ميكانيكا الكم‫ ‫، العلم الغامض

من أغرب وأعجب النظريات الفيزيائية النظرية المعروفة بإسم ‫"‫ميكانيكا الكم‫"‫ ‫(‫‫quantum mechanics)‫ ‫أو ‫"‫الفيزياء الكمومية‫"‫ ‫(‫‫quantum physics)‫ ، وهي العلم الفيزيائي الذي يُعَلِمنا ماذا يحدث علي مستوي الذرة والمستويات الأصغر من الذرة ‫، هو علم لا ينطبق إلا علي هذه الأحجام الصغيرة ولا نكاد نري له أي تأثير في الأحجام الكبيرة التي نعيش أنا وأنت فيها‫.‫

دارس هذا العلم قد يشعر أنه ‫علم ‫ يجافي ‫"‫المنطق‫"‫ أو ‫"البداهة"‫ أوما يمكن تسميته ب‫"‫الإدراك الجمعي‫"‫ ال‫"‫كومون سنس‫"‫ ‫(‫‫common sense)‫‫. وفي بدايات دراسة الفيزياء الكمية أو ميكانيكا الكم يمر العديد من الطلبة في مرحلة إستنكارية ‫(‫‫denial)‫ رافضين أن يصدقوا أن نتائج الكمومية موجودة في الواقع‫.‫ وقد يستمر الموضوع ويتفاقم ويصل بالطالب إلي رفض الكمومية بالكامل في داخله‫.‫ أذكر مثلاً حين دراستي للفيزياء في كلية العلوم أن أحد الطلبة الزملاء قال لي أن ميكانيكا الكم علم صعب وغير مفهوم والأساتذة نفسهم مش فاهمينه ‫(مش صح طبعاً الأخيرة دي)‫ ولذلك مابيشرحهوش صح وإحنا بالتالي مش حنفهمه بس حنكتب الكلمتين إلي حافظينهم في الإمتحان وننجح وخلاص وعمرنا ما نرجع للكم ده تاني وكان الله بالسر عليم!‏

كل ده علشان شعورنا إنه علم يتناقض مع ما نُعَرِفُهُ نحن كبشر علي أنه المنطق‫.‫ بس‫ الحقيقة مش كدة‫.‫ الحقيقة إن ما نسميه نحن بالكومون سنس ونظنه قانوناً مطلقاً هو في الواقع محصلة تجربتنا الحياتية اليومية التي نفترض ‫(‫خطأً‫)‫ أنها تعبر عن الكون من حولنا بالكامل بكل ما فيه من تفاصيل‫.‫ هي مش كدة‫.‫ الصحيح هو أن تجربتنا اليومية ليست إلا تجربة تقريبية جداً لطبيعة الكون‫.‫ يعني مثلاً إذا ذكرنا نظرية النسبية ‫‫(‫‫أنظر هنا وهنا)‫ ، فنحن نعلم أن‫ هناك ظواهر معينة تظهر للرائي إذا تحرك بسرعة عالية جداً مثلاً ربع أو نصف سرعة الضوء ‫، مثلاً سيري الرائي الأطوال تتقلص ‫، وسيري الساعات تبطيء في دورانها وهكذا ‫، ويظن هذا المسافر إنها ظواهر عجيبة تخالف المنطق ‫، ولكن هذا ليس صحيحاً ‫، الصحيح أن هذا هو الطبيعي ‫، الكون شغال كدة ‫، هو بس ماشافهاش قبل كدة لأن حياته كلها قضاها في سرعات بطيئة جداً‫.‫

إذاً القضية ليست في ‫"‫المنطق‫"‫ ‫، القضية أننا نقضي حياتنا كلها في نطاق ضيق جداً جداً من الظواهر الكونية‫.‫ سرعاتنا بطيئة فلا نري مؤثرات النسبية الخاصة ‫، نعيش علي كوكب صغير يدور حول نجم صغير فلا نري مؤثرات الجاذبية القوية التي تظهر في النسبية العامة ‫، و أحجامنا أكبر بكتير جداً من حجم الذرات والجسيمات المكونة لها فلا نري تأثيرات ميكانيكا الكم‫.‫

طيب إيه بقي حكاية ميكانيكا الكم‫؟

الحكاية بإختصار شديد هي إننا إتعودنا في الميكانيكا العادية بتاعة عمنا نيوتن ‫، وهي نفس الميكانيكا القائمة علي حياتنا اليومية ‫ومرتبطة إرتباط وثيق بالكومون سنس ، إن هناك مفاهيم أساسية تشكل البنود الأولي لفهمنا للكون‫.‫ يعني مثلاً طبيعي جداً أن نسأل عن موقع شيء ما‫.‫ أجي أقولك إنت ساكن فين وتديني العنوان ‫، يعني تديني موقعك‫.‫ ولا يخالجني شك إنني إذا ذهبت إلي هذا العنوان سأجدك ‫(‫‫إلا إذا كنت كداب بس دي قصة تانية)‫‫.‫ وطبيعي جداً أن نسأل عن سرعة شيء ما ‫، يعني ممكن أكلمك في المحمول وإنت سايق وأسألك سرعتك كام وتقولي ‫، ولا يخالجني شك أيضاً أن سرعتك صحيحة ولو الرادار قفشك علي الطريق الصحراوي حيسجل عليك نفس السرعة إلي إنت قلتهالي في التليفون‫.‫

المكان ‫، الزمان ‫، السرعة ‫، الطاقة و و و و ‫.‫‫.‫‫.‫ كلها مفاهيم متعودين عليها ‫، ولما ندرس فيزياء عادية بيزداد عندنا اليقين إن هذه المفاهيم مطلقة ودقيقة ولا جدال فيها‫.‫

إلي أن نصطدم بميكانيكا الكم‫.‫

نكتشف فجأة إننا لا نقدر نعرف مكان ولا زمان ولا سرعة ولا أي حاجة خالص بدقة مطلقة لا يختلف عليها إثنان‫.‫ السؤال نفسه غلط!‏ يعني لا معني إطلاقاً أن نسأل هو الإلكترون فين وسرعته كام ‫، مع إن هذه أسئلة طبيعية جداً في حياتنا اليومية‫.‫ لكن تحت مستوي الذرة هذه الأسئلة لا إجابة مطلقة لها‫.‫‫ حتلاقي الرد حاجة زي كدة

‫"‫الإلكترون في الغالب بنسبة تلاتين في المية موجود هنا ‫، وبنسبة أربعين في المية يمكن يبقي هنا ‫، وسرعته مش أكيد يعني بس إحتمال تكون كذا‫"‫

طيب يا عم إيه الإحتمالات دي ‫، مانتاش متأكد ليه‫؟ ماتزود دقة التجربة شوية وتشتري أجهزة أنضف من إلي بتستعملها علشان نعرف بالظبط فين الإلكترون‫.‫

أهي دي المفاجأة بقي‫.‫ المسألة مش مسألة دقة ومش مسألة أجهزة ، المسألة مسألة أن هذه الأسئلة نفسها ‫"‫أين الإلكترون‫"‫ ‫، ‫"‫ ماهي سرعة الإلكترون‫"‫ وخلافه أصلاً أسئلة لا معني لها تحت مستوي الذرة!‏!‏!‏

طان طان طاااااااان ‫(‫‫موسيقي درامية)‫

يعني إيه يا عم أسئلة لا معني لها‫؟ ماحنا عارفينها وبنسألها كل يوم‫.‫

أه في حياتك العادية بتسألها كل يوم وبتلاقي إجابات دقيقة ‫، لكن في الواقع بقي إنها برضه تظل إحتمالات في الحياة العادية ‫، لكن الإحتمالات تزداد دقة كلما زاد حجم الشيء إلي بتسأل عنه‫.‫

يعني إيه‫؟

يعني الإلكترون علشان صغنن قوي أقصي ما يمكن أعمله إنني أقولك إنه موجود هنا بنسبة تلاتين أو أربعين في المية‫‫‫.‫

لكن الأشياء إلي إحنا متعودين عليها ‫، زي بيتكوا مثلاً ‫، أقدر أقولك إنه موجود في المكان الفلاني بنسبة

99.999999999999999999999999999%

لاحظ إنها مش مية في المية ‫، لكن قريبة‫.‫ كل ما يزيد حجم الشيء كل ما إحتمالات الدقة في الأسئلة تزيد‫.‫ علشان كدة لا أنا ولا إنت متعودين علي ميكانيكا الكم وإحتمالاتها ‫، ماشفناهاش قبل كدة ‫، مانعرفهاش ‫، مالناش تجربة بيها‫.‫ وعلشان كدة ممكن نرفضها وممكن تضايقنا جداً لأنها جايالنا علي الجرح زي مابيقولوا ‫، بتبينلنا إن الأسئلة العادية بتاعة كل يوم زي ‫"‫إنت فين‫"‫ ‫، ‫"‫الساعة كام‫"‫ ‫"‫جاي إمتي‫"‫ إجاباتها ليست مطلقة ولا محددة تحديداً لامتناهي ‫(‫‫إلا إذا كنت مصري ‫، في الحالة دي سؤال "‫جاي إمتي‫"‫ ده لا يعني أي دقة بالنسبالك عادي)‫‫.‫ وبيتضح لنا إننا بنينا حياتنا كلها علي إحتمالات ولو حتي إحتمالات كبيرة!‏!‏

طيب هي ميكانيكا الكم دي مافيهاش حاجة مطلقة‫؟ كله إحتمالات كدة‫؟

لأ فيها ‫، بس المطلق إلي فيها حاجات تانية جديدة إنت عمرك ما سمعت عنها‫.‫ يعني مثلاً فيه حاجة مهمة جداً في ميكانيكا الكم بتصف حالة الأشياء إسمها ‫"‫دالة الموجة‫"‫ أو

Wave function

دالة الموجة دي بتصف الإلكترونات والپروتونات وخلافه ‫، وممكن برضه تشتغل معاك لو إنت عايز تصف حاجات أكبر من كدة زي الذرات والجزيئات وحتي أنا وإنت‫.‫ ودالة الموجة دي مالهاش إحتمالات‫.‫ يعني لو سألتك ماهي دالة الموجة بتاعة كذا الإجابة ستكون إجابة دقيقة مش بإحتمالات‫.‫ طيب ما بنستعملهاش في حياتنا اليومية ليه‫؟ لأن مالهاش لازمة في حياتنا اليومية ‫، الحاجات التانية أسهل ‫، لكن علي مستوي الذرة هي دالة الموجة دي كل حاجة ‫، الكل في الكل ‫، ولما بنسأل علي الحاجات التانية دي نلاقي إحتمالات‫.‫

هي دي ميكانيكا الكم بمنتهي الإختصار وكل سنة وإنتوا طيبين ‫(‫‫بإحتمال 96.123%)‫ 

 

 

 

 

 

 

نظرية النسبية العامة بإختصار

في مقال سابق تحدثنا عن نظرية النسبية الخاصة وكيف أنه من أهم نتائجها أننا نعيش في عالم رباعي الأبعاد حيث أن البعد الرابع هو الزمن‫ ويسمي هذا الفراغ الرباعي أحياناً ب‫"‫الزمكان‫"‫ أو

Spacetime

‫ حين نتصور شكل هذا ‫الزمكان‫ فنحن نتخيل وجود أربعة خطوط مستقيمة تتقاطع مع بعضها البعض في زوايا قائمة‫.‫ من الصعب طبعاً رسم هذه الخطوط ولكن ممكن رسم ثلاثة فقط‫.‫ أو إذا رسمنا بعداً فراغياً واحداً مع بعد الزمن كان لدينا شكلاً كهذا‫:

 

الشيء الملحوظ هنا هو أن هذه الخطوط مستقيمة وهو المتوقع ‫طبعاً ، هذا الفراغ نسميه فراغاً مستوياً

Flat spacetime

وتعريف ذلك بسيط وقد يعود بنا إلي دراستنا الأولي للهندسة في مستوي الإعدادي ويتلخص في السؤال‫: ماهو أقصر طريق بين نقطتين‫؟ الإجابة طبعاً سهلة للغاية‫: أقصر طريق بين نقطتين هو الخط المستقيم‫.‫ ولكن في الواقع هذا صحيحاً فقط في الفراغات المستوية‫ كسطح المنضدة أو الورقة العادية.‫ لو تخيلنا فراغاً غير مستوياً فأن أقصر طريق بين نقطتين فيه لن يكون بالضرورة خطاً مستقيماً‫.‫ علي سبيل المثال لا الحصر تخيل سطحاً كروياً ‫، مثل الكرة الأرضية ‫، وحاول أن ترسم عليه خطاً يمثل أقصر طريق بين نقطتين ‫، لن يكون هذا الخط مستقيماً بأي حال من الأحوال ‫، بل سيكون جزأً من دائرة عظمي كما نري في الصورة‫.‫

مثال أخر مشهور هو مثال مجموع زوايا المثلث‫.‫ تعلمنا أيضاً في المدارس أن زوايا أي مثلث مجموعها مئة وثمانون درجة بالضبط ‫، ولكن أيضاً هذا صحيح فقط في فراغاً مستوياً كسطح الورقة ‫، أما المثلثات المرسومة علي أسطح كروية مثلاً أو غير ذلك فلن يكون مجموع زواياها مئة وثمانون درجة ‫، قد تكون أقل أو أكثر‫.

من هذا المنطلق فأن نظرية النسبية العامة هي إكتشاف أينشتين أن الفراغ الرباعي الأبعاد الذي نعيش فيه ليس بالضرورة مستوياً ‫، ولكنه قد ينحني ويتقعر ويتغير تماماً كما لو كان مصنوعاً من ‫"‫مادة‫"‫ مطاطة‫.‫ وتحدبه وإنحناءه هذا يكون بسبب وجود المادة فيه‫.‫ فالشمس مثلاً وجودها في حد ذاته يقعر ويحدب الفراغ الرباعي حولها ‫، وكذلك الكواكب والنجوم الأخري ‫، بل كذلك أيضاً أنا وإنت وأي جسم له كتلة ‫، ولو إن حجم هذا الإنحناء لا يكون ملحوظاً إلا في الأجرام السماوية لثقلها‫.‫ أما أنا وأنت فكتلتنا ليست بالدرجة الكافية لتحني الفراغ حولها بصورة ملحوظة‫.‫
 لمزيد من التوضيح تخيل معي سطحاً مستوياً من الكاوتشوك كما بالصورة‫.‫ وتصور أن هذا السطح هو مثال الزمكان الرباعي الأبعاد‫.‫ بدون تواجد أي شيء ‫"‫فوقه‫"‫ يظل مستوياً ‫كسطح المنضدة ، وتظل الخطوط المستقيمة عليه هي أقصر الطرق بين نقتطين ‫، وتظل مجموع زوايا مثلثاته مئة وثمانون درجة‫.‫

طيب ‫، إحضر جسماً ثقيلاً وضعه في منتصف السطح المطاط‫.‫ سيقوم الجسم بتغيير السطح بحيث لا يكون مستوياً ‫، وتفقد الخطوط المستقيمة معناها ‫فلا تكون بالضرورة هي أقصر طريق بين نقطتين ، وتتغير مجموع زوايا المثلثات لتكون أكبر أو أقل من مئة وثمانون درجة‫.‫

هذا هو بالضبط ما يحدث في الزمكان‫: وجود المادة ‫(‫‫بل والطاقة أيضاً)‫ يقعر ويحدب الزمكان حوله كما أسلفنا‫.‫ تخيل معي الأن أنك أحضرت جسماً أقل كتلة من الجسم الذي تسبب في تحدب الزمكان ‫، وأطلقته في أي إتجاه‫.‫ إذا كان الزمكان مستوياً فسينطلق الجسم في خط مستقيم ‫، ولكن إذا كان الزمكان منحنياً فأن الجسم لن يسير في خط مستقيم ولكنه سيتحرك علي المنحني الذي يمثل أقل طريق بين نقتطين في هذا الفراغ تحديداً‫.‫ ومن الممكن أن ينتج عن هذا مدارات حول الجسم الأكبر ‫، مدارات دائرية أو مدارات إهليجية‫!‏!‏ هذا هو سبب دوران الكواكب حول الشمس في مدارات إهليجية‫.‫ تعلمنا أن السبب هو قوة الجاذبية ‫وهي قوة غامضة لا تري ‫، تمسك بالأجسام وتوجهها كما تريد ، ولكن إكتشاف أينشتين لمفهوم الزمكان المنحني إستعاض عن هذا المفهوم بمفهوم ‫"‫أقرب طريق بين نقتطتين‫‫."‫ فنحن اليوم حين نتحدث عن الجاذبية نعلم أنها ليست في الواقع قوة لا تري كما تعلمنا في ثانوي ‫، ولكنها ليست إلا تمثيلاً لحركة أي جسم في الفراغ الزمكاني المنحني‫!‏!‏

هذا هو ملخص نظرية النسبية العامة ‫، وهو كما تري بسيطاً ليس معقداً‫.‫ ولكن التعقيدات قد تنشأ حين نحاول أن نقوم بالحسابات المطلوبة لتحديد كل هذا ‫، لأن الرياضيات المطلوبة نكتشف أنها معقدة بعض الشيء ‫، أو علي الأصح مختلفة عن الرياضيات التي تعلمناها حتي في مستوي البكالوريوس‫.‫

ينشأ عن كل ذلك ظواهر أخري‫.‫ مثلاً فأن إنحناء الزمكان لا يؤثر فقط علي إتجاهات حركة الأجسام ‫، ولكنه أيضاً يؤثر علي قياس مرور الزمن بالنسبة لهذه الأجسام‫.‫ لأن الإنحناء زمكانياً أي أنه ليس مكانياً فقط ولكن زمنياً أيضاً ‫، ينتج عن ذلك أن قياس الزمن بالنسبة لجسم يتحرك في زمكان منحني يكون بالضرورة مختلفاً عن قياسه بالنسبة لجسم يتحرك في زمكان مستوي أو في زمكان أقل إنحناء وهكذا‫.‫ ولكن لهذا أيضاً حديثٌ أخر‫.‫

نظرية النسبية الخاصة بإختصار

سأبدأ بإذن الله سلسلة من المقالات القصيرة ‫(‫جداً‫)‫ للتعريف المبسط ‫(‫جداً جداً‫)‫ ببعض أهم نظريات الفيزياء الحديثة‫.‫ نتحدث اليوم عن نظرية النسبية ‫ الخاصة‫.‫ الموضوع في الواقع بسيط وسهل ‫، ولكنه محتاج شوية تركيز ‫، نظرية النسبية ممكن وصفها بجزئيتين‫:

الجزئية الأولي‫: الزمن هو البعد الرابع‫.‫

الجزئية الثانية‫: سرعة الضوء ثابت كوني لكل الناس مهما كانت سرعتهم‫.‫

نوضح هاتان الجزئيتان كالتالي.‫

الجزئية الأولي‫: الزمن هو البعد الرابع‫

نحن نعيش في ثلاثة أبعاد مكانية‫.‫ يعني إيه‫؟ أنظر أمامك وتخيل أنك ترسم في الفراغ خطاً مستقيماً يمتد إلي مالانهاية‫‫.‫ ثم تخيل إنك ترسم خطاً ثانياً يتقاطع مع الخط الأول في زاوية قائمة ‫، ثم تخيل خطاً ثالثاً يتقاطع مع كل من الخطين الأولانيين بزاوية قائمة‫.‫ الأن حاول أن ترسم خطاً رابعاً يتقاطع مع الخطوط الثلاثة الأولي بزاوية قائمة مع كل منها‫.‫ ستجد إنك لا تستطيع‫ ‫تخيل ذلك ، مستحيل أن ترسم مثل هذا الخط ‫، لأن أي خط رابع إذا تقاطع مع أحد الثلاثة فلن يتقاطع مع الأخرين ‫، وإذا تقاطع مع إثنين فلن يتقاطع مع الثالث. ‫إذاً هناك بالضبط ثلاثة خطوط فقط لا غير تتقاطع مع بعضها عمودياً‫.‫ نقول أن كل خط من هؤلاء يُعَرِف بعداً من الأبعاد الثلاثة الذي نسميهم ‫، مجازاً ‫، ‫"‫الطول‫"‫ و‫"‫العرض‫"‫ و‫"‫الإرتفاع‫"‫‫.‫

كل من درس الرياضيات أو الهندسة أو الفيزياء يعرف جيداً أهمية هذه الخطوط الثلاثة ‫، لأن بإمكاننا أن نرسم علي كل خط منهم تدريجات زي المسطرة يسميها بتوع الرياضيات ب‫"‫الإحداثيات‫"‫‫ ‫"‫س‫"‫ و‫"‫ص‫"‫ و‫"‫ع‫"‫‫ أو ‫"‫‫x"‫ و‫"‫‫y"‫ و‫"‫‫z"‫ كما في الصورة‫ ‫، وكل نقطة في الفراغ اللانهائي لها بالظبط ثلاثة إحداثيات تحدد موقعها كما نري هنا‫:

هذه الثلاثة خطوط ‫، أو ‫"‫محاور‫"‫ كما نسميها ‫، بالإحداثيات المكتوبة عليها ‫، تُعَرِف الفراغ الذي نعيش فيه‫.‫ وهي مهمة جداً في العلوم والهندسة‫.‫ لأنك إذا أردت مثلاً أن تصف لي مكان واقعة ما فإنك تحتاج إلي الثلاثة لتحديدها‫.‫ لنفترض مثلاً أن عجلة سيارتك نامت‫.‫ أين حدثت هذه الواقعة‫؟ إذا أعطيتني ثلاثة أرقام تعبر عن إحداثيات المكان أستطيع أن أحدد موقعك وأصل إليك بمنتهي السهولة‫.‫

النظرية النسبية الخاصة بقي هي إنك فوق الثلاثة أبعاد إلي إتكلمنا عنهم نقدر نعتبر أن الزمن هو البعد الرابع‫.‫ بمعني إيه‫؟ بمعني أن أي واقعة تحدث في الفراغ لها أربعة إحداثيات وليس ثلاثة ‫، الإحداثيات الثلاثة الأولي هم الإحداثيات الفراغية كما في السابق ‫، والإحداثي الرابع هو التوقيت التي حدثت فيه الواقعة‫.‫ يعني إذا رجعنا إلي مثال السيارة ، فأنه بالإضافة إلي معرفة موقع السيارة بدقة فأننا نعرف الأن الساعة الي عجلة السيارة نامت ‫فيها ، كأن تقول لي ‫"‫عجلة سيارتي نامت في الموقع الفلاني الساعة كذا‫"‫ وتعطيني أربعة أرقام‫.‫

طيب إذا كان الزمن هو البعد الرابع ‫، والتوقيت هو أحد الإحداثيات الأربعة ‫، فكيف نتخيل هذه الأبعاد‫؟ هنا بقي فيه مشكلة‫.‫ مستحيل تخيلها طبعاً ‫، لأننا كما أوضحنا لا نستطيع أن نتخيل أربعة خطوط متقاطعة عمودياً علي بعضها البعض‫.‫ ولكن ذلك لا يمنع أن هذا الخط الرابع موجود وهو ما نسميه أنا وإنت بالزمن‫.‫ وعلي الرغم من فقداننا المقدرة علي التخيل فأننا نستطيع أن نكتب المعادلات الرياضية التي تعبر عن ذلك‫.‫ ونستطيع أيضاً إذا أردنا أن نرسم جزءاً من الفراغ الرباعي ‫(‫‫يسمونه ‫"‫‫الزمكان"‫)‫ بإسقاط واحد أو إثنان من الإتجاهات الفراغية ‫وذلك للتبسيط كما في الصورة‫.‫‫

الجزئية الثانية‫: سرعة الضوء ثابت كوني

بناء علي معطيات فيزيائية سابقة إفترض أينشتين أن أي حدث يحدث في الفراغ الرباعي هذا لا يمكن أن تتعدي سرعته سرعة الضوء ‫، بالإضافة إلي ذلك فأن سرعة الضوء ثابتاً كونياً تظهر لكل الناس بنفس القيمة‫.‫ بمعني إيه‫؟ تخيل شعاع من الضوء قادم من الشمس مثلاً ‫، وإفترض إننا قسنا سرعته ونحن واقفين علي الأرض فوجدنا أنه يتحرك بسرعة ثلاثمائة ألف كيلومتر في الثانية‫.‫ الأن فلنفترض أننا ركبنا مركبة فضائية تسير بسرعة مئة ألف كيلومتر في الثانية وإنطلقنا بمحازاة شعاع الضوء‫ في نفس طريقه ثم قسنا سرعته مرة ثانية‫.‫ المتوقع أننا سنجد سرعته مائتي ألف لأننا ماشيين معاه كما في الصورة.‫ ولكن هذا مخالف لفرضية ثبات سرعة الضوء‫.‫ الواقع أننا سنجد شعاع الضوء منطلقاً بسرعة ثلاثمائة ألف كيلومتر في الثانية ‫، تماماً مثلما كان ونحن متوقفين‫.‫

غريبة ‫، مش كدة‫؟ هذه هي فرضية ثبات سرعة الضوء وهي فرضية أثبتتها كل التجارب منذا عام 1905 إلي يومنا هذا‫.‫ هي كدة‫.‫ هذه هي طبيعة الكون الذي نعيش فيه‫.

هاتان الجزئيتان هن أساس نظرية النسبية الخاصة وهن المصدر الرئيسي لكل الظواهر الشهيرة للنظرية‫‫. ‫يعني إنطلاقاً من الجزئيتين دول نقدر نستنتج الظواهر إلي يمكن تكون سمعت عنها زي ‫"‫تقلص الأطوال‫"‫ و‫"‫إنكماش الزمن‫"‫ وما إلي ذلك‫.‫ وده مش مستغرب ‫، لأننا إذا فرضنا أن سرعة الضوء ثابت كوني كما هو الحال هنا ‫، ونحن نعلم إن تعريف السرعة هو ‫"‫المسافة المقطوعة مقسومة علي الزمن‫"‫ ‫، فحتي تظل سرعة الضوء ثابتة نجد أننا مضطرين إلي إعادة تعريف ماهي ‫"‫المسافة المقطوعة‫"‫ وما هو ‫"‫الزمن‫"‫ ووضع معادلات رياضية جديدة لقياسهما ‫غير المعادلات العادية بتاعة سنة أولي ثانوي ‫، ومن هنا تبدو لنا الظواهر المذكورة‫.‫
ولكن لهذا حوار أخر‫.‫

خواطر حول المنهجية العلمية

إستكمالاً لكلامنا عن الفرق بين العلم الحقيقي والعلم الزائف ‫(‫‫المقال الأول والثاني و الثالث‫)‫‫ نسأل هنا‫:
ما هو العلم‫ الحقيقي؟ وما هي منهجيته‫؟ وكيف نعرف أننا وصلنا إلى الحقيقة أو إلى أحد درجاتها؟

إتفق العلماء علي مر القرون علي منظومة محددة للعلم. العلوم الأساسية كلها علوم تجريبية ، فلا يكفي أن يكون لدينا فكرة منطقية أو نظرية رياضية حتي نقول بكل ثقة أننا قد وصلنا إلي الحقيقة. فالعلم يدرس الطبيعة حولنا ، ولذلك وجب علينا أن نستشهد بالطبيعة أولاً قبل أن نقول أننا فهمنا كذا أو إكتشفنا كذا. أي أن التجربة المعملية أو الرصدية هي دائماً المحك والفيصل. وإتفق العلماء أيضاً أن تجربة واحدة لا تكفي. يجب أن يمر كل إكتشاف جديد في مراحل كثيرة جداً ، منها إعادة التجربة نفسها أكثر من مرة علي يد علماء مختلفين ، بل تعاد التجربة مئات المرات بإستخدام أجهزة مختلفة أو تقنيات أعلي في دقتها. فإذا كانت النتيجة ذاتها تظهر في كل تجربة من هؤلاء يبدأ العلماء في تقبل هذه النتيجة. هذه المراحل هي التي يتم فيها قبول الواقع كما نراه. فلا يكفي مثلاً أن يخبرنا يوهان كپلر أنه إكتشف أن الكواكب تدور حول الشمس في مدارات إهليجية ، ولكن يتبع ذلك رصد الكواكب علي يد عشرات العلماء الأخرين قبل أن يتقبل الجميع هذا الواقع ، وهو أن الكواكب بالفعل تدور حول الشمس في مدارات ذات خواص محددة

(أنظر ما يعرف بقوانين كپلر).

يلي ذلك تكوين نظرية تشرح الأليات المنطقية والرياضية للواقع الذي تم رصده ، فنجد إسحق نيوتن بعد كپلر يصيغ نظرية الجاذبية رياضياً ويفسر بها حركة الكواكب. ويلي ذلك أيضاً عشرات الأبحاث التي إما تؤكد أو تنفي أفكار نيوتن. وبالإضافة إلي قدرة النظريات علي تفسير الرصد السابق لها إتفق العلماء أيضاً علي أن النظريات الصحيحة يجب أن يكون لها قدرة تنبؤية ، بأن تقول النظرية "لو عملنا التجربة الفلانية فأنا أتوقع أن تكن النتيجة كذا" ، أي أن تتنبأ النظرية بالناتج. ثم يلي ذلك عشرات التجارب التي تختبر هذه المقدرة التنبؤية للنظريات. بل أن العلماء يذهبون إلي ما هو أبعد من ذلك ، فيقومون بتجارب الهدف منها هو نفي النظرية والعثور علي درجات قصورها ، فوجب علي كل نظرية أن تحتوي بداخلها علي القدرة علي نفي نفسها ، كأن تقول نظرية الجاذبية مثلاً: "إذا عثرتم علي كوكب يدور في مدار ذا خواص غير التي أتنبأ بها فهذا دليل علي عدم صحتي ويجب عليكم البحث عن نظرية أخري." هذه الخاصية الهامة هي ما تسمي بال

Falsifiability

أو مقدرة النظرية علي نفي نفسها (أنظر كتابات فيلسوف العلوم كارل پوپر حول هذا الموضوع).

وبمرور الوقت ، وزيادة التجارب والأبحاث التي تؤكد النظرية وتبني عليها ، ومع عدم وجود أي نتيجة معملية أو رصدية تنفيها ، يزداد يقين العلماء بصحة النظرية ، فمن هو هذا المجنون في يومنا هذا الذي يخرج علينا قائلاً أن نيوتن كان مخطئاً خطأ كاملاً في أفكاره المعروفة؟ وقد يشير البعض إلي أن نيوتن قد أخطأ بالفعل في نظريته للجاذبية والدليل علي هذا أن أينشتين خرج علينا بنظرية جديدة للجاذبية بعد نيوتن بأربعمائة عام ، وهذه النظرية أيضاً لها أدلة صحتها. ولكن هذا القول تنقصه الدقة ، فأينشتين لم يُثْبِت خطأ نيوتن ولكنه وضع نظرية أوسع تطبيقاً من نظريات نيوتن ، فتكون هنا نظرية نيوتن هي حالة خاصة لنظرية أينشتين. وهذا كله طبيعي ، ففهمنا للطبيعة يتسع ويزداد فنكتشف ما هو أعم وأشمل ممَ كنا نعرفه سابقاً ، ولذلك فأن أي عالم حقيقي يعلم جيداً أنه لا وجود لأي حقيقة مطلقة في العلوم ، فالعلم ليس إلا سلماً متصاعداً من الفهم والتوسع في الفهم.

ويتخلل كل هذه المراحل أساليب نشر كل درجة من درجات هذا الفهم. وهو اليوم ما يسمي بالنشر تحت التحكيم العلمي (

Peer review publishing

). فأتُفِقَ أن علي كل عالم قام بتجربة صَغُرَت أو كبُرَت عليه أن يكتب ورقة بحثية بأسلوب متفق عليه يشرح تفصيلاً أهدافه وأساليبه والأجهزة التي إستخدمها والنتائج التي وصل إليها بطريقة تسمح للقارئ أن يعيد تركيب البحث ويقوم بالتجربة بنفسه إن أراد. ويرسل العلماء هذه الأوراق البحثية إلي المجلات العلمية كل في تخصصه. يتسلم المحررون هذه الأبحاث ويقررون تقريراً مبدأياً إذا كانت هذه الأبحاث ملائمة للنشر أم لا ، لأن هؤلاء المحررون علماء أيضاً ولديهم المقدرة علي تقدير جودة البحث وإن كان الباحث شخص علي دراية بما يفعل. ثم يرسلون الأبحاث إلي ما يسمي بالمحكم العلمي (

Peer reviewer

) وهو عالِم أخر متخصص في نفس تخصص البحث ، يتم إختياره عشوائياً أو بناء علي تجارب مسبقة. فيقرأ هذا العالم البحث ويراجعه ويتأكد من كونه بحثاً مطابقاً لمنهجية العلم وأن الباحث علي دراية بما يفعل ، ويقدر أيضاً أهمية الموضوع ومدي أحقيته للنشر. وأحياناً ما يرسل المحرر البحث لأكثر من محكم علمي. ومن المتعارف عليه أن المحكمين العلميين يكونون مجهولين لصاحب البحث حتي لا يكون هناك أي إحراج أو حزازات في حالة الرفض. وعادة ما يطلب المحكم العلمي شيئاً من المراجعة للبحث أو إضافة مرجع أو إضافة توضيح أو ربما يرفض البحث بأكمله. وأحياناً ما يدور حوار بالمراسلة (في يومنا هذا تكون المراسلات إلكترونية) بين الباحث صاحب الورقة العلمية وبين المحكمين المجهولين لديه ، ويتخللها تعديلات وإضافات للبحث حتي يتم قبوله ونشره.

ولا ينتهي الموضوع هنا ، فقد ينشأ بعد البحث حواراً علمياً بين العلماء حول هذا البحث ، فيقوم بعضهم بإعادة التجربة كما أسلفنا ويقوم البعض بنقدها مثلاً ، وتظهر نتائج كل هذا في ورقات بحثية أخري تمر بنفس المراحل. فيزداد الحوار ويتوسع ويكبُر العلم وتنمو المعرفة.

هذه المراحل الكثيرة المتعددة لا تتوقف ولا نهاية لها ، وكلها جزء من المنهجية المتفق عليها لينمو العلم ويصحح نفسه بمرور الوقت. ولا تنجح كل الأفكار في الإتساع والإستمرار ، فمنها ما يثبت خطئه ومنها ما يُعَدَّل ويعاد تعديله حتي يتقبله الجميع.

كل هذا ممَ لا ندرسه بالمدارس والجامعات ، بل هي مرحلة متقدمة من الفهم لا يبدأ الإنسان في إستيعابها قبل وصوله إلي مستوي الدكتوراه.

******************************

هذا المقال كان في الأصل جزء من مقال أخر لي حول نظرية التطور ‫، ولكن نظراً لأني أعلم أن بعض الناس ما‫"‫بيحبوش‫"‫ سيرة التطور ‫، فنقلت الجزء المهم هنا دون ذكر التطور‫.‫

 

 

 

 

 

 

نظرية النسبية إلي عمالين يحطموها دي‫ ‫، هو فيه إيه‫؟

من أمتع النظريات الفيزيائية في دراستها وأكثرها إثارة للخيال هي نظرية النسبية لأينشتين بشقيها الخاص

Special theory of relativity

والعام

General theory of relativity

أنا الحقيقة ما بحبش أسميهم نظريتين ، لأنهم في رأيي نظرية واحدة ، وهي النظرية العامة ، والنظرية الخاصة تعد حالة خاصة لا غير ، ومن هنا تسميتها بهذا الإسم. تاريخياً أكتشفت الخاصة قبل العامة بعشرة سنوات ومن هنا جاء التقسيم ، لكنهم في الواقع جزء من نسيج واحد. ماعلينا ، نبقي نرجع للتفاصيل دي في مقال أخر.

لو إنت مهتم بالعلوم يبقي أكيد بتسمع عن النسبية كتير ، يمكن تكون سمعت عن ظواهر معينة بتنشأ منها زي مثلاً محدودية سرعة الضوء ، زي إن المسافات تتقلص وتتمدد بحسب السرعة ، والزمن يقل أو يزيد ، ربما سمعت عن حاجة إسمها "الزمكان" وإنه ممكن "ينحني" وينبسط. لكن في الغالب ، إن لم تكن متخصصاً ، فهذه الظواهر قد تشكل بالنسبة لك أزمة لأنها تبدو غير منطقية ، أو في أقصي التقديرات ظواهر غامضة تثير الخيال وتتوقف عندها ملكاتنا التصورية. 

ولو غلبك فضولك أكثر فمن الممكن تكون إشتريت كتاب أو إتنين بيشرح النظرية الخاصة وقريتهم. وهنا قد تكون وقعت في إشكال. معظم الكتب إلي بتشرح النظرية الخاصة بالذات بتخش علي طول في الظواهر المذكورة أعلاه من غير ما توضح جت منين وأصلها إيه ، والأكثر إشكالية من ذلك إن الكتب دي غالباً ما تستخدم رياضيات بسيطة جداً تعتمد علي الجبر إلي كلنا درسناه في الثانوية العامة مم يعطي الإيحاء للقاريء بعد الإنتهاء منها إنها كانت حاجة سهلة قوي وواضحة قوي ، وإنه كدة يبقي فهم الحدوتة بالتفصيل الممل ، بل ما يزيد الطين بلة أن بعض هؤلاء القراء ينخدعون إنهم فهموها إلي الدرجة التي تسمح لهم بتطويرها ، ويقعد الواحد منهم يمسك ورقة وقلم يطبق المعادلات البسيطة إلي قراها ويكتب ما يظنه بحثاً في النسبية ، ولو لقي حاجة مش فاهمها يفتكر إنه لقي غلطة في النظرية.

وهوپا يا معلم ، يكلم الجرايد والمجلات ويزعق بأعلي صوته إنه العبقري الذي هزم أينشتين وحطم النسبية (أمثلة مصرية في مقالي هذا وأمثلة أجنبية هنا).

الأخبار من دي كتير قوي ، في الغرب وفي الشرق. النسبية إتحطمت ولا ألف مرة ، وكله طبعاً كلام فارغ وعلم زائف.

طب إشمعني النسبية إلي مركزين عليها وما بيحطموش غيرها؟ الفيزياء مليانة نظريات ، لكن التركيز غالباً علي النسبية.

ما تسمعش أبداً عن حد هزم شرودينجر وحطم ميكانيكا الكم.

ماتسمعش عن حد هزم ماكسويل وحطم النظرية الكهرومغناطيسية.

ولا عمرك حتسمع عن حد هزم فاينمان وحطم النموذج المعياري للفيزياء.

لكن دايماً بتسمع عن من يحطمون النسبية.

إشمعني يعني؟ 

لأكتر من سبب.

أولاً الكتب السالف ذكرها بتشرح النسبية بصورة مبسطة تخدع القاريء وتحسسه إنه فهم. وخياله يتطور إنه مش بس فهم ، لأ ده إكتشف وطور وحطم وكسر. وهو مش واخد باله مطلقاً إن الكتب دي ليست إلا مدخل إلي النسبية ، ولا تقص عليك إلا جزء بسيط من القصة ، وليس القصة كلها. أما باقي العلوم المذكورة فكتبها أكثر تعقيداً من الناحية الرياضية وليس من السهل قراءتها.

أضف علي ذلك شهرة أينشتين مقارنة بالعلماء الأخرين السالف ذكرهم ، وكونه أصبح رمزاً للعبقرية الفذة (وهو يستحق ذلك ولاشك) مم يُطمع الكثيرين أن يتفوقوا عليه ليصبحوا هم أنفسهم ‫"‫أينشتينات‫"‫ جُدُد.

ده غير كمان إن النسبية الخاصة زي ما قلنا قبل كدة ليست إلا حالة خاصة من نظرية أوسع وأشمل وهي النسبية العامة ، وكتير من الأوقات بقرأ خبر عن واحد إكتشف خطأ في النسبية الخاصة ولكنه في الواقع ليس خطأ ، ولو كان كلف نفسه وذاكر شوية زيادة في النسبية العامة كان حيلاقي إجابة لسؤاله إلي هو تصور إنه خطأ أو ضعف في النظرية.

خلينا واضحين:

النظرية النسبية الخاصة نظرية ثابتة ومثبتة في الفيزياء رياضياً ومعملياً ، والتجارب المعملية التي تؤكدها من الكم والكيف بحيث يصبح من الصعب جداً أن يكون فيها أي خطأ من الأخطاء التي يدعونها. بل أضف إلي ذلك أن الفيزيائيين بنوا فوق أعمدة النسبية الخاصة نظريات أخري عديدة ، مثل النموذج المعياري أو القياسي للفيزياء ، التي أثبتت صحتها معملياً ولازالت إلي يومنا هذا. ولو كان في النسبية خطأ واحد من إلي بيكتشفوهم دول لإنهارت الفيزياء الحديثة تماماً.

أما النسبية العامة ، فهناك الكثير من التجارب والأرصدة الفلكية التي تؤكد صحتها ، وكل النظريات عن الكون وحركة الأجرام السماوية التي نستخدمها اليوم قائمة علي النسبية العامة ، ولو كان هناك خطأ أساسي في أصول النظرية لظهر بمنتهي الوضوح في هذه التجارب. بل أني أزيدك من الشعر بيتاً وأشير أن أجهزة التقصي الحديثة المساة بال‫"‫جي پي إس‫"‫

GPS

الموجودة في بعض السيارات وفي بعض التليفونات المحمولة وفي كل الطائرات والبواخر العملاقة وتعتمد عليها حركة المواصلات والتجارة العالمية ، تعمل بإستخدام معادلات النسبية العامة لأينشتين. يعني كل هذه الأجهزة تؤكد صحة النظرية كل يوم.

بإختصار كل هذه الأخبار عن "تحطيم" النسبية تتعارض مع علوم الفيزياء والفلك والكونيات والتكنولوجيا الحديثة تعارضاً مباشراً ، ويزيد من الطين بلة أن بعض الصحفيين يستغلون هذه الأخبار لإحداث فرقعات إعلامية لا أصل لها ولا فصل.

طيب يعني هو مستحيل فعلاً تعديل النظرية؟ يعني إحنا متأكدين منها بقي مية في المية وماحدش يقدر يقرب منها خالص؟

لأ مش للدرجادي ، لازم نبقي فاهمين إن العلم بيتطور وبيكبر ، وممكن في المستقبل حد ييجي مش يكتشف خطأ في النظرية الأصلية ، لأ ، لكن يكتشف حدود تطبيق النظرية الأصلية. كل نظرية في العلوم لها حدود تطبيق. يعني مثلاً ميكانيكا نيوتن (بتاعة الثانوية العامة دي) بتشتغل كويس جداً لما تكون الظواهر تحت الدراسة مش بتتحرك بسرعات عالية ، يعني حدود تطبيق النظرية هي السرعات البطيئة ، لما نزود السرعة ونخش في حاجات ماشية بسرعات عالية جداً زي مثلاً ربع أو نص سرعه الضوء او اكثر نكتشف إن ميكانيكا نيوتن ما بتديناش الإجابة الصحيحة ولازم نخش علي النسبية الخاصة. وكذلك النسبية الخاصة بتشتغل كويس في مجالات الجاذبية الضعيفة ، لكن لو نقلت التجربة مثلاً قريب من الشمس أو قريب من أي جرم سماوي ليه جاذبية قوية حتلاقيها بتديك النتائج الخطأ للتجربة ، ولازم ساعتها تطبق النسبية العامة. وكذلك النسبية العامة لها حدود ، يعني بتشتغل كويس علي الحاجات الكبيرة زي الكواكب والنجوم لكن لو حاولت تطبقها علي مستوي الذرة والإلكترون مثلاً حتديك نتائج خاطئة ولازم نستخدم حاجة إسمها نظرية الجاذبية الكمية إلي لسة مش معروفة لينا وجاري البحث عنها.

وهكذا وهلم جرة.

طب الجماعة إلي بيحطموا النسبية دول مش ممكن يعملوا هذا التطوير؟ مش يمكن حد فيهم عمل كدة فعلاً؟

ماظنش.

لأنك علشان تطور النسبية أو تعدلها لازم تكون أولاً ملم بكل النظريات الأساسية في الفيزياء علي مستويات البكالوريوس والماجستير والدكتوراه علي الأقل (أيوه علي الأقل) لأنهم كلهم متداخلين مع بعض ، وتكون ملم بكل محاولات التعديل والتطوير إلي تمت قبل منك (المحاولات إلي بجد مش كفتة) إلمام تفصيلي بحثي علمي معملي فذ. وتكون بالإضافة لده كله إشتغلت مع أساتذة علموك كيف تقوم بالبحث العلمي وأصول المنظومة العلمية البحثية. كل ده هو أقل القليل علشان تقدر تبتدي مجرد إنك تفكر تساهم في تطوير أو تعديل أي نظرية اساسية في الفيزياء. فلما تلاقي خبر في الجرايد بيقولك إن طالب عبقري في ثانوي ، أو باحث شاب في الكيمياء ، عدل وطور النسبية إعرف إنه خبر كاذب وعلم زائف ‫، لأنه مهما كان ذكاء هذا الشخص مافيش في عمره أو في دراسته سنوات كافية علشان يكون ألم بكل ما وصفته أعلاه من العلوم والخبرات.

طيب هل هناك أمثلة لمحاولات حقيقية وجادة لتعديل أو تطوير النظرية النسبية بشقيها؟ أه طبعاً فيه كتير جداً جداً جداً وبيزيدوا كل يوم. والمحك الحقيقي لتحديد أي منها صحيح هو التجربة المعملية أو الرصدية. وبيحصل كتير إنه بعد نشر أحد هذه المحاولات يروح عالم من العلماء واخدها ومطبقها في المعمل علشان يشوف إذا كانت بالفعل بتشتغل ولا لأ. وإلي يومنا هذا لا يوجد أي تعديل أساسي في النسبيتان تم قبوله قبولاً نهائياً ، ولازالنا نستخدم أفكار إينشتين الأصلية إلي يومنا هذا بتطويرات صغيرة لا ترقي مطلقاً إلي المستوي إلي بنتكلم عنه.

العلم رحلة ، محطاتها كتير جداً ، أغلبها محطات صغيرة القطار يادوب بيهدي فيها أو يقف لمدة ثانية وعادة ماحدش بينزل ، لكن من وقت للتاني هناك محطة كبيرة بننزل كلنا فيها ونقف شوية ونبص حوالينا ونتأمل وصلنا لفين ، ولازالت محطة أينشتين من مئة عام هي أخر محطة كبيرة وقفنا عندها. عايز تركب القطر وتشارك في الرحلة؟ أدخل الجامعة وإدرس وإتعلم وذاكر وما تستعجلش. السكة طويلة ولا نهاية لها ، لكن المناظر من الشباك أكثر من رائعة. 

 

 

 

 

كيپلر ربعمية إتنين وخمسين ب ، وبداية عصر جديد من البحث العلمي

مش قلتلكوا قبل كدة شهر يوليو 2015 ده شهر ربنا مباركله؟

إكتشافات ورا إكتشافات. وأخيراً إعلان ناسا إنهم إكتشفوا كوكب جديد بعض الناس سماه "الأرض إتنين" (إسمه الحقيقي كيپلر أربعمائة وإتنين وخمسين باء). وتتطاير الأخبار والإشاعات: ناسا بتقول إنه زي الأرض ، ناسا بتقول إنه حيكون بيتنا الجديد ، ناسا بتقول إنه مش عارف إيه. ونتيجة ذلك طبعاً فيه ناس كتير بتتساءل إيه يعني أهمية الإكتشاف الجديد ده؟ شكل ناسا عاملة علينا شغل علشان يبرروا مليارات الدولارات إلي بيصرفوها علي المشاريع دي.

لأ بص ، هو الموضوع لازم يتشرح من الأول علشان نفهم أهمية الموضوع.

إحنا بنبص للسما وبنشوف نقط كتير منورة ، النقط دي ، إلي بنسميها "النجوم" ، في الواقع أغلبها شموس بعيدة جداً وممكن يكون كتير منها أكبر حجماً وأكثر إضاءة من شمسنا ، لكن علشان بعاد جداً بيبانوا يادوب نقطة نور. وفيه من وقت للتاني نقط منورة إلي هي بعض كواكب المجموعة الشمسية بتاعتنا ، يعني الكواكب إلي بتلف حوالين الشمس بتاعتنا زي المريخ وزحل والباقيين. الغريبة بقي إن بعض كواكبنا ، زي پلوتو ، لا يمكن نشوفه بالعين المجردة لكن محتاج تليسكوپات قوية لأنه بعيد ، لكن إحنا شايفين الشموس إلي هي أبعد من پلوتو جداً ، إشمعني؟ لأن الشموس بتنور بإضاءة قوية لكن الكواكب مالهاش الإضاءة الخاصة بتاعتها وأخرها تعكس نور الشمس.

ومن هنا مشكلة إننا نشوف كواكب بتدور حوالين الشموس الأخري. كلها أصغر من شموسها جداً ومالهاش ضوء خاص ، وبالإضافة لكدة قريبة من شموسها فضوء الشمس بتاعتها بيغطي عليها تماماً ، فما نعرفش نشوفها لا بالعين المجردة ولا بالتليسكوپات.

لحظة واحدة ، أما إحنا ما نعرفش نشوفها ولا حتي بالتليسكوپ ، الكواكب إلي ناسا عمالة تكتشفها دي بيكتشفوها إزاي؟

حقولك حالاً بس واحدة واحدة عليا.

فيه طريقتين أساسيتين ، الطريقة الأولي هي قياس شدة إضاءة النجم المذكور علي مدة طويلة ، ولو الإضاءة دي خفتت شوية نقدر نستنج إن فيه كوكب أو كواكب بيدور حواليها عدي من قدامها وحجب عننا ضوءها بنسبة بسيطة. وبتحليل الطيف الناتج عن الضوء ودراسته بالتفصيل يمكن نقدر نحدد كام كوكب وأحجامهم إيه وبعدهم إيه عن النجم وهكذا.

 الطريقة التانية معقدة شوية ، صبرك معايا.

دلوقتي تخيل معايا شمس من الشموس دي ، كبيرة قوي وبتشع ضوء قوي. وتخيل معايا إن الشمس دي ليها كوكب واحد فقط لاغير بيدور حواليها. إلي إنت متخيله دلوقتي إن الشمس دي ثابتة والكوكب بيلف ، صح؟ مش الصورة دي إلي في بالك:

 المصدر: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Orbital_resonance_of_Mercury.gif

 شمس ثابتة وكوكب بيلف حواليها في مدار "بيضاوي" (أو للدقة مدار إهليجي) ، مش هو ده إلي إتعلمناه في المدارس؟

 طيب إيه رأيك بقي إن الكلام ده مش صحيح؟ الصحيح إن الكوكب والشمس هم الإتنين مع بعض بيلفوا حوالين نقطة مشتركة. يعني الصورة الصحيحة حاجة زي كدة:

المصدر: https://en.wikipedia.org/wiki/Charon_%28moon%29

وخلي بالك إن كل ما كانت الشمس كبيرة والكوكب صغير كل ما كانت الظاهرة دي مش باينة ، يعني لو بنتكلم علي شمس بحجم شمسنا وكوكب بحجم الأرض حركة دوران الشمس إلي إنت شايفها في الصورة دي مش بتبان بوضوح لأن مركز الشمس بيبقي قريب جداً من النقطة المذكورة. لكن لو الشمس مش كبيرة قوي والكوكب عملاق ، زي المشتري مثلاً ، بتبان الظاهرة دي أكتر شوية. علشان كدة هم مجازاً ما شرحولناش النقطة دي في المدرسة لأن تأثيرها مش قوي.

طيب إيه علاقة الظاهرة دي بموضوعنا؟ العلاقة إن الظاهرة دي هي تاني أهم وسيلة لإكتشاف إذا كانت هناك كواكب تدور حول شموس أخري ، كل إلي نعمله إننا نوجه تليسكوپاتنا ناحية النجم نفسه ، لو شفنا النجم ثابت نعرف إنه لوحده ، لكن لو شفناه بيلف في مدار صغير زي في الصورة الأخيرة نعرف إن له كواكب مأثرة عليه ومخلياه يعمل كدة ، ومن شكل الدوران وسرعته وعوامل أخري نقدر نحدد كام كوكب وحجمهم قد إيه وبعدهم عن النجم بتاعهم قد إيه وهكذا.

يعني إحنا لما بنكتشف كواكب في مجموعات أخري مش بنشوف الكواكب نفسها بصورة مباشرة لكن بنقيس تأثيرها علي الشموس بتاعتها.

وضحت؟

طيب الحمد لله. نتيجة لكدة ناسا وغيرها إكتشفوا كواكب كتير بتدور حوالين شموس أخري ، لكن معظم هذه الكواكب كواكب غازية عملاقة زي المشتري بتاعنا وزحل ، لأن كل ما كان الكوكب كبير كان إكتشافه أسهل بالطرق المشروحة فوق. العثور علي كواكب بحجم كوكبنا الأرض كان صعب جداً لأن تأثير دول علي شموسهم ضعيف (شوف الموقع ده) وكان من المهم إننا كمان نقوي التليسكوپات بتاعتنا ، ومن هنا جاءت فكرة تليسكوپ "كيپلر". التليسكوپ ده مش مجرد تليسكوپ زي إلي في بالك ، ده تليسكوپ محطوط علي قمر صناعي بيدور حوالين الأرض (زي تليسكوپ "هابل" لو سمعت عنه). ليه؟ علشان يبقي أسهل عليه "يشوف" من غير ما يكون المجال الجوي بتاع الأرض حائل للرؤية زي التليسكوپات الأرضية كدة. ومهمة كيپلر ، إلي إتحط في مداره من ستة سنوات ، إنه يصور شدة إضاءات النجوم بأدق طرق ممكنة ويبعت المعلومات دي لمعامل ناسا في صورة أرقام ، يقعدوا بقي العلماء يفصصوا في الأرقام دي ويحللوا فيها بالكمپيوتر علشان يستنتجوا منها إذا كانت النجوم دي ليها كواكب أو لأ بقياس الظاهرتين المشروحين أعلاه. وهدف كيپلر تحديداً العثور علي كواكب بحجم الأرض ، وفعلاً لقي منها كتير. طيب إذا كان كدة ، إيه أهمية الإكتشاف الأخير ده؟

أهميته إن ده أول كوكب صخري مش غازي مش بس بحجم الأرض (هو أكبر شوية) لكن موقعه بالنسبة للشمس بتاعته مش قريب قوي ومش بعيد قوي ، يعني إيه؟ يعني هو علي مسافة من شمسه تسمحله إن يكون عليه مياه سائلة ، لو كان أقرب من كدة كانت الميه حتتبخر ولو أبعد كانت حتتجمد. ودي نقطة مهمة جداً جداً. كوكب بنفس ظروف الأرض ، بنفس درجة حرارة الأرض ، بنفس عمر الأرض (أقدم شوية) بيدور حوالين نجم زي شمسنا تقريباً وكمان في الغالب عليه بحار ومحيطات وأنهار!

الله ، دي الظروف ملائمة لهذا الكوكب لتطور الحياه زي ما تطورت علي أرضنا بقي!!

أيوه ، الله ينور عليك. وصلنا لمربط الفرس ، إعلان ناسا إنه ملائم للحياة مش معناه إطلاقاً إنهم قصدهم إننا نروح هناك زي بعض الناس ما فهمت ، القصد هو إن نظراً لتشابه الظروف مع كوكبنا يبقي إحتمال نشوء الحياة علي الكوكب ده زي إحتمال نشوء الحياة علي الأرض بالظبط. إيه ده؟ أكيد يعني عليه حياة؟ لأ مش أكيد ، مافيش حاجة أكيدة هنا. لكن الإحتمال كبير. ويمكن بقي لما ندخل الإكتشاف ده مع الموضوع التاني بتاع "سيتي" نوصل لنتيجة حلوة في خلال العشر سنين إلي جاية.

إبقوا معنا.

ألو؟ مخلوقات الكواكب الأخري؟

مافيش شك إن شهر يوليو من سنة 2015 كان شهر الإكتشافات والأحداث العلمية والتاريخية المتسارعة. في أسبوع واحد وصلنا كويكب پلوتو ، وتم إكتشاف حاجة إسمها الكوارك الخماسي ، إلي يمكن محتاج المقالة دي علشان نفهم حكايته إيه من الأول ، وبعدين فرميون فايل ، برضه محتاج شوية خلفية ، وتم إكتشاف أقدم مصحف يعود إلي عصر الرسول (ص) في متحف في إنجلترا ، وبعدين إنسان ألي روبوت إجتاز إختبار هام في الذكاء الإصطناعي ، وأخيراً وليس أخراً سمعنا خبر هام عن تخصيص مئة مليون دولار لأبحاث السيتي SETI أو

Search for Extraterrestrial Intelligence

"البحث عن ذكاء خارج الكرة الأرضية"

وهو ده الموضوع إلي عايز أتكلم عنه النهارده. إيه بقي الحكاية دي؟

إحنا عارفين إن الكون إلي إحنا فيه ده واسع قوي ، لأ بجد واسع ، واسع إلي درجة من الصعب وصفها. في أفضل التقديرات قطر الكون إلي إحنا شايفينه بس حوالي إتنين وتسعين مليار سنة ضوئية ، إلي هي تعادل حوالي 

800000000000000000000000

كيلومتر! ده رقم أكبر من تخيلك صدقني. فيه أرقام كدة مانعرفش نتخيلها. وده بس القطر إلي إحنا شايفينه. لأ وعمال يكبر ويتمدد كمان. كل هذا الوسع مليان مجرات ، أعداد ضخمة جداً من المجرات ، حاجة بتاعة مئة مليار مجرة ، كل مجرة فيها في المتوسط مئة مليار نجم ، يعني مجموع

10000000000000000000000

نجم ، وكل التقديرات والإرصادات بتقول إن معظم هذه النجوم ليها كواكب بتدور حواليها.

إيه يا عم الأرقام دي؟ أنا كنت فاكر أخرنا كويكب پلوتو وبتاع. ده الكون ده طلع بحر!

أه سيادتك وأكبر من البحر كمان.

طيب حلو قوي ، السؤال الحيوي بقي إلي أنا عمال أوضبله بقالي عشر دقايق: الكواكب دي كلها فاضية كدة؟ مافيش حياة إتكونت عليها كلها؟ مافيش مخلوقات ذكية زينا كدة عملوا تكنولوجيا وحضارات ، وليهم تاريخ وعاشوا حروب ، وعندهم أديان ومشاكل زي بتاعتنا كدة؟ معقولة يعني الدنيا الواسعة دي كلها ومافيش غيرنا؟ هو ده السؤال إلي بيسألوه الجماعة بتوع مشروع "سيتي". طيب الإجابة تبقي إزاي؟

شوف سيادتك. إحنا عدي علينا دلوقتي حوالي ميت سنة كدة من ساعة إختراع الراديو والتليڤزيون واللاسلكي والتليفونات والحاجات الجميلة إلي مانقدرش نعيش من غيرها دي (ولا عايز تقولي إنك ماتفرجتش علي مسلسلات رمضان السنادي؟). طيب الحاجات دي بتشتغل إزاي؟ بتشتغل بالموجات الكهرومغناطيسية إلي منها موجات الراديو واللاسلكي واللاذي منه. محطة التليڤزيون أو الراديو بتبعت موجات والجهاز بتاعك بيستقبلها ويحولها لصوت وصورة. طيب هل الموجات دي بتفضل علي الأرض معانا؟ لأ طبعاً ، بالعكس ده معظم الموجات دي أصلاً بيطلع من الغلاف الجوي وبتطير في الفضاء وبتبعد عن الأرض. يعني لو فيه حد في الكواكب الأخري مشغل تليڤزيون ممكن جداً يستقبل المسلسل زي سيادتك عادي. بس الفرق بينك وبينه إن الموجات دي بتاخد وقت أطول علشان توصله ، لأنه هو أبعد بكتير منك عن محطة الإرسال. إنت علشان يوصلك المسلسل علي البيت من المحطة مابياخدش ثواني ، لكن بالنسباله هو ممكن ياخد سنين وقرون طويلة بس علشان توصله. يعني ممكن سكان الكواكب الأخري يكونوا دلوقتي بس بيتفرجوا علي فوازير نيللى لأول مرة.

وبالعكس بقي ، لو هو في الكواكب الأخري وصل لنفس المرحلة التكنولوجية بتاعتك دي أو أحسن منك ، أكيد أكيد إخترع عنده حاجات زي التليڤزيون والراديو وأكيد أكيد الموجات بتاعته بتتسرب في الفضاء ، وأكيد أكيد لو سيادتك عندك إيريال قوي شوية ممكن تستقبل فوازير "خيشواقتولكانسپيترفوشتان" من المحطة التليڤزيونية الفضائية لكوكب "بيڤتاردوستينجرافونيا". يعني لو إحنا لقطنا إرسالاته دي حنعرف إنه موجود وإن حضارته علي الأقل زينا ويمكن كمان أكثر تقدماً.

طبعاً مش كل إشارة كهرومغناطيسية جاية من الفضاء معناها وجود حضارة ذكية وراها. بالعكس الغالبية العظمي من هذه الإشارات جاية من مصادر طبيعية تماماً زي إنفجارات نجمية مثلاً. طب حقولك حاجة ، لما سيادتك بتشغل راديو العربية مش علي محطة لكن بين المحطات ، مش فيه دوشة كدة "وشششششش"؟ إيه رأيك إن مصدر الدوشة دي معظمه مش من الأرض لكن من الفضاء الخارجي؟ فاكر التليڤزيونات بتاعة زمان إلي لما كان الإرسال يخلص تشوف شاشة كلها نقط بتتنطط وبتعمل "وشششششش"؟ برضه موجات كهرومغناطيسية من الفضاء. ولذلك جزء كبير جداً من شغل الناس بتوع "سيتي" إنهم يدوروا في وسط الهيصة دي كلها علي الموجات القليلة إلي مصدرها مستحيل يكون طبيعي ، لأنها مش حتكون موجات عشوائية ، حتكون فيها رسالة ، أو مسلسل تليڤزيون.

هو ده بقي مشروع "سيتي" ، نوجه أرايل قوية جداً في إتجاه الفضاء ونقعد نسمع علي أمل إننا نكتشف إننا مش لوحدنا في الكون الكبير ده. المشروع ده بقاله حوالي خمسة وخمسين سنة شغال ، وماهواش شخص واحد إلي بيشتغل فيه ولا مجموعة واحدة ، لأ دي فرق علماء مختلفة في العالم بتشتغل مع بعض. فيه مشاكل؟ أه فيه مشاكل طبعاً. من أهم هذه المشاكل مشكلة التمويل. الحاجات دي بتكلف ، بتكلف مثلاً مرتبات العلماء والطلبة إلي بيشتغلوا معاهم ، بتكلف تكنولوجيات متطورة في تقنيات الكمپيوتر ، بتكلف أكتر حاجة إيجار الأرايل العملاقة إلي عندها القوة الكافية إنها تستقبل الإرسال التليڤزيوني من الكواكب أو حتي المجرات الأخري. لأن الأرايل دي ، إلي بيسموها تليسكوپات الراديو

Radio telescopes

موجودة في كل حتة في العالم (شكلها يشبه طبق القمر الصناعي إلي في المعادي) وبتستعمل لأغراض كتير وإلي عايز يستعملها علشان يدور علي مخلوقات الكواكب الأخري لازم يشخشخ جيبه ويدفع تمن إستعمالها عدد معين من الساعات أو الأيام. والحاجات دي غالية ، مش رخيصة. ولذلك مشروع "سيتي" مشي علي مهله قوي في الخمسة وخمسين سنة إلي فاتوا ، علي مهله خالص ولسة ماسمعوش حاجة ، لأن ماحدش عايز يصرف في الموضوع ده.

لغاية الخبر إلي سمعناه إمبارح. الخبر بيقول إن ملياردير روسي إسمه "يوري ميلنر" بالتعاون مع علماء كبار من أهمهم الفيزيائي الأشهر ستيفن هوكنج عايز يتعاون مع علماء العالم إلي بيشتغلوا في مشروع "سيتي" وحيمولهم بمبلغ مئة مليون دولار أمريكي من جيبه. بالنسبة لمشروع "سيتي" ده مبلغ كبير ومش قليل ، وحينعنش المشروع جداً لمدة عشر سنين علي الأقل. الراجل ده مش عالم ، لكن بيحب العلوم جداً ، وأسس مؤسسة إسمها

Breakthrough Prize Foundation

هدفها تمويل المشاريع العلمية الصعبة ، ومؤخراً قرر هو والمؤسسة بتاعته إنهم يركزوا مع الجماعة بتوع "سيتي" ، عل وعسي نعرف أخيراً إذا كنا وحدنا في الكون ولا لأ.

الموضوع ده كبير ، كبير جداً ، لأ كبير جداً جداً. إحنا لو قدرنا نتصل بمخلوقات ذكية أخري ، أو علي الأقل نتصنت عليهم ونتأكد من وجودهم ، ده حيكون بلا أدني شك نقلة ضخمة جداً في تاريخ الحضارة البشرية. نقلة لا يضاهيها إلا حدث وجودنا علي الأرض نفسه. وتاريخ البشرية في المستقبل حيصنف "ماقبل الإتصال" و"مابعد الإتصال". ياتري هم إيه؟ يا تري في نفس تقدمنا ولا متقدمين عننا؟ يا تري لقيوا بعض لكن مالقيوناش إحنا لسه؟ ياتري بيتصلوا ببعض إزاي؟ هل بيسافروا بين النجوم والمجرات وإيه التكنولوجيا إلي بيستعملوها؟ ياتري لقيونا بالفعل لكن مطنشيننا لأننا مش قد المقام ولا إيه الحكاية؟

أسئلة كتير جداً ، وأتمني تكون الإجابة قريبة.
 بقولكوا إيه ، أنا شكلي حغير تخصصي وأشتغل في الموضوع ده ، هو تليفون "ميلنر" ده كام؟ حديله رنة.

النموذج القياسي للفيزياء : الجزء الثاني

نستكمل هنا موضوعنا الذي بدأناه بالمقال:

هو إيه بقي النموذج القياسي للفيزياء إلي بيقولوا عليه ده؟

 وصلنا في الجزء الأول إلي أن النموذج القياسي للفيزياء هو مجموعة من المعادلات والنظريات بتحكم ثلاثة من قوي الطبيعة المعروفة ، وهي القوي الكهرومغناطيسية والنووية القوية والنووية الضعيفة. طيب بينتج عن ده إيه؟ يعني إيه طبيعة هذه القوي وبتشتغل إزاي أصلاً؟

علشان نعرف الإجابة علي السؤال ده لازم نعدي في مرحلتين. المرحلة الأولي نعرف حاجة إسمها "المجال" أو

Field

ماتقفلش الصفحة!
ماتقفلش الصفحة!

الموضوع مش صعب والله بس ركز معايا ، لما العلماء بتوع القرون الماضية إكتشفوا قوي الجاذبية والكهرومغناطيسية كان عندهم مشكلة كبيرة هي ما سماها نيوتن بمشكلة "التأثير عن بعد"

Action at a distance

يعني إيه؟ أنا وإنت عارفين إن الكرة الأرضية مثلاً إلي إحنا قاعدين عليها دلوقتي بتشدنا علي سطحها بقوة الجاذبية ولولا هذه القوة كان زماننا طايرين في الفضاء وماكانش حيبيقي فيه حياة علي الأرض أصلاً. بس السؤال إلي بيطرح نفسه إيه هي القوة دي بقي؟ يعني شكلها إيه؟ إيه بالظبط هذه اليد الخفية إلي إحنا مش شايفينها إلي طالعة من الأرض وماسكة فيك مانعاك من الطيران؟ وليه إحنا مش شايفين هذه القوة الخفية وكيف تؤثر علينا عبر المسافات؟ هي دي مشكلة التأثير عن بعد.

نيوتن كان مدرك أهمية هذه المشكلة ولكنه كان عارف إن فهمها أكبر من إمكانياته أيامها ولذلك قال في كتابه الشهير "المباديء الرياضية للفلسفة الطبيعية" أنه

Hypothesis non-fingo

"هيپوثيسيس نان فينجو "

وهي جملة لاتينية معناها "لن أفترض أي شيء" أو بالبلدي كدة "أنا مش عارف بس هي كدة." وترك الإجابة علي هذا السؤال لأجيال المستقبل.

ونفس التساؤل بالنسبة لتأثير الجاذبية عن بعد ينطبق علي الكهربية والمغناطيسية. سيادتك مثلاً لما تقرب إبرة معدنية من مغناطيس تلاقيها طارت من إيدك ولزقت في المغناطيس. طيب هي إيه القوة الخفية دي إلي خرجت من المغناطيس وشدت الإبرة؟ والقوة دي أصلاً عرفت إزاي إن فيه إبرة علشان تطلع تشدها‫؟ "هايپوثيسيس نان فينجو" برضه سيادتك. وما ينطبق علي هاتان القوتان ينطبق أيضاً علي القوتين النوويتين إلي شرحناهم في المقال السابق.

جه بقي في القرن التاسع عشر عمنا مايكل فاراداي العالم الإنجليزي الأشهر وحل المشكلة جزئياً بإفتراض أن هناك حاجة إسمها "مجال القوة" أو إختصاراً "المجال" ، وهو زي ماتقول كدة حاجة بتملا الكون كله وإحنا مش شايفينها لكن دائماً موجودة. بمعني لو رجعنا لمثال الجاذبية ، نقدر نقول إن الكرة الأرضية منذ بدء الخليقة "بتشع" مجال خفي مالي كل الفراغ حواليها إلي مالانهاية ، ولما حاجة بتدخل المجال ده بتتفاعل معاه و"بتحس" بقوة الجذب. ونفس الكلام ينطبق علي القوي الأخري. يعني المجالات دي عاملة زي محيط لانهائي من قوي خفية موجود دائماً ولما أنا وإنت ننزل فيه بنشعر بيه وبنتفاعل معاه وأمواجه عمالة تزق وتشد فينا مع إننا مش شايفين حاجة.

نظريات ماكسويل ويانج ميلز (الموضحة في المقال الأخر) إلي بتشكل الأساس الرياضي للنموذج القياسي هي في الواقع نظريات مجالية

Field theories

ومعادلاتها بتحكم حركة هذه المجالات الخفية ، يعني بتحكم حركة امواج البحر.

طيب ماشي وبعدين ، زي ما ذكرنا في المقال السابق إحنا مضطرين نضيف علي هذه النظريات قواعد ميكانيكا الكم وينشأ عن تلاحم نظريات المجال مع ميكانيكا الكم نظريات جديدة إسمها

Quantum field theories

أو نظريات المجال الكمية. شفنا أمثله ليها في المقال السابق إلي هم

QED

QCD

Electroweak model

نتيجة إلتحام النظريات المجالية بميكانيكا الكم بيحصل حاجة غريبة جداً ، فجأة نكتشف إن كل مجال من هذه المجالات لما نبص عليه علي مستوي ضئيل جداً نلاقيه مكون من حبيبات صغيرة جداً جداً جداً مالية الفراغ كله (ملحوظة للمتخصص: أنا مدرك تماماً إنني مبسط الأمور قوي) هذه الحبيبات تتصرف كما لو كانت جسيمات صغيرة عمالة تخبط في بعضها. دي عاملة زي إيه؟ عاملة زي ما تعتبر مياه المحيط مجال من المجالات وسيادتك بتعوم فيه والأمواج عمالة توديك وتجيبك ، لكن لو بصيت علي مستوي ضئيل جداً جداً تكتشف إن مياه البحر في الواقع مكونة من حبيبات صغيرة إلي هي جزيئات المية والملح وخلافه وإنك مش عايم في مجال لكنك عايم في وسط بليارات البليارات من الجسيمات طايرة يمين وشمال وعمالة تخبط فيك وفي بعضها.

يعني الكهرومغناطيسية مكونة من حبيبات صغيرة؟ أيون ، دي الحبيبات إلي بنسميها الفوتون

Photon

والقوي النووية القوية مكونة من حبيبات برضه؟

أيون برضه دي بنسميها الجلوون

Gluon

لأنها زي الصمغ (Glue) بتلزق الكواركات في بعضها.

والقوة النووية الضعيفة؟ حبيباتها إسمها إيه؟ دول بقي إتضح إنهم تلاتة ، وسموهم بأسماء مش رومانسية خالص ، سموهم جسيمات الدبليو موجب وسالب وجسيم الزيد صفر:

W+, W-, Z0

دي حاجة تلخبط يا جدع. يعني قصدك تقول إن بدل الواحد ما يتخيل مجال خفي بيطلع من المغناطيس ويشد الإبرة ، يتخيل عدد ضخم جداً من حبيبات الفوتون بيطلع من المغناطيس ويشد الإبرة؟

أم م م م م م م

أيوة حاجة زي كدة. بص أنا علي فكرة مبسط الأمور قوي علشان نعرف نتخيل صورة في دماغنا ، لكن الواقع إن التخيل هنا صعب جداً ومن المستحيل إنك تحط صورة دقيقة لهذه التفاعلات. ليه مستحيل يا عم؟ أقولك ليه. لأننا مش متعودين علي قواعد ميكانيكا الكم إلي هي أساس كل ده ، إحنا متعودين علي قواعد ميكانيكا نيوتن إلي بنشوفها في حياتنا كل يوم. لكن ميكانيكا الكم ليها قواعد لا تنطبق علي الحاجات إلي بنشوفها في حياتنا اليومية. صحيح المعادلات صحيحة والتجارب بتثبت المعادلات ، لكن التخيل بيبقي صعب جداً ، ولذلك التصورات إلي كتبتها في هذه المقالة لهي تصورات تقريبية جداً جداً جداً.

كويس ، أدينا عرفنا إن المجالات التلاتة بتوع النموذج القياسي هم في الواقع جسيمات وحبيبات. طيب والجاذبية؟ القوة الرابعة؟ وضعها إيه؟ زي ما ذكرت في المقال الأول الجاذبية لسة مانعرفش علاقتها بميكانيكا الكم إيه ، ولذلك إحنا بنفترض إنها هي كمان عبارة عن جسيمات وحبيبات ، لكن هذه الجسيمات لم نكتشفها حتي الأن معملياً لأننا ماعندناش تجارب تسمح بقياسات "كَمِية" للجاذبية. مع ذلك فهي ليها إسم ، بيسموها الجراڤيتون

Graviton

حلو قوي. وصلنا لمربط الفرس: المجالات مكونة من جسيمات. حط فوقيهم بقي الجسيمات التانية إلي موجودة في الطبيعة وأنا وإنت درسناها في ثانوي زي الإلكترون والكواركات وإنت يبقي عندك صورة كاملة لقوي الطبيعة وتفاعلاتها مع بعض ومع المادة. ويبقي النموذج القياسي من أوله لأخره ليس إلا النظرية الرياضية إلي بتحكم خواص وعلاقات هذه الجسيمات مع بعضها. ونقدر نلخص النموذج القياسي كما في هذه الصورة:
(مصدر الصورة: http://quantum.goetheanum.org/The-Standard-Model-of-Fundamental-Particles-and-Interactions.6482.0.html)

ومن الملاحظ إن الصورة دي فيها جسيمات ما إتكلمناش عنها زي النيوترينو بأنواعه الثلاثة والميون والتاو. هذه الجسيمات الغريبة مش معتادة لينا ومادرسناهاش في ثانوي لأنها مش داخلة في تركيب الذرة. وفيه جسيمات أخري مش ظاهرة في الصورة لأنها حالة خاصة مثل الهيجز والجراڤيتون.

ما علينا.

كدة نبقي وصلنا لنهاية القصة وملخصها كالأتي: أنا ، وإنت ، وهو ، وهي ، والترابيزة ، والكرسي ، والحيطة ، وكوكب الأرض ، والشمس والكون كله لسنا إلا محيط عميق من عدد كبير جداً من هذه الجسيمات طايرة يمين وشمال وبتتفاعل مع بعضها. أدي كل الحكاية ، سهله مش كدة؟ :-)

كيف تتعرف علي العلم الزائف

موضوعنا هنا هو إستكمال لموضوع "قائمة التخاريف العلمية العربية" ، وجزء مهم من القصة كلها شرحته في مقالي ‫"‫‫خواطر حول المنهجية العلمية"‫ موضحاً فيه كيف يتم البحث العلمي وكيف يصحح العلم بعضه البعض ‫، ثم مقالي عن كيفية التعامل مع العلم الزائف. وهناك أيضاً أكثر من محاولة علي الإنترنت تخاطب نفس الموضوع (أنظر أخر المقال) لكني أردت أن أدلو بدلوي فإستحملوني معلش.

وصلتني بعض التساؤلات حول قائمة التخاريف ومفادها كالأتي: إنت بتعرف إزاي الفرق بين العلم الحقيقي والعلم التخريفي أو الزائف؟ يعني مش يمكن يكون بعض هذه المواضيع التي أدرجتها في القائمة علم بجد وإكتشاف عبقري مغمور وإنت ظالمهم؟ 

الحقيقة إحتمالية إنه يمكن يكون بعض هذه المواضيع علم بجد وإكتشاف عبقري جديد لم يجود الزمان بمثله واردة ، ولكني أقدر أقطع بمنتهي الثقة إنها إحتمالية ضعيفة جداً جداً جداً ، وإن إحتمالية سقوط نيزك من المريخ علي دماغي دلوقتي وأنا بكتب الكلام ده أكبر بكتير جداً (ماحصلش على فكرة).

ليه؟

أقولك ليه. لأن العلم ياخواننا مابقاش زي زمان. في القرون الوسطي لما كانت العلوم في الغرب وفي الشرق لازالت في أولها كان ممكن واحد قاعد لوحده كدة ماهواش خريج جامعة ولا حاجة ولا عمره إتصل بعلماء أخرين ولا راح مؤتمر ولا نشر بحث ، كان ممكن يفكر ويتدبر ويعمل أبحاث ويصل لإكتشاف حقيقي. لأن أياميها العلم كان لسة في أوله وبإمكان أي واحد يدرس كل العلم إلي في الدنيا في سنوات معدودة لوحده بمجرد قراية ما كان متوفر من كتب قليلة ويضيف عليه كمان. وكان عادي جداً نسمع عن فلان الفلاني الكيميائي والمهندس والطبيب والفيلسوف والفلكي ويحمل كل هذه العلوم في دماغه في أن واحد! لكن بمرور الزمن وتوسع العلوم إبتدي يبقي مستحيل شخص واحد يلم بكل هذه العلوم مرة واحدة ، ولا حتي بواحد من هذه العلوم بكل تفاصيله. مافيش حاجة إسمها علشان أنا بتاع فيزيا يبقي عارف كل حاجة عن كل فروع الفيزيا. بالعكس أنا كتير جداً بتسئل أسئلة فيزيائية ماعرفش أجاوب عليها لأنها في فرع من الفيزياء مش تخصصي ، خلاص الدنيا إتغيرت (بس بقدر علي الأقل أعرف ألاقي الإجابة فين). وإبتدا العلماء في كل الحضارات يقسموا العلوم شُعَب وفروع ويضعوا أصول التقسيم في ذلك ، وشوية شوية نظام الجامعات المعروف النهاردة كبر وإنتشر وتفوق علي نظام الكتاتيب السابق له (الكُتَّاب هنا بمعني واحد قاعد تحت شجرة ومعاه عشرين تلاتين شاب بيعلمهم ، وده نظام معروف من أيام المصريين القدماء والإغريق ومش مرتبط بتحفيظ القرآن فقط كما هو سائد). وبمرور الوقت وبالتجربة والخطأ وضع العلماء أصول للبحث العلمي (مرة تانية كما شرحت هنا) نلتزم كلنا بها لا لشيء إلا لأنها أثبتت بمرور السنين والقرون أنها أفضل وسائل للبحث والإكتشاف.

ولذلك حين أري شُغل المفروض إنه علمي لكن خارج عن هذه المنظومة أعرف علي طول إنه في الأغلب تخريف ، من غير تفاصيل ومن غير حتي ما يكون الموضوع في صميم تخصصي. وناس تقولي مانت ماقريتش الموضوع بالكامل ، وماشفتش بعينك ، تعالي نوريك. مش محتاجة صدقوني ، وده مش أنا بس ، أي واحد بيشتغل في منظومة البحث العلمي يقدر يعمل كدة. أنا فاكر مثلاً الهجوم الرهيب إلي كان علي الدكتور عصام حجي لأنه إنتقد جهاز الكفتة الشهير فور الإعلان عنه ، وإزاي وإزاي ينتقد حاجة مش في تخصصه ، ده حتي ما كانش راح شافها أصلاً. الدكتور عصام طبعاً كان معاه حق ساعتها لأنه عالم مُطَّلع علي أصول المنهج العلمي وعارف إلي أنا بقوله ده. أنا برضه ساعتها قلت نفس الكلام علي صفحتي بالفيسبوك (هنا وهنا وهنا وهنا وهنا وهنا وهنا) ، وكل إلي أعرفهم من الباحثين قالوا نفس الكلام ‫(‫‫مثلاً هنا)‫.
ماعلينا ده كان مجرد مثال ، نرجع لموضوعنا.

أدرج أسفله قائمة بالنقاط الأساسية إلي لو سيادتك شفت أياً منها أو بعضها أو كلها يتحقق في موضوع معين المفروض إنه إكتشاف علمي تعرف علي طول بدرجة ثقة عالية إنه تخريف ، وتزيد درجة الثقة مع زيادة عدد النقاط المتحققة في الموضوع. والقائمة للقاريء العادي وليست للمتخصص ، لأن المتخصص له بالإضافة إلي ما في هذه القائمة حاجات تانية بياخدها في الإعتبار زي علمه بأن البحث موضوع التساؤل يخالف مئة عام من التجارب المعملية مثلاً. 

ملحوظة هامة: القائمة ليست نهائية ، سأضيف عليها كل ما أفتكر حاجة ، ولو القاريء عنده إقتراح ياريت يقولي.

نقول إذاً أنه إذا تحقق الأتي كلياً أو جزئياً في أي خبر أو إكتشاف المفروض إنه علمي إعرف فوراً إنه تخريف:

1. الإكتشاف تم إعلانه في مؤتمر صحفي أو في برنامج في التليڤزيون أو في الجرائد وذلك بدون أن يكون قد تم نشره في مجلة علمية خاضعة للتحكيم العلمي حيث تتم المراجعة والتفحيص والتمحيص من قبل علماء أخرين.
2. الباحث نَشر إكتشافه في مجلة علمية بالفعل ، لكن بعد التقصي نكتشف أنها من نوع predatory journal ‫(‫مجلة إنتهازية‫)‫ أي مجلة تنشر أي شيء لأي أحد بدون تحكيم علمي سليم بهدف الربح (إفتح الرابط لتري قوائم بهذه المجلات) ، وهؤلاء كثيرين جداً والإنترنت بقت غابة. ملحوظة‫: هنا قائمة كبيرة بالمجلات العلمية الحقيقية المعتمدة‫.‫
3. حجم الإدعاء لا يتفق مع الأدلة التي يقدمها الباحث. ربما تحتاج هذه النقطة لشيء من العلم بالموضوع من قبل القاريء ، لكن يمكن لغير المتخصص أحياناً تقييم ذلك.
4. حجم الإدعاء لا يتفق مع سن الباحث ، يعني طالب ثانوي مستحيل يحطم النسبية إلي بتاخد عشر سنين علشان تتفهم بس ، إبتدا يبحث فيها إمتي ده؟ في الحضانة؟ والعبقرية دي ماظهرتش عليه قبل كدة؟
5. الباحث عامل موقع علي الإنترنت بينشر أفكاره بدون أن يكون بالفعل قد نشر في مجلة أو حتي في مؤتمر. والموقع كله في الغالب تلاقيه مخصص للتمجيد في عظمة الباحث ومقدراته العلمية.
6. الباحث بيشبه نفسه بإسم مشهور في العلوم زي "حنفي أينشتاين" أو "عباس نيوتن."
7. الباحث مسمي نظريته بإسمه. العالم الحقيقي لا يفعل ذلك.
8. الباحث يدعي أن دولاً أخري عرضوا عليه المال ليشتروا إكتشافه أو حاولوا إختطافه.
9. الإدعاء أن النظريات المقبولة في العلوم مثل النسبية أو التطور هي مجرد "نظريات" غير مثبتة ، لأن ده يدل علي إنه مش فاهم كلمة "نظرية" يعني إيه ، وبيخلط بين كلمة "نظرية" وبين كلمة "فرضية."
10. الإدعاء إنه مرشح لجايزة نوبل أو سيتم ترشيحه لها (دايماً بتبقى نوبل ، عمرهم ما بيختاروا إسم جايزة تانية).
11. الإدعاء إن العلماء الحقيقيين عاملين رُبَّاطِيَة عليه علشان مايقطعش عيشهم بنظرياته العبقرية الفذة.
12. يتحداك أن تُثْبِت إن كلامه غلط ولو ما عرفتش تثبت يبقي هو صح ، لأن العلم مش كدة ، هو إلي عليه مسئولية إنه يثبت إن كلامه صح ، البينة دائماً على من إدعى.
13. دائماً يقول "أثبت فلان وأثبت علان" ويستدل بأسماء محددة كمراجع (يعني لا يستدل بأبحاث الناس ولكن يستدل بالناس نفسهم وهناك فرق) ، وأحياناً يقول "أثبت الغرب" بدون ما يقول مين. العلم مش ناس ، العلم منهج معين وله أصوله. مش علشان واحد قال كذا يبقي كلامه صح كدة من غير دليل ، حتي لو كان ستيفن هوكينج نفسه.
14. لا يحمل الباحث شهادة في الموضوع إلي بيتكلم فيه ، هل ممكن ينتج عن واحد دارس أحياء مثلاً أو صيدلة نظرية سليمة في الفيزياء تقلب الدنيا وتغير مفاهيمنا؟ هو الحقيقة نظرياً ممكن لكن دي حاجة ماحصلتش من أيام إبن سينا. لاحظ إن النقطة ده مهمة جداً في العلوم الأساسية تحديداً لأن هذه العلوم لها تفاصيل ومعامل لا تتوفر إلا في الجامعات. الوضع يمكن مختلف في أمور أخري مثل الأدب والفن. مؤلف رواية تكسر الدنيا مش ضروري مثلاً يكون خريج كلية أداب. وفنان يغني أو يرسم مش ضروري يكون خريج معهد الموسيقي أو الفنون الجميلة.
15. الباحث بيدعي إنه أستاذ في جامعة كذا في بلاد الواق الواق ، ولما تدعبس وراه وتفتح موقع الجامعة تلاقيه كداب ماهواش أستاذ فيها أو علاقته بالجامعة المذكورة علاقة هامشية‫.‫
16. بيدعي إنه إكتشف نظرية علمية من دراسته لنصوص كتاب ديني مقدس بدون أي إثباتات علمية معملية أو رياضية ، مجرد بس من فهمه هو للنصوص. لاحظ إن هذا لا يقدح في الكتاب الديني المذكور ولكن النصوص الدينية ثابتة وقابلة للتأويل ، العلم مش كدة.

أدي القائمة إلي الأن.

بالرغم من كل ده ، يوجد أحياناً من وقت لأخر أشخاص من الصعب إثبات إنهم مخرفين ، أنا عن نفسي في الغالب بقدر أعرف إذا كان الشخص مخرف ولا لأ في أقل من خمس دقائق ، لكن يصح برضه أقولك إنه كان في القائمة واحد أو إتنين كانوا سابكين اللعبة كويس وأخدوا مني نص ساعة علشان أعرف دول بجد ولا إيه حكايتهم. فمش دايماً الدنيا سهلة وبسيطة. وبالعكس هناك من وقت لأخر شخص تنطبق عليه واحد أو إتنين من نقاط هذه القائمة ويطلع كلامه مش تخريف وفيه فعلاً شوية علم بجد أو حتي بدايات علم بجد ، لكن دي نادرة جداً وما شفتهاش بتحصل في حياتي إلا مرة واحدة بس.

أنهي كلامي معكم بقائمة ببعض المواضيع المشابهة التي قام بها أخرون ، كما أحب أوضح مرة تالتة إذا أراد القاريء أن يعرف تفاصيل أكثر عن المنهجية العلمية وكيف تتم الأبحاث في العلوم فلي مقال هنا يوضح هذه التفاصيل أنصح بقراءته. 

مقال هام‫: إزاي تبقي عالم كبير في تلاتين ثانية

مواضيع مشابهة للمزيد من الإطلاع:

1. العلم المزيف
2. Carl Sagan's baloney detection kit
3. John Baez' Crackpot Index
4. How to become a bad theoretical physicist
5. Warren Siegel's quack page
6. How to spot pseudoscience
7. Skeptoid

هو إيه بقي النموذج القياسي للفيزياء إلي بيقولوا عليه ده؟

النموذج القياسي (أو المعياري) للفيزياء أو مايسمي بال

Standard Model

هو مجموعة كبيرة من النظريات الفيزيائية المتقاربة لبعضها البعض من حيث مكوناتها الرياضية والهدف منها تفسير طريقة عمل ثلاثة من القوي الطبيعية إلي بنشوفها حوالينا وهي كالتالي:

القوة الكهرومغناطيسية:

دي الوحيدة يمكن إلي رجل الشارع الغير متخصص ممكن يكون سمع عنها ، لأنه بيتعامل معاها كل يوم. أي لحظة تستخدم فيها جهاز كهربائي إنت بتتعامل مع القوة الكهرومغناطيسية. النظرية الأساسية التي تحكم عمل هذه القوة وضعها العالم الأسكتلندي الأشهر جيمس ماكسويل

James Maxwell

في منتصف القرن التاسع عشر. الحقيقة ماكسويل ده حقه مهضوم في الشهرة. كلنا سمعنا عن أينشتين وعن نيوتن وإلي بيقروا شوية زيادة سمعوا عن هايزنبرج وپلانك مثلاً ، لكن قليل من غير المتخصصين سمع عن ماكسويل ، مع إننا ، إحنا بتوع الفيزيا ، بنعتبره من أعظم علماء الفيزياء في التاريخ جنباً إلي جنب مع أينشتين ونيوتن. يمكن مش مشهور علشان شغله كان فيه رياضيات تقيلة بتخلي حتي طالب العلوم ينام ويشخر في وسط المحاضرة ويطلع مش فاهم حاجة؟ يمكن. يا أخي ده أنا حتي لما بعمل جوجل لإسمه مابيطلعليش أول حاجة ، بيطلعلي بداله واحد مغني راپ أمريكاني!! حتي جوجل مش محترم ماكسويل.

ما علينا ، طيب ماكسويل ده عمل إيه؟ أولاً جمع كل المعادلات الرياضية إلي كانت موجودة قبله بتوصف الظواهر الكهربية (أيوة الكهربا إلي بتكهرب دي) والمغناطيسية (البتاع ده إلي بيشد المعادن) وحطها في صورة جديدة وصححها ونقحها وإستخرج منها مجموعة من المعادلات هي الأساس البحت لكل من الظاهرتين ، مثبتاً في ذلك تلات حاجات:

أولاً إن أي ظاهرة كهربية أو مغناطيسية تستطيع أن تستخرجها من هذه المجموعة الوحيدة من المعادلات ومش محتاج غيرها ، يعني زي ما بقول للطلبة بتوعي المعادلات دول جواهم التليڤزيون بتاع بيتكوا بس إنت مش واخد بالك.
ثانياً إن الكهربية والمغناطيسية وجهان لعملة واحدة ، وجود دي يسبب التانية والعكس. وده في حد ذاته إنجاز لأنه عمل توحيد مابين ظاهرتين كانوا قبليه منفصلتين تماماً.

ثالثاً أثبت نظرياً (وتم الإثبات معملياً لاحقاً بعد وفاته) أن الضوء نفسه (أيوة الضوء ، إلي بينور ده) ليس إلا موجات كهرومغناطيسية وفتح باب كبير للأبحاث التي تلته في مجالات دراسة الضوئيات وكانت سبب إختراع الراديو وغيره كتير.

يعني الراجل عمل شغل كبير جداً وخرجت من إيده نظرية كاملة لأحد أهم قوي الطبيعة. من غير النظرية دي كان زمان سيادتك لسة بتصحي الصبح تولع الشمعة أو لمبة الجاز. النظرية بتاعته إسمها

Maxwell's theory of Electrodynamics

ولما تحط معاها موضوع أخر إسمه ميكانيكا الكم تصبح

Quantum Electrodynamics

أو

QED

حنتكلم علي موضوع ميكانيكا الكم ده وأهميته تحت.

القوة النووية القوية:

أيوة إسمها كدة ، بالإنجليزي

Strong nuclear force

بس من سوء حظنا في اللغة إن "فورس" و"سترونج" كلمة واحدة في العربي. ما علينا. القوة دي سيادتك إنت مش بتتعامل معاها بصورة مباشرة ، لكن من غيرها ما كانش حيبقي ليك وجود أصلاً. لأن مجال عملها داخل نواة الذرة فقط ولا تخرج عنه بكثير. إحنا عارفين إن نواة الذرة جواها بروتونات ونيوترونات لازقين في بعض وما بينفصلوش. إتعلمنا كدة في ثانوي. بس إلي ما قالولهولناش هو لازقين في بعض إزاي؟ القوة إلي ماسكاهم في بعض هي دي القوة النووية القوية. والقوة دي مجال عملها قصير جداً ، يعني لو طلعت برة النواة وقبل ما توصل لأول إلكترون بيلف حوالين النواة تكون القوة دي ضعفت إلي الصفر تقريباً ولذلك ما إكتشافناهاش لغاية القرن العشرين لما التكنولوجيا سمحت لينا بالقياس جوة الذرة وجوة النواة. والقوة دي بتعمل علي مستوي أقل كمان من الپروتون والنيوترون. يمكن تكون سيادتك سمعت عن إن الپروتونات والنيوترونات جواها حاجات أصغر منها إسمها الكواركات

Quarks

الكواركات دي بقي هي إلي بتشد وتجذب مع بعض بإستخدام القوة النووية القوية ودي حاجة ما ظهرتش للتجارب بتاعتنا لغاية الستينيات من القرن العشرين.
أما النظرية الرياضية إلي مبني عليها أسس هذه القوة فهي نظرية إكتشفها عالمان إسمهم

Chen Yang

Robert Mills

في القرن العشرين ، وتعتبر نظرية يانج ميلز دي تعميم أكثر شمول من نظرية ماكسويل ، يعني هم شبه بعض رياضياً بس ممكن إعتبار نظرية ماكسويل حالة خاصة. وفيها أيضاً مجموعة من المعادلات تصف القوي النووية القوية في حالات معينة. في هذه الحالات تصبح نظرية يانج-ميلز ما نسميه ب

Chromodynamics

وهي ما يصف القوي النووية القوية بدقة. فاضل بقي زي ما عملنا في نظرية ماكسويل نحط ميكانيكا الكم ويبقي عندنا نظرية إسمها

Quantum chromodynamics

أو

QCD

ويبقي عندنا وصف تفصيلي جميل ودقيق إلي حد كبير لما يحدث داخل النواة بين هذه الكواركات. صحيح إن الكروموديناميكس دي أقل دقة من نظرية ماكسويل لكن قلة الدقة دي راجعة لأننا لسة بنشتغل فيها وفيه لسة أسئلة مفتوحة.

القوة النووية الضعيفة:

أنا عارف والله إنها أسماء مضحكة ، القوة النووية القوية والضعيفة ، لكن هي إسمها كدة حعملكوا إيه؟

Weak nuclear force

دي بقي قوة بتشتغل برضه داخل النواة ، وكما يبدو لينا كل فايدتها في الحياة إنها القوة إلي بتنظم ما نسميه بالإشعاع. إحنا عارفين إن بعض الذرات من وقت لأخر بتلفظ من جواها جسيمات ماشية بسرعة عالية ، دي المواد إلي بنسميها مشعة زي اليورانيوم مثلاً إلي بيستعمل في المفاعلات النووية والقنابل الذرية والراديوم إلي ليه تطبيقات طبية (أيوة بتاع مدام كوري ده) ، وكان السؤال هي الذرات دي بتلفظ هذه الإشعاعات ليه؟ القوتين الكهرومغناطيسية والنووية القوية المفروض يمسكوا في تلابيب الإشعاعات دي وما يسمحولهومش يطلعوا من الذرة. إلي أن إكتشفنا القوه النووية الضعيفة إلي كل شغلانتها إنها "تزق" الجسيمات دي برة النواة ومن هنا يولد الإشعاع. طيب هو الإشعاع ده لازمته إيه غير التطبيقات العسكرية والطبية بتاعته؟ أنا بقول إن لازمته إن من غيره ماكنتش سيادتك حتبقي موجود تقرا الكلام ده أصلاً ، لأن الإشعاعات دي هي المسئولة تاريخياً عن ما نسميه بالطفرات أو

mutations

وهو تغير التركيبة الذرية والجزيئية للمركبات الكيماوية التي ينتج عنها خواص جديدة للأحياء إلي بيحصل بينها نشوء وإرتقاء إلي بينتج عنه التطور إلي أنتج سيادتك وأنتجني. يعني من غير القوة النووية الضعيفة دي ما كانش حيبقي فيه حياة أصلاً.

عموماً مش قضية ، مش كل حاجة في الطبيعة لازم يكون ليها سبب أصلاً. المهم إن القوة دي هي ثالث قوة من قوي الطبيعة تشكل النموذج القياسي. المعادلات بتاعتها أيضاً مشتقة من معادلات يانج وميلز لكن تحت ظروف مختلفة. اللطيف في الموضوع إنه من حوالي أربعين سنة إكتشف ثلاثة علماء ، إثنان أمريكيان هم

Steven Weinberg

Sheldon Glashow

وواحد پاكستاني إسمه محمد عبد السلام ، إكتشفوا إن هناك طريقة لتوحيد القوة النووية الضعيفة مع نظرية ماكسويل وأصبح عندنا مجموعة من المعادلات توصف الظاهرتين مع بعض حتة واحدة ، ومن هنا ولدت نظرية إسمها

Electroweak model

نظرية الكهروضعيفة (سوري والله أنا أسف‫)‫ إلي بتجمع بين طياتها القوتين الكرومغناطيسية والنووية الضعيفة‫.‫

الثلاثة نظريات دول

Quantum electrodynamics

Quantum chromodynamics

Electroweak model (containing electrodyamics too)

هم إلي بنسميهم مع بعض كدة "النموذج القياسي أو المعياري للفيزياء" ، لأنهم كلهم علي بعضهم بيشتغلوا سوا لتفسير معظم ظواهر الكون. القوة الوحيدة إلي فاضلة مش موجودة في النموذج القياسي هي قوة الجاذبية ، ودي ليها نظرية منفصلة لوحدها إسمها ‫"‫النسبية العامة‫"‫ أو

General theory of relativity

بتاعة عمنا ألبرت أينشتاين. طيب هو إحنا ليه ما حطيناش نسبية أينشتاين مع النموذج القياسي؟ لأسباب مختلفة ، مثلاً هناك عوامل مشتركة بين النظريات الثلاثة ماهياش مشتركة مع نسبية أينشتاين ، منها وأهمها هو إن النظريات الثلاثة مبنيين علي معادلات متشابهة ومتقاربة من بعضهها ، معادلات ماكسويل ويانج ميلز ، لكن النسبية قائمة علي معادلات مختلفة تماماً ولها أصول رياضية منفصلة ، والسبب التاني إن النظريات الثلاثة يخضعون لقواعد ميكانيكا الكم كما أوضحنا لكن نسبية أينشتاين لا تخضع لقواعد ميكانيكا الكم لسة. ولأنها نظرية مختلفة تماماً عن التلاتة التانيين ماحدش لسة عارف يدخل فيها ميكانيكا الكم إلي اليوم. السبب التالت هو إن الجاذبية ضعيفة جداً مقارنةً بالتلاتة التانيين ، ولذلك أي تجارب بتتعمل علي الذرات ومحتواها بتهمل الجاذبية تماماً لأنها ضعيفة ومستحيل تقريباً قياسها علي مستوي صغير ، ولذلك النظريات التلاتة بتوع النموذج القياسي شغالين كويسة في الذرة وما تحتها والجاذبية ما بتقمش بأي دور ‫(‫‫علي حد معرفتنا)‫.

طيب يا عم فاضل حاجة واحدة مش واضحة ، هي إيه ميكانيكا الكم دي وليه مهمة يعني؟ عمال تحشرها في كل حاجة من أول المقال ومسببالكوا مشكلة مع قوة الجاذبية وبتاع‫.‫ ما طناش وخلاص وقشطة وكل حاجة وسيبكوا من ميكانيكا الكم ومش ضروري تحشروها في كل حاجة كدة.

شوف سيادتك ، ميكانيكا الكم هي المعادلات الميكانيكية التي تحكم تصرف أي جسم علي مستوي صغير جداً جداً ، يعني أنا وإنت عارفين إن ميكانيكا نيوتن بتاعة تالتة ثانوي بتحكم تصرفات الحاجات إلي بنشوفها في حياتنا اليومية زي العربيات في الشارع وصواريخ الفضاء والهندسة بأنواعها وكل حاجة بتحصل حواليك تقريباً ، لكن علي مستوي الذرة وأقل من ذلك معادلات نيوتن لا تعمل ونستعيض عنها بما يسمي بميكانيكا الكم. ونظراً لأن معادلات النموذج القياسي كلها بتحكم الذرة وما تحتها فميكانيكا الكم مهمة جداً وإلا مش حنعرف نعمل حاجة. ولذلك بدون ميكانيكا الكم لا يوجد النموذج القياسي. أدي كل الحكاية.

بس يا سيدي أدي ملخص سريع جداً للنموذج القياسي أو المعياري ‫"‫الستاندارد موديل.‫"‫ فاضل بقي تعرف إن هذا النموذج هو الأساس العلمي لكل ما تسمع عنه من أخبار جاية من مصادم الهادرونات مثلاً ، والإكتشافات إلي بتسمع عنها زي إكتشاف الهيجز أو الكوارك الخماسي كلها من معادلات النموذج القياسي.

يعني النموذج القياسي بيشكل ثلاثة أرباع (من غير الجاذبية) فهمنا للظواهر الكونية ، ده بالإضافة إلي إنه من غيره ماكانش حيبقي عندك حاجات زي الليزر أو الترانزستور أو الإلكترونيات الحديثة ولا حتي كان حيبقي عندك حاجة زي الإنترنت (قصة طويلة). يعني ماتجيش تقولي هو الكلام ده فايدته إيه أصلاً أحسن أنا زهقت من السؤال ده ‫:-‫)‫

 ودمتم 

إقرأ الجزء الثاني هنا