برغم أن الأمر قد يبدو ساذجاً، لكن إحدى وسائل معرفة بنية الأشياء هي أن تقذفها بأشياء أخرى ثم تلاحظ بدقة ماذا يحدث لتلك الأشياء. فنحن نرى الأشياء، مثلاً، لأن عيوننا تجمع وعقولنا تحل شفرة المعلومة التي تحملها الفوتونات عندما ترتد عن سطح الأشياء التي نراها وتبني معجلات الجسيمات على نفس المبدأ فهي تقذف بأشياء صغيرة من المادة مثل الإلكترونات والبروتونات بعضها في اتجاه بعض أو في اتجاه أهداف أخرى، لتقوم وسائل التحليل الدقيقة بتحليل رذاذ الشظايا المتناثر لتعيين بنية الأجسام موضع الدراسة. وكقاعدة عامة فإن حجم الجسيمة المجس التي نستخدمها تحدد الحد الأدنى للطول الذي يمكن تسجيله ولكي ندرك ما تعنيه هذه العبارة الهامة لنتخيل أن سليم وجيم قد قررا أن يرفعا من ثقافتهما بأن يلتحقا بفصل لتعليم الرسم. ومع تقدم الفصل الدراسي أصبح جيم أكثر استثارة تجاه الحرفية المتنامية التي اكتسبها سلیم کفنان واقترح أن يتحداه في مسابقة غير عادية ويتلخص تحدي جيم في الآتي: يأخذ كل منهما نواة لثمرة الخوخ ويثبتها في ملزمة (منجلة) ثم يقوم برسم زيتي دقيق لها. لكن الشرط غير العادي لهذا التحدي أنهما لا يملكان الحق في رؤية هذه النواة، وبدلاً من ذلك فمسموح لكل منهما أن يعرف حجم وشكل وصفات النواة الخاصة به فقط بإطلاق أشياء معينة (ليست فوتونات) عليها وملاحظة كيف تحيد هذه الأشياء كما هو موضح في الشكل رقم (6-4). لم يكن معلوماً لدى سليم أن جيم قد ملأ مكان الإطلاق الخاص بسليم بكرات صلبة نسبياً (كما في الشكل رقم (6-4) ، (a)) لكنه ملأ المكان الخاص به بكرات بلاستيكية أصغر من 5 ملليمتر (كما في الشكل رقم (46)، (b)). بدأ كلاهما في إطلاق الكرات وبدأت المنافسة.

وبعد فترة من الزمان، كان أفضل ما توصل إليه سليم هو في الشكل رقم (6-4) (a). فبملاحظة مسارات الكرات المرتدة تمكن من معرفة أن نواة الخوخ صغيرة وأنها كتلة ذات سطح صلب. كان ذلك هو كل ما استطاع أن يعرفه، فالكرات الكبيرة نسبياً التي استخدمها سليم أكبر من أن تشعر بالبنية المتعرجة الأدق لنواة الخوخ. وعندما ألقى سليم نظرة على رسم جيم (الشكل رقم (6-4) (b)) اندهش لأنه أدرك أن جيم قد هزمه وبنظرة خاطفة على مكان إطلاق جيم اكتشف الخدعة. فالقطع الصغيرة التي استخدمها . کمجسات كانت بحيث تتأثر زاوية انحرافها ببعض السمات الكبيرة التي يتحلى بها سطح نواة الخوخ. وهكذا بإطلاق الكثير من الكرات ذات القطر 5 ملليمتر على نواة الخوخ ومتابعة ارتداد مسارها استطاع جيم أن يرسم صورة أكثر تفصيلاً.. وحتى لا ينهزم سليم فإنه يعود مرة أخرى إلى منصة الإطلاق ويملأها بكرات قطرها حوالي نصف مليمتر، وهي من الصغر بحيث تستطيع أن تتداخل وترتد بواسطة أدق التعرجات على سطح النواة. وبمتابعة الكيفية التي ترتد بها هذه المجسات الثاقبة فقد أصبح في مقدوره أن : برسم اللوحة الفائزة كما في الشكل رقم (6-4)، (c).

والدرس الذي استقيناه من هذه المنافسة البسيطة واضح: فالجسيمات التي تصلح كمجسات لا يمكن أن تكون أكبر كثيراً من السمة الفيزيائية التي تختبرها، وإلا فإنها لن تكون حساسة للبنية التي تستهدفها.

ويصدق نفس التعليل بالطبع في حالة ما إذا أردنا الحصول على مجسات لاختبار البنية الذرية وتحت الذرية بعمق أكثر. وفي هذه الحالة، فإن القذائف ذات القطر نصف ملليمتر لن تعطي أية معلومات مفيدة لأنها من الكبر بحيث لن تشعر بالبنى ذات المقاييس الذرية. ولهذا فإن معجلات الجسيمات تستخدم البروتونات والإلكترونات كمجسات لأن أحجامها الصغيرة تجعلها أكثر ملاءمة لهذه المهمة. وبمقياس تحت ذري حيث تحل المفاهيم الكمية محل المنطق الكلاسيكي، فإن القياس المناسب لحساسية الجس عند الجسيمات هو طول الموجة الكمي، الذي يدل على هامش عدم التيقن في موقعها (نافذة) عدم التيقن). وتعكس هذه الحقيقة مناقشاتنا لمبدأ عدم التيقن لهيزنبرغ في الفصل الرابع، الذي وجدنا فيه أن هامش الخطأ المتضمن عند استخدام جسيمة نقطة كمجس (ركزنا على مجسات الفوتونات، لكن المناقشة تصلح لجميع الجسيمات الأخرى) يساوي تقريباً طول موجة الكم للجسيمة المجس. وبلغة أبسط بعض الشيء، فإن حساسية المجس لجسيمة نقطة تنمحي باضطرابات ميكانيكا الكم بنفس الطريقة التي يتأثر بها مشرط الجراح عندما ترتعش يده أو يدها ولنتذكر ما ورد في الفصل الرابع عن الحقيقة الهامة التي تنص على أن طول الموجة الكمي للجسيمة يتناسب عكسياً مع عزمها،

والذي هو مجازاً طاقتها، وهكذا بزيادة طاقة الجسيمة النقطة، فإن طول موجتها الكمية سيتناقص باستمرار - ويمكن أن يقل المحو الكمي أكثر فأكثر، وبالتالي يمكن استخدامها كمجس لفحص البنى الفيزيائية الأكثر دقة، ومن المعروف أن الجسيمات ذات الطاقة الأعلى لها قوة نفاذ أكبر، ولذا فهي قادرة على فحص السمات الأكثر دقة.

الشكل رقم (6-4) النواة خوخ مثبتة في ملزمة (منجلة) وترسم فقط عن طريق ملاحظة كيف ترتد الأشياء - المجسات - المقذوفة عليها. وباستخدام مجسات تزداد صفرا - (a) كرات كبيرة، (b) كرات 5 ملليمتر، (c) كرات أصغر نصف ملليمتر - فإن تفاصيل أكثر ستظهر على اللوحة.

 وفي هذا الصدد، فإن التمييز بين الجسيمات النقاط وجدائل الأوتار يصبح واضحاً، وتماماً كما في حالة استخدام الكرات البلاستيكية كمجسات لاختبار سمات سطح نواة الخوخ، فإن الأبعاد المكانية الخاصة بالأوتار تمنعها من فحص بنية أي شيء أصغر بجلاء من حجمها هي نفسها - وهي البنى التي لها مقاييس طولية أقل من طول بلانك وبصورة أدق بعض الشيء، فإن دافيد غروس الذي كان في جامعة برينستون ذلك الوقت، وتلميذه بول ميند قد بينا في العام 1988 أنه عندما تتعامل مع ميكانيكا الكم فإن الزيادة المستمرة في طاقة الوتر لا تعني زيادة مستمرة في مقدرته على فحص بني أدق، وهو ما يتعارض مباشرة مع ما يحدث للجسيمة النقطة. وقد وجدا أنه عندما تزداد طاقة الوتر فإن مقدرته على فحص بنى ذات أبعاد أقصر ممكنة في البداية، تماماً كما في حالة الجسيمة النقطة. النشطة، لكن عندما تزيد طاقته وتتخطى القيمة المطلوبة لفحص بنى في حدود طول بلانك، فإن الطاقة المضافة لا تضيف حساسية للوتر الفاحص : وبدلاً من ذلك تسبب الطاقة المضافة نمو الوتر في الجسم، وبالتالي تقلل من حساسيته للمسافات القصيرة. ومع أن طول الوتر النمطي هو في الواقع طول بلانك، فإذا زودنا هذا الوتر بطاقة كافية - كمية من الطاقة تتعدى أقصى ما يمكن أن يدركه خيالنا الجامع، لكنها ربما تكون قد حدثت عند لحظة الانفجار الهائل - فإننا يمكن أن نجعله ينمو في الحجم إلى أن يصبح ماكروسكوبياً (أكبر من المجهري) يصبح مجساً أخرق (غير ملائم بالنسبة للعالم المجهري! وكما لو أن الوتر، على عكس الجسيمة النقطة، له مصدران للمحو الاضطراب أو الهياج الكمي,  كما هو الأمر للجسيمة النقطة، وأيضاً الحيز المكاني الخاص به. وتؤدي زيادة طاقة الوتر إلى نقص المحو من المصدر الأول الاضطراب الكمي) لكنه في النهاية يزيد المحو من المصدر الثاني(لحيز المكاني). ولب الموضوع أنه مهما حاولت فإن الطبيعة الممتدة للوثر تمنعك من استخدامه لفحص الظواهر على المسافات الأقل من طول بلانك.

وكل التناقضات بين النسبية العامة وميكانيكا الكم تكمن في خواص النسيج الفضائي في المسافات الأقل من طول بلانك. فإذا كان من غير الممكن اختبار المكونات الأولية للكون على مسافات أقل من طول بلانك، فلا . هي ولا أي شيء يتكون منها يمكن أن يتأثر بالتموجات الكمية المدمرة المفترضة" . ويشبه ذلك ما يحدث عندما نمر بيدنا فوق سطح . من الغرانيت أملس ثم صفله بشدة. فمع أنه على المستوى المجهري يتكون سطح الغرانيت من قطع منفصلة محببة، فإن أصابعنا غير قادرة على اكتشاف هذه الاختلافات القصيرة المدى فتشعر بالسطح أملس ناعماً. وتمحو أصابعنا الغليظة الفروق المجهرية بين القطع المكونة للسطح. وبالمثل، ولأن للوتر امتداداً مكانياً فإن له كذلك حدوداً لحساسيته للمسافات القصيرة، فهو لا يستطيع اكتشاف الاختلافات ذات الأبعاد الأقل من طول بلانك. ومثل أصابعنا فوق سطح الغرانيت، فإن الوتر يمحو التأرجحات فوق المجهرية المضطربة لمجال الجاذبية، وعلى الرغم من أن التأرجحات الناتجة ما زالت محسوسة إلا أن المحو يقلل من تأثيرها بما فيه الكفاية ليعالج عدم التوافق بين النسبية العامة وميكانيكا الكم. وبصفة خاصة فإن اللانهائيات الضارة (المعروضة في الفصل السابق التي تظهر في حالة تطبيق مفهوم الجسيمة النقطة في صياغة نظرية الكم للجاذبية، تم الاستغناء عنها بواسطة نظرية الأوتار. والفرق الأساسي في التشبيه بين الغرانيت وموضوع اهتمامنا الحقيقي - النسيج الفضائي - هو أن هناك طرقاً يمكن بها الكشف عن التفاصيل المجهرية السطح الغرانيت: يمكن استخدام مجسات أكثر دقة عن أصابعنا، فللمجهر الإلكتروني المقدرة على الكشف عن السمات السطحية لأقل من جزء من المليون من السنتيمتر، وهذا من الصغر بما يكفي للكشف عن العيوب العديدة على سطح الغرانيت وعلى النقيض فلا توجد طريقة في نظرية الأوتار للكشف عن العيوب" في النسيج الفضائي على مستوى أقل من طول بلانك، وفي العالم الذي تحكمه قوانين نظرية الأوتار، فإن المفهوم المتفق عليه بأننا نستطيع دائماً أن نقسم (أو نقطع) الطبيعة إلى أبعاد أصغر فأصغر، من دون حدود، ليس صحيحاً. فهناك حدود، وتظهر هذه الحدود قبل أن نصل إلى الرغوة الكمية المدمرة في الشكل رقم (5-1). لذلك وبشكل سيصبح أكثر دقة في الفصول اللاحقة، فإنه يمكن حتى أن نقول إن التموجات الكمية العاصفة المفترضة على مستوى أقل من بلانك لا توجد والواثق يمكن أن يقول يوجد شيء ما إذا أمكن - ولو من ناحية المبدأ - جسه وقياسه. وحيث أنه من المفترض أن الوتر هو أكثر الأشياء أولية في الكون، ولأنه من الكبر بحيث لا يتأثر بالتموجات العنيفة في المستويات الأقل من بلانك في النسيج الفضائي، فإن تلك التأرجحات لا يمكن قياسها، وبالتالي وطبقاً لنظرية الأوتار، فهي في الواقع لا توجد.

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

النتائج الثلاث المتعاقبة للأوتار المشدودة

ما الذي وراء الأوتار؟

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

الإجابة الأكثر دقة: الأوتار كحل للمعضلة الكمية في الفيزياء الحديثة

موسيقى نظرية الأوتار

هل هي مرة أخرى، الذرات الإغريقية؟

التماثل القياسي