تم التعرف على أول هذه التناقضات في أواخر القرن التاسع عشر، وهو يتعلق بالخواص المحيرة لحركة الضوء وباختصار، وطبقاً لقانون الحركة لنيوتن فإنك إذا ركضت بسرعة كافية يمكنك أن تلحق بشعاع الضوء. لكن، وتبعاً لقوانين جيمس كلارك ماكسويل عن الكهرومغناطيسية، فإنك لن تستطيع. وكما سنرى في الفصل الثاني من هذا الكتاب حل آينشتاين هذا التناقض بواسطة النظرية النسبية الخاصة، وهو بذلك قد غير مفهومنا عن المكان والزمان كلية وطبقاً للنسبية الخاصة لا يمكن أن نفكر في المكان والزمان كمفهوم عالمي جامد ثابت يشعر به كل إنسان بنفس الشكل، لكنهما يبدوان - المكان والزمان - في أبحاث آينشتاين كبنى طيعة يعتمد شكلها ومظهرها على حالة الحركة التي عليها المشاهد. وعلى الفور قام تطور النسبية الخاصة بإعداد المسرح لظهور التناقض الثاني. تنص إحدى نتائج أبحاث آينشتاين أنه لا يمكن لأي جسم – وفي الحقيقة ولا لأي تأثير أو اختلال من أي نوع - أن ينتقل بسرعة أكبر من سرع رعة الضوء. وكما سنرى في الفصل الثالث فإن نظرية نيوتن الكونية للجاذبية – وهي النظرية الناجحة عند تجربتها والمقبولة حدسياً - تتضمن انتقال التأثيرات لمسافات شاسعة " لحظياً". كان آينشتاين مرة أخرى هو الذي قام بحل هذا التناقض الثاني. وقدم مفهوماً جديداً للجاذبية ضمن نظرية النسبية العامة عام 1915. وقد غيرت النسبية العامة المفاهيم السابقة عن المكان والزمان تماماً كما فعلت من قبلها النسبية الخاصة. فكل من المكان والزمان لا يتأثران فقط بحركة المشاهد بل إنهما قد ينحرفان ويلتويان تبعاً لوجود المادة أو الطاقة في طريقهما. وتؤدى مثل هذه التشوهات في نسيج المكان والزمان إلى انتقال قوى الجاذبية من مكان إلى آخر كما سنرى. وبذلك فإن المكان والزمان لا يمكن اعتبارهما بعد ذلك مجرد خلفية خاملة تجري عليها أحداث العالم، بل إنهما، ومن خلال نظريتي النسبية الخاصة والعامة، يؤديان أدواراً خاصة في نفس الأحداث.

وتتكرر الصورة مرة أخرى فعندما حلّ اكتشاف النسبية العامة أحد التناقضات أدى إلى ظهور تناقض آخر وقد طور علماء الفيزياء ميكانيكا الكم على مدى ثلاثة عقود بدءًا من سنة 1900 (سنناقش ذلك في الفصل الرابع) وذلك كرد فعل لعدد من المشاكل القوية التي ظهرت عند تطبيق مفاهيم الفيزياء في القرن التاسع عشر على العالم الميكروسكوبي. وكما ذكرنا سابقاً، فإن التناقض الثالث والأكثر حدة قد ظهر من عدم التوافق بين ميكانيكا الكم والنسبية العامة، وكما سنرى في الفصل الخامس، فإن الانحناء الهندسي الرقيق لشكل الفراغ والناتج من النسبية العامة، يتناقض مع السلوك المتذبذب القلق على المستوى الميكروسكوبي للعالم تبعاً لميكانيكا الكم. ظل الأمر كذلك حتى منتصف الثمانينيات من القرن العشرين عندما قدمت نظرية الأوتار حلاً لهذا التناقض الذي هو المشكلة المحورية في الفيزياء الحديثة وبجانب ذلك تتطلب نظرية الأوتار - القائمة على النسبية الخاصة والعامة - تجديد مفاهيمنا عن المكان والزمان بشكل جذري. فعلى سبيل المثال يتعامل معظمنا مع الكون على أنه ذو ثلاثة أبعاد فراغية. غير أن الأمر ليس كذلك وفقاً لنظرية الأوتار التي تنص على أن للعالم أبعاداً أكثر كثيراً مما تشاهده العين . وهي الأبعاد المضفرة بقوة في نسيج الكون المطوي، وتشغل هذه الأفكار المتميزة موقعاً مركزياً في طبيعة المكان والزمان وهي التي سنستخدمها كعلامة استرشادية في كل ما يأتي لاحقاً وبشكل واقعي فإن نظرية الأوتار . قصة هي المكان والزمان منذ عهد آينشتاين.

وحتى نقر لنظرية الأوتار بالفضل، فإننا نحتاج إلى الرجوع خطوة للوراء لنصف بإيجاز ما تعلمناه خلال القرن الماضي عن بنية الكون الميكروسكوبية.

مواضيع ذات صلة

رؤية جديدة للواقع: من تماسك نيوتن إلى مفارقة هايزنبرغ

تقليد قديم وآخر جديد: نظرية الكم بين الفلسفة والفيزياء

ولادة ميكانيكا الكم: من مفكوك فورريه إلى تفسير كوبنهاجن

النقد والنقد المضاد لتفسير كوبنهاجن لنظرية الكم

نظرية الكم وبنية المادة

علاقة نظرية الكم بفروع العلوم الطبيعية الأخرى

نظرية الكم وجذور العلوم الذرية

الفزياء والكون .. ميكانيكا الكم

ميكانيكا الكم الخاصة بالروابط

ما الفائدة؟

إعادة النظر في اللامحلية

عوالم متعدّدة