من نحن، ومن أين جئنا، وإلى أين نحن ذاهبون؟ كل من بحث في أمر الكون المرئي أو المنظور لا بد أن يطرح مثل هذه التساؤلات الجوهرية ويتعاطى معها على نحو ما سلباً أو إيجاباً. يستند العلماء في سعيهم للإجابة عليها على معطيات وبنى وفرضيات ومعادلات رياضياتية معقدة وصعبة آملين التوصل إلى فهم أعمق ومعرفة متينة وإدراك أوسع لمعضلة الأصل سيما ما يتعلق بماهية الأصل الكوني ومن أين خرج وكيف انبثق. كل العلماء يحاولون أن يستوعبوا لماذا وجد الكون المرئي؟ وما هي أصوله وجذوره ومنابعه؟ كيف يعمل؟ ومماذا يتكون، هو ومن فيه بما فيه نحن البشر؟ وكيف قيض للمادة الجماد أن تفرز أو تولد كائنات حية ووعي، كائنات واعية وذكية ومفكرة، أي تمتلك عقلاً متطوراً ووعياً وتفكير منطقي؟.
علينا أن نعترف أن كل الثقافات والحضارات طرحت وتناولت ذات الأسئلة وحاولت الإجابة عليها كل بطريقته الخاصة. ومن بين تلك الطرق التي تميزت بها حضارتنا البشرية المعاصرة، هي " العلم " من خلال تطوير منهجية علمية لدراسة الطبيعة وقوانينها وتقديم إجابات متميزة عن بعض تلك التساؤلات الوجودية.
كانت الخطوة الأولى في هذا الاتجاه تعود إلى زمن الإغريق، حوالي خمسة قرون قبل الميلاد، ومرحلة كوبرنيكوس وبطليموس، بيد أن المساهمة العلمية الحقيقية بدأت في القرن السابع عشر الميلادي وبالتحديد منذ عهد غاليلو وكبلر.
ثم تقدم العلم بخطى حثيثة وجمع بين الخيال والمشاهدات والنتائج المختبرية والتجارب العلمية مستنداً إلى أدلة وبراهين علمية لا تقبل السجال. واليوم برزت فكرة يمكنها أن تشكل خطوة نحو فهم أفضل وأعمق للقوانين الجوهرية للكون المرئي أو المنظور، ولكن، ولأسباب عملية تتعلق بالمستوى العلمي والتكنولوجي الحالي للبشر، من الصعب توفير وتقديم دليل علمي قاطع لا يقبل الدحض على صحة هذه الفكرة وصلاحيتها، ألا وهي فكرة أو فرضية التناظر أو التماثل الفائقsuper symétrie ولكن من الممكن، في العقود القليلة القادمة، مع التقدم والتطور العلمي والتكنولوجي المأمول والمتوقع، سيتمكن العلماء من تقديم الدليل العلمي، التجريبي والمختبري لها. وهي فرضية علمية جادة ورصينة وأنيقة تتيح لنا فرصة للكشف، على نحو أكثر مباشرة، عن القوانين الأكثر جوهرية للطبيعة رغم وعورة الطريق التي يسلكها العلم للتوصل إلى الحقائق.
لا بد من الغوص في جوهر المكونات الأولية لفهم الطبيعة، وكشف الجزيئات أو الجسيمات الأولية، والقوى الجوهرية، والقوانين التي تسير الطبيعة وتتحكم في عملها. فالجسيمات والقوى والقوانين هي العناصر الثلاثة الأساسية الضرورية لمعرفة وإدراك وفهم العالم الطبيعي.
عندما انتقل البشر من المرحلة الحيوانية الغريزية إلى مرحلة الإنسان العاقل اكتشف أن عالمه المادي مكون من جزيئات أو جسيمات أولية لا متناهية في الصغر، وإن عليه التعامل معها وأن يتآلف معها ويطوعها، وذاك منذ أكثر من ألفين وخمسمائة سنة حيث قدم العلماء والفلاسفة الإغريق النظرية الذرية وأوجدوا فرضية الجزء والكل، والبدء من أصغر جزء إلى مجموع الأجزاء، ومكنتهم من التعرف على تركيبة العالم المادي. ثم صارت تعرف تلك المكونات الأولية بالجزيئات أو الجسيمات الأولية. وبعد ذلك نجح الإنسان في التعرف على خصائصها وصفاتها وميزاتها، وبعد ذلك توصل إلى معرفة التفاعلات التي تحدث فيما بينها لتشكيل بنية أو هيكيلية للكون المرئي وفق جملة من المعطيات والقوى المؤثرة التي تحركها.
تطبق قوى الطبيعة الجوهرية على كل أنواع الجزئيات أو الجسيمات وعلى رأسها أول القوانين الطبيعية التي اكتشفها اسحق نيوتن وصاغها في معادلات رياضية ألا وهو قانون الجاذبية أو الثقالة. واليوم استخدمت وما زالت تستخدم قوانين نيوتن خاصة بعد جمعها أو ربطها بقوانين أخرى لصياغة نظرية فيزيائية أكمل وأشمل سميت بالنسبية الخاص والعامة لآينشتين، وإلى جانبها النظرية الكمومية أو الكوانتية، وهما الدعامتين الرئيسيتين للفيزياء الحديثة.
وبات مفروضاً على الجميع معرفة وفهم هذه النظريات ومعادلاتها الرياضية كمنهج، ومن ثم اختبار صلاحيتها وإثباتها.كما بات من الضروري القيام بحسابات وقياسات لوصف وشرح سلوك الجزيئات أو الجسيمات الأولية وتفاعلاتها تحت تأثير بعض القوى الجوهرية للكون المرئي.
يمكننا اليوم تطوير صياغاتنا للنظريتين النسبية والكمومية أو الكوانتية ونحن في طريقنا للتوصل إلى النظرية القصوى أو النهائية للطبيعة إلا أن هذا الأمر ليس ممكناً ولا حتى محتملاً في الوقت الحاضر، ولا حتى في المستقبل القريب، إلا أنه ممكن وغير مستحيل في مستقبل منظور قد يكون بعيداً نوعاً ما، أي بعد بضعة قرون.
لقد تم اختبار صحة وقابلية العديد من المعادلات اللوغارتمية والجبرية وثبت أنها صالحة وبالتالي يتعين علينا معرفة تلك القوانين ولماذا هي موجودة ولماذا بهذا الشكل وبهذه الطبيعة. وبالرغم من القصور والعجز التكنولوجي والمعرفي أو الابستيمولوجي الذي نعاني منه حالياً، إلا أننا نؤكد أن معلوماتنا الحالية توفر لنا إمكانية صياغة وشرح وتفسير واختبار الكثير من النظريات ومن بينها نظرية التناظر أو التماثل الفائق،ونظرية ما قبل الانفجار العظيم. فقوانين الطبيعة الجوهرية الحالية تبقى هي ذاتها في أي مكان في الكون المرئي وإن سرعة الضوء في الفراغ تبقى ثابتة ومحددة بحوالي 300000 كلم/ ثانية وهي سرعة ثابتة لا تتغيركما تخبرنا نظرية النسبية الخاصة والعامة لآينشتين. وهذا ما يعتقده العلماء على الأرض من خلال تجاربهم ومشاهداتهم ونظرياتهم وحساباتهم العلمية والمختبرية ولكن من الناحية النظرية فقط، إذ لم يتسن لأحدهم أن يذهب إلى تخوم الكون المرئي ويغوص في مجراته البعيدة ليلمس صحة هذه المسلمات العلمية التي تخص ثبات القوانين وثبات سرعة الضوء في الفراغ.
ولذلك يتعين علينا مراجعة المسلمات والثوابت والفرضيات والمفاهيم والتأكد من صحتها وصلاحيتها ليس فقط في محيطنا القريب في منظومتنا الشمسية فحسب بل في تخوم الكون المرئي وما بعده.
ولكن إذا تعاملنا مع مفاهيم مثل قبل وبعد، وفوق وتحت، فهذا يعني أننا نفترض أن للكون المرئي شكل هندسي ما، والسؤال هو ما هو هذا الشكل، أي ما هي طوبوغرفيا الكون المرئي؟ وهل هناك وجود لهذا الشكل في لحظة الولادة في الانفجار العظيم، أي عند مستويات بلاك les échelles de Planck؟ وهل بقي هذا الشكل الكوني في المستوى اللامتناهي في الكبر؟ تشير المشاهدات التلسكوبية والحسابات الرياضية إلى أن للكون شكل ذا إنحناء إيجابي، وعليه علينا اعتماد النموذوج الطوبولجي الأكثر بساطة وسهولة للادراك، مما يعني أننا يجب أن نعتبر الفضاء الكوني ثلاثي الأبعاد المكانية، ومحدباً وليس منبسطاً، منذ لحظة الانفجار العظيم إلى اليوم، وإن سطح هذا الشكل الدائري في حالة حركة دائمة. تخبرنا أحدث النظريات الفيزيائية وأهمها في الوقت الحاضر، وهي نظرية الأوتار الفائقة la théorie de supercordes، أن هناك عدد لا متناهي من الأوتار المتذبذبة، كأوتار آلة الكمانن ولكن في مستوى لامتناهي في الصغر هو طول بلانك la longueur de planck حيث تعتبر تلك الأوتار بأشكالها المختلفة الكينونات الأولى التي سكنت الكون البدئي. من المستحيل على العلماء اليوم قياس أي شيء في تلك المرحلة لا على الصعيد المكان ولا الزمان. لأن آخر ما تمكن العلماء قياسه هي أبعاد وثوابت بلانك وهي:
ثوابت بلانك les constantes de planck
نلاحظ اليوم أن العديد من الثوابت الفيزيائية الهامة تحمل اسم العالم الألماني العظيم ماكس بلانك Max planck، وذلك تكريماً للدور الكبير الذي لعبه ماكس بلانك في اكتشاف هذه الثوابت. هنا تجدر بنا الإشارة إلى ما يعرف بـ "نظام واحدات بلانك le système des unités de planck Planck -Units System " حيث يتم تحويل الواحدات الأساسية: الطول، الكتلة، الزمن إلى مقابلاتها من طول بلانك، وكتلة بلانك، وزمن بلانك.
1- ثابت بلانك Planck Constant - le constant de planck
ثابت بلانك، (ويأخذ الرمز h)، عبارة عن ثابت فيزيائي أساسي نَتج عن الصياغة الرياضية للميكانيك الكمومي أو الكوانتي، الذي يقوم بوصف سلوك الجزئيات أو الجسيمات الأولية والأمواج عند المقاييس الذرية وما دون الذرية، بما فيها الجانب الجسيمي للضوء، وهو غير الصفة الموجية للضوء. قام الفيزيائي العظيم ماكس بلانك بتقديم هذا الثابت في العام 1900 ضمن صياغته الدقيقة لتوزع الإشعاع الصادر من جسم أسود، أو ماص مثالي للطاقة الإشعاعية.
تكمن أهمية ثابت بلانك في هذا السياق من خلال طرحه لفكرة أنّه يتم امتصاص، أو إصدار أو السماح بالعبور للإشعاع، مثل الضوء،عند مقادير طاقية محددة ومنفصلة، أو كموم، يتم تحديدها بواسطة تردد الإشعاع وقيمة ثابت بلانك.
تساوي الطاقة E لكل كم من الكموم، أو لكل فوتون، ثابت بلانك h مضروباً بتردد الإشعاع، الذي يُرمز له بالرمز الإغريقي v، أو باختصار E=hv وهذه هي معادلة بلانك الشهيرة.
نلاحظ وجود نسخة معدلة لثابت بلانك ويُرمز لها بـ h ولكن موضوعاً أعلاه إشارة خط، وهو ما يُسمى بثابت بلانك المُعدل ويساوي ثابت بلانك مضروبا بـالعدد pi، وهو الثابت الذي يعرف أيضاً بـ "ثابت ديراك le constant de Dirac - Dirac Constant". على سبيل المثال، كمية الحركة الزاوية لالكترون مرتبط بنواة ذرة تكون مكممة ولا يمكن لها إلا ان تكون أحد الأضعاف الصحيحة لثابت بلانك المعدل.
وحدة قياس ثابت بلانك هي الطاقة مضروبة بوحدة الزمن، وهي كمية تُعرف بالحركة. غالباً ما يعرف ثابت بلانك على أنه الكم الأساسي للحركة. تقدر قيمته بـ 6.62606957*10^-34.
2- طول بلانك Planck Length – longueur de planck
يُمكن تعريف طول بلانك على أنه أصغر بُعد نظريّ يُمكن الحصول عليه في الفيزياء، وهو يُمثّل أصغر مجال يمكن أن تكون عنده قوة الجاذبية (بمفهومها الكلاسيكي) قادرة على العمل.
يُمثل طول البلانك الجذر التربيعي للجداء التالي: [G.h.2.pi/c^3] حيث يمثل (G) ثابت الجاذبية العالمي، و(h) ثابت بلانك، و(c) سرعة الضوء.
يأخذ طول بلانك قيماً من مرتبة (10^-35) من المتر، أي أصغر من أبعاد البروتون بحوالي 20 مرتبة عشرية، حيث تُقدر أبعاد البروتون من مرتبة (10^-15) من المتر.
لا يوجد أي إثبات تجريبي ومادي على أي جسيم أو مادة موجودة تمتلك طولاً يُعادل طول بلانك، وأهميته لاتزال محصورة في الدراسات النظرية، خصوصاً في النظريات الحديثة مثل "الأوتار الفائقة la théorie de supercordes - SuperString Theory" حيث يقدّر العلماء المختصون بنظرية الأوتار أن طول الوتر - الوحدة الأساسية في النظرية - من مرتبة طول بلانك.
3- كتلة بلانك Planck Mass - la masse de planck
يتم تعريف كتلة بلانك على أنها كُتلة الجسيم الذي يكون طول موجة كومبتون Compton Wavelength له مُساوياً لطول بلانك.
يُمكن حساب طول بلانك على أنه الجذر التربيعي للمقدار التالي: [h.2.pi.c/G] حيث (h) هو ثابت بلانك، و(c) سرعة الضوء و(G) ثابت الجاذبية العالمي.
تأخذ كُتلة بلانك قيماً من مرتبة (10^-8) كيلوغرام، وهي تكافئ طاقة تعادل 10^19 غيغا الكترون فولط، وفي حين أن مُسرّعات الجسيمات الحالية تمتلك طاقة قصوى من مرتبة 10^3 غيغا الكترون فولط، فإنه لا يمكن أبداً الحصول على تجارب مخبرية لجسيمات تمتلك كتلة بلانك.
بكل الأحوال، ووفقاً لنظرية الانفجار العظيم، فإن الجُسيمات التي تمتلك كتلة تعادل كتلة بلانك قد ظهرت في بداية نشوء الكون، إلا أن مناقشة هذا الأمر يتطلب وجود نظرية جاذبية كمومية قوية.
4- زمن بلانك- le temps de planck Planck Time
يتم تعريف زمن بلانك على أنه الزمن اللازم لفوتون من أجل أن يقطع مسافةً تعادل طول بلانك، ويمكن حساب زمن بلانك على أنه الجذر التربيعي للمقدار: [G.2.pi.h/c^5] حيث (G) ثابت الجاذبية العالمي، و(h) ثابت بلانك و(c) سرعة الضوء.
وحسب المعادلة السابقة فإن جذر بلانك سيأخذ قيماً من مرتبة 10^-43 من الثانية الواحدة، وهو زمن نظري من المستحيل حالياً الوصول إليه.
ووفقاً لنظرية الانفجار العظيم، فإن ما حصل منذ الانفجار العظيم حتى الوصول لزمن بلانك يتطلب أيضاً نظرية قوية في الجاذبية الكموميةla gravité quantique، وبالمقارنة مع أصغر قياس زمني فيزيائي تم إنجازه في عام 2010، حيث تمكن العلماء من قياس زمن يصل إلى 1.2x10^-17 ثانية، فإنه لا يزال أكبر من زمن بلانك بـ 3.7x10^27 مرة.
اتفق معظم علماء الفيزياء أن الزمن الواقعي توقف عن الوجود في حقبة بلانك فالفيزياء النظرية تنهار أمام جدار بلانك le mur de planck وتعجز عن الربط والجمع بين اللامتناهي في الكبر الذي وصفته نسبية آينشتين واللامتناهي في الصغر وهو العالم الذي تتكفل بدراسته ميكانيك الكموم أو النظرية الكوانتية. فما الحل؟ يعتقد بعض العلماء الشباب أن الزمن في مرحلة بلانك قد تشوه جراء الانطواء الحاد للكون على نفسه وانضغاطه في نقطة لا متناهية في الصغر حتى تحول إلى جسيم لا متناهي في الصغر، وإن هذه العملية هي التي أدت إلى شطر الزمن إلى اتجاهين متمايزين حيث لم يعد هناك أي نظام أو تماثل، وهما الاتجاه الواقعي والاتجاه الخيالي، و لا يوجد سوى محركات رياضياتية moteurs mathématique خاصة عندما نبلغ المستوى أو الحد الأقصى لطاقة الكون والتي يمكن أن نسميها بطاقة بلانك L’énergie de planck، وهي تساوي مائة مليار المليار المليار المليار الكترون/ فولت électronvolts. ولا ننسى أن التناظر أو التماثل الفائق le supersymétrie يوحد الجسيمات الناقلة للقوة، والتي نسميها البوزونات bosons، مع الجسيمات النقالة للمادة،والتي نسميها الفيرميوناتfermions. وبالتالي فإنه في داخل هذا التيار الفائق التماثل أو التناظر courant supersymétrique، نجد أن كل ما يشكل الواقع الوليد يكون موحداً من الناحية المبدئية. والأمر المهم في هذا الدفق الفائق التناظر أو التماثل، المنبثق في بداية الزمن، توجد آليات تعمل على خلق التركيب والتعقيد التكويني، وبصور تدريجية، وهي آليات رياضياتية محضة لا يعرف ماهيتها سوى علماء الفيزياء وعلماء الرياضيات، وهي كائنات أو كينونات رياضياتية بحتة يسميها العلماء "الجبر الفائق لصوفيوس لاي super-algèbres de Lie"، على إسم عالم الرياضيات النرويجي صوفيوس لاي Sophus Lie وهو عضو الجمعية الملكية في لندن الذي اكتشف المجموعة الجبرية الرياضياتية التي اقترنت بإسمه les groupes et algèbres de Lie وهي أدوات وبنى رياضياتية وجبرية instruments et structures mathématiques et algébriques متقنة تسمح بوصف التناظرات أو التماثلات الفيزيائية الكبرى les grandes symétries. وهذه الكائنات الرياضياتية هي التي أوجدت التركيبات الزمكانية المعقدة la complexité، أو بعبارة أخرى القوى الجوهرية الأربعة المتميزة عن بعضها البعض، بعد أن كانت متحدة في وحدة واحدة، والتي أدت فيما بعد إلى ولادة الجسيمات الأولية التي تكون أساس المادة. فقبل حصول الانفجار العظيم وظهور القوى الجوهرية الأربعة، وقبل ظهور الجسيمات الأولية، كانت هناك كائنات رياضياتية على غرار مصفوفة الشفرة الجينية التي تسمح للخلية الأولية التي نشأة كأساس وأصل للكائن الحي. والتي يمكننا تسميتها بالشفرة الكونية أو الكوسمولوجية التي قادت تطور الكون المرئي برمته.
يتبع
&
التعليقات