ما هي نظرية الأوتار؟

نظرية الأوتار قد تخلق اعداداً أقل بكثير من الكون في فكرنا، والمشكلة في نظرية الأوتار، وفقاً لبعض علماء الفيزياء هي أنها تصنع الكثير من الأكوان ، وهي لا تتنبأ بواحد فقط

نظرية الأوتار قد تخلق اعداداً أقل بكثير من الكون في فكرنا:
المشكلة في نظرية الأوتار، وفقاً لبعض علماء الفيزياء ، هي أنها تصنع الكثير من الأكوان ، وهي لا تتنبأ بواحد فقط من (10 أس 500) نسخة معدلة في الزمكان ، كل منها لها قوانينها الفيزيائية الخاصة بها ، ولكن مع وجود العديد من الأكوان على الطاولة ، كيف يمكن أن تشرح النظرية سبب امتلاكنا للميزات التي تمتلكها ؟
على الرغم من ذلك فالآن يقترح بعض الباحثين أن معظم الأكوان ، إن لم تكن كلها ، محظورة بصورة فعلية ، على الأقل إذا أردنا أن يكون لديهم طاقة داكنة مستقرة ، فإن القوة المفترضة تسرع من توسع الكون ، بالنسبة إلى البعض ، فإن القضاء على العديد من الأكوان الممكنة ليس عائقاً بل خطوة كبيرة إلى الأمام لنظرية الأوتار ، مما يمنح أملاً جديداً في إجراء تنبؤات قابلة للاختبار ، لكن آخرين يقولون إن الأكوان المتعددة موجودة لتبقى ، والمشكلة المقترحة مع كل هذه الأكوان هي ليست مشكلة على الإطلاق.
كان النقاش موضوعاً ساخناً في نهاية حزيران / يونيو في اليابان ، حيث عقد المنظرون في مؤتمر 2018. هذا في الحقيقة شيء جديد وقد أدى إلى جدل في هذا المجال ، يقول أولف دانيلسون (عالم الفيزياء في جامعة أوبسالا في السويد). تُركز المحادثة على زوج من الأوراق المنشورة على خادم ((preprint arXiv في الشهر الماضي لتستهدف ما يسمى (المناظر الطبيعية) لنظرية الأوتار وهي عبارة عن (عدد غير مفهوم من الأكوان المحتملة التي تنتج العديد من الحلول المختلفة لمعادلات النظرية ، والتي بدورها تنتج مكونات الكون الخاص بنا ، بما في ذلك الطاقة المظلمة). والغريب أن الغالبية العظمى من الحلول التي تم العثور عليها حتى الآن غير متناسقة رياضياً ، حسبما تقول الصحف ، مما يجعلها غير موجودة في المنظر الطبيعي ولكن في ما يسمى بـ (المستنقع) للأكوان التي لا يمكن أن توجد بالفعل ، لقد عرف العلماء أن العديد من الحلول يجب أن تقع في هذه المستنقعات لسنوات ، لكن الفكرة القائلة بأن معظم ، أو ربما كل حلول المناظر الطبيعية قد تعيش هناك سيكون تغييراً كبيراً في الواقع ، وقد يكون من المستحيل نظرياً إيجاد حل صحيح لنظرية الأوتار التي تتضمن طاقة داكنة مستقرة ، كما يقول كومرون فافا (هو فيزيائي بجامعة هارفارد قاد العمل في هاتين الورقتين).
فقدان الكون المتعدد:
نظرية الأوتار هي مجاولة لوصف الكون كله تحت (نظرية كل شيء) بإضافة أبعاد إضافية من (الزمكان) والتفكير في الجسيمات كدارات تهتز صغيرة. ، يؤكد العديد من أصحاب نظرية الأوتار أنها لا تزال تمثل الاتجاه الواعد لملاحقة حلم ألبرت أينشتاين في توحيد نظريته (النسبية العامة مع العالم الميكروسكوبي المتضارب لميكانيكا الكم).
ومع ذلك ، فإن فكرة مشهد نظرية الأوتار التي تتنبأ ليس بكوناً واحداً فحسب ، بل بالعديد من الأكوان قد أوقف بعض الفيزيائيين ، يقول عالم الفيزياء بجامعة برينستون (بول ستاينهاردت) الذي تعاون في واحدة من الأبحاث الأخيرة: (إذا كان هذا هو المشهد الحقيقي ، من وجهة نظري ، فإن الموت هو النظرية لأنها تفقد كل القيمة التنبؤية) أي (حرفياً تفقد أي شيء ممكن). بالنسبة إلى شتاينهاردت وآخرين ، لديهم أن المشكلات المكتشفة حديثاً مع الطاقة المظلمة تقدم لهم نظرية الأوتار. يقول دانيلسون: (هذه الصورة ذات الأكوان المتعددة الكبيرة يمكن أن تكون خاطئة رياضياً أي من المفارقات أن هذا يجعل الأمور أكثر إثارة للاهتمام لأن ذلك يعني أن نظرية الأوتار أكثر تنبؤيه بكثير مما كنا نعتقد).
ويرحب بعض منظري الأوتار مثل (سايفدب سيثي) من جامعة شيكاغو بالقول (أعتقد أن هذا مثير) ، ويضيف (لقد كنت متشككاً في المشهد منذ فترة طويلة ، وأنا سعيد حقاً لرؤية هذا التحول النموذجي). ولكن في المقابل لا يقبل الجميع بالحجة القائلة بأن المنظر الطبيعي ينتمي في الواقع إلى المستنقع ، وخاصة فريق البحث الذي أنشأ أحد أقدم الإصدارات من المشهد في المقام الأول في عام 2003) . ويقول (شاميت كاشرو) عضو جامعة KCLT في جامعة ستانفورد: (أعتقد أنه من الصحي جداً القيام بهذه التخمينات والتحقق من الأشياء الأخرى التي يمكن أن تحدث ، لكنني لا أرى أي أسباب نظرية أو تجريبية لاتخاذ مثل هذا التخمين على محمل الجد). وأيضاً فأن وإيفا سيلفرشتاين (عالمة في الفيزياء في جامعة ستانفورد) ساعدت أيضاً في بناء النماذج المبكرة للمناظر الطبيعية ، وبالمثل شكوك فافا وحجة زملائه ، وتقول: (أعتقد أن المكونات التي تستخدمها KKLT والطريقة التي تجمع بها معاً صحيحة تماماً). ويقول خوان مالداسينا (مؤلف في معهد الدراسات المتقدمة) إنا لا ازال ادعم فكرة عوالم نظرية الأوتار ذات الطاقة المظلمة المستقرة.
وأيضاً فأن الكثير من المنظرين سعداء تماماً بنظرية الأوتار المتعددة. يقول كاشرو: (صحيح أنه إذا كانت صورة المناظر الطبيعية هذه صحيحة ، فإن جزء الكون الذي نحن فيه مقارنة بالكائنات المتعددة سيكون مثل نظامنا الشمسي في الكون وهذا أمر جيد) ، يضيف سعى يوهانس كيبلر في الأصل إلى إيجاد سبب أساسي يجعل الأرض تكمن في المسافة التي تبعدها عن الشمس ، لكننا نعلم الآن أن الشمس ليست سوى واحدة من مليارات النجوم في المجرة ، لكل منها كواكبها الخاصة ، وأن المسافة بين الأرض والشمس هي مجرد رقم عشوائي وليس نتيجة لمبدأ رياضي عميق. وبالمثل ، إذا كان الكون هو واحد من تريليونات داخل الكون المتعدد ، فإن المعلمات الخاصة لكوننا عشوائية أيضاً. الحقيقة أن هذه الأرقام تبدو صافية بشكل جيد لخلق كون قابل للسكن هو تأثير انتقائي ، فبطبيعة الحال سيجد البشر أنفسهم في واحدة من الأركان النادرة في الأكوان المتعددة حيث من الممكن أن يكونوا قد تطوروا.
الكون المتسارع:
إذا كانت نظرية الأوتار الحقيقية لا يمكن أن تستوعب طاقة داكنة مستقرة ، قد يكون ذلك سبباً للشك في نظرية الأوتار ، وهذا يشكل سبباً للشك في الطاقة المظلمة أيضاً كما يقول (فافا)، أي أن الطاقة المظلمة في أكثر أشكالها شيوعاً ، والتي تسمى (بالثابت الكوسمولوجي). نشأت هذه الفكرة في عام 1917 مع آينشتاين وأحييت في عام 1998 عندما اكتشف علماء الفلك أن الفضاء لا يتسع فقط في الفضاء ، بل أن معدل هذا التوسع آخذ في الارتفاع. وبذلك سيكون الثابت الكوني شكلاً من أشكال الطاقة في فراغ الفضاء الذي لا يتغير ولا يتصدى لسحب الجاذبية الداخلي. لكنه ليس التفسير الوحيد الممكن للكون المتسارع. بل البديل هو (الجوهر) وهو حقل يتخلل الزمكان يمكن أن يتطور ويقول فافا: (بغض النظر عما إذا كان بإمكان المرء أن يدرك طاقة داكنة مستقرة في نظرية الأوتار أم لا ، فإنه يتبين أن فكرة تغير الطاقة المظلمة مع مرور الوقت هي في الواقع أكثر طبيعية في نظرية الأوتار) أي (إذا كانت هكذا هي الحالة ، فيمكننا قياس هذا الانزلاق للطاقة المظلمة من خلال الملاحظات الفيزيائية الفلكية الجارية حالياً).
حتى الآن ، تدعم جميع الأدلة الفيزيائية الفلكية الفكرة الثابتة الكونية ، لكن هناك بعض المساحة المرنة في القياسات ، إذ إن التجارب القادمة مثل تلسكوب أقليدس الفضائي في أوروبا ، ومنظار المسح بالأشعة تحت الحمراء على نطاق واسع في ناسا (WFIRST) ومرصد سيمونز الذي يجري بناؤه في صحراء تشيلي ، ستبحث عن علامات أن الطاقة المظلمة كانت أقوى أو أضعف في الماضي من الحاضر. وبذلك سيكون (الشيء المثير للاهتمام هو أننا بالفعل على مستوى حساسية للبدء في الضغط على [نظرية الكوسمولوجية الثابتة]). يقول ستن هاردت (ليس علينا الانتظار حتى تكون التكنولوجيا الجديدة في اللعبة ، بل نحن الآن في اللعبة). وحتى المشككون في اقتراح فافا يؤيدون فكرة النظر في بدائل للثابت الكوسمولوجي ، يقول سيلفرشتاين: (أتفق بالفعل على أن [مجال الطاقة المظلمة المتغير] هو طريقة مبسطة لبناء توسع متسارع ، لكنني لا أعتقد أن هناك أي مبرر للقيام بتنبؤات رصدية بشأن الطاقة المظلمة في هذه المرحلة).
لا يعد الجوهر الخيار الوحيد الآخر ، في أعقاب ورقات فافا ، اقترح دانيلسون وزملاؤه طريقة أخرى لدمج الطاقة المظلمة في نظرية الأوتار، في رؤيتنا ، كوننا هو السطح الثلاثي الأبعاد لفقاعة تتوسع في مساحة أكبر (يمكن للفيزياء داخل هذا السطح أن تحاكي فيزياء الثابت الكوسمولوجي) ، يقول دانيلسون (هذه طريقة مختلفة لتحقيق الطاقة المظلمة مقارنة بما كنا نفكر فيه حتى الآن).
نظرية جميلة:
في نهاية المطاف ، يدور الجدل الحالي في نظرية الأوتار حول سؤال عميق: ما هي نقطة الفيزياء؟ هل ينبغي أن تكون النظرية الجيدة قادرة على شرح الخصائص المميزة للكون من حولنا أم أن ذلك يتطلب الكثير؟ وعندما تتعارض نظرية مع الطريقة التي نعتقد أن كوننا يعمل بها ، هل نتخلى عن النظرية أو الأشياء التي نعتقد أننا نعرفها؟
نظرية الأوتار جذابة بشكل لا يصدق للعديد من العلماء لأنها (جميلة) ، وإن المعادلات مرضية وتفسيراتها المقترحة أنيقة ، لكنها تفتقر حتى الآن إلى أي دليل تجريبي يدعمها ، والأسوأ من ذلك ، هو أي احتمالات معقولة لجمع مثل هذه الأدلة. ومع ذلك ، قد لا تستطيع نظرية الأطروحة القادرة على استيعاب نوع الطاقة المظلمة التي نراها في الكون من حولنا لا تثني البعض ، يقول سيثي: أن (نظرية الأوتار غنية جداً وجميلة وصحيحة جداً في كل الأشياء التي علمتنا أنه من الصعب تصديق أن الخطأ في نظرية الأوتار وليس فينا). لكن ربما تطارد الجمال ليس طريقة جيدة لإيجاد النظرية الصحيحة للكون. وكتبت الفيزيائية سابين هوسنفلدر من معهد فرانكفورت للدراسات المتقدمة في كتابها الأخير (فقدت في الرياضيات: كيف يقود الجمال الفيزياء الضالة ، إذ أن الرياضيات ممتلئة بأشياء رائعة وجميلة ، وبالرغم من ذلك إلا أن معظمها لا تصف هذا العالم).
على الرغم من اختلاف الآراء ، إلا أن علماء الفيزياء هم مجموعة ودية ، ويوحدهم هدفهم المشترك في فهم الكون. عمل كاشرو ، أحد مؤسسي فكرة المناظر الطبيعية ، مع فافا ، ناقد المناظر الطبيعية ، كمستشار جامعي له وهما لا يزالان صديقين. يقول كاشرو: (سألني مرة إذا كنت أراهن بحياتي على أن [حلول المناظر الطبيعية] موجودة). كان جوابي له (لن أراهن بحياتي لكنني سأراهن ! )
ترجمة : علي سامي عبد الحسين - تصميم : Tomas alshamani