الفيزياء

هل نظرية كل شيء ممكن؟ فيما يلي بعض المرشحين الأكثر إثارة للاهتمام

هل نظرية كل شيء ممكن؟ فيما يلي بعض المرشحين الأكثر إثارة للاهتمام


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

ماذا لو ظهر الأجانب اليوم؟ ليس فقط أي مجموعة من الفضائيين. نحن نتحدث عن مجموعة من المخلوقات فائقة الذكاء والتي قامت بفك جميع الألغاز التي يحملها الكون. هؤلاء الأجانب المزعومون يعرفون كل شيء عن طبيعة الواقع. إذا حاولوا شرح هذه الأفكار ، فهل تعتقد أن البشر سيكونون قادرين على فهمها؟ والأفضل من ذلك ، هل تتماشى أفكارنا الرائدة في العلوم مع ما يقوله الفضائيون؟ مع فهمنا الحالي للكون ، إلى أي مدى سنكون قريبين؟

سيخبرك معظم الفيزيائيين بأننا نسير على الطريق الصحيح ، لكن لا يزال أمامنا بعض التقدم. في سعي البشرية الدؤوب لفهم واقعنا ، توصلنا إلى نظريات قابلة للاختبار ودقيقة بشكل مذهل تشرح الأحداث التي تحدث في نطاق صغير لا يمكن تصوره وكون متسع بلا حدود. ومع ذلك ، فإن الأطر الرياضية الحالية تشرح الهائل والصغير لا تتفق مع بعضها البعض. على مدى القرن الماضي ، وضع علماء الفيزياء البارزون آمالهم على ما هو بعيد المنال نظرية المجال الموحد أو نظرية كل شيء (TOE). لكن ، هل يجب عليهم ذلك؟

انظر أيضًا: العالم الكمي لا يجعل الأمر منطقيًا حقًا

في فيزياء الجسيمات ، تعتبر نظرية المجال الموحد ، أو النظرية الموحدة الكبرى ، محاولة لوصف جميع القوى الأساسية والعلاقات بين الجسيمات الأولية من حيث إطار نظري واحد.

في منتصف القرن التاسع عشر ، صاغ جيمس كلارك ماكسويل أول نظرية مجال في نظريته عن الكهرومغناطيسية ، والتي أظهرت العلاقة بين قوى الكهرباء والمغناطيسية. بعد ذلك ، في أوائل القرن العشرين ، طور ألبرت أينشتاين النسبية العامة ، نظرية مجال الجاذبية. في وقت لاحق ، حاول أينشتاين وآخرون بناء نظرية مجال موحدة تضم كلاً من الكهرومغناطيسية والجاذبية كجوانب مختلفة لحقل أساسي واحد.

يقول بعض الباحثين أن النظرية الموحدة تطارد وحيد القرن. ومع ذلك ، تعتقد الأغلبية الصوتية ، بما في ذلك أينشتاين ، أنه من الممكن سد الفجوة بين القوة الكهرومغناطيسية ، والقوى النووية القوية والضعيفة ، والجاذبية.

كما كتب عالم الكونيات وعالم فيزياء الجسيمات جون بارو من جامعة كامبريدج في المملكة المتحدة ، "العثور على نظرية لكل شيء أمر ممكن تمامًا. قوانين الطبيعة قليلة نوعًا ما ، إنها بسيطة ومتناسقة ، وهناك أربع قوى أساسية فقط . " ومع ذلك ، فإننا نتقدم على أنفسنا. قد تسأل ما هي بالضبط نظرية كل شيء؟

لماذا نحتاج إلى نظرية كبيرة موحدة؟

الكون وكل ما بداخله متماسكين بواسطة أربع قوى أساسية ؛ القوة الكهرومغناطيسية والقوة النووية القوية والضعيفة والجاذبية. تشكل القوى الثلاث الأولى النموذج القياسي لفيزياء الجسيمات ، وهو عالم ميكانيكا الكم باختصار. ربما تكون على دراية ببعض جوانب العالم الكمي ، مثل التشابك الكمي ومبدأ عدم اليقين. الجاذبية هي الخروف الأسود لهذه العائلة من القوى ، يتجول مثل طفل جامح ، مما يجعل الأمور صعبة للغاية على الجميع.

تشرح قوة الجاذبية سلوك كل الأشياء بالكتلة أو الطاقة. في عام 1915 ، اقترح ألبرت أينشتاين نظريته العامة في النسبية ، والتي تصف الجاذبية ليس كقوة ، ولكن كنتيجة لانحناء الزمكان الناجم عن التوزيع غير المتكافئ للكتلة.

ومع ذلك ، فإن الأشياء (في الغالب الرياضيات) تنهار عندما يتم تطبيق كل من ميكانيكا الكم والنسبية معًا. ستجمع نظرية كل شيء كل شيء معًا ، رياضيًا ، ونأمل أن يكون في نظرية موحدة بشكل جميل. ومع ذلك ، هذا أمر صعب للغاية. على الرغم من أن فهمنا للفيزياء قد توسع منذ مساهمات أينشتاين (أي القوى النووية القوية والضعيفة).

كما قال الفيزيائي الشهير لطالب ، "أريد أن أعرف كيف خلق الله هذا العالم. لست مهتمًا بهذه الظاهرة أو تلك ، في طيف هذا العنصر أو ذاك. أريد أن أعرف أفكاره ، والبقية هي مجرد تفاصيل ". إذن ما مدى قربنا من معرفة فكر الله؟ حسنا، ذلك يعتمد على من تسأل. هناك العديد من المرشحين لنظرية كل شيء ، ولكل منهم خصائصه الخاصة ، لكن كل واحد منهم يحير العقل بنفس القدر. في هذه المقالة ، سوف نركز على الأفكار الأساسية لهذه النظريات. هيا نبدأ.

نظرية الأوتار: كون متعدد مهتز

من المحتمل أن تكون نظرية الأوتار واحدة من أقوى المرشحين في قائمتنا ، لأنها واحدة من أكثر النظريات المحتملة استكشافًا لكل شيء. ربما سمعت عنها من قبل في ثقافة البوب ​​، أو ربما لديك صديق يحب التحدث عنها عندما تكون في حالة سكر.

ومع ذلك ، فإن عالم نظرية الأوتار عبارة عن حفرة أرنب عميقة يمكن أن تذوب الدماغ قليلاً. تفترض نظرية الأوتار أن الجسيمات هي في الواقع أوتار أحادية البعد تهتز عند المستوى الأساسي للغاية.

وفقًا لنظرية الأوتار ، تهتز هذه الأوتار على مستويات مختلفة تحدد أنواع الجسيمات وخصائصها ، مثل الكتلة والشحنة. ولكن ، لكي تعمل هذه النظرية رياضيًا ، يجب أخذ الأبعاد المكانية الإضافية التي لا يمكن للبشر تجربتها مباشرة في المعادلة.

على الرغم من أن الفكرة جذرية ، إلا أنها نهج أنيق للألغاز المذكورة أعلاه. ومع ذلك ، هناك العديد من القضايا المتعلقة بنظرية الأوتار. نحن ذاهبون إلى التركيز على اثنين كبيرة منها.

أولاً وقبل كل شيء ، نظرية الأوتار هي مجرد "نظرية" ، ويواجه المنظرون صعوبة في إيجاد طرق لاختبار هذه الفكرة بشكل صحيح ، حيث ذهب بعض علماء الفيزياء إلى حد القول إن نظرية الأوتار هي علم زائف. هذا قد يتغير قريبا جدا. يعتقد علماء الفيزياء البارزون من مؤسسات مثل جامعة هارفارد وجامعة ستوني بروك أن مفتاح بناء TOE على نظرية الأوتار يدور حول مفهوم التضخم.

يُعتقد أن التضخم قد لعب دورًا رئيسيًا في اللحظات الأولى للانفجار العظيم ، موضحًا سبب ظهور الكون كما هو ، ولماذا مر بمرحلة من التوسع الشديد. إذا كان من الممكن في النهاية إجراء نظرية الأوتار لشرح التضخم ، فقد تكون خطوة واحدة أقرب إلى أن تصبح النظرية الموحدة الكبرى التي كنا نبحث عنها طوال هذه السنوات. ومع ذلك ، هذا يقودنا إلى العدد التالي.

في الوقت الحالي ، هناك العديد من المتغيرات للنظرية. أخذ الفيزيائيون نظرة على توحيد أفكار نظرية الأوتار المتعددة ، وإنشاء إطار أكثر عمومية يطلق عليه M-Theory. ومع ذلك ، فإن نظرية إم تفتح الأبواب ل 10 ^ 500 أكوان. يعتقد البعض أن هذا قد يكون دليلاً على وجود أكوان متعددة ، أو أن النظرية غير قابلة للاختبار. يبدو أن أمام نظرية الأوتار طريق طويل قبل أن يتمكن المجتمع العلمي من تبنيها.

حلقة الجاذبية الكمية: كون مضفر معًا

تعد LQG أو الجاذبية الكمية الحلقية حاليًا واحدة من أكبر المتنافسين في نظرية الأوتار على لقب "نظرية كل شيء". الفكرة العامة للجاذبية الكمومية الحلقية هي أن الفضاء ليس مستمرًا ولكنه مقسم إلى أجزاء صغيرة أو كوانتات: حقول الجاذبية حول 10 ^ -35 مترًا. ثم يتم ربط كميات الفضاء هذه عن طريق روابط لتشكيل الفضاء الذي نختبره. عندما تتشابك هذه الروابط في شكل "ضفائر" و "عقدة" ، فإنها تنتج جسيمات أولية. لدى LQG بعض الادعاءات الجريئة ، بما في ذلك وصف كيفية تشكل الكون بعد انهيار كون سابق. على عكس نظرية الأوتار ، لا يقدم LQG أبعادًا إضافية ولا يحاول توحيد كل القوى. يمكن استخدام النظرية لشرح بعض الأفكار الكبيرة في العالم الحقيقي والمساعدة في توضيح بداية كوننا.

ومع ذلك ، فإن معظم إصدارات الجاذبية الكمية الحلقية تكافح من أجل دمج الجاذبية ، وفي الواقع ، لا يحاول البعض ذلك حتى. بدلاً من ذلك ، يبذلون جهدًا لتقدير مجال الجاذبية بينما يتم فصله عن القوى الأخرى

الرسم البياني الكمي: الأمور تصبح جذرية بعض الشيء

هذه هي النقطة في القائمة حيث تبدأ الأشياء في أن تصبح غريبة بعض الشيء ، وتتجاوز العلوم السائدة إلى مجالات علمية أكثر هامشية أو تجارب فكرية كاملة. تهدف Fotini Markopoulou وزملاؤها في معهد Perimeter للفيزياء النظرية في Waterloo ، أونتاريو ، كندا إلى إلقاء العديد من الافتراضات العالمية من النافذة في سعيهم لإيجاد نظرية لكل شيء. يعتقد ماركوبولو ، الذي يُطلق عليه اسم الرسم البياني الكمومي ، أنه عندما تشكل الكون في الانفجار العظيم ، لم يكن الفضاء موجودًا كما نعرفه.

وفقًا لهذه النظرية ، كان الكون كما نعرفه يومًا ما شبكة مجردة من "العقد" من الفضاء. كانت كل عقدة متصلة ببعضها البعض. ومع ذلك ، بعد فترة وجيزة من الانفجار العظيم ، انهار الكون ، وخلق المبادئ التي تحكم واقعنا اليوم.

يستخدم الباحثون أفكار ريتشارد فاينمان لتطوير "نظرية عملية لكل شيء"

جاذبية أينشتاين الكمية: الجاذبية إلى حد ما

واحدة من أكبر المشكلات المتعلقة بربط الجاذبية بعالم ميكانيكا الكم هو ما يحدث للجاذبية على نطاقات صغيرة جدًا. الأمور تصبح غريبة بعض الشيء. تشير النماذج الحالية التي لدينا إلى أن الجاذبية قوة ضعيفة جدًا. ستجعلك النماذج نفسها تعتقد أيضًا أنه كلما اقترب جسمان من بعضهما البعض ، زادت قوة الجاذبية بينهما. لكن هذا ينهار على المستوى الكمي. يمكن أن تكون جاذبية أينشتاين الكمومية تفسيرًا محتملاً لهذا اللغز ، ومرشحًا آخر لنظرية كل شيء. اقترح مارتن رويتر من جامعة ماينز بألمانيا ، هذه الفكرة يمكن أن تفتح الأبواب لنظرية الكم للجاذبية.

ه 8: من أجمل النظريات في كل العلوم

ورقة غاريت ليزي "نظرية بسيطة للغاية لكل شيء" مثيرة للجدل وأنيقة وجميلة. وفقًا لنظرية الفيزيائي E8 ، فإن 248 الأبعاد الكائن الرياضي أعلاه هو مفتاح فهم الكون. يمكن تلخيص نظرية الفيزيائي وركوب الأمواج المحتملة لكل شيء باستخدام مجموعة E8 Lie Group. أنشأ ليزي هذا الهيكل عن طريق رسم الجسيمات الأساسية لرسم بياني يوضح القوة الكهربية الضعيفة ، والشحنة المفرطة ، والشحنات في مجال هيغز. بعد رسم كل هذه الجسيمات على رسم بياني ثلاثي الأبعاد ، ظهر هذا النمط الرياضي المعقد ثلاثي الأبعاد مع 248 نقطة. مرة أخرى ، كل واحدة من هذه النقاط هي جسيمات أساسية لها خصائص مختلفة.

هذا هو المكان الذي تصبح فيه الأشياء مثيرة للاهتمام. هناك عدد قليل من الجسيمات على الرسم التخطيطي بخصائص معينة "مفقودة". هذا يعني أنه يمكننا اختبار والبحث عن جسيمات بهذه الخصائص المحددة. أكثر من ذلك ، يُعتقد أن هذه الجسيمات سترتبط بالجاذبية التي تسد فجوة النسبية العامة والكمية. بالطبع ، يجب أن تؤخذ هذه النظرية بحذر ، وحتى ليزي لا تزال تعتقد أن الفكرة بحاجة إلى بعض العمل. ومع ذلك ، فهو يعتقد أن لديها فرصة أفضل لأن تكون نظرية لكل شيء من نظرية الأوتار. أطلقت طلقات.

العلوم الزائفة؟ هل نحن بحاجة إلى نظرية موحدة كبيرة؟

كما لاحظت على الأرجح ، فإن الكثير من هذه النظريات تطفو على هامش العلم. حتى مرشحنا الواعد - نظرية الأوتار - لا يزال يكافح من أجل إيجاد طرق عملية للاختبار. تستند نظرية التوحيد الكبرى إلى افتراض أن الطبيعة لديها حل رياضي أنيق ومتناسق للمبادئ التي تحكم واقعنا. ومع ذلك ، يوضح لنا العلم مرارًا وتكرارًا أن هذا نادرًا ما يحدث. في مقال عن نوتيلوس، سابين هوسينفيلدر ، زميلة أبحاث في معهد فرانكفورت للدراسات المتقدمة ، صرحت الباحثة أن "هذه الفكرة الكاملة لنظرية كل شيء تقوم على أساس غير علمي."

"هذه ببساطة ليست إستراتيجية جيدة لتطوير النظريات العلمية ، ولا ، إنها بالتأكيد ليست منهجية قياسية. في الواقع ، العكس هو الصحيح. الاعتماد على الجمال في تطوير النظرية قد نجح تاريخياً بشكل سيئ."

في بعض الأحيان ، تبدو نظرية كل شيء بعيدة المنال مثل بوكيمون لامع وأسطورية مثل وحيد القرن. هل تعتقد أن إحدى النظريات المذكورة أعلاه سوف تشرح طبيعة الواقع؟ أم لا يزال لدينا طريق طويل لنقطعه؟ ما هي الأفكار أو المناهج الأخرى التي يجب أن نأخذها في الاعتبار؟


شاهد الفيديو: تاريخ موجز للزمان - مراجعة كرتونية ل كتاب ستيفن هوكنج (قد 2022).


تعليقات:

  1. Roark

    فعلا. لن تطالب بي ، حيث يمكنني العثور على مزيد من المعلومات حول هذا السؤال؟

  2. Adken

    كاتب ، هل أنت من موسكو بأي فرصة؟

  3. Maum

    رد فوري إلى حد كبير :)

  4. Veryl

    وبدقة حقا ... سوبر! سيساعدك ترميز إدمان الكحول!

  5. Tanner

    أعتذر ، لكني لست لائقًا بدرجة كافية.



اكتب رسالة