موراي جيل مانن حول الجمال والحقيقة في الفيزياء

شكراً لكم لوضعكم هذه الصور لزملائي هنا. (ضحك). سنتحدث عنهم. الآن، سأحاول أن أجري تجربة. في العادة أنا لا أقوم بالتجارب. أنا عالم نظري. لكني سأختبر ماذا يحدث إن قمت بالضغط على هذا الزر. جيد جداً. حسناً. لقد كنت أعمل في هذا المجال للجسيمات الأساسية. ماذا يحدث إن قمتم بختمها جيداً جداً؟ مم تتكون؟ والقوانين التي تكون عليها هذه الجسيمات صالحة عبر الكون، وهي مرتبطة بشدة مع تاريخ الكون.

نحن نعرف الكثير حول أربعة قوى. لابد أن هناك المزيد أكثر، لكن تلك على مسافة صغيرة جداً جداً، ونحن لم نقم بالتفاعل معها كثيراً بعد. الشئ الرئيسي الذي أرغب بالحديث عنه هو هذا: أن لدينا هذه التجربة المتفردة في مجال الفيزياء الأساسية أن الجمال هو طريقة ناجحة جداً لإختيار النظرية الصحيحة. ولماذا بحق الأرض يكون الأمر كذلك؟

حسناً، ها هو مثال من تجربتي الخاصة. إنه كارثة حقيقية أن يحصل هذا. ثلاثة أو أربعة منا، عام 1957 وضعنا نظرية مكتملة جزئياً لأحد هذه القوى، هذه القوة الضعيفة. وقد كانت مخالفة لسبعة -- سبعة، أحسبوهم، سبعة تجارب. كانت كل التجارب خاطئة.

وقد نشرناها قبل أن نعرف ذلك، لأننا توصلنا إلى أنها كانت جميلة جداً، فستكون صحيحة! وكانت التجارب لتكون على خطأ، وقد كانت خطأ. الآن صديقنا هناك، ألبرت إينشتاين، كان يعطي القليل من الإهتمام حينما قال الناس، "تعلمون، هناك شخص لديه تجربة تبدو مخالفة للنسبية الخاصة. دي سي ميلر. ماذا عن ذلك؟" وكان يقول، " أوه، سيذهبون إلى المزبلة." (ضحك).

الآن، لماذا تنجح أشياء مثل تلك؟ ذلك هو السؤال. الآن، نعم، ماذا تعني بجميلة؟ ذلك شئ واحد. سأحاول إيضاح ذلك -- أوضحه جزئياً. لماذا تنجح، وهل هذا شئ متعلق بالبشر؟ سوف أترك لكم الرد على الأخير الذي أقدمه، وذلك هو، أنه لا علاقة له بالبشر. في مكان ما في كوكب آخر، تدور بعض النجوم البعيدة جداً، ربما في مجرة آخرى، يمكن أن يكون هناك كائنات ذات ذكاء على الأقل مثلنا، ومهتمة بالعلوم. الأمر ليس مستحيلاً. أعتقد بترجيح أن هناك الكثير.

مرجح جداً، ليس من بينها من هو قريب بما يكفي للتفاعل معنا. لكن قد يكونوا هناك، بكل سهولة. وأفترض أن لديهم جهاز حسي مختلف تماماً، وهلمجرا. لديهم سبعة مخالب، ولديهم 14 عين مركبة تبدو مضحكة، ودماغ بشكل قطعة بسكويت. هل سيكون لديهم قوانين مختلفة حقاً؟ هناك الكثير من الناس الذين يؤمنون بذلك، وأعتقد انها هراء مطلق. أعتقد أنه توجد قوانين هناك، ونحن بالطبع لا نفهمها في أي وقت بصورة صحيحة -- لكننا نحاول. ونحاول الإقتراب أكثر وأكثر.

وفي يوم ما، ربما نستطيع بالفعل معرفة نظرية المجال الموحد للجسيمات والقوى، التي أسميها بال" المبدأ الأساسي." ربما لا نكون بعيدين بشدة عنها. لكن حتى إن لم نعرفها خلال فترة حياتنا، ما يزال يمكننا الإعتقاد بأن هناك واحدة منها، ونحن نحاول الإقتراب منها أكثر وأكثر. أعتقد أن تلك هي النقطة الرئيسية التي يجب أن نفهمها. نحن نعبّر عن هذه الأشياء رياضياً. وحينما تكون الرياضيات بسيطة للغاية-- حينما تكون متعلقة ببعض المفاهيم الرياضية، يمكنك كتابة النظرية في مساحة مختصرة جداً، بدون الكثير من التعقيدات-- ذلك في الأساس ما نعنيه بالجمال أو الأناقة.

هذا ما كنت أقوله حول القوانين. إنها حقاً هناك. نيوتن بالتأكيد كان يؤمن بذلك. وقد قال، هنا، " إنها مهمة الفلسفة الطبيعية أن تجد تلك القوانين." القانون الأساسي، لنقل -- ها هو إفتراض. الإفتراض هو أن القانون الأساسي يأخذ شكل النظرية الموحدة لكل الجسيمات. الآن، بعض الناس يسمونها بنظرية كل شئ. وذلك خطأ، لأن النظرية هي ميكانيكا الكم. ولن أدخل في الكثير من التفاصيل حول ميكانيكا الكم وكيف تبدو، وهلمجرا. لقد سمعتم الكثير من الأشياء الخاطئة حولها على أي حال. (ضحك). حتى أن هناك أفلام حولها تحوي الكثير من الأشياء الخاطئة.

لكن الشئ المهم هنا هي أنها تتوقع إحتمالات. الآن، بعض الأحيان هذه الإحتمالات تقترب من اليقين. وفي الكثير من الحالات الشهيرة، كانت بالطبع صحيحة. لكن في أوقات أخرى لم تكن كذلك، وتحصل على إحتمالات لنتائج مختلفة فقط. إذاً الذي يعنيه ذلك هو أن تاريخ الكون ليس محدداً بالقانون الأساسي فقط. إنه القانون الأساس وهذه السلسلة الطويلة من الحوادث غير المعقولة، أو فرصة النتائج ، التي هناك بالإضافة لذلك.

والنظرية الأساسية لا تشمل فرص النتائج تلك. إنها إضافة. لذا فهي ليست نظرية لكل شئ. وفي الحقيقة، كمية مأهولة من المعلومات في الكون حولنا تأتي من تلك الحوادث، وليس فقط من مجرد القوانين الأساسية. الآن، يقال دائماً أن الإقتراب أكثر وأكثر من القوانين الأساسية عبر إختبار ظاهرة تحت طاقة منخفضة، ثم طاقات أعلى، ثم طاقات أعلى، أو مسافة قصيرة، ثم مسافات أقصر، ثم مسافات أقصر، وهلمجرا، هو مثل تقشير الجلد من البصل. ونحن نواصل فعل ذلك، ونبني المزيد من الماكينات الخارقة، ومسرعات الجسيمات. نحن ننظر أعمق وأعمق داخل هياكل الجسيمات هذه، وبتلك الطريقة يمكننا على الأرجح الوصول لأقرب وأقرب من هذا القانون الأساسي.

الآن، ما يحدث هو بينما نفعل نحن ذلك، بينما نقشر هذا البصل، ونقترب أكثر وأكثر من القانون الأساسي، نحن نرى أن لكل قشرة شئ مشترك مع القشرة السابقة، ومع القشرة التالية. نقوم بكتابتها رياضياً، ونرى أنها تستخدم رياضيات شبيهة. إنها تتطلب رياضيات متشابهة جداً. ذلك بالطبع أمر رائع جداً، وتلك السمة المركزية لما أحاول قوله اليوم. أطلق عليها نيوتن-- ذلك نيوتن بالمناسبة -- ذلك الشخص.

هذا هو إلبرت إينشتاين. مرحباً، آل! وعلى أي حال، قال، " الطبيعة مطابقة لنفسها" -- تشخيص الطبيعة كأنثى. ولذا فما يحدث هو أن الظاهرة الجديدة، القشور الجديدة، القشور الداخلية لقشور أصغر قليلاً من البصل التي نصلها، تشبه التي تكبرها قليلاً. ونوع الرياضيات التي أستخدمناها في القشرة السابقة هي تقريباً نفسها التي نحتاجها للقشرة التالية. ولهذا تبدو المعادلات في غاية البساطة. لأنها تستخدم رياضيات موجودة لدينا بالفعل.

مثال ساذج على هذا: أخترع نيوتن قانون الجاذبية، الذي يقول أن واحد على مربع المسافة بين الاشياء المنجذبة. كولوم، في فرنسا، أخترع نفس القانون للتيارات الكهربية. ها هو مثال لهذا التشابه. تنظر للجاذبية، ترى قانون محدد. ثم تنظر للكهربائية. بكل تأكيد. نفس القانون. إنه مثال بسيط للغاية. هناك الكثير من الأمثلة الأكثر تعقيداً. التناظر مهم جداً في هذا النقاش. تعرفون ما تعنية. الدائرة على سبيل المثال، هي متناظرة في إطار الدوران في مركز الدائرة. تقوم بالدوران حول مركز الدائرة، وتظل الدائرة بلا تغيير. تقوم بأخذ المخروط ، بثلاثة أبعاد، تقوم بالدوران حول مركز المخروط، وكل هذه الدورات تترك المخروط لوحده. إنها متناظرة للمخروط. لذا فنحن نقول، عامة، ان هناك تناظر في عمليات محددة إذا كانت تلك العمليات تترك الظاهرة، أو شرح الظاهرة، بلا تغيير.

معادلات ماكسويل بالطبع متناظرة في الدوران في كل الفراغ. لا يهم إن قمنا بقلب كل الفراغ على عقب بزاوية ما، إنها لا تترك -- لا تغيّر ظاهرة الكهرباء أو المغنطيسية. هناك معادلة جديدة في القرن التاسع عشر التي تشرح هذا، وإذا استخدمت تلك المعادلة، فأن المعادلات تصبح أسهل بكثير. بعد ذلك إينشتاين، مع هذه النظرية الخاصة للنسبية، نظر في المجموعة الكاملة لمتناظرات معادلات ماكسويل، التي تسمى بالنسبية الخاصة. وهذه المتناظرات، عندها، تجعل المعادلات أقصر حتى، وأجمل حينئذ.

لننظر. لا تحتاج لمعرفة ما تعنيه هذه الأشياء، لن تحدث أي فرق. لكن يمكنك مجرد رؤية الشكل. (ضحك). يمكنك النظر في الشكل. وترى في الأعلى، قائمة طويلة من المعادلات بثلاثة عناصر للإتجاهات الثلاثة للفراغ: x, y و z. ثم، بإستخدام تحليل القوة الموجهة، تستخدم التناظر الدائرة، وتحصل على هذه المجموعة التالية. ثم تستخدم تناظر النسبية الخاصة وتحصل على مجموعة أبسط حتى هناك، تظهر أن التناظر يتحسن بصورة أفضل وأفضل. كلما قمت بتناظر أكثر وأكثر، كلما تحسن من بساطة وأناقة النظرية.

المعادلتان الأخيرتان، تقول أن الشحنات الكهربية والتيارات تقوم بزيادة كل المجالات الكهربية والمغنطيسية. المعادلة التالية -- الثانية-- تقول أنه لا يوجد مغنطة أكثر من ذلك. المغنطيسية الوحيدة تأتي من الشحنات الكهربية والتيارات. ربما نجد يوم ما ثقب بسيط في تلك الحجة. لكن للحظة، تلك هي الحالة.

الآن، ها هو تطوّر مثير للغاية ربما لم يسمع الكثيرون منكم عنه. كان يجب أن يسمعوا به، لكنه مخادع قليلاً لأقوم بشرحه بتفاصيل فنية، لذا فلن أفعل ذلك. سأذكره فقط. (ضحك) لكن تشين نينغ يانغ، نطلق عليه" فرانيك" يانغ-- (ضحك) -- وبوب ميلز وضعا قدماً، قبل 50 سنة مضت، هذا التعميم لمعادلات ماكسويل، مع تناظر جديد. تناظر جديد كلياً. رياضيات متشابهة للغاية، لكن كان هناك تناظر جديد كلياً. كان أملهم أن هذا سيسهم بطريقة ما لفيزياء الجسيمات -- لم تفعل، من نفسها، المساهمة في فيزياء الجسيمات.

لكن بعد ذلك قام بعض منا بتعميمها أكثر. ثم بعد ذلك ساهمت! وقد أعطت شرحاً جميلاً جداً للقوى القوية والقوى الضعيفة. لذا نقول هناك، مجدداً، ما قلته سابقاً: أن كل قشرة من البصلة تعرض تشابهاً للقشور المجاورة. لذا فرياضيات القشورة المجاورة شبيهة جداً لما نحتاجه للقشور الجديدة. ولذا فهي تبدو جميلة. لأننا نعرف بالفعل كيفية كتابتها بطريقة موجزة وجميلة.

إذا ها هو الموضوع. نعتقد أن هناك نظرية موحدة تحكم كل النظم. خطوات تجاه الوحدة تبيّن البساطة. التناظر يبيّن البساطة. ثم أن هناك تناظر ذاتي بين مختلف الأحجام-- بكلمات أخرى، من قشرة بصلة للقشرة الأخرى. قريب من تشابهها ذاتياً. وهذا مهم لهذه الظاهرة. سينحسب ذلك على لماذا الجمال هو طريقة ناجحة للنظرية الصحيحة.

ها هو ما قاله نيوتن بنفسه: " الطبيعة منسجمة تماماً ومتطابقة مع نفسها." أحد الأشياء التي كان يفكر بها هي شئ يأخذها معظمنا كأمر مسلّم به، لكن خلال أيامه لم يكن مسلّم به. هناك قصة، التي هي ليست مؤكد أنها صحيحة، لكن يرويها الكثير من الناس. حكاها أربعة أشخاص. وذلك عند إصابتهم بالطاعون في كمبيردج، وذهب لمزرعة والدته-- لأن الجامعة كانت مغلقة-- رأى تفاحة تسقط من الشجرة، أو على رأسه أو شئ ما. وقد أدرك فجأة أن القوى التي سحبت التفاحة إلى أسفل إلى الأرض قد تكون نفس القوى التي تنظم الحركات للكواكب والقمر.

كان ذلك توحيد كبير لتلك الأيام، رغماً عن أننا نأخذها اليوم كأمر مسلّم به. إنه نفس نظرية الجاذبية. لذا فقد قال أن هذا المبدأ من الطبيعة، منسجم: " هذا المبدأ للطبيعة أن تكون بعيداً جداً من مفاهيم الفلاسفة، أنا أمتنع عن وصفها في ذلك الكتاب، على الأقل ينبغي أخذها في الإعتبار كشئ غريب باسراف..." ذلك ما علينا جميعاً مراقبته. (ضحك). خصوصاً في هذه الجلسة. "...ولذا فتحيّز القراء ضد كل هذه الأشياء التي كانت التصميم الرئيسي للكتاب."

الآن، من سيدعي اليوم أن ذلك مجرد نتيجة لغرور العقل البشري؟ تلك القوى التي تسببت في سقوط التفاحة على الأرض هي نفس القوى التي تتسبب في تحريك الكواكب والقمر ، وهملجرا؟ يعلم الجميع ذلك. إنها خاصية الجاذبية. إنها شئ في العقل البشري. يستطيع العقل البشري بالطبع، تقديرها والإستمتاع بها، إستخدامها، لكنها ليست -- إنها لا تنبع من العقل البشري. إنها تنبع من طبيعة الجاذبية. وذلك صحيح لكل الأشياء التي نتحدث عنها. هناك خواص للمبدأ الأساسي. إن المبدأ الأساسي هو مثل تلك القشور المختلفة للبصلة تشبه بعضها البعض، وعليه فان رياضيات قشرة واحدة تتيح لنا التعبير بكل جمال وبساطة عن ظاهرة القشرة التالية.

أقول هنا أن نيوتن فعل الكثير من الأشياء في تلك السنة: الجاذبية، قوانين الحركة، حساب التفاضل والتكامل، الضوء الأبيض المكوّن من كل ألوان لقوس قزح. وأستطاع كتابة مقال حول " ماذا فعلت في عطلتي الصيفية." (ضحك) إذاً لا يجب أن تفترض أن هذه المبادئ والمسلمات الميتافيزيقية منفصلة. إنها مرتبطة من النظرية الأساسية. إنها ما نسميه الخصائص الناشئة. لا نحتاج -- لا نحتاج لشئ أكثر للحصول على شئ أكثر. ذلك ما تعنيه ناشئة.

يمكن للحياة أن تنشأ من الفيزياء والكيمياء، بالإضافة للكثير من الحوادث. يمكن للعقل البشري أن ينشأ من بيولوجيا الأعصاب والكثير من الحوادث، الطريقة التي تنشأ بها الرابطة الكيميائية من الفيزياء وحوادث معينة. إنها لا تقلل من أهمية هذه المواضيع لنعرف أنها مرتبطة بالكثير من الأشياء الأساسية، إضافةً للحوادث. ذلك هو قانون عام، وإدراكه مهم بشدة. أنت لا تحتاج لشئ إكثر للحصول على شئ أكثر. يظل الناس يسألون عن ذلك حينما يقرأون كتابي، كوارك وجاكوار. وأنا أقول، " إليس هناك شئ أكثر مما لديكم هناك؟" ويفترض، أنهم يعنون شيئاً خارقاً. على أي حال، لا يوجد. (ضحك) لا تحتاج لشئ أكثر لشرح شئ أكثر. شكراً جزيلاً لكم. (تصفيق)