الواقع الفيزيائي في نظرية الأوتار الفائقة
مقدمة
منذ أن ظهر الإنسان العاقل (Humo-sapiens)على وجه الأرض وهو يتساءل أسئلة جوهرية، أسئلة تحيره بشأن الواقع الفيزيائي وطبيعة الكون وصفت عما قريب بأنها أسئلة لاهوتية والميتافيزيقية، مثل: ماهو أصل الوجود؟ كيف بدأ؟ وكيف يسير؟ وما هي نهايته ؟ ما الزمان؟ ما المكان؟ ما المادة ؟ وماهي العناصر الأولية التي تشكل هذه المادة؟
إشكاليات تتنازع أفكارنا و ترسم خريطة متشابكة لتاريخ الفلسفة والعلم، وتشغل إنسان النسبية و الكم و الأوتار وما بعدهما، بقدر ما شغلت إنسان المراحل الأولى من التفلسف، وما من حل نهائي. وتوالت الإجابة عن هذه الأسئلة، لتتطور من الأساطير المشرقية والإغريقية إلى المذاهب الفسلفية الكبرى، لتنتهي إلى القوانين العلمية الدقيقة. وفي مرحلة ما كان هناك التداخل بين الفلسفة والعلم فأفلاطونPlaton وأرسطوAristote ورونيه ديكارت Descartes Renne وغ.ف.لايبنيزG.V leibniz.، كل منهم فيه مثال واضح للفيلسوف العالم. ومع ظهور العلم بمعناه الحديث (في القرن السادس عشر و السابع عشر) تميز العلم عن الفلسفة، وأصبح لكل منهما منهجا وموضوعا منفصلا عن بعضه، وأصبح العلم يعتمد على التجربة، التي كانت المعيار الوحيد لإثبات النظرية أو تفنيدها. بينما اقتصرت الفلسفة على التأمل النظري الخالص في نظريات المعرفة ونظريات القيم ونظريات الوجود (البحث الميتافيزيقي).
عرف الواقع الفيزيائي تحولا خطيرا مع مطلع القرن العشرين وتطورت العلوم انتقلت ( وخصوصا الفيزيائية) من الاختبارية إلى الصورية، ولم يعد الشيء ذي دلالة تجريبية، بل أصبح كائنا رياضيا. حيث غزت الرياضيات كل حقول الفيزياء، وأصبحت المفاهيم الفيزيائية ذات صبغة صورية خالصة، وبهذا اقتربت الفيزياء أكثر من البحث النظري(الفلسفة)، ولم تعد التجربة المعيار الوحيد للنظرية العلمية، بل أصبح الاتساق المنطقي والجمال الرياضي عناصر أساسية في بناء النظرية العلمية. وبفضل طغيان النزعة الصورية في الربع الأخير من القرن العشرين حدث تطور كبير في طريقة فهمنا للواقع الفيزيائي ولنشأة الكون ومكوناته. حيث تركزت هذه الأبحاث في مجالين هما علم الكونيات (نشأ هذا العلم عن النسبية العامة)، وفيزياء الجسيمات الأولية (نشأ هذا العلم عن ميكانيكا الكم ). رغم أن العالمان متصلان، لأن الجسيمات الدقيقة في النهاية ما يكون كل شيء بما في ذلك الأجرام الكبيرة. إلا أن العالمين متناقضين، فالقوانين الفيزيائية التي تحكم عالم الجسيمات الأولية، لا تصلح لتطبيق في عالم المجرات، والقوانين التي تحكم المجرات لا تنطبق على عالم الذرات. الشيء الذي أوقع الفيزياء الحديثة في مفارقة خطيرة: كيف يعقل أن توجد نظريتان تقدمان صورتان متناقضتان وصادقتان لواقع فيزيائي واحد ؟ أي كيف نستطيع أن نقدم وصف نظري واحد يتضمن هاتين الصورتين دون أن نسقط في التناقض والمفارقة؟ هذه هي الإشكالية التي ستحرك بحثنا مند البداية. ونجد أن نظرية الأوتار الفائقة استطاعت حل المفارقة السابقة، عبر تقديم صورة معقولة وغير متناقضة للواقع الفيزيائي.
قدمت هذه النظرية صورة غريبة للواقع الفيزيائي، صورة يلتقي فيها العقل باللاعقل، والخيال بالواقع، واستطاع منظرو الأوتار بواسطة فكرة الوتر أحادي البعد التوحيد بين الصورتين، حيث ترى نظرية الأوتار أن المكون الأولي الذي صنع منه كل شيء أوتار، وافترضت أن الأوتار تتذبذب في أحد عشر بعدا، أربعة مركزية وسبعة إضافية(وأطلق على الأبعاد الإضافية اسم مخروطات كالابي ياو). حيث تتحدد طبيعة الجسيمات الأولية(بروتونات ونيوترونات وكواركات والكترونات) وجسيمات القوى(غرافيتونات وبوزونات وغليونات وفوتونات) في هذه النظرية من خلال حركة واهتزاز الأوتار في فراغات كالابي-ياو. حيث يجعل من اهتزاز وتر إلكترونا، ويجعل من آخر بوزونا وآخر غرافيتونا. هكذا أصبح تصور نظرية الأوتار الفائقة للواقع الفيزيائي كسيمفونية كونية. وترسم نظرية الأوتار بناء على هذه السيمفونية الفائقة صورة كلها جمال وأناقة.
حلت نظرية الأوتار الفائقة المفارقة السابقة( كما سنبين في هذا البحث) عن طريق إضافة مجموعة من المسلمات الميتافيزيقية إلى النظرية العلمية، حيث استطاعت نظرية الأوتار الفائقة بواسطة هذه المقدمات الميتافيزيقية تقديم وصف دقيق للواقع الفيزيائي عن طريق مبدأ واحد هو الوتر، أي محاولة إرجاع كل المكونات المادة إلى مبدأ واحد، الشيء الذي أدى في نهاية المطاف إلى محاولة إيجاد نظرية واحدة تفسر كل الفيزياء( الواقع الفيزيائي) بقانون واحد. وأدى البحث عن مفهوم الوحدة في الفيزياء إلى اقتراب الفيزياء من الفلسفة والميتافيزيقا. حيث لم تعد التجربة المعيار الوحيد الذي يحكم الظواهر الفيزيائية، بل أصبحت الفيزياء(فيزياء القرن الحادي والعشرين) تتغذى من الفلسفة والميتافيزيقا والفن. بالاستناد على المعيار الجمالي في بناء النظرية العلمية، والقول بوجود أبعاد إضافية غير مرئية، وافتراض عوالم متوازية يتضح أننا في عالم أشبه بعالم المثل عند أفلاطون. والقول بالسيمفونية الكونية عودة بشكل مباشر إلى المدرسة الفيتاغورية. بالإضافة إلى ذلك تعود نظرية أوتار من ناحية التأويل الفلسفي إلى أفكار غ.ف.لايبنيز حول مفهوم المونادات أو الذرات الروحية. فإذا أجرينا مقارنة بين الأوتار في نظرية الأوتار الفائقة ومفهوم المونادات عند غ.ف.لايبنيز، نجد أن فكرة الأوتار هي صميم فكرة المونادات(الذرات الروحية). وإذا كانت المونادات بتعريف غ.ف.لايبنيز هي الذرات الروحية التي لا تقبل الانقسام ولا الاختبار، فإن الأوتار في نظرية الأوتار الفائقة بدورها لا تنقسم، بل إنها أصغر مكون في المادة وبدورها فكرة لا تقبل الاختبار. إذ لا تسمح الوسائل التقنية المتاحة حاليا باختبار الأوتار.
على مستوى المنهج، انتهجنا في هذا البحث المنهج التاريخي بالدرجة الأولى، والمنهج التحليلي المقارن والمنهج النقدي. حيث فرضت طبيعة البحث المنهج التاريخي من خلال الرجوع إلى التصورات الأفكار العلمية التي قادتنا إلى نظريات الفيزياء الحديثة، قبل أن نقدم تصورات نظرية الأوتار الفائقة كان من الضروري بناء على هذا المنهج أن نبحث عن أصل الإشكالية التي حركت البحث في الأوتار. واعتمدنا على منهج التحليل المقارن في مواضع متعددة من البحث لمقارنة بين مجموعة من التصورات العلمية والفلسفية. أما المنهج النقدي فاعتمدنا عليه في مواضع متعددة من البحث من أجل تقويم رأي أو أخر أو بيان اتساق هذه الفكرة أو تلك من جهة، ومن جهة أخرى عملنا على إدخال نظرية الأوتار الفائقة إلى محكمة النقد كي نقو?م أفكار النظرية ابستمولوجيا وفلسفيا.
اقتصرنا في معالجة الواقع الفيزيائي في هذا البحث على مفهومي الزمكان والمادة، اعتقادا منا أن الواقع الفيزيائي يتشكل من خلال هذان المفهومان.
يتكون هذا البحث من مقدمة ومدخل وخمسة فصول وخاتمة ورتبناها على الشكل التالي:
مدخل: أنماط الواقع الفيزيائي
نخصص المدخل للحديث عن مفهوم الواقع الفيزيائي ونبين كيف أن الواقع في الفترة الراهنة يتأسس على النموذج الرياضي فالرياضيات هي التي من حقها أن تعبر عن الواقع الفيزيائي، ومن أجل ذلك قمنا بالتمييز بين أنماط الواقع الفيزيائي: الواقع الفيزيائي بين العقلانية الساذجة والواقعية العقلانية، وكيف أن الأولى تنبني على الوجود الفعلي الحسي و الثانية تنبي عن الوجود العقلي.
الفصل الأول: الواقع الفيزيائي في النظرية النسبية
قسمنا هذا الفصل إلى أربعة أجزاء وبدأنا في الجزء الأول باستعراض تاريخي للنظرية النسبية. ونعمل في الجزء الأول على تبيان كيف توصل ألبرت.آينشتاين(Albert Einstein) إلى النظرية النسبية عبر حل تنافضات ومفارقات الفيزياء الكلاسيكية؟ ثم ننتقل في الجزء الثاني للحديث عن الصورة الجديدة التي تقدمها النسبية الخاصة للواقع الفيزيائي. ونتناول هذا المفهوم من خلال مفهومان أساسيان: الزمكان ومفهوم المادة، ونخلص في الأخير إلى أن مفهوما المادة والزمكان في النسبية الخاصة يناقضان مفهوم الجاذبية النيوتونية، ونبين في الجزء الثالث كيف دفعت هذه المفارقة آينشتاين لصياغة النسبية العامة؟ ونخصص الجزء الرابع للتأويل الابستمولوجي للنظرية النسبية وسنعتمد على قراءة غاستون باشلار.
الفصل الثاني: الواقع الفيزيائي في ميكانيكا الكم
نتطرق في هذا الفصل للحديث عن الواقع الفيزيائي على المستوى الميكروفيزيائي أي على مستوى الذرات والجسيمات الأولية. ونبدأ بالجواب عن السؤال: كيف تنظر ميكانيكا الكم لمفهوم المادة وما هي القوانين التي تتحكم في المادة الميكروفيزيائية؟ وما هو الزمان في ميكانيكا الكم؟ وهل يمكن العمل بدونه في العالم الذري؟ ونصل في الأخير إلى أن ميكانيكا الكم تقدم صورة غريبة عن الواقع الفيزيائي، صورة لم نعهدها من قبل، الشيء الذي استدعى القيام بتأويل ابستمولوجي وفلسفي لهذا العالم الغريب والمجنون.
الفصل الثالث: النظرية النسبية في مواجهة ميكانيكا الكم
نضع في هذا الفصل كل من النظرية النسبية في مواجهة ميكانيكا الكم، ونبين كيف أن محاولة الجمع بينهما تؤدي إلى تطور العلم من خلال نظرية الحقل الكمي. أي كيف استطاع العلماء دمج النسبية الخاصة مع ميكانيكا الكم؟ نصل إلى أن المشكل الحقيقي الذي واجه العلماء يتجلى في محاولة الجمع بين ميكانيكا الكم والنسبية العامة. ونطرح في هذا الفصل لب المفارقة بين النسبية وميكانيكا الكم. إذ تبين في الفصل الأول والثاني أننا أمام صورتان متناقضتان للواقع الفيزيائي. وهكذا وصلنا إلى أن واقع الفيزيائي ينبني على التعدد، يعني أن فيزياء القرن العشرين أوقعت الواقع الفيزيائي في السكيزوفرينيا حيث تجسد المفارقة حالة هذه السكيزوفرينيا.
الفصل الرابع:الواقع الفيزيائي في نظرية الأوتار الفائقة
نبين في هذا الفصل كيف استطاعت نظرية الأوتار الفائقة أن تحل هذه الازدوجية عبر تقديم صورة جذرية للكون؟ بواسطة نظرية الأوتار سنتمكن من التوحيد بين الواقع الميكروفيزيائي والواقع الماكروفيزيائي ويصبح لدينا وصف نظري واحد للواقع الفيزيائي، حيث يمكننا هذا الوصف من فك حالة السكيزوفرينا التي عاشتها الفيزياء الحديثة ويصبح لدينا واقع واحد تحكمها الأوتار (ومشتقاتها) ويكون بإمكاننا عندئذ أن نصف هذا الواقع كسيمفونية كونية، وتصبح القوانين الفيزيائية كألحان تعزف على هذا الواقع. باختصار شديد قسمنا هذا الفصل إلى ستة أجزاء. نقوم في الجزء الأول بتقديم تاريخ موجز لنظرية الأوتار الفائقة، أي نشأة وتطور نظرية الأوتار الفائقة؟ ونقف في الجزء الثاني عند النواة الصلبة لنظرية الأوتار الفائقة، أقصد بالتناظر الفائق ونبين كيف أن فكرة التناظر الفائق ستمكن نظرية الأوتار الفائقة من إعادة رسم صورة الواقع الفيزيائي؟ وفي الجزء الثالث ننتقل إلى للحديث عن مفهوم المادة، أي كيف استطاعت نظرية الأوتار الفائقة أن تقدم صورة مغايرة لمفهوم المادة عن تلك الموجودة في النموذج القياسي؟ ونقف في الجزء الرابع عند مفهوم الزمكان في نظرية الأوتار الفائقة، وكيف أن نظرية الأبعاد تقدم هندسة للزمكان مخالفة لتلك التي قدمتها هندسة رايمان في النسبية العامة. وفي الجزء الخامس نطرح المفارقة التي سقطت فيها نظرية الأوتار الفائقة بفعل اعتمادها على المنهج الاضطرابي. ونبين كيف أن الاعتماد على المنهج الاضطرابي أوقع نظرية الأوتار الفائقة في مفارقة؟ وفي الجزء السادس نبين كيف حلت النظرية-M مفارقة السابقة عبر إدخال مجموعة من المفاهيم والمناهج التي ساعدت على رسم صورة أنيقة وجميلة ومتناغمة للواقع الفيزيائي.
الفصل الخامس : نحو قراءة فلسفية لنظرية الأوتار الفائقة
نعمل في هذا الفصل على محاكمة نظرية الأوتار الفائقة إبستمولوجا وفلسفيا، حيث تنبني قراءتنا(محاكمتنا) للنظرية على قراءتين: قراءة ابستمولوجية وقراءة ميتافيزيقية، وننطلق في القراءة الأولى من السؤال التالي: هل نظرية الأوتار نظرية علمية أم عبارة عن ميتافيزيقا جديدة ؟ ومن أجل الإجابة عن هذا السؤال نُخضع نظرية الأوتار الفائقة لثلاثة معايير: تجريبي، منطقي، جمالي.
نعمل وفي القراءة الثانية على توضيح أن النموذج الرياضي الذي يتأسس عليه الواقع الفيزيائي في نظرية الأوتار الفائقة، يعود بنا من ناحية التأويل الفلسفي إلى الفلسفة الفيثاغورية والأفلاطونية. فالصورة التي ترسمها نظرية الأوتار عن الواقع الفيزيائي تقريبا نفسها التي رسمتها المدرسة الفيثاغورية. بالإضافة إلى القراءة التي نربط فيها بين نظرية الأوتار الفائقة والفلسفة الفيثاغورية-الأفلاطونية، نجري مقارنة أخرى بين نظرية الأوتار وميتافيزيقا لايبنيز. حيث تبين لنا بعد الإطلاع على كتب لايبنيز كما لو أن لايبنيز كان على إطلاع بنظرية الأوتار الفائقة.
وذيلنا البحث بقائمة تحوي أهم المفاهيم والمصطلحات التي اعتمدنا عليها في البحث بالعربية والفرنسية والانجليزية، وتتبعها قائمة بأهم المراجع والمقالات والمواقع الإلكترونية التي اعتمدنا [/align]عليها في هذا البحث.
وفي النهاية لا يفوتني أن أذكر بالتقدير والعرفان كل أفراد عائلتي وخصوصا أبي وأمي واللذان لولا تشجيعهما المستمر لما كان لهذا العمل أن يتم. كما أشكر أستاذي يوسف تيبس على تشجيعه المستمر وما غمرني به من من علم ومعرفة ومشاعر أبوية. في نهاية أتقدم بشكري إلى د. صلاح عثمان على تشجيعه المستمر و على توجيهاته المستمرة.
هذا مقال مختصر لرسالة لنيل الماستر في الفلسفة تحت عنوان : الواقع الفيزيائي في نظرية الأوتار الفائقة ، نحو قراءة فلسفية للنظرية العلمية ، من إنجاز الطالب الباحث مصطفى قشوح وتمت مناقشة هذا البحث يوم 21يناير 2011 بكلية الآداب و العلوم الانسانية ظهر مهراز بفاس المغرب . بميزة مشرف جدا .
وهذا ملخص الرسالة ، و تجدر الإشارة إلى أن البحث سيصدر على هيئة كتاب عما قريب.
رد مع اقتباس