نظرية الوتار

تستند إلى معادلتالكون الحديثة حول تركيب الفكارهي مجموعة من معقدة، تنص هذه المجموعة من الفكار على أن الشياء مكونةرياضية

من أوتار حلقية مفتوحة متناهية في الصغر ل سمك لها و أن الوحدة البنائية ونيترونات و بروتونات و إلكتروناتالساسية للدقائق العنصرية، من

تجعلها في حالة من عدمالطاقة، عبارة عن أوتار حلقية من كواركات الستقرار الدائم وفق تواترات مختلفة وإن هذه الوتار تتذبذب فتصدر

نغمات تتحدد وفقها طبيعة وخصائص الجسيمات الكبر منها مثل البروتون والنيوترون واللكترون، أهم نقطة في هذه النظرية أنها تأخذ في الحسبان

، فتوحدهاالنووية والقوى والكهرومغناطيسية الجاذبيةكافة قوى الطبيعة: في قوة واحدة ونظرية واحدة، تسمى النظرية الم.

على أنها حالت اهتزاز مختلفة لوترالمادةتهدف النظرية إلى وصف Quantum Mechanics ميكانيكا الكم الجمع بين النظريةأساسي وتحاول هذه

التي تفسر القوى الساسية المؤثرة في عالم الصغائر (القوة النووية النظرية النسبيةالضعيفة، القوة الكهرمغنطيسية، القوة النووية القوية) و بين

التي تفسر قوة الجاذبية في عالمGeneral Theory of Relativity العامة

الكبائر ضمن نظرية واحدة والتي تقول بإن الكون هو عالم ذو عشرة أو أو6أحد عشر ب_عد̂ا، على خلف البعاد الربعة التي نحس بها و أن هنالك

، غير محسوسة ومع الزمن أبعاد أخرى، إضافة^ لبعاد عالمنا الثلثة 7 متكورة على نفسها. أما هذه النظرية الجديدة فتعتقد بأن الكون مكون من

بعدا، ا_ختزلت فيما بعد إلى عشرة أبعاد. ولتوضيح هذه الفكرة يستعمل26 ، فعندما تنظر للخرطوم من بعيد ل ترىالماءالبعض مثال خرطوم رش

متعرج. لكنك بفحصه عن كثب سترى أنه عبارة عن جسم فيخطسوى ثلثة أبعاد حيث أن البعاد الجديدة ملتفة على نفسها في جزء صغير جدا.

الذي نعيش فيه ليس وحيدا،الكوناستنادا إلى نظرية الوتار الفائقة فإن أن هذهالعلماءوإنما هنالك أكوان عديدة متصلة ببعضها البعض، ويرى

الكوان متداخلة ولكل كون قوانينه الخاصة به، بمعنى أن الحيز الواحد في عالمنا قد يكون مشغول̂ بأكثر من جسم ولكن من عوالم مختلفة، وبحسب

أوتار فائقة متذبذبة، فالكونسيمفونيةهذه النظرية فإن الكون ما هو إل ليس إل ومن الممكن معرفة الكون ومما يتكوpن من خللموسيقيعزف

معرفتنا للوتار ونغماتها، فالكون يتصرف على نمط العزف على الوتار. لمنشأ الكون أن هذه النظريةالدينيةيرى البعض من المقتنعين بالنظريات

مثل العديد من النظريات التي سبقتها والتي تتحدث عن نشوء الكون، مثل Everything (نظرية كل شيء)؛ و Big Bang Theory (نظرية النفجار الكبير

Theoryماهي الى محاولت لنفي الفكرة التوحيدية السائدة بأن هناك (

خالق عظيم لهذا الكون بينما يرى البعض الخر أن في هذه النظرية تأكيد.السحر و الروح شائعة مثل ميتافيزيقيةغير مباشر لفكار دينية

بما أنAlan Guth) 1947 المريكي غوث (مواليد الفيزيائييقول العالyم

ل متناهية، إذا منمساحاتالكون ولد من العدم وبما أن العدم يمتد إلى المتوقع نشوء أكوان لمتناهية في أجزاء مختلفة من العدم. أما العالyم

فيقول:Martin Rees) 1942 والفيزيائي المريكي ريز (مواليد الكوزمولوجي

بما أنه توجد عوالم مختلفة وعديدة، إذا من المتوقع وجود عالم كعالمنا. وي_قد~م مثل̂ على ذلك، إذا دخلنا إلى متجرة لبيع الثياب حيث توجد ثياب

بمقاييس مختلفة وعديدة فليس من المستغرب حينئذ� أن نجد ثوبا بمقاسنا.لذا ليس من المستغرب وجود عال�م كعالمنا لنه توجد عوالم عدة ومختلفة.

:الطبيعةيعترف علماء اليوم بوجود أربع قوى مستقلة في

فيالجاذبية مفهوم إسحاق نيوتنالجاذبية حيث أدخل • حياتنا اليومية وكيف أنها تحفظنا وكل ما حولنا من أجسام

في مداره حول الرضالقمر كما تحفظ الرضمرتبطين بسطح وهي القوةالشمسوتحافظ على الرض في مدارها حول

المهيمنة على مستوى الكون.

،و هي المسؤولة عن التجاذبالقوة الكهرومغناطيسية• بين الجزيئات المختلفة في الشحنة و التنافر بين الجزيئات

المتشابهة في الشحنة وهي القوة التي تحافظ على استقرار من خلل تحديد مدارات اللكترونات وهي القوة المهيمنةالذرة

جيمس حيث قام الفيزيائي السكتلندي الكيمياءفي قوانين الكهرباء وفي منتصف القرن التاسع عشر بتوحيد ماكسويل

في إطار المجال الكهرومغناطيسي وذلك بعدوالمغناطيسية دراسة مستفيضة للتجارب العلمية التي أنجزها الفيزيائي

فتم ملحظة ظهور حقل مغناطيسيميخائيل فارادايالانجليزي

عند تحول الحقل الكهربائي. وبهذا ظهرت القوة الكهرومغناطيسية و نلحظ فعل أن الكهرباء و المغناطيس ل يمكن التفرقه بينهما و

ذلك لن المجال المغناطيسي ينتج عند وجود تيار كهربائي، فليمكن حدوث أحدهما دون حدوث الخر.

النيوترونات المسؤولة عن ارتباط القوة النووية الشديدة• الذرة. كما هو معروف، النواةنواة في داخل بالپروتونات

إيجابيا وهي لذلك تتدافع إن تركت لشأنها بفعل القوةمشحونة الكهربائية ممزقة عرى النواة وهنا تتدخل القوة الشديدة للتغلب

إلى بعضها محاولة لمالبروتوناتعلى القوى المذكورة وتقريب شمل النواة ولتخلق نوع من التوازن الدقيق بينها وبين القوة

) (التي تسعى إلى تفجير النواة).repulsive التنافرية (الكهربائية

عندما يطلق العنان للقوة النووية الشديدة تنشأ نتائج كارثية، فمثل تتحررالقنبلة الذرية عن عمد في اليورانيوم تشطر نواةعندما

الكميات الهائلة من الطاقه الحبيسة داخل النواة في شكل انفجار الطاقةنووي مروع. حيث تطلق القنبلة النووية مليون ضعف من

التي يعطيها الديناميت ويؤكد ذلك بشكل جلي حقيقة أن بإمكان القوة الشديدة توليد طاقة تتعدى طاقة المتفجرات الكيميائية التي

تحكمها القوة الكهرمغنيطيسية. تفسر القوة الشديدة أيضا سبب ليس إل فرن نووي ضخم تتحرر فيهالنجمإضاءة النجوم بأن

كانت ناجمهالشمسالقوة الشديدة سجينة النواة. ولو أن طاقة بدل من الوقود النووي لما أطلقت الشمس إلالفحمعن حرق

جزءا ضئيل من ضوئها ولخبت بسرعة متحولة إلى رماد. وبدون الشمس تبرد الرض وتنقرض كل أشكال الحياة عليها وبدون

القوة الشديدة ليمكن أن توجد الشمس و بالتالي ل يمكن أنتنشاء الحياة وترتقي.

، و هي القوة التي تتحكم بتحللالقوة النووية الضعيفة• الجسيمات الولية داخل الذرة والمسؤولة عن نشاط الذرات

التياليورانيوم. لبعض النوى كنواة الشعاعالثقيلة غير مستقرة كتل هائله تؤدي الى تحللها تلقائيا وإطلق شظايابروتون 92تضم

. النوى في هذهبالنشاط الشعاعيوبقايا صغيرة فيما ندعوه هي ببساطة نوى غير مستقرة وتجنح الى التحلل (العناصر

disintegrationلذا لبد من تواجد قوة أخرى ضعيفة لتتحكم (

بالنشاط الشعاعي وتكون مسؤولة عن تحلل النوى الثقيلة. هذه هي القوة الضعيفة التي تتسم بسرعة الزوال والتلشي إلى حد

أننا لنتحسسها مباشرة في حياتنا لكننا نستشعر آثارها غير بالقرب من قطعة اليورانيومعداد جايجرالمباشرة. فعندما نضع

تتناهى إلى مسامعنا الطقطقة التي تقيس النشاط الشعاعي للنوى الناجم عن فعل القوة الضعيفة. ويمكن أن تستخدم الطاقة

المتحررة من قبل القوة الضعيفة لتوليد الحرارة أيضا، فمثل إن الشديدة الموجودة في باطن الرض قد نجمت جزيئا عنالحرارة

تحلل العناصر المشعة في عمق نواة الرض تتفجر هذه الحرارة إن وصلت سطح الرض. وبالمثلبراكينالهائله بدورها في هيئة

والتي تستطيع توليدمفاعل نوويفإن الحرارة التي تنتج في نواة طاقة كهربائية تكفي لنارة مدينة كاملة تعزى أيضا إلى أثر القوة

الضعيفة.

لتفسير قوة الجاذبية. أحدها أن النظامنيوتنكان هناك نواقص في نظام كان يقول بأن قوة الجاذبية لحظية، أي كأن هنالك حبل يربط الرض

تعمل فقطالجاذبيةبالشمس فل تحتاج قوة الجاذبية إلى مدة للنتقال، وأن و تصبح هذه القوةالمجرات و النجوم و كالكواكبعلى المدى الضخم

. و أنه على الرغم من أنالذراتمعدومة في الجزيئات الصغيرة و داخل

الجاذبية تبدو هي القوة الكثر وضوحا إل أنها تعتبر ضعيفه جدا جدا مقارنة بالقوى الخرى فعلى سبيل المثال يمكننا باستخدام المغناطيس أن نرفع

الضئيل الحجمالمغناطيسمسمار من على سطح الرض، نلحظ هنا أن آينشتاينهذا قد تغلب على الجاذبية الناتجة من هذا الكوكب الضخم. لكن

هي السرعة القصوى في هذاسرعة الضوءرأى خلف ذلك و هو أن ، فل يمكن للجاذبية بأن تكون أسرع من الضوء فقام آينشتاين بتفسيرالكون

تصنع انحناء في الفضاء و يتسبب هذاالكتلةأدق لهذه الجاذبية و هي بأن في تدحرج (انجذاب) الجسام الخرى إلى الكتلة على هذا المنحدر، فكان

هذا الكتشاف مدخل الى فكرة توحيد القوى في هذا العالم تحت قوةواحدة تحكم هذا الكون ولكن آينشتاين توفي قبل أن يحقق ذلك.

توحيد القوى الربعة

واحدة تصبح معهارياضية أو علقة نظرية هو إيجاد للفيزياءالهدف الكبير بالقوةالقوى الربعة حالت� خاصة من قوة وحيدة اصط_لyح� على تسميتها

ولكن هذا الهدف يواجهه مشكلت� عديدة، أهمها وجود نظريتينالفائقة كبيرتين تسودان الفيزياء، هما: نظرية أينشتاين في النسبية والنظرية الكمية، و حتى الن لم يتمكن الفيزيائيون من توحيد هاتين النظريتين على نحو� كل~ي�

النظريةوم_ر�ض�. تقوم الفيزياء الحديثة على ركيزتين أساسيتين، الولى هي ، و التي تمنحنا الطار النظري لفهم العالمآينشتاين للبرت النسبية العامة

وتجمعات المجرات، وحتى ما وراءوالمجرات النجومفي أبعاده الكبرى: ، وهي التيميكانيكا الكمالمدى البعيد للكون نفسه. أما الركيزة الثانية فهي

والذراتتزودنا بالطار النظري لفهم العالم في أصغر أبعاده: الجزيئات وبالرغم من إثباتوالكواركاتوحتى الدقائق تحت الذرة مثل اللكترونات

صحة التنبؤات التي بشرت بها كل من هاتين النظريتين، إل أن الوسائل النظرية في البحث أدت وبشكل ل يقبل الجدل إلى نتيجة غير مريحة في

نفس الوقت وهي أن النظرية النسبية العامة ونظرية ميكانيكا الكم، تنفي احداهما الخرى بحيث ل بد من أن تكون واحدة منهما فقط على صواب.

الفيزياءوهكذا فإن النظريتين اللتين تشكلن أساس التقدم الهائل في خلل المائة عام الماضية غير متوافقتين.

ترى النسبية العامة الكون� كمت�ص�ل مكاني–زماني محد�ب بسبب وجود كتل ؛ وهي تفسر الجاذبية تفسيرا جيدا. أما النظرية الكمية فهيكالشمسكبيرة

التي ي_ع�د تحديبهاparticlesتهتم عموما بالجسام الصغيرة، كالجس�ي�مات

للمكان–الزمان مهم�ل̂ لضآلته. تدريجيا أصبحت النظرة السائدة للقوى على أنها تباد_ل لجس�ي�مات بين الجسام المتفاعلة: فتناف_ر إلكترونين (التفاعل

،messenger photons لفوتونات ناقلةالكهرومغناطيسي) يتم بسبب تباد_لهما

وليس بسبب ت�ضاد~هما. وقد ع_م~م�ت� هذه النظرة على بقية القوى، فافت_رyض� . أماgravitons الجرافيتوناتأن الجاذبية تسري عبر تباد_ل جسيمات تسمى

فيما التفاعل القوي،Z ± وWالتفاعل الضعيف فهو يتم بواسطة جسيمات

بين الكواركات، تلك الجغسيمات التي gluons الغلوو_ناتيتم عبر تباد_ل

ي_فتر�ض أنها تؤلف الپروتونات والنوترونات. وهكذا صار مشروع توحيدالقوى، من هذا المنظور، مرادف̂ا للبحث عن المرك�بات الساسية للمادة .

كانت أول محاولة لتوحيد هذه القوى الربعة في العصر الحديث هي محاولة توحيد القوة الكهرومغناطيسية و القوة النووية الضعيفة تحت

. كان التوحيد مجرد حسابات رياضية و قامواالقوة الكهروضعيفةمسمى . ولكنz-particleباستنتاج جزيء جديد لحامل هذه القوة الموحدة و سموه

المشكلة الرئيسية في هذا التوحيد كانت التنبآت بأن القوتان لن تتوحدا إل قعر أضخم نجومحرارةتحت طاقات حرارية هائلة جدا أعلى حتى من

ولكن تم إثباتفترة النفجار العظيمالكون. مثل هذه الحرارة تواجدت في أن هذه الطاقة الحرارية العالية يمكن بالفعل إنتاجها عن طريق مصادمة

والتي أدت إلى نشوءanti-proton بروتون مضادجزيء بروتون مع جزيء

طاقة هائلة جدا مقاربة لما كانت عليه حرارة النفجار العظيم.

القوة النووية و القوة الكهرومغناطيسيةبعد إثبات إمكانية الدمج بين بأنه إذا ماتم العودة بالزمن أكثر للوراءالرياضية إستمرت التنبؤات الضعيفة

القوة أشد بكثير و حينها تذوب أيضا الحرارة لصبحت الكونإلى بداية بفعل هذه الحرارة و تتوحد مع النووية الضعيفة والنووية القوية

الكهرومغناطيسية لتكون قوة واحده و اسم الجزيء الحامل لهذه القوة هو. لكن لم يتم اكتشاف هذا الجزيء بعد.Xبوزون يسمى بوزون

لهدف توحيد هذه القوى الربعة يأمل العلماء في التوصل إلى مجموعة من gauge symmetry التناظر المعياريالتناظ_رات الرياضية التي ي_طل�ق عليها اسم

والتي ل يمكن وصفها بكلمات بسيطة. يرتبط التناظر المعياري، بفكرة المعاير(تبديل المستوى أو قيمة الكمية) وتتصف جملة� ما بتناظر معياري� إذا

لم تتبدل الطبيعة_ الفيزيائية للجملة نتيجة تحويل من هذا النوع، ولتوضيح الفكرة يستعمل البعض مثال السفر بالقطار فإذا كن�ا مسافرين، مثل̂، في

خط~ية منتظمة لما شعرنا بأثر لحركته؛ أما إذا دار القطاربسرعة يسير قطار على خط� متعرج فإننا سنشعر بقوة تختلف من نقطة إلى أخرى بحسب السرعة وتقوس الخط. فإذا أجرينا تحويل̂ معياري�ا على أثر الدوران من

خلل إدخال حقل جاذبية يعو~ض عن التبدلت من نقطة لخرى، نعود من جديد لنشعر وكأن القطار ساكن على الرغم من دورانه، بذلك نكون قد جعلنا قوانين الفيزياء ل تتبدل بالنسبة إلى تحويلت معيارية محل~ية تتعلق

بالمسافة .

الهدف الرئيسي هو توحيد القوى السابقة كل~ها مع الجاذبية. وأفضل نظرية (تناظرتناظ_ر فائقمرش�حة الن هي نظرية "الوتار الفائقة" التي تبحث عن

، لكل فرميون نظير فائق هو عبارةالفرميونات و البوزوناتإفتراضي بين يحل المشكلة. وتفترض هذهsupersymmetryعن بوزون و العكس صحيح)

النظرية أن عالمنا يتألف من عشرة أبعاد على القل: البعاد الثلثة المكانية والب_عد الزمني، إضافة إلى ستة أبعاد جديدة ل نراها لنها منطوية على ذاتها

(أي أنها صغيرة جد�ا، ل تشعر بها سوى الج_س�يمات، مما يسمح بتوحيد الذي يمكن أن نقول،Stringهويتها). أما لبنة الكون الوحيدة فهي "الوتر"

في تبسيط مفرط، بأن الجسيمات المختلفة تشك~ل "اهتزازات" متباينة له. يعتقد البعض إن محاولة التوحيد الفيزيائي لهذه القوى الربعة شبيه نوعا ما

بفكرة التوحيد الدينية واليمان بإله واحد.

جدول زمني

غبرايل فينيزيانو من مؤسسي نظرية الوتار الفائقة

يمكن تلخيص الجدول الزمني لنشوء فكرة الوتار الفائقة بالتالي:

غبرايل اليطالي وعندما كان الفيزيائي 1968في عام • يحاول فهم القوة النووية الشديدةGabriele Veneziano فينيزيانو

السويسري الرياضياتإكتشف أن معادلة رياضية قديمة لعالم تطابق مفهوم القوةLeonhard Euler) 1783 - 1707(ليونارد أولير

النووية الشديدة.

ظهرت نظرية أخرى اسمها1970في عام • نجحت في وصف التفاعلت الشديدةالكروموديناميك الكمومي

وبنتيجة ذلك وبالرغم من حصول قدر هائل من العمل في النظرية الوترية أثناء تلك المرحلة المبكرة هجر معظم الناس الموضوع في أواسط السبعينات عندما أنشئ الكروموديناميك

الكمومي.

(مواليدجون شوارتز قام المريكي 1974في عام • ) بدراسة1979 (إنتحر في عام جوئيل شيرك) والفرنسي 1941

في آنالجاذبيةاستخدام الوتار لتوصيف القوة النووية الشديدة و واحد وتوصلوا إلى أن الوتار يجب أن تكون أصغر بكثير مما كان

يعتقد في البدء .

وبعد إنتحار جوئيل شيرك تعاون جون1980في عام • )1946 (مواليد مايكل جرينشوارتز مع الفيزيائي البريطاني

Michael Boris Greenبخصوص تطوير السلوك الرياضي المفصل

في1984للنظرية الوترية ذات البعاد العشرة ونجحوا في عام حذف الشذوذ المتعلقة بنظرية الوتار وأدى ذلك إلى إزدياد تقبل

و أزداد بشكل كبير عدد المشتغلين بهذا الموضوع.النظرية

نموذج الوتر

بمقتضى نظرية الوتار هذه فإن محتويات الكون ليست ج�سيمات أوليةParticlesبل خيوط دقيقة جدا، ذات ب_عد واحد أشبه بأشرطة مطاطية ،

متناهية الدقة، تتذبذب إلى المام والوراء. وتقول هذه النظرية أن الوتار مقومات مجهرية فائقة الصغر تتكون منها الجسيمات الدقيقة التي منها

الساسيه تتكون من أوتار دقيقهالطبيعةتتكون الذرات وعليه فإن لبنات بدءا من أجسادناالمادةمهتزه. فإن كان ذلك صحيحا فإن كل أشكال

وانتهاءا بالنجوم البعيدة تتكون في الجوهر من أوتار. لم يشاهد أحد هذه الوتار ذلك انها اكثر الوتار ضالة من ان ترى او تلحظ ويبدو عالمنا وفقا

لنظرية الوتار الفائقة مصنوعا من جسميات نقطيه لن أدوات قياسنا بدائية وبسيطة لدرجة لتسطيع معها أن تتحسس تلك الوتار الضئيلة. وطول الوتر، كما يزعم أصحاب هذه النظرية، أصغر بمقدار مئة بليون بليون مرة من نواة

Murray موري غيلالذرة. هذه الصورة تكملة للفكرة القديمة التي أدخلها

Gell-Mann و كازوهيكو نيشيجيما Kazuhiko Nishijima والتي1961 في عام

. حيث أضافتكواركاتنصت على إن النيوترونات والپروتونات مصنوعة من نظرية الوتار الفائقة إن على هذه الكواركات أن تكون مضمومة معا بقوة

ما، وبذلك كانت الصورة أن الوتار وصف للقوة التي تمسك بالكواركات معا، على شاكلة نتف من المطاط. ويمكن أن يتخيل المرء بأن الكواركات وكأنها

مربوطة عند أطراف هذه الوتار.

تنص النظرية بأن الوتر (الوحدة البنائية الساسية للدقائق العنصرية من إلكترونات و بروتونات و نيترونات و كواركات) من المحتمل أن يكون عبارة عن خيط دائري مغلق ومن المحتمل أيضا أن يكون خيط مفتوح بطرفين.

القوة نووية و القوة نووية قوية و الكهرومغناطيسيةفبالنسبة للقوى الثلثة يكون الوتر مفتوح و بطرفين “ملتصقين” بغشاء الكون, أما بالنسبةضعيفة فالوتر عبارة عن خيط دائري ليس له طرف ليرتبط بهذاالجاذبيةلقوة

الكون بل له الحرية بالدخول و الخروج من هذا الكون. وللتوضيح فعندما يجذب المغناطيس المسمار من على سطح الرض فالجزيئات التي تجذب

المسمار إلى المغناطيس مثبته على غشاء الكون. أما القوة المضادة و هي قوة الجاذبية فجزيئاتها تدخل و تخرج من هذا الكون لعدم ارتباطها

بالغشاء، لكن ل يوجد حتى الن أي اثبات عملي على هذا الكلم لن هذه الوتار متناهية في الصغر ومن المستحيل رؤيتها لذلك فالطريقة الوحيدة

لختبار هذه النظرية هي البحث عن تنبؤات هذه النظرية.

من المفترض أن تقوم نظرية الوتار الفائقة بفهم جميع الحداث المبكرة أنستيفن هوكينغ حيث يعتقد النفجار العظيمعند نشوء الكون و وقوع

الهائلة للنفجار العظيم تؤدي إلى انعدام الفوارق بين الزمنالحرارة والفضاء، وي_صبح الزمن ب_عدا فضائيا، أي أن الزمن "يتفضأ" على حد تعبير

هوكنغ. وقد استند هوكنغ إلى العداد التخيلية، وطبقها على مفهوم الزمن، وعند ذلك سيفقد الزمن طابعه الساسي في جريانه الدائم باتجاه واحد

(هو المستقبل)، أو ما ي_سمى سهم الزمن، وهذا الزمن الخيالي سيؤشر إلى التجاهين المتعاكسين. وتصور هوكنغ أن الزمن يرتد إلى الوراء في

ظروف خاصة: يحدث هذا كما قال، عندما يكفp الكون المتحدد حاليا عن الكون في قشرة ألف هوكينغ كتابه 2002النمو ويبدأ بالتقلص. في عام

وفيه يقول إن الكون بدأ في شكل كرية مفلطحة في أجزاء منها، تشبهجوز لم تعد كاملة السواد،الثقوب السوداء في حجمها وشكلها وإن الجوزقشرة

وانما هي تشع وتتبخر لتتلشى، وحيث ينشأ الكون من بذرة حجمها وشكلهاكثمرة جوز.

) في1963 (مواليد Brian Greene بريان غرينإستنادا إلى العالم الميركي فإنه في ومضات زمنيةThe Elegant Universe) 2000 (الكون النيقكتابه

قصيرة جدا (نحو واحد على عشرة مليين الترليونات، الترليونات، الترليونات من الثانية) ومسافة فضائية قصيرة جدا (نحو واحد من بليون ترليون ترليون من السنتيمتر)، تشوه اضطرابات ميكانيك الكم والفضاء والزمن الى حد أن المفهوم التقليدي لليسار واليمين والخلف والمام، والعلى والسفل والقبل والبعد يصبح ل معنى له ويعتقد غرين ان العالم مشرف على ثورة كبرى، ستكشف النقاب عن الطبيعة الجوهرية للزمن والفضاء، هذه ستتمخض

عن صوغ لقانون طبيعي جديد بكل معنى الكلمة سي_لزم العلماء على التخلي عن مصفوفة الفضاء - الزمن التي كانوا يتعاملون معها لقرون،

والزمن.الفضاءمقابل عالم مجرد من

يعتقد المؤمنون بهذه النظرية بأن هنالك إمكانية حول انبثاق الجوهر من البعاد الضافية أكثر من أبعاد الفضاء الثلثة المعهودة ويتكئون هنافيزياء

على نظرية الوتار، التي تتنبأ بوجود عشرة أبعاد، أربعة منها هي أبعادنا . أما الستة المتبقية فينبغي أن تكونالزمنالثلثة المعروفة مضافا إليها

خفية. وهناك بديل آخر، هو تطوير لنظرية الوتار، وذلك بإضافة بعد آخر

إلى العشرة، ليصبح عدد البعاد أحد عشر. وهذا كله بعد الحتكام إلى حولنظرية النسبية العامة ليجاد حل مفترض للتنسيق بين الرياضيات

الذرة الذي يتعامل مع اجزاء ميكانيك الكمالجاذبية، ونظرية

توضيح

العود الوتار الفائقة فكر في أوتار نظريةلتوضيح فكرة • الصوت وكيف أن العازف ينظم إيقاع الوتر و الغيتار أو الكمانأو

بواسطة شد أو رخي الوتر الواحد بواسطة المفتاح الذي يرخي أو مختلفة بشد أونغماتيشد الوتر وكيف يمكن الحصول على

بدءا منالمادة في الذراتإرخاء وتر معين، وتصور أيضا أن البعيده تتكون من أوتار دقيقة مهتزةبالنجومأجسادنا وانتهاءا

أوتار فائقةسيمفونية ما هو إل الكونوبحسب هذه النظرية فإن ليس إل ومن الممكن معرفةموسيقيمتذبذبة فالكون عزف

الكون ومما يتكوpن من خلل معرفتنا للوتار ونغماتها.

الفرق بين وتر اللة الموسيقية و الوتر في نظرية الوتار• وغيرالفضاءالفائقة هو أن الوتار في الخيرة عائمة في

مربوطة كما هو الحال في الوتار المربوطة باللت الموسيقية هذه فإن هناك توتر أو ضغط على هذهالحريةوبالرغم من حالة

')p a 2/(1الوتار ومقدار هذا التوتر يمكن الشارة إليها بالمعادلة الى مربع طول الوتر الذي هو عبارة عن مقدارaحيث يشير

سنتمترا أي أصغر بمقدار مئة مليار13^-10صغير جدا يصل إلى الذي هو كميةطول بلنك إلى p الذرة و نواةمليار مرة من

مرة.20^10 أصغر ب السلم النوويصغيرة لدرجة ل تصدق من و للتعبير عن ذلك هنالك طريقة تقول بأن نسبة سلم بلنك على

(مقاس) الذرة كنسبة هذا إلى مقاس المنظومه الشمسية. وهذه الوتار على نوعين إما وتر مغلق يمكن أن يتحول الى وتر مفتوح أو وتر مغلق ل يمكن أن يتحول إلى وتر مفتوح. فنحن إذن أمام

هيالفرميوناتمسافات بالغة الصغر. ويمكن القول هنا إن جسيمات تنقل القوى بين جسيماتالبوزوناتجسيمات المادة و

المادة.

آينشتاين للبرت نظرية النسبية العامةهناك نظريتان , • في عالم الكبائر وهي تمنحنا الطارالجاذبيةالتي تفسر قوة

النظري لفهم العالم في أبعاده الكبرى: النجوم والمجرات وتجمعات المجرات‚ وحتى ما وراء المدى البعيد للكون نفسه,

التي تفسر القوى الساسيةميكانيكا الكموالنظرية الخرى هي القوة، القوة النووية الضعيفةالمؤثرة في عالم الصغائر (

) وهي التي تزودنا بالطارالقوة النووية القوية، الكهرمغنطيسية النظري لفهم العالم في أصغر أبعاده: الجزئيات والذرات وحتى

الدقائق تحت الذرة مثل اللكترونات والكواركات وبالرغم من أن النظريتين متكاملتان كل على حدى إل أن الجمع بينهما يؤدي إلى

نتائج كارثية في فهم الكون من أصغر الجزاء إلى أكبرها حيث أن نظرية النسبية العامة ونظرية ميكانيكا الكم، إحداهما تنفي

الخرى بحيث ل بد من أن تكون واحدة منهما فقط على صواب وهكذا فإن النظريتين اللتين تشكلن أساس التقدم الهائل في

خلل المائة عام الماضية غير متوافقتين. وقد يتسائلالفيزياء البعض عن غرض جمع النظريتين من الساس والجواب التقليدي

هو تصور أنك تعيش في مدينة يسودها نظامين مختلفين من أنظمة السير و المرور فهذا يؤدي الى فوضى كارثية والدمج بين

وماحصل عندالكونالنظريتين هي الطريقة الوحيدة لفهم منشأ حيث أن هذا الكون العملق نشأ من جسمالنفجار العظيم

في حجمهاالجوزصغير كروي مفلطح في اجزاء منه، تشبه قشرة وشكلها.

استنادا الى نظرية الوتار الفائقة فإن الفكار التي كانت• والنتقال من مكان إلىالنتقال عبر الزمنتعتبر محض خيال مثل

آخر هائل البعد في لحظات يمكن إعتبارها غير مستحيلة. لتوضيح تصور أن الكون هو عبارة عن المدينة التي تعيشالفكرةهذه

فيها، ففي هذه المدينة إذا أردت النتقال من منزلك إلى مكان عملك فإنك تحتاج إلى واسطة نقل و وقت للوصول الى مكان العمل، لكن حاول للحظة أن تنسى المفهوم التقليدي الخطي

المسطح للكون أو المدينة وتصور ان المدينة تحتوي على طيات بحيث يكون مكان عملك فوق منزلك بدل من كونها تقع على بعد

عدة كيلومترات وأن هنالك نفق أو جسر يوصلك بسرعة إلى مكان على هذه النفاق , كانت هذهثقب دوديعملك ولنطلق تسمية

.ألبرت أينشتاينفكرة

طرح ألبرت أينشتاين فكرته الجريئة في إضافة بعد• |زمكاني إلى البعاد الثلثة المعروفة لنتاج نسيج واحد الزمن

كانت الكواكب والنجومالنسيجأشبه بشبكة الصيادين وعلى هذا والشمس وكل منها يحدث تقعرا في ذلك النسيج حسب ثقله.

في هذا النسيجالشمسفعلى سبيل المثال، التقعر الذي تحدثه مما يؤدي إلى دوران الرضالرضأكبر من التقعر الذي تحدثه

حول الشمس في أطراف التقعر الذي أحدثته الشمس على نسيج لنيوتن القديمة الجاذبيةالكون. كانت هذه ثورة على مفهوم

. لكن آينشتاين كانبنظرية النسبية العامةوسميت هذه النظرية وكانالكهرومغناطيسيةيحلم أيضا بتوحيد قوة الجاذبية مع القوة

والكهربائية من توحيد للقوتين ماكسويلمعجبا جدا بما حققه وكان حلم آينشتاين أن يتمكن من توحيد فكرتهالمغناطيسية

الجديدة عن قوة الجاذبية مع القوة الكهرومغناطيسية في شكل.الكونمعادلة رياضية الهدف منها التقرب أكثر من فهم

في العشرينيات تمكن مجموعة من العلماء و على• من اختطاف الضواء من آينشتاين, كان هؤلءنيلز بوررأسهم

العلماء وعلى عكس آينشتاين مهتمين بالجزاء الصغيرة من و اللكترونات والبروتونات. و لعجز نظريةالذرةالكون مثل

لتفسير التجاذب بين الكواكبأينشتاينالجاذبية التي طرحها العملقة عن تفسير هذا العالم الصغير وغير المرئي في الذرة

. لمميكانيكا الكمالواحدة وضعت نظرية خاصة بذلك أطلق عليها يكن هنالك أي دور للتنظيم و الحتمية في هذه النظرية وإنما كان

إحتمال1000. فحتى إذا كان هنالك إحتمالتكل شيئ عبارة عن لشيئ ما فإن هنالك إحتمال لحدوث هذه الحتمالت اللف، وحتى

الشياء التي تعتبر مستحيلة مثل إختراق جدار فإن ميكانيكا الكم وقوع هذا الشيئ هو منإحتماليةوبالرغم من تأكيدها على أن

الصغر بحيث أنه قد يتطلب دفع الجدار إلى مالنهاية ولكنه إحتمال قائم. مجمل القول أن ميكانيكا الكم كانت تؤمن بالحتمالت وبأنه

ليوجد يقين ليقبل الشك بنتائج أي تجربة أو نظرية وهذا ماكان الذي كان مؤمنا بأنالنظرية النسبية العامpةيرفضه آينشتاين و

هنالك تنظيم لكل شيئ في الكون ولكن التجارب المتلحقة أثبتتخطأ أينشتاين في هذه النقطة.

وللنظرية النسبيةلغرض التقريب بين التناسق الرائع • حاول العديدلنظرية الكمعدم التناسق و الحتماليات غير الحتمية

وعندما كان1968إيجاد وسيلة للتقريب بينهما, وفي عام ، الشابGabriele Veneziano غبرايل فينيزيانو اليطاليالفيزيائي

اكتشف أنالقوة النووية الشديدةوالمتخرج حديثا يحاول فهم السويسري ليونارد أولير (الرياضياتمعادلة رياضية قديمة لعالم

1707 - 1783 (Leonhard Eulerتطابق مفهوم القوة النووية الشديدة وكانت هذه المعادلة بمثابة ولدة لنظريةالوتار. الثورة

هي قابلية هذه الوتار الدقيقة للتمددالنظريةالتي احدثتها هذه متعدد البعاد، وجود هذاالكون بحجم Braneإلى غشاء هائل

جريئة و غريبةلفكرةالغشاء الهائل المتعدد البعاد يفتح الباب وهي أن الكون الذي نعيش فيه ما هو إل غشاء واحد ضمن

أوسع متعدد البعاد. ويستعمل البعض مثال الخبز الذيفضاء يمكن قطعه الى عدة شرائح والكون الذي نعيش فيه ماهو إل

شريحة واحدة فقط وعليه فإن هناك العديد من الكوان المجاورة وقد تكون هذه الكوان مشابهة لكوننا أو قد تكون خاضعة

مختلفة تماما.فيزيائيةلقوانين

البعاد الخرى

مرت نظرية الوتار بمراحل مختلفة فمن وتر صغير متحرك تم التقسيم إلى وتر مغلق يمكن أن يتحول إلى وتر مفتوح و وتر مغلق ل يمكن أن يتحول إلى وتر مفتوح. ثم بدأ تقسيم آخر فيما إذا كان الوتر عبارة عن جسيمات

أو إذا كان الوتر عبارة عن الجسيماتالبوزوناتتنقل القوة والتي تسمى ثم تطور المر إلى محاولةالفرميوناتالتي تكون المادة والتي تسمى

التناظر الفائقالتوافق بين البوزون و الفرميون تحت نظرية supersymmetryتناظر إفتراضي بين البوزونات و الفرميونات , لكل)

فرميون نظير فائق هو عبارة عن بوزون و العكس صحيح). يختلف عدد البعاد الكونية الخرى حسب هذه التقسيمات وفيما يلي قائمة توضيحية

بالبعاد الفتراضية

القوةحسب هذه النظرية فالوتر عبارة عن جسيمات تنقل فقط وقد يكون الوتر مفتوحا أو مغلقا. لكن المشكلة

كتلةالرئيسية هنا هو أن الوتر عبارة عن جسيم ذو علىtachyon تاكيون

والبوزونحسب هذه النظرية هناك تناظر فائق بين أي أن لكل بوزون نظير فرميوني ولكل فرميون

هناك تناظر فائق لكن الوتر هو من النوع المغلق فقط و ل تعترف بوجود جسيم ذو كتلة

حسب هذه النظرية هناك تناظر فائق للوتر المغلق فقطبالضافة إلى أن الوتر يتحرك بإتجاه واحد فقط.

هناك تناظر فائق في الوتر من النوع المغلق فقط وهناكإختلف في الوتر المتحرك يسارا عن الوتر المتحرك يمينا.

نفس التناظر السابق مع إختلف طفيف في تناسق الوتر

كان هنالك اعتقاد في السابق بأن كل نظرية من النظريات المذكورة أعله مستقلة عن بعضها البعض لكنه تم التوصل إلى اكتشاف نوع من العلقة

ومعناها أن كل نظرية يمكنdualitiesبينها و سميت هذه العلقة بالثنائيات تحويلها الى نظرية أخرى.

الصعوبات الرئيسية في الفكرة

التقني (كالتيك)كاليفورنيا بمعهد الفيزياء أستاذ جون شوارتزاستنادا إلى هناك العديد من الصعوبات التي تواجه نظريات الوتار منها:

(الوتر عبارة عن جسيم ذوالكتلةذلك الجسيم عديم • على هذاtachyonكتلة إفتراضية تخيلية وتم إطلق تسمية تاكيون

إلزاميا ول ينتمي إلى مجموعةالرياضياتالجسيم) الذي تفرزه الجسيمات التي نصادفها في العمليات النووية.

ذاالزمكان رياضيا يتطلب أن يكون النظريةإن تماسك •أبعاد أكثر من أربعة.

عشرة أبعاد إضافية مسألة خطيرة جدا في مجال• توصيف الجسيمات النووية، لننا نعلم حق العلم أنه يوجد ثلثة أبعاد مكانية وواحد زمني، وأن الموقف ل يحتمل مطلقا أبعادا

إضافية.

إحدى المسائل البارزة في برنامج الوتار الفائقة هي• مسألة تحديد الشكل الخاص الذي تتخذه البعاد الضافية في

التفافها على نفسها.

النظرية ليست مفهومة فهما كامل̂ والمشكلة الكبرى• تكمن في محاولة فهم لماذا يجب أن يكون واحد من هذه الحلول أحسن من سواها. ل يوجد في المرحلة الراهنة أية

طريقة للختيار بين هذه الحلول سوى القول بأن أحدها يتفق مع أحسن من غيره لكن ل يوجد معيار رياضي لختيارالطبيعة

الحسن.

أن العالم قائم حقا على مبادئفكرةالتعويل على • لكل شي والرياضيات طريقةمنطقيرياضية وأنه يوجد تفسير

لوصف الشياء بشكل منطقي.

صعوبة بل استحالة اختبار النظرية بصورة عملية في•المختبر بسبب الحيز الذي هو عبارة عن مسافات بالغة الصغر.

الكتاب من موقع•http://ar.wikipedia.com