لقد كانت واحدة من النجاحات العلمية العظيمة في القرن العشرين، وقد يقول البعض إنها كانت أهم مهمة في العلم. المهمة لم تكتمل بعد وقد لا تكتمل أبدًا. ما هو النموذج القياسي؟ وما الذي يخفي وراء ذلك؟ مقالة متعمقة خاصة بالعيد - ملخص تاريخي ومعاني وأفكار للبقية
لا يمكن احتواء النموذج القياسي في مقال واحد، ولكن ينبغي تلخيص نقاطه الرئيسية. إنه أمر مثير للجدل عندما ظهر النموذج القياسي لأول مرة، ولكن يمكن القول بوضوح أن النموذج بدأ قبل أن يعرفوا بوجوده. في عام 1896، عندما كان الحماس لاكتشاف الأشعة السينية في ذروته، اكتشف الفيزيائي هنري بيركل النشاط الإشعاعي لأول مرة عندما قام بربط أملاح اليورانيوم بصفحات الصور الفوتوغرافية.
في تلك الأيام لم يعرفوا شيئًا عن الجسيمات (كانت هناك فرضيات حول وجودها)، ولم يكن لدى هنري تفسير فيزيائي مقنع. وبعد مرور عام، اكتشف طومسون أول جسيم أولي، وهو الإلكترون، باستخدام أنبوب أشعة الكاثود. خلال هذه الفترة كان مفهوم "الجسيم" مثيرا للجدل واستغرق الفيزيائيون وقتا طويلا لقبول حقيقة أننا جميعا مصنوعون من الذرات. السؤال "مما نحن مصنوعون؟" أثارت خيال العلماء ورغم صعوبتها دفعتهم إلى اقتراح الفرضيات. أول من وضع نموذجًا للذرة كان طومسون الذي اقترح نموذج "كعكة الزبيب" - وهي كرة موجبة الشحنة تحتوي على "زبيب" من جزيئات سالبة الشحنة. ولاختبار فرضيته، قذف رذرفورد رقائق الذهب بجزيئات مشحونة وراقبها وهي تتناثر. وبمساعدة الصورة المتناثرة، تم بناء نموذج جديد يشرح بنية الذرة - وهي نواة موجبة الشحنة محاطة بجزيئات سالبة الشحنة تشبه النظام الشمسي. وتعزيزًا للنموذج، اكتشف رذرفورد البروتون أيضًا في عام 1919. وفي هذه الأثناء، أسس أينشتاين النظرية النسبية وتمكن من نشر تفسير نظري للحركة البراونية الذي أصبح فيما بعد أول دليل على وجود الذرات.
تتطلب الاكتشافات المهمة تفسيرًا نظريًا متعمقًا، وقد نمت نظرية الكم في الفراغ. أول من كشف عن الخصائص الرائعة لميكانيكا الكم كان ماكس بلانك عندما حل "كارثة الأشعة فوق البنفسجية". "الكارثة" كما سميت تناقضت مع قانون الحفاظ على الطاقة. يصدر كل جسم ساخن إشعاعًا بترددات مختلفة، وتعتمد شدة الإشعاع في كل تردد على درجة الحرارة. فشلت فيزياء تلك الأيام في تفسير شدة الإشعاع في نطاق ترددات الضوء فوق البنفسجي وما فوق. ويبدو أن كمية الطاقة في المنطقة
إنها تتزايد إلى ما لا نهاية بينما هي في الواقع تتناقص. ولحل هذه المشكلة، اقترح فلاك فرضية أن الطاقة الضوئية تأتي بجرعات صغيرة. من المهم التأكيد على مدى ثورية فكرة بلانك - فحتى وقته، كانت معظم الفيزياء، إن لم يكن كلها، مبنية على الرياضيات المستمرة. إن الادعاء بوجود الضوء في حزم واستخدام الرياضيات المنفصلة لحل مشكلة فيزيائية كان أمرًا ثوريًا بالتأكيد. لشرح التأثير الكهروضوئي استخدم أينشتاين فكرة بلانك التي تناسبه مثل القفاز. تلقت الطبيعة الجسيمية للضوء مزيدًا من التأكيد، حيث عاد الإلكترون إلى مركز الصدارة عندما شرح كومبتون ظاهرة التشتت بين الإلكترون والفوتون (الاسم الذي يطلق على جسيم الضوء). بفضل أعمال بعض علماء الفيزياء العظماء في القرن العشرين، يمكن القول أن نظرية الكم اتخذت حياة خاصة بها ووصلت إلى ذروتها عندما نشر شرودنغر معادلته في عام 20. تصف معادلة شرودنغر التطور الزمني للكون. وظيفة الموجة كدالة للطاقة.
وكان هذا علامة فارقة في ميكانيكا الكم. العديد من قراء العلوم الشعبية مخطئون في ادعائهم عندما يقولون إن الدالة الموجية تعني أن ميكانيكا الكم ليست حتمية. ولكن ما هو الحتمية وما هو ليس كذلك؟ تمثل الدالة الموجية خاصية احتمالية للقيم القابلة للقياس، مثل موضع الجسيم أو سرعته. وطالما لم تتم ملاحظة الجسيم (وهي أيضًا خاصية ليس لها تعريف مُرضٍ حقًا)، فلن يتم تحديد موضعها. على الرغم من أن اختيار الجسيم ليكون في مكان معين ليس أمرا حتميا، إلا أن الدالة الموجية ومعادلة شرودنغر التي تطوره مع الزمن هي حتمية تماما. من الممكن في أي لحظة أن نعرف بدقة ما هو احتمال العثور على الجسيم. وعندما تكون المعادلة حتمية نقول إن التوراة حتمية أيضًا. والمثال المضاد لهذا هو الحركة البراونية. ومعادلة أينشتاين لهذه الحركة ليست حتمية لأنها تحتوي على جزء عشوائي.
معادلات ماكسويل
وهنا علينا أن نتوقف لحظة ونعود بضع سنوات إلى عصر ماكسويل. كان جيمس ماكسويل باحثًا موهوبًا وصديقًا مقربًا لفاراداي. وبحدس حاد وخيال خصب، وصف فاراداي الفضاء الغامض الذي يملأ الفضاء، وأطلق عليه اسم "المجال الكهربائي والمغناطيسي". وعلى الرغم من حدسه الرائع وكونه مجربًا موهوبًا، إلا أنه لم يتمكن من تفسير الظواهر الكهربائية والمغناطيسية بالكامل رياضيًا. هنا جاء ماكسويل لمساعدته، الذي كتب بأناقة معادلات القانون الكهرومغناطيسي. وباستخدام هذه المعادلات أظهر أن الضوء يتكون في الواقع من موجات في المجال الكهرومغناطيسي. وهنا أيضًا تظهر ثورة فكرية في الفيزياء. جسم غامض غير مرئي للعين البشرية يملأ الفضاء واهتزازاته تخلق ما نسميه الضوء. قد يبدو الأمر سخيفًا تمامًا لأي منا، لكن الطبيعة لا تعمل على أساس المنطق البشري.
وكانت هذه نقطة البداية للنظرية الميدانية. أمامنا نظريتان تصفان الضوء ولكنهما مختلفتان بشكل أساسي. كيف يتناسبان معًا؟ هل أحدهما انعكاس للآخر؟ من ناحية يوصف الضوء بأنه جسيم، ومن ناحية أخرى فهو موجة في المجال الكهرومغناطيسي، أيهما صحيح؟ وبعد بضع سنوات، وبمساعدة التطور الرياضي، تمكن الفيزيائيون من الجمع بين الاثنين. قام الفيزيائيون "بخماسية" المجال وحصلوا على خصائص الجسيمات. عندما يقول الفيزيائيون "خماسية" فإنهم يقصدون أن اللغة الرياضية مبنية على مبادئ نظرية الكم. ومن الناحية العملية، تسمح اللغة الرياضية للعلماء بإنشاء موجات في المجال حيث تمثل كل موجة جسيمًا له طاقة تعتمد على التردد. كان فيرمي من أوائل العلماء الذين استخدموا اللغة القديمة الجديدة. في العشرينات من القرن الماضي، اكتشف الفيزيائيون ظاهرة نووية فريدة من نوعها في عصرهم - اضمحلال بيتا. تلقى هذا الاضمحلال وصفًا فيزيائيًا في ثلاثينيات القرن العشرين بعد عامين من اقتراح هايزنبرغ بوجود النيوترون. في اضمحلال بيتا يتحلل النيوترون إلى بروتون وإلكترون مضاد ونيوترينو (الذي كان وجوده مفترضًا فقط في ذلك الوقت). صاغ فيرمي كل شيء رياضيًا وكتب التوراة "لاغرانجيان". إن اللاغرانجيين هو تعبير رياضي مهم في الفيزياء لأنه يكشف في داخله عن التوراة نفسها. هذه عبارة مأخوذة من الميكانيكا الكلاسيكية التي سمحت للفيزيائيين بإيجاد معادلات الحركة دون لغة نيوتن المرهقة. معادلات الحركة تحكي عن تطور النظام ومن خلالها يمكن دراسة الطبيعة. كان هناك عدد غير قليل من المحاولات الناجحة لكتابة لاغرانج، ومن خلال التجربة والخطأ والتحقق من الملاحظات تم بناء اللغة الرياضية.
وفي نهاية الأربعينيات انتهت محاولة الجمع بين النظريات بنجاح كبير. وقد لوحظ الاتحاد بين نظرية المجال وميكانيكا الكم في رسوم بيانية جميلة ولاغرانجيان أنيقة. بمساعدة مخططات فاينمان الشهيرة، من الممكن وصف وحساب أي عملية فيزيائية تتضمن جسيمات مشحونة وفوتونات (تم دمج مخططات فاينمان لاحقًا مع قوى إضافية). هذا لا يعني أن الحساب بسيط، ولكن الآن أصبح من الواضح ما هي التعبيرات التي تظهر على الورقة. في الفيزياء، ليس من الممكن دائمًا حساب العمليات بدقة، لذلك يتم استخدام طريقة "parativative"، أي طرق التقريب.
في بعض الأحيان، لا يكون للرقم الرابع (على سبيل المثال) بعد العلامة العشرية أي معنى لأنه لا يمكن قياسه بدقة. بعد كل شيء، كل جهاز قياس له نطاق حساسية لا يمكن الاعتماد عليه بعد ذلك. لا تسمح نظرية الكم دائمًا بحساب العمليات الفيزيائية بدقة ولهذا الغرض توجد مخططات فاينمان. إذا كان الرسم البياني يبدو معقدًا، فمن المحتمل أنه موجود لحساب رقم بعيد بعد النقطة. ومع إضافة المزيد والمزيد من الرسوم البيانية المعقدة إلى الحساب، تزداد درجة الدقة. ومن نجاحات التوراة العظيمة حساب العزم المغناطيسي للإلكترون (وهو من عدم وجود مغناطيس داخلي نتيجة الدوران). تُظهر الملاحظات الحديثة توافقًا كاملاً حتى الرقم الثالث عشر بعد العلامة العشرية بين التجربة والحساب باستخدام مخططات فاينمان. لم يكن من المتوقع أبدًا مثل هذه المباراة المثالية.
وفجأة اكتشف الفيزيائيون في الخمسينيات مجموعة كبيرة ومتنوعة من الجسيمات الإضافية. בעולמנו כבר לא היו רק הפרוטונים, הנייטרונים, האלקטרונים והפוטונים, אלא חלקיקים עם שמות מוזרים כמו סיגמא, אטא, פאי, קאפא, למדא ועוד רבים (השמות כמובן נתנו “במקוריות רבה” ולא תויגו סתם כך מתוך הטבע. לשמות כפי שאתם מבינים אין ממש معنى). كان بعضها مشحونًا كهربائيًا وينتشر على نطاق واسع من الكتل. تم اكتشاف العديد منها من خلال الإشعاع الكوني في الفضاء، ولكن تم اكتشاف بعضها أيضًا في المسرعات التي تم بناؤها. اكتشف عدد من الجسيمات ظواهر غريبة مثل التفكك في أوقات غير معتادة ولذلك أطلقوا عليها اسم "الغريبة" (كما علم لاحقا أن تلك الجسيمات مكونة من كواركات تسمى "غريبة"). مُنحت جوائز نوبل تقريبًا لأي شخص اكتشف جسيمًا جديدًا حتى تم طرح القول المأثور في الهواء بأن جائزة نوبل التالية يجب أن تذهب إلى شخص لم يكتشف الجسيم. وهنا بدأت الرحلة الرائعة للبحث عن نظرية موحدة. تبدو "حديقة الحيوان" الجسيمية "غير طبيعية" للفيزيائيين. لماذا يوجد الكثير من الجزيئات؟ أين الأناقة التي رأوها في النظرية الكهرومغناطيسية؟ وبعد النجاح الكبير الذي حققه ديراك وفاينمان، حاول العلماء أن يجدفوا في اتجاههما. ما هو لاغرانج الذي يصف كل شيء؟ هل هو موجود أصلاً؟
إذًا كيف يمكنك حتى أن تكتب نظرية لكل شيء؟ عليك أولاً أن تفهم قواعد لعبة الطبيعة. حتى هذا الوقت، كانت القاعدة الوحيدة التي تنطبق عالميًا على جميع الجسيمات في الطبيعة هي الحفظ بموجب "تحويل لورنتز". وهذا التحول متأصل أيضًا في علاقات أينشتاين الخاصة. فهو يمزج الزمان والمكان أو الطاقة والزخم في كيان واحد. وبالطبع فإن الارتباط العميق بين التفاصيل يظهر في العلاقات العامة، لكن لا بد من القول إن الفيزيائيين بدأوا "صغيرين". وفي الخمسينيات من القرن الماضي، تم تقديم قاعدة أخرى تسمى "إعادة التطبيع". هذه طريقة رياضية تسمح بكتابة اللاغرانج بشكل مختلف قليلاً حتى نتمكن من إجراء حسابات منه وعدم الحصول على أشياء لا معنى لها. ليس من الممكن دائمًا استخدام هذه الطريقة وإذا كان لدينا لاغرانج غير "قابل لإعادة القياس" (بمعنى أنه لا يمكن كتابته على هذا النحو بحيث يمكن إجراء الحسابات عليه) فيجب التخلص من النظرية لأنها غير قابلة للحل ( على الأقل في الوقت الحالي، ربما في المستقبل سيتم اكتشاف عبقري سيجد طريقة جديدة).
تم التوصل إلى قاعدة أخرى في الستينيات من قبل الفيزيائي اليهودي جال مان مع اكتشاف الكواركات. حسنًا، هذا ليس دقيقًا، والأصح أن نقول تم إكماله منه. لذلك عليك العودة قليلاً في الوقت المناسب. في عام 1915، كتبت الفيزيائية (اليهودية أيضًا) إيمي نيتر في أطروحتها الأولى بعد الدكتوراه واحدة من أهم النظريات في الفيزياء حتى يومنا هذا - نظرية نيتر التي تربط التناظرات بقوانين الحفظ. توضح النظرية أنه بالنسبة للنظام الفيزيائي الذي يحافظ على تناظر التحول، يظهر قانون الحفظ والعكس صحيح. على سبيل المثال، إذا لم تتغير الفيزياء عندما يكون موضع الجسيم مضطربًا، فسيتم الحفاظ على الزخم في النظام. إذا لم تتغير الفيزياء بمرور الوقت، يتم الحفاظ على الطاقة، وإذا ظلت تحت الدوران، يتم الحفاظ على الزخم الزاوي. هذه هي المحميات الكلاسيكية الموجودة في الطبيعة. عندما أدعي في كلامي "أن الفيزياء لا تتغير" أعني أنه تحت أي تغيير (تحرك، دوران، تمدد، إلخ) للإحداثيات، فإن لاغرانج الذي يصف الفيزياء في النظام يبقى كما هو (بالأصح عملية ولكن لا يوجد حقًا سبب لإرباك القارئ بتعبير رياضي آخر). إذا كان لاغرانج لا يعتمد على الوقت على سبيل المثال فإن الطاقة في النظام تكون محفوظة.
بالفعل في زمن ديراك، كانوا يعرفون أن لاغرانج الذي يصف النظرية الكهرومغناطيسية يحتوي على تناظر مثير للاهتمام، "تناظر المعايرة". هذا تناظر يشبه إلى حد ما الدوران ولكنه موجود على المستوى المركب. يستلزم الدوران الخاص للمجال في الفضاء حفظًا جديدًا - ويمكننا بالفعل أن نفترض أنك فهمت أن هذا هو حفظ الشحنة.
العودة إلى غال مان. ألمحت حديقة الحيوانات الجزيئية لجال مان إلى أنه قد يكون هناك نموذج أكثر تنظيمًا للطبيعة. وبعد عدة محاولات، قام بترتيب الجسيمات المكتشفة في مجموعات حسب خصائصها الداخلية مثل الدوران والشحنة و"الدوران المتساوي" (وهو ما لن أخوض فيه الآن، ولكنني سأشير فقط إلى أنه يرتبط ارتباطًا وثيقًا بالشحنة الكهربائية). وقد نشأ لأول مرة لشرح التماثل بين البروتون والنيوترون).
كان النمط الذي تم اكتشافه مذهلاً لأنه ذكرني ببنية رياضية من نظرية العناقيد. نظرًا لأن البنية كانت معقدة وليست أولية، فقد تم الافتراض بوجود جسيمات جديدة ستكشف، في ظل نفس الترتيب، عن النمط الاجتماعي الأولي. وفي ظل اتصال الجسيمات المفترضة، والتي أطلقنا عليها اسم الكواركات، يمكننا العودة إلى النمط المعقد. بالمناسبة، أخذ جال مان الاسم من كتاب جيمس جويس، لأنه أحب الاسم ولأنه ظهرت في الجملة ثلاث بطات تمامًا مثل الكواركات الثلاثة التي اكتشفها. يعبر الهيكل الجماعي للكواركات عن تناظر جديد في الطبيعة والذي تطور فيما بعد إلى تناظر القوى الضعيفة والقوية.
مبدأ التماثل
وهنا تم وضع معلم رئيسي آخر في النموذج. باستخدام مبادئ التناظر البسيطة (والتي تتضمن شرط الحفاظ على لاغرانج في ظل تحويل لورنتز) وإعادة التطبيع، يمكن كتابة النظرية الأكثر عمومية التي قد تفسر الطبيعة. سمح اكتشاف الكواركات للعلماء بترتيب حديقة الجسيمات ووصف البنية الداخلية لجميع الجسيمات المرصودة بمساعدة ستة عناصر بسيطة. وبالتوازي مع نظرية جال مان وبشكل مستقل، استخدم الفيزيائي الإسرائيلي يوفال نيمان مبادئ التناظر للتنبؤ بجسيم جديد لم يتم ملاحظته في حديقة الجسيمات وتم بالفعل اكتشافه تجريبيا.
أخيرًا، يبدو أن النموذج يقترب من الكمال، ولكن مع التفاؤل الكبير ظهرت مشكلة كبيرة. إن نظرية الجسيمات لدينا عديمة الكتلة. لقد اتضح أنه إذا أضفت كتلة إلى الجسيمات بطريقة ساذجة ولكن واضحة، فإن النظرية لم تعد قابلة لإعادة التطبيع، أي غير قابلة للحل. يمكننا صياغة نظرية جميلة بقدر ما نريد، ولكن إذا لم تكن لها قبضة على الواقع، فإنها لا تساوي فلساً واحداً. فهل هذا يثبت فشل التجربة؟ ولتحقيق هذه الغاية، طور هيغز (وبمساعدة اثنين من زملائه) آلية جديدة تسمح للجسيمات في الطبيعة باكتساب كتلة، ولكن هذه الآلية لها ثمن - عليك إضافة جسيم آخر حتى تعمل. على المستوى الرياضي، تعمل الآلية عن طريق "الكسر التلقائي للتماثل".
وبدون الخوض في الكثير من التفاصيل، تخلق الآلية تفاعلًا بين جسيم هيجز الجديد والجسيمات المعروفة في الطبيعة. وفي ظل هذا التفاعل تنكشف الجماهير في الطبيعة. لم يتم اكتشاف جسيم هيغز، المعروف بلقبه "الجسيم الإلهي"، إلا في عام 2012 في المسرع العظيم في سارن، ولو لم يتم اكتشافه لكان من الممكن أن يكون أكبر نقطة منخفضة في النظرية (تم نسف اسم DA) في وسائل الإعلام ونقلها إلى عوالم خادعة عندما يكون من الواضح أنه لا علاقة لها بالواقع.من الذي جاء بهذا الاسم هو الفيزيائي لانديرمان الحائز على جائزة نوبل عندما كان الجسيم الإلهي في عنوان كتابه. وكان الاسم في الأصل مراوغًا الجسيم (الجسيم الإلهي) لكن المحرر رفض العنوان وغيره إلى الجسيم الإلهي (الجسيم الإلهي) الذي نعرفه جميعا).
الآن يمكننا أن نسأل ما هو النموذج القياسي؟ من ماذا صنعنا نحن؟
منذ جيلمان، تم اكتشاف ثلاثة كواركات أخرى (6 في المجموع)، وتلقت القوى القوية والضعيفة في الطبيعة أدلة تجريبية وتركيبات كمومية. دون الخوض في الأدلة الرصدية، هذا هو النموذج الكامل (حتى الآن) للطبيعة:
في الصورة أعلاه يمكنك رؤية الأجيال الثلاثة في الطبيعة. نحن لا نعرف سبب وجود ثلاثة فقط، ولكن لدينا تفسير مقنع لسبب وجود ثلاثة على الأقل. وكل جيل هو نسخة للآخر في خصائصه ما عدا الكتلة. تنتمي الكواركات العلوية والسفلية إلى الجيل الأول، والكواركات السحرية والغريبة إلى الجيل الثاني، والكواركات العلوية والسفلية إلى الجيل الثالث. وتظهر أسفلها اللبتونات، اثنان لكل جيل، ويتم توزيعها بشكل مشابه للكواركات. الإلكترون الذي نعرفه ينتمي إلى الجيل الأول. كل كوارك من هذا القبيل لديه شحنة "لون" (مرة أخرى، اللون ليس له معنى، والفيزيائيون سيئون بعض الشيء في إعطاء الأسماء) فيما يتعلق بالقوة الشديدة، في حين أن عديمة اللون محايدة. من ناحية أخرى، لا تحتوي اللبتونات على شحنة لونية. وبسبب العادات التاريخية التي أعطت البروتون الشحنة الكهربائية +1، ولكن لأن البروتون ليس جسيمًا أوليًا، فإن الكواركات التي يتكون منها تلقت شحنات غريبة تبلغ الثلث أو الثلثين.
تظهر على يمينها الجسيمات التي تحمل القوة الضعيفة W، Z (بعضها أيضًا له شحنة كهربائية وله كتلة وبالتالي له آثار على التفاعلات المحتملة أو نطاق القوة) المسؤولة عن الاضمحلال النووي وحاملات القوة النووية. القوة القوية - الغلوونات المميزة بالحرف g، "الغراء" بين الكواركات التي تشكل الجسيمات التي نعرفها بالبروتون أو النيوترون (تحمل الغلوونات شحنة قوية، أو بمعنى آخر - اللون، وبالتالي يمكنها التفاعل مع كل منها آخر).
إلى هنا انتهينا من التوراة من كل شيء. حسنًا، هذا ليس دقيقًا أيضًا.
على الرغم من أن النموذج القياسي يشرح عددًا لا بأس به من الظواهر في الطبيعة، إلا أن هناك بعض الظواهر التي لا نعرف ببساطة كيفية تفسيرها باستخدام النموذج. وهنا هي المشاكل الرئيسية:
تذبذبات النيوترينو - يمكن للنيوترينو أن يغير "نكهته" (الاسم السيئ مرة أخرى)، أو بعبارة أخرى الجيل الذي ينتمي إليه. إذا كان الأمر كذلك، فلا بد أن يكون له كتلة ولم نجد بعد تفسيرًا مرضيًا لذلك (الهيجز لا يعطي كتلة للنيوترينوات).
المادة المظلمة - موضوع مقالة واسعة النطاق في حد ذاتها. باختصار - هذه فكرة تحاول تفسير الشذوذ الموجود بين الكتلة المرصودة في الكون والجاذبية المقاسة. ولم يتم رصد المادة المظلمة بشكل مباشر، في حين أنه من التعريف المعوج أيضًا القول بأن المادة غير مرئية من خلال أي تلسكوب. المادة المظلمة غير موجودة في النموذج القياسي ولا يوجد أي دليل تجريبي في المسرعات على وجودها.
والأكثر إشكالية على الإطلاق - نظرية النسبية العامة (وعلى طول الطريق أيضًا الطاقة المظلمة): فشلت المحاولات السابقة في "تكميم" نظرية أينشتاين النسبية للحصول على نظرية الكم للجاذبية. لماذا؟ ما هو الفشل؟ عندما تقوم بتكميم مجال ليس الفضاء نفسه، فإن الرياضيات لا تزال تعمل، ولكن عندما تحاول تكميم المكان والزمان، تصبح النظرية غير قابلة لإعادة القياس بشكل واضح. وفجأة، فقدت النظرية أي معنى، ومن المستحيل أيضًا ترتيبها بطريقة تكتسب فيها المعنى. مازلنا لم نحل هذه المشكلة الصعبة، ولكن تم إجراء بعض المحاولات الجميلة، مثل نظرية الأوتار، التي نشأت من القوى النووية القوية. وبسبب صعوبة الكشف عن الأدلة الرصدية وإجراء التجارب التي من شأنها أن تعزز النظرية أو تدحضها، فإن الفيزيائيين يتخلون عنها ببطء ولكنهم ما زالوا يستمدون الإلهام من أفكارها. ربما لا فائدة من محاولة توحيد النظريات. ربما لا ينسجمون معًا لأنه ليس من المفترض أن يفعلوا ذلك. ربما يتعلق الأمر كله برغبة بشرية غير مفسرة في إيجاد نظرية توحد كل شيء وتكون أنيقة؟ ولم نتلق إجابة بعد.
من منظور معاصر، يبدو النموذج القياسي واضحًا بذاته. لكن عند النظر إلى الماضي، يبدو هذا الاكتشاف وكأنه معجزة. لقد توصل الأشخاص المناسبون في الوقت المناسب إلى أفكار رائعة تتحدى الحدس البشري. وباستخدام قوانين التناظر وحدها، تمكنا من فهم المادة التي صنعنا منها وشرح الطبيعة بدقة لا تصدق. إذا لم تكن هذه معجزة، فما هي؟
تم أخذ المعلومات التاريخية والعلمية من هنا
المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:
تعليقات 9
بركل أو بيكل
يجب على شخص ما أن يصحح مقالات السيد هاي. العبرية المدللة لا تحترم الموقع ومحتواه.
مجموعة E8 وليس G8.
لم يتم تفصيل نظرية الأوتار، التي توحد الجاذبية مع القوى التي تم حلها بالفعل في النموذج القياسي، بالإضافة إلى نظرية منافسة ولكنها أقل شيوعًا لأنتوني جاريت ليزي والتي تستخدم مجموعة الثماني لإضافة الجاذبية إلى النموذج القياسي.
وليس صحيحاً أنه لا توجد محاولات ناجحة تتجاوز النموذج القياسي.
هناك أيضًا الديناميكا الحرارية الكمومية وهي مجال صاعد في الفيزياء، والتي من خلالها يشرح إريك فيرليند الجاذبية كقوة تنشأ من إنتروبيا الجسيمات.
مادة جيدة. كان هناك مجال لمزيد من التفاصيل فيما يتعلق بالمكونات الموجودة في خريطة النموذج، ولكن ربما يمكن القيام بذلك في مقالة متابعة.
ملاحظة تاريخية لإنصاف الراحل يوفال نعمان: لقد فعل يوفال نعمان فيما يتعلق بالنموذج القياسي أكثر بكثير من مجرد التنبؤ بوجود جسيم وفقًا لنموذج "المسار الثامن". لقد نشر نظريته، التي تعادل "الطريق الثماني" لجال مان، قبل أسابيع قليلة من نشر جال مان. ولهذا استحق أن يكون شريكاً في جائزة نوبل لهذا الاكتشاف مع جال مان الذي قام بالبحث والنشر بشكل مستقل. لكن الجائزة منحت لجال مان، بسبب السياسة التي استخدمها الأمريكيون لقمع يوفال نيمان، كونه إسرائيليا وليس أمريكيا. كان الفرنسيون على علم بالتحريف واحتجوا عليه. ونتيجة لذلك، شعر الأميركيون بالحرج إزاء مسألة منح الجائزة، ومنحوا الوصي جائزة أينشتاين المرموقة (أعتقد أنه كان أول غير أميركي يفوز بالجائزة). وبالطبع، فإن هذا لم يغير الحقيقة المؤسفة، وهي أن اكتشاف النظرية يُنسب في الذاكرة التاريخية إلى جيل مان (وزفايج)، وليس إلى نيمان أيضًا. وبالمناسبة، فإن هذا لم يمنع نام وجال مان من تطوير صداقة خاصة وتقدير متبادل، دون "ترسيب"، كما يليق بعالمي فيزياء عملاقين فاقا بكثير السياسيين ورجال الأعمال السويديين الذين كانوا مشغولين بتوزيع المرطبات.
مادة جيدة.
مقالة ممتازة، تجعل النظام، كنت في CERN، وتركت لدي العديد من الأسئلة حول النموذج القياسي.
شكرا! مقالة ممتازة، لقد استمتعت بها حقا.
مقال جميل.
يعتقد البعض أن ميكانيكا الكم لا تتناسب ليس فقط مع النسبية العامة، ولكن أيضًا مع النسبية الخاصة.
وسؤال في نفس الموضوع: يقال أن لدينا جسيمين متشابكين في أماكن مختلفة ويتحركان بالنسبة لبعضهما البعض. فهل يمكن القول إن قياس أحدهما في وقت عشوائي ما تسبب في انهيار الدالة الموجية في الآخر، وقياس الآخر لم يكشف إلا عن نتائج الانهيار؟ أو ربما من الممكن أن يكون كل جانب قد تسبب في تعطل الوظيفة؟