صحيفة الاثر الالكترونية

لنعمل معا من اجل مجتمع متمدن متحضر تسوده المساواة التامة بين المراة والرجل
 
الرئيسيةاليوميةس .و .جبحـثالأعضاءالمجموعاتالتسجيلدخول

شاطر | 
 

  نظرية الأوتار الفائقة (أسس قوانين الديالكتيك في الطبيعة :- المادة والحركة)

استعرض الموضوع السابق استعرض الموضوع التالي اذهب الى الأسفل 
كاتب الموضوعرسالة
Admin
Admin


المساهمات : 111
تاريخ التسجيل : 05/05/2010

مُساهمةموضوع: نظرية الأوتار الفائقة (أسس قوانين الديالكتيك في الطبيعة :- المادة والحركة)   الثلاثاء مايو 06, 2014 9:36 am

نظرية الأوتار الفائقة (أسس قوانين الديالكتيك في الطبيعة :- المادة والحركة)


علي عباس خفيف

إن الذي أغراني بكتابة هذا الموضوع هو التساؤل عن قوانين الديالكتيك في الطبيعة الذي اطلقه البعض مشككاً ثم منكراً لهذه القوانين ، التي تستند إلى أساسين هما (الوجود المادي والحركة -الطاقة) ، ومع انني تأخرت في الكتابة عن هذه النظرية كما وعدت ، فأن لهذا أسبابه واعتذر عن التأخير ومن اول الاسباب وأهمها زحمة العمل في مجال الاتصالات . لكنني أرجو أن أكون قد وفقت في الكشف عن قوانين الديالكتيك في هذه الاضمامة من المعلومات حول الطاقة والحركة والمادة والمجال ، التي تكوّن الظاهرة .
واود أن أشكر اساتذتنا السيد فؤاد النمري والدكتور علوان حسين علوان، مع الخ المشاكس يعقوب ابراهامي . شكراً لهم لفتح هذا الموضوع المهم من خلال تأكيداتهم النبيلة ، تحياتي للجميع.
* *
( نظرية الأوتار الفائقة ) أو ( نظرية الاوتار فائقة التناظر ) أو ( نظرية الاوتار ذات السيمترية الفائقة ) - مفهوم السيمترية الفائقة مؤسس على فكرة أن الطبيعة لايوجد فيها نوعان من الجسيمات وإنما نوع واحد فقط - نعود لنقول أن نظرية الاوتار الفائقة ، هي نظرية الجسيمات الأساسية المكونة لهذا الكون والجسيمات الأساسية الناقلة للقوى ( وجميعها جسيمات متشابهة حلقية الشكل ) ، توجد عادة في حالة اهتزاز دائم ، وعلى شكل نظائر( حيث يوجد لكل جسيم نظير) . والنظائر متشابهة تماماً يشبه بعضها البعض الآخر. ومع أن هذا التعريف المبسط يكاد يكون صورة اولية عن النظريات الخاصة بالأوتار الفائقة ( لأنها نظريات وليست نظرية واحدة ) فهو خلاصة لابد منها لفهم أين يتجه موضوعنا .

عن هذه النظرية يخطر في بال البعض من العلماء سؤال عمّا إذا كانت ( نظرية الاوتار الفائقة ) هي فيزياء القرن الواحد والعشرين أم هي نوع من اللاهوت ؟ اللاهوت الذي كان شائعاً في القرون الوسطى. لكن الغالبية من العلماء قد أشاروا إلى أن هذه النظرية يمكن أن تجيب عن الأسئلة المعقدة التي تطرحها الفيزياء الحديثة فيما يتعلق بفيزياء الجسيمات الأساسية ، أي النظرية التي يمكن اشتقاق جميع القوانين الفيزيائية منها مباشرة ، لذلك اطلق عليها الكثير من العلماء ( نظرية كل شيء ).

وفي الحقيقة ، عندما نشر شوارتز وجرين بحثهما عام 1984 في نظرية الاوتار الفائقة ، كانت هناك محاولات للبحث في السيمترية الفائقة من قبل علماء كثر بما فيها نظرية الجاذبية الفائقة ، لكن نظرية الاوتار الفائقة وخلال بضعة سنوات أصبحت البؤرة الرئيسية في البحث النظري .
* * *

لايمكننا الدخول إلى ( نظرية الأوتار الفائقة ) إن لم نهيئ جملة من المعارف الفيزياوية النظرية التي توضّح كيف سارت عملية الوصول إلى هذه المعرفة المهمة والكشف عن كوننا ومكوناته الأساسية . عليه لابد من مقدمات قد تطول لكنها ضرورية ، ولا يمكن تجنبها :

وبصورة موجزة يمكن القول أن علماء فيزياء الجسيمات يحرصون اليوم على اكتشاف الاسرار الجوهرية لطبيعة كل من الطاقة والمادة، فيما يحرص علماء الكونيات على فهم طبيعة الكون واسرار تكوّنه .

وعادة ما تخطر في البال الكثير من التساؤلات ، كنتيجة لحقائق معملية ( مختبرية ) في الغالب أو رياضية نظرية ، فتصاغ هذه التساؤلات بطريقة تجيب عن الحاجة العلمية الضرورية . فهي توضع أماّ على شكل فرضيات أو تصاغ على شكل نظريات . مثل :
- هل بالامكان أن نتصور إن كوننا قد تكوّن حديثاً ( كون طفل ) بعملية توالد ذاتي كما لو أنه برعم؟ وربما تبرعمت اكوان أخرى من كوننا هذا !( الجواب : نعم ، صورة افتراضية )
- هل يمكننا أن نتصور أن لكل جسيم ضديد جسيم ، وحينما يتلامسان يفني احدهما الآخر وتنتج طاقة ما عن هذا الافناء المتبادل ؟ ( الجواب : نعم ، حقيقة نظرية ومعملية/ مختبرية )
- هل يمكننا أن نتصور أن في الكون مادة ( جسيم او غيره ) من دون ابعاد ( اي أن ابعاده صفرية )؟ ( الجواب : نعم ، حقيقة نظرية رياضية )
- هل يمكن أن نتصور وجود جسيم ذو بعد واحد ؟ ( الجواب : نعم ، حقيقة نظرية رياضية )
- هل يمكن أن نتصور مجال بعشرة ابعاد أو أكثر ؟ ( الجواب : نعم ، حقيقة نظرية رياضية )
.... الخ

على مستوى نظري تولَّد ميل لدى الفيزياويين في العقود الأخيرة للعمل على اسبقية النظرية على التجربة المعملية لكي يخمّنوا أفكاراً لا يمكن بعد اختبارها في المعمل . فعملوا في محاولات عدّة ، قبل نظرية الاوتار الفائقة ، على انشاء نظرية تصف الجسيمات الأساسية وكأنها من دون ابعاد ؛ أي ( صفرية البعد )، لكي يتيسر فهم سرعتها التي تتجاوز سرعة الضوء ولو بمقادير ضئيلة جداً .

وفي الحقيقة ، إنه لوصف عالَم الفيزياء عموماً بشكل واضح، وكذلك التفاعلات فيما بين الجسيمات ، لا يكفي أن نعدد مكونات المادة ، بل يجب الأخذ بالاعتبار القوى التي تفعل فعلها بين الجسيمات وتقوم بعملية الترابط فيما بينها . ومن هذا وجد الفيزياويون في وقت سابق ( أي ماقبل نظرية الاوتار الفائقة )، أنه لابد من نموذج معياري للجسيمات . ولم يصلوا إلى هذه الحقيقة على نحو افتراضي ، إنما نتيجة لجهود معملية ونظرية كبيرة ، فقد وضعوا نموذجاً معيارياً يقول :
1- أن المادة تتكون من اثني عشر جسيم اساسي مختلف فقط . وهي : (ستة كواركات وستة لبتونات)
2- أن هناك اربع قوى معروفة حتى الآن هي (قوة الجاذبية ، والقوة الكهرومغناطيسية ، والقوة النووية الضعيفة ، والقوة النووية الشديدة ) مع أن هناك أدلة نظرية عن وجود قوة خامسة لاتبتعد عن كونها إضافة بسيطة لقوة الجاذبية .
3- إن هناك اثنا عشر جسيماً معروفة ( هي جسيمات القوة ) تعمل ناقلاً للقوى بين المواد وبين الجسيمات الاساسية للمادة وكذلك للربط فيما بين الجسيمات الأساسية المكونة للمادة. وهي : ( ثمانية جلونات ، وجسيمان نوع دبليو ، وجسيم زد صفر، والفوتون ) ويُعتقد بوجود جسيم آخراطلقوا عليه اسم ( الجرافيتون ) ، إن وُجد فهو سيكون الجسيم الثالث عشر.
إذاً ، هناك جسيمات أساسية مكونة للمادة ( فيرميونات ) ، وهناك أيضاً جسيمات قوة أساسية ناقلة للقوة بين الجسيمات الأساسية للمادة ، وناقلة للقوة بين المواد أيضاً ( بوزونات ) . ومجموع الجسيمات وفقاً لهذا النموذج 24 جسيم مختلف نسبياً .
هذا هو النموذج المعياري للجسيمات . ولم يجد علماء الفيزياء معطيات تجريبية تناقض هذا النموذج غير أنه لايجيب على بعض الأسئلة . ولكن ما هي هذه الكواركات واللبتونات والجلونات و ... و ... الخ؟

1- الجسيمات الأساسية المكونة للمادة ( الفيرميونات)( 12 جسيم ) :
- الكواركات : وعددها ستة ، وهي المكونات لعموم الهيدرونات ،بما فيها البروتونات والنيترونات والميزونات. وتأتي في ستة نكهات مختلفة ( أي ستة اصناف أو انواع ) ؛ عليا وسفلى وغريب وسحر وقاع وقمّة . وكل واحد من هذه الستة تأتي بثلاث نسب* .
- اللبتونات : جسيمات خفيفة ، وهي ستة لبتونات ، الألكترون ، والميون والتاوون ( وهما جسيمان شبيهان بالألكترون) ، وثلاثة انواع من النيوترينو . نيوترينو الألكترون ونيوترينو الميون ونيوترينو التاوون.

2- الجسيمات الأساسية الناقلة للقوة ( البوزونات ) ( 12 جسيم )
- الجلونات : ثماني أنواع من جسيمات القوة تقوم بعملية ربط الكواركــــات مع بعضها، وهي المسؤولة عن القوى النووية القوية (والجلونــات هي بوزونات ).
- جسيمان نوع ±W : ( اي بوزون )وهو جسيم ناقل للقوة ، يوجد على صورة شحنتيــــن سالبة وموجبة ، وهما بوزونان مسؤولان عن القوة النووية الضعيفة. أي يسببان التفاعل النووي الضعيف.
- جسيم نوع Z صفر : (اي بوزون) وهو جسيم ناقل للقوة . مسؤول أيضاً عن القوة النووية الضعيفة. اي يسبب التفاعل النووي الضعيف.
- الفوتونات : جسيمات الضوء الأساسية الناقلة للقوة الكهرومغناطيسية.

ويبقى البوزون عادة ، وفي حدود حركة معينة مستقراً ( اي في حدود طاقة محددة ) ، طالما بقي في حدود المعيار، وحينما يتجاوز المعيار يتحول إلى فيرمون ، وبالعكس . ( وهذا من قوانين الديالكتيك في الطبيعة، قانون التغيّرات) .
*
• لم يرض الفيزياويون عن هذا النموذج المعياري كامل الرضا ، لأنهم يرغبون في أن تكون لديهم نظرية تفسر لماذا الكواركات واللبتونات تتكون من ثلاث عائلات أو اربع ؟ ولماذا لها هذه الكتل ، ولماذا القوى أربع وبشدات مختلفة وتأثيرها المكاني مختلف؟ ولماذا تأتي الشحنات الكهربائية الموجبة والسالبة بمقادير معينة ؟ ولماذا الكتل لا نهائية الاقيام ، وكذلك الطاقة ؟ ..ألخ
إن النظرية التي تستطيع الاجابة على هذه الأسئلة ستكون ( نظرية كل شيء ) ، وإن لم تعني ذلك حرفياً .
لذا فهم يفكرون في العثور على نظرية لـ ( كل شيء ). ولكن لم يكن بالمستطاع فهم السيمترية الفائقة من دون الصورة التي يكشف عنها النموذج المعياري.
مع ذلك فإن ( ادوارد ويتين ) عالم الفيزياء في جامعة برنستون في حديثه عن نظرية الاوتار الفائقة يقول : ( ما من أحد قد ابتكرها عامداً، وإنما هي قد ابتكرت في مصادفة سعيدة ، ولو شئنا العدل ، فإن علماء القرن العشرين ما كان لهم أن ينالوا امتياز دراسة هذه النظرية). ولابد من القول أن هذه النظرية من ابداع الفيزياء النظرية .

وتعريف الوتر هو الذي يجعلنا ندخل في مداخل النظرية المهمة وصحتها، فالوتر؛ جسيم اساسي ، هو عبارة عن تركيب خيطي ذو بعد واحد معرض لضغط يسبب اهتزازه الدائم . وهو على شكل حلقة اما مفتوحة وأما مغلقة . وحجمه أصغر بمقدار مليار مليار مرة من نواة الذرة . وهو عبارة عن وحدة بنائية ، منه تتكون جميع المواد والاشياء من جسم الكائن إلى اكبر اجرام الكون ، ويتكون الكون من هذه الوحدات البنائية حيث يمكن وصفه في ترابطه الأبدي على انه يأخذ شكل غشاء موحد ندعوه نحن (الكون) الذي هو كوننا . وتفترض نظرية الاوتار الفائقة وجود اكوان أخرى غير كوننا تتكون ايضاً من وحدات بنائية أساسية ، وربما تخضع لقوانين فيزياء مختلفة عمّا يخضع له كوننا .

لقد وَجَدَتْ نظرية الأوتار الفائقة ، نتيجة عمليات رياضية شديدة التعقيد ، أن الوحدة البنائية الأساسية للدقائق العنصرية، من إلكترونات و بروتونات و نيترونات و كواركات وبوزونات، عبارة عن أوتار حلقية – وهي اما حلقة مفتوحة كالدودة أو حلقة مغلقة كالشريط المطاطي وجميها متناهية في الصغر معرضة لضغط من الطاقة تجعلها في حالة من عدم الاستقرار الدائم وفق تواترات مختلفة ( في حالة حركة دائمة ). وبسبب هذا الضغط فإن الأوتار تتذبذب و تتحدد وفقها طبيعة وخصائص الجسيمات الأكبر منها مثل البروتون والنيوترون والإلكترون و.. و...الخ . حيث تؤكد النظرية في وصف المادة على أنها حالات اهتزاز مختلفة لوتر أساسي .

وتنبأت نظرية الاوتار الفائقة بوجود دوران مزدوج بعدد صحيح من الدورات لجسيم بلا كتلة او صفري الكتلة . وبذلك تكون قد تخلت عن مفهوم الجسيمات النقطية التي بلا ابعاد . فقد كان الفيزياويون بلا خيار حين اعتبروا الجسيمات الاساسية نقطية وبلا ابعاد ، مع انهم يواجهون مشكلات بلا حل فيما يتعلق بالموضوعات التي تعني بحساب الكتلة أو الطاقة ، حيث في افتراض أن الجسيم نقطي، يعني ان كتلته لا متناهية وكذلك طاقته ، وهو ما تفترضه اصلاً نظرية الكم (الالكتروديناميكا الكمية ). وفي حالة وجود لا متناهيات في نظرية علمية ، فأنه حتماً سيكون علامة على وجود خطأ ما ، لأن هذا ينتج عنه تعدد هائل ( لا متناهي ) في اقيام الكتلة وكذلك في اقيام الطاقة لجسيم واحد ، فتظهر نتائج لامحدودة لجسيمات محدودة ، حيث تتشعب وتتباعد الحسابات في متتالية لا نهائية .
فيما استطاعت نظرية الاوتار الفائقة الاجابة على هذا السؤال بالعثور على الدوران المغزلي المزدوج ( مثل دوران الأرض حول محورها ) الذي يفسركتلة الجسيمات الاساسية وطاقتها ويحددهما بصورة كبيرة بعيداً عن التشعب والتعدد في اقيامهما ، وهو الفهم النظري الذي يخلو من اوجه التضارب الرياضي الذي يعرف بـ (الشذوذ عن القياس ).

و نظرية الاوتار الفائقة هي النظرية الوحيدة التي فسّرت نظرية الجاذبية الكمومية ( من الكم ) حيث وجدت ان هناك تشابه كبير بين نظرية الجاذبية الكمية والنظرية الكهرو مغناطيسية.
كما أنها النظرية العظيمة التي استطاعت أن توحد بتجانس ميكانيكا الكم والنظرية النسبية العامة وهما النظريتان اللتان تتناولان الاجسام الصغيرة ( الكم ) والاجسام الكبيرة ( النسبية )، إذ من دون نظرية الاوتار الفائقة لا يمكن ايجاد اتفاق بين فيزياء الاشياء الصغيرة والاشياء الكبيرة .

وفيما إذا صدقت نظرية الاوتار الفائقة أو ظهر فيها بعض الخلل النظري ، فإنه على المستوى العلمي الفيزيقي والمعملي وجد الفيزياويون أن الكون مكوّن من جسيمات اساسية متشابهة ومتناظرة في حالة حركة داخل مجال ما. وهذا هو جوهر النظرة العلمية للكون لدى الفيزياويين.
ووفقاً لنظرية الاوتار الفائقة ، كما يرى الفيزياويون ، ( إن كل الجسيمات المعروفة – الجسيمات المكوّنة للمادة والجسيمات الناقلة للقوة - هي عبارة عن حلقات متشابهة متذبذبة في مكان/ زمان ما ، مكوّن من عشرة ابعاد .) أي موجودة في مجال ، وهو ما يجعل كلاً منها ظاهرة ، أي جسيمات ضمن مجال ما ، في حالة حركة دائمة هي السبب في وجود الطاقة والوجود المادي لمكونات الكون قاطبة .
كذلك يعتقد الفيزياويون أن المكان/ زمان ( المجال ) مكوّن من اوتار فائقة أيضاً . فلقد اخبرتنا ميكانيكا الكم انه لايوجد مكان اسمه الفراغ أو ما يسمى العدم . وأن أي فراغ لايعني انه خاوٍ حقاً.

تعاريف لابد منها

- البوزون : جسيم او نسق اهتزازات الوتر، ويحتوي على عدد صحيح لكمية الحــــركة وهو جسيم ناقل نموذجي للطاقة، منه الفوتونات والجلونات وجسيمات أخرى. ومن دون البوزونات لن تكون هناك نجوم ولا مجرات ولا كواكــــب ولا أي شيء **.
- الفيرميون : جسيم أو نسخة اهتزاز للوتر بكمية حركة مغزلية لها نصف عدد فردي ، وهو جسيم مادة نموذجي . والالكترونات والنيوترونات والبروتونات والكواركات جميعها فيرمونات .
- الباريون : هي المادة الثقيلة ( مثاله : البروتونات والنيوترونات ) وغالباً ما يجـــــــري ملاحظتها في المختبر .
- الميزون : جسيمات قوة تعمل على ربط البروتونات بالنيترونات معاً داخل نواة الذرة . ويتكون الميزون من الكوارك وضديد الكوارك ، والميزونات انواع مختلفة منها الباي ميزون والبيون ، ولقد جرى اكتشاف البيون مختبرياً .
- البيون : هي جسيمات تتكون من الكوارك وضــديد الكوارك . وتقــــوم البروتونـــــات والنيوترونات ببث وامتصاص البيونات في نوات الذرة باستمرار.
- الميون : هو لبتون له خواص مماثلة لخواص الالكترون ، لكنه اثقل من الالكترون بأكثر من 200 مثل . ولقد تم رصده في المختبر .
- التاوون : جسيم مشابه للالكترون والميون ، لكنه اثقل كثيراً من الالكترون. وكتلته تساوي تقريبا! 3500 مرة كتلة الألكترون ، وهو اثقل اللبتونات.
- النيوترينو : جسيم خفيف جداً غير مشحون ، وله كتلة صغيرة جداً تقترب من الصفر بحيث لا يمكن قياسها . ويمكن للنيوترينو أن يتحول من جسيم مشابه للالكتـــــرون إلى مشابه للتاوون أو للميون ( وتعرف هذه الظاهرة بـ ( تذبذب النيوترينو ).
- الجرافيتون : جسيم اساسي افتراضي يحمل قوة الجاذبية ،وهو المسؤول عن قوة الجــــذب ، وعلى الرغم من أنه لم يكتشف بعد معملياً إلاّ أن العلماء يؤكدون على وجوده.
- الهادرونات : جسيمات يمكن الاحساس بها عن طريق القوة الشديدة التي منها البــــــاريونات والميزونات .
- البوزيترون : جسيم هو ضديد الألكترون موجب الشحنة ، وحين يصطدم بالالكترون فإنهما يفنيان معاً وينتج عنهما شعاعان من أشعة كاما .
- التاكيون : كل جسيم ينتقل بسرعة تفوق سرعة الضوء هو تاكيون .

هوامش:

* تتألف الهيدرونات جميعها من الكواركات ، مثلاً ؛ يتألف البروتون عادة من ثلاثة كواركات ، وكل كوارك يأتي داخل البروتون بنسبة معينة ( اي بثلاثة ألوان ، ونحن ندعوها لون مع انها لا صلة لها بمفهوم اللون المتعارف عليه لدينا وانما لتمييز النسبة فقط ) وعليه نتحدث عن نسب كإننا نتحدث عن تسع نسب من الكواركات داخل البروتون الواحد لكنها في الحقيقة ثلاثة كواركات في حالات مختلفة لاتوجد باعتبارها تسعة وانما ثلاثة فقط .
وهذا يعني أيضاً أن النيترونات والبروتونات والميزونات كل واحدة منها مؤلفة من مجموعة من الكواركات .
** يتكون الكون وجميع الموجودات من الفيرميونات والبوزونات في حالة وحدة ، وهما حسب وصف ريتشارد هامون لهما ؛ حيث يقول : ( يمكنني القول أن الفيرميون هو اللبنة والبوزون هو الملاط في المادة .)
الرجوع الى أعلى الصفحة اذهب الى الأسفل
معاينة صفحة البيانات الشخصي للعضو http://alaathar.asiat-world.com
 
نظرية الأوتار الفائقة (أسس قوانين الديالكتيك في الطبيعة :- المادة والحركة)
استعرض الموضوع السابق استعرض الموضوع التالي الرجوع الى أعلى الصفحة 
صفحة 1 من اصل 1

صلاحيات هذا المنتدى:لاتستطيع الرد على المواضيع في هذا المنتدى
صحيفة الاثر الالكترونية :: ثقافية-
انتقل الى: