نظرية الوتر هى بنت نظرية الحقول من فيزياء الجسيمات..

و هى ايضا الجواب الذى تقدمه نظرية الحقول للكوسمولوجيا و الصداع الذى تسببت فيه لها...

النموذج القياسى standard model للجسيمات الاولية يعبر عن ثلاثة تفاعلات اساسية فى الكون هى: الكهرومغناطيسية و النووية القوية و الاشعاعية الضعيفة..و هو يعبر ايضا عن الجسيمات الاولية التى تخضع لتلك التفاعلات..
فهناك ستة لبتونات leptons نبدأها بالالكترونات وهى اشهرها و اقدمها و النيترينوات neutrinos الجسيمات الاشباح و اخوانهم الاثقل و كل هؤلاء لا يخضعون الا للكهرومعناطيسية و الضعيفة الموحدتان فى قوة واحدة تسمى القوة الكهروضعيفة...
ثم هناك عائلة الكواركات quarks وهى ستة انواع و هذه تخضع بالاضافة للقوة الكهروضعيفة للقوة النووية القوية..
اللبتونات و الكواركات هى فرميونات fermions بمعنى انها ذات سبين spin يساوى نصف....أما التفاعلات فيما بينها فيعبر عنها بجسيمات معيارية بوزونية gauge bosons ذات سبين يساوى واحد حاملة للقوة فمثلا الكهرومغناطيسية ينقلها جسيم الفوتون photon و النووية تنقلها ثمانية جسيمات تسمى غليونات gluons و الضعيفة تنقلها ثلاثة جسيمات يرمز لها ب W+,W-,Z0 وهى الوحيدة التى لها كتلة على عكس الفوتون و الغليونات لان التناظر الكهروضعيف هو تناظر منكسر تلقائيا spontaneously broken للتناظر الكهرومغناطيسى الذى نراه فى الكون...
هذه التفاعلات كلها تخضع لتناظر يسمى التناظر المعيارى gauge symmetry فالتناظر الكهرومغناطيسى و التناظر النووى القوى و التناظر الاشعاعى الضعيف هى كلها امثلة عن تناظرات معيارية..وهى كلها تناظرات مضبوطة حتى الضعيف منها الذى انكسر تلقائيا هو بالفعل تناظر للاغرانجية Lagrangian الجملة و لهذا نقول انه انكسر تلقائيا لانه عندما تختار الجملة اتجاه معين فى فضاء الحالات-وهنا الانكسار التلقائى- فان اللاغرانجية تبقى دائما متناظرة..
وكل هذا ضرورى حتى تبقى النظرية قابلة للتنظيم renormalizable اى لديها قوة تنبأ predictive power و بالتالى تبقى احادية unitary -وهو فى ابسط صوره شرط ان يبقى مجموع الاحتمالات يساوى واحد- وهذه شروط قوية جدا جدا لا تهاون فيها البتة خاصة الاحادية ...
ثم ان اللبتونات و الكواراكات و اجسامها المضادة antiparticle يجب ان تأتى اولا بدون كتلة بسبب هذه التناظرات المعيارية ثم تكتسب الكتلة عند الانكسار التلقائى للتناظر المعيارى و هذا عن طريق جسيم الهيغز Higgs الذى يتحكم بكل هذا الامر وهو جسيم سلمى scalar ذو سبين يساوى صفر و هو الجسيم السلمى الوحيد فى الكون و ايضا آخر الجسيمات الأولية اكتشافا فى المسرعات...
شيء آخر ربما يجب ذكره هنا ان النيترينوات لا تأتى فى نسختين دوارة الى اليمين left-handed و دوراة الى اليسار righ-handed مثل الالكترونات بل تدور فقط فى اتجاه واحد معين وهذا بسبب عدم احترام التفاعلات الضعيفة للتناظرات المتقطعة discrete symmetries: العكس فى الزمن time reversal او T, القلب فى الفضاء parity أو P و الارفاق فى الشحنة charge conjugation أو C, لكنها كغيرها من القوى تحترم التناظر الكلى CPT الذى هو تركيب لهذه التناظرات المتقطعة وهذا احد اقوى مبرهنات نظرية الحقل...
ايضا فان النيترينوات كتلتها مهملة جدا لكنها غير منعدمة تتسبب فى ما يسمى اهتزاز النيترينوات neutrino oscillation ...
اللاغرانجية القياسية تتشكل من لاغرانجية ديراك Dirac بالنسبة للكواركات و اللبتونات و لاغرانجية ماكسويل Maxwell بالنسبة للحقل الكهرومغناطيسى و لاغرانجية يانغ و ميلز Yang-Mills التى هى تعميم لماكسويل بالنسبة للحقل النووى القوى و الحقل الاشعاعى الضعيف و لاغرانجية التفاعل الرباعى للحقل السلمى phi-four بالنسبة لجسيم الهيغز...
التناظرات المعيارية الثلاثة للكهرومغناطيسية و النووية القوية و الاشعاعية الضعيفة التى تتحلى بها اللاغرانجية القياسية يعبر عنها رياضيا بثلاث زمر groups يرمز لها على التوالى ب U(1), SU(2), SU(3) اذن النموذج القياسى يتحلى بالتناظر المعيارى الذى يعبر عنه رياضيا بالجداء المباشر U(1)xSU(2)xSU(3) ...
من البديهى ان اللاغرانجية المعيارية تتحلى ايضا بتحويلات لورنتز Lorentz و الدوارانات و الانسحابات المرفقة بالنسبية الخاصة و انحفاظ الطاقة و كمية الحركة و العزم الحركى...
فى الاخير البعض يضيف الى هذه اللاغرانجية القياسية-التى تبدو معقدة لكن هى ليست كذلك حقيقة- لاغرانجية هيلبرت Hilbert و اينشتاين للحقل الثقالى الذى هو مرفق بجسيم الغرافيتون graviton ذو السبين 2 الذى يصف النسبية العامة... لكن تبقى التفاعلات الثقالية فى عالم الجسيمات الاولية مهملة جدا جدا ...
بعد كل هذا العذاب الأليم من فيزياء الجسيمات الاولية و نظرية الحقول الكمومية تأتى الكوسمولوجيا و تقول لنا بكل بساطة و بكل ثقة انتم لم تفعلوا شيئا فان كل هذا الذى ذكرتموه لا يشكل الا 5 بالمائة من اجمالى كتلة الكون..فاين الباقى?..
الباقى تقول الكوسمولوجيا هو طاقة مظلمة و مادة مظلمة وهو كلام فقط لان الطاقة المظلمة و المادة المظلمة مازالتا مجهولتين الى حد كبير بالنسبة لنظرية الحقول الكمومية التى لا تعرف ماهيتهما و كيف تحسبهما...
و حتى تستطيع نظرية الحقول ان تستجيب الى هذا الضغط الهائل و الصداع المزمن الذى تسببت فيه الكوسمولوجيا كان يجب عليها ان تأتى بنظرية ثقالة كمومية و من هنا جاءت نظرية الوتر التى هى بكل المقاييس بنت نظرية الحقول من فيزياء الجسيمات..
وهذا المنشور كان جواب على سؤال..