علوم القطيف مقالات علمية في شتى المجالات العلمية
نظرية الاوتار او نظرية الكون الانيق او نظرية كل شيء كما تسمى، وهي نظرية تجمع كل النظريات الرائدة في نظرية واحدة. فنظرية الأوتار (string theory) تتنبأ بوجود عشرة أبعاد، أربعة منها هي أبعادنا الثلاثة المعروفة مضافاً إليها الزمن، والستة الباقية خفية.
كما أضيف لها بعد آخر ليصبح عدد الأبعاد أحد عشر. فالأبعاد الأربعة التي بيَّنها آينشتاين وعرفها بالزمكان أي الأبعاد الثلاثة المكانية والبُعد الزمني، إضافة إلى ستة أبعاد جديدة لا نراها لأنها “منطوية على ذاتها”. ولجأ العلماء إلى الرياضيات لإيجاد حل مفترض للتنسيق بين نظرية النسبية العامة (General Theory of Relativity) حول الجاذبية، ونظرية ميكانيكا الكم (Quantum Mechanics) التي تتعامل مع أجزاء الذرة، ونسجهما معاً.
فحسب نظرية النسبية العامة نجد أن الجاذبية تنبع من هندسة الفضاء والزمن اللذين يتحدان ويكوّنان الزمكان (spacetime) المتقوس، الذي يجعل الأرض في محيطها حول الشمس ويدفع المجرات النائية بعيداً عن بعضها. وتُعَتبر نظرية الأوتار الفائقة (superstring theory) استمرارًا لسائر النظريات التي سبقتْها لتوحيد قوى الطبيعة الأربع المعروفة في قوة واحدة، ويعتبر “الوتر أحادي البُعد” (one-dimension string) اللبنة الأساسية في تكوين مادة الكون حسب هذه النظرية.
وقد بيَّنت النظرية أن محتويات الكون ليست جٌسيمات أولية (Particles)، بل خيوطاً دقيقة جداً ذات بُعد واحد أشبه بأشرطة مطاطية متناهية الدقة، تتذبذب إلى الأمام والوراء، وتتكون منها الجسيمات الدقيقة التي تتكون منها الذرات. فطول الوتر أصغر بمقدار مائة بليون بليون مرة من نواة الذرة، وقياسه مستحيل حالياً. فالنظرية الوترية تبين أن بناء هذا الكون قائم على سلسلة من الأوتار بالغة الصغر، والتي تتراكم على بعضها لتكون كتلاً من المساحة والزمن، وكل أشكال المادة بدءاً من أجسادنا وانتهاءً بالنجوم البعيدة تتكون كلها من أوتار.
وتقوم الفيزياء الحديثة على النظرية النسبية العامة لآينشتاين التي وضعت إطاراً نظرياً لفهم الكون على نطاق أكبر، سواء النجوم والمجرات وعناقيدها وفيما وراء تمدد الكون، كما توجد كذلك نظرية ميكانيكا الكم التي وضعت إطاراً نظرياً لفهم الكون على مستوى أصغر، كالجزيئات والذرات والجسيمات دون الذرية مثل الإلكترونات والكواركات.
والنظريتان كانتا سبباً في تقدم الفيزياء خلال الأعوام المائة الأخيرة، بشرحهما لتمدد السماوات والتكوين الأساسي للمادة. ففي عمق مركز الثقب الأسود توجد كتلة هائلة تتقلَّص لحجم ضئيل جداً، ففي لحظة الانفجار الكبير نشأ الكون من كتلة مجهرية صلبة كان حجمها كحبة رمل تحولت بقدرة قادرٍ إلى كتلة هائلة، والعالم الفيزيائي الأميركي بريان جرين (Brian Greene) في كتابه “الكون الأنيق” (The Elegant Universe) قد حصل على جائزة آفينتيس للكتب العلمية، حيث يشرح في هذا الكتاب بأسلوب سلس وبسيط نظرية معقدة عن أصل الكون وكيفية عمله.
حيث يتناول الكتاب نظريَّةً من أكثر النظريات تعقيداً، وهي نظرية الأوتار (الخيوط) الفائقة التي تقول إن كل الأحداث المدهشة التي تحدث في الكون هي انعكاس لمبدأ فيزيائي واحد، ومظاهر لكينونة واحدة، وهي أوتار من الطاقة متناهية في الصغر، يبلغ حجمها واحداً في المليار من المليار من حجم الذرة. فالكتاب يفسر ببساطة نظرية الأشياء، فمن كان يظن أن الكون مصنوع من خيوط دقيقة متناهية؟ فالكون في ومضات زمنية قصيرة جداً (نحو واحد على عشرة ملايين ترليونات الترليونات الترليونات من الثانية) ومسافة فضائية قصيرة جداً (نحو واحد من بليون ترليون ترليون من السنتيمتر) شملته اضطرابات ميكانيكا الكم والفضاء والزمن، إلى حد أن المفهوم التقليدي لليسار واليمين والخلف والأمام والأعلى والأسفل والقبل والبعد يصبح بلا معنى.
ويعتقد جرين أن العالم مشرف على ثورة كبرى، ستكشف النقاب عن الطبيعة الجوهرية للزمن والفضاء، وتسفر عن نص لقانون طبيعي جديد سيُلزم العلماء على التخلي عن مفهوم الزمكان مقابل عالم مجرد من الفضاء والزمن.
أحد أهداف الفيزياء هو إيجاد نظرية واحدة توحد كل قوى الطبيعة الأربع، وهي القوّة الكهرومغناطيسية وقوّة الجاذبية والقوى النووية القوية والضعيفة. نحن عادة ما نملك المعلومات عن كلّ من القوّة الكهرومغناطيسية وقوّة الجاذبيّة، فالقوّة الكهرومغناطيسية هي القوة التي تحافظ على مغناطيس الثلاجة ملتصقاً بها في حين تحاول قوّة الجاذبيّة سحبه نحو الأرض.
أمّا بالنسبة للقوة النووية القوية فهي المسئولة عن الحفاظ على الجزء المركزي من الذرات معاً، في حين أن القوة النووية الضعيفة تشارك في اضمحلال هذه النواة.
ظهرت الكثير من الأفكار المثيرة للاهتمام وتمّ اقتراح العديد من النظريات الجديدة في محاولة لربط كل القوى الأربع معاً. تُعتبر نظريّة الأوتار واحدة من أكثر النظريّات الحديثة والواعدة في هذا المجال. تتطلّب منّا نظرية الأوتار تغيير الطريقة التي ننظر بها إلى الكون في محاولة لتوحيد الجاذبية مع القوى الثلاث الأخرى.
وفقا لهذه النظرية، فإنّ جميع الجسيمات هي في الواقع أوتاراً صغيرة تهتز، و يتوافق كل نوع من الاهتزاز مع جسيمات مختلفة. إنّ الجسيمات المختلفة هي بمثابة نغمات مختلفة والتي يمكن أن تُعزف من خلال انحناء وتر الكمان، ومع ذلك، فإن أوتار نظرية الأوتار لا تبدو بالطبع كأوتار الكمان.
تتطلب نظرية الأوتار منا أيضاً أن نقبل وجود أبعاد إضافية في الكون. نحن على دراية بالأبعاد الأربعة المعتادة وهي: (أعلى- أسفل، أمام- خلف، يسار- يمين، والوقت)، ولكن نظرية الأوتار تتطلب سبعة أبعاد أخرى! يبدو الكون المكون من أحد عشر بعداً غريباً بالنسبة لنا، لكن العديد من الفيزيائيين يعتقدون أن هذه الأبعاد الإضافية ممكنة، ويبحثون عن طرق للكشف عنها.
إن محاولة توحيد قوى الطبيعة الأربعة واحدة من أكثر المواضيع إثارة في الفيزياء وسواء كان ذلك عن طريق نظرية الأوتار أو بعض النظريات والأفكار الأخرى التي قد تأتي بنتيجة. فهناك احتمال من ناحية أخرى أن لا توجد نظرية واحدة يمكن أن تصف جميع قوى الطبيعة بطريقة كافية كما نطمح. وأياً كانت النتيجة، سيواصل العلماء من جميع أنحاء العالم العمل معاً لاكتشاف ما يمكن أن يكون “نظرية كلّ شيء”.
نظرية الأوتار (string theory) تقول إن مادة الكون ليس أصغرها الذرات والبروتونات والكواركات، بل ثمة أشياء لا متناهية الصغر هي اللبنات الأساسية للمادة وهي أوتار تتذبذب بطرق مختلفة، فتشكل لنا المادة التي نعرفها حولنا من عناصر طبيعية وأرض وهواء وكواكب ونجوم ومجرات.
وتضيف هذه النظرية أن الأوتار تعيش في كون ذي أبعاد تسعة، وليست ثلاثة أبعاد فقط كالذي نعيش نحن فيه. ولذلك فإن العوالم التي تعيش في الأبعاد الستة الباقية والتي هي أبعاد أعلى من أبعادنا، يمكنها أن ترانا ولا نراها، وتدركنا ولا ندركها، واستنادا إلى تلك النظرية فإنه توجد أكوان موازية لكوننا، لكننا لا ندري أهي داخل كوننا أم خارجه.
ولكن، لو كشفت لنا الحجب وتمثلت لنا هذه الأبعاد المحسوبة رياضيا فإننا سنتمكن حينها من رؤية تلك الأكوان الموازية والعوالم الأخرى. ولعل البعض يذهب إلى تفسير عالمي للجن والملائكة من هذا القبيل لأنهم موجودون في (أبعاد) يدركوننا فيها ولا ندركهم، ويروننا فيها ولا نراهم والله اعلم.
واختتم مقالي ببعض اقوال العلماء الأوائل عن الكون فالعالم تسلا يقول: “إذا كنت تريد معرفة اسرار الكون يجب عليك ان تفكر فيه على انه طاقة وتذبذب واهتزاز”.
والعالم ألبرت أينشتاين يقول: “كل شيء في الحياة عبارة عن اهتزاز وطاقة الكون عبارة عن ذبذبة واهتزاز”.
المصادر:
- https://rattibha.com/thread/1279079933973848066
- https://mostaqbal.ae/%D9%86%D8%B8%D8%B1%D9%8A%D8%A9-%D8%A7%D9%84%D8%A3%D9%88%D8%AA%D8%A7%D8%B1
- https://www.scientificamerican.com/arabic/articles/features/string-theory-may-create-far-fewer-universes-than-thought
- https://ar.wikibooks.org/wiki/%D8%A7%D9%84%D9%83%D9%88%D9%86_%D8%A7%D9%84%D8%A3%D9%86%D9%8A%D9%82/%D9%86%D8%B8%D8%B1%D9%8A%D8%A9_%D8%A7%D9%84%D8%A3%D9%88%D8%AA%D8%A7%D8%B1