جون شوارتز ونظرية الاوتار الفائقة

ام فراس · #1 12-05-2007, 05:10

جون شوارتز أستاذ في قسم الفيزياء بمعهد كاليفورنيا التقني (كالتيك)كانت أعماله الأولى وخصوصاً تلك التي قام بها مع ميكائيل غرين هي التي دفعت الموضوع من الركود النظري إلى مصاف نظرية عصرية فعالة في الأوتار الفائقة .

إن فكرة استخدام الأوتار لنمذجة الجسيمات الأساسية التي تعود إلى ماضٍ بعيد بعض الشيء فهل لك أن تحكي لنا نبذة عن الأيام الأولى للنظرية الوترية؟

للنظرية الوترية قصة غريبة جداً. الموضوع الذي يعود إلى محاولة جل مسألة مختلفة تماماً عن المسألة التي كانت تستخدم من أجلها هذه النظرية اليوم .فقد أُنشئت في الأصل بين عامي 1968 ـــ 1970 تقريباً كمحاولة لفهم القوة النووية الشديدة وكان أن أصابت قدرا من النجاح في هذا السبيل لكن نجاحها لم يكن كاملاً وظهرت في أواسط السبعينات نظرية أخرى اسمها الكروموديناميك الكمومي نجحت وصف التفاعلات الشديدة وبنتيجة ذلك وبالرغم من حصول قدر هائل من العمل في النظرية الوترية أثناء تلك المرحلة المبكرة هجر معظم الناس الموضوع في أواسط السبعينات عندما أنشئ الكروموديناميك الكمومي. وأنا لم أفعل ذلك لأنني قبل نشوء الكروموديناميك الكمومي أو في أثناء ذلك تقريباً كنت أعمل مع فيزيائي فرنسي اسمه جوئيل شيرك كان في زيارة هنا في كالتيك وقد لاحظنا أن المشاكل التي كنا نواجهها في النظرية الوترية لدى محاولة استخدامها في توصيف القوة النووية الشديدة تعود إلى أن النظرية كانت تقود دوماً إلى نوع جسيمي خاص لم يكن له مكان في النظام النووي الشديد كان جسيم عديم الكتلة ويملك وحدتين من الاندفاع الزاوي (السبين )ولم يكن يوجد في العــمليات النووية أي شيء يستجيب لهذه الأوصاف لكننا كنا نعرف أن هذا كان بالضبط النوع الجسيمي في نظرية اينشتاين النسبوية العامة وهي نظرية في الثقالة وأن هذا الجسيم ليس سوى الذي يُدعى عادة غرافيتون ـ الجسيم الذي يحمل في ميكانيك الكم والقوة الثقالية و الثقالة شيء مختلف جداً عن القوة النووية الشديدة كما أنها في الظروف العادية أضعف منها بكثير كثير جداً وبما أننا وجدنا أن هذا الجسيم موجود في نظريتنا بشكل ما قررنا أن علينا أن نتخلى عن مشروع استخدام الأوتار لتوصيف القوة النووية الشديدة و أن نفحص إذا كان بالإمكان استخدامها لتوصيف الثقالة في آن واحد مع قوى أساسية أخرى تبين أنها تقع على هذا الطريق .

شر تحول إلى خير في الواقع
صحيح. لقد تطلب ذلك إعادة نظر جذرية إلى حد ما لأنه أسفر من جهة أولى عن أن الأوتار يجب أن تكون أصغر بكثير مما كنا نظن في البدء .

ما نوع الحيز الذي نتكلم عنه الآن؟

عندما كنا نفكر بالأوتار كنموذج لأوصاف الجسيمات النووية كانت الفكرة أن الأوتار يجب أن يكون لها (مقاس)يلائم النواة تماماً وهو 10^13 سنتمتراً . وعندما نستخدمه للثـقالة يوجد سلم أطوال طبيعي توحي به بنية الثقالة و هذا ما يدعى طول بلانك وهو أصغر لدرجة لا تصدق من السلم النووي ـــ أصغر ب 10^20 مرة و للتعبير عن ذلك طريقة تقول بأن نسبة سلم بلانك على ((مقاس )) الذرة كنسبة هذا إلى مقاس المنظومه الشمسية . فنحن إذن أمام مسافات بالغة الصغر حين نناقش الأوتار الفائقة المستخدمة لتوحيد الثقالة مع القوى الأخرى .وهكذا برز استخدام الأوتار الفائقة من أجل الثقالة والتوحيد عام 1974 ، بعد أن طرأ على النظرية الوترية تطوير استغرق خمس سنين . وقد ثابرت مع يراك ، الذي مات ميتة مأساوية جداً بعد ذلك بست سنوات ، على عمل في هذه المسألة ، وبدأت عام 1979 أتعاون مع غرين ، من معهد الملكة ماري في لندن

قبل أن تنتقل إلى هذه التطويرات هل لي أن أسألك ما نوع الصورة التي لديك عن النيترونات والبروتونات في النظرية الوترية القديمة ؟ هل هي بمعنى ما وتر ُيفترض وجوده ضمن النترون والبروتون ؟
بكلام تقريبي ، كانت الصورة أن الهدرون كالنترون والبروتون ، مصنوع من كواركات وهي فكرة أدخلها غيل- مان وزوايغ قبل عرين عام . وعلى هذه الكواركات أن تكون مضمومة معاً بقوة ما ، وبذلك كانت الصورة أن الأوتار وصف للقوة التي تمسك بالكواركات معاً ، على شاكلة نتف من المطاط . ويمكن أن يفكر المرء بأن الكواركات وكأنها مربوطة عند أطراف هذه الأوتار

و أن المجموعة كلها تدوم معاً بطريقة ما .

هذا صحيح .

ما هي الصعوبات الرئيسية في هذه الفكرة ؟
كان فيها عدة صعوبات واحدة ذكرتها منذ قليل ذلك الجسيم عديم الكتلة ذو السبين 2 الذي تفرزه الرياضيات إلزامياً ولا ينتمي إلى مجموعة الجسيمات التي نصادفها في العمليات النووية . الصعوبة الأخرى ، الأقرب إلى الطرافة ، هي أن تماسك النظرية رياضياً يتطلب أن يكون الزمكان ذا أبعاد أكثر من أربعة . كانت النظرية الوترية الأصلية ، التي تنطوي على نقائص أخرى ، تقود ألى ستة وعشرين بعداً . وفي نظرية وترية محسنة أنشأها بيير رامُند وأندره نوفو وأنا عام 1971 ، نول عدد الأبعاد إلى عشرة أبعاد إضافية مسألة خطيرة جداً في مجال توصيف الجسيمات النووية ، لأننا نعلم حق العلم أنه يوجد ثلاثة أبعاد مكانية وواحد زمني ،وأن الموقف لا يحتمل مطلقا أبعاداً إضافية إذا كنا نريد نظرية واقعية.

هل لديك أمل في إعادة صياغة للنظرية تجعلها متماسكة في أربع أبعاد ؟
حسن ، لقد بُذلت جهود عديدة على مدى هذه السنين لقد كرستُ جزءاً من جهودي في هذا السبيل أيضا في محاولة العثور على أنواع من هاتين النظريتين منطوية على أربعة أبعاد بدلا من عشرة أو ستة وعشرين وقد سيقت اقتراحات عديدة في هذا السبيل كانت كلها تنطلق من منظومة جميلة جداً تصبح قبيحة حقا وغير مقنعة وتقود بشكل محتوم إلى اختلالات رياضية .

كان وجود التاخيونات إحدى المسائل الأخرى في سياق النظرية الوترية الأصلية وهي جسيمات تسير بأسرع من الضوء ألم يمكن تحاشي ذلك ؟

هذه سمة لا يمكن تحاشيها في النظرية الوترية البوزونية التي فيها ستة و عشرون بعداً . وإحدى مزايا النظرية التي لها عشرة أبعاد هي إمكانية انتخاب نسخة منها لا تحوي أياً من هذه الجسيمات التاخيونية التي نعرف أنها لا تتفق مع المبادئ الأساسية .

لقد أصابت النظرية الوترية القديمة بعض النجاح أيضاً، على ما أظن

نعم لقد أُنشئت هذه النظرية لأسباب وجيهة وقد فازت بعدة صفات عامة كنا نعلم أننا نستهدفها في نظرية تخص القوة النووية ـــ صفات بخصوص كيفية تفاعل الجسيمات في الطاقات العالية وما يتصل بذلك من أشياء ككتل شتى الجسيمات وعزومها الزاوية ونماذج العلاقات فيما بينها .

إذا ألقينا نظرة إلى الوراء ،هل يصح إلى حد ما،أن نقول إن على المرء أن لا يرى بتاتاً بعد الآن في الأوتار أوصاف الجسيمات النووية و أن الكروموديناميك الكمومي متفوق عليها في هذا الميدان ؟ إن جمهور رجال العلم يعترفون بالكروموديناميك الكمومي كنظرية صحيحة في القوة النووية الشديدة وأرى أن أسباب ذلك واضحة جداً لكن يبدو مع ذلك من المعقول تماماً أن بالإمكان إعادة صياغة الكروموديناميك الكمومي بشكل يجعل الأوتار تبدو ذات دور مهم لكن الأوتار التي ستنبثق في هذا الظرف لا بد أن تسلك سلوكاً رياضياً مختلف عن سلوك الأوتار التي اقُترحت قبل خمسة عشر عاماً . والبنية الصحيحة لنظرية من هذا القبيل لم تقُـترح إلا بشكل غامض فيما نعرفه اليوم . وفي الواقع يبدو أننا أمام مسألة أصعب بكثير من تلك التي تبدو أكثر طموحاً بكثيرــ نظرية الوتر الفائق التي نعمل فيها اليوم.
ماذا كانت نقطة الانعطاف الحقيقة في مسيرة النظرية الوترية أي الشيء الذي وضعها في مقدمة بحوث في فيزياء الجسيمات ؟
كانت نقطة البدء تعاوني مع ميكائيل غرين عام 1980 حين استأنفنا العمل الذي كنت بدأته مع جوئيل شيرك بخصوص تطوير السلوك الرياضي المفصل للنظرية الوترية ذات الأبعاد العشرة والذي أريد أن أشير إليه من صفات هذه النظرية هامة هي أنها ذات نوع من التناظر خاص جداً يسمى التناظر الفائق وله علاقة بصنفين من الجسيمات العنصرية يدعيان بوزونات و فرميونات .
هل لك أن تقول شيئاً عن ماهية هذين النوعين من الجسيمات ؟
إن كل الجسيمات العنصرية تقع في صنفين مختلفين وجسيمات أحد الصنفين البوزوني والفرميوني تختلف عن جسيمات الصنف الأخر بفرقين هامين بقيمة العزم الزاوي الذي يحمله الجسيم وهو الذي يسمى عادة (السبين) و سبينات البوزونات أمثال زوجية من وحدة أساسية في حين أن سبينات الفرميونات أمثال فردية من تلك الوحدة نفسها . الفرق الآخر وهو ذا صلة وثيقة جداً بنتائج ميكانيك الكم مستمد من سلوك النظرية إزاء حدوث تبديل بين جسيمين فإما أن تبقى على حالها إزاء تبديل هذا التبديل أو أن تكتسب إشارة سالبة الفرميونات تسبب هذه الإشارة السالبة
تقول إن التبديل الفائق وسيلة مزج هذين النوعين م الجسيمات في توصيف مشترك .
نعم هذا صحيح . وربما يجب أن أقول ليكون التعبير أقل تجريداً إن الكواركات و الإلكترونات فرميونات وإن الفوتونات و الغرافيتونات بوزونات .
هل يصح القول بأن الفرميونات جسيمات المادة و البوزونا جسيمات تنقل القوى بين جسيمات المادة ؟ أعتقد أن ذلك طريقة جيدة للتعريف.
كنت تقول إن التناظر الفائق عنصر جوهري في النسخة الحديثة للنظرية الوترية فإلى أين قادت هذه التطويرات ؟
حسن ، إنها سلسلة طويلة من التقرعات. الواقع أن النظرية الوترية ذات الأبعاد العشرة التي جاءت عام 1971 كانت بالفعل ميلاد التناظر الفائق كان أحد مظاهر ذلك تعميم نظرية الثــقالة على التناظر الفائق وهي نظرية تدعى الثقالة الفائقة وقد أُنشئت عام 1976 و أُدخلت في النظرية الوترية الفائقة التناظر المعروفة بأكثر من أسم نظرية الوتر الفائق . لدى دراسة خصائص النظرية الوترية وجدتُ بالتعاون مع غرين عدداً من الأشياء على مدى السنين التي نعتقد أنها كانت مثيرة جداً فإحدى المسائل البالغة الأهمية التي كانت على الدوام تعترض صنع نظرية ثقالية هي أن محاولة التوفيق بينها وبين مستلزمات نظرية الكم تنطوي على حسابات تقود دوماً على صيغ تباعدية عديمة المعنى شيء من نوع يشبه تقسيم الواحد على الصفر و هي عملية لا يمكن إجراؤها.وهكذا كان يحصل على أجوبة لا معنى لها لدى محولة إجراء حسابات كمومية في الثقالة .كان ذلك يبدو سمة تشترك فيها كل النظريات التي كانت تعتبر الجسيمات الأساسية نقطاً رياضياً، وهي الطريقة التقليدية في معالجة هذه الأشياء. وعلى هذا فإن الشيء المهم في النظرية هو استبدلت بالنقاط منحنيات ذات بعد واحد تسمى أوتاراً . والشيء الذي وجدناه مثيراً للحماس هو أننا عندما حسبنا التصحيحات الكمومية للثقالة في النظرية الوترية بدأنا نحصل على أعداد ذات معنى فعلاً أعداد تخرج من صيغ منتهية. كان ذلك أول دليل على إمكانية صنع نظرية متناهية تتفق مع ميكانيك الكم وتحوي الثقالة ز كان ذلك مغرياً وقد قمنا به في غضون عام 1982 . وفي الوقت نفسه تقريباً وجدنا نظريتين في الأوتار الفائقة إحداهما التي طورناها تحوي ما نسميه الأوتار المفتوحة (للوتر نهايتان حرتان) و الأخرى ذات أوتار مغلقة بشكل حلقات .الممكن فعلاً أن يتبين بتحريات لاحقة أن بعضها غير منطقي ؛ فيصبح العدد الكلي أصغر زد على ذلك أن من المحتمل عل ما يبدو أن تكون النظريات المتغايرة الثلاث في الواقع نسخاً ثلاثاً من نظرية واحدة فقد يمكن البرهان على أنها متكافئة مما يجعلنا نعتبرها نظرية واحدة بالفعل وبمحاكمة من هذا القبيل يتولد لدينا أمل كبير في إمكانية أن ينخفض هذا العدد إلى نظرية واحدة فقط .
لماذا لم تعد توجد مشكلة في وجوب أن تصاغ هذه النظريات في أكثر من أبعاد الزمكان الأربعة ؟
بمجرد أن تخلينا عن البرنامج الهدروني برنامج تمثيل القوة النووية الشديدة بأوتار ، وتواجهنا إلى المسألة توصيف الثقالة والقوى الأخرى ، أصبحت الأبعاد الإضافية مزية لا شراًًًًًًًًًًًً . والسبب هو أن نظريات الثقالة تصف هندسة المكان والزمان . وعلى هذا يتضح أن من المجدي أن نفترض جداً أن نفترض في إطار في إطار نظرية ثقالية أن الأبعاد الإضافية موجودة فعلاً لكنها متكورة على نفسها في كرية متقزمة متينة كنتيجة لهندسة تفرضها النظرية نفسها .ستحوي النظرية إذن أبعاداً إضافية لكنها ستقول لنا أيضاً ما يجب أن نفعل بخصوصها؛ لأنك عندما تحاول حل المعادلات ، وإذا تماشت كلها مع الخطة فستكشف أن حل المعادلات ينطوي على تكور هذه الأبعاد الإضافية الستة في كرية صغيرة لدرجة أن لا نلحظها.
صغيرة بقدر ماذا ؟
يبدو أنها من سلم الأطوال الذي ذكرته آنفاً ــ طول بلانك ــ تلك المسافة الصغيرة لدرجة لا تصدق ،10^33 سنتمتراً .

تريد أن تقول إذن إن كل نقطة من الفضاء ، أو ما نظنه نقطة من الفضاء هي في الواقع كرية صغيرة ذات ستة أبعاد قطرها حوالي 10^33 سنتمتراً فليس عجيباً إذن أن لا نلاحظ هذه الأبعاد الإضافية .

إنها أصغر من أن يستطاع كشفها .

كيف يجب نتصور هذه الأوتار ؟ هل يجب أن نتصور الجسيمات كالإلكترون و الكواركات مثلاً على أساس أنها بمعنى ما ، مصوغة من أوتار ؟ هل نتصور أنه يوجد ضمنها وتر صغير ؟ حلقة ، أو شيء من هذا القبيل ؟

حسن إليك تعبيراً آخر يختلف قليلاً عما تقول هب أنك أمام وتر يمكن أن يهتز ويرتجف بأشكال شتى إن كل شكل من أشكال هذا الرجفان أو الاهتزاز يمكن أن يُعتبر وصفاً لنوع جسيمي خاص وعلى هذا تستطيع تتصور أن الإلكترون شكل اهتزازي معين و أن الكوارك شكل اهتزازي آخر و الغرافيتون شكل ثالث وهكذا .

نوع وتري في الداخل ، لكنه يتحرك بأشكال شتى ، وبصور حركية مختلفة ؟

نعم .

لقد ذكرت أن أحسن البشائر موجودة في النظرية الفائقة التي تصاغ بالتعامل مع (E8 ×E8) .
؟؟؟ E8 ما معنى هاتين النسختين

ليس واضحاً تماماً كيف سيكون المنظر بعد أن ينقشع الضباب ؛ لكن الإمكانية التي تبدو محيرة اليوم هي أن تناظرات فيزياء الجسيمات كما نعرفها من خلال التجارب في الطاقات الشائع بلوغها هي جزء من

الآخر فيصف نوعاً جديداً E8 الاثنتين أما التناظرE8 تناظرات واحدة من مـن المادة يسمى أحياناً المادة الظلية تفاعله معدوم أو بالغ الضعف مع المادة العادية التي نعرفها فإذا أردت بناء علم خيالي من ذلك تستطيع أن تتصور أن كل أجناس المجرات والكواكب مصنوعة من مادة ظلية لا نراها بتاتاً لأنها لا تتفاعل مع ضوء من نوع ضوئنا.

وبذلك تكون الإمكانية الطريفة أن المادة الظليلة المتصلة بثاني التناظرين لا بد أن تكون خفية علينا لأنها زاهدة في التفاعل مع الضوء كالضوء E8

الذي نستطيع كشفه .

هل يوجد مادة ظلية تمر في هذه اللحظة عبر هذه الغرفة ولا نعلم شيئاً عنها ؟

هذا صحيح ز إن بإمكانك أن تضع لها حدوداً لأنها تتفاعل حقاً من نوع ثقالتنا ــ إننا نقتسم ثقالتنا مع المادة الظلية .

إذن نستطيع أن نستشعر كوكباً ظلياً؟
نستطيع أن نستشعره بمفعولاته الثقالية برغم أننا لا نراه بالضوء .
هل يوجد برهان على وجود هذه المادة الظلية ؟
كلا لا يوجد لكنها تتفق مع ما نعلم عن هذا العلم لأن من الثابت أن من المادة المرئية فيه قد لا تشكل اكثر من عشرة بالمئة أو نحوها من كتلة العالم الكلية وهكذا حتى لو نصف مادة العالم لأن ظلية لكان ذلك معقولاً فهناك محل لها. هل هذا العالم الظلي مطابق لعالمنا كثيراً أو قليلاً في طبيعة جسيماته وتفاعلاته ؟
تلك مسألة تتوقف على تفاصيل سلوك النظرية . فهناك إمكانية أن يتكسر منهما بأسلوب واحد إلى بنى تناظرية أصغر فإذا كان E8 التناظران نموذج هذا الانكسار واحداً لكل من المضروبين
يحصل التناظر نفسه الكامن في قوانين الفيزياء من أجل نوعي المادة . واليوم يبدو أكثر احتمالاً أن يحدث هذا الانكسار التناظري بأسلوبين
. (E8) مختلفتين للتناظري

لماذا يكون ذلك ؟ وما الذي يميز أحدهما عن الآخر ؟

لدى محاولة حل معادلات النظرية لا ننجح في العثور إلا على حلول أسلوبي انكسار E8أ ، للتناظرين تستدعي

هو إذن انفصال بين العالم والعالم الظلي ؟
نعم ، لكن ليس من المستبعد العثور على حلول اخرى تعالجهما تناظرياً

الذي افهمه هو أن أحدى المسائل البارزة الكبرى في برنامج الأوتار الفائقه هي مسألة تحديد الشكل الخاص الذي تتخذه الأبعاد الإضافية الستة في التفافها على نفسها . هل ترى في ذلك عقبة لا يمكن اجتيازها أم شيئا سوف يذعن للرياضيات بعد بضع سنوات ؟

حسن ، أن هذا تحدّ كبير وربما كان إحدى أهم مسألتين أساسيتين في هذا الموضوع اليوم فإذا علمنا سيم تلك الأبعاد الستة المكانيه نصبح في وضع جيد لحساب كل أنواع الأوتار التي نريد معرفتها قد يكون هذا الكلام مدهشاً لكن هذا الفضاء كما ذكرت غير مرئي على كل حال لأنه أصغر بكثير من أن يرصد مباشرة وقد تبين أن تفاصيل هندسته وتوبولوجيته تؤدي بالفعل دوراً حاسما في تحديد خواص الجسيمات القابلة للرصد في طاقات يمكن بلوغها

هل تستطيع أن تعطي مثالاً؟
يوجد خاصية توبولوجية لهذا الفضاء ذي الأبعاد الستة تدعى عدد أولر ويمكن أن نمثلة بالتقريب وكأنه قياس لعدد الثقوب في ذلك الفضاء ويتبين ان عدد أولر هذا ذو صلة بعدد المكررات الموجودة في طوائف الكواركات واللبتونات فقد وُجد أن عدد الكواركات واللبتونات تظهر زُمر تسمى طوائف وقد تم اكتشاف ثلاث من هذه الطوائف تجريبيا لكن سبب وجود ثلاث طوائف من الكواركات واللبتونات ما يزال سراً من الأسرار ومن الحقائق التي تثير الفضول بخصوص النظرية الوترية هو أن عدد الطوائف الناتج يساوي بالضبط نصف عدد أولر لهذا الفضاء ذي الأبعاد الستة.

لدينا إذن هنا مثال يُظهر كيف تؤثر توبولوجية أبعاد هذا الفضاء اللامرئية مباشرة في شيء فيزيائي كعدد الأنواع المختلفة للجسيمات التي عُثر عليها في الطبيعة .

نعم.

إن إحدى المشاكل في النظرية الوترية الفائقة هي ما يبدو في الوقت الحاضر من عدم وجود نظرية مفردة بل عدد كبير من النظريات تختلف باختلاف الشكل المختار لالتفاف تلك الأبعاد الإضافية ما هو على وجه التقريب عدد الخيارات التي حصلنا عليها ؟

دعني أولاً أعبر عن هذا الشعور بكلمات مختلفة قليلاً أريد أن اقول إن النظرية واحدة وأن تعددها في حلولها ليس المشكلة إن المشكلة الكبرى تكمن في محاولة فهم لماذا يجب أن يكون واحد من هذه الحلول احسن من سواها لا يوجد في المرحلة الراهنة أية طريقة للاختيار بين هذه الحلول سوى القول بأن أحدها يتفق مع الطبيعة أحسن من غيره لكن لا يوجد معيار رياضي لاختيار الأحسن ، بيد أن النظرية ليست مفهومة فهماً كاملاً ونحن نبحث عن أحسن صياغة لها ، وأقول بشكل خاص إننا في الصياغات الراهنة للنظرية الوترية الفائقة قادرون فقط على دراستها بتقريبات متنوعة متوالية وهي طريقة تسمى نظرية الاضطراب ، والذي نسعى إليه هو صياغة للنظرية تغنينا عن هذا النوع من التوسع في طريقة التقريبات المتوالية ، ولو كنا نمللك للنظرية صيغة تعطينا نتائج دقيقة بدلا من تقريبات متوالية ربما أمكننا أن نكشف أن بعض تلك الفضاءات ذات الأبعاد الستة التي تظهر لدى حل المعادلات في أي مستوى من التقريب نسطيع اليوم دراستة ، لاتشكل إطارا لحلول المعادلات عندما ننظر إليها من وجهة نظر صحيحه

إذا أمكن إذن إجراء حسابات دقيقة يمكن بالفعل انتخاب حل وحيـد؟

هذا صحيح وبطريقة التعبير الشائعة يقال انه توجد مفعولات غير اضطرابية في النظرية تنفي كل الحلول إلا واحداً أو بعضاً منها.

وبانتظار ذلك كم عدد الحلول المتنافسة المختلفة ؟

من الصعب إحصاؤها حقا لكنني أعتقد أنها قد تبلغ الآلاف وربما اكثر .

وفيما عدا ذلك ماهي في رأيك أبرز مسائل النظرية ؟

صياغة نسختها غير الاضطرابية أوصافها الدقيقة مع هذه النظرية في موقف غريب بمعنى أننا نعرف بعض المعادلات لكننا لاندرك إدراكاً عميقاً حقاً المبادئ الكامنة في أساس هذه المعادلات والقصة هنا مستمدة من تاريخ تطوير نظرية أينشتاين الثقالية النسبية العامة فقد انطلق أينشتاين من مبدأ جميل يدعى مبدأ التكافؤ وبنى على أساسه بعض المعادلات يمكن بعد ذلك دراستها ، ونحن في حال النظرية الوترية لدينا مجموعة من المعادلات لكننا لا نفهم حقا تعميم مبدأ التكافؤ ذلك التعميم المسؤول عن تلك المعادلات لمن الواضح أن النظرية ذات عمق وجمال كبير في بنيتها الرياضية التي تحوي كل النتائج المذهلة التي نحصل عليها وأن فيها مبدأ أنيقاً وجميلاً يجب العثور عليه وقد بذلت جهود كثيرة منذ عام أو عامين في محاولة استيضاحهذا الجانب وهناك عمل مازال حديث جداً يمكن بالفعل أن يكون دليلاً على الطريق الصحيح ولكنه ما يزال تمهيديا ً جداً ويحتاج الى دراسة أكثر قبل أن يبلغ مرتبة اليقين.

على فرض أن النظرية يستمر نجاحها أين تتوقع أن يجري التماس مع التجربة ؟ ونحن لدينا حتى الآن أشياء ذات صياغة أنيقة جداً وعُرفت مؤخراً ولكن النجاح الحقيقي لأية نظرية يقاس بعدد النبوءات التي يمكن اختبارها

هذا صحيح بالتأكيد ومن المستحيل أن نعرف الزمن اللازم لتحقيق النجاح في هذا السبيل إذا كان مكتوباً له النجاح ، ولكن أملي كبير في العثور على برهان قاطع على النظرية قبل نهاية هذا القرن وأن كنت لا أستطيع أن أؤكد ذلك وما من أحد يعرف كم سيستغرق ذلك ونحن نطرح هنا نوعاً من المسائل الطموحة جداً بخصوص مشروع طموح جداً ولا يوجد أية ضمانة أن ذلك سينجح ولو أنه يبدو بالفعل واعداً أكثر بكثير من أي تناول سبقه .

هل من المحتمل أن تتنبأ النظرية مستقبلا بجسيمات جديدة تكتشفها مسرعات جديدة؟

دعنا نفترض أننا نجحنا في فهم المبدأ الاساسي وأننا نستطيع العثور على حل وحيد للمعادلات ، يمكن عندئذ أن ندرس بهذا الحل الخواص التوبولوجية لذلك الفضاء ذي الستة الأبعاد ومن ذلك نستطيع أن نعرف نوع الجسيمات التي يمكن أن توجد في الطاقة المنخفضة كما يمكن استخلاص نسب كتلها من خلال اعتبارات توبولوجية وكذلك شدات تفاعلها فيما بينها هذا نوع من المعلومات التي نستخرجها من التجارب التي تتم في المختبر وهناك يقيناً جسيمات لم تُكتشف بعد من ذوات الصلة بالتناظر الفائق مثلا أو بانكسار التناظر وليس لدينا في الوقت الحاظر سوى أفكار تقريبية عما يجب أن تكون علية كتل هذه الجسيمات وبعض خصائصها الأخرى ولو كان لدينا تكثف نوعي للأبعاد الستة ناجح في تفسير ما نعرفه حتى الآن لأمكن على لأرجح أن نصوغ في الوقت نفسه نبوءات بخصوص التساؤلات التي يمكن اختبارها تجريبيا

لديّ انطباع بأن التقدم لن يحدث غلا إذا تحقق تطور كبير جديد في فهم الخلفية الرياضية وبأنكم تلجؤون إلى بعض فروع الرياضيات الجديدة بذاتها والضرورية لاستمرار التقدم .

هذا صحيح ذلك أن أحد جوانب الموضوع كله الجانب الذي يثير لدى بعض العاملين نوعاً من الرعب هو أن هذه الدراسات تتطلب قدراً هائلاً من الرياضيات والواقع أن قسماً كبيراً من هذه الرياضيات لم يستنبطه الرياضيون حتى الآن ، وهناك الكثير ممكا يجب معرفته والكثير ممكا يجب تطويره في الرياضيات في الوقت الذي نحاول فيه فهم الجانب الفيزيائي إنها فترة حماسية يمر بها المرء حين يسهم في هذا العمل كله وأنا متفائل بأن كل ذلك سيكون مثمراً على المدى الطويل

هناك من يتكلم عن برنامج الوتر الفائق وكأنه نظرية لكل شيء لأن الهدف النهائي للنظرية هو تفسير كل الجسيمات وكل القوى ويقال غالباً إن تاريخ العلم عرف فترات قيل أثناءها عن نظرية كل شيء أصبحت (عند ناصية الشارع ) وقد تبين دوماً أن ذلك كان خطأً حتى الآن فما حظ مثل هذه المقوله أن تكون صحيحة من أجل نظرية الوتر الفائق؟

حسن في كل نظريات التوحيد الجزئي السابقة التي نجحت كان التوصيف يستهدف بعض الجسيمات والقوى التي كانت معروفه آنئذ دون سوها كان الأمل من هذا البرنامج أن يحسب حساب كل القوى بما فيها الثقالة لكن لم يكن النجاح حليفها لأن الثقالة ما تزال خارج الصورة وقد تم في الماضي لتوصيف الثقالة تقديم اقتراحات أخرى لم يكن لها أي حظ من النجاح في حالة القوى الأخرى . وهذا أول اقتراح (حسب معلوماتي على الأقل ) لبرنامج يشمل الثقالة وذي ملامح تجعله مرشحاً مقبولاً لتوصيف القوى الأخرى في الوقت نفسه انه بناء رياضي ذو حبكة متينة لدرجة أنه ليس شيئاً تستطيع تغييره جذرياً البتة . فإذا نجح في تفسير النتائج التجربيه يصبح من الصعب تصور أن يكون هذا النوع النظري عملية تقريبية لنظرية أحسن ستكتشف في المستقبل . إنه بناء متين لدرجة انك إذا فعلت به أي شيء فسيصعد كله على ما أعتقد . هو إذاً ، من وجهة النظر هذه ، مختلف عن النظريات التي سبقته . كانت النظريات تعتبر دوماً ، في الماضي ، اعمالاً تقريبيه ، في الطاقة المنخفضة ، لنظرية أعمق ستأتي في المستقبل .

لننظر للموضوع بعين التفاؤل ، مفترضين أن كل شىء سيجري على مايرام وأن من الممكن ، ربما في هذا القرن ، استصدار نبؤات بخصوص أشياء نستطيع رصده ، وأن الأوتار الفائقه أصبحت موضع ثقة في تمثيل المبدأ الأساسي الذي بني العالم بموجبة . ماذا عندئذٍ بشأن الفيزياء النظرية ؟ هل تكون قد بلغة نهايتها ؟

أعتقد ان ذلك إمكانية منطقية ، لكنها ليست مؤكدة . فمجال فيزياء الجسيمات العنصرية يختلف في رأيي عن كل أخر من الفيزياء والعلم في أنه يطرح أسئله نوعية وبالتحديد عن ماهية جسيمات الطبيعة الأساسية وقواها وعن القوانين التي تحكمها . وهي مسألة يستطيع المرء مبدئيا أن يجد لها الجواب الصحيح وهذا كل مافي الأمر . لكن المجالات العلمية الأخرى كلها على مايبدو لي قابلة لتكيف مع الحاجة فيها يمكن دوما أن تنطرح أسئلة جديدة .فبهذا المعنى إذن يكون ماتهدف إلية شيء يمكن منطقيا إدراكه لكن خبرتنا حتى الأن تنبىء أن النجاح في الحصول على جواب صحيح يستتبع مزيدا من الأسئلة يطرحها ذلك الجواب . و لا يوجد أي دليل على أن ذلك لن يستمر على هذا المنوال زمنا طويل جداً. وهكذا بينما يتولد لدينا الأمل في الفهم الجيد للاجسيمات الأساسية والقوى وهذا مايمكن أن يحصل أعتقد أننا سنحتاج إلى أكثر بكثير من خمسة عشر عاما مثلا لتحقيق ذلك مع أنه في مثل هذه المدة يستطيع المرء أن يأمل في تحقيق قدر كافٍ من النجاح لتوليد القناعة بأننا على الطريق الصحيح .

هناك فرضية كامنة في كل طرائق توصيف الجسيمات الأساسية وقوى الطبيعة تقول بأننا نستطيع بطريقة بسيطة أن نصور الطبيعة من خلال شذرات وقطع

رياضية وأملنا النهائي هو أن تكون الرياضيات بسيطة أو أنيقة على الأقل . هل هذا في رأيك مجرد أمل زائف أم تعتقد أن العالم قائم حقا على مبادئ رياضية ؟

يبدو ان الأمر كذلك . أم السبب فهو بالأحرى قضية فلسفية عميقه وليس لدي جواب في هذا الشأن يبدوا من المعقول أن يوجد تفسير منطقي لكل شي والرياضيات طريقة لوصف الأشياء بشكل منطقي . إن هذا الأيمان كما يبدوا لي يستند بمعضمه على خبرتنا بأن الرياضيات كانت قد أحرزت نجاحات هائلة في تفسير الطبيعة حتى الأن وقد استمر ذلك على الدوام إلى سوية أعمق فأعمق. وعلى هذا أعتقد أن هذه الفكرة ستستمر في المستقبل قياسا على الماضي .

طبعا قد يكون الأمر أنك عندما تتعمق إلى سوية معينه ولنقل سوية الجسيمات مكنونات الذرة ممنتحراه هذه الأيام تبدو الأشياء مؤقتا بسيطة جداً لكنك عندما تتعمق اكثر تجدها معقدة جدا.

نعم هذا شعور عبر عنه العديد من الناس . فلو كانت نظرية الوتر الفائق سيئة الأداء لأمكن إعتماد وجهة النظر البديلة هذه . وشيء اخر قد يصادفة المرء هو أن الرياضيات التي تلزمه صعبة لدرجة أن يعجز الفكر البشري عن التعامل معها!!!!!!! وهذا محذور نصادفة من وقت لأخر .د

سمعت من يقول بأن نظرية الوتر الفائق أخر أمل في الحصول على نظرية كل شي على الأقل كنظرية تستند إلى رياضيات بسيطة أو طيعة. هل تعتقد أن هذا صحيح ؟

لا اعلم إن كان صحيحا أو لا . أعتقد أن هناك من فكر بهذه الطريقة بخصوص نظريات أخرى في الماضي وإذا كانت لسبب ما لا تصلح للعمل أعتقد ان لابد من ترشيح نظرية اخرى .

لكي نختم الحديث بنغمة شخصية

متى شعرت بأنك كنت بصدد شيء عظيم ؟

في أثناء تعاوني مع غرين الذي بدأ عام 1980 كما ذكرت إكتشفنا عدة أشياء واحدا أو أثنين كل عام شعرنا أن فيها بعض الأهمية وبحماس كبير أن علينا أن ننشر ذلك وأن نتحدث عنه في محاضرات نلقيها على زملائنا في أنحاء العالم وقد شعرت في كل مناسبة وأعتقد أن غرين شعر أيضا بأن ذلك كان الأكتشاف الذي سيقتع الناس بأهمية متابعة هذا الموضوع . وكانت مفاجأة لي قريبة من خيبة الأمل أن بقية الفيزيائين النظريين في العالم ظلوا عدة سنوات غير مهتمين كثيرا يهذا العمل أو أنهم إن فعلوا ذلك فقد أخفوه . كانوا مهذبين معنا فتحملونا لكن من المؤكد أن غيرهم قد أعرض عن العمل في هذا الموضوع .

عندما وجدنا طريقة حذف الشذوذ في صيف عام 1984 كنت قبل ذلك قد تعودت على رد فعل جمهور النظريين ولذلك لم أتوقع من أحد ولو نوع قليل من الحماس الذي يستحقه هذا العمل فعلا كان لدي على الدوام شعور بأن النظرية الوترية الفائقه سوف تصبح الطريقة الهامة في التوحيد لكني توقعت أن تكون هذه النقلة تدريجية . والذي حدث بعد صيف 1984 وقبل مضي عام واحد أن أصبح عدد المشتغلين بهذا الموضوع كبيراً

كيف تشعر الأن وقد أصبحت غارقاً في تلك الزوبعة من النشاط الذي تجاوز موضوعك ؟ هل تشعر أنك بمعنى ما تستطيع أن تتنحى وتراقب تتطور الموضوع ؟ واضحا انك ماتزال نشيطا في هذا الميدان .

أريد أن أظل نشيطاً وأن أحاول الأستمرار في الأسهام بهذا الموضوع . إذ يوجد اليوم حشد هائل من مهرة الناس يقومون بعمل مذهل وليس من السهل منافسة بعضهم . خصوصاً وان بعض الشباب منهم يعرفون قدراً هائلاً من الرياضيات الظرورية لذلك ويقومون بعمل جيد جداً . وإن هذا التطور يسعدني جداً بالطبع إذ لما كان إثنان منا فقط يقومون بالعمل أو ثلاثة كانت إحدى السلبيات ظل بطيئاً بعض الشيء . كان يوجد كثير من المسائل الهامه لكن لم يكن لدينا مايكفي من الوقت ولا من القدرة والقابلية على مااظن لمتابعتها كلها وكنا متلهفين لمعرفة ما سوف تسفر عنه واليوم أصبح التطور سريعا يستحيل معه مسايرة ماينشر .د

كيف تشعر الآن وقد أصبحت غارقاً في تلك الزوبعة من النشاط الذي تجاوز موضوعك؟ هل تشعر أنك بمعنى ما ، تستطيع أن تتنحى وتراقب تطور الموضوع ؟ واضح أنك ما تزال نشيطا في هذا الميدان.

أريد أن أظل نشيطا ً وأن أحاول الأستمرار في الإسهام بهذا الموضوع إذ يوجد اليوم حشد هائل من مهرة الناس يقومون بعمل مذهل وليس من السهل منافسة بعضهم . خصوصا ً وأن بعض الشباب منهم يعرفون قدراً هائلا من الرياضيات الضرورية لذلك ويقومون بعمل جيد جداً إن هذا التطور يسعدني جداً بالطبع إذ لما كان اثنان منا فقط يقومان بالعمل وأحيننا ثلاثة كانت إحدى السلبيات أن ما يكفي من الوقت ولا من القدرة والقابلية على ما أظن لمتابعتها كلها وكنا متلهفين لمعرفة ما سوف تسفر عنه . واليوم أصبح التطور سريعا ص يستحيل معه مسايرة مايُنشر .