عوده مره أخرى لعالم الفيزياء و موعدكم مع المحاضره الاخيره
المحاضره التاسعه
قرأنا في اامحاضره السابقه عن النموذج المعياري و انه بيوصف ثلاثة من قوى الطبيعة الأربعة (القوة الكهرومغناطيسية, القوة النووية الضعيفة, القوة النووية الشديدة) ضمن نموذج واحد حيث تُمثّل كل قوة بجسيم و بتتبادل جسيمات المادة التأثير بينها بتبادل جسيمات كل قوة.
لكن الوصف دا منجحش في ضم القوة الرابعة “قوة الجاذبية” مع بقية القوى ضمن النموذج … و كان فيه محاولات كتير عشان كدا و افترضنا كذا نموذج اشهرها نظرية الأوتار … نظرية الأوتار مش نظرية أساسية أو مبرهن عليها بالتجارب و لكنها من أكتر مجالات الفيزياء الحديثة في النشاط و التفاعل بين الفيزيائيين و عشان كدا هنتكلم عن افكارها الأساسية.
بتفترض نظرية الأوتار أن كل الجسيمات الأساسية على اختلافها بتتكون في الأساس من وتر مهتز … و الأوتار هي المُكوّن الأساسي للكون و زي ما بيحصل في اوتار القيثارة ان كل تردد مختلف للاهتزاز بيدينا نغمة مختلفة برضه في نظرية الأوتار كل تردد مختلف بيزامن جسيم مختلف.
و الاوتار دي موجدة في شكلين إما حلقات مغلقة أو اوتار مفتوحة و القانون الوحيد اللي بيحكم الاوتار دي ضمن الفرضيات الحالية أن تكون مساحة الحلقات اصغر ما يمكن … عشان كدا من الأسهل لينا اننا نتخيل هذه الأوتار زي الاساتيك اللي بنربط بهيها الفلوس .
بدء التفكير بالنظرية دي من نهاية الستينات كنظرية لوصف القوة النووية الشديدة و لكن نجاح النموذج المعياري في الوقت دا خلى جعل الفيزيائيين يهملوا التفكير فيها … لكنهم بعد كدا لاقوا في نهاية السبعينات انها تنفع لوصف القوى الأربعة بحيث تمثل كل قوة زي ما قولنا قبل كدا بجسيم و بنسميها “بوزونات”.
و عشان كدا النظرية في البداية اتسمت بنظرية الأوتار البوزونية و لكنها كانت بتدينا قيم لا نهائية لبعض القياسات و انها بتفترض وجود جسيمات اسرع من الضوء و بتتطلب وجود 26 بُعد بدل الأبعاد الأربعة اللي احنا عارفينهم 3 أبعاد للمكان و واحد للزمان.
و المشكلة دي اتحلت عن طريق فرضية “التناظر الفائق” و بيفترض التناظر دا ان لكل جسيم قوة “بوزون” شريك من جسيمات المادة زي الفيرميونات و اللي وضح دا جون شوارتز في بداية الثمانينات أن الفرضية هتحل بعض المشكلات و بتتطلب وجود 10 أبعاد بس و بقى اسمها نظرية “الأوتار الفائقة”.
بعد نظرية الاوتار الفائقة بعشر سنوات ظهرت خمسة نماذج من نظريات الأوتار الفائقة كل منها بتشكل نظرية محتملة لتوحيد قوى الطبيعة الأربعة و اللي شكل تناقض كبير عشان نظرية منهم هي اللي هتكون صح بس … لكن عام 1995 بيّن الفيزيائي ا إدوارد ويتن من معهد الدراسات المتقدمة في برينستون أن النظريات دي متكافئة و أنها بتشكل حالات مختلفة لنظرية أشمل بس ليها 11 بعداً اتسمت ب “النظرية M”.
لكن لغاية دلوقتي محدش وضع تصور متكامل او حتى مجموعة معادلات واضحة كأساس للنظرية و لكنها بتفترض بشكل رئيسي أن الأوتار دي ملهاش بُعد واحد زي الخيوط و لكن ليها بعدين و كأنها عاملة زي الخيط من بعيد فبنشوفه بُعد واحد و لكنه تحت الميكروسكوب هيظهر كالأسطوانة نفس الفكرة دي هي الأوتار ان أحد ابعادها صغير بنشوف الوتر كانه خيط بس
وضح الفيزيائيون بعد كدا أن نظرية الأوتار ليها عدد كبير من الحلول اللي بتعطي قيم مختلفة للثوابت الفيزيائية اللي تصف عالمنا … و عدد الحلول كبير جدا بأنه واحد و بجانبه 500 صفر و بتظهر هنا أكبر الاعتراضات على نظرية الأوتار فعدد الحلول دي بيخليها منيعة ضد النقض او البرهان فكل تجربة مش هتتفق نتائجها مع تنبؤات اي من الحلول هتلاقي في المقابل عدد كبير جدا من الحلول اللي هتنسجم مع النتائج
فيه علماء بيوصفوا النظرية بأنها ليست خطأ و هي الجملة اللي قالها الفيزيائي وولفجناج باولي لما كان بيعترض على غموض و عدم دقة فكرة فيزيائية ما … لكن العماء زي شيلدون جلاشو و لي سمولين قالوا ان اهتمام الفيزيائيين الزائد بنظرية الأوتار على حساب النظريات المُحتملة الثانية هو مشكلة اعاقت تقدم الفيزياء … دا غير المشكلة الأكبر أن التنبؤات الحالية لنظرية الأوتار مش ممكن التحقق منها بشكل مباشر على الأقل لأن بعضها بيستلزم بناء تجارب بيوصل حجمها لحجم مجرتنا مثلا … في المقابل العديد من الفيزيائيين البارزين شايفين أن نظرية الأوتار لازم تكون خطوة كبيرة في الطريق الصحيح … و بتقدم النظرية في ذلك عدة فرضيات و تنبؤات زي الأكوان الموازية و المبدأ الهولوغرافي
و بكدا نكون شرحنا النظريات الأساسية اللي وضعها الفيزيائيون لوصف عالمنا و اللي بنعتمد عليها لفهمنا للعالم اللي احنا عايشين ممكن في النظريات دي وصف جزء من الحقيقة الكاملة لكن المستقبل ممكن هيخبي لينا حقائق أغرب من الخيال…..
نلتقى معكم على خير بأذن الله فة مواضيع أخرى جديده و مفيده…
نتمنى لكم التوفيق……
