نظرية الأوتار الفائقة.. وحلم اينشتاين الذي سيتحقق

نظرية الأوتار الفائقة.. وحلم اينشتاين الذي سيتحقق

حاتم حسني ابوشباك
فيزياء – جامعة الازهر – غزة

 

الكثير منا سمع عن النظرية التي ستوحد كل قوى الكون، النظرية التي ستوحد قوانين الفيزياء، وأيضاً حلم اينشتاين الذي لم يستطع تحقيقه، وآخر أعمال اينشتاين التي لم تكتمل. كل ذلك في نظرية واحدة وهي نظرية الأوتار الفائقة، إذا ما هي هذه النظرية؟ ولماذا هي النظرية الملقى عليها الضوء في القرن الحادي والعشرين، لماذا اكتسبت كل هذه الشهرة والتغطية الواسعة. إذاً موعدنا مع نظرية الأوتار، لتغوص بنا في عالم متناهي في الصغر والغموض.

الجاذبية بين نيوتن واينشتاين

إذاً فلنعود بالزمن إلى القرن السابع عشر وتحديداً زمن نيوتن، قام نيوتن بشرح تأثير الجاذبية على الأجسام واستطعنا من خلالها معرفة حركة القمر والكواكب، ولكن نيوتن أغفل شيئاً وهو كيف تعمل الجاذبية، وبقي هذا السؤال بدون إجابة إلى أن أتى القرن العشرين وتحديداً في زمن اينشتاين، حيث استطاع اينشتاين ان يشرح كيف تعمل الجاذبية من خلال النظرية النسبية العامة، فافترض اينشتاين أن الفراغ هو عبارة عن نسيج من المكان والزمان وأطلق عليه اسم الزمكان وهو نسيج قابل للانحناء، مثلاً تقوم الأرض بعمل انحناء في نسيج الزمكان والقمر يدور حولها في الانحناء وكذلك باقي الكواكب.

نظرية الأوتار الفائقة.. وحلم اينشتاين الذي سيتحقق

البعد الرابع وعلاقته بنسيج الزمكان

في القرن الماضي افترض أحد العلماء أنه يوجد بعد رابع غير الأبعاد المعروفة الطول والعرض والارتفاع ولكن ما علاقة ذلك بنسيج الزمكان، نعم افتراض اينشتاين بوجود نسيج قابل للانحناء وفيه يظهر تأثير الجاذبية، افترض هذا العالم وجود بعد رابع قابل للانحناء لتفسير القوة المغناطيسية.. (ماذا لم أعد أستطيع فهم شيء)، ثم قام بالحسابات الرياضية لكن في أربعة أبعاد فحصل على المعادلة التي تصف القوة المغناطيسية (شيء مدهش أليس كذلك!)، وهنا يطرح سؤالين كالمعتاد.. لماذا لا يمكن أن نرى البعد الرابع؟ هل يمكن تطبيق النظرية على أرض الواقع؟

نظرية الأوتار الفائقة.. وحلم اينشتاين الذي سيتحقق

لذلك بعد سنوات جاء عالم آخر للإجابة على السؤال الأول واقترح أن هناك نوعين من الأبعاد.. أبعاد كبيرة يمكن رؤيتها، وأبعاد صغيرة ملتفة حول بعضها لا يمكن رؤيتها، لكن السؤال الآخر وللأسف لم يستطع أحد من العلماء الإجابة عنه، لذلك أصبحت هذه النظرية مع مرور الزمن منسية.

حلم اينشتاين وعلاقته بالأبعاد الإضافية

قبل وفاة اينشتاين بسنين بدأ بالعمل على قانون يوحد جميع قوانين الفيزياء والقوى في الكون، لكن للأسف توفى اينشتاين قبل أن ينهي عمله.. إذا فرضية الأبعاد الإضافية لو أنها استطاعت باستخدام المعادلات الرياضية الوصول للقوانين المعروفة بالنسبة لنا في ثلاثة أبعاد لكانت النتيجة رائعة وتحقق الحلم أخيراً بتوحيد قوانين الفيزياء في قانون واحد تستطيع الحصول على جميع القوانين في الفيزياء من خلاله.

نظرية الأوتار الفائقة، النظرية التي ستوحد قوانين الفيزياء

في زمننا الحالي القرن الحادي والعشرين قام مجموعة من الفيزيائيين مثل براين غرين وميتشيو كاكو وغيرهم باكتشاف نظرية جديدة وهي نظرية الأوتار الفائقة، إذا ما هي هذه النظرية؟ وما علاقتها بتوحيد قوانين الفيزياء؟

نظرية الأوتار الفائقة.. وحلم اينشتاين الذي سيتحقق

نظرية الأوتار تتمحور حول ما هي المكونات الأولية المكونة لكل شيء في الكون؟

إذاً فلنقوم برحلة صغيرة داخل أي شيء تراه عيناك الان، مثلاً ورق الكتاب يتكون من ذرات، والذرات تتكون من الالكترونات ونواة تحتوي على بروتونات ونيوترونات، وأي شيء من هذه المكونات سواء الالكترونات أو البروتونات أو النيوترونات تتكون من كواركات وهنا الأهم الكواركات افترضت النظرية إنها تتكون من خيوط من الطاقة تهتز وهذه الخيوط تشبه الأوتار في الآلة الموسيقية، لكن بدلاً أن تنتج نغمة موسيقية فإنها تنتج توليفة الأجسام المكونة للكون (أي أنها تهتز بترددات مختلفة وهذا ما ينتج الأجسام المكونة للكون).. وهنا نستطيع أن نرى شيئاً من التوحيد وهو أن كل شيء البروتونات والنيوترونات والالكترونات وغيرها كلها مكونة من نفس الشيء أوتار لكنها تهتز بترددات مختلفة لكل واحد منها.

إذاً المادة والقوة الموجودة في العالم تم وضعها تحت عنوان واحد وهو نظرية الأوتار المهتزة أو الفائقة وهذا معنى نظرية موحدة، لكن انتظروا في الحسابات الرياضية نظرية الأوتار لا تعمل في ثلاثة أبعاد ولا أربعة حتى، ماذا؟ نعم النظرية تعمل في عشرة أبعاد للمكان وبعد واحد للزمان.

 

نظرية الأوتار الفائقة والقيم الثابتة في العالم

إذاً فلنأخذ جانب آخر في النظرية الموحدة، القيم المعروفة عند الكل والتي درسناها في المدرسة والجامعة.. كتلة الالكترون، وكتلة البروتون، وكتلة النيوترون، وقيمة قوة الجاذبية الأرضية وغيرها… نظرية الأوتار تقترح وجود عشرة أبعاد ولكن الأبعاد التي لا نراها ملتفة حول بعضها البعض منتجة هندسة فراغية غريبة، مثلاً الآلة الموسيقية تيار الهواء المهتز يتأثر بشكل الآلة الموسيقية وكذلك الأوتار التي تهتز تتأثر بالشكل الاهتزازي في الهندسة الفراغية التي تتواجد فيها الأوتار، إذاً استطعنا معرفة كيف تبدو الأبعاد الإضافية سنستطيع بذلك حساب الاهتزازات للأوتار وبذلك نستطيع الحصول على الأرقام الثابتة في عالمنا.

كيف سنختبر وجود الأبعاد الإضافية؟

اقترح علماء القرن الحالي أنه في مصادم الهايدرونات العملاق في جنيف، أنه إذا استطاعوا أن يصدموا ذرتين فستنتج شظايا نتيجة الاصطدام وهذه الشظايا عبارة عن عدة أجسام ولكن المفارقة هنا، أنه سيتم حساب الطاقة قبل الاصطدام والطاقة بعد الاصطدام فإذا كانت الطاقة بعد الاصطدام أقل من قبل الاصطدام إذاً سيكون هناك بعض الأجسام التي نتجت قد دخلت في الأبعاد الإضافية، وهذا يدل على وجود الأبعاد الإضافية وبذلك نكون قد أثبتنا نظرية الأوتار الفائقة،  وستكون النتائج مذهلة جداً بحصولنا على قانون يوحد قوانين الفيزياء والقوى في الطبيعة، وسيكون حلم اينشتاين تحقق أخيراً.

وأخيراً

بالعودة لنيوتن فقد اكتشف الجاذبية وتأثيرها واستحق أن يكون من أفضل الفيزيائيين في التاريخ، واينشتاين غير نظرتنا للعالم بالنسبية الخاصة والعامة، أما من يثبت صحة نظرية الأوتار سيكون رجل القرن الحالي بلا أدنى شك لأنها ستوحد كل القوى في العالم والقوانين الفيزيائية تحت عنوان واحد ونظرية واحدة.

حاتم حسني ابوشباك تخصص فيزياء – جامعة الازهر – غزة

https://www.facebook.com/hatemthaerr

 

تعليقات

تعليقات