فيزياء الكون ونظرية كل شئ (Theory of everything ، TOE)

– مظلة الحسابات الرياضية لتفسير العلاقات والروابط…

***

ظاهرة علم الفيزياء أنبل فعاليات العقل البشري وأخطر ظواهر الحضارة الانساتية وأكثر أشكال الحضارة وأشدها ايجابية وهي تعبر عن التحاور بين العقل والكون ونحن بلا جدال قد وصلنا الي نقطة رائعة وفوق العادة في تاريخ علم الفيزياء بل في تاريخ العلوم حيث يعتقد بعض الفيزيائيين باننا الآن على حافة امتلاك نظرية فيزيائية منفردة وهي التي ستوحد كل العلوم تحت مظلة الحسابات الرياضية لتفسير العلاقات والروابط التي تربط كل المفاهيم العلمية الفيزيائية في مفهوم علمي واحد وهي النظرية الحاسمة لكل شيء بين العقل البشري والعقل الكوني حيث تمثل التوحيد لقوانين الكون الأساسية والتي استهلت بِ:

• فكر العالم الفيزيائي البيروني وصولاً ،
• لمعادلات ماكسويل،
• لميكانيكيات نيوتن ،
• للنظرية النسبية الخاصة والعامة لأينشتاين ،
• لمعادلات ماكس بلانك وعلاقات ديبروجلي..

وفي الأساس ينبع كل شيء من علم الكون الذي يعبر عن النظام الشامل لما هو مدرك حسياً وما هو غير مدرك حسياً، لذا يفترض أن يكون لدينا نظرية منفردة وشاملة تحت مظلة دمج نظريات الأوتار الفائقة مع الثقالة الفائقة وكذلك الدمج ما بين ميكانيكا الكوانتم التي تصف القوي الثلاث وهي:

(1) القوي النووية الشديدة وهي التي تعمل علي ترابط أو تماسك البروتونات والنيوترونات في أنوية الذرة فهي القوة الحاسمة والعصب الرئيسي لاستقرارية المادة،

(2) القوي النووية الضعيفة وهي التي تعمل بداخل الأنوية الذرية ولها معني جوهري كما أنها المسؤولة لنوع ما لاضمحلال النشاط الاشعاعي،

(3) أما القوي الثالثة فهي القوي الكهرومغناطيسية وهي التي تتحكم في كل ظواهر الحياة المعروفة على سطح الأرض وهي المسؤولة عن الضوء والحرارة والكهرباء والمغنطيسية وهي التي مسؤولة عن ترابط الذرات مع بعضها البعض.

النظرية النسبية العامة والتي ارتكزت علي القوى الجاذبية وهي المسؤولة عن حفظ الكواكب وهي في حالة دوران حول الشمس والمسؤولة عن تكوين النجوم والمجرات وبالتالي هي التي تتحكم في سلوك الكواكب والنجوم والمجرات، كما أنها تحدد الملامح الشاملة للكون الذي نعيش فيه.

كل هذه العلاقات تمثل التوحيد في علم الفيزياء لقوانين الكون الأساسية. نجد هناك محاولات ومحاولات علمية وتكنولوجية نافعة وبقوة تلاحم مفرطة من أجل توحيد الأربع قوى مع بداية البيروني العالم الفيزيائي في القرن الحدي عشر ومنه للعالم الفيزيائي نيوتن وجاليلو ومنه الي فارادي وأمبير الي أن جاء ماكسويل ثم ظهرت أعمال ماكس بلانك، وهيزنبرج، وشرودنجر، وديراك حيث أوضحوا أن القوى الكيميائية هي أيضاً مظهر آخر من مظاهر القوة الكهرومغنطيسية مضافاً اليها نظرية الكوانتم ثم وحد آينشتين العالم الفيزيائي مفهومي المكان والزمان “الزمكان الديناميكي” ومن هذا المنطلق من أجل توحيد الأربع قوي يكون لها صدي عالمي وفكري رفيع المستوي العلمي بهدف التوصل الي نظرية لكل شيء. حيث هناك ثقة عالمية من علماء الفيزياء وهي في الحقيقية عملية شاقة وصعبة ولكنها هامة لرخاء شعوب العالم، لذا يعمل فيزيائي العالم بهدف واضح بثقة بأنها ستتحقق بمشيئة الله في العقود القادمة، كما لعب دوراً عظيماً علماء الفيزياء النظري في توحيد القوى النووية الضعيفة والقوى الكهرومغنطيسية (القوى الكهروضعيفة) ومنها منحوا جائزة نوبل عام 1979 وهم سـتـيـفـن وايـن بـرج ورفقائه كل من عبد السلام الباكستاني وشـيـلـدون جـلاشـو وأطلقو عليها نظرية لكل أربع قوي بأنها النظرية الحاسمة أي النظرية النهائية وأعتقد الفيزيائيين أنهم قد أنجزوا نهاية العالم بهذه البساطة.

في عام 2004 منح كل من دافـيـد جـروس – دافـيـد بـولـتـزر – وفـرانـك فـيـلك جائزة نوبل في الفيزياء لاكتشاف القوة التي تربط الجسيمات بداخل نواة الذرة والقوة الشديدة وهي تعتبر القوة الزائدة بداخل النواة والتي تعمل بين الكوارك بداخل البروتون والنيوترون وأوضحت مفهوم نظرية ديناميكية الكرومو كوانتم كما أوضحت مفهوم علمي هام أن العلم أخـذ خطوة جـادة لـتـحـقـيـق الحلم الفيزيائي الحلم العظيم لـصـيـاغـة نـظـريـة التــوحــيــد في الفيزيـاء والمتضمنة الجاذبية.

والآن تبين لهم أن الكون الفيزيائي (الكون الطبيعي) الكامل التام غير المنقوص يجب أن يطوق بمجموعة من المعادلات المتوازنـة تولـف سـلـسـلـة تـامـة أو ربـما مـعـادلــة واحــدة مــضــبــوطــة وصــحــيــحــة.

بنظرة مختصرة وشاملة، نسرد تتبع وتسلسل الأفكار التوحيدية للوصول الى الصـيــغـة التــوحــيــديــة للكون الفيزيائى لمعادلة الكــون والتي يطلق عليها نظرية كل شيئ “Theory of everything ، TOE” وهي التي تشكل وصفاً شمولياً للمادة والطاقة في الفيزياء النظرية، ومن المفترص أنها قادرة علي تفسير جميع الظواهر الفيزيائية يشكل تام غير منقوص وتفسر جميع المؤثرات الفيزيائية أي كل شيء.

سنبدأ بالقوة المغنطيسية والقوة الكهربية فكانت خطوة لبداية التوحيد بين قوتنين مختلفتين من قوي الطبيعة فأفرزا قوة كهرومغنطيسية وهي التي تتحكم بصفة أساسية في كل ظواهر الحياة وعندما تتحد مع القوة النووية الضعيفة نجد أنهما وجهان لقوة أساسية هامة واحدة وهي القوة الكهروضعيفة أو التفاعلات الكهروضعيفة، ومن التفاعلات الكهروضعيفة والقوي النووية الشديدة لدينا النموذج المعياري لفيزياء الجسيم، وبالتوازي لدينا النموذج المعياري لعلم الكون، ومن النموذج المعياري لفيزياء الجسيم لدينا القوة الكهرونووية بمعني أنه اذا تم توحيد القوة الكهروضعيفة والقوة النووية الشديدة فيكون لدينا القوة الكهرونووية، ومن النموذج المعياري لعلم الكون لدينا انــحــنــاء الفــضــاء، وبتوحيد القوة الكــهــرونــوويــة وانــحــنــاء الفــضــاء لدينا كــوانــتــم الجــاذبــيــة فيكون لدينا قوة كهرونووية والجاذبية، ومن هذا المنطلق نقترب من الهدف باعطاء مفهوم نقي عن العلاقات بين جميع الجسيمات المختلفة ويطلق عليها نـظــريــة كــل شـــئ أي بتوحيد جميع النطريات الفيزيائية المعروفة لدينا من نظرية الثقالة الفائقة ونظرية الأوتار الفائقة ونظرية M والتي يفترض دمج نظريات الأوتار الفائقة مع الثقالة الفائقة والدمج ما بين نظرية الكوانتم والجاذبية بمعني توحيد جميع النظريات الفيزيائية وصياغتها في معادلة واحدة يطلق عليها نــظــريــة كــل شــئ .

وعلينا أن نستوعب بمهارة علمية عالية المستوي مبدأ التصوير التجسيمي “Holographic Principle” حيث أنها كمظهر رئيسى لنجاح نظرية كل شيئ، والهولوغرام يعبر عن صورة لجسم ثلاثي الأبعاد أتي من تسليط الليزر علي فيلم ثنائي الأبعاد.

علينا أن ننتبه أن هناك محاولات جادة في خلال العقود القليلة القادمة أن يتحقق الحلم الفيزيائي العالمي وهو توحيد كل هذه القوي وبالفعل قد تحقق جزئياً ولكن هناك ثقة عالمياً بأنه ستتحقق نظرية كل شئ “Theory of Everything TOE” من خلال توافق وتزامن العقل الكوني مع العقل البشري لرفاهية شعوب العالم.

مصطـفـى كـمـال مـحـمـد يـوسـف
أستاذ فيزياء الجوامـد “فـيـزيـــاء المــعــادن”
جمهورية مصـر العربية جامعة المنصورة -كلية العلوم -قسم الفيزياء