طاقة التفاعل تضاهي طاقة كتلة الكواركات السكونية . وفي هذه
الظروف يكون "المطاط" في العملية الدينامية أهم من الكوراكات في الأطراف .
وعلى هذا فإن النموذج الوترلدينامية الحركة ليس شيئا ً غير ملائم .
لم يكن في ذلك الوقت المبكر يوجد أحد يرى في النموذج الوتري أكثر من عملية
تقريبية فجة . وقد بدا ، كمشكلة أخرى أنه مقصور على توصيف البوزونات فقط .
ولكن بعض النظريين درسوا النموذج بعناية وعثروا على نتائج تخص مقدرة
النظرية . ففي عام 1970 اكتشف شوارتز و نوفو نظرية وترية ثانية تحوي أوصاف
الفرميونات.
وفي حوالي 1974 حصل تطوير للكروموديناميك الكمومي وتوقف
الاهتمام بالنظرية الوترية كنموذج للهدرونات . وكان يمكن أن تموت ولكن
اكتشاف شوارتز وشريكة شيراك إمكان استخدامها في مجال آخر أكثر أهمية بكثير
فقد كان من مشكلات النظرية المبكرة أن الجسيمات التي بدت مستمدة منها تحوي
جسيما عديم الكتلة وسبينه 2 . ولم يكن في تشكيلة الهدرونات أي شيء من هذا
القبيل . لكن هذا الجسيم له أوصاف الغرافتون بكل دقة " جسيم الثقالة
الحامل للثقالة" فهل النظرية الوترية هي حقا ً نظرية ثقالية ؟؟؟ كما ادعى
شيرك و شوارتز أو حتى نظرية لكل شيء؟؟؟
لقد كان على هذة الفكرة الجرئية أن تنتظر زهاء عشر سنوات كي
تكتسب مصداقية أوسع وفي أثناء ذلك عكفت مجموعة صغيرة من النظريين فيها جون
شوارتز وميكائيل غرين على دراسة كل أنواع مسائل التماسك الرياضي -
التاخيونات واللانهائيات والشذوذات والحاجة إلى أبعاد إضافية وإلى تناظر
فائق . وكانت وقتها أعمالهم تعتبر مضيعة للوقت في نظرية معتوهة ولكن كل
ذلك تغير اليوم فقد أصبحت بصورتها الحديثة المعروفة ـــ باسم الاوتار
الفائقة ـــ تلفت انتباه أمهر الفيزيائين النظريين في العالم .
وتبدل هذة النظرية الجسيمات النقطية بوتر أ ُحادي البعد يمتد
في فضائة ويهتز بتواتر مختلف وهذا الاهتزاز هو سبب إختلاف الجسيمات
والمواد في الكون وبدل الجسيم النقطي بالوتر لأنه عندما نريد أن نوحد
النظريتين على الجسيم النقطي تظهر لنا شذوذات ــ صفر /صفر أو مالانهاية /
مالانهاية ـــــ لذلك بدلنا الجسيم النقطي بالوتر لأن تمواج الوتر يخفي
هذة الشذوذات وتتنبأ هذة النظرية الجديدة بأن كوننا مكون في حقيقة من 26
بعداً ، وبعد تطورات أ ُخزلت هذة البعاد الى عشرة أبعاد ولم تكن هي أول
فكرة للابعاد الاضافية أو أول نظرية فقد سبقها العالم كالوزة في طرحة
للبعد الخامس أ؟فتراضي وعندما أُسقط هذا البعد على النظرية النسبية ظهرة
نتائج زائدة في حلول النسبية لم يمضي وقت حتى أكتشف انها معادلة مكسويل في
الكهرطيسية وهكذا أثبت كالوزا أن الكهرطيسية ليست قوة منفصلة بل هي وجة من
أوجة الثقالةوذلك في عالم ينطوي على خمس أبعاد . ولكن عدد هذة الابعاد كان
بحق مشكلة ومعضلة كبيرة جدا حتى أنه حل خيب أمال العاملين على هذة النظرية
ولكن الحل ظهر على يد السويدي أسكار كلاين بجواب بسيط ورائع وذلك عام 1926
يقول بأننا لا نلحظ البعد الخامس لأنة بمعنى ما متقوقع على نفسه أي ملتف
على نفسة في حيز صغير جدا ويمكن تشبية ذلك بخرطوم رش الماء فعندما تنظر
للخرطوم من بعيد لا ترى سوى خط متعرج . لكنك إذا فحصة عن كثب فسترى أنه
عباره عن جسم في ثلاث أبعاد وهكذا أعتبرنا الأبعاد الجديدة ملتفة على
نفسها في جزء صغير جدااً وتمسك هذة الأوتار قوة لا ليست عن العودة الى
وضعها الطبيعي قوة لا أعرفها أنا ولكن تمثل بظاهرة كازميرا وهي نشوء قوة
بين الصفائح ناقلة الكهرباء إذا قربت من بعض بشكل كبير فإنه تنشئ قوة
التصاق لا احد يعرف منشأها وتتنبأ هذة النظرية بالمادة السوداء أو المادة
الظلية والتي سوف يرد ذكرها إنشاء الله في الحوار مع العلماء العاملين على
هذة النظرة التي تشغل أمهر الفيزيائيين….