نظرية كل شيء, حلم اينشتاين الذي لم يتحقق الى الان!
قبل بضع سنوات ، منع مجلس مدينة مونزا بإيطاليا أصحاب الحيوانات الأليفة من الاحتفاظ بالسمك الذهبي في أحواض السمك المنحنية. وأوضح رعاة هذا الإجراء أنه من القسوة الاحتفاظ بسمكة في وعاء لأن الجوانب المنحنية تعطي السمكة نظرة مشوهة للواقع. بصرف النظر عن أهمية المقياس بالنسبة للسمكة الذهبية المسكينة ، تثير القصة سؤالًا فلسفيًا مثيرًا للاهتمام: كيف نعرف أن الحقيقة التي ندركها صحيحة؟
يصف كل ركن من أركان الفيزياء الحديثة –فيزياء الكون وفيزياء الجسيمات– مجال البحث الخاص به – أصغر الأشياء وأضخمها في الكون – بدقة مذهلة ، لكن كلا من ميكانيكا الكم والنسبية يفشلان عند تطبيقهما على موضوع الآخر.
بمعنى اخر، تصف النسبية العامة الكون بدقة اذا ما طبقت على المقاسات الفلكية الضخمة ابتداءا بعدة كيلومترات وانتهاءا بابعاد الكون المنظور، ونظرية الميكانيكا الكمية هي الاخرى تصف بدقة ما يحدث على الابعاد بالغة الضآلة على مستوى الروابط بين الجسيمات دون الذرية. ولكن كلتا النظريتين تفشل في وصف ما تستطيع النظرية الاخرى ان تصفه بدقة.
قبل ان نقوم بتعريف نظرية كل شيء لابد من ادراك ان الكون مبني على اربعة قوى اساسية (الجاذبية والكهرومغناطيسية والنووية القوية والنووية الضعيفة) لكل قوة من هذه القوى قوانينا التي تصفها.
يعتقد العلماء اننا اذا استطعنا توحيد هذه القوى الاربعة ضمن صيغة معادلات نظرية واحدة فسيكون بمقدور هذه النظرية تفسير كل شيء في الكون من قياس بلانك الى تفرد الثقوب السوداء.
في الفيزياء ، السؤال ليس أكاديميًا. في الواقع ، يجد الفيزيائيون وعلماء الكون أنفسهم في مأزق مشابه لمأزق السمكة الذهبية. على مدى عقود ، سعينا جاهدين للتوصل إلى نظرية نهائية لكل شيء – مجموعة كاملة ومتسقة من قوانين الطبيعة الأساسية التي تشرح كل جانب من جوانب الواقع.
في الفيزياء الحالية السائدة، نظرية كل شيء هي محاولة لتوحيد القوى الأساسية الأربعة الموجودة في الطبيعة: (أي الجاذبية, و القوة النووية القوية, و القوة النووية الضعيفة, و القوة الكهرومغناطيسية). بما أن القوة الضعيفة لها القدرة على تغيير الجسيمات الأولية من شكل لآخر، سينبغي على نظرية كل شيء بأن تعطينا فهماً عميقا للعلاقات الموجودة بين جميع الجسيمات المختلفة، يمثل الشكل التالي الهيئة المتوقعة للنظريات السابقة، والمشكلة الكبرى التي تواجه العلماء هي اشراك قوة الجاذبية مع هذه القوى من أجل صياغة معادلة التوحيد
و زيادةً على القوى التي تم ذكرها، هناك قوىً أخرى يفترضها علم الكون الحديث وهي: القوة التضخمية, و الطاقة المظلمة, و المادة المظلمة. هذه القوى تحدث بين الجسيمات الأولية، لكنها خارجة عن مخطط نظرية النموذج العياري، فهذه القوى لم يثبت وجودها حتى الآن، إلا أن هناك نظريات بديلة تقوم بإدخالها في معادلاتها الرياضياتية مثل: تحريك نيوتن المعدل .
بدأ أينشتاين البحث عن نظرية موحدة في عشرينيات القرن الماضي ، وفقًا لجمعية الفيزياء الأمريكية (APS). لم يقبل مطلقًا التناقضات الغريبة لميكانيكا الكم ، وكان يعتقد أن الرياضيات التي تصف الكهرومغناطيسية والجاذبية ، القوتان الوحيدتان اللتان عُرِفت في ذلك الوقت ، يمكن دمجها في إطار واحد.
قال أينشتاين لطالبة فيزياء شابة تُدعى إستير سالامان في عام 1925: “أريد أن أعرف كيف خلق الله هذا العالم. لست مهتمًا بهذه الظاهرة أو تلك ، في طيف هذا العنصر أو ذاك. أريد أن أعرف هويته”. الأفكار ؛ والباقي مجرد تفاصيل “. اعتقد أينشتاين أن نظرية كل شيء ستشرح “كيف خلق الله هذا العالم”.
خلال منتصف القرن العشرين ، طور الفيزيائيون النموذج القياسي ، الذي أطلق عليه “نظرية كل شيء تقريبًا”. يصف تفاعلات جميع الجسيمات دون الذرية المعروفة وثلاثة من القوى الأساسية الأربعة: الكهرومغناطيسية والقوى النووية القوية والضعيفة ، ولكن ليس الجاذبية.
بمعنى اخر، استطاع العلماء توحيد ثلاثة من هذه القوى الاربعة وبقيت القوة الرابعة تعترض سيرهم نحو تحقيق نظرية موحدة وهذه القوة هي الجاذبية.
خلال العقود القليلة السابقة اقترحت مجموعة من الصيغ والنظريات مثل تكميم الجاذبية والاوتار في محاولة لادخال الجاذبية ضمن مزيج القوى هذا دون تحقيق تقدم يمكن الاشادة اليه.
حاليا لا توجد وسيلة للتحقق من إمكانية نجاح تلك النظرية إلا من خلال مشاهدة الظواهر الفلكية. كما يأمل العلماء التوصل عن طريق مصادم الهدرونات الكبير CERN الذي تم بناؤه حاليا وبدأ العمل في عام 2009 في تحقيق تقدم على مسيرة تطوير نظرية الكون .
والمفروض أن تجمع تلك النظرية الكونية (نظرية كل شيء) الظواهر الطبيعية الآتية، وتقوم على تفسيرها:
- وصف التناظر العظيم وجوهره الأساسي .
- تفسير طبيعة المادة المظلمة ، وتفسير التطور الذي حدث للكون منذ نشأته وعلى الأخص مراحل تكونه.
- الجمع بين نظرية التوحيد العظمى ونظرية الجاذبية الكمومية .
- تفسير كتل الجسيمات الأولية وحساب الخواص الأخرى للجسيمات .
- حساب الحالات الانفرادية للمادة .
- أن تربط بين النظرية النسبية ونظرية الكم .
سمكتنا الذهبية في وضع مماثل. تختلف وجهة نظرها عن وجهة نظرنا من خارج دورقها المنحني ، لكن لا يزال بإمكانها صياغة قوانين علمية تحكم حركة الأشياء التي تراها في الخارج. على سبيل المثال ، نظرًا لأن الضوء ينحني أثناء انتقاله من الهواء إلى الماء ، فإن الجسم المتحرك بحرية والذي نلاحظه يتحرك في خط مستقيم ستلاحظه السمكة الذهبية وهو يتحرك على طول مسار منحني. يمكن للسمكة الذهبية أن تصوغ قوانين علمية من إطارها المرجعي المشوه والتي ستظل صحيحة دائمًا وتمكنها من وضع تنبؤات حول الحركة المستقبلية للأجسام خارج الوعاء. قد تكون قوانينها أكثر تعقيدًا من القوانين في إطارنا ، لكن البساطة هي مسألة ذوق. إذا صاغت السمكة الذهبية مثل هذه النظرية ، فسيتعين علينا الاعتراف بوجهة نظر السمكة الذهبية كصورة صالحة للواقع.
