صناعة الثقب الاسود فى المختبر...

فى هذا المقطع يتكلم هانادا Hanada عن نظرية الوتر التجريبية و نظرية الثقالة الكمومية التجريبية وعن امكانية صناعة ثقب اسود فى المختبر وعن امكانية تكذيب نظرية الوتر تجريبيا عن طريق المحاكيات الكمومية للجمل الفيزيائية غير الثقالية المرفقة بكل هذه النظريات الثقالية عبر الثنوية المعيارية/الثقالية...
المحاكيات الكمومية هنا هى تجربة فعلية و ليست محاكاة تجرى على الجملة المرفقة...
هذا البرنامج يسعى اليه القوم بخصوص نظرية الكروموديناميك QCD على الشبكة...
اذن ليس هو كلام فقط...
بل هو امر واقع موجود الآن...

السراب الذى كان و يجب ان ينقشع والحشو الذى اذا كان يجب ان ينفضح...

بعد ان تدرس نظرية الوتر لسنوات طويلة, مع و قبل و بعد نظرية الحقل و النسبية العامة, دراسة برهانية و دراسة عامة و دراسة رياضية و دراسة فيزيائية, فانك تكتشف بعد وقت طويل تصرفه عليها, وهذا عند بداية تحقيق فهم عميق و اعمق للموضوع, انك لا تواجه حقيقة فى نظرية واحدة لكنك تواجه فى نظريات عديدة تتداخل و تتكامل و تتصارع و ان اى فهم حقيقى لن يتأتى الا اذا فهمت كل هذه النظريات وعلاقاتها المتشابكة بشكل لا يقل عمقا و تأصيلا عن فهمك لنظرية الحقل الكمومى و نظرية النسبية العامة...
هذه النظريات المختلفة الخصها فى العشرة (وهذا رأيى) الآتية:
- نظرية الحقل المعيارى gauge field theory الكمومى...و اشهرها على الاطلاق نظريات يانغ و ميلز Yang-Mills..و هى يمكن ان تعيش فى اى بعد و تلعب فيها تناظرات الامتياز الشاملة supersymmetry و تناظرات الكونفورمال الشاملة conformal invariance بالاضافة الى التناظرات المعيارية gauge transformations الموضعية دورا لا تكفى فى وصفه كلمة محورية...
-النسبية العامة و خاصة ما يخص الثقوب السوداء...فعليكم ان تعرفوا الثقوب السوداء اكثر من معرفتكم لاصدقائكم ...
-نظرية الثقالة الممتازة supergravity خاصة فى الابعاد 10 (وهناك خمسة منها) و فى البعد 11 (وهناك نظرية واحدة)...
-نظرية الاوتار البوزونية Bosonic و هى تعيش فى 26 بعد... هنا درجات الحرية هى اوتار و ليست جسيمات نقطية او حقول..
البوزونية تعنى ان هذه الاوتار لا تحتوى على فرميونات اى جسيمات ذات سبين يساوى عدد نصف صحيح...
لكن هناك أجسام اخرى فى هذه النظرية تعرف باسم براينات branes دريشلى Drichlet..والبراين brane هو تعميم للنقطة و الوتر و الغشاء الى الابعاد العليا اذن هو عبارة عن غشاء فرطى hyper-membrane...
من الناحية اللغوية البراين اتت من كلمة brane وهى المقطع الثانى من كلمة membrane...وكما تعرفون فان mem تعنى اثنان..اذن نزعنا هذه ال mem ووضعنا p لانه يمكن ان يكون لدينا p=0 وهو الجسيم او p=1 وهو الوتر او p=2 وهو الغشاء او اكثر منذ لك...
-نظريات الاوتار الممتازة و هى تشبه البوزونية لكن مع شرط التناظر الممتاز مضاف اليها و عليه فانها لا تستطيع ان تعيش الا فى 10 ابعاد..وهناك خمسة منها وهى النوع الاول Type I, النوع الثانى أ Type IIAو النوع الثانى ب Type IIB, والنوع الهجين heterotic بزمرة SO(32) و النوع الهجين بزمرة E8xE8...
فقط الزمر اعلاه مسموح بها فى نظرية الوتر..
هناك اوتار مفتوحة و هى تعبر عن الحقل المعيارى و اوتار مغلقة وهى تعبر عن الحقل الثقالى...
هناك ايضا براينات هنا و هى تلعب بالضبط دور الشحنات الكهربائية و المغناطيسية فى الفيزياء العادية...
هذه الاوتار الممتازة مرتبطة ببعضها البعض عبر تناظرات تسمى الثنويات dualities التى هى تعميم للثنوية الكهربائية-المغناطيسية الموجودة فى الكهرومغناطيسية اذا افترضنا وجود اقطاب مغناطيسية...
فى كل نظريات الوتر تلعب تناظرات الديفيومورفيزم الموضعية local diffeomorphism دورا استراتيجيا...
-النظرية M وهى مجهولة عموما..لا نعرف عنها يقينا الا انها تعيش فى 11 بعد وان نهايتها فى الطاقات الدنيا هى الثقالة الممتازة فى 11 ...
ربما درجات الحرية الاساسية لهذه النظرية هى الاغشية..
لكن المؤكد ان هذه النظرية تحتوى على الغرافيتون الممتاز و الغشاء M2 و الغشاء M5....
-النموذج المصفوفى المعروف باسم IKKT وهو التسوية غير الاضطرابية non-perturbative regularization الوحيدة المعروفة لنظرية الوتر..
-النظرية المصفوفية المعروفة باسم BFSS او BMN و التى نحصل عليها من تكميم الغشاء فى 11 بعد او من التكميم المتقطع فى المخروط الضوئى DLCQ للنظرية M او من الاختزال reduction لبعد واحد لنظرية يانغ و ميلز فى عشرة ابعاد او من التضميم compactification للنموذج المصفوفى على الدائرة..
-نظرية الثقالة الكمومية quantum gravity فى بعدين. التتثليث الديناميكى dynamical triangulation لهذه النظرية له علاقة وثيقة جدا و عميقة جدا بالنموذج المصفوفى (D=0) و النظرية المصفوفية (D=1)...
-الثنائية المعيارية/الثقالية gauge/gravity duality وهى اعمق انجازات نظرية الوتر على الاطلاق وهى نظرية هائلة ربما تغلب اليوم على نظرية الوتر الهائلة نفسها...
اذن سراب النظرية الواحدة المسماة نظرية الوتر يجب ان ينقشع لتحل محله حقيقة النظريات العشرة (على الاقل) التى اصلها وفصلها و تزعمها عباقرة الفيزياء فى الخمس و الاربعين سنة الماضية-وهو عمرى بالضبط- فى هجومهم الساحق-برى و بحرى و جوى- على معضلة ماهية الواقع وماهية تفاعلنا -او بالاحرى تفاعلهم هم- مع هذا الواقع باستخدام كل الاسلحة المشروعة و غير المشروعة -واهمها على الاطلاق سلاح الرياضيات البحتة-التى لا يحب ان يمارسها من تخصص فى الرياضيات عندنا-و لكن ايضا مؤخرا باستعمال سلاح الرياضيات التطبيقية -وبعض من تخصص فى الفيزياء النظرية عندنا يرفض استعمال هذا السلاح رغم انه لا يعرف استعماله اصلا و لا استعمال الرياضيات البحتة التى تبقى مستوى آخر-...
اذن هم عباقرة و يستخدمون كل ما عرفته الفيزياء و ايضا الرياضيات البحتة و التطبيقية اما عندنا فبعضهم ما زال يتأمل و الآخر يرفض وكأنهم يقدرون حقيقة-وهو المضحك فى الامر- على ما يتأملون فيه او يرفضونه...
لكن هل حقق هؤلاء العباقرة اى تقدم فى هجومهم هذا?
الحقيقة الجواب علي هذا السؤال عليه ان ينتظر حتى يتحقق و يتأكد باقى الفيزيائيون العاديون من أن الذى قام به هؤلاء الفيزيائيون العباقرة فى اقل من خمسين سنة هو فعلا يحقق معايير الطريقة العلمية-لانها هى المعيار النهائى- وهى الطريقة التى اخترعها اسلافهم و يتحققوا و يتأكدوا ان انجاز هؤلاء العباقرة ليس بالحشو او نوع آخر من الحشو الذى مارسه و مازال يحب ان يمارسه اصحاب الفلسفة و التدين و الانسانيات والذى لا ينتصر فيه الا من يستطيع ان يحشو اللغة فى المنطق و المنطق فى اللغة حتى تضيع اللغة و يضيع المنطق ثم يقول لك فى الاخير لا اللغة حجة و لا المنطق حجة...

الوتر فى نظرية الوتر

الوتر فى نظرية الوتر هو وتر نسبى اى يتحرك بسرعة الضوء طوله هو طول بلانك اى واحد من عشرة للقوة عشرين من نصف قطر البروتون...لا يمكنه ان ينضغط لان هذا متعارض مع النسبية و يمكنه فقط ان يهتز عرضيا وتلك الاهتزازات هى بالضبط ما يظهر لنا نحن كجسيمات اولية...

الميكانيك الكمومى لهذا الوتر النسبى هو ميكانيك كمومى نسبى مع وجود مستوى طاقوى اساسى الا فى البعد عشرة و هذا مع افتراض ايضا تناظرات ممتازة...

عندما يصبح المتميز و المميز لا متميزا ولا مميزا!!!...هنا لا يمكن ان يقع الا ان يتغير المتميز او يُغير بالقوة ...

الثقب الاسود هو حالة خاصة جدا جدا فى ثلاثة ابعاد فضائية.. فهو الحالة المتطرفة او المدللة للنسبية العامة فى اربعة ابعاد او كما نقول 3+1 اى ثلاثة فضاء وواحد زمن...
أما فى عدد ابعاد اعلى من ثلاثة زائد واحد-وهو عالم نظريات الاوتار و النظرية M وربما الواقع فعلا- فهناك حالات متطرفة اخرى كثيرة...
مثلا: الوتر الاسود black string وهو حالة تكون فيها المفردة singularity ليست بنقطة لكن على شكل خط لكن هذه المفردة -مثل حالة الثقب الاسود- محاطة او محمية خلف افق حدث event horizon ...
وبعد الوتر الاسود التعميم التالى هو الغشاء الاسود black membrane وهنا المفردة تكون على شكل سطح لا هى نقطة و لا هى خط..
وهكذا..
فى ابعاد اعلى من اربعة -3 فضاء وواحدة زمن- اذن يوجد ثقب اسود ويوجد وتر اسود ويوجد غشاء اسود و غيرهم..
الثقب الاسود لم يعد وحده مميزا مدللا فى هذه الابعاد العليا..
ولان كل هذه الحلول موجودة فى آن معا فهناك اذن امكانية تحول طورى من ثقب اسود الى وتر اسود و العكس..
فى الصورة ادناه المخطط الطورى للتحول الطورى من وتر اسود الى ثقب اسود و العكس عبر ما يسمى لا استقرارية غريغورى-لافلام Gregory-Laflamme instability ....
هذا التحول موجود فى الابعاد من 5 الى 11 فقط...
اللون الازرق يعبر عن اطوار مستقرة للثقب الاسود وللوتر الاسود اما الحمراء المتقطعة فتعبر عن اطوار غير مستقرة...
الحلان يلتقيان عند الاشارة + حيث تتغير الطوبولوجى من ثقب اسود الى وتر اسود او العكس...

فهم الكمومى

بداية فهم الكمومى ان تحتار و تستغرب..أما اذا ظهر لك الأمر مفهوم و عادى فانك لم تفهم شيئا بعد..وكلما زاد عمق حيرتك كلما اقتربت من الفهم الذى يبقى مجهولا غير معروف لكنه اكيد موجود...ولا تقلق اذا لم تحتر فهذه حال اغلبية الفيزيائيين انفسهم...

كتب الصحاح الست فى نظرية الاوتار

غرين, شوارز, ويتن... نظرية الاوتار الممتازة الجزء الاول

غرين, شوارز, ويتن... نظرية الاوتار الممتازة الجزء الثانى

بولشينسكى...نظرية الاوتار الجزء الاول 

بولشينسكى...نظرية الاوتار الجزء الثانى

جونسون...البراينات دال

باكر, باكر, شوارز....نظرية الوتر و النظرية م

بين الواقع و الرياضيات و الانسان

عنوان المقال ادناه-اقصد للتحميل من نادى النظريون الفيزيائيون على الفايسبوك-...
حول الميكانيك الكمومى للاغشية الممتازة...
On the quantum mechanics of supermembranes....
احد المقالات التاريخية للنظرية M النظرية الموحدة للنظريات الوترية الخمسة و التى تعيش فى 11 بعد والتى تقبل كنهاية لها نظرية الثقالة الممتازة supergravity فى 11 بعد كما ان نظريات الاوتار الخمسة تقبل الثقالة الممتازة فى عشرة ابعاد كنهاية لها...
الثقالة الممتازة هى ثقالة مع تناظر ممتاز supersymmetry موضعى local...
الوتريات الخمسة تعيش كلها فى 10 ابعاد وهى:
- النوع 1 -وهى نظرية اوتار مفتوحة-, بتناظر ممتاز واحد..
- و النوعان 2A و 2B -وهى نظريات اوتار مغلقة بتناظرين ممتازين..
-والنوعان الهجينان heterotic -وهى نظريات اوتار مغلقة بتناظر ممتاز واحد...
شرط انعدام ما يسمى بالغرابة الكمومى quantum anomlay يحدد الشحنات المعيارية gauge charges -تعميم للشحنات الكهرومغناطيسية- التى يمكن ان تحملها بعض هذه الاوتار للزمرتين التناظريتين SO(32) و E8xE8...
يُعتقد أن النظرية M هى نظرية اغشية membrane و ليست نظرية اوتار مثل نظريات الوتر و لا نظريات نقاط مثل نظريات الحقل...
البعد 11 محدد من شرط الانسجام الكمومى quantum consistency مثلما ان البعد 10 فى نظريات الوتر محدد ايضا من الانسجام الكمومى..
الانسجام هنا نقصد به وجود حالة اساسية كمومية..
ايضا البعد 11 محدد من شرط ان السبينور spinor -وهو مكون اساسى للتناظر الممتاز- فى بعد اكبر او يساوى من 12 يتسبب فى وجود جسيمات ذات سبين اكبر من 2 التى لا تقبل اى تفاعلات قابلة للتنظيم renormalizable....

هذا العالم النظرى الاعلى فى درجة التنظير و التجريد على الاطلاق هو الاقل فوضى على الاطلاق فى كل عوالم الفيزياء النظرية...
فالذى يحدد كل شيء و اى شيئ هو مبدأ التناظر و لسنا نحن..
هناك تناظرات لورنتز و انسحابات و تناظرات ممتازة شاملة و موضعية و هناك تناظرات معيارية و ديفيومورفيزمات وغيرها كثير...
ثم هناك التناظر الكمومى و هو شرط اعلى من التناظر الكلاسيكى..
اذن فى هذه السمفونية المعقدة عليكم فقط تتبع كل تناظر اين يؤثر و ماذا يفعل و الباقى هو على هذه التناظرات التى ستقوم بكل شئ لكم دون ادنى عناء...
اذن أكيد و مؤكد هى ليست فوضى!!!
وهذا لانها طبيعة الرياضيات التى تريد ان تصف الواقع او هى ربما طبيعة هذا الواقع نفسه او لربما هى طبيعة الانسان نفسه الذى يريد ان يصف الواقع بهذه الرياضيات او يقرب الرياضيات بهذا الواقع وهما لا يمتان لبعضهما البعض بأى صلة..
فربما كل هذا فى الاخير هو انعكاس لصراع الانسان مع نفسه فى ان يصف نفسه...