وعلى الرغم من أن اقتراحات كالوزا في العام 1919 حول احتمال أن يكون للعالم أبعاد أكثر من تلك التي ندركها مباشرة، فإن شيئاً آخر قد فرض هذا الاحتمال الجدير بالملاحظة صاغ آينشتاين النسبية العامة في الوضع المألوف لكون ذي ثلاثة أبعاد فضائية وبعد زماني آخر. ورغم ذلك، فإن الصيغة الرياضية لهذه النظرية يمكن أن تستخدم مباشرة لوضع معادلات مشابهة لعالم له أبعاد فضائية إضافية. وفي ظل هذا الافتراض البسيط بوجود بعد فضائي إضافي قام كالوزا بإجراء التحاليل الرياضية واستنبط بجلاء المعادلات الجديدة.

وقد وجد كالوزا أن صور المعادلات الخاصة بالأبعاد الثلاثة العادية هي في الأساس مطابقة لمعادلات آينشتاين ولأن كالوزا قد ضمنها بعداً فضائياً إضافياً فلم يكن من الغريب أن يجد معادلات إضافية بجانب تلك التي استنبطها آينشتاين في الأصل. وبعد دراسة المعادلات الإضافية المرتبطة بالبعد الجديد، أدرك كالوزا أن هناك شيئاً مثيراً فلم تكن هذه المعادلات الإضافية سوى معادلات ماكسويل التي استنبطها سنة 1880 لوصف القوى الكهرومغناطيسية وبإضافة بعد فضائي آخر يكون كالوزا قد وحد نظرية آينشتاين للجاذبية مع نظرية ماكسويل للضوء. وقبل كالوزا كانت الجاذبية والكهرومغناطيسية تعتبران قوتين لا علاقة بينهما، ولم تكن هناك أدنى إشارة لوجود علاقة بينهما وبوجود هذا الفكر الجريء الخلاق في تصور أن للعالم بعد فضائياً إضافياً، اقترح كالوزا أن هناك من المؤكد علاقة قوية بينهما. وتجادل نظريته بأن كلا من الجاذبية والكهرومغناطيسية مرتبطتان بتموجات نسيج الفضاء وتحمل هذه التموجات الجاذبية في الفضاء العادي ذي الأبعاد الثلاثة، بينما تحمل التموجات - في البعد الجديد المتجعد - الكهرومغناطيسية. أرسل كالوزا ببحثه إلى آينشتاين الذي أثاره تماماً. وقد كتب آينشتاين في 21نيسان/ إبريل 1919 إلى كالوزا ليخبره بأنه لم يتخيل في حياته أن التوحد بين النظريتين يمكن أن يتحقق من خلال عالم أسطواني ذي خمسة أبعاد [أربعة فضائية وواحد زماني ، ثم أضاف "لقد أعجبتني فكرتك بشدة لأول وهلة . إلا أنه كتب مرة أخرى بعد أسبوع وبشيء من التشكك هذه المرة: "لقد قرأت بحثك ووجدته مثيراً للاهتمام بالفعل وحتى الآن فإنني لا أجد ما يمنع ذلك. ومن جهة أخرى لا بد أن أعترف بأن الأدلة المطروحة لا تبدو مقنعة بما فيه الكفاية . غير أنه في 14 تشرين الأول/ أكتوبر 1921، وبعد مرور أكثر من عامين، كتب آينشتاين لكالوزا مرة أخرى بعد أن مضى الوقت الكافي لهضم منطلقات كالوزا الجديدة غير المسبوقة هضماً تاماً ظهرت عندي أفكار أخرى حول عدم تشجيعك في نشر أفكارك عن التوحد بين الجاذبية والكهرباء منذ عامين... فإذا رغبت، فإنني على كل حال سأقدم بحثك للأكاديمية . وأخيراً، حصل كالوزا على رضى المعلم.

ومع أنها كانت فكرة جميلة، إلا أن الدراسات التفصيلية التي تبعت اقتراح كالوزا والمدعمة بمساهمات كلاين قد بينت أنها في تناقض خطير مع البيانات التجريبية. وقد تنبأت أبسط المحاولات لتضمين الإلكترون في النظرية بقيم لنسبة الكتلة إلى الشحنة مختلفة بشكل كبير عن القيم المقيسة. ولأنه لم يبد أن هناك الأفق أي طريق واضحة للتغلب على هذه المشكلة فقد فقد الكثير من الفيزيائيين اهتمامهم بأفكار كالوزا بعد أن كانوا معنيين بها. إلا أن آينشتاين وآخرين ظلوا بين حين وآخر يداعبهم احتمال وجود هذا البعد الإضافي المتجعد، لكن سرعان ما أصبح ذلك من الاهتمامات غير الأساسية للفيزياء النظرية .

وفي الواقع كانت أفكار كالوزا سابقة لعصرها بكثير. اتسمت العشرينيات من القرن العشرين ببداية ازدهار للفيزياء النظرية والتجريبية المعنية بفهم القوانين الأساسية للعالم المجهري. أصبح النظريون منشغلين جداً عندما بدأوا في تطوير بنية ميكانيكا الكم ونظرية مجال الكم. وكان على التجريبيين أن يكتشفوا الخواص التفصيلية للذرة والعديد من مكوناتها الأولية كانت النظرية تقود التجارب، في الوقت الذي كانت فيه التجارب تنقح النظرية واندفع الفيزيائيون إلى الأمام على مدى نصف قرن ليصلوا في النهاية إلى النموذج القياسي. وليس غريباً أن تركت جانباً التخمينات حول الأبعاد الإضافية أثناء هذه الفترة الخصيبة والعنيفة. وفي الوقت الذي كان فيه الفيزيائيون يختبرون الطرق الكمية ذات القدرة العالية، والتي أدت تطبيقاتها إلى تنبؤات قابلة للتحقق تجريبياً، لم يكن هناك اهتمام كبير في الاحتمال المجرد أن يكون الكون مكاناً مختلفاً بشدة بمقاييس الأطوال متناهية الصغر للدرجة التي تعجز معها أعظم الأجهزة عن اختبارها. لكن عاجلاً أو آجلاً، خبا هذا الازدهار. وفي الفترة من نهاية ستينيات وبداية سبعينيات القرن العشرين كانت البنية النظرية للنموذج القياسي قد اتخذت وضعها. ومع نهاية السبعينيات وبداية الثمانينيات من القرن العشرين تحقق الكثير من تنبؤاتها تجريبياً، وتوصل معظم فيزيائي الجسيمات إلى أن المسألة مجرد وقت قبل أن تتحقق باقي التنبؤات. غير أنه تبقى القليل من التفاصيل الهامة دون حل. وقد شعر الكثيرون أن الأسئلة الهامة المتعلقة بالقوى القوية والضعيفة والكهرومغناطيسية قد تمت الإجابة عليها.

وفي النهاية أصبح الوقت مناسباً تماماً للعودة إلى التساؤل الأعظم على الإطلاق التناقض المبهم بين النسبية العامة وميكانيكا الكم. وقد شجعت النجاحات التي تمت فيما يتعلق بصياغة نظرية كمية لقوى الطبيعة الثلاث الفيزيائيين أن يحاولوا احتواء القوة الرابعة وهي الجاذبية. وبعد تتبع العديد من الأفكار التي كان مصيرها الفشل في النهاية، فإن مجتمع الفيزيائيين أصبح أكثر انفتاحاً تجاه الأفكار الراديكالية نسبياً وقد انتعشت من جديد نظرية كالوزا وكلاين بعد أن كانت قد تركت لتموت في أواخر عشرينيات القرن العشرين.

مواضيع ذات صلة

الهندسة الكمية

التثمين والتحديات: مستقبل نظرية الأوتار في فيزياء الكون

نظرية الأوتار والتحدي الكبير: اختيار الفراغ المناسب ( الاحتمالات الكلية)

ثقوب كالابي-ياو: مفتاح العائلات الثلاث للجسيمات في نظرية الأوتار( الطريق إلى التجربة )

نظرية الأوتار: تنبؤات عظيمة في انتظار الدليل التجريبي(الأدلة الواضحة بصمات التجارب)

إطلاق النار أمكنة مختلفة

كيف تبدو الأبعاد المتجعدة؟

المستتبعات الفيزيائية للأبعاد الإضافية

ألغاز الأبعاد الخفية: لماذا نعيش في ثلاثة أبعاد فقط؟"( بعض التساؤلات)

أبعاد أكثر ونظرية الأوتار

نظرية كالوزا - كلاين الحديثة

الحركة جيئة وذهاباً على خرطوم المياه: تصور الأبعاد الخفية في الكون الأنيق