نظرية-م
| نظرية الأوتار | ||||||||
| ||||||||
نظرية الأوتار الفائقة
| ||||||||
نظرية - م M-theory هي واحدة من الحلول المقترحة لنظرية كل شيء التي يفترض بها أن تدمج نظريات الأوتار الفائقة Superstrings الخمس مع الأبعاد الأحد عشر للثقالة الفائقة Supergravity. قدمت النظرية من قبل الأستاذ إدوارد ويتن الذي يصرح شخصيا بأن هذه النظرية ما تزال تحتاج للكثير من العمل الرياضي وإيجاد أدوات رياضية جديدة لتطوير وإدراك مضامين هذه النظرية.
معروف ان نظريه الاوتار جاءت كمحاوله ناجحة جدا لتوحيد القوى الأساسية الأربع (الكهرومغناطيسية-النووية القويه -النووية الضعيفة- الجاذبية) في عشره ابعاد وتظل هي الامل الوحيد في توحيدها والدمج ما بين ميكانيكا الكم التي تصف القوى الثلاث والنسبيه العامة التي تصف الجاذبية، ولكن لماذا ظهرت نظريه ام ؟
ظهرت نظريه ام بعد أن ظهرت خمس معادلات في نظريه الاوتار بالتالي خمس نظريات اوتار سميت نظرية الأوتار الفائقة لكل واحده منها تصف شى محدد فكانت تلك مشكله ويجب أن تتوحد هذه النظريات في نظريه واحده. نظريه الوتار النموذج الأول، نظريه الاوتار النموذج الثاني A، نظريه الاوتار النموذج الثاني B، نظريه الاوتار HE, نظريه الاوتار HO. في البدايه ظن ان كل معادله هي كون مستقل كل واحد لهو نظامه الخاص. والسؤال الآخر المحير لماذا قوه الجاذبيه ضعيفه جدا, كيف يستطيع مغناطيس صغير رفع مسمار من الأرض رغم صغر حجمه بالمقارنة مع الأرض؟
ولكن ظهر اكتشاف مذهل هو ان المعادلات الخمس متكافئه وعند حلول عام 1995 طرح إدوارد ويتن نظرية ام, بعد أن لخص العلاقات ما بين النظريات الخمس فيما يعرف بالازدواجيات أو الثنائيات التي تزيل الفروق مثل : ثنائية T تزيل الفرق بين المسافات الصغيرة والكبيرة وثنائية S تزيل الفرق بين التفاعلات القوية والضعيفة. حتى ظهرت نظريه الجاذبيه الفائقة ومن ثم ولدت نظريه ام التي توحد الأنواع الخمس من نظرية الأوتار الفائقة.
ولكن عدد الابعاد فيها يكون 11 بعد !
فقد وجد أنه لابد ان يكون 11 بعد ولاكن كان هنالك نتيجه غريبه لهذا البعد الاضافي، فهو يسمح للوتر ان يهتز ويتمدد ليكون غشاء. لكن ماذا يعني حرف ام ؟ لااحد يعلم حقيقتا ماذا يعني حرف ام حتى إدوارد ويتن لم يعلم تماما ما هو حرف ام، (لكنه صرح في أحد المرات مازحا ان حرف إم يدل على الغموض والسحر والتشويق) !! لكن حرف ام يعني الغشاء MEMBRANE سميت نظريه الغشاء فبحسب النظريه نحن نعيش بعالم داخل غشاء من 11 بعد في كون يتكون من عده اغشيه في ابعاد أكبر.وهذه الاغشيه تتحرك حركه معقده جدا. ولاكن لماذا لانستطيع أن نشعر بها ؟. في الحقيقة الجسيمات التي نتكون منها لا تستطيع الانتقال والدخول إلى عده اغشيه أخرى لان تكوين جسيماتنا عباره عن اوتار مفتوحة.غير قادره على الانتقال، رغم أن الاغشيه (كما يعتقد) متصله ببعضها البعض ومتداخلة.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
نتائج مذهلة
إذا كان الكون عباره عن غشاء فلماذا نرى الاشياء منفصله؟ ذالك لان جسيماتنا تستقبل ترددات الجسيمات التي لها نفس التردد ولاتستقبل الترددات الأخرى هذه الاوتار لاتستطيع الانتقال بعكس الاوتار المغلقة ,من امثله الاوتار المغلقة جسيم الجرافيتون الحامل للجاذبيه. إذا قد حل لغز ضعف الجاذبيه فالجرافيتون هو وتر مغلق ينتقل عبر الاغشيه إلى أكوان أخرى موازية. إذا فضعف الجاذبية بسبب تاثير جرافيتونات الغشاء الآخر! كيف تستطيع النظرية استيعاب الانفجار العظيم؟ الاجابة سهله جدا, ببساطه كان هنالك غشاء مماثل لغشائنا حجما فحدث اصطدام مهول بينهما ادى إلى انفجار عظيم في غشائنا في هذه الحالة نستنتج وجود عدد هائل من ولادة أكوان. رغم هذه النتائج وأيضا نظريه ام وحدت النظريات الخمس لاكنها تصف الاوتار ذات الطاقات المنخفظة وتفشل في وصف الاوتار ذات الطاقات العاليه لهذا يجب أن تتطور هذه النظريه لتصبح مكتمله، باستخدام صيغ رياضيه جديده.
شرح النظريات الخمس وكيفيه اتصالها مع بعضها البعض.
نظريه الأوتار البوزونيه
في البدا نظريه الأوتار البوزونيه التي تصف البوزونات ولا تستوعب الفرميونات أبعادها 26 بعد إذا ليس هنالك تماثل فائق، والتماثل الفائق يعني ان لكل بوزون موجب لهو نظير سالب فرميوني والذي هو غير موجود في الاوتار البوزونيه وعند ادخال التماثل الفاثق تظهر نظريه جديده تسمى الاوتار الفائقة من 10 ابعاد كانت هذه بدايه الفكرة, ان نظريه الاوتار البوزونيه تعتبر الوتر جسيم اسمه تاكيوني وهذا الجسيم النظري يسير باضعاف سرعه الضوء وكما هو معروف هو اسير الرياضيات ولم يرى ولم يرصد إطلاقا, وأيضا الاوتار البوزونيه تصف الاوتار المفتوحة والمغلقة وعند إدخال التماثل الفائق تنتهي النظرية وتظهر نظريه الاوتار الفاثقة في خمس نظريات.
نظريه الأوتار النموذج الأول
النموذج الأول من عشره ابعاد تصف الاوتار المفتوحة ذات النهايتين والاوتار المغلقة التي ليس لها نهايه هذا ما يجعلها مميز ومختلف عن بقيه الظريات الأخرى كا(نظريه الاوتار النموذج الثاني A والنموذج الثاني B والبقيه). لايوجد جسيم تاكيوني
نظريه الاوتار النموذج الثاني A و B
في البدايه كل منهما يصف الاوتار المفتوحة في عشره ابعاد ,الفرميونات العديمة الكتلة مع وجود اختلاف صغير في المعادلات يتصل النموذجان الثاني أي والثاني بي عن طريق ثنائية T. فاذا كانت نظريه الاوتار الثانية A نصف نصف قطر دائره R فانه يخرج بنفس النتيجة في نظريه الوتار الثانية B عندما تصف نصف قطر دائره 1\R (حسب الثنائية) إذا وصفنا فضاء بنظريه الاوتار الثانية A فانه يوصف بشكل آخر بنظريه الاوتار الثانية B إذا النظريه الاوتار ثانية A تشعر بنفس شعور نظريه الاوتار الثانية B إذا الجسم الذي يوصف بنظريه الثانية أي لهو مكافؤ بالرغم من اختلافه في نظريه الثانية بي إذا هما تعطيان نفس سمات النظريه التحتيه. هذا بسبب النتئج التاليه : 1- ان النتائج الموجودة هي نفسها في مكانيكا الكم والتي هي بعيده عن الفزياء الكلاسيكيه. 2- يمكن أن يبنى فضاء بلصق حلقات مرئية يبعضها البعض.
الوصول إلى نظريتي أوتار
نظريه الاوتار HO ونظريه الاوتار HE يمكن أن تتصلان مع بعضهما البعض أيضا عن طريق ثنائية T فلو كانت نظريه HO تصف نصف قطر دائره R فانه تماما نفس النتيجة عندما تصف نصف قطر دائره 1\R إذا نظريه واحده فتبقى لدينا الآن ثلاث نظريات فقط : نظريه الأوتار الأولى والأوتار الثانية والاوتار HO مره أخرى نستطيع استخدام الثنائية ولأكن ثنائية اس : نظريه الاوتار الأولى تصف التفاعلات القويه بين الجسيمات يمكن أن يرى بنظريه الاوتار HO التي تصف التفاعلات الشديدة القوه بين الجسيمات باستخدام ثنائية S إذا نظريه اوتار HO تتضمن نظريه الاوتار الأولى
نظريتان فقط
يتبقى بعد هذا العمل بين النظريات الخمس نظريتين فقط نظريه الاوتار الثانية والاوتار HO والمذهل أيضا انه يمكن توحيدهما فتقريبا هما أيضا بالاستطاعة توحيدهما بخطوه أخيرة ومهمه للوصول للنظريه التحتيه التي تجمع كل النظريات الخمس.
الخطوة أخيره
أهم خطوه للوصول لنظريه واحده تصف كل ما يجري في الكون، الاوتار فائقه الصغر بشكل لايصدق إذا احدا أراد أن يدرس الاوتار ولاكن داخل طاقات منخفظه إذا من الصعب الشعور بها, تلك الخيوط اجسام ممتدة لذلك ستصبح عمليا ذات 0-إبعاد مثل نقطه لذلك ميكانيكا الكم تصف حد الطاقة المنخفضة إذا هي النظريه التي تصف ميكانيكيه هذه النقاط أو الاوتار مثل هذه النظريات تسمى نظريه المجال الكمومي ونظريه الاوتار تصف وتفاعلات الجاذبيه لهذا إذا : أولا: يتوقع الحصول على نظريه الطاقة المنخفظة لتصف تفاعلات الجسيمات ذات الخلفيات الجاذبيه ثانيا : نظريه الاوتار الفائقة فيها التماثل الفائق لذا يتوقع ظهور التماثل الفائق في الطاقات الضعيفة هذا يعطي نتيجه ان تقريب الطاقات المنخفظة في نظريه الاوتار الفائقة يعطينا نظريه الجاذبيه الفائقة.
نظريه الجاذبيه الفائقه
وصفت من قبل وارنر نام 1970 مثلا : نظريه الاوتار الثانية A لها مكافئ طاقه منخفظه في نظريه الجاذبيه الفائقة وكذالك نظريه الاوتار الثانية B لها مكافئ طاقه منخفظه من 11 بعد ونظريه الاوتار HE HO تعطيان نظريه الاوتار الثانية A والثانية Bمما يجعلهما متصلتان. يعني إذا أراد احدا دراسه زمكان من 11 بعد بالطاقة المنخفظة فانه من 10 ابعاد بالتقريب البعدي لخص إدوارد ويتين العلاقة كالتالي: نظريه الاوتار الثانية A تعطينا مكافئ في طاقه منخفظه (نظريه الاوتار الثانية A في الجاذبيه الفائقة ونظريه HO) إذا باسخدام ثنائية T لدمج نظريتين الاوتار الثانية Bو A في الطاقة المنخفظة نحصل على نظريه واحده بعد الوصول إلى نظريه واحده من 11 بعد ذات طاقه منخفظه تجمع كل النظريات إلا أنها لا زالت تفتقر للوصف في الطاقات العاليه.