| 1 |
مقدمة.
هدفنا هو تقديم بعض الرؤى الجديدة في الفيزياء الفلكية، وعلم الكونيات، ونظرية الجسيمات الأولية.
الأفكار الأساسية بسيطة نسبياً. ويمكن التعبير عنها بثلاث صيغ مختلفة:
- بلغة المتخصصين.
- بشكل تخطيطي.
- بأسلوب عادي.
يمكن كتابة نصوص علمية عادية باتباع أساليب مختلفة.
...بشكل عام، يقدم كاتب الكتب العادية المخصصة للعلوم صوراً جميلة لتحفيز خيال القارئ. ولكن، في نهاية الكتاب، لا يكون قد اكتسب الكثير.
باستخدام الصور، وأعني بها الهندسة، التي غزت الفيزياء بشكل كبير منذ قرن مضى، يمكن تقديم غذاء أفضل للعقول.
...تحويل تشبيهي مناسب يجعل من الممكن استحضار الأهداف والمسارات الرئيسية لنظرية ما. وبهذه الطريقة، يكتسب القارئ، في النهاية، معرفة متينة بالهندسة ثنائية الأبعاد.
نيوتن ومضاد نيوتن.
...تنظم البنى الكونية قوة أساسية: الجاذبية. لو لم تجذب أجسام الكون بعضها البعض، لما حدث شيء هناك. لما تكونت المجرات، ولا النجوم، ولا الكواكب. ولم نكن لنكون هنا للحديث عن كل ذلك. فعلى سبيل المثال، لو كانت قوة الجاذبية قوة تنافر، ل أبعدت الأجسام عن بعضها البعض. لبقى الكون غير متبلور، مترهلاً، وهو أمر ممل للغاية.
قانون الجذب هو قانون نيوتن:
(1)
حيث G هي ثابت الجاذبية. و m و m' هما كتلتان، و d هي المسافة بينهما.
...كما سيُظهر لاحقاً، يتضمن نموذجنا "كتلاً عادية m" وشيئاً نسميه "كتلة شبحية m". المجرات، والنجوم، والكواكب، والبشر، والقطط، مصنوعة من الكتلة العادية. لا أحد يعرف ما إذا كانت القطط الشبحية موجودة.
...النقطة الأساسية هي أن المادة والمادة الشبحية تتفاعلان فقط عبر قوة الجاذبية. وبخلاف ذلك، يتجاهل كل منهما الآخر. فعلى سبيل المثال، لا يمكنهما تبادل الفوتونات، مما يجعل الأجسام الشبحية غير مرئية من زاويتنا في الكون. وبالعكس، إذا وجد "مراقب شبحي"، فلن يستطيع رؤيتنا، ولا مجراتنا، ولا نجومنا، إلخ...
مخطط التفاعل هو كالتالي:
(2)
كتلتان عاديتان تجذبان بعضهما البعض، وفقاً لقانون نيوتن الكلاسيكي.
والأمر نفسه ينطبق على كتلتين شبحيتين.
لكن كتلة عادية وكتلة شبحية تتنافران، وفقاً لنوع من "قانون مضاد نيوتن":
(3)
...يمكننا وضع مجموعتين من نقاط الكتلة، تتوافقان مع الكتلة العادية والكتلة الشبحية، في حاسوب، ونتركهما تتفاعلان، ونرى ما يحدث. لكن الفيزيائي سيجادل فوراً قائلاً:
- مادتك الشبحية لها كتلة سالبة m* < 0 !
في الواقع، إذا عكسنا إشارة إحدى الكتلتين في قانون نيوتن:
(5)
تتغير إشارة القوة.
...لكن إذا غيّرنا إشارة الكتلتين، تبقى القوة دون تغيير. عندئذ يميل المرء إلى الاستنتاج بأننا في هذا النموذج لدينا ببساطة نوعان من الكتلة: واحدة موجبة والأخرى سالبة، لأن ذلك يأخذ في الاعتبار مخطط القوة المقترح.
...لكن الكتلة السالبة m* < 0 ترافقها طاقات m*c2 < 0، وهو ما بحثه أولاً عالم الرياضيات الفرنسي جان ماري سوريو في كتابه:
بنية الأنظمة الديناميكية (الطبعة الأولى في فرنسا، 1973، الصفحات 197 إلى 200):
دار نشر بيركهاوزر، 1997.
...تثير الأجسام ذات الطاقة السالبة مشكلة خطيرة. في الواقع، ماذا يحدث عندما تصطدم بأجسام ذات طاقة موجبة (كتلة موجبة)؟
...هذا لا يتوافق مع إبادة المادة والمادة المضادة. كما سيُظهر في الفيزياء الهندسية B، 4، تمتلك المادة المضادة الموجودة في كوننا كتلة موجبة وطاقة موجبة. يؤدي التقاؤهما إلى إنتاج فوتونات. يحمل الفوتونان الناتجان إجمالي طاقة جسيمات المادة والمادة المضادة قبل اصطدامهما. لو استطاع جسمان بطاقة متعاكسة الالتقاء والاصطدام، لكانت النتيجة مختلفة تماماً. لكانت النتيجة .... لا شيء.
...في بداية الكون تماماً، وفقاً للنموذج المعياري، تصطدم المادة والمادة المضادة بشكل متكرر، منتجة فوتونات عالية الطاقة. لكن، وبالعكس، تعطي هذه الفوتونات عالية الطاقة أزواجاً من جسيمات المادة والمادة المضادة. تتوازن العمليتان في الكون المبكر. لكن لو كان الكون يحتوي على كتل موجبة وسالبة، وجسيمات بطاقة موجبة وجسيمات بطاقة سالبة، لكانت المجموعتان الفرعيتان قد ألغتا بعضهما البعض ببساطة. لو كانت النسبة الأولية خمسين بالمائة لكل منهما، لاختفى الكون بأكمله.
لهذا السبب يشكك الفيزيائيون بشدة في جسيمات الكتلة السالبة.
...لهذا السبب، هناك حاجة إلى عرض تخطيطي للنموذج. كما سيُظهر لاحقاً "يعمل الأمر كما لو كانت المادة الشبحية تمتلك كتلة سالبة". للتغلب على هذا المفارقة الظاهرية، علينا تعلم بعض الهندسة.
