ما هي طبيعة الكون؟ للإجابة على هذا السؤال ، توصل البشر إلى العديد من النماذج لوصف العالم. نتحقق باستمرار من هذه النماذج ونتعلم التخلي عنها. ولكن كما نعلم أكثر ، يصبح النموذج أكثر تعقيدًا وغرابة. يصعب وصف بعضها بطريقة دقيقة. مثل نظرية الأوتار. نظرية مشهورة ومثيرة للجدل وغالبا ما يساء فهمها.

لماذا نخرج بهذا النموذج ، هل هو صحيح؟ أم أنها مجرد فكرة لا تستحق الانتباه إليها. من أجل معرفة طبيعة الطبيعة ، نلاحظ مواد مختلفة في مراقبة دقيقة ، ونفاجأ بالغموض الخفي ، والمناظر الطبيعية الرائعة للعالم الصغير ، وحديقة الحيوان ذات المخلوقات الغريبة ، وبنية البروتين المعقدة.

الرسم: يقدم تضخيم المادة مراحل مختلفة ، تنتهي في المرحلة الوترية: المادة structure التركيب الجزيئي (الذرات) t الذرات (البروتونات والنيوترونات والإلكترونات) ronicsالإلكترونيات Quark trString

تتكون جميعها من جزيئات تتكون من ذرات أصغر. اعتدنا على اعتبارها الوحدة الأساسية للعالم ، حتى اصطدمنا بها بقوة ، وبالتالي اكتشفنا مادة لا يمكن قطعها على الإطلاق: الجسيمات الأولية. لكن الآن لدينا مشكلة: إنها صغيرة جدًا ولا يمكننا رؤيتها. فكر في الأمر ، كيف تتم الملاحظة؟ للقيام بالملاحظات ، نحتاج إلى الضوء ، أي الموجات الكهرومغناطيسية ، تضرب الفرقة الموجية سطح الجسم ، وتنعكس في عينيك ، وتسمح معلومات جسم الموجة الخفيفة لدماغك بتكوين صورة ، لذلك لا يمكنك أن تكون بدون نوع من إبداء ملاحظات في حالة التفاعل.

الرسم: المشهد عندما يتم الحصول على بوزون هيجز من لفائف الميون المدمجة في مصادم الهدرونات الكبير. يتكون من اصطدام البروتونات والإلكترونات التي تتحلل إلى طائرات هادرون.

الرؤية والفهم هي عملية نشطة وليست سلبية. بالنسبة لمعظم الأشياء ، هذه ليست مشكلة ، لكن الجسيمات الأولية صغيرة جدًا لدرجة أنها صغيرة جدًا لدرجة أن الموجات الكهرومغناطيسية التي نعرفها لا تستطيع لمسها على الإطلاق ، ولا يمكن للضوء المرئي سوى اختراقها. يمكننا حل المشكلة عن طريق تقليل الطول الموجي للموجات الكهرومغناطيسية ، ولكن كلما صغر طول الموجة ، زادت الطاقة. لذا ، عندما كسرت الباب وأشرعت الجسيم بضوء عالي الطاقة ، فإن الضوء يغير موضع الجسيم ، من أجل مراقبته ، قمنا بتغيير طبيعته. الاستنتاج هو أنه لا يمكننا قياس الجسيمات الأولية بدقة. تسمى هذه الظاهرة: مبدأ عدم اليقين هايزنبرغ. إنه أساس كل فيزياء الكم. لذا ، كيف تبدو الجسيمات؟ ما هو جوهره؟ لا نعرف.

الرسم: مجهر هايزنبرغ التخيلي ، يقيس موقع الإلكترون (النقطة الزرقاء). أشعة غاما المكتشفة (الموضحة باللون الأخضر) عند الطول الموجي مبعثرة بواسطة الإلكترونات وتدخل عدسة المجهر بزاوية فتحة. قطره. تظهر أشعة جاما المتناثرة باللون الأحمر.

إذا لاحظنا ذلك قدر الإمكان ، يمكننا أن نرى جسمًا غامضًا ، لكن هذا ليس الجسيم نفسه ، يمكننا فقط معرفة مكانه. في هذه الحالة ، كيف نجري بحثًا علميًا بشأنها؟ تمامًا مثل سابقاتها ، اقترحنا نموذجًا رياضيًا جديدًا: نموذج الجسيمات النقطية. نفترض أن الجسيم هو مجرد نقطة في الفضاء ، وأن أي إلكترون هو مجرد نقطة مع مقدار معين من الشحنة وكتلة معينة في الفضاء ، ولا يمكن تمييز جميع الإلكترونات ، بحيث يمكن للفيزيائيين تعريفها وحساب التفاعل بينهما التأثير ، تسمى هذه النظرية "نظرية المجال الكمي" ، وقد حل ظهورها العديد من المشاكل. يعتمد النموذج القياسي في فيزياء الجسيمات على ذلك ، كما أن القيمة الدقيقة لتجربة فيزياء الجسيمات عالية جدًا أيضًا ، وقد تم قياس الخواص الكمية لبعض الإلكترونات ، ويمكن أن تصل القيمة الدقيقة إلى 0.0000000000002 (2 10 ^ -13) . لذلك ، حتى لو لم تكن الجسيمات نقطة حقًا ، فإن مثل هذا الافتراض يسمح لنا بوصف الكون بدقة تامة ، فمثل هذا التفكير لا يؤدي إلى تقدم العلم فحسب ، بل يجلب لنا أيضًا العديد من الإنجازات العلمية والتكنولوجية التي نستخدمها كل يوم.

الرسم: على اليسار يوجد جهاز تجريبي ثابت وشق لمشكلة آينشتاين. على اليمين ، صمم بور جهازًا تجريبيًا محسّنًا ، فاستبدل حاجزًا ثابتًا بحاجز يمكن أن يتحرك لأعلى ولأسفل.

ولكن هناك خطورة كبيرة للمشكلة. في ميكانيكا الكم ، يتم إنشاء جميع القوى بواسطة جسيمات محددة. ولكن وفقًا لنظرية النسبية العامة لأينشتاين ، فإن الجاذبية ليست مثل القوى الأخرى في الكون ، فإذا كان الكون دراما ، فإن الجسيمات هي جهات فاعلة ، والجاذبية هي المرحلة. بكل بساطة ، الجاذبية هي نوع من الهندسة ، يجب أن نحدد المسافة المطلقة في هندسة الزمكان ، لكن في عالم فيزياء الكم ، لا يمكننا قياس الأشياء بشكل صريح. نموذج الجاذبية ونموذج فيزياء الكم ليسا متوافقين مع بعضهما البعض. عندما يحاول الفيزيائيون إضافة جسيمات جديدة لوصف الجاذبية ، يفشل نظامهم الرياضي ، وهو أمر مهم جدًا.

إذا استطعنا الجمع بين الجاذبية والنموذج المعياري الكمومي ، فيمكننا الحصول على جميع النظريات العالمية ، لذلك يبدأ العباقرة في التفكير في النماذج الجديدة ، ويسألون: "ما هو الأكثر تعقيدًا من نقطة؟" خط؟ سلسلة؟ ولدت نظرية الأوتار ، والسبب وراء دقة نظرية الأوتار هو أنها تصف العديد من الجسيمات الأولية المختلفة مع أوضاع اهتزاز السلسلة المختلفة. تمامًا مثل سلاسل الاهتزاز المختلفة للكمان يمكن أن تنتج أصواتًا مختلفة ، فإن أنماط الاهتزاز المختلفة للأوتار تنتج جزيئات مختلفة. الشيء الأكثر أهمية هو أنه يشمل الجاذبية ، ويمكن لنظرية الأوتار أن توحد جميع القوى الأساسية في الكون ، مما تسبب في طفرة هائلة. سرعان ما أصبحت نظرية الأوتار نظرية يمكنها تفسير كل شيء. وللأسف ، فإن نظرية الأوتار لها قيود كثيرة. في عالمنا الذي يتكون من فراغ ثلاثي الأبعاد ووقت أحادي البعد ، لا يمكن لنظرية الأوتار الحفاظ على الاتساق الرياضي. نظرية الأوتار على الأقل مطلوب عالم بعشر الأبعاد للعمل ، لذا يمكن لنظرية الأوتار أن تعمل بالفعل في عالم النظرية ، ويريد الفيزيائيون إيجاد نموذج رياضي يزيل الأبعاد الستة المتبقية لاستكشاف الكون الذي نحن فيه. ولكن حتى الآن ، لم يتمكن أحد من القيام بذلك.

ولم تؤكد التجارب جميعًا التنبؤ بنظرية الأوتار. لذلك ، لا تكشف نظرية الأوتار عن المظهر الحقيقي للكون. لذلك أشار شخص ما إلى أن نظرية الأوتار قد لا تكون عملية على الإطلاق. يتكون العلم من سلسلة من التجارب والتنبؤات. إذا لم نتمكن من إثبات ذلك ، فلماذا نهتم بنظرية الأوتار؟ ترتبط ارتباطًا وثيقًا بكيفية استخدامها ، حيث تعتمد الفيزياء على الرياضيات و 2 + 2 = 4. هذه هي الحقيقة ، بغض النظر عن رأيك ، فإن الاشتقاق الرياضي في نظرية الأوتار ممكن. هذا هو السبب في أن نظرية الأوتار لا تزال عملية. تخيل أنك تقوم ببناء سفينة سياحية ضخمة ، ولكن لديك مخطط فقط لقارب التجديف ، على الرغم من اختلافها بشكل كبير في المواد والمحرك والحجم ، فإن المبدأ هو نفسه ، أي كائن يطفو على الماء. لذا ، من خلال دراسة مخطط قارب التجديف ، قد تتعلم في النهاية كيفية بناء سفينة سياحية.

باستخدام نظرية الأوتار ، يمكننا محاولة شرح بعض مشكلات الجاذبية الكمية التي ابتلي بها الفيزيائيون لعقود ، مثل كيفية عمل الثقب الأسود أو مفارقة المعلومات الخاصة به. قد تكون نظرية الأوتار منارة لتوجيه اتجاهنا. مع هذه الفكرة ، أصبحت نظرية الأوتار أداة قيمة للفيزيائيين النظريين ، وقد تساعدهم على استكشاف مستويات جديدة من العالم الكمي وبعض النظريات الرياضية الجميلة. لذلك ، على الرغم من أن نظرية الأوتار قد لا تكون قادرة على شرح كل شيء ، تمامًا مثل نموذج الجسيمات النقطية ، إلا أن نظرية الأوتار يمكن أن تكون نظرية عملية. لا نعرف أصل العالم الحقيقي بعد ، لكننا سنواصل دراسة المزيد من النظريات لاستكشافه. ربما في يوم من الأيام ، يمكننا أن نفهم اللغز حقًا.

معلومات ذات صله

نظرية الأوتار ، والمعروفة أيضًا باسم نظرية الأوتار ، هي فرع من تطوير الفيزياء النظرية التي تجمع بين ميكانيكا الكم والنسبية العامة كنظرية عالمية. تستخدم نظرية الأوتار شرائح من "سلاسل الطاقة" باعتبارها الوحدة الأساسية لتوضيح أن جميع الجسيمات الميكروسكوبية في الكون مثل الإلكترونات والكواركات والنيوترينوات تتكون من هذا البعد من "خطوط الطاقة" ؛ تتطابق "السلسلة" مع الجسيمات الأولية المختلفة في الطبيعة مع أوضاع اهتزاز مختلفة.

نظرية الجسيمات التي تأسست في الفترة السابقة هي أن كل المادة تتكون من جزيئات نقطية ذات أبعاد صفرية ، وهي أيضًا نموذج فيزيائي مقبول على نطاق واسع ، كما أوضحت بنجاح وتوقعت العديد من الظواهر والمشكلات الفيزيائية ، لكن هذه النظرية واجه نموذج الجسيمات القائم عليه بعض المشاكل غير المبررة. وبالمقارنة ، فإن أساس نظرية الأوتار هو نموذج الموجة ، لذلك يمكنها تجنب المشاكل التي واجهتها النظرية السابقة. لا تصف نظرية الأوتار الأعمق فقط الأشياء الشبيهة بالسلسلة ، ولكنها تتضمن أيضًا كائنات تشبه النقطة ، والأغشية الرقيقة ، والمساحات ذات الأبعاد الأعلى ، وحتى الأكوان المتوازية. لم تتمكن نظرية الأوتار حتى الآن من عمل تنبؤات دقيقة يمكن التحقق منها تجريبيًا.

المراجع

1. ويكيبيديا

2. الأسماء الفلكية

3. كاري ستار

إذا تم انتهاك المحتوى ذي الصلة ، يرجى الاتصال بالمؤلف في غضون 30 يومًا للحذف

يرجى إعادة طبع الحصول على إذن ، والانتباه إلى الحفاظ على النزاهة والإشارة إلى المصدر