[@سعوديه@]

روعة الفيزياء
وصلى الله وسلم على الهادي الامين سيدنا محمد ابن عبدالله
پول ديراك وجمال الفيزياء
سجل بأمور جديرة بالذكر
في عام 1931 كتب أحد المحاضرين في جامعة كامبردج، إلى أهله يقول: «كان قريب الشبه بالفكرة التي لدينا عن غاندي. لقد دعوناه إلى العشاء.. كان عشاء لطيفا متواضعا لكنني متأكد من أن الأمر سيان لديه لو كنا قدمنا له حساء فقط. إنه يذهب إلى كوبنهاغن بالباخرة عبر بحر الشمال لأنه يعتقد أن عليه أن يشفى من دوار البحر. إنه لا يسعه أن يقول إلا ما يعتقد به حقا. ولو أنه خُلق في عصر غاليليو لأصبح شهيدا سعيدا جدا.»
كان ديراك يتغدى ذات يوم بصحبة ڤگنر و< M.پولانيي>، فجرت مناقشة حامية حول العلم والمجتمع لم يتفوه خلالها ديراك بكلمة واحدة. ولما طُلب إليه أن يتكلم ويعطي رأيه أجاب: «يوجد دوما أناس يحبون الكلام أكثر ممن يحبون الإصغاء.»
وفي مناسبة أخرى كان ديراك يستضيف فيزيائيا فرنسيا يتكلم الإنكليزية بصعوبة وكان ديراك يصغي إليه وهو يفتش عن الكلمات الإنكليزية ليعبر عن رأيه. وكان أن دخلت الغرفة أخت ديراك وسألت أخاها شيئا باللغة الفرنسية، فأجابها ديراك بالفرنسية بطلاقة، مما أثار بالطبع حنق الضيف فانفجر قائلا: «لماذا لم تخبرني بأنك تتكلم الفرنسية.» فأجابه ديراك بأدب: «إنك لم تسألني قط.»
روعة الفيزياء
<إرڤين شرودنگر>
وعندما مر ديراك بمدينة بيركلي وهو في طريقه إلى اليابان عام 1934 قابله <روبرت أوبنهايمر> وقدم له كتابين ليقرأهما في سفره. فرفض ديراك بأدب قائلا بأن قراءة الكتب تشوش التفكير. وقد أهداه الفيزيائي الروسي پيتر كابتزا ذات مرة ترجمة إنكليزية لرواية <دستويفسكي>: الجريمة والعقاب. وبعد مدة سأله كابتزا عما إذا كان قد استمتع بقراءة الكتاب، فلم يسمع منه سوى التعليق التالي: «إنه جيد، لكن الكاتب أخطأ في أحد الفصول حين تكلم عن شروق الشمس مرتين في يوم واحد.» وقد قرأ أيضا، بناء على توصية من أحد زملائه، <رواية تولستوي>: «الحرب والسلم»، فاستغرق ذلك منه سنتين.
روعة الفيزياء
< J روبرت أوبنهايمر>
كان ديراك يتهرب من الدعاية. وقد خطر له في بادئ الأمر أن يرفض جائزة نوبل. كما أنه هرب إلى حديقة الحيوانات يوم تنصيبه أستاذا في كامبردج، كي يتحاشى التهاني. كان يرفض كل أوسمة الشرف ـ ومع ذلك فقد مُنح كثيرا منها غيابيا ودون موافقة منه على ما يبدو.
وفي نحو عام 1950 عُيِّن ديراك مشرفا على أطروحة<دونيس شياما>في كامبردج، الذي دخل عليه ذات يوم يقول بحماس: «أستاذ ديراك، لقد فكرت منذ برهة بطريقة لربط تشكُّل النجوم بمسائل كونية، فهل لي أن أخبرك بها؟» فأجاب ديراك: «لا.» وانتهى الحديث. ويبدو أن ديراك لم يكن يدرك أن إيجازه وصراحته يمكن أن تُفهما ضربا من الوقاحة أو الفظاظة.
روعة الفيزياء
< پيتر كابتزا>
كان ديراك في دروسه يجهد في عرض النصوص بأقصى الوضوح وبشكل مباشر. وكان يرى من غير المنطقي أن يغير جمله المختارة بعناية إذا كان السبب الوحيد أن السامع لم يفهمها، وقد حدث أكثر من مرة أن طلب إليه أحد الحاضرين أن يعيد التعبير عن فكرة لم يفهمها، قاصدا بذلك أن يسمع منه شرحا أطول، لكن ديراك كرر ما قاله من دون أن يغير كلمة واحدة.
لقد كتب ديراك عام 1977 قائلا: «أعتقد أن شرودنگر كان أكثر الفيزيائيين الذين قابلتهم قربا مني. كنت أجد نفسي متفقا معه بأسرع مما أتفق مع أي شخص آخر. وأظن أن سبب ذلك يعود إلى أننا كنا، كلانا، نستسيغ جدا جمال الرياضيات.. كان ذلك ضربا من الإيمان الراسخ لدينا بأن كل المعادلات التي تعبر عن القوانين الأساسية للطبيعة يجب أن تنطوي في جوهرها على جمال رياضياتي كبير.»
روعة الفيزياء
< أوجين ڤگنر>
وفي الشهر 9/1932، انتخب ديراك ليحتل كرسي الرياضيات، الذي كان يحتله نيوتن في جامعة كامبردج لمدة ثلاثين عاما، واحتفظ به 37 عاما (يحتله الآن ستيفن هوكنگ). وفي ذلك الشهر عرض فيزيائي شاب اسمه<كارل أندرسون>من معهد كاليفورنيا التقاني (CIT)، في بحث نشر في مجلة ساينس Science، ما بدا له ـ في الأشعة الكونية ـ «إلكترونا موجب الشحنة وذا كتلة تضاهي كتلة الإلكترون،» وعلى الرغم من أن هذا الاكتشاف لم يكن مستوحى من نظرية ديراك، فقد صار هذا الجسيم الذي سُمّي «بوزترونا» يعتبر عموما إلكترون ديراك المضاد. وعندما تسلم ديراك جائزة نوبل في ستوكهولم، في الشهر 12/1933، كان عنوان محاضرة ذلك الفيزيائي الشاب حيث كان عمره 31 عاما: «نظرية الإلكترونات والبوزترونات.» وبعد ثلاث سنوات نال أندرسون، وكان عمره 31 عاما أيضا، جائزة نوبل على انتزاعه جسيم ديراك من مملكة المفترضات.

إن النظرية الكمومية التي تُعنى بالحقل الكهرطيسي تسمى اليوم الإلكتروديناميك الكمومي. وفي أواسط الثلاثينات بلغت قضية صياغة نظرية كمومية نسبوية مقبولة مرحلة الأزمة، فاستنتج عدد من الفيزيائيين أن من الضروري إجراء تغيير حاسم في أسس الفيزياء. كان ديراك من المساهمين الرئيسيين في الإلكتروديناميك الكمومي في أواخر العشرينات، وكان مشمئزا من العيوب التي كانت تشوب الإطار النظري القائم لذي كان مبنيا على نظرية طرحها هايزنبرگ وپاولي عام 1929 ونعتها ديراك بأنها «بشعة» وغير منطقية. زد على ذلك أن الحسابات التي تستخدم هذه النظرية قادت إلى تكاملات متباعدة ـ لانهائيات ـ لم يستطع أحد أن يجد لها معنى فيزيائيا. وفي عام 1936 وضع ديراك نظرية بديلة لم تكن الطاقة فيها منحفظة conserved. وعلى الرغم من أن هذا الاقتراح الجذري واجه تعارضا سريعا مع التجارب، استمر ديراك في انتقاد نظرية هايزنبرگ وپاولي وفي البحث ـ بعناد تقريبا ـ عن نظرية أفضل. وقد كتب عام 1979 معلقا على أعماله السالفة: «لقد قضيت عمري في البحث عن معادلات أفضل للإلكتروديناميك الكمومي، ومازلت بعيدا جدا عن النجاح، لكنني مستمر في هذه المهمة».

إن الانطلاق من نظرية تقليدية محسَّنة في الإلكترون كان أحد الطرق المنطقية التي يجب اتباعها للحصول على نظرية أفضل في الإلكتروديناميك الكمومي. وباتباع هذا الأسلوب عام 1938، حصل ديراك بخصوص الإلكترون على نظرية تقليدية ـ نسبوية أدخلت تحسينا كبيرا على النظرية القديمة التي كان<لورنتز>قد رسم إطارها في أوائل القرن. لقد أفضت نظرية ديراك إلى معادلة صحيحة لحركة الإلكترون على أساس أنه جسيم نقطي. ولما كانت هذه النظرية تتحاشى اللانهائيات وسواها من الحدود الرديئة التعريف فقد بدت قادرة على إعطاء إلكتروديناميك كمومي نظيف من التكاملات المتباعدة. لكن تبين أن صياغة نسخة مقبولة من الميكانيك الكمومي، بالاعتماد على هذه النظرية، أمر أصعب مما كان يظن ديراك فظل يكافح لحل هذه الصعوبات أكثر من عشرين عاما دون جدوى.

وكان أن ظهرت بين عامي 1947 و 1948 نظرية جديدة في الإلكتروديناميك الكمومي أتاحت للفيزيائيين التفافا عمليا على مصاعب اللانهائيات التي كانت تعطِّل العمليات الحسابية. فقد اقترح رواد هذه النظرية، وهم <توموناگا>في اليابان و<فاينمان>و<شوينگر> و<دايسون>في الولايات المتحدة، طريقة تسمى «إعادة الاستنظام» renormolization يتم وفقها إبدال القيم التجريبية المقيسة لكتلة الإلكترون وشحنته بالكميات اللانهائية التي تظهر في الحسابات النظرية. وقد تبين أن استبعاد تلك اللانهائيات بهذه الطريقة يؤدي إلى نبوءات بالغة الدقة. وكان من شأن النجاحات العملية العديدة لهذه النظرية أن أقنعت الفيزيائيين بتبني إعادة الاستنظام طريقةً للعمل في الإلكتروديناميك الكمومي.

ومع ذلك ظل ديراك يعارض طريقة إعادة الاستنظام معتبرا إياها «معقدة وبشعة» على غرار سابقتها، نظرية هايزنبرگ وپاولي، وذلك ـ حسب رأيه ـ لأن النظرية، التي تعمل باحتيالات رياضياتية مقصودة غير مستمدة مباشرة من مبادئ فيزيائية أساسية، لا يمكن أن تكون نظرية جيدة مهما بلغت جودة اتفاقها مع النتائج التجريبية. لكن اعتراضاته لم تلق صدى يذكر. وقد اعترف في أواخر حياته بأنه لم يصبح معزولا بين أقرانه فحسب بل وبأنه أخفق في كل محاولاته لبناء إلكتروديناميك كمومي آخر.

وعلى الرغم من ذلك كان لكفاح ديراك، في سبيل الحصول على نظرية حقل كمومية بديلة، نتائج مهمة، كانت إحداها نظريته التقليدية المهمة في الإلكترون التي جئنا على ذكرها. ومنها أيضا أنه أدخل رمزا صياغيا جديدا، يعرف باسم «براكيت» bracket، كان من شأنه أن منح هذه الموضوعات المقدرة الرياضياتية للفضاءات المتجهة vector spaces (التي يسميها بعضهم «فضاءات هلبرت»)، فكان أن أصبحت هذه الصياغة واسعة الانتشار بفضل الطبعة الثالثة لكتابه (1947): «مبادئ ميكانيك الكم»، وغدت اللغة الرياضياتية الفضلى في هذا الميدان.

لما كان اهتمام ديراك يقتصر، عموما، على مجالات خاصة، إلى حد ما، من الفيزياء الكمومية فقد أدهش أقرانه حين تدخل عام 1937 في علم الفلك بفكرة جديدة طورها بعدئذ إلى نموذج محدد للكون. كان اهتمامه هنا مستمدا في معظمه من اثنين من أساتذته السابقين، هما ميلن وإدينگتون، ومن مناقشات مع الفيزيائي الفلكي الهندي الموهوب، سيرامنيان <تشندرا سيخار>، الذي كان ديراك يشرف على أطروحته جزئيا. ففي أوائل الثلاثينات اضطلع إدينگتون ببرنامج بحث طموح غير تقليدي يهدف إلى استنباط الثوابت الأساسية في الطبيعة وذلك بإقامة جسر بين نظرية الكم وعلم الفلك. كان هذا البحث عن «نظرية أساسية»، كما سماها إدينگتون، يوسع مجال التفكير العقلاني إلى دنيا التكهن الميتافيزيائي ـ عملية نعتها أحد النقاد بأنها «تجمع بين شلل العقل وتسميم الخيال.» كان ديراك يشك في نجاح ادعاءات إدينگتون التخيلية لكنه كان مبهورا بفلسفته العلمية التي تؤكد مقدرة المحاكمة الرياضياتية البحتة، وباعتقاده بوجود صلة أساسية بين العالَم المكروي (الصغري) والعالَم الماكروي (الكِبري).

روعة الفيزياء
إن فكرة المادة المضادة، التي اقترحها ديراك عام 1931، نشأت مباشرة عن نظرية الثقوب التي ابتدعها وعبر عنها في رسالة بعث بها إلى نيلز بور في 26/11/1929. إنها تنبئ بوضوح أفكار ديراك ودقتها، ويقول فيها: «يبدو من المعقول أن نفترض أن حالات الطاقة السالبة ليست كلها مشغولة، بل إن هناك بضعة شواغر، أو «ثقوب»، يمكن توصيفها بدالة موجية، مثل مدار أشعة سينية. ومن شأن كل ثقب من هذا القبيل أن يَظهر تجريبيا بشكل شيء ذي طاقة موجبة لأننا إذا أردنا زوال الثقب (أي أن نملأه) علينا أن نودع فيه طاقة سالبة. زد على ذلك أننا نستطيع بسهولة..»

وفي أول نشرة له في علم الفلك ركَّز ديراك اهتمامه على الأعداد الكبيرة «البحتة» جدا، أو العديمة الأبعاد، التي يمكن تشكيلها بضم الثوابت الأساسية جبريا (كثابتة التثاقل وثابتة بلانك وسرعة الضوء وشحنة الإلكترون والبروتون وكتلتيهما) بما يجعل وحدات قياسها تُختزل في التقسيم. وكان يدَّعي أن هذه الأعداد الكبيرة وحدها تمتلك معنى عميقا في الطبيعة.

التنبؤ بالخط ألفا في طيف الهيدروجين
إن الخط ألفا في طيف الهيدروجين يدل بوضوح على التقدم الذي أُحرز في النظرية الذرية منذ أن أعطى نيلز بور أول تفسير له، عام 1913، وهو أنه ناجم عن انتقال كمومي واحد. وعندما كشفت التجارب المحسَّنة وجود بنية ناعمة في الخط ضم<سمرفلد>نظرية بور الذرية إلى نظرية آينشتاين النسبوية الخاصة كي يفسر هذه المركبات على أساس أنها نتيجة عدة انتقالات. وقد فشلت محاولات استنباط نتائج سمرفلد من الميكانيك الكمومي الجديد إلى أن جاءت، عام 1928، نظرية ديراك في الإلكترون وبرهنت على أنها تؤدي بالضبط إلى معادلة سمرفلد القديمة. لكن القياسات اللاحقة أسفرت عن بنية أنعم من ذي قبل تفسرت نظريا في أواخر الأربعينات بالإلكتروديناميك الكمومي الجديد الذي ابتدعه شوينگر وفاينمان وتوموناگا. كان ديراك ينفر من هذه النظرية الجديدة لأنها، حسب قوله، «ليست سوى مجموعة قواعد عمل،» لا نظرية مكتملة مبنية على أساس «سليم وجميل».
روعة الفيزياء
كان ديراك يعلم مثلا أن نسبة القوة الكهربائية، بين إلكترون وبروتون إلى القوة التثاقلية بين الجسيمين نفسهما، تساوي عددا كبيرا جدا، زهاء 10 39. وقد لاحظ، متعجبا، أن هذا العدد يساوي تقريبا عمر الكون (كما كان يقدَّر حينذاك) عندما يُعبَّر عن هذا العمر بوحدة زمنية ملائمة، كالفترة التي يقتضيها الضوء ليقطع قطر إلكترون تقليدي.

كان ديراك يعرف عدة علاقات من هذا القبيل بين أعداد بحتة كبيرة. لكنه بدلا من أن يعتبرها مصادفات محضة، ادعى أنها تشكل روح مبدأ كوني جديد مهم سماه فرضية الأعداد الكبيرة the Large Number Hypothesis: «إن أي اثنين من الأعداد الكبيرة جدا والعديمة الأبعاد الموجودة في الطبيعة يتصلان بعلاقة رياضياتية بسيطة أمثالها (معاملاتها) من رتبة الوحدة».

ومن هذا المبدأ استنتج ديراك فوريا ـ وجدليا ـ بأن «ثابتة التثاقل» G، متناسبة عكسيا مع عمر الكون وأنها يجب إذًا أن تتناقص باستمرار مع تزايد عمر الكون.

وفي عام 1938 استنبط ديراك من فرضية الأعداد الكبيرة عدة نتائج يمكن اختبارها عمليا وبنى نموذجه الخاص للكون معتمدا على ذلك المبدأ. لكن معظم الفيزيائيين والفلكيين ـ الذين تزايد امتعاضهم من التناول العقلاني لعلم الكون ـ رفضوا أفكار ديراك هذه. وبعد عدة عقود، أي في السبعينات، استأنف ديراك عمله في علم الكون مستندا أساسا إلى نظريته الأصلية. فدافع عن فرضية الأعداد الكبيرة وعن نبوءة تغير الثابتة التثاقلية ضد بعض المآخذ المعتمدة على الأرصاد. وحاول أن يعدِّل في هذا النموذج كي ينسجم مع الاكتشافات الجديدة كاكتشاف الخلفية الإشعاعية المكروية الكونية. لكن جهوده هذه أخفقت في اكتساب التأييد، فبقي ديراك ـ في علم الكون كما في الإلكتروديناميك الكمومي ـ شخصًا معزولا عن تيار البحوث الأساسية.

كان ديراك ملتزما بأعماله وحدها، ومنذ زمن طويل كان زملاؤه ينظرون إليه وكأنه عَزْب عنيد. ولذلك دهشوا كلهم عندما تزوج، عام 1937 من <مارگيت ڤگنر>، أخت الفيزيائي الهنغاري المشهور <أوجين ڤگنر>. كانت مارگيت هذه أرملة ولها صبي وبنت من زوجها الأول، ثم ولدت ابنتين لديراك. ومع ذلك ظل ديراك انعزاليا عن الحياة العائلية. وقد كتبت عنه زوجته تقول: «إن من سخرية القدر وحده أن يعاني پول صعوبات مع عائلته وهو الذي كابد كثيرا من هذه الصعوبات نفسها مع أبيه. ومع أن پول لم يكن أبا متسلطا، إلا أنه ظل معزولا جدا عن أولاده. ولئن كان التاريخ يعيد نفسه، فإن حياة ديراك العائلية مثال حي على هذه المقولة.»

لم يكن ديراك يبدي أي اهتمام بالفنون، لا بالموسيقى ولا بالآداب، ونادرا ما كان يذهب إلى المسرح. كانت هواياته الوحيدة تنصب على السفر والتجوال في الجبال. كان لا يتعب من المشي. وكان كثيرا ما يبدي في نزهاته جَلَدا أدهش كل من عرفه من خلال محاضراته أو الولائم الرسمية. وقد دار حول العالم ثلاث مرات وتسلق عددا من أعلى القمم الجبلية في أوروبا وأمريكا.

وفي عام 1969 توقف عن التدريس في كامبردج. وبعد سنة قرر مع زوجته أن يهاجرا إلى فلوريدا نهائيا للاستمتاع بدفء جوها. وهناك وافق على وظيفة عرضتها عليه جامعة فلوريدا. وظل يعمل بنشاط ويسهم في كثير من المؤتمرات إلى أن بدأت صحته تعتل، وتوفي هناك في الشهر 10/1984.
روعة الفيزياء

[فطوومة]

ابدعت اختي
بارك الله فيك

[غلاتي]

مشكوووووور والله يعطيك الف عافيه