ح2 :القصة لحد الآن …الجزيئات والنسبية Particles and Relativity

ملاحظة 1 : الموضوع عبارة عن حلقة من حلقات سلسلة الاوتار الفائقة

ملاحظة 2 : ضمن هذه الحلقة سنقدم لمحة عن تطور الفيزياء ومرورها بعدة مراحل , فننتقل من تطور فيزياء الجزيئات , وصولا لنظرية النسبية العامة , وحتى نظرية النسبية الخاصة . وبذلك نكون جاهزين عند نهاية هذه الحلقة لظهور نظرية الاوتار الفائقة في الحلقة القادمة.

فيزياء الجزيئات

مابين القرنين الثامن عشر والتاسع عشر, تم توسيع توصيف نيوتن الرياضي للحركة وذلك باستخدام حساب التفاضل والتكامل,ونموذجه الذي يوصف به قوة الجاذبية , وقد كان هذا التوسع ناجحا كبير فيما يخص العلم الناشئ والتكنولوجيا في مجال الكهرومغناطيسية.

وتطور علم حساب التفاضل والتكامل إلى ما يعرف بنظرية الحقل الكلاسيكية classical field theory.

وما إن تم توصيف الحقول المغناطيسية بشكل عميق ومسهب باستخدام الرياضيات , حتى شعر الكثير من الفيزيائيين بأن توصيف الحقول المغناطيسية قد انتهى , ولم يعد هنالك شيء يتوجب توصيفه او شرحه بشكل اكبر.

ومن ثم بعد ذلك تم اكتشاف الالكترون electron , وبذلك كانت قد ولدت في ذاك الوقت فيزياء الجزئيات particle physics .

وجهة النظر الجزيئية للطبيعة تمثل التوصيف الذي يعمل بشكل جيد جدا لوصف ثلاثة من القوى الأربع الملحوظة في الطبيعة

البوزونات والفرميونات

ومن خلال رياضيات ” الميكانيك الكمي ” quantum mechanics  (نظرية الكم) , والتجارب والملاحظات , تم الاستنتاج على ان جميع الجزيئات المعروفة تقع في أحد فئتين:

  1. البوزونات Bosons
  2. الفرميونات Fermions

البوزونات Bosons  : عبارة عن الجزيئات التي تنقل الطاقة. وبإمكان العديد من البوزونات ان تشغل نفس المكان في نفس الوقت.

وهذا غير صحيح بالنسبة الفرميونات fermions , حيث انه بإمكان فرميون واحد فقط ان يشغل مكان محدد في وقت محدد , ولذلك فإن الفرميونات هي الجزيئات التي تشكل مركبات.

وهذا ما يفسر عدم إمكانية مرور المواد الصلبة خلال بعضها البعض, وكذلك يفسر عدم قدرتنا المرور من خلال الجدران . كل ذلك يفسره مبدأ باولي في التنافر Pauli repulsion  – عدم قدرة الفرميونات (المادة) من مشاركة نفس المكان في نفس الوقت , بينما تستطيع البوزونات ( الطاقة)فعل ذلك.

لمزيد من المعلومات حول مبدأ باولي في التنافر Pauli repulsion انقر الرابط التالي : principle – Wikipedia, the free encyclopedia

النسبية العامة والخاصة

مع تطور فيزياء الجسيمات , الذي ترافق مع تقدم وتطور ميكانيك الكم quantum mechanics  , اشارت  الأدلة الرصدية على ان الضوء – وباعتباره اشعاع كهرومغناطيسي – ينتقل (يسافر) في الفراغ بسرعة ثابتة في كل الاتجاهات, وبالنسبة لكل مراقب.

هذا الاكتشاف مضافاً إليه الرياضيات التي طورها اينشتاين –  ليوصف هذا الاكتشاف وينمذجه من خلال نظرية النسبية الخاصة Special Theory of Relativity  ,-  وعند دمجه مع التطور الكبير الذي طرأ على ميكانيك الكم لاحقاً , هذه الامور كلها مجتمعه قد اعلنت بداية لميلاد لنظرية الحقل الكمي النسبية relativistic quantum field theory.

تعتبر نظرية الحقل الكمي النسبية اساس في قدرتنا النظرية الحالية في توصيف سلوك الجسيمات دون الذرية , التي عمل الفيزيائيين على ملاحظتها ودراستها في النصف الأخير من القرن العشرين.

ومن ثم طور اينشتاين نظريته النسبية الخاصة لتستوعب نظرية نيوتن حول الجاذبية , وبذلك نتجت النظرية النسبية العامة الخاصة باينشتاين, التي بدورها أوجدت ضمن الفيزياء ما يدعي بالهندسة التفاضليةdifferential geometry.

شهدت نظرية النسبية العامة العديد من النجاحات الملحوظة, والتي أثبتت بدورها أهمية هذه النظرية في توصيف الطبيعة.

التوصيف الهندسي للطيبعة يعمل بشكل ممتاز في توصيف الجاذبية عند مستوى قياسات البعد الفلكية

وقد نتج عن هذه نظرية النسبية العامة عدد من التنبؤات, ولكن هنالك تنبؤين من هذه التنبؤات قد حركا خيال العامة والعلماء.التنبؤين هما :

  1. توسع الكونه
  2. الثقوب السوداء

وقد تمت ملاحظة كلا التنبؤين , وكان لهما دور في تغليف العديد من القضايا التي بدورها أوجدت مقاربات كثيرة مع طبيعة الواقع والوجود.

  ارجو ان تكون هذه اللمحة المختصرة عن ” الجزيئات والنسبية ” قد عادت بالفائدة عليكم , وآمل ان ألقاكم في حلقة قادمة مع موضوع يتحدث عن لمحة مختصرة عن ” لماذا دخلت الأوتار الفائقة إلى القصة ؟ متى وكيف ؟ “ .

وإلى ذلك الحين , استودعكم الله , والسلام عليكم ورحمة الله بركاته.

, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,

  1. أضف تعليقاً

أضف تعليقاً

Please log in using one of these methods to post your comment:

WordPress.com Logo

أنت تعلق بإستخدام حساب WordPress.com. تسجيل خروج   / تغيير )

صورة تويتر

أنت تعلق بإستخدام حساب Twitter. تسجيل خروج   / تغيير )

Facebook photo

أنت تعلق بإستخدام حساب Facebook. تسجيل خروج   / تغيير )

Google+ photo

أنت تعلق بإستخدام حساب Google+. تسجيل خروج   / تغيير )

Connecting to %s

%d مدونون معجبون بهذه: