رقمان مرعبان قد يؤديان إلى نهاية علم الفيزياء وعدم قدرتنا على الكون!

رقمان مرعبان قد يؤديان إلى نهاية علم الفيزياء وعدم قدرتنا على الكون!

منذ 8 سنوات

رقمان مرعبان قد يؤديان إلى نهاية علم الفيزياء وعدم قدرتنا على الكون!

يبدو أن قدرات العقل البشري متمثلة في علم الفيزياء على فهم واستيعاب ألغاز جديدة للكون وصلت إلى قرب نهايتها. فلأول مرة في تاريخ العلم قد تواجهنا أسئلة لا يمكننا بالتأكيد الحصول على أجوبتها.\nحالياً بدأت عملية مقلقة من الأفكار المثيرة للجدل تنشأ وتبرز داخل المجتمع الفيزيائي. هذه الفكرة تتمثّل في أننا أصبحنا على وشك الوصول للحدّ النهائي لما يمكن لنا أن نستوعبه عن العالم حولنا من خلال العلم.\nمصادم الهدرونات العملاق في مركز سيرن\nهاري كليف، عالم فيزياء الجسيمات في المنظمة الأوروبية للأبحاث النووية (سيرن CERN)، قال في أحد مؤتمرات TED الشهيرة في سويسرا، إن السنوات القليلة القادمة ستخبرنا ما إذا كنا سنستطيع أن نزيد من مقدرتنا على فهم الطبيعة، أم أننا ولأول مرة في تاريخ العلم سنواجه أسئلة لا يمكننا حلها. المقصود بلا يمكننا هنا أننا لن نكون قادرين على استيعاب الظواهر الموجودة وفهمها حتى نوجد القوانين والتجارب الملائمة لها من الأساس.\nكليف يوضح أن هذه الفكرة المخيفة يأتي مبعثها من أن قوانين الفيزياء التي توصّلنا إليها لن تتمكن من استيعاب الظواهر الجديدة التي سنكتشفها مستقبلاً، وبالتالي فلن نتمكن من إيجاد أي وسيلة لوصفها.\nكليف يعيد هذه النظرة التشاؤمية إلى عددين فيزيائيين يعتبرهما الأكثر خطورة في الكون كلّه. ببساطة لأن هذين العددين هما المسؤولان عن وجود المادة والتركيب الكوني والحياة نفسها التي نشهدها في جميع أنحاء الكون. وحتى نستوعب مدى خطورة هذين الرقمين فيكفي أن نعلم أنه لو كان هذان العددان مختلفان قليلاً عن قيمتهما الحالية لكان الكون عبارة عن فراغ تام بلا أي حياة أو مادة.\nصورة يرسمها الكمبيوتر لمجال هيغز\nويمثل القيمة العددية لـ "قوة مجال هيغز"، هذا المجال هو عن مجال غير مرئي من الطاقة لا يختلف كثيراً عن المجالات المغناطيسية الأخرى التي تتخلل الكون. ومن المعروف بالطبع أن لكل مجال في الدنيا مهما كان مصدره قوة، فإذا كان هناك مجال مغناطيسي فإن هناك قوة مغناطيسية لهذا المجال هي التي تعمل مثلاً على جذب برادة الحديد إليه.\nفيزياء الجسيمات تصف هذا المجال بأنه العملية التي تعطي كتلة للجسيمات الأولية، فالجسيمات التي تسبح في هذا المجال تكتسب كتلة لتتحول في النهاية إلى بروتونات ونيوترونات وإلكترونات تتكون منها جميع الذرات الموجودة في هذا الكون.\nبمعنى آخر فإن هذا المجال هو الذي يمنح المادة وبدونه فلا وجود للأجسام ولا الكواكب ولا البشر ولا أي شيء في الكون كله، لولاه لأصبح الكون عدماً.\nالسؤال هنا: كيف عرف العلماء بوجود هذا المجال؟\nلا تعتقد أن هذه المعرفة كانت خلال عشرات السنوات، بل إن معرفة وجود هذا المجال جاءت في أعقاب اكتشاف مذهل قام به علماء مركز "سيرن"، عندما اكتشف العلماء وجود جسيمات أولية (جسيمات متناهية الصغير هي حجر الأساس والوحدة الأساسية في تكوين مكنات الذرة)، تسمى "بوزون هيغز". ووفقاً لإحدى النظريات فإنه لا يمكن أن يتواجد بوزون هيغز إلا إذا كان هناك مجال هيغز.\nالفيزياء تقول إن البوزونات (سنسميها البوزونات القياسية) ستقوم بامتصاص كتلة قادمة لها من نوع آخر من البوزونات تسمى "بوزونات نامبو-جولدستون"، هذه الأخيرة ناتجة عن عملية تسمى "كسر التناظر التلقائي" والتي يتم فيها كسر التناظر لمستوى فراغي ما، لتتكون جسيمات الذرة من بروتونات ونيوترونات وإلكترونات. هذه الجملة الغريبة صعبة الفهم توضح لنا فقط أن هناك عملية اكتساب للكتلة تتم من خلال جسيمات متناهية الصغر، وأن هذه العملية لا تتم إلا من خلال عبور هذه الجسيمات من خلال مجال هيغز.\nتأتي هنا معضلة كبيرة نتيجة أعظم نظريتين في مجال الفيزياء، النظرية النسبية العامة التي تشرح لنا الكون على مستوى المقاييس والأجسام الكبرى كالكواكب والنجوم، ونظرية ميكانيكا الكم التي تشرح لنا ما يدور في الكون على المستوى متناهي الصغر أو على مستوى الذرات. فطبقاً لهاتين النظريتين فإن مجال هيغز سيتواجد في أحد الصورتين أو لأداء أحد المهمتين.\nفإما أن يكون مجال هيغز مطفأً (turned off) وبالتالي فإن قيمة قوته ستساوي صفر، وهو ما يعني أن المجال لن يكون قادراً على منح الجسيمات الأولية أي كتلة. أو أن مجال هيغز سيكون فعالاً (turned on) وبالتالي فإن قيمة قوة المجال ستكون رقماً ضخماً للغاية. ما قام بتشويش العلماء هنا أنهم فوجئوا أن أياً من هذين السيناريوهين لم يكن صحيحاً.\nففي الواقع فإن مجال هيغز هو فعال بشكل ضئيل للغاية يقترب من الصفر لكنه ليس صفراً. يقول عالم فيزياء الجسيمات كليف هنا أن مجال هيغز هو أصغر بمقدار 10 آلاف تريليون مرة من قيمته إذا ما كان فعالاً بشكل تام. تخيل أن تقوم بمحاولة إطفاء المروحة في منزلك فتقوم بإدارة المؤشر حتى نهايته وقبل النهاية بشرطة واحدة تجد أن المؤشر قد توقف ولا يريد أن يكمل الجزء الضئيل المتبقي من أجل الإطفاء التام.\nوهذه القيمة على الرغم من صغرها النسبي فهي قيمة مهمة وحاسمة للغاية لمصير هذا الكون كله، فلو تغيرت هذه القيمة قليلاً لما كان هناك أي مادة في هذا الكون الشاسع.\nنأتي هنا إلى ما ذكرناه في المقدمة عن احتمالية عدم قدرتنا على فهم أو استيعاب الظواهر الطبيعية حولنا. حسناً، فهذه القيمة الضئيلة لمجال هيغز هي واحدة من تلك القيم والظواهر التي لا يستطيع العلماء فهمها رغم أنهم لا يزالون يأملون أن يتمكنوا من فهمها عبر اكتشاف جسيمات أولية جديدة في معجل الجسيمات التابع لمركز "سيرن" بعد أن يتم ترقيته.\nتمدد الكون نتيجة الطاقة المظلمة\nويقصد به "قوة الطاقة المظلمة". هذا الرقم ضاعف من وصف العلماء للطاقة المظلمة بأنها أسوأ تنبؤ نظري في تاريخ الفيزياء، لأن الرقم زاد من حيرتهم عن الطاقة المظلمة.\nما هي الطاقة المظلمة في البداية؟\nهي عبارة عن قوة تنافر مسؤولة عن تسريع عملية تمدد الكون. وقد تم قياس هذه الطاقة لأول مرة عام 1998. المذهل في الأمر أن العلماء حتى هذه اللحظة لا يعرفون على وجه الدقة ماهية هذه الطاقة، ليقوم البعض بوصفها على أنها طاقة الفضاء الفارغ نفسه!!\nهناك مثل عربي يقول "جاء ليكحلها فعماها"، ويبدو أن هذا المثل ملائم لما قام به هؤلاء العلماء، فبدلاً من أن يمنحونا وصفاً يمكن استيعابه للطاقة المظلمة، قاموا بإعطاء وصف لا يمكن فهمه على الإطلاق، فما معنى أن للفراغ طاقة؟\nومعنى هذا أيضاً أنه حتى يمكن حساب مقدار الطاقة المظلمة فأنت بحاجة إلى جمع كل الطاقة الخاصة بالفراغ في جميع أنحاء الفضاء. وقبل أن تخبرني باستحالة هذا عملياً، فقد قام علماء الفيزياء النظرية بحساب هذا المقدار، ووجدوا أنه 10120 مرة أقوى من القيمة التي يمكن أن يلاحظها علم الفلك لجميع أجسام الكون.\nالعلماء يخبرونك أن هذا الرقم ستبلغ قيمته ألف تريليون تريليون تريليون مرة أكبر من حجم عدد الذرات الموجودة في الكون كله. هذا الرقم ببساطة لا يمكن لأي عقل بشري استيعابه، وبالتالي فنحن قد دخلنا إلى منطقة لا يمكن للعلم أن يتعامل معها لأنها خارج حدود القدرات البشرية بكل ما أنتجته من قوانين وعلوم الفيزياء منذ نشأة البشرية على الأرض.\nالعلماء مثل كليف يقولون لنا أننا سعداء الحظ بأن الرقم الحقيقي لهذه القوة هو أقل من الرقم الذي توصل إليه العلماء النظريون، لأننا لو وافقناهم على هذا الرقم لقام الكون حرفياً بتمزيق نفسه، لأنه في هذه الحالة فإن القوى النووية التي تجمع مكونات الذرة ببعضها البعض ستكون قوة مهملة أمام هذا الرقم العملاق وبالتالي لما وجدت مجرات ولا كواكب ولا حتى حياة في الكون.\nمن ناحية أخرى فإن الأمر محبط جداً جداً كوننا لا نستطيع استخدام نظرياتنا الحالية للكون لمحاولة تطوير قياس أفضل لهذه الطاقة المظلمة والتي يمكن أن تتسق مع المعطيات الموجودة أمامنا.\nأحد نماذج الأكوان المتعددة الذي يرسمه العلماء\nيقول العلماء أنه يوجد طريق محتمل يمكننا من الحصول على بعض الإجابات فيما يتعلق بمجال هيغز وقوة الطاقة المظلمة، ولكننا قد لا نتمكن مطلقاً من الحصول على المقدرة لإثباتها.\nيقول كليف أننا إن تمكنا من التأكد من أن الكون الخاص بنا هو واحد من مليارات الأكوان المتوازية، فإننا سنكون فجأة على مقدرة لفهم هذه القيم الغريبة لهذين العددين، لأنه في الكون المتعدد فقط يمكن أن تكون الطاقة المظلمة كبيرة جداً بحيث يحصل تمزق للكون وينفتح على أكوان أخرى، أو أن يكون مجال هيغز ضئيلاً جداً بحيث لا يمكن أن تتكوّن ذرات جديدة.\nلإثبات هذا الأمر فإن العلماء سيحتاجون إلى اكتشاف جسيمات جديدة من شأنها أن تدعم النظريات التي يقول عنها بعض العلماء بأنها متطرفة مثل نظرية الأوتار والتي تتوقع بوجود أكوان متعددة. حالياً لا يوجد سوى موقع واحد يمكنه أن ينتج مثل هذه الجسيمات وهو "مصادم هادرون الكبير" في سيرن.\nحالياً العلماء في انتظار مرور ما بين عامين لثلاثة أعوام حتى يتمَّ غلق هذا المصادم والبدء في عملية ترقيته. فإذا تمت عملية الترقية بنجاح وعاد للعمل ولم نجد شيئاً من هذه الجسيمات فإن هذه ستكون بداية النهاية. نهاية قدرة علم الفيزياء على استيعاب الظواهر الجديدة المكتشفة في الكون، سنكون وقتها في العصر الذي لا يستطيع الإجابة على سؤال: لماذا يوجد شيء ما بدلاً من لاشيء؟\nيبدو وقتها أن الفلسفة ذاتها ستنتهي أمام أسئلة علمية ليس لها إجابة.

الخبر من المصدر