خلال حقبة الثلاثينيات والأربعينيات من القرن العشرين، ناضل الفيزيائيون النظريون - نذكر منهم على سبيل المثال، بول ديراك، ووولفغانغ باولي، وجوليان شفينغر وفريمان دایسون وسين إيتيرو ،توموناغا وفينمان – بلا هوادة ليكتشفوا صياغة رياضية قادرة على التعامل مع هذا الجموح المجهري. وقد وجدوا أن معادلة موجة الكم الشرودنغر الواردة في الفصل الرابع، في الواقع لم تكن إلا وصفاً تقريبياً للفيزياء المجهرية - أي أنها تقريباً تعمل بكفاءة عالية عندما لا نتعمق كثيراً في العالم الميكروسكوبي المجنون سواء نظرياً أو تجريبياً)، لكنها تفشل بالتأكيد إذا حاولنا ذلك.

والجزء المركزي من الفيزياء الذي أهمله شرودنغر في صياغته لميكانيكا الكم هو النسبية الخاصة وفي الواقع حاول " شرودنغر أن يضمن النسبية الخاصة في البداية، إلا أن معادلة الكم الناتجة من ذلك كانت تعطي تنبؤات ثبت أنها متناقضة مع القياسات التجريبية للهيدروجين. وقد ألهم ذلك شر دونغر أن يتناول الأمور بالتقليد الذي يقدس فعل الزمن في الفيزياء، فيتناول قسماً فقسماً للتغلب عليها - وذلك بدلاً من تناول الموضوع مرة واحدة لنضمن كل معرفتنا من العالم الفيزيائي من أجل وضع نظرية جديدة. وغالباً ما يكون الأمر أفضل كثيراً إذا اتخذنا عدة خطوات صغيرة بصورة متعاقبة متضمنة أحدث الاكتشافات من الجبهة الأمامية للبحث العلمي. وقد بحث شرودنغر ووجد إطاراً رياضياً يشتمل على ثنائية الموجة والجسيمة المكتشفة تجريبياً، لكنه لم يضمن النسبية الخاصة في هذه المرحلة المبكرة من عمله .

وسرعان ما أدرك علماء الفيزياء أن النسبية الخاصة بمثابة المركز للإطار السليم لميكانيكا الكم ويرجع ذلك إلى أن الجنون المجهري الذي لاحظناه يتطلب أن الطاقة يمكن أن تتخذ أشكالاً مختلفة وهو مفهوم يأتي من النسبية الخاصة. وبإهمال النسبية الخاصة فإن منطلق شرودنغر قد أهمل قابلية التحول للمادة والطاقة والحركة.

وقد ركز علماء الفيزياء جهودهم الأولية لفتح الطريق أمام مزج النسبية الخاصة بمفاهيم الكم وذلك تطبيقاً على القوى الكهرومغناطيسية وتداخلها المادة.مع خلال سلسلة ومن من التطورات الملهمة وضعوا علم الكهربية الديناميكية الكمية. وهي مثال على ما أصبح يسمى في ما بعد بنظرية مجال الكم النسبي أو بنظرية مجال الكم اختصاراً. وهي كمية لأنها تتضمن كل الأمور المحتملة وغير المؤكدة منذ لحظة البداية؛ وهي نظرية مجال لأنها تمزج مبادئ الكم في المفاهيم الكلاسيكية السابقة عن مجال القوة - وهي في هذه الحالة مجال ماكسويل الكهرومغناطيسي، وفي النهاية هي : نسبية لأنها تتضمن كذلك النسبية الخاصة من البداية. إذا رغبت في استعارة شيء مرئي للمجال الكمي فيمكنك أن تستشهد بصورة المجال الكلاسيكي - مثل محيط من خطوط مجال غير مرتي تخترق الفضاء - لكن عليك أن تنفح هذه الصورة بطريقتين، أولاً، يجب أن تتخيل أن المجال الكمي يتكون من جسيمات مثل الفوتونات للمجال الكهرومغناطيسي. ثانياً، عليك أن تتخيل أن الطاقة على شكل جسيمات - كتل وحركتها - تنحرك جيئة وذهاباً بلا توقف من مجال كمي إلى آخر طالما أنها تتذبذب باستمرار في الفضاء والزمان).

والنظرية الكمية للكهربية الديناميكية هي بصورة قابلة للجدال، النظرية الأكثر دقة التي حدث أن سبق تقديمها بصدد الظواهر الطبيعية، ويمكن تصور مدى دقتها في أعمال توينشيرو كينوشيتا، عالم الفيزياء المتخصص في الجسيمات من جامعة كورنيل الذي قام خلال الثلاثين عاما الماضية بلا كلل باستخدام الكهربية الديناميكية الكمية لحساب خواص تفصيلية معينة للإلكترونات. وقد ملات حسابات كينوشيتا آلاف الصفحات، الأمر الذي تطلب في النهاية استخدام أقوى الحاسبات في العالم لإتمامها ولم يذهب هذا الجهد سدی، فقد توصلت حساباته إلى تنبؤات عن الإلكترونات تحققت تجريبياً بدقة لا تتجاوز جزءاً في المليار، وهو تطابق مدهش بين الحسابات النظرية المجردة والعالم الواقعي بشكل مطلق. وقد تمكن علماء الفيزياء من خلال الكهربية الديناميكية الكمية من ترسيخ دور الفوتونات كأصغر حزم ممكنة من الضوء وتوضيح تداخلها الجسيمات مع المشحونة كهربياً كالإلكترونات، في إطار رياضي كامل ومقنع يمكن بواسطته إجراء التنبؤات.

وقد ألهم النجاح الذي حققته الكهربية الديناميكية الكمية علماء الفيزياء الآخرين خلال عقدي الستينيات والسبعينيات من القرن العشرين أن يحاولوا تطوير منطلق مشابه لفهم القوى الضعيفة والقوية والجاذبية من وجهة نظر ميكانيكا الكم.

وقد ثبت أن هذه الطريقة مثمرة جداً بالنسبة للقوى الضعيفة والقوية، وكما في حالة الكهربية الديناميكية الكمية، فإن علماء الفيزياء تمكنوا من وضع نظرية مجال كمية للقوى القوية والضعيفة أطلق عليها اسم " الكروموديناميكا الكمية" و"نظرية الكهربية الضعيفة الكمية ، والاسم "الكروموديناميكا الكمية أكثر بهجة عن الاسم الأكثر منطقية الديناميكا القوية الكمية ، غير أن ذلك مجرد اسم من دون أي معنى عميق. ومن ناحية أخرى فإن الاسم الكهربية الضعيفة يلخص علامة هامة على طريق فهمنا لقوى الطبيعة.

ومن خلال الأعمال التي أكسبت شيلدون غلاشو وعبد السلام وستيفن وينبرغ جائزة نوبل بينوا أن القوى الضعيفة والكهرومغناطيسية متحدة طبيعياً عن طريق وصفهم النظري بالمجال الكمي، على الرغم من أن الصورة التي تظهر عليها تبدو متمايزة في العالم من حولنا، وفي النهاية، فإن مجالات القوى الضعيفة تتضاءل شدتها على جميع المستويات ما عدا المستوى تحت الذري، بينما للمجالات الكهرومغناطيسية - الضوء المرئي وإشارات الراديو والتليفزيون والأشعة السينية - تواجد ماكروسكوبي لا يقبل الجدل. غير أن غلاشو وعبد السلام ووينبرغ قد بينوا في الواقع أنه عند طاقة ودرجة حرارة مرتفعين بما فيه الكفاية . كما كان عليه الوضع في أول جزء من الثانية بعد الانفجار الهائل - فإن مجالات الكهرومغناطيسية والقوى الضعيفة تذوب بعضها في بعض لتصبح ذات خواص واحدة لا تمييز بينها، ويطلق عليها بصورة أكثر دقة المجالات الكهربية الضعيفة". وعندما تنخفض درجة الحرارة كما يحدث بانتظام منذ لحظة الانفجار الهائل فإن كلا من القوى الكهرومغناطيسية والضعيفة تتبلور على شكل مختلف عن شكلها المشترك في درجات الحرارة العالية - من خلال عملية تعرف باسم انکسار التماثل (Symmetry Breaking) سنشرحها في ما بعد – ولذلك فهي تبدو مختلفة في الكون البارد الذي نعيش فيه الآن.

وهكذا، وللتاريخ، فإنه بحلول السبعينيات من القرن العشرين تم تطوير الوصيف معقول وناجح من وجهة نظر ميكانيكا الكم لثلاث من القوى الأربع القوية والضعيفة والكهرومغناطيسية)، وقد بين الفيزيائيون أن اثنتين من هذه الثلاث (الضعيفة لكهرومغناطيسية) قد جاءنا في الواقع من أصل واحد (القوى الكهربية الضعيفة). وخلال العقدين الأخيرين أخضع الفيزيائيون المعالجة الميكانيكية الكمية اللقوى الثلاث (اللاجاذبية) إلى عدد هائل من التجارب الدقيقة، أثناء تداخلها بعضها مع بعض ومع جسيمات المادة التي ناقشناها في الفصل الأول، وقد واجهت النظرية كل التحديات بكل ثقة. وبمجرد أن قام التجريبيون بقياس حوالى 19 رقماً (كتلة الجسيمات في الجدول رقم 

 (1-1)، قوى شحنتها كما هو مسجل في الجدول الموجود في الملاحظات - الملحوظة بالفصل الأول، وشدة القوى الثلاث اللاجاذبية في الجدول رقم (1-2)، وعدد آخر قليل لن تذكره هنا فإن العلماء النظريين وضعوا هذه الأرقام في نظريات مجالات الكم الجسيمات المادة وللقوى القوية والضعيفة والكهرومغناطيسية، فكانت النتائج التي أعقبت ذلك في ما يتعلق بالكون المجهري تتطابق بطريقة مدهشة مع النتائج التجريبية. ويصدق ذلك حتى تصل إلى الطاقة التي يمكن أن تسحق المادة إلى أجزاء من المليار من جزء من المليار من المتر، وهي الحدود التقنية الآن. ولهذا السبب يطلق الفيزيائيون على نظرية القوى الثلاث اللاجاذبية وعلى العائلات الثلاث لجسيمات المادة، النظرية القياسية أو (وهو الأغلب) النموذج القياسي لجسيمات الفيزياء.

جدول رقم (1-1)جدول رقم (1-2)

اخر الاخبار

اخبار العتبة العباسية المقدسة

وفد العتبة العباسية المقدسة يجري جولة في أروقة معرض بغداد الدولي للكتاب

شعبة التوجيه الديني النسوي تطلق برنامجًا قرآنيًّا لزائرات مرقد أبي الفضل العباس (عليه السلام)

جامعة الكفيل تطلق دورة تدريبية عن تقييم الأداء الجامعي لعدد من ملاكاتها

المجمع العلمي يقيم محفلًا قرآنيًا بذكرى ولادة الصادقين (صلوات الله عليهما)

المزيد

الآخبار الصحية

هل يتنبأ الذكاء الاصطناعي بأمراضنا قبل حدوثها؟

وداعا للنظارات.. قطرة عين واحدة قد تغير كل شيء ؟

دراسة تكشف تأثير "تيك توك" وتطبيقات الفيديو على سلوك الأطفال

"أسرار خفية" في الشاي الأخضر.. تغير قواعد الصحة والوزن

المزيد

الآخبار التكنلوجية

أول قطار يعمل بالهيدروجين في أميركا يدخل الخدمة رسميًا

أجهزة أبل القادمة.. "حصن منيع" في عصر الهجمات الرقمية !

روسيا: تطلق قمرين اصطناعيين بواسطة الصاروخ سويوز 2.1

ميزة ثورية.. أبل تدخل عالم قياس ضغط الدم

المزيد

مواضيع ذات صلة

تفسير كوبنهاجن لنظرية الكم

محاولة لفهم كلّ شيء

التشابك مع الوتر

ALTERNATIVE HISTORIES

هل هناك حدود للتفسير؟

هل يمكن اختبار نظرية الأوتار تجريبياً؟

ما هو المكان والزمان في الواقع، وهل من الممكن العمل بدونهما؟

آفاق مستقبلية: نظرية الأوتار بين طموح النظرية النهائية وتحديات القرن الحادي والعشرين

هل تؤدي نظرية الأوتار إلى إعادة صياغة ميكانيكا الكم؟

ما هو المبدأ الأساسي في نظرية الأوتار؟

في البدء كانت هناك شذرة لها حجم بلانك(رؤية نظرية الأوتار لبداية الكون)

لماذا ثلاثة؟ تفسير الأبعاد الفضائية الثلاثة في نظرية الأوتار