تأملات في نشأة الكون ومصير النفس ج12

تأملات في نشأة الكون ومصير النفس ج12

Reflections on the origins of the universe and the fate of self-A12

نظرية الأوتار الكمومية أو الأوتار الكونية أو الأوتار الفائقة

نظرية الأوتار الكمومية أو الأوتار الكونية أو الأوتار الفائقة

هذه النظرية تقف اليوم على قمة العلوم الفيزيائية والرياضية، وظهرت شاملة ومكملة وموضحة بفكر جديد لكل أفكار نظرية النسبية العامة والخاصة.

نظرية الأوتار الكمومية 

أو الأوتار الكونية 

أو الأوتار الفائقة

هذه النظرية تقف اليوم على قمة العلوم الفيزيائية والرياضية، وظهرت شاملة ومكملة وموضحة بفكر جديد لكل أفكار نظرية النسبية العامة والخاصة، والنظرية الكمومية، والكمومية الثقالية، ولتوحيد القوى الأساسية في الكون. وعرفت الفترة بين 1984م و1986م بالثورة الأولى للأوتار الفائقة. فمن المعروف أنه توجد أربع قوى تتحكم في تفاعلات الجسيمات دون الذرية، هذه القوى هي أولاً قوة الجاذبية التي تعتبر أضعف القوى السائدة في باطن الذرة، على الرغم من تأثيرها الكبير في الكون بين الأجرام الفضائية، وثانياً القوة الضعيفة التي تعتبر مسئولة عن بعض ظواهر التحلل الإشعاعي لنواة الذرة، وثالثاً القوة الكهرطيسية التي تتحكم في دوران الإلكترونات حول النواة، ورابعاً القوة الشديدة التي تشد مكونات نواة الذرة من بروتونات ونيوترونات إلى بعضها البعض بقوة. بمعنى آخر إنّ القوى القوية هي المسئولة عن تماسك الكواركات بعضها مع بعض في البروتونات والنيوترونات محشورة بعضها مع بعض داخل أنوية الذرة. تلك القوى التي تحملها جسيمات تسمى البوزونات، وأيضاً الجسيمات المولدة للكتلة التي تسمى الفرميونات. وينحصر تأثير القوى الضعيفة والقوية في المستوى الميكروسكوبي (في بنية الكون الميكروسكوبية). ويمكن وصف القوى الأربع الأساسية في الكون، بتداخل الأوتار، حيث إنه باقترابها من بعضها والتصاقها تكوِن القوة الموحدة. ويفترض العلماء أن هذه القوى الأربع هي مظاهر مختلفة لقوة واحدة كانت موجودة عند حدوث الانفجار الكبير لحظة خلق الكون. وتتجلى نظري الأوتار بمفهوم الأكوان الموازية. كما أنّ قيمة المقاييس والتصورات في هذه النظرية تتراوح من صغيرة جداً إلى كبيرة جداً، من الجسيمات إلى المجرات. وإعطاء تفسيرات بفكر جديد لبعض الظواهر التي لم تكن مفهومة بدقة. هذه النظرية تسعى لتوحيد نظرية النسبية العامة بكل قوانينها ورياضياتها مع نظرية الكمّ بكل قوانينها ورياضياتها. فهي نظرية فلسفية من النوع الميتافيزيقي، حيث ترى هذه النظرية أننا نعيش في كون يلتقي فيه الخيال العلمي مع الحقيقة، كون يتألف من إحدى عشر بعداً، وأكوان موازية لكوننا أقرب إلينا مما نتخيل.

إن نظرية الأوتار هي عبارة عن خمس نظريات في الواقع هي مرتبطة بعضها ببعض بصورة حتمية، هي جميعاً أجزاء لكيان واحد متصل، تخضع خواصه التفصيلية حالياً للدراسات المستفيضة.

ويعتقد الفيزيائيين وعلماء الرياضيات أنهم بهذه النظرية، قادرين على التوصل إلى نظرية واحدة تستنتج من هذه النظريات الخمس، في إطار نظري فريد، لفهم العالم وفقاً لنظرية الأوتار، التي تصف جميع القوى وتوحدها، وتصف الجسيمات داخل الذرة. نظرية تصف كل الظواهر الفيزيائية. وأنهم قد يتوصلوا أخيراً إلى إطار ينسج كل الأفكار مع بعضها في ثوب متناغم لنظرية متفردة. نظرية كل شيء. حول القوانين الحالية للكون، ويرونّ أن هذه النظرية توحد القوانين المتعلقة بالأمور الكبرى والأمور الصغرى، القوانين التي تتحكم في فيزياء أبعد مناطق الكون وفي فيزياء أدق أجزاء المادة. لفهم العالم في أبعاده الكبرى من نجوم ومجرات وتجمعات المجرات وحتى ما وراء المدى البعيد للكون نفسه، وكذلك الفهم النظري للعالم في أصغر أبعاده من جزيئات وذرات وحتى الدقائق تحت الذرية مثل الإلكترونات والكواركات، وكذلك فهم كل ما يفسر تمدد السماوات من جهة وفهم ما يفسر البنية الأساسية للمادة من جهة أخرى. كل هذا من خلال الفهم المتطور للفضاء والزمان. وفهم الأبعاد الدفينة الملفوفة في نسيج الكون، الأبعاد التي تلتف بإحكام هندسي. ومن خلال فهم كل الأفكار التي تقدم منظوراً مدهشاً وثورياً عن الكون. ويشعرون بحماس حول التقدم الذي يجري للتوصل إلى النظرية الحتمية للطبيعة، النظرية الموحدة التي تتشابك فيها كل قوى الطبيعة والمكونات المادية في نسيج نظري واحد. نظرية الأوتار الفائقة، هذه النظرية التي ظهرت حديثاً، التي لها تأثير على مفاهيم الزمان والمكان والمادة وعلى الفهم الشامل للكون وفهم بنية الكون الميكروسكوبية. ومن المحتمل أن يكون للكون نهاية.

     نظرية الأوتارـــــ والسيمفونية الكونية ـــــ لها فكرة أساسية هي: أن كتل البناء الأساسية لكل المواد، وأيضاً لكل القوى الفيزيائية في الكون، موجودة في مستوى تحت الكم، وهذه الكتل تشبه أربطة أو أوتار مطاطية صغيرة جداً، وهي التي تصنع كل شيء وتحدد بالضبط أي نوع من المادة ينتج بواسطة هذه الأربطة المطاطية أو الأوتار، وكذلك تحدد سلوك هذه المادة، حسب التذبذب الذي يحدث، وهذا التذبذب يؤدي إلى نشوء القوى المختلفة الحاكمة للكون، وهذه السيمفونية الكونية تحدث عبر 11 بُعد منفصل مثل نظرية العوالم المتعددة. بمعنى أن كل ما هو موجود في الكون من أصغر جزيء وحتى أكبر مجرة يتكون من عنصر واحد تماماً، خيوط (نسميها أوتار أو أربطة مطاطية) مهتزة، متحركة، صغيرة جداً، من الطاقة، تهتز بأشكال مختلفة و بعدة اتجاهات وطرق، وكل اهتزاز معين لتلك الأوتار  يعطي الجزيء خصائص مختلفة، معطية كل أشكال مكونات الطبيعة ألمعروفه لنا. وحيث أن العالم يتكون من عدد هائل من هذه الأوتار المهتزة، فإنه بذلك يمثل سيمفونية كونية. وتقترح هذه النظرية أن المشهد ألمجهري تغمره أوتار دقيقة، تتحكم أنساق اهتزازتها في تطور الكون. هذه النظرية تقدم أحدث وصف للخواص فوق المجهرية للكون. ووفقاً لهذه النظرية فإن العناصر الأولية للكون هي فتائل دقيقة أحادية البعد تشبه الحلقة المطاطية المتناهية الصغر في سمكها والتي تهتز جيئة وذهاباً. وهذه الفتائل أو الأوتار توجد في أعماق المادة. بمعنى أن كل ما في الكون من مادة أو طاقة أو شحنات هي في الواقع أوتار ولكنها مهتزة بطرق مختلفة. والأوتار نوعان هي أولاً أوتار كونية، وهي بالغة الطول، تمتد في عمق الكون، وثانياً أوتار فائقة تتميز بأنها قصيرة جداً، وتستخدم لإثبات أن الجسيمات دون الذرية ليست نقاطاً ولكنها أوتار مهتزة. وحتى تقوم الأوتار الفائقة بالاهتزاز بالشكل الكافي فإنها تحتاج لأحد عشر بعداً بعد أن كانت عشرة أبعاد، هذا البعد الذي تم إضافته يسمح للوتر المهتز بالتمدد والاهتزاز بمساحة كبيرة جداً تصل إلى حجم الكون نفسه مشكلاً غشاءاً، إن فكرة إضافة البعد الحادي عشر للنظرية قادت إلى استنتاج أننا نعيش في كون موجود على غشاء في كون آخر ذو أبعاد أكثر، وكأننا موجودون في شريحة من كون مؤلف من عدة شرائح، وأنّ تلك الأبعاد والعوالم ( أغشية ) قد تكون ملاصقة لنا وحولنا في كل مكان لكننا لا نستطيع الإحساس بها لأن جزيئاتنا لا تستطيع اختراق الغشاء الذي نعيش عليه بكل بساطة. وتنبأت نظرية الأوتار بوجود جزيئات عديمة الكتلة تستطيع أن تنطلق بسرعة أكبر من سرعة الضوء، وتنبأت أيضاً بجزيئات بلا كتلة تماماً، غير مرئية وغير ممكن التحقق من وجودها، كانت تحتاج لعشرة أبعاد. وتم ربط نظرية الأوتار مع الجاذبية مع افتراض أن حجم الخيوط أو الأوتار أصغر  مئة مليار مليار مرة من الذرة.

 نظرية الأوتار وتكوين الجزيئات المسئولة عن نقل الطاقة:    

وقدم أصحاب نظرية الأوتار الفائقة، فكرة في فهم طبيعة الجاذبية،     مفادها أنّ الأوتار هي التي تكون الجزيئات المسئولة عن نقل الطاقة. وبما أن الوتر يحتوي على طاقة عالية وتفريغ نشط منذ ميلاد الكون، إذاً فهو يتضمن قدراً هائلاً من الكتلة. 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 حسب نظرية الأوتار ، مكون من وتر مغلق النهايات (كحلقة) ، وهذه الخاصية تجعله حراً طليقاً غير مرتبط بالبعد الذي نوجد فيه مما يؤدي إلى تسربه من الغشاء الذي نعيش فيه إلى أبعاد وأكوان أخرى ، ولهذا لا نشعر بقوته بسبب اختفائه السريع من بعدنا . وكذلك افترضت أيضاً نظرية الأوتار هو بما أننا نعيش في كون محمول على غشاء كبير شكلته الأوتار الممتدة في البعد الحادي عشر ، فهذا لا يمنع وجود غشاء آخر يحمل كوناً آخر بالقرب منا ، بل لا مانع إطلاقاً من حدوث تماس بين تلك الأغشية من وقت لآخر يؤدي إلى تحرير طاقة كبيرة تولد انفجاراً عظيماً لكون آخر .     

وبنظرة عامة: 

فإن نظرية الأوتار الفائقة ترى، أنّ الأغشية الكونية تنشأ عن تمدد اهتزاز الأوتار، مع احتمال اصطدامها ببعضها. وتتحرك الأوتار الكونية في عمق الكون مثل الأسواط المقرقعة التي تترك وراءها آثاراً عبارة عن مناطق تزداد فيها كثافة المادة، ومن ثم تتكون الأجرام الفضائية الهائلة كالمجرات، في أشكال منبسطة يفصل ما بينها مساحة شاسعة من المادة المظلمة. ويحاول العلماء التحقق من فكرة، أنه إذا كانت الأوتار موجودة منذ بدء الكون، فلابد أنها تركت أثراً على محتويات الكون من نجوم أو كواكب، وتمدد هذا الأثر بتمدد حجم الكون.    

نظرية الأوتار ترى: 

أن للعالم أبعاد أكثر كثيراً مما تشاهده العين ، وهي الأبعاد المضفرة بقوة في نسيج الكون المطوي (نسيج الزمكان) . إن هذه الأفكار المتميزة تشغل موقعاً مركزياً في طبيعة المكان والزمان . ويعتقد العلماء بأنه في الـــــ 10000 سنة الأولى من عمر الكون ، كانت تسوده الأوتار والإشعاعات الساخنة والجسيمات دون الذرية كالكواركات ، وعندما هبطت درجة الحرارة ، بدأت أنشوطات الأوتار في اجتذاب سحب الغازات والمادة المظلمة والاحتفاظ بها . كما يُعتقد أن المجرات المنفردة قد تكونت حول أنشوطة صغيرة ، بينما اجتذبت أنشوطة أكبر عدداً من المجرات لتكوين تشكيل عنقودي . وبوجه عام تفترض نظرية الأوتار الفائقة ، وتسمى نظرية الأوتار فائقة التناظر ، هذه النظرية تفترض أن العالم يتألف من عشرة أبعاد على الأقل هي ثلاثة أبعاد مكانية وبعد واحد زمني ، إضافة إلى ستة أبعاد جديدة لا يمكن رؤيتها لأنها مطوية على نفسها ، بمعنى أنها صغيرة جداً ، لا تشعر بها سوى القسيمات ، مما يسمح بتوحيد هويتها . أما لبنة الكون الحيدة فهي الوتر   الذي تقوم القسيمات المختلفة بتشكيل اهتزازات متباينة له .   

أساسيات نظرية الأوتار الفائقة: 

مبنية على تفسير الجسيمات الحاملة أو الناقلة للقوة، والمولدة للكتلة. فمن مفاهيم هذه النظرية مفهوم التناظر الفائق، وهو يعنى أنه يوجد رابطة بين كتلة الذرة وحاملات القوى، أي وجود تناظر فائق يربط بين الجسيمات الحاملة للقوى والجسيمات المولدة للكتلة. ومفهوم آخر وهو الثنائيات بمعنى إعطاء تفسيرين مختلفين لحالة واحدة. ومفهوم ثالث هو الثوابت المزدوجة التي تبين شدة التفاعلات . وحديثاً،ر هو أبعاد الفضاء، عدد أبعاد الفضاء في أكثر نظريات الأوتار الفائقة هو عشرة أبعاد، تسعة أبعاد مكانية وبعد زمني واحد. وحديثاً ، وباستخدام مقدرة التناظر الفائق ، تعلم الفيزيائيون طرق جديدة لحساب بعض خواص الازدواج القوي لنظرية معينة من نظريات الأوتار . وفي نظرية M- عدد الأبعاد هو (11) بعد ، وتظهر نظرية الأوتار الفائقة وجود ستة أبعاد مكانية إضافية على أنها مضغوطة ، وتُشبّه هذا الانضغاط بالأبعاد المختفية لجسم حجيم من فاصلة جداً بعيدة ، وكلما اقترب منا هذا الجسم تظهر وتتجلى أبعاده المختفية  . وطبقاً لنظرية الأوتار الفائقة، يخضع الكون كله وبما يحتوى، إلى أوتار أحادية البُعد مع توترات مختلفة، وتوتر كل وتر عبارة عن ذرة. والأوتار نوعان مفتوحة لها نقطتان وطوبولوجياً هي متكافئة مع الخط . ومغلقة نقاطها الإنتهائية متصلة ببعضها وطوبولوجياً هي متكافئة مع الدائرة أي الوتر المغلق دائرة . وفي نظرية الأوتار الفائقة الفضاء متعدد الأبعاد ، تصل أبعاده إلى 9 و 10 و 11 بُعد ، وفي النظرية البوزونية تصل أبعاد الفضاء إلى 26 بُعد . وفي نظرية M استبدلت طريقة الانفجار التقليدية ، بتصادم غشاءين عملاقيين متوترين ومتموجين نتج عنه الكون الذي نعرفه ، وهذه الفكرة جمعت أو مزجت فكرة الأكوان المتوازية الخيالية العلمية ، وفكرة الأوتار الكونية الفائقة لتوحيد قوانين الفيزياء التي تعبر عن قوى مختلفة في القدر والكيف ، بصياغة رياضية واحدة . وأخيراً ، نظرية الأوتار الفائقة تفترض أن تكون الجاذبية الأرضية نتيجة تردد الأوتار المغلقة ، وتوليد مجال مغناطيسي ثابت القيمة حول كل شيء ، وهذا ما يعطي للكتل أوزانها ، فالأوتار جزء من البنية الزمكانية للعالم ، وبالتالي فإن الجاذبية تظهر كصفحة بنيوية في هذه النظرية .

     ويمكن للفضاء أن يتمزق في نظرية الأوتار حيث أظهرت نظرية الأوتار، وللمرة الأولى، وبصورة مؤكدة أن هناك ظروفاً فيزيائية تختلف عن الثقوب الدودية والثقوب السوداء في أمور معينة يمكن في وجودها أن يتمزق النسيج الفضاء. وبالقرب من نهايات ثمانينيات القرن العشرين ، وعلى الرغم من أن هذه النظرية قد اقتربت كثيراً من صياغة صورة فريدة للعالم ، إلا أنها لم تصل لذلك ، ومن عام 1995م بدأت الثورة الثانية لنظرية الأوتار الفائقة ، وأظهرت نتائج الثورة الثانية أن كل النظريات الخمس للأوتار هي في الواقع أجزاء من إطار مغرد موحد ، أطلق عليها مؤقتاً نظرية –M . جاءت هذه التسمية لتدل على أشياء كثيرة مثل: نظرية الغموض، والنظرية الأم لكل النظريات، ونظرية الغشاء، ونظرية المصفوفات. ومع هذا فإن نظرية M- هي النظرية السادسة التي توصلت إلى أنه عدد أبعاد الفضاء أحد عشر بعداً فضائياً وواحد زماني، وأنه توجد أوتار متذبذبة، وأغشية ثنائية الأبعاد متذبذبة، وبقعاً ثلاثية الأبعاد متأرجحة تسمى الأغشية الثلاثية، وحزمة من مكونات أخرى كذلك. ولقد أيقن الباحثين في نظرية الأوتار أنه بإضافة بعد فضائي إلى نظرية الأوتار  ــــــ  بخلاف الأبعاد التسعة الفضائية والبعد الزماني ــــــ هذا سيسمح بالتوصل إلى كل الصور الخمس للنظرية بشكل مقنع تماماً ، بالإضافة إلى أن هذا البعد الفضائي لم يأتي من فراغ ، ولكنه أتي من تطور في الحسابات التي أصبحت أكثر دقة عما سبق ، حيث تحدد معادلات نظرية الأوتار كيف تتداخل الأوتار ، وبالعكس تحدد طريقة تداخل الأوتار معادلات النظرية . ومع هذا فأن الكثير ما زال غامضاً. وعلاقة نظرية الأوتار بفهم الثقوب السوداء والجسيمات الأولية، فقد قدمت أول رابطة نظرية بين الثقوب السوداء والجسيمات الأولية من خلال الفهم الدقيق للثقوب السوداء. هذه الرابطة تعرف تقنياً باسم التحول ألطوري أي التحول من شكلٍ لآخر.

المفهوم العام لنظرية الأوتار:

والمفهوم العام لنظرية الأوتار أنها ترى أن للعالم أبعاد كثيرة، وبعض هذه الأبعاد متجعد في أشكال دقيقة لكنها معقدة، يمكن أن تحدث لها تحولات غريبة تتقلص وتتمزق أثناءها هذه الأبعاد ثم تصلح من نفسها. في عالم له بعد زماني واحد، وعدد معين من الأبعاد الفضائية الممتدة (عادة تؤخذ على أنها ثلاثة)، وأبعاد إضافية متجعدة في أحد الأشكال التي تسمح بها معادلات نظرية الأوتار. وترتكز الفكرة الأساسية في نظرية الأوتار على أن المركبات الرئيسية للمادة ليست نقطية، بل وحيدة البعد، على شكل أوتار أو خيوط لا سمك لها ولكنها تهتز بأنماط مختلفة، وهذه الاهتزازات تمنح الأوتار عزماً حركياً جوهرياً هو ما يسمى باللف الذاتي. كما أن خصائص الأوتار كلها على نقطة واحدة، فهي لا تحب اللانهاية. ولازال الفيزيائيون يعملون بجهد للتوصل ولإدراك وفهم كاملا لنظرية الأوتار في القرن الواحد والعشرين. كما أن نظرية الأوتار الفائقة منطقية، ولكن من شدة الخيال فيها لم نستطع حتى الآن أن نختبر صحتها عملياً. ربما في المستقبل القريب يمكن فهم فيزياء الأوتار الحقيقية، ولا نملك الآن سوى الفهم العميق لكثير من البنية المنطقية والأساس النظري لنظرية الأوتار. والأمل معقود في أن نظرية الأوتار ستصف عالماً تطور إلى شكل ظهرت فيه خلفية متماسكة من الاهتزازات الوترية مؤدية إلى المفهوم المتفق عليه للمكان والزمان، وذلك بدءاً من نقطة البداية الخالية التي من المحتمل أن تكون في عصر سابق للانفجار الهائل. عصر في دنيا اللامكان واللازمان. وعموماً فإنه بمواصلة البحث عن النظرية النهائية، فإن الباحثين قد يجدوا أن نظرية الأوتار ليست إلا واحدة من الخطوات الأساسية على الطريق نحو فهم طريقة عمل الكون، أوفهم القوانين النهائية للكون، أو المفهوم الأعظم للكون.

    عزيزي الزائر - تابعنا في الجزء13  

عزيزي الزائر
أرجو أن يكون الموضوع قد نال رضاك

 ولكم كل التقدير والاحترام

وسلام الله عليكم جميعا

وسنتناول أيّ موضوع بأفكار ورؤى  جديدة

انتظرونا قريباً

== القادم أجمل ==

 أنظروا الجزء رقم13