nano464  (12 years ago)
حسنا ... لنتخيل نقطة صغيرة من الفضاء في الفراغ . المنطق المعتاد يخبرنا أنه لا يوجد شيء هناك . لكن فيزياء الكم تخبرنا أنه لا يوجد هناك شيء فقط في المتوسط . و ستجبرنا هاتين الكلمتين : في المتوسط : على إعادة التفكير في فهمنا للحقيقة . لنتخيل أن الفراغ يشبه الحساب المصرفي الذي لا يحتوي رصيد في المتوسط . وهذا مثال مطروح ومتعارف عليه في المجتمع العلمي الأكاديمي وهو لتبسيت الفكرة : مثلا في بعض الأيام قد يكون هناك رصيد 100 $ و في أيام يكون هناك 100 $ مسحوبة على المكشوف „ أي مدين بـ 100 $ „ لكن : في المتوسط : الرصيد = 0 : إتضح أن الفراغ لديه نفس المهارة الحسابية لكنه يستطيع أن يقترض الطاقة بدلا من المال وهذه الطاقة يتم اقتراضها من المستقبل بـشرط أن تسـدد بسـرعة . ذلك يعني عمليا أن الطاقة المقترضة يمكن أن تستخدم في تكوين جسيم و جسيم مضاد واللذان سيتكونان تلقائيا في الفراغ شريطة أن يفني أحدهما الآخر ويختفيا بعد ذلك بـ جزء من ترليون من ثانية . تقترض الطاقة من اللامكان وتتحول إلى مادة ثم تدمر المادة نفسها و تتحول إلى طاقة مرة أخرى ويحدث هذا لحظيا في الفراغ في تأكيد مذهل حقيقة لـ نظرية المادة المضادة لـ ديراك . يعج الفراغ بـ أعداد ضخمة من جسيمات المادة و المادة المضادة تتكون وتفنى بـ إستمرار .

nano464  (12 years ago)
على أصغر المقاييس : الفراغ عبارة عن عاصفة مستمرة من الخلق والإفناء يطلق عليها الفيزيائيون ' الرغوة الكمية ' الجسيمات في الرغوة الكمية تأتي وتذهب بـسرعة شديدة ونحن لا نشعر بهم بـ الكلية نحن نطلق عليهم جسيمات افتراضية . لكن لو عملنا على إبطاء الزمن لدرجة الجمود تقريبا : سنكون قادرين على رؤية هذا النشاط الهائج هذا الخلق والإفناء المستمر للمادة و الطاقة والذي هذا نسـيج الحقيقة ذاتها . ومن هنا جاءت أكثر الأفكار إذهالا على الإطلاق . تقول الديناميكا الكهربائية الكمية : أن المادة التي نعتقد أنها الشيء الذي يكون العالم الذي نتعامل معه يوميا . العالم الذي نراه و نحسه هي في الأساس مجرد نوع من بقايا كل النشاط المحموم الذي تقوم به الجسيمات الافتراضية في الفراغ . لذلك : أنتي وأنا والنجوم والأرض و كل شيء في الأساس مجرد جزء من حقيقة معقدة إلى مالا نهاية و أعمق مما تخيلناه على الإطلاق .

nano464  (12 years ago)
بـ الطبع عندما بدأ فاينمان للمرة الأولى تطوير أفكاره الثورية في كالتيك في منتصف الأربعينيات كان معاصروه مذعورين لأنه في ذلك الوقت كان الرأي العام أن مشروع الديناميكا الكهربائية الكمية هو كارثة كبيرة . النظرية لم يمكن حلها والمعادلات ليس لها حلول معقولة : لقد خرجت الرياضيات عن نطاق السيطرة . لكن فاينمان كان مؤمنا أنه يستطيع أن يرى طريقا إلى حقيقة جديدة من خلال التعقيد الرياضي . ما فعله فاينمان بكل ثقة و غرور الشباب قيامه بشـق طريقه خلال الرياضيات المعقدة المجنونة . طور فاينمان سلسلة جديدة من الرسوم الثورية ولكنها كانت رسوم طفولية إذا حاولت شرح أفكاره الجديدة . البساطة الأنيقة طارت في مواجهة الرياضيات المعقدة لميكانيكا الكم التقليدية . في عام 1949 عندما كان فاينمان عمره 30 عام . قرر أن يكشف النقاب لعالم الفيزياء عن نسخته المعدلة المثيرة للجدل للديناميكا الكهربائية الكمية ورسومه الخاصة وقد اختار أكثر المؤتمرات العلمية أهمية في القائمة الأمريكية . كان مؤتمر جزيرة شيلتر المقام على ساحل بنسلفانيا ملتقى مشاهير الفيزياء حول العالم ،

nano464  (12 years ago)
كان حاضرا „ نيلزبور „ الملقب بـ عبقري الفيزياء الذرية ومكتشف المادة المضادة „ ديراك „ والرجل الذي كان وراء قنبلة أمريكا الذرية „ روبرت أوبنهايمر „ كان الجو في بداية المؤتمر قاتما . فـ مؤتمر عن الديناميكا الكهربائية الكمية كان يعتبر في المستوى الأدنى : كانت تبدو نظرية فاينمان كـ فوضى ميؤووس منها . وقف الفيزيائيون الواحد تلو الآخر وكررو بـ يأس كيف أنهم فشلوا في أن يجدوا حلا . ثم جاء دور فاينمان وقف وكان عمره بـ الكاد ثلاثين عاما وأخذ مكانه أمام ألمع علماء العالم . وبدأ يميط اللثام عن رسومه الجديدة و معادلاته . ما حدث بعد ذلك كان مدهشا اندلع خلاف لم يكن معظمه على وصف فاينمان الغريب للحقيقة . فقد كان الفيزيائيون قد اعتادوا على الغرائب في ذلك الوقت . ولكنه كان بـسبب أنه تجرأ على تخيل ما يحدث فـ بدلا من استخدام الرياضيات المعقدة الغامضة كان فاينمان يصف ما تعنيه جسيماته الافتراضية مستخدما رسومه البسيتة المضحكة . كانت هنا ضجة وقف نيلز بور عبقري ميكانيكا الكم من مقعده بـ إشمئزاز لقد استفزته رسوم فاينمان لأنها تعارض كليا كل ما كرس حياته من أجله . كان يؤمن أن الجسيمات الذرية لا يمكن تخيلها تحت أي ظرف . دافع فاينمان عن نظريته الجديدة محاولا توضيح أن الرسوم كانت ببساتة أداة للمساعدة على تخيل معادلاته الجديدة لكن بقية العلماء بما فيهم ديراك لم يستمعوا له ونعتوه بـ المتحذلق الذي لا يفهم شيئا عن ميكانيكا الكم . أنهى فاينمان محاضرته مجروح الشعور لكن غير نادم . كان يعلم أن رسومه ومعادلاته صحيحة لو استطاع فقط اقناع الاخرين .

nano464  (12 years ago)
في ذلك المساء قابل فاينمان فيزيائي شاب آخر يدعى „ جوليان شوينجر „ على الرغم من أنه و فاينمان قد عملا بـشكل منفصل وناقشا مشكلة الديناميكا الكهربائية الكمية بـشكل مختلف جدا . إلا أنهما توصلا إلى نفس الإستنتاجات بـ معادلاتهم الجديدة استطاعا حل الديناميكا الكهربائية الكمية و بـ رسوم فاينمان استطاعا صنع نظرية ذات قوة مدهشة . وآئنذ كـ حلفاء قاما بالتخطيط لهجوم مباشر على نيلز بور والمحافظين . وبـ نهاية المؤتمر تحول الجو في فندق بنسلفانيا الصغير من فقدان الأمل والإحباط إلى الإثارة والمثالية . إنتشرت نظريتهم في الأعوام القليلة التي أعقبت ذلك بعد كل الإكتشافات والتأكيد على صحة نظرية ميكانيكا الكهربائية الكمية أصبحت بـ سرعة أدق و أقوى نظرية عرفتها البشرية .

nano464  (12 years ago)
على الرغم من أنها أصبحت مألوفة في النهاية إلا أن ما تقوله الديناميكا الكهربائية الكمية عن الفراغ الذي يعج بـ الطاقة التي لا يمكننا الشعور بها والجسيمات الافتراضية التي لا يمكن أن نراها . جعل الكثير من الناس بما فيهم الفيزيائيون يرتابون قليلا وربما قال الكثير من المتشككين : أن هذه الجسيمات الشبحية المزعومة التي تملأ الفراغ لا توجد في الحقيقة . صحيح أن المعادلات الرياضية المعقدة يبدو أنها تسلتزم وجودهم . لكن هذا لا يعني أنهم موجودون ربما يكونون مجرد خيالات رياضية ليس لها أصل في الحقيقة ."”””" حسنا ... لدى الخبراء أخبار سيئة للمتشككين : منذ أواخر الخمسينيات بدأت تظهر الأدلة المباشرة المرة تلو المرة في المختبرات على أن الفراغ ليس فارغا بـ أي درجة لكنه في الحقيقة يعج بـ النشاط والمدهش حول الدليل على أن الفراغ ليس فارغا هو الخيط الأول جاء من مطربان مايونيز . في عام 1948 كان فيزيائي يدعى" هندريك كازيمير " يعمل في معامل أبحاث فيليبس بـ هولندا . على ما كان يبدو مسكلة غامضة في المحاليل الغروية وهذا مجرد اسم تخيلي للمواد التي تشبه الدهان والمايونيز والذي يتكون من جسيمات صلبة صغيرة معلقة في سائل . لم يكن أحد يعرف لماذا لا يسيل المايونيز ؟ لماذا لا يتصرف كسائل عادي ؟

nano464  (12 years ago)
يبدو كما لو أن هناك بعض القوى الغريبة التي تمسك جزيئات المايونيز معا لتجعله لزجا ودبقا وقد استحوذ ذلك على تفكير كازيمير و بـ فطنة تدعو للدهشة أدر ك كازيمير أن القوة الغامضة التي تجذب جزيئات المايونيز إلى بعضها لها علاقة بـ الجسيمات الافتراضية الغامضة في الفراغ والأفضل من ذلك أنه خرج علينا بتجربة ستظهر تلك الجسيمات ليراها الجميع . إستغرق الأمر سنوات من المحاولات في المختبرات لتنفيذ تجربة كازيمير لكنها بسيتة في جوهرها . ستعلق لوحين معدنيين قريبين جدا من بعضهما في الفراغ . هذين اللوحين لا يحملان شحنة كهربائية أو مغناطيسية لذا فـ سنتوقع أنهما سيظلان هناك بلا حراك لا يتأثر أحدهم بالآخر . في الحقيقة بـ مرور الوقت بدأ اللوحان يتحركان في إتجاه بعضهما بسبب قوة ضئيلة تدفعهما معا . و أظهر كازيمير أن هذه القوة التي تقوم بـ الدفع كانت بـسبب الجسيمات الإفتراضية التي تملأ الفراغ . كـ الرياح التي تدفع شراع القارب في البحر يدفع الشيء الذي يتكون منه الفراغ اللوحين معا . حقيفة أن العدم . الفراغ التام يمكن أن يبذل طاقة ميكانيكية صغيرة ولكنها حقيقية لهي بالتأكيد ” إحدى الخدع السحرية الكبرى للطبيعة ” وفكر الفيزيائيون في لحظاتهم الأكثر خيالية في أن الطاقة التي تدعى طاقة الفراغ يمكن أن تسخر في يوم من الأيام . لقد تخيلوها تزود سفن الفضاء بين المجرات بالطاقة حاملة البشر عبر الكون . من يعلم إذا ما كان ذلك سيتحقق أم لا . لكن أن يؤدي المايونيز ربما للسفر عبر الفضاء فـ تلك علاقة سيكون ” دوجلاس آدمز ” فخورا بها .

nano464  (12 years ago)
إن الديناميكا الكهربائية الكمية بكل المقاييس لهي اكتشاف عظيم بحق . إنها قمة عظيمة لقصتنا وختاما مجيدا 5 عقود رائعين من العلم . بـ الديناميكا الكهربائية الكمية تكون الذرة قد أعطتنا نظرية تفسر الكثير من كوننا بـ دقة مذهلة . لكن منذ ظفرنا بوصول الديناميكا الكهربائية الكمية أصبحت قصتنا مشوشة وصعبة الفهم . كنتيجة للديناميكا الكهربائية الكمية كان العلماء على قناعة أن الغالبية العظمى أن كل شيء في الكون يتكون أساسا من شيئين فقط . الذرات والضوء . والضوء يتكون من جسيمات متناهية الصغر تدعى الفوتونات وتتكون الذرات من ثلاثة مكونات : الإلكترون البرتون و النيوترون ولأن هناك مادة مضادة فـ هناك مضادات للبروتونات و مضادات للنيوترونات وبوزيترونات غريبة الى حد ما لكنها متناظرة . كل شيء في حديقة الفيزياء كان ورديا بفضل قواعد الدايناميكا الكهربائية الكمية لكن بعد ذلك وليشعر كل الفيزيائيين بالضيق ظهرت فجأة أعداد كبيرة من الجسيمات الجديدة الغريبة كالمتطفلين على الحفل ليفسدو جو المرح . كانت هذه الكيانات الغريبة التي لا تتوافق مع أي نظرية معروفة تظهر في مختبرات الفيزياء بمعدل لم يستطع العلماء مجاراته في تسمية تلك الجسيمات كلها . النيوترينو . البيون السالب . البيون الموجب . الكايون . اللمدا . الدلتا . وبالطبع كل منهم لديه نظيره في المادة المضادة . عندما اكتشف جسيما جديدا يدعى الميون قال أحد الفيزيائيين مازحا : من طلب هذا ؟ „„„„„„„„„„ : ””””””””””” كان الأمر كله فوضى أطلق عليها الفيزيائيون بيأس " حديقة حيوان الجسيمات " .

nano464  (12 years ago)
لقد بدأ الأمر يبدو كما لو أنه في كل مرة يحل فيها العلماء أحد ألغاز الطبيعة تواجههم الذرة بشيء أكثر غرابة . في خلال سنوات قليلة فقط تحولت الفيزياء الذرية من حالة الثقة المطمئنة إلى الفوضى العارمة . وبطبع لحل هذا اللغز الجديد سيحتاج الأمر إلى ... نعم كما خمنت أنتي . ثورة علمية جديدة. وفي هذه المرحلة دخل على الخط العبقري „ موري جلمان „ وانضم الى فاينمان وكان يبدو موري أن لديه القدرة على أن يرى ما وراء الرياضيات يرى أسرار الطبيعة المختبئة تحتها كون فاينمان وجلمان معا ثنائيا رائعا . وكان بينهم تنافس أكاديمي شديد في كالتيك بين العبقريين وكل منهما كان يغذي إبداع الآخر ولكن لكل منهما شخصية مختلفة . وكانا بعبقريتهم الفذة يهيمنان على عالم فيزياء الجسيمات . دفعهما التنافس الشديد الى آخر حدود خيالهم . و في الجو الفكري المحموم فعل عقل جلمان شيء في غاية الغرابة بدأ يستخدم نوع مختلف من الرياضيات ليتعامل مع كثرة الجسيمات التحت ذرية .

nano464  (12 years ago)
استخدم جلمان نوعية غامضة من الرياضيات تدعى نظرية الزمر وكما يوحي اسمها فهي نظرية تحلل مجموعات الأرقام والرموز وتحاول تنظيمها بأنساق بسيطة إنها تشبه لحد ما التعامل مع نوع نظري من الأوريجامي . بإستخدام هذه الطريقة بدأ جلمان في وضع كل الجسيمات التحت ذرية المعروفة في نظام مرتب سمي الطريقة الثمانية . ثم جائته أكثر الهاماته إدهاشا لقد أدرك جلمان أن نظرية الزمر تشير إلى حقيقة رياضية أعمق تخفي وراءها شيء . لديه القدرة على إعادة كتابة كتاب القواعد الذري . ما كشفته رياضيات جلمان له أنه كي يصنع أنساقا مترابطة من كل الجسيمات الجديدة على طريقته الثمانية فـ إن عليه أن يسلم بحقيقة أساسية أعمق وراء ذلك .