اقترح باحثين من جامعة جنوب كاليفورنيا علاقة تربط نظرية حقل الأوتار بميكانيكا الكم التي بإمكانها فتح الباب لإعتماد نظرية حقل الأوتار – أو استخدام نظرية أوسع منها والمعروفة باسم النظرية M – كأساس للفيزياء.
يقول إسحاق بارز البرفيسور في جامعة جنوب كاليفورنيا والكاتب الرئيسي للورقة البحثية الجديدة :" يُمكن لهذا الطرح أن يحل لغز نشأة ميكانيكا الكم".
تعاون البروفيسور بارز مع ديميتري ريشكوف وهو طالب دكتوراه في جامعة جنوب كاليفورنيا، وقد تم نشر هذا البحث الكترونياً في الـ 27 من أكتوبر/تشرين الأول الحالي في مجلة Physical Letters.
استخدم الباحثون مُقاربةً مُختلفة. فبدلاً من استخدام ميكانيكا الكم في محاولة لإثبات نظرية حقل الأوتار، تم استخدام نظرية حقل الأوتار والإنطلاق منها لمحاولة إثبات ميكانيكا الكم.
قام البروفيسور بارز وريشوف في بحثهم الذي أعاد صياغة نظرية حقل الأوتار بلغة واضحة، بإظهار أنه يوجد عدد من قواعد ميكانيكا الكم الأساسية المعروفة بقواعد التبادل يمكن ان تكون مُشتقة من هندسية الأوتار وهي تجتمع او تنشق عن بعضها البعض.
يقول البروفيسور بارز :" يُمكن لحجتنا أن تُقدّم بكل تفاصيلها عبر معادلة حسابية قمة في البساطة. المُكوّن الأساسي هو الإفتراض بأن المادة مكونة من أوتار وأن التفاعل الوحيد الممكن هو الإندماج او الإنشقاق فيما بينها كما هو موضح في نسختهم من نظرية حقل الأوتار".
تاريخ نظرية حقل الأوتار
لطالما طمح العلماء لجمع ميكانكا الكم ونظرية النّسبية العامة، و شرح كيفية عمل كل منها. تم اقتراح نظرية حقل الأوتار لأول مرة عام 1970، حيث استطاعت حل بعض المشاكل التي كانت تواجه نظرية الجاذبية الكمية. وقد اقترحت ان المادة بطبيعة الحال هي مجموعة من الأوتار الصغيرة لا النقاط، و ان التفاعل المعقول الوحيد للمادة هو ناتج عن اندماج هذه الأوتار او انفتاقها.
وبعد أربعة عقود، لا يزال العلماء يحاولون فهم قواعد نظرية الأوتار، والتي تتطلب الكثير من العناصر من أجل أن تُثبت صحتها (كأبعاد إضافية التي ممكن ان تشرح لماذا الكواركات و اللبتونات مَشحونة كهربائياً، و اللون و"الطعم" إذا صح التعبير لتمييز بعضها عن بعض).
حتى وقتنا هذا، لا يوجد أي مجوعة واحدة من القواعد القادرة على شرح جميع التفاعلات الفيزيائية الحاصلة في الكون المرئي.
على المقاييس الكبيرة، يستخدم العلماء ميكانيك نيوتن التقليدي لشرح كيف تُبقي الجاذبية القمر في مداره وكيف يَدفع المُحرّك النفاث بالطائرة الى الأمام. القواعد النيوتونية بسيطة ويمكن مشاهدتها بالعين المُجرّدة.
من جهة أخرى وعلى مقاييس متناهية الصغر، 100 مليون مرة أصغر من الذرة مثلاً، يستخدم العلماء نظرية الحقل الكمومي النسبية لشرح التفاعلات للجُسيمات دون الذرية والطاقات التي تقوم بتثبيت الكواركات واللبتونات داخل البروتونات، النترونات، النواة والذرات.
إطار عمل ثمين
غالباً ما تكون ميكانيكا الكم غريبة وغير بديهية بالنسبة لنا، فهي تسمح للجُسيمات بالتواجد في مكانين في الوقت عينه، ولكن تم تأكيدها في الذرات وحتى الكواركات. وأصبحت تُقدم إطار عمل دقيق وثمين لفهم تفاعل المادة والطاقة ضمن مسافات صغيرة جداً.
أثبتت ميكانيكا الكم نجاحها كنموذج يشرح كيفية عمل الأشياء على مقاييس صغيرة، ولكنها لا تزال تحتوي على لغز كبير: أساس قانون التبادل الكمي الذي يتوقع ويتنبأ الشك في مواقع واندفاع (كمية حركة Momentum) كل نقطة في الكون.
ويقول بارز :" ليس لقوانين التبادل أي تفسيراتٍ أساسية أخرى، و لكن تم اثباتها عبر الإختبارات التي تمت على مسافات صغيرة للغاية بإستخدام أقوى مُسرّعات الجسيمات. من الواضح ان القوانين صحيحة، و لكن لا تزال هذه القوانين ترجونا لتقديم اسباب تشرح أصولها في احدى الظواهر الفيزيائية الأكثر عمقاً ".
تكمن الصعوبة في عدم توّفر معلومات مخبرية حول هذا الموضوع – اختبار الأشياء على مقاييس متناهية الصغر كهذه لا تزال خارج قدرة العلماء التكنولوجية.
المصدر
0 التعليقات
