في نظر عامة الناس، يتم تصوير العلم على أنه سعي عقلاني ومنظم وموضوعي، ويتم تصوير العلماء على أنهم محترفون مقيدين، هدفهم كله هو توسيع حدود المعرفة. إن الواقع على جبهة العلم بعيد جدًا عن هذه الصورة، ونظرية الأوتار مثال ممتاز على ذلك
باراك كول، جاليليو
في نظر عامة الناس، يتم تصوير العلم على أنه سعي عقلاني ومنظم وموضوعي، ويتم تصوير العلماء على أنهم محترفون مقيدين، هدفهم كله هو توسيع حدود المعرفة. نتعلم في المدرسة أنه على عكس المواد الإنسانية، "لكل سؤال علمي هناك إجابة واحدة صحيحة". وإن كان هناك قدر من الحقيقة في ذلك ما دام الأمر يتعلق بمجالات علمية عريقة يوجد فيها إجماع بين العلماء. لكن الواقع في طليعة العلم بعيد جداً عن هذه الصورة، وبموازاة الحقائق والتقديرات الراسخة، تعج فيه العواطف والعواطف، وهناك صراعات ومصالح شخصية واعتبارات اجتماعية، لا تختلف كثيراً عما نحن على دراية من مجالات أخرى من النشاط البشري.
وخير مثال على ذلك هو الصراع العنيف الذي يدور هذه الأيام في طليعة الفيزياء النظرية حول قيمة ومكانة نظرية الأوتار (البعض يحمل "نظرية الأوتار"، إلا أن صيغة المفرد هي الأكثر دقة). لا يحدث هذا الصراع على صفحات المجلات المتخصصة فحسب، بل في الغالب في الكتب وفي الصحافة العامة وحتى على منصات الأخبار الخاصة بالمدونات، ويمكن أن نطلق عليه "المعركة حول نظرية الأوتار".
في العام الماضي، ظهر كتابان مخصصان للهجوم على نظرية الأوتار: "ليس حتى خطأ: فشل نظرية الأوتار والبحث عن الوحدة في قوانين الطبيعة"، بقلم بيتر وويت (ويت)، عالم الرياضيات من جامعة كولومبيا. في نيويورك، و"مشكلة الفيزياء: ظهور نظرية الوتر، وسقوط العلم، وما هو التالي"، بقلم لي سمولين، عالم فيزياء من المعهد المحيطي للفيزياء النظرية في كندا. وفي وقت كتابة هذا التقرير، كان الكتابان في المرتبة 78 و15 على التوالي في قائمة أمازون للفيزياء الأكثر مبيعًا. في المقابل، فإن الكتب الأكثر مبيعًا لبراين جرين (جرين)، وهو أيضًا من جامعة كولومبيا في نيويورك، والتي تصف نظرية الأوتار لعامة الناس - "الكون الأنيق" و"نسيج الكون" - تأتي في المرتبة الثامنة. والمركز 8 من نفس القائمة. بالإضافة إلى كتابه، يكتب بيتر وايت أيضًا مدونة على الإنترنت تحمل نفس اسم الكتاب والغرض منه. في المقابل، يحتفظ لوبوس موتل، عالم الفيزياء من جامعة هارفارد، بمدونة معارضة تسمى "نظام الإسناد".
ولكي نفهم الجدل الدائر وما هو على المحك، علينا أن نسأل أولاً: "ما هي نظرية الأوتار؟" تعتمد الفيزياء النظرية اليوم على ركيزتين متينتين: من ناحية، نظرية المجال الكمي هي لغة النموذج القياسي للجسيمات الأولية (دون الذرية)؛ ومن ناحية أخرى نظرية أينشتاين في الجاذبية المعروفة باسم "النسبية العامة". وفي العقود التي مرت منذ اقتراح هذه التعاليم، تم التحقق منها في مجموعة متنوعة من التجارب وتم اكتساب فهم نظري واسع بشأنها. ومع ذلك، ظهرت في أعقابها أسئلة جديدة وعميقة. سنذكر بعضًا من العناصر المركزية.
الجاذبية الكمية: لم يتم دمج نظرية الجاذبية لأينشتاين في نظرية الكم (القوانين المدهشة التي تحكم العالم دون الذري). في الواقع، يمكن إثبات أنه على مسافات أقصر من مسافة بلانك، التي تبلغ قيمتها حوالي سم (أي أقل من جزء من مليون من مليون من مليون من مليون من مليون من الذرة الواحدة)، يجب أن تكون قوانين الفيزياء تكون مختلفة، أو على الأقل يجب إضافة قوانين جديدة إليها. وفي الوقت نفسه، ليس هناك ضرورة لأن تثير نظرية الكم مشكلة عملية طالما لم يتم تطوير تقنية تسمح بإلقاء نظرة خاطفة على مثل هذه المسافات الصغيرة، ومن الصعب تصديق أن هذا سيكون متاحًا لنا في العالم. المستقبل المنظور.
توحيد القوى: اليوم، يتم شرح جميع القوى الفيزيائية على أنها مشتقة من أربع قوى أساسية (تفاعلات): الجاذبية، والكهرباء، والقوة النووية الضعيفة (التي تسبب، من بين أمور أخرى، اضمحلال بيتا الإشعاعي) والقوة النووية القوية (التي تسبب، من بين أمور أخرى، اضمحلال بيتا الإشعاعي). يجذب البروتونات والنيوترونات الموجودة في النواة بالرغم من التنافر الكهربائي بين البروتونات). والسؤال الذي يطرح نفسه: هل هناك اتصالات بين القوى المختلفة، أم أن لها مصدرا مشتركا؟ (في الواقع، هذه العلاقة الجزئية معروفة بالفعل بين القوة الكهربائية والقوة النووية الضعيفة).
الآليات الفيزيائية للكتلة والشحنة: نحن نعرف الخصائص الأساسية للعديد من الجسيمات، مثل الكتلة والشحنة. ولكن ما هو أصل هذه الأمور: هل هناك آليات فيزيائية تحددها، أم ينبغي قبولها كبديهيات في الرياضيات ولا فائدة من محاولة فهم أصلها؟
نظرية الأوتار هي نظرية فيزيائية تعالج هذه الأسئلة. فكرتها الفيزيائية المركزية بسيطة للغاية: لنفترض أن كل جسيم عبارة عن حلقة صغيرة من وتر مهتز. الحلقة صغيرة جدًا بحيث تبدو كنقطة. جميع الجسيمات مصنوعة من نفس النوع من الأوتار، وأنماط الاهتزاز المختلفة هي المسؤولة عن خصائصها المختلفة، تمامًا كما يتم إنتاج الأصوات المختلفة للجيتار من نفس الأوتار.
على الرغم من بساطة الفكرة، إلا أن الحسابات الكمومية المعقدة كانت لا تزال مطلوبة للاكتشاف المفاجئ بأن نظرية الأوتار تصف قوة الجاذبية، ومن هنا ميزتها الرئيسية في كونها، على ما يبدو، نظرية كمومية للجاذبية. بالإضافة إلى ذلك، فإنه يقدم إجابات على سؤال توحيد القوى، وسؤال الآليات الفيزيائية المسؤولة عن خصائص الجسيمات وغيرها من الأسئلة الرئيسية التي تثير اهتماما كبيرا بين الباحثين.
جذبت خصائص نظرية الأوتار هذه عددًا كبيرًا من العلماء البارزين إلى هذا المجال، والذين لا يمكن إنكار مهاراتهم: إدوارد ويتن (Witten) من برينستون، الذي يعتبر أعظم عالم فيزياء نظرية في عصرنا؛ جون شوارتز (شوارتز) من معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا؛ مايكل جرين (الأخضر) من كامبريدج؛ ليونارد سسكيند (سسكيند) من جامعة ستانفورد؛ والباحث الإسرائيلي ناتان زيبيرج من جامعة برينستون؛ جوزيف بولشينسكي من سانتا باربرا؛ وأندرو سترومينجر من جامعة هارفارد؛ وغيرهم الكثير، بما في ذلك علماء الفيزياء في جميع الجامعات في إسرائيل تقريبًا. ولكن حتى بين منتقدي التوراة هناك علماء كبار، ومن بينهم الحائزان على جائزة نوبل جيرارد تهوفت وشيلدون جلاشو.
وسنكتفي بهذا الوصف المختصر للتوراة، ونسأل: إذا كانت توراة الهتار لها هذا القدر من الإنجازات، فما هو مصدر الجدل؟
المشكلة الأساسية في التوراة هي أنه على الرغم من ما يقرب من 40 عامًا من البحث، فمن بين محتوى البحث المكثف للغاية في الأعوام الـ 22 الماضية، لم يتم العثور على أي دليل تجريبي لها حتى الآن. ورغم أن هناك احتمالا أن يتم التأكد من التوراة من خلال الكشف المباشر عن الوتر، إذا كان كبيرا بما فيه الكفاية، في أحد المسرعات التي سيتم بناؤها في المستقبل القريب، أو بشكل غير مباشر، من خلال قياسات فائقة الدقة. ومع ذلك، طالما لا توجد فكرة واضحة عن حجم الخيط، ويمكن أن يكون صغيرًا مثل حجم بلانك، فمن المحتمل جدًا أنه حتى في المستقبل البعيد لن يكون من الممكن اتخاذ قرار بشأن وجوده. على مر السنين، اختار العديد من علماء الفيزياء النظرية الشباب الانضمام إلى هذا المجال، ولكن في الوقت نفسه تضاعف المعارضون، واحتدم الصراع الذي بدأ كعلم وواقع، وانتقل إلى خطوط شخصية و"سياسية".
ويزعم المعارضون أن عدم وجود تأكيد تجريبي اليوم، وكذلك في المستقبل المنظور، يخرج التوراة من عالم العلوم التجريبية إلى عالم الرياضيات وحتى إلى عالم الإيمان، وذلك بسبب استحالة التوصل إلى قرار حاسم عمليًا. - فحص التوراة تجريبيا. ويزعمون أن طلب الباحثين في المجال "لوقت إضافي" لا ينبغي قبوله، لأنه رغم الوقت الطويل الذي مضى منذ طرح نظرية الأوتار لأول مرة، ورغم التقدم في فهمها النظري، إلا أنها لم تصل حتى قريبة من المجال التجريبي، بينما تغيرت تفسيراتها مراراً وتكراراً. ويضيف النقاد ويزعمون أن كبار الباحثين في هذا المجال غير قادرين على الاعتراف بخطئهم، كما يمليه ضميرهم العلمي، لاعتبارات المكانة والهيبة، وبسبب الخوف من فقدان الموارد، بما في ذلك ميزانيات البحث والطلاب.
وفي المقابل يشير أنصار نظرية الأوتار إلى التقدم النظري الكبير الذي حدث في فهم التوراة في العقود الأخيرة، وإلى ما أضيف من أفكار وأجوبة مهمة (سبق أن ذكرنا بعضها)، وإلى التأثير الذي وكانت هذه الأفكار موجودة في مجالات الرياضيات، مثل الهندسة عالية الأبعاد، وكذلك في بعض مجالات الفيزياء، مثل الثقوب السوداء، وكذلك نماذج الجسيمات والقوى الأساسية التي يمكن اختبارها في معجل الجسيمات الذي سيعمل على سيتم الانتهاء منه قريبًا في جنيف. ويؤكدون أن العديد من نقاد نظرية الأوتار لا يعرفونها بعمق، وبعضهم لا يعرفون حتى مبادئها الأساسية. ويشيرون أيضًا إلى أن العديد من الزوار هم من الفيزيائيين الأكبر سنًا، الذين تأخروا في ركوب القطار، أو الفيزيائيين الذين حاولوا التأقلم وشعروا بالإحباط بسبب عدم نجاحهم، وهؤلاء أيضًا هم الذين يشعرون بالغيرة من أهل الأوتار بسبب الاهتمام والموارد التي بدأوا يكتسبونها بعد قضاء سنوات عديدة في "البرية العلمية".
بل إن بعض أتباع التوراة زادوا من جهودهم ويزعمون أن الوقت قد حان لثورة في مفهوم العلم نفسه. ووفقا لهم، بما أنه لن يكون من الممكن في المستقبل المنظور إجراء تجارب على مسافات بلانك، فلا ينبغي النظر إلى التجربة نفسها على أنها المقياس المركزي للنظرية الفيزيائية، ولكن يجب العثور على النظرية الصحيحة بقوة المنطق وحده.
في الواقع، هذا صراع يلعب فيه العنصر الشخصي والإبداعي دورًا مهمًا، على عكس الصورة "الجافة" والموضوعية للعلم. وفي مثل هذا الوقت من الجيد أن نتذكر أن التجربة تظهر أن نهاية الحقيقة العلمية ستظهر، وهذا أكثر إقناعا بكثير من المواجهات الصاخبة.
لمزيد من القراءة
"ليس حتى خطأ: فشل نظرية الأوتار والبحث عن الوحدة في القانون الفيزيائي"، بيتر وويت، الناشر: Basic Books (2006).
"مشكلة الفيزياء: ظهور نظرية الأوتار، وسقوط العلم، وما سيأتي بعد ذلك"، لي سمولين، الناشر: هوتون ميفلين (2006).
"الكون الأنيق – الأوتار الفائقة والأبعاد الخفية والبحث عن النظرية النهائية"، بريان جرين، الناشر: فينتاج (1999).
"نسيج الكون: المكان والزمان وملمس الواقع"، بريان جرين، الناشر: ألفريد كنوف (2004).
تعليقات 6
هذا هو الرد الذي نشرته على Y-NET:
ليس فقط أن نظرية الأوتار ليست نظرية التوحيد التي طال انتظارها (وكان من الواضح منذ البداية أنها لا يمكن أن تكون كذلك)، بل إنها أيضًا بعيدة جدًا عن الجاذبية الكمومية. إنها ليست حتى الجاذبية الكمومية في عشرة أبعاد. نظرية الأوتار هي أكبر مهزلة للفيزياء في العصر الحديث، كونها منفصلة تمامًا عن المبادئ الأساسية، وعن الرؤية الفيزيائية. إنها إعادة تدوير لنظرية فاشلة، فشلت في البداية في وصف التفاعلات القوية ثم في وصف توحيد القوى من خلال الجاذبية الفائقة. نظرية الأوتار هي خليط من الأسلاك المرقعة دون أي مبدأ فيزيائي مرشد، دون أي توجيه من التجربة أو الملاحظات. إنها ليست نظرية، وليست حتى نموذجًا. وفي أحسن الأحوال، فإنه سيوفر بعض المساعدات الحسابية في الفيزياء ويفتح بعض طرق التفكير الجديدة في الرياضيات. على الأغلب، سوف تتبل وتجف وتأخذ معها أفضل المواهب الذين رفضوا النظر في حضورها، والذين أعمىوا، والذين أخطأوا بغطرسة.
على عكس ما يدعي بعض المراسلين، فإن معارضي الأوتار ليسوا "الفيزيائيين الأكبر سنا، الذين تأخروا في ركوب القطار، أو الفيزيائيين الذين حاولوا التأقلم وشعروا بالإحباط بسبب عدم نجاحهم". ثوفت ليس أكبر سنًا من جيسكيند أو واينبرج أو جروس، وسمولين ليس أقل ذكاءً من بولشينسكي أو زيبيرج، والقدرات الرياضية لألين كون أو بنروز أو جون بايز لا تقل عن قدرات ويتن.
شيئان
على المستوى الفيزيائي، كتبت بالفعل أن معجل الجسيمات في لوسيرن قد يسلط الضوء على فضاء بلانك.
وأيضاً لأن نظرية الأوتار أو نظرية تطورها M لا تزال "كبيرة" علينا رياضياً
ففي نهاية المطاف، لم يتم إثبات فرضية ريمان إلا منذ وقت ليس ببعيد
ما زلنا أطفالًا رياضيين، وليس لدينا بعد اللغة اللازمة للتعبير عن النظرية بشكل صحيح.
تنص المادة على:
ويمكن إثبات أنه على مسافات أقصر من مسافة بلانك... يجب أن تكون قوانين الفيزياء مختلفة
بقدر ما أفهم ماجات - لا يوجد شيء اسمه مسافة أقصر من مسافة بلانك، كما لا توجد طاقة أو كتلة أصغر من ثابت بلانك، ولا يوجد زمن أصغر من زمن بلانك - كل شيء في الكميات - وهذا من مبادئ التوراة
هناك متطلبان أساسيان للنظرية العلمية حتى تعتبر "صحيحة" في الساعة وهما:
أ) أن تشرح جيدًا جميع الملاحظات الفيزيائية المعروفة.
ب) أنك تتنبأ بشيء "جديد" يمكن تأكيده تجريبياً.
فيما يتعلق بنظرية "الأوتار"، هناك مطلب أ)، إن نظرية الأوتار توحد بالفعل بين نظرية المجالات الكمومية ونظرية الجاذبية.
وفيما يتعلق باكتشاف السلسلة وتعدد الأبعاد في الكون - "لا يزال هناك طريق طويل لنقطعه" وحجم الأموال والجهد الدولي المطلوب للتمكن من إجراء التجارب ومعالجة البيانات. وحتى في هذه الحالة، ليس من المستحيل أن تتطلب نتائج التجربة تحديثات للنظرية. ولذلك لا أفهم كيف يمكن الآن استبعاد النظرية في مثل هذه المرحلة المبكرة من تطورها.
إن الأربعين سنة الماضية فترة طويلة جداً. وبوسعنا أن نقول شيئين: أولاً، إن صحة النظرية العلمية لا تقاس بساعة توقيت. ثانياً: النظرية العلمية، لا يمكن إثبات صحتها، بل فقط تأكيد أو إثبات عدم صحتها.
ولذلك فإذا ادعى مثل هذا أن هذا غير صحيح، فإنه يفيد ويرد
صلاحيتها. وحتى ذلك الحين، يُسمح لكل عالم بمواصلة محاولة التأكد.
بالطبع، أصحاب نظرية الأوتار على حق (حتى لو تبين أن نظرية الأوتار خاطئة، فلم يحدث قط في الفيزياء أن يتم إبطال نظرية ما)، حيث أنهم حتى لا يجادلون في ضرورة التجربة، في حين أن النقاد عادة ما يجادلون في ذلك. ليس لديهم أدنى فكرة عن نظرية الأوتار، وعلى أية حال، لا أحد منهم يعرفها بعمق
مقالة ممتازة! على الرغم من أنها لا تعلمنا الكثير عن نظرية الأوتار، إلا أنها تظهر أن هناك خلافًا وحتى حربًا بين العلماء من المعسكرات المختلفة. أعتقد بالنسبة لأولئك الذين ليسوا في مجال العلم ويعتقدون أن كل سؤال له إجابة واحدة، فإن هذا المقال هو صفعة على الوجه. المقالة أيضًا مكتوبة بشكل جيد ومثيرة للاهتمام. أود أن أقتبس مقولة مهمة:
"لقد ذهب بعض أتباع التوراة إلى حد الادعاء بأن الوقت قد حان لثورة في مفهوم العلم نفسه. ووفقا لهم، لأنه في المستقبل المنظور لن يكون من الممكن إجراء تجارب على مسافات بلانك، ولا ينبغي النظر إلى التجربة نفسها على أنها المقياس المركزي للتوراة المادية، ولكن يجب العثور على التوراة الصحيحة باستخدام قوة المنطق وحده.
هذه فقرة مثيرة جدًا للاهتمام على المستوى المبدأي. إنها تجلب للقارئ فكرة غير شعبية ولكنها محتملة وهي أن التجربة ربما لا تكون خبز العلم وزبدته. في بعض الأحيان تكون الأداة الوحيدة المتبقية هي المنطق وحده. هذا جذري جدًا، إذا سألتني. صحيح أن هناك قدرًا لا بأس به من العلوم النظرية، لكن مثل هذا البيان غير مقبول في العديد من الأوساط الأكاديمية.
ويجب علينا أيضًا أن نتذكر أنه حتى التجربة الكلاسيكية ونتائجها لا تزال هي تفسيرنا - دائمًا. في التجربة تشاهد ما يحدث وحتى حيث ترى ترى ومن حيث لم تعد ترى تبدأ في الاعتقاد. آمل أن يقرأ العلماء النشطون هذا المقال الذي يثير عددًا لا بأس به من الأسئلة والشكوك حول السلوك والتفكير العلمي.
عامي