[tender]

--------------------------------------------------------------------------------

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 بالشكلالكافي 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.


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.

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).
-----------------------------------------------------------------

منشأ الانفجار العظيم ونظرية الأوتار الفائقة.



((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.

الشكل التالي يوضح الأغشية الكونية التي تنشأ عن تمدد اهتزاز الأوتار واحتمال اصطدامها
ببعضها برسم بسيط ثنائي البعد:






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 واللذي بدأ العمل به هذا الشهر). 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.

**** أنتهى ****


---------------
المصادر
كتاب الدقائق الثلاث الأولى (ستيفين وينبيرغ)
كتاب الكون الأنيق (براين غرين).
أرشيف الـ BBC NOVA من موقع www.pbs.org

ملاحظة : كنت قد نشرت هذا الموضوع العام الماضي في منتدى اخر .