تمسك الإجابة التقريبية بجوهر الكيفية التي تسيدت بها نظرية الأوتار حيث سقطت نظريات الجسيمات النقاط ،وهكذا إذا رغبت فإنك تستطيع أن تنتقل إلى الجزء التالي من دون أن تفقد التسلسل المنطقي لمناقشاتنا. لكن وبعد أن قمنا بتطوير الأفكار الأساسية للنسبية الخاصة في الفصل الثاني، فإننا نمتلك الآن الوسائل الضرورية لنشرح بدقة أكبر كيف هدأت نظرية الأوتار من الهياج الكمي العنيف.

وفي الإجابة الأكثر دقة، سنعتمد على نفس جوهر الفكرة كما في الإجابة التقريبية، لكننا سنعبر عنها مباشرة على مستوى الأوتار. وسنقوم بذلك بعقد مقارنة بين مجسات الجسيمات النقاط ومجسات الأوتار، ببعض التفصيل. وسنرى كيف تمحو طبيعة الأوتار الممتدة المعلومات التي من الممكن الحصول عليها باستخدام مجسات الجسيمات النقاط، ولذا مرة أخرى، سنرى كيف أن هذا سيلغي برضا تام سلوك المسافات فوق القصيرة المسؤول عن المعضلة المحورية في الفيزياء المعاصرة.

سنأخذ في اعتبارنا أولاً الطريقة التي تتداخل بها الجسيمات النقاط، إذا فرض أنها موجودة بالفعل وبالتالي كيف يمكن أن تستخدم كمجسات فيزيائية. وأقوى التداخلات الأساسية هو الذي يحدث بين جسيمتين نقطتين تتحركان في اتجاه تصادمي بحيث يتقاطع مسارهما كما في الشكل رقم (6-5). فإذا كانت هذه الجسيمات على شكل كرات بلياردو فإنها ستتصادم وسينحرف كل منها إلى مسار جديد. وتبين نظرية مجال الكم للجسيمة النقطة أن نفس الشيء يحدث أساساً عندما تتصادم الجسيمات الأولية - فهي تتشتت بعضها عن البعض الآخر وتواصل تحركها في مسارات قد انحرفت – غير أن التفاصيل شيء مختلف.

ومن أجل البساطة، تخيل أن إحدى تلك الجسيمات إلكترون والأخرى جسيمة مضادة، بوزيترون. فعندما تصطدم المادة بالمادة المضادة فإنهما يتلاشيان متحولين إلى ومضة من الطاقة لينتج عنها مثلاً فوتون. ولكي نميز بين مسار الفوتون الناتج عن المسارات السابقة للإلكترون والبوزيترون فإننا نتبع مصطلحات

الفيزياء التقليدية، ونرسمه على أنه خط متموج. وعادة سيقطع الفوتون بعض المسافة ثم يطلق الطاقة التي استقاها من زوج الإلكترون – بوزيترون، منتجاً زوجاً آخر من إلكترون - بوزيترون بالمسارات المشار إليها في أقصى يمين الشكل رقم (6- 6). وفي النهاية فإن جسيمتين قد أطلقتا الواحدة تجاه الآخرى، وتتداخلان بواسطة القوى الكهرومغناطيسية، ثم تظهران في النهاية بمسارات منحرفة، وذلك في سلسلة متتابعة من الأحداث تحمل بعض التشابه مع شرحنا لتصادم كرات البلياردو. وما يهمنا هو تفاصيل التداخل - وعلى وجه الخصوص النقطة التي يتلاشى عندها الإلكترون الأصلي والبوزيترون الأصلي لينتجا الفوتون. وكما سيظهر بجلاء، فإن الحقيقة المحورية هنا هي أن هناك زماناً ومكاناً واضحين يمكن تحديدهما تماماً بالنسبة للحدث : الأمر موضح في الشكل رقم (6-6). كيف يتغير هذا الوصف إذا اختبرنا الأجسام عن قرب، التي كنا نعتقد أن لها بعداً يساوي الصفر (نقطة)، واتضح أنها أوتار أحادية البعد؟ والعملية الأساسية للتداخل هي نفسها، لكن الأجسام الآن الموجودة في مسارات تصادمية عبارة عن حلقات متذبذبة كما هو واضح في الشكل رقم (6-7) . فإذا كانت هذه الحلقات تهتز في أنساق رنينية مناسبة تماماً، فإنها ستعبر عن إلكترون وبوزيترون في مسار تصادمي، كما هو موضح بالضبط في الشكل رقم (6-6). ويكون السلوك كوتر حقيقي واضحاً فقط عندما نختبر المسافات متناهية الصغر، والأصغر كثيراً من أي تقنية حديثة متاحة وكما في حالة الجسيمة النقطة، فإن الوترين يتصادمان ويتلاشيان بعضهما مع بعض في ومضة خاطفة. والومضة هي فوتون، الذي هو نفسه وتر في نسق اهتزاز معين وبذا فإن الوترين المتلاقيين يتداخلان بالامتزاج وإنتاج وتر ثالث كما يبدو في الشكل رقم (6-7). وتماماً كما في وصفنا للجسيمة النقطة، فإن هذا الوتر ينتقل لبرهة ثم يطلق طاقته التي اكتسبها من الوترين المتلاقيين بأن يتفكك إلى وترين يواصلان مسيرتهما ومرة ثانية لن يظهر هذا إلا من

(a) وتران في مسار تصادمي يمكن أن يمتزجا في وتر ثالث يمكن بدوره أن ينشطر إلى وترين ينتقلان في مسارين منحرفين . (b) نفس العملية الموضحة في (a) مؤكدة على حركة الوتر. (c) صورة بعد برهة لوترين متداخلين يجوبان العالم.

منظور مجهري فائق وسيظهر كتداخل جسيمة نقطة كما في الشكل رقم (6-6). ومع ذلك فإن هناك اختلافاً جوهرياً بين الحالتين وقد أكدنا على أن تداخل الجسيمة النقطة يحدث في نقطة محددة في الزمان والمكان، وهي الموقع الذي يمكن أن يتفق عليه جميع المشاهدين وكما سنرى الآن، فإن هذا الأمر ليس صحيحاً للتداخلات التي تحدث بین الأوتار. وسنوضح ذلك بمقارنة الكيفية التي سيصف بها التداخل كل من جورج وغريس، الموجودين في حالة حركة نسبية (كما هو موضح في الفصل الثاني). فسنرى أنهما لن يتفقا على أين ومتى تلامس الوتران لأول مرة.

ولنفعل ذلك، تصور أنك تتابع التداخل بين الوترين بآلة تصوير عدستها 6otos مفتوحة طول الوقت لتسجل كل العملية في شريط واحد . وستعرض النتيجة -

الوتران المتلاقيان في ثلاث لحظات متتالية. في (a) و (b) نرى اقتراب الوترين، وفي (c) يتلامس الوتران لأول مرة من وجهة نظر جورج.

والمعروفة باسم "اللوحة العالمية للوتر" - في الشكل رقم (6-7). وبتقطيع اللوحة العالمية إلى قطع متوازية - تماماً كما نقطع قالب خبز – فإننا يمكن أن نسترجع لحظة بلحظة تداخل الأوتار. ويوضح الشكل رقم (6-8) مثالاً لهذا التقطيع، وفي الشكل رقم (6-8)، (a) بالتحديد نوضح تركيز اهتمام جورج على الوترين المتلاقيين. وقد زودنا الشكل بمستوى قاطع يقطع كل الأحداث التي تحدث في الفضاء في نفس اللحظة في نفس اللحظة من منظور جورج. وكما فعلنا غالباً في الفصول السابقة فإننا سنلغي واحداً من الأبعاد المكانية في هذا الشكل لزيادة التوضيح. أما في الواقع فهناك طبعاً أبعاد ثلاثة للأحداث التي تجري في نفس اللحظة بالنسبة لأي مشاهد ويبين الشكل رقم (6-8) ، (a) و(b) لقطتين في زمنين متتابعين - شريحتين متتاليتين من اللوحة العالمية توضحان كيف يرى جورج الوترين لدى اقترابهما الواحد من الآخر. وللأهمية المحورية، فإننا قد بينا في الشكل رقم (6-8) ، (c) لحظة الزمن من وجهة نظر جورج، التي تلامس عندها الوتران لأول مرة واندمجا معا لينتجا الوتر الثالث.

ولنفعل الآن نفس الشيء مع غريس. وتتضمن الحركة النسبية لجورج وغريس، كما وضحنا في الفصل الثاني، أنهما لا يتفقان حول حدوث الأحداث في نفس الوقت ومن منظور غريس فإن اللوحة العالمية في الشكل رقم (6-7) (c) لابد أن تقطع إلى شرائح بزوايا مختلفة لكي تتضح لحظة بلحظة خطوات التداخل.

وفي الشكل رقم (6-9) ، (b) و (c) قد بينا اللحظات المتتالية الآن من منظور غريس متضمنة تلك اللحظة التي ترى فيها الوترين المتلاقيين يتلامسان لينتجا الوتر الثالث.

وبمقارنة الشكلين رقمي (6-8) ، (c) و (6-9) ، (c) كما هو موضح في الشكل رقم (6-10)، فإننا سنرى أن جورج وغريس لن يتفقا أين ومتى التقى الوتران الأصليان لأول مرة - أي أين سيحدث التداخل ويؤكد كون الوتر جسم

ممتد أن لا غرابة هناك في موقعه في المكان والزمان عندما يتداخل الوتران لأول مرة - وبالأحرى فإن الأمر يعتمد على حالة حركة المشاهد.

وإذا طبقنا نفس المنطق على تداخل الجسيمات النقاط، كما هو معروض بإيجاز في الشكل رقم (6-11) فإننا سنعيد التوصل إلى نفس الاستنتاج الذي توصلنا إليه سابقاً – هناك نقطة محددة في المكان ولحظة محددة في الزمان عندما تتداخل الجسيمات النقاط تتزاحم كل تداخلات الجسيمات النقاط في محددة. وعندما تكون القوى المعنية في التداخل هي قوى جاذبية – أي عندما تكون الجسيمة المرسال في هذا التداخل هي الغرافيتون بدلاً من الفوتون – فإن تزاحم (حشر ) مجموع القوى في نقطة وحيدة يؤدي إلى نتائج كارثية، مثل الإجابة بلا نهاية التي أشرنا إليها سابقاً. وعلى النقيض فإن الأوتار "تطمس المكان الذي يحدث فيه التداخل ولأن المشاهدين المختلفين يرون أن التداخل يحدث في مواقع مختلفة على طول الجزء الأيسر من السطح في الشكل رقم (6-10)، فإن ذلك في الواقع يعني أن موقع التداخل قد طمس هو الآخر بالنسبة لهم جميعاً.

ويؤدي ذلك إلى انتشار مجموعة القوى، وفي حالة قوى الجاذبية، فإن طمس الموقع يخفف من خواصها فوق المجهرية بدرجة ملحوظة - لدرجة أن الحسابات ستفضي إلى إجابات محددة معقولة بدلاً من اللانهائيات المذكورة سابقاً. وهذه صورة أخرى أكثر دقة لعملية الطمس التي قابلناها في الإجابة التقريبية في نهاية الجزء الأخير مرة أخرى فإن هذا الطمس يؤدي إلى تهدئة الاضطرابات فوق المجهرية للمكان عندما تتناقص المسافات الأقل من طول بلانك بعضها مع بعض. ومثلما ننظر إلى العالم من خلال عدسات ضعيفة جداً أو قوية جداً، فإن التفاصيل الأقل من أبعاد بلانك والتي يمكن أن تكون متاحة لمجس من جسيمة نقطة، تطمس مع بعضها بواسطة نظرية الأوتار لتصبح غير ضارة. وعلى عكس حالة إنسان ضعيف البصر، إذا كانت نظرية الأوتار هي الوصف النهائي للكون، فلا توجد عدسات لتصحيح الوضع حتى تصبح التأرجحات في مستويات أقل من بلانك واضحة وعدم التوافق بين النسبية العامة وميكانيكا الكم والذي يظهر فقط في المسافات الأقل من مقياس بلانك - يمكن تجنبه في عالم له حدود دنيا للمسافات التي يمكن الوصول إليها أو حتى يمكن الزعم بأنها موجودة بالمعنى العام. وهذا هو الكون كما تصفه نظرية الأوتار، والذي نرى فيه أن قوانين الأشياء الصغيرة والأشياء الكبيرة يمكن أن تمتزج معاً بتجانس، حيث أننا باختصار قد تغلبنا على الكارثة التي من المفترض أن تظهر عند المسافات فوق المجهرية.

مواضيع ذات صلة

حالة التناظر الفائق: ما قبل نظرية الأوتار

الحركة المغزلية

الكون في أصغر أبعاده ما الذي نعرفه عن المادة؟

التناظر الفائق والشركاء الفائقون

التفوق في الأونار الفائقة

الإجابة التقريبية لتحديات الجاذبية وميكانيكا الكم في نظرية الأوتار

النتائج الثلاث المتعاقبة للأوتار المشدودة

ما الذي وراء الأوتار؟

هل هي خفة يد؟ حين تكشف نظرية الأوتار خدعة الجسيمة النقطة وتعيد رسم حدود الواقع

موسيقى نظرية الأوتار

هل هي مرة أخرى، الذرات الإغريقية؟

التماثل القياسي