فكر آينشتاين، أثناء بحثه الطويل عن النظرية الموحدة، في ما إذا كان أمكن الله أن يخلق الكون بطريقة مختلفة ؛ أي ما إذا كانت ضرورة البساطة المنطقية تركت له أي حرية (1). وبهذه الملاحظة يكون آينشتاين قد صاغ الصورة الحديثة لوجهة النظر التي يشاركه فيها كثير من الفيزيائيين حالياً : فإذا كانت هناك نظرية نهائية للطبيعة، فإن أكثر الأمور إقناعاً لدعم صيغتها سيكون كونها لا يمكن أن توجد إلا على هذا الشكل ولابد للنظرية النهائية أن تتخذ الشكل الذي هي عليه لأنها الإطار الفريد القادر على تفسير ووصف الكون من دون الاصطدام بأي عدم توافق داخلي أو غرابة منطقية. وتزعم مثل هذه النظرية أن الأشياء على ما هي عليه لأنها "يجب أن تكون كذلك. فكل الاحتمالات مهما كانت صغيرة ستؤدي إلى نظرية مثل العبارة القائلة " هذه الجملة كاذبة ، فهي تغرس بذور تحطمها بنفسها. وهكذا، فإن التوصل إلى مثل هذا الأمر الحتمي لبنية العالم، قد يؤدي بنا بعد رحلة طويلة إلى فهم بعض أعمق الأسئلة على مر العصور. وتؤكد هذه الأسئلة على الغموض الذي يحيط بمن أو ما الذي جعل هذه الاختيارات الظاهرية التي لا حصر لها والتي يتطلبها تصميم عالمنا وتجيب الحتمية عن هذه الأسئلة بأن تلغي الاختيارات والحتمية هنا تعني في الواقع عدم وجود اختیارات كما تزعم الحتمية أن العالم لا يمكن أن يكون شيئاً مختلفاً. وكما سنناقش في الفصل 14 لا يوجد شيء يؤكد أن العالم قد تم تصميمه على هذه الدرجة من الدقة. ورغم ذلك فإن السعي وراء مثل هذه الصرامة في قوانين الطبيعة يقع في قلب برنامج التوحد في الفيزياء الحديثة.

وبحلول نهاية ثمانينيات القرن العشرين بدا للفيزيائيين أنه على الرغم من أن نظرية الأوتار قد اقتربت كثيراً من صياغة صورة فريدة للعالم، إلا أنها لم تصل لذلك. كان هناك سببان لهذا السبب الأول، كما أشرنا باختصار إليه في الفصل السابع، اكتشف الفيزيائيون أن هناك بالفعل خمس صور لنظرية الأوتار. ولعلك تسترجع أننا قد أطلقنا عليها النموذج 1، والنموذجين IIB ،IIA، وهيتيروتيك (32) (واختصاراً هيتيروتيك-0) وهيتيروتيك E₈ x E₈ (واختصاراً وهيتيروتيك-E). وتتشارك جميعها في صفات أساسية كثيرة – فأنساقها الاهتزازية تحدد الكتلة وشحنات القوى المحتملة وتتطلب وجود ما مجموعه عشرة أبعاد للزمكان، ولابد لأبعادها المتجعدة أن تكون أحد أشكال كالابي ياو، .. الخ - ولهذا السبب فإننا لم نعر هذه الاختلافات اهتماماً . الفصول السابقة. إلا أن التحاليل التي أجريت في الثمانينيات من القرن العشرين قد أظهرت أن هذه الصور للنظرية مختلفة بالفعل. ويمكنك الاطلاع على المزيد من خواصها في الملاحظات الأخيرة، لكن يكفي أن تعرف أنها تختلف في كيفية تضمينها للتناظر الفائق وفي التفاصيل الهامة لأنساق الاهتزاز التي تعتمد عليها.

(فللنموذج I من النظرية مثلاً، أوتار مفتوحة أطرافها غير مثبتة بالإضافة إلى الحلقات المغلقة التي ركزنا عليها. كان ذلك أمراً مخجلاً بالنسبة لمنظري نظرية الأوتار، لأنه على الرغم من وجود اقتراح جاد بنظرية موحدة نهائية مؤثرة، فإن وجود خمسة اقتراحات تعرقل تقدم الأمور.

أما الانحراف الثاني عن الحتمية فهو أكثر دقة وحتى ندركه تماماً، فإن عليك أن تقرّ بأن كل النظريات الفيزيائية تتكون من جزأين. الجزء الأول تجميع للأفكار الأساسية للنظرية التي يعبر عنها عادة بالمعادلات الرياضية. أما الجزء الثاني للنظرية فيحتوي على حلول هذه المعادلات وعموماً، فإن لبعض المعادلات حلاً واحداً وهو الحل الوحيد، بينما للبعض الآخر أكثر من حل (من المحتمل أن تكون هناك حلول كثيرة ومثال بسيط على ذلك، حاصل ضرب العدد 2 في عدد ما يعطي ناتج ،10 فالإجابة حل واحد هو العدد 5. لكن في المعادلة حاصل ضرب الصفر في عدد ما يعطي صفراً" له عدد لا نهائي من الحلول، حيث أن حاصل ضرب الصفر في أي عدد يساوي صفراً). وهكذا، وحتى لو أدى البحث إلى نظرية فريدة بمعادلات فريدة، فإن الحتمية قد تنتفي بوجود حلول وسط، لأنه قد يكون للمعادلات حلول كثيرة ممكنة ومختلفة. وبحلول نهاية ثمانينيات القرن العشرين بدا أن هذا هو الوضع بالنسبة لنظرية الأوتار. فعندما درس الفيزيائيون معادلات أية صورة من الصور الخمس النظرية الأوتار وجدوا أن لها حلولاً كثيرة - فمثلاً هناك طرق عديدة مختلفة تتحد بها الأبعاد الإضافية - ويقابل كل حل عالم له خواص مختلفة. وعلى الرغم من أن معظم هذه العوالم تبدو كحلول صحيحة لمعادلات نظرية الأوتار، إلا أنها تظهر غير متوائمة مع العالم كما نعرفه.

وقد تبدو هذه الانحرافات عن الحتمية كخواص أساسية صادفها سوء الحظ لنظرية الأوتار. غير أن البحوث التي أجريت منذ منتصف تسعينيات القرن العشرين قد أعطت أملاً حاسماً جديداً في أن هذه الصفات قد تكون مجرد انعكاسات للطريقة التي حلل بها المنظرون النظرية وباختصار فإن معادلات نظرية الأوتار على درجة من التعقيد بحيث لا يعرف أحد صيغتها بالضبط. وقد تمكن الفيزيائيون من وضع الصيغ التقريبية فقط لهذه المعادلات والصيغ التقريبية هي التي تختلف بوضوح من نظرية للأوتار إلى أخرى وهي تلك المعادلات التقريبية الموجودة ضمن أية واحدة من النظريات الخمس للأوتار التي تؤدي إلى عدد هائل من الحلول، أي وفرة من العوالم غير المرغوب فيها.

ومنذ العام 1995 (بداية ثورة الأوتار الفائقة الثانية، أخذت تتراكم أدلة على أن المعادلات الدقيقة التي ما زالت صيغتها الصحيحة أبعد عن متناولنا، قد تقوم بحل هذه المشكلات، وبالتالي تساعد في جعل نظرية الأوتار حتمية. وفي الحقيقة، رسخت قناعة أرضت معظم منظري نظرية الأوتار، بأنه عند فهم المعادلات الدقيقة، فإن تلك المعادلات ستظهر أن كل النظريات الخمس للأوتار هي في الواقع مرتبطة بعضها ببعض بصورة حميمة. فهي جميعاً أجزاء لكيان واحد متصل - مثل أطراف نجمة البحر – تخضع خواصه التفصيلية حالياً لدراسة مستفيضة. وبدلاً من وجود خمس نظريات مختلفة للأوتار، فإن الفيزيائيين مقتنعون الآن أن هناك نظرية واحدة تنسج هذه النظريات الخمس في إطار نظري فريد، ومثل الوضوح الذي ينبثق عندما تتكشف العلاقات الدفينة حتى الآن، فإن هذا الاتحاد بين النظريات الخمس يقدم نقطة مفاضلة جديدة وقوية لفهم العالم وفقاً لنظرية الأوتار. وحتى نشرح وجهات النظر تلك، فإن علينا أن نستخدم بعض أحدث التطورات وأصعبها في نظرية الأوتار. وعلينا أن نفهم طبيعة التقريب المستخدم في دراسة نظرية الأوتار وحدودها الكامنة فيها. وعلينا أن نتعرف أكثر على التقنيات الذكية - والتي تسمى إجمالا الثنائيات - التي استدعاها الفيزيائيون للتغلب على هذه التقريبات. ثم علينا أن نتبع المنطق الدقيق الذي يستفيد من هذه التقنيات لاكتشاف التبصر الذي يؤدي إلى ما ذكرناه لكن لا تنزعج، فإن الجزء الشاق من العمل قد أجري بالفعل بواسطة منظري نظرية الأوتار، وسنقنع هنا بتفسير نتائجهم.

مواضيع ذات صلة

الثنائية في نظرية الأوتار( ازدواج قوي-ضعيف وفهم الترابط بين نظريات الأوتار المختلفة)

الثنائية في نظرية الأوتار: من تعدد النظريات إلى وحدة الفيزياء

هل التقريب في الحدود المناسبة؟(ثابت ازدواج الوتر ومعضلة التقريب الاضطرابي)

موجز ما تم حتى الآن(الازدواجية في نظريات الأوتار)

نظرية الأوتار في فيزياء الكم: معادلات وتقنيات غير اضطرابية(معادلات نظرية الأوتار)

مقدرة التناظر (مقدرة التناظر والتناظر الفائق: مفاتيح فهم الازدواج القوي في نظريات الأوتار)

الجاذبية الفائقة (الجاذبية الفائقة والأبعاد الخفية: من الجسيمات النقطية إلى نظرية الأوتار)

طريقة تقريبية

موجز الثورة الثانية للأوتار الفائقة

منطلق ويتن

لحظة من الحقيقة

المقاربة الاضطرابية لنظرية الأوتار