فلنتذكر أن القوى الثلاث اللاجاذبية تبدو أنها تمتزج بعضها ببعض في البيئة الساخنة جداً للكون المبكر، وذلك بالعودة إلى الفصل السابع (وبالأخص الشكل رقم (7-1). وتبين حسابات الفيزيائيين عن كيفية تغير شدة هذه القوى مع الطاقة ودرجة الحرارة أنه قبل حوالي ^35-10 ثانية ،ATB كانت القوى القوية والقوى الضعيفة والكهرومغناطيسية كلها موحدة في قوة عظيمة" أو "قوة فائقة". وفي هذه الحالة كان الكون أكثر تناظراً بكثير مما هو عليه اليوم. ومثل التجانس الذي يحدث عندما نسخن مجموعة من الفلزات المختلفة لتتحول إلى مصهور سائل، فإن الاختلافات الملحوظة بين القوى كما نراها الآن كانت غير موجودة بسبب الطاقة ودرجة الحرارة الهائلتين في الكون المبكر جداً. وبمرور الوقت وتمدد الكون وتبريده، فإن صياغة نظرية مجال الكم تبين أن هذا التناظر كان لابد أن يقل بحدة من خلال عدد من الخطوات الفجائية، مؤدية في النهاية إلى شكل غير متناظر بالمقارنة بما هو مألوف لنا.

وليس من الصعب إدراك الفيزياء التي تكمن وراء مثل هذا الاختزال للتناظر، أو كما يطلق عليه انكسار التناظر Symmetry Breaking" بدقة أكثر. تخيل وعاء ضخما مملوءاً بالماء. تتوزع جزيئات الماء بتجانس في جميع أرجاء الوعاء، وبصرف النظر عن الزاوية التي ننظر منها فإن الماء سيظهر كما هو. ثم تابع وعاء الماء عند خفض درجة الحرارة. في البداية لن يحدث شيء، لكن على المستوى المجهري فإن متوسط سرعة حركة جزيئات الماء يتناقص وهذا كل ما يحدث.

وعندما تنخفض درجة الحرارة إلى درجة الصفر السلزي ، فإن شيئاً جذرياً سيحدث. سيبدأ الماء السائل في التجمد ويتحول إلى ثلج جامد. وكما ناقشنا في الفصل السابق، فإن هذا مثال للتحول الطوري. وأهم ما يعنينا الآن . هو ملاحظة أن التحول الطوري يؤدي إلى انخفاض مقدار التناظر لجزيئات الماء. فبينما يبدو الماء السائل على نفس الشكل مهما تغيرت زاوية الرؤية - فهو يبدو متناظراً دورانياً - لكن الثلج الجامد مختلف فللثلج بنية بللورية، الأمر الذي يعني أنك إذا اختبرته بدقة معقولة فإنه مثله مثل أية بلورة، سيبدو مختلفاً إذا نظرت إليه من زوايا مختلفة. وقد أدى التحول الطوري إلى نقص في مقدار التناظر الدوراني الظاهري.

ومع أننا قد ناقشنا مثالاً واحدا مألوفاً فقط، فإن هذا الأمر. صحيح بشكل أكثر عمومية عندما تنخفض درجة حرارة الكثير من الأنظمة الفيزيائية، فإنها ستعاني تحولاً طورياً عند درجة معينة وهو التحول الذي سيؤدي نمطياً إلى خفض أو "كسر بعض التناظرات السابقة. وفي الواقع يمكن للنظام أن يعاني من سلسلة التحولات الطورية إذا تغيرت درجة حرارته في مدى واسع بما فيه الكفاية. فالماء - مرة ثانية - يعطي مثالاً بسيطاً على ذلك. فإذا بدأنا بالماء في درجة حرارة أعلى من 100 سلزية، فسيكون في هذه الحالة غازاً أو بخاراً. وفي هذا الشكل فإن للنظام تناظراً أكبر من الحالة السائلة، حيث أن الجزيئات المستقلة قد تحررت من حالة الالتصاق بعضها ببعض في الحالة السائلة. وبدلاً من ذلك فإن كل الجزيئات ستدور في جميع الاتجاهات داخل الوعاء بنفس الدرجة، من دون أن تكون تجمعات مختارة أو مجموعات من الجزيئات المفردة التي تنتقي بعضها البعض لتكون ترابطاً قوياً على حساب المجموعات الأخرى، وتسود ديمقراطية الجزيئات في درجات الحرارة المرتفعة بما فيه الكفاية، ومن الطبيعي أنه عند خفض درجة الحرارة أقل من 100 سلزية تبدأ قطيرات من الماء السائل في التكون أثناء العبور من الحالة الغازية إلى الحالة السائلة، ويتناقص التناظر. وباستمرار خفض درجة الحرارة يحدث شيء جوهري حتى نصل إلى درجة الصفر السلزي. وكما ذكرنا أعلاه، فإنه عند هذه الدرجة سيحدث التحول الطوري ماء سائل / ثلج جامد، الذي سيؤدي إلى تناقص آخر مفاجئ في التناظر.

ويعتقد الفيزيائيون أن الكون في ما بين زمن بلانك وجزء من المائة من الثانية ATB، قد سلك مسلكاً مشابهاً، ماراً على الأقل بتحولين طوريين مشابهين لمثال الماء. فعند درجة حرارة أعلى من 10 كلفن، تبدو القوى اللاجاذبية الثلاث كقوة واحدة، ومتناظرة كما يمكن للتناظر أن يكون وسنناقش في نهاية هذا الفصل تضمين نظرية الأوتار لقوى الجاذبية في هذا التجمع عند تلك الدرجات المرتفعة من الحرارة). وعندما تنخفض درجة الحرارة عن ^28-10كلفن، يمر الكون بتحول طوري، حيث تتبلور كل قوة من القوى الثلاث خارجة من الاتحاد المشترك بطريقة مختلفة. ويبدأ هذا الاختلاف النسبي في الشدة وتفاصيل تأثير كل منها على المادة في التمايز. وهكذا فإن التناظر الواضح بين هذه القوى عند درجات الحرارة العالية ينكسر عندما يبرد الكون. ومع ذلك، فقد بينت أبحاث غلاشو وعبد السلام ووينبرغ أنه ليست كل تناظرات درجات الحرارة العالية قد تلاشت: فما زالت القوى الضعيفة والقوى الكهرومغناطيسية متشابكة بشكل عميق. وبتوالي تمدد وتبريد الكون، لا شيء يحدث ظاهرياً حتى تنخفض درجة الحرارة إلى ^15-10 كلفن - حوالي 100 مليون مرة مثل درجة حرارة قلب الشمس - حيث يمر الكون بتحول طوري آخر يؤثر على القوى الكهرومغناطيسية والقوى الضعيفة. وعند هذه الدرجة يتبلوران خارجين من اتحادهما السابق الأكثر تناظراً. وباستمرار التبريد يزداد الاختلاف بينهما. ويُعد التحولان الطوريان مسؤولين عن التمايز الظاهر بين القوى اللاجاذبية الثلاث أثناء تأثيرها في أحداث العالم، ومع ذلك فإن هذا العرض الموجز لتاريخ الكون يبين أن تلك القوى مرتبطة بعمق بعضها مع بعض في الواقع.

مواضيع ذات صلة

الأسرار المتبقية للثقوب السوداء(مفارقة المعلومات في الثقوب السوداء: صراع الحتمية بين الكم والنسبية)

طبيعة القانون الفيزيائي

رؤية نيوتن للجاذبية

وعلى أي حال، من الذي يتحرك؟ (الحركة النسبية )

تأثير الحركة في الفضاء

النظرية الكلاسيكية

الأوتار الفائقة

الوضعية الراديكالية والفيزياء: بين المشاهدة والصياغة العلمية

القاعدة الأساسية لدفع الصاروخ

ثورة هايزنبرج: من يقين العلم إلى مسؤولية العلماء

الفزياء والكون .. تجربة ميكسلون ومورلي

الضوء