نظريه كل شئ (1)

اسحاق نيوتن

كانت البدايه من ملاحظه شاب لسقوط تفاحه يدعى نيوتن فاستنتج بعدها قانون الجاذبيه الارضيه، ولكن نيوتن تعامل مع ان للكون ثلاثه ابعاد الطول والعرض والارتفاع ولم يدرك الزمن كما ادركه اينشتاين وتعامل بأن الزمن مطلق يسير فى اتجاه واحد وهو المستقبل ولا يمكن لاحد التحكم فيه بعكس الابعاد الثلاثه الاخرى.

 فسر نيوتن الجاذبيه على انها القوه التى تجذب الاشياء ولكن طبقا لهذا التفسير تكون قوه الجاذبيه ضعيفه جدا اذ بامكانك رفع كأس من على المنضده بسهوله مع العلم بأنه يقع تحت تأثير جاذبيه كوكب بأكمله ولكن كيف تكون ضعيفه وبفعل الجاذبيه ينجذب القمر للدوران حول الارض فى مدار محددد وثابت ، والاكثر غرابه نرى المحموعه الشمسيه باسرها تدور حول الشمس بفعل الجاذبيه.وادى هذا التناقض الى قول نيوتن عن الجاذبيه بانه لايعلم كيف تعمل.

 وفى عام 1905 وبعد ان اكتشف اينشتاين النظريه النسبيه الخاصه والتى اوضح فيها ان الزمان والمكان لا ينفصلان عن بعضهما واطلق مصطلح جديد يسمى الزمكان وهو الابعاد المكانيه الثلاثه الطول والعرض والارتفاع بالاضافه الى الزمن والذى اطلق عليه البعد الرابع وكانت تلك البدايه الى ان يكون الزمن هو البعد الرابع ، وهذا منطق جدا اذ عندما كان الانسان فى الخامسه من عمره كان له طول ووزن وعرض ويختلفون تماما عندما كان فى العشرين من عمره .وبذلك يتغير الزمن عندما تتغير الابعاد المكانيه وبالتالى لا يمكن القول بان الزمن مطلق .

 فى عام 1915 قدم اينشتاين النظريه النسبيه العامه والتى ثارت افكار عظمى حول حركه النجوم والمجرات واوضحت كيف تعمل الجاذبيه وسنرى كيف فسر اينستاين الجاذبيه :حيث اكتشف اينشتاين بان الوسط الذى ينقل قوه الجاذبيه هو الفراغ نفسه . الفكره تبدو كما يلى :تخيل ان الكون عباره عن طبقات مؤلفه من خيوط يتواجد عليها كل شئ فى الكون. حيث قال اينشتاين بأن الفضاء املس ومستو فى غياب وجود الماده.ولكن فى وجود جسم مادى مثل الشمس فأنها تسبب انحناء وتقوسا فى الفراغ ،وهذا ما يجعل الجاذبيه تمتد فى الفراغ حتى ان الارض تحنى الفراغ حولها مما جعل القمر يدور حول الارض ،وايضا الارض نفسها تتبع تقعرا فى الفضاء ناتج عن وجود الشمس مما يجعل الارض وباقى المجموعه االشمسيه تدور فى مدارات محدده وثابته حول الشمس. وبهذا تكون هذه الفكره الجديده عن عمل الجاذبيه هى الاقرب الى الصواب . ( فى تلك الصوره نرى ان الجسم الاصفر سبب انحناء وتقعر للفراغ مما ادى الى ان الجسم الازرق يسلك مدار دائريا ثابتا حول الجسم الاصفر .)

وتلك الفكره عن الجاذبيه ثبتت صحتها عمليا عندما قام الفلكيون برصد شعاع ضوء صادر من الشمس عند كسوفها ووجدو حقا ان الشعاع ينحنى بزاويه معينه وبنفس النتيجه التى قداستنتجها اينشتاين من معادلته الرياضيه،ولكننا نعلم تماما ان الضوء يسير فى خطوط مستقيمه،ولكن ما الذى سبب انحناء الشعاع ؟ اذن لابد وان يكون الفراغ حول الشمس نفسه منحنى او حول اى جسم مادى اخر فى الفضاء فانه يسبب تقعر وانحناء فى الفراغ حوله .
ولكن فى عام 1919 وبسبب تفسير اينشتاين للجاذبيه بهذا الشكل اقترح عالم رياضيات يدعى كلوتزه فكره فى غايه الغرابه والجرأه وهى ان للكون الذى نعيش فيه ثمه ابعاد اضافيه غير التى نألفها و اقترح بوجود بعد خامس للكون وهو بعد مكانى ملتف حول نفسه لا يمكن رؤيته حيث قال :استطاع اينشتاين ان يفسر الجاذبيه بوصف الفراغ (الزمكان) بنيان قابل للتقعر والانحناء ، يمكن ان اعرف على نفس الوتر فيما يتعلق بالقوى الاخرى مثل القوه الكهرومغناطيسيه . حيث وصف كلوتزه القوه الكهرومغناطيسيه على شكل تقعر وانحناء مثل ما فعل اينشتاين مع الجاذبيه لكن اينشتاين استخدم الوسط الفراغ الذى من الممكن تسميته بالزمكان فما هو الوسط الذى استخدمه كلوتزه ؟ قال كلوتزه بان هذا التقعر والانحناء لن يكون الا فى بعد اضافى جديد غير الطول والعرض والارتفاع وايضا غير البعد الزمانى .
 ولكن الاغرب عندما قام باستنتاج المعادله التى تصف هذا التقعر والانحناء فى كون ذو اربعه ابعاد مكانيه وبعد واحد زمنى حصل على المعادله القديمه التى اشتقها اينشتاين فى وصفه للجاذبيه قى ثلاثه ابعاد ولكنه حصل على معادله اضافيه بسبب البعد الاضافى الاخر ونظر الى المعادله فصاح فى المنزل وقال وجدتها وجدتها متخيلا بذلك انه وصل لنظريه المجال الموحد . كان كلوتزه مثل اينشتاين يحلم بالوصول الى نظريه المجال الموحد او النظريه النهائيه وهى عباره عن مجموعه من الافكار من المحتمل ان تكون قادره على وصف جميع القوى فى الطبيعه . ولكن اذا كان اينشتاين تعامل مع المجرات والنجوم والفضاء فى نظريته النسبيه العامه .ايضا هناك علم ميكانيا الكم الذى يتعامل مع الجسيمات دون الذريه والجسيمات النانومتريه .
 هكذا يكون وصف الكون قائم على اثنين من النظريات وهما النسبيه العامه وميكانيكا الكم وستحاول نظريه الاوتار توحيد النظريتين. ولكن ياتى السؤال اذا كان هناك ثمه ابعاد اضافيه فأبن هى ؟ فى عام 1926 ومن قبل عالم يدعى اوسكار كلاين حيث قال بأن الابعاد يمكن ان تتشكل على نمطين :اذ هناك ابعاد كبيره والتى تسهل رؤيتها . ومن جهه اخرى هنالك ابعاد غايه فى الضاله، ملتويه ملتفه على بعضها،ملتفه بشكل دقيق جدا،وبالرغم من انها حولنا فى كل مكان الا اننا لانستطيع رؤيتها.

من الممكن توضيح هذا الامر بصريا :نحن نعلم جميعا ان سلك الكهرباء ذو ابعاد ثلاثه طول وعرض وسمك ولكن ان نظرت اليه من بعيد لن تدرك الا بعد واحد وهو الطول ولكن دع نمله تسير على هذا السلك سترى النمله تسير على الطول والعرض والسمك مما يعنى انها ادركت الابعاد الثلاثه . هذا يدل على ان الابعاد يمكن ان تكون على نمطين كبيره يمكن رؤيتها وصغيره ملتفه ملتويه على نفسها لايمكن رؤيتها .

ولكن ماذا عن التطبيق العملى لمعادله كلوتزه؟ انتظروا الجزء الثانى من هذا المقال ...و شكراً.