البعد الحادي عشر

كان حلم أينشتاين الأخير هو تجميع قوى الفيزياء الاساسية الأربعة (قوة الجاذبية - والقوة الكهرومغناطيسية - والقوة النووية الشديدة - والقوة النووية الضعيفة) في نظرية واحدة «نظرية كل شئ» والتي تسمى الآن بـ«النظرية- إم» أو النظرية الفائقة، محاولًا لشرح طبيعة الجسيمات الأولية والقوى الأساسية في الطبيعة ضمن نظرية واحدة.

و هذا الحلم يقابله تحديات كبيرة أهمها، عدم قدرة العلماء على توحيد أو موائمة أهم نظريتين في الفيزياء، ألا وهما:

• نظرية النسبية العامة لألبرت أينشتاين: التي تدرس وتصف المظاهر العيانية الكبيرة والثقيلة (كالنجوم والمجرات) «الأشياء الكبيرة»
• ميكانيكا الكم: والتي تهتم بدراسة ووصف الأشياء الدقيقة والصغيرة مثل (الجزيئات والذرات والالكترونات)

ويكمن التحدى في أن نظرية النسبية العامة ونظرية ميكانيكا الكم، تنفي إحداهما الأخرى بحيث لا بد أن تكون واحدة منهما فقط على صواب أي لا يمكن توحيد نظرية تضم هاتين النظريتين الكبيرتين المؤثرتين مع بعضهما في نظرية واحدة. أي لا يستطيعون موائمة النظرية النسبية العامة التي تصف الثقالة (الجاذبية) والتي تطبق على البنى واسعة المجال (نجوم، مجرات) مع نظرية ميكانيكا الكم التي تصف القوى الأساسية الثلاث الأخرى (والقوة الكهرومغناطيسية - والقوة النووية الشديدة - والقوة النووية الضعيفة) والتي تطبق على الأشياء الدقيقة والصغيرة مثل (الجزيئات والذرات والالكترونات).

تفتح نظرية الأوتار ونظرية الأوتار الفائقة المجال للبعد الحادي عشر. يمكن تلخيص مفهوم الأبعاد كما يلي:

• الأبعاد الثلاثة المعروفة (الطول – العرض – الارتفاع)
• الوقت أو الزمن (هذا البعد الذي تطرق إليه أينشتاين)
• ستة أبعاد كونية أخرى (أبعاد افتراضية مثبتة رياضيًا لتكوين هندسة موحدة للكون بأكمله)

ثم جاءت الحواسيب الآلية عالية الكفاءة لتبيّن أنها 16 بُعدًا وليست 11.

1-الطول: ويمكن أن يُُمثل في خط مستقيم

2-العرض: ويمكن أن يُُمثل في المربع «مساحة»

3-الارتفاع: يمكن أن يُُمثل في المكعب «حجم»

لكى نفهم مفهوم البعد الرابع نتخيل عندما نريد معرفة إحداثيات أو مكان طائر يطير في السماء فسوف نحدد مكانه عن طريق الراصد «الشخص» فسوف يقول ها هو الطول أو البعد «س» والعرض «ص» والارتفاع «ع» وعندما ترى الطائر مرة آخرى لكى تتأكد من الإحداثيات هل سوف تراه كما كان عند أخذ الإحداثيات؟!! بالطبع لا لأن اللحظة التي تمت فيها أخذ الاحداثيات الأولى كانت في زمن مختلف عن المرة الثانية وهكذا ولتحديد مكان هذا الطائر يجب القول أن البعد «س» والعرض«ص» والارتفاع «ع» في اللحظة «ز» ألا وهو وهذا هو البعد الرابع «الوقت» أو الزمن ليربط بين الزمان والمكان ونستطيع أن نقول عليه الزمكان (الزمان - مكان)

وظهر هذا البعد الذي تطرق إليه آينشتاين في نظريته النسبية لتحدد مكان جسم ما في الفضاء الشاسع بطريقة أكثر تحديدًا بالاعتماد على عنصر الزمان بدلا من الاعتماد على الثلاثة محاور للمكان فقط، وقال أينشتاين«لا يمكن توصيف أي حدث في الكون بدون إضافة بُعد رابع».

وتكون هذه الأبعاد الأربعة أكثر الأبعاد فهما وتخيلًا وبداية من البعد الخامس فهى أبعاد افتراضية ليست محسوسة ولكن أهميتها هي تكوين هندسة موحدة للكون.

نظرية الأوتار أو نظرية الخيطية (String Theory) هي مجموعة من الأفكار الحديثة حول تركيب الكون تستند إلى معادلات رياضية معقدة. تنص هذه المجموعة من الأفكار على أن المادة مكونة من أوتار حلقية مفتوحة وأخرى مغلقة متناهية في الصغر لا سمك لها وأن الوحدة البنائية الأساسية للجسيمات دون الذرية، من إلكترونات وبروتونات ونيترونات وكواركات، عبارة عن أوتار حلقية من الطاقة تجعلها في حالة من عدم الاستقرار الدائم وفق ترددات مختلفة وإن هذه الأوتار تتذبذب ويتحدد وفقها طبيعة وخصائص الجسيمات المكونة لها مثل البروتون والنيوترون والإلكترون. أهم نقطة في هذه النظرية أنها تأخذ في الحسبان كافة قوى الطبيعة: الجاذبية والكهرومغناطيسية والقوى النووية، فمحاولة توحيدها في نظرية واحدة، تسمى النظرية الفائقة (M-Theory). تهدف النظرية إلى وصف المادة على أنها حالات اهتزاز مختلفة لوتر أساسي وتحاول هذه النظرية الجمع بين ميكانيكا الكم (Quantum Mechanics)، التي تفسر القوى الأساسية المؤثرة على المستوى الكمي (القوة النووية الضعيفة، القوة الكهرومغناطيسية، القوة النووية القوية) وبين النظرية النسبية العامة التي تقيس قوة الجاذبية في الأجرام الكونية ضمن نظرية واحدة والتي تقول بأن الكون هو عالم ذو أحد عشر بُعدًا، على خلاف الأبعاد الأربعة المحسوسة، وأن هنالك 7 أبعاد أخرى، إضافةً لأبعاد العالم الثلاثة مع الزمن، غير محسوسة وملتفة حول نفسها. أما هذه النظرية الجديدة فتعتقد بأن الكون مكون من 26 بعدًا، اُختزلت فيما بعد إلى عشرة أبعاد. ولتوضيح هذه الفكرة يستعمل البعض مثال خرطوم رش الماء، فعندما ينظر المرء للخرطوم من بعيد لا يرى سوى خط متعرج. لكنك بفحصه عن كثب يلاحظ أنه عبارة عن جسم ثلاثي الأبعاد، حيث أن الأبعاد الجديدة ملتفة على نفسها في جزء صغير جدا. استنادًا إلى نظرية الأوتار الفائقة فإن الكون ليس وحيدًا، وإنما هنالك أكوان متعددة متصلة ببعضها البعض، ويرى العلماء أن هذه الأكوان متداخلة ولكل كون قوانينه الخاصة به، بمعنى أن الحيز الواحد في العالم قد يكون مشغولًا بأكثر من جسم ولكن من عوالم مختلفة، وبحسب هذه النظرية فإن الكون ما هو إلا سيمفونية أوتار فائقة متذبذبة، فالكون عزف موسيقي ليس إلا، ومن الممكن معرفة الكون ومما يتكوّن من خلال معرفة الأوتار ونغماتها، فالكون يتصرف على نمط العزف على الأوتار.

• بوابة الفيزياء