LATEX

نبذة عن التقابل المعيارى/الثقالى


فى كل قوة معيارية gauge force توجد قوة ثقالة كمومية quantum gravitational force مختفية حتى القوة الكهرومغناطيسية, والقوة النووية القوية اللونية strong nuclear color force و القوية النووية الضعيفة الاشعاعية nuclear weak radioactive force وهذه القوى هى من اصغر القوى المعيارية فان كل واحدة منها تحتوى على قوة ثقالة كمومية.
بولشينسكى Polchinski -الفيزيائى الوترى الشهير الذى اكتشف مثلا البراينات D أو ال D-branes والذى توفى العام الماضى- فى احد مقالاته (مع هورويتز Horowitz) بتصرف.
هذا الكلام يُعبر عن مبدأ التقابل correspondence principle او ما يسمى ايضا الثنائية duality بين القوة المعيارية و القوة الثقالية و اشهر امثلة هذا التقابل الثنائية AdS/CFT حيث يلعب ال AdS (وهو فضاء بخواص عجيبة هو عبارة عن قطع زائد فى ابعاد عليا و فى مترية غير اقليدية) دور القوة الثقالية الكمومية اما ال CFT فهى نظرية الحقل الكونفورمال التى تلعب دور القوة المعيارية.
هذه الثنائية AdS/CFT هى اهم انجاز جاءت به نظرية الاوتار الممتازة خلال كل تاريخها الذى يبلع اليوم حوالى ال 50 سنة وهى ثنائية اكتشفها بالاساس مالداسينا Maldacena الارجنتينى فى اواخر التسعينات وهو طالب دكتوراة فى هارفارد ودخل بهذا الاكتشاف الفيزياء و التاريخ معا من ابوابهما الواسعة.
سر نجاح هذا المبدأ الذى يقابل بين الحقل المعيارى و الحقل الثقالى هو الهولوغرافيا Holography وهو مبدأ كان قد اكتشفه توهفت t Hooft' فى اطار الثقوب السوداء فى اوائل التسعينات ثم قفز ساسكيند Susskind بعد عام فقط من توهفت على هذا الاكتشاف و اكتشف بداخله اكتشاف آخر وهو اهمية هذا المبدأ بالنسبة لنظرية الوتر ككل و ليس فقط بالنسبة لموضوع الثقوب السوداء رغم محوريته.
مبدأ الهولوغرافيا ينص بكل بساطة على ان انطروبى entropy الحقل الثقالى فى حجم لا يتناسب  طردا مع هذا الحجم -كما هى الحال مع جميع القوى الاخرى- لكنه يتناسب طردا مع مساحة السطح الذى يحيط بهذا الحجم. تذكروا ان الانطروبى يقيس عدد درجات الحرية. اذن كون انطروبى الحقل الثقالى يتناسب مع السطح و ليس مع الحجم يعنى ان درجات حرية الحقل الثقالى موجودة فى السطح و لس فى الحجم.
نظرية الحقل الكونفورمال CFT تعيش بالضبط على  هذا السطح اى على حدود boundary الفضاء AdS.
لكن هناك مثال آخر على الثنائية المعيارية/الثقالية وهو النظرية المصفوفية M-(atrix) theory.
فى هذا المثال فان الميكانيك الكمومى المصفوفى matrix quantum mechanics وهو ميكانيك كمومى عادى اى فى بعد واحد لكن المتغيرات فيه هى مصفوفات اذن هذا الميكانيك الكمومى المصفوفى (وليس نظرية حقل كونفورمال فى ابعاد عليا التى هى شيء اعقد بكثير) يمكنه ان يصف ما يسمى البراين-الصفرى الاسود black zero-brane الذى هو عبارة عن ثقب اسود فى عشرة ابعاد (وليس فى اربعة ابعاد) مشكل من براينات D0 و اوتار مفتوحة تشكل معا حالة مرتبطة bounded state.
اذن يمكن دراسة هذا الثقب الاسود او البراين-الصفرى الاسود اما باستعمال طرق الثقالة الممتازة supergravity (التى هى النهاية فى الطاقات المنحفضة للاوتار الممتازة) و لكن يمكن ايضا دراسة نفس الجملة الفيزيائية (هذا البراين -الصفرى الاسود) باستعمال الميكانيك الكمومى المصفوفى.
هذا الميكانيك الكمومى المصفوفى يصف ايضا الاغشية membranes التى هى التعميم المباشر للاوتار, وهو ايضا النهاية فى الطاقات العليا لنظرية الثقالة الممتازة فى 11 بعد و لهذا فانه يُعتقد انه هو نفسه النظرية M التى هى النظرية الأم mother او الموحدة للنظريات الوترية الخمسة.
فى اطار الميكانيك الكمومى المصفوفى فان التحول الطورى من الطور المحبوس confinement phase (اين تكون الكواركات محبوسة بالقوة اللونية داخل البروتونات) الى الطور غير-المحبوس deconfinement يقابل بالضبط الى التحول الطورى من الوتر الاسود black string (الذى هو التعميم الاول للثقب الاسود) الى الثقب الاسود.
هذا التحول الطورى من الطور المحبوس الى الطور غير-المحبوس يقع عندما ترتفع درجة حرارة (درجة حرارة هاوكينغ) النموذج المصفوفى.
يمكن ايضا البرهان علي ان الميكانيك الكمومى المصفوفى هو النهاية فى درجات الحرارة العليا للثنائية AdS3/CFT2 حيث ان درجة حرارة النموذج المصفوفى هى بالضبط ما يقابل مقلوب نصف قطر الدائرة (ما يسمى نصف قطر التضميم compactification radius) التى تعيش عليها الثنائية AdS3/CFT2.
اذن عندما ترتفع درجة الحرارة فى الميكانيك الكمومى المصفوفى فان نصف قطر التضميم ينخفض و ننتقل من الطور الذى تكون فيه البراينات D0 موزعة بانتظام على الدائرة (وهو طور الوتر الاسود) الى الطور الذى تكون فيه جميع البراينات D0 متطابقة على بعضها البعض فى نقطة واحدة على الدائرة (وهذا هو طور الثقب الاسود).
اذن الطور غير-المحبوس اين تكون الكوراكات حرة غير محبوسة بداخل البروتون يقابل طور الثقب الاسود حيث تكون البراينات D0 متطابقة.
اما الطور المحبوس اين تكون الكواركات محبوسة فى البروتون فيقابل طور الوتر الاسود حيث تكون البراينات D0 موزعة بانتظام.
هذا التحول الطورى غير-الحبسى deconfinement phase transition معروف فى نظرية الوتر تحت مسمى تحول هايجدورن Hagedorn transition.
هذا التحول يحدث بفعل رفع درجة الحرارة.
كما هو معلوم (لمن يعرف النسبية العامة جيدا) فان جميع الاجسام السوداء فى ابعاد اكبر من اربعة (ومنها هذا الوتر الاسود او اى براين اسود) تعانى من عدم-استقرارية instability و يجب ان تنهار بفعل الديناميك لو تركت لوحدها نحو الثقب الاسود الذى هو الجسم الاسود الوحيد المستقر تماما.
هذه النتيجة الهامة جدا جدا فى النسبية العامة تعرف تحت اسم عدم-استقرارية غريغورى-لافلام Gregory–Laflamme instability.
اذن التحول الطورى غير-الحبسى فى النظرية المعيارية للميكانيك الكمومى المصفوفى هو بالضبط التحول نحو الثقب الاسود فى النظرية الثقالية الكمومية المقابلة له -حسب مبدأ التقابل المعيارى/الثقالى-.
اذن التحول الطورى غير-الحبسى الذى يحدث بفعل رفع درجة الحرارة يقابل التحول الطورى نحو طور الثقب الاسود المستقر الذى يحدث بفعل خفض نصف قطر التضميم (اى خفض حجم الفضاء).
هذا التأثير يبقى من اجمل تطبيقات (وابسطها) مبدأ التقابل المعيارى/الثقالى فى النظرية المصفوفية.
وهذا هو السبب (او احد الاسباب) لماذا يهتم اذكياء الفيزياء النظرية بنظرية الوتر. فالامر ليس دوغماتية كما يعتقد البعض بل الامر مملوء بكم هائل من الفيزياء الاساسية.


محاضرة (او ثلاثة محاضرات) جديدة فى النسبية العامة على اليوتوب

محاضرة جديدة فى النسبية العامة (والكوسومولوجيا و الثقوب السوداء) تم تسجيلها البارحة تحتوى على الاجزاء الثلاثة التالية:
المبدأ الكوسمولوجى
https://www.youtube.com/watch?v=HjEyN-i4g1A
حساب مترية فضاء ثلاثى الابعاد متناظر قصويا
https://www.youtube.com/watch?v=Gif_SJ3vHAs
مترية روبارتسون-والكر
https://www.youtube.com/watch?v=UmaCAFbDkH8
هذه الاجزاء الثلاثة تشكل معا محاضرة واحدة فى مدرج الجامعة على مستوى سنة اولى ماجيستير لكن على اليوتوب فهى ثلاثة محاضرات مختلفة.
اذن هذه المحاضرة هى اول محاضرة فى الكوسمولوجيا و هى اول محاضرة يتم تسجيلها مباشرة فى استوديو-المكتب بالمنزل بعد الانتهاء من تحضيره و تجهيزه و آخر تلك التجهيزات سبورة خضراء بالطباشير تحصلت عليها من مدير مدرسة ابتدائية صديق دراسة قديم لى و هذا بعد ان استعاض الجميع فى المدراس و الجامعات سبورات الطباشير الخضراء و السوداء بالسبورات البيضاء و اقلام الماركور.
ولقد وجدنا ان التسجيل بالطباشير اوضح فى الصورة من التسجيل بالماركور.
ايضا تم التحكم الكامل بالصوت لان قاعة استوديو-المكتب تقع فى اسفل البيت تحت مستوى الطريق بعيدة عن كل مصادر الضجيج.
الاضاءة ايضا جيدة و لو اننى مازلت غير راضى عنها تماما وهى متوفرة فى القاعة و سيكون الفيديو القادم افضل ان شاء الله.
اما المادة العلمية فليس لى عليها اى تعليق فهى اسهل شيء عندى.
اما لغة الطرح فاننى ارتأيت التقديم بالعربية و الكتابة بالانجليزية مع ضبط كل مصطلح خلال الالقاء وهذا حل وسط وجدته الامثل فى السابق.

بحثان جديدان لى على الاركايف


بعد انقطاع كاد ان يقرب من العامين يظهر اليوم على اركايف جامعة كورنال بحثان جديدان لى فى موضوعين مختلفين.
الانقطاع عن البحث و النشر البحثى تسببت لى فيه الكتابة و النشر فى مجال الكتب, البحث فى فلسفة الكلام, اكمال تأطير طلبة الدكتوراة القدماء و تعثر تأطير طلبة الدكتوراة الجدد و عدم وجود من يمكنه ان اناقش معه هذه الامور و انعدام ايضا من يمكنه القيام بهذه الحسابات.
البحث الاول مثلا كان مقترحا لاحدى طالبات الدكتوراة التى لم تهتم بالموضوع و لم تجده مهما جدا بالنسبة اليها (او انها لم تستطع ان تقوم به!!) فاضطررت الى القيام به شخصيا و انهائه مع طلبة الماستر ثم مع طالب الماستر الذى يخضع الى اشرافى و الذى اختفى هو الآخر مع بداية ظاهرة الكورونا و خرج و لم يعد!!.
طريقتى شخصيا المحبذة فى البحث هو مزيج من الحسابات و طرق التحليل و البرهان التى تجمع بين العددى/التجريبى و التحليلى/البرهانى.
والبحث الاول هو نموذج فى هذا الاطار.
فهذه الطريقة هى الطريقة المثلى عندى و هى الطريقة المثلى بالنسبة للفيزياء.
اما الطلبة فتجدهم اما يميلون تماما الى الجانب التجريبى/العددى (اعتقادا منهم انه سهل) فتضيع بالكامل الفيزياء و فهمها النظري البرهاني بين نعال الحسابات العددية.
او ان يميل بعضهم تماما الى الجانب التحليلى/البرهانى (دون التحكم الحقيقى فى هذا الطريق) فيضيع بالكامل دور الفيزياء التجريبية الذى يجب ان تأخذ الدور الحاسم فى التوجيه و تحديد مسارات الفيزياء النظرية الرياضية.
الطريقة المثلى للفيزياء و للفيزياء النظرية كانت و مازالت دائما هى المزج بين التجريب و الرياضيات والهدف فى الاخير هو الفهم الفيزيقى للاشياء اذن هو فهم نظرى لكن الدليل و الحكم يجب ان يكون هو التجريب و التأكد من المعادلات و البراهين و ما يختفى حقيقة وراء كل تلك الصياغة و الرموز.
اما البحث الثانى فاننى اشرح فيه تفسير الميكانيك الكمومى الخاص بفيغنر و فون نيومان بعد ان نفضت عنه غبار السنون و دعمته بمفاهيم جديدة من علوم الوعى و المنطق الكمومى و غيرها من الافكار الجديدة.

الاركايف
https://arxiv.org/
على اركايف (فيزياء الجسيمات الاولية- النظرية) البحث الجديد فى (الفيزياء النظرية) بعنوان (مقاربتنان جديدتان فى الثقالة الكمومية و النظرية المصفوفية فى عدد كبير من الأبعاد)
https://arxiv.org/abs/2007.04488
على اركايف (تاريخ و فلسفة الفيزياء) البحث الجديد فى فلسفة الفيزياء بعنوان (المونيزم المحايد, المنظوريانية, و الثنائية الكمومية).
https://arxiv.org/abs/2007.04489

اعادة نشر (النسبية العامة و الكوسمولوجيا و الثقوب السوداء) فى طبعة ثانية

أداء كتاب (النسبية العامة و الكوسمولوجيا و الثقوب السوداء الكمومية).
وهو اداء يبدو ناجح الى الحد ان الناشر يطلب اعادة النشر مرة ثانية لكننى لا اشعر باى اهتمام.
من الاحصائيات الرسمية نجد امريكا و الصين فى اعلى القائمة و هناك دول عربية على رأسها مصر و السعودية بل التحميل وقع من 58 دولة لكن لا وجود للجزائر بالمرة و كأننى لست جزائرى و ليس هناك جامعات جزائرية تحتوى على معاهد و طلبة فيزياء و بالمقابل فهناك 471 جامعة اجنبية تم التحميل منها.
وانجح الفصول الفصل الاول (خلاصة للنسبية العامة) ثم الفصل الثانى (الثقوب السوداء) ثم الفصل السادس (اشعاع هاوكينغ و ترموديناميك الثقب الاسود).
وقد سألنى مؤخرا احدهم عن فضاء ريندلر و علاقته بالثقب الاسود و تأثير انره. الجواب تجدونه فى هذا الكتاب بالتفصيل الممل.
التفاصيل اكثر:
قنائة (الفيزيائي النظري و الميتافيزيقي الوجودي)
https://www.youtube.com/watch?v=Ro6Zp96movg
قناة (نظرية كل شيء)
https://www.youtube.com/watch?v=FJzkvnXoEq0