نظرية الاوتار و نظرية كل شيء..

اسم الكاتب (المؤلف) : مدرس دكتور زياد نبيل نجم
الكلية: كلية التربية للعلوم الصرفة – قسم الفيزياء

نظرية الاوتار و نظرية كل شيء..
تعد نظرية الاوتار من النظريات المهمة التي راودت حلم الفيزيائيين منذ امد بعيد – لكي تضع كل القوى و الكتل الفيزيائية في منظور رياضي واحد- ولكن على الرغم من البحوث التي لا تحصى و المتمرات العديد, فان الحلم الان اصبح اقرب لوضع اللمسات الاخيرة بهذا الصدد. و على الرغم من التقدم الطفيف بهذا الخصوص لكن الاصداء العامة في صدد تطور هذه النظرية مازال يلهب عقول العلماء.
تبسيط عام لمعلمومة نظرية الاوتار ..
كما هو معروف في الاوساط العلمية الخاصة بالفيزيائين فان كلمة نظرية كل الاشياء هو المصطلح الاكثر عموماً و فهماً, و بشكل عام فان نظرية الاوتار تهدف الى عنونة مختلف الالغاز و اساسيات عمل الجاذيية للاشياء الصغيرة مثل الالكترون و الفوتون –من خلال النسبية العامة- التي تصف الحاذبية على انها التفاعل بين الاجسام الكبير , مثل الكواكب وكيفية انبعاج الزمكانية , في حين ان الفيزياء النظرية تعتمد على ان هناك جاذبية اكبر من التي توجد في الوقت الحالي. القوى الاربعة التي تشكل الكون ( قوى التفاعل الكهرومغناطيسية, القوى التفاعل الضعيفة, القوى التفاعل القوية, قوى التفاعل الجذبي) قوى التفاعل الجذبي و جسيماتها هي الوحيدة التي تخرق القاعدة في ما يخص التجاذب بين الجسيمات الصغيرة, فأذا التقى جسيمين جذبين متعاكسين في القطبية فان مقدار هائل من الطاقة سوف يتولد و الذي يبني كم الطاقة الذي يمكن ان يكون مخزون في هذا الحجم الصغير , وهذا لم يكن مدروسا و لا معروفا سابقاً
حيث تم استعارة احد الحلول من الدارسين في مجال الفزياء النظرية و الفيزياء النووية , وهو الغاء وجود جسيمات الكرافيتون التي تسبب هذه المشكلة و اقتراح بديل اخر هو الاوتار التي هي وحدها ممكن ان تتصادم و ترتبط و تتعاضد بصورة جيدة و بدون اي اشكاليات .
هذه النظرية ( نظرية الاوتار ) و التي فتحت صفحة جديدة في وجهة النظر القياسية التي تصف الكون من خلال احلال كل المادة و غير المادة الى شي واحد هو اوتار صغيرة مهتزة و ملتفة بطريقة معقدة و التي تشكل وجهة نظرة جديدة للجسيمات الاولية. كل وتر من هذه الاوتار يحتوي على مواصفات معينة تعّرف النمط الذي يكون الجسيم الخاص به فمثلا هناك اوتار طولية و اخرى ملتفة بطرقية معينة و الاخرى تهتز بطريقة تختلف عن الباقي و لكل واحد من هذه الاوتار ميزة يحملها كما هو الحال في الكروموسومات التي تنقل الصفات البشرية و غيرها. كل ما تبقى هو معرفة الطريقة المثلى التي يمكن من خلالها وصف الحركات و الالتفافات لهذه الاوتار و يتامل الباحثون في هذا المجال ان يتم وصف كل شي بطريقة سهلة للفهم
الفهم الصحيح لنظرية الاوتار..
بالرغم مما تقدم فان الطريقة التي تم تبسيط بها الامر اوقع العلماء في مشاكل رياضية حيث لم يتم الامكان وصف هذه العمليات في الابعاد الاربعة ( الابعاد الثلاثة و البعد الزمني), حيث انها تتطلب ستت ابعاد ( من اصل 10 ابعاد) – الظاهرة في البعد الوتري- و بالاضافة الى ذلك وجد الفيزيائيين ان هناك معضلة في 5 نظريات تصف الاوتار تم العمل عليها في العام 1980 , و على الرغم من كل ذلك استمر العمل في العقود الاخيرة لدراسة العلاقة بين هذه النظريات الخمسة فتم ايجاد علاقات غير متوقعة , حيث اوجد العالم ( ادورد واتن ) – Edward Witten – في العام 1995 ومن خلال العمل الكبير مع فريقه في جامعة كاليفورنيا ان النظريات الخمسة التي تتحدث عن نظرية الاوتار ما هي الا وجهات نظر تقريبية لاساسيات , اولها ان يكون هنالك 11 بعد نظري في عملية الحل , و التي تشابه انحناء الفضاء بسبب الزمن في النسبية للعالم البرت اينشتاين و التي تطابق نوعا ما ما كتبه نيوتن في نظرية حركات الاجسام الكبيرة في السرع الاعتيادية . تسمى النظرية الجديدة بـ M-Theory ، على الرغم من أن لا أحد يعرف حتى يومنا هذا الشكل الرياضي الذي قد يتخذه. من المحتمل أن يكون الحرف “M” مستوحى من أجسام ذات أبعاد أعلى تسمى الأغشية و يقول احد العلماء (( بما انه لا يوجد تمثيل رياضي لهذه النظرية فان لحرفM سيكون محفزظا دلالة على مجهولية العملية , و الذي يدل على جهلنا في الكثير من الامور التي نفرضها))..
يرى عدد من الفيزيائيين ، مثل Peter Woit من جامعة كولومبيا ، هذه الاختلافات عن الواقع على أنها عيوب قاتلة. وكتب على مدونته: “المشكلة الأساسية في أبحاث توحيد نظرية الأوتار ليست أن التقدم كان بطيئًا على مدار الثلاثين عامًا الماضية” ، بل إنها كانت سلبية ، حيث أظهر كل شيء تم تعلمه بشكل أوضح سبب عدم نجاح الفكرة “.
حققت محاولات العثور على المعادلات العامة التي من شأنها أن تعمل في كل موقف ممكن تقدمًا طفيفًا ، لكن الوجود المزعوم للنظرية الأساسية أعطى المنظرين الفهم والثقة اللازمين لتطوير تقنيات رياضية للإصدارات الخمسة من نظرية الأوتار وتطبيقها في السياق الصحيح . الأوتار أصغر بكثير من أن يتم اكتشافها بأي تقنية يمكن تصورها ، لكن أحد النجاحات النظرية المبكرة كان قدرتها على وصف إنتروبيا الثقب الأسود في عام 1996.
يشير الانتروبيا إلى عدد الطرق التي يمكنك من خلالها ترتيب أجزاء النظام ، ولكن دون أن تكون قادرًا على رؤية الأعماق التي لا يمكن اختراقها للثقب الأسود ، لا أحد يعرف نوع الجسيمات التي قد تكمن في الداخل ، أو ما هي الترتيبات التي يمكن أن تتخذها. ومع ذلك ، في أوائل السبعينيات ، أظهر ستيفن هوكينج وآخرون كيفية حساب الانتروبيا ، مشيرين إلى أن الثقوب السوداء لها نوع من البنية الداخلية. معظم المحاولات لوصف تركيبة الثقب الأسود غير كافية ، لكن حصر تكوينات الأوتار الافتراضية يفي بالغرض. يقول تيلور: “لقد تمكنت نظرية الأوتار من إعطاء عد موضعي ، وليس فقط فهمها بشكل صحيح تقريبًا”. ومع ذلك ، لا يزال إطار العمل الخيطي يواجه العديد من التحديات: فهو ينتج عددًا مستحيلًا من الطرق لطي الأبعاد الإضافية التي يبدو أنها تتناسب جميعها مع السمات العريضة للنموذج القياسي لفيزياء الجسيمات ، مع أمل ضئيل في التمييز ما هو الصحيح. علاوة على ذلك ، تعتمد كل هذه النماذج على تكافؤ بين جسيمات القوة وجزيئات المادة يسمى التناظر الفائق الذي ، مثل الأبعاد الإضافية ، لا نلاحظه في عالمنا. لا يبدو أن النماذج تصف الكون المتوسع
المصادر
1-https://www.livescience.com/58861-unified-field-theory.html?utm_source=feedburner&utm_medium=feed&utm_campaign=Feed%3A+Livesciencecom+%28LiveScience.com+Science+Headline+Feed%29&utm_content=Google+Feedfetcher
2-https://www.space.com/17594-string-theory.html#:~:text=String%20theory%20turns%20the%20page,our%20perspective%2C%20look%20like%20particles.
3- https://www.space.com/17629-smallest-ingredients-universe-physics.html