د. أحمد بن محمد النفيعي
في كل العلوم هناك مشاكل تواجه العلماء تمر عليهم السنين الطوال بدون أن يجدوا حل مناسب لها. من هذه العلوم علم الفيزياء التي تتميز مشاكله بأنها أكثر صعوبة من مشاكل أقرانه وأن حل هذه المشاكل يتطلب تطور علوم لها علاقة بالفيزياء كالرياضيات والكيمياء وغيرها من العلوم. في هذا المقال سوف أذكر بعضا من المشاكل الفيزيائية الغير محلولة والتي يحاول الفيزيائيون حول أرجاء المعمورة على قدم وساق إيجاد نظريات علمية لتفسيرها.
أولاً: مشكلة النظرية الكمية والجاذبية.
في هذه المشكلة يحاول العلماء أن يدمجوا النظرية النسبية العامة والنظرية الكمية في نظرية واحدة كاملة تفسر الطبيعة تسمى “نظرية المجال الكمي”. حتى الآن لم يستطع العلماء الوصول إلى تفسيرات معقولة عند التعامل مع النظرية النسبية العامة والتي تسمى كذلك “نظرية الجاذبية” والنموذج القياسي للجسيمات الأولية على سبيل المثال وصول قوة الجاذبية أو انحناء الزمكان إلى ما لانهاية عند محاولة دمج هاتين النظريتين.
بدأ العلماء بجدية منذ أيام العالم اينشتاين البحث عن نظرية تفسر كل شيء في الطبيعة أطلقوا عليها اسم “نظرية كل شيء” هذه النظرية سوف تعطي فهما عميقا للكون من حولنا بتفسيرها الكامل لنظرية الانفجار العظيم. والنظرية التي توصل إليها العلماء حالياً في هذا الشأن تسمى نظرية الأوتار الفائقة، وهي في الحقيقة تتضمن 5 نظريات.
ثانياً: توحيد الجسيمات والقوى الفيزيائية في نظرية واحدة
هذه المشكلة مرتبط بحل المشكلة الأولى، من المعلوم أن هناك أربع قوى فيزيائية أساسية في الطبيعية، وهي قوة الجاذبية، والقوة الكهرومغناطيسية، والقوة النووية الضعيفة، والقوة النووية القوية. النموذج القياسي للجسيمات الفيزيائية يحتوي على ثلاث من هذه القوى بدون قوة الجاذبية. إذن هدف علماء الفيزياء النظريين أن يوحدوا هذه القوى الأربع في نظرية يطلق عليها “نظرية المجال الموحد”.
ثالثا: مشاكل ميكانيكا الكم الأساسية
من المعروف أن هناك تفسيرات عديدة في النظرية الكمية مثل تفسير كوبنهاجن، وتفسير العامل الخفي، وتفسير العوالم المتعددة، وغيرها من التفسيرات التي لا تقل غرابة عن المذكورة. السؤال الذي يطرح هنا هل هناك تفسير مفضل للنظرية الكمية؟
كما أن تطور هذه التفسيرات يرفع سؤال بالغ الأهمية وهو ما لذي يسبب انهيار دالة الموجة الكمية؟ هل التفاعل مع البيئة هو الذي يسبب هذا الانهيار؟
والسؤال الآخر هو كيف لتفسير النظرية الكمية للواقع، والذي يحتوي على عناصر مثل مبدأ التراكب وانهيار الدالة الموجية أو عدم الترابط الكمي، كيف لهذا التفسير أن يعطي تصورا للواقع الذي نعيشه؟ أو بطريقة أخرى ما هو تفسير مشكلة القياس التي تسبب انهيار دالة الموجة الكمية إلى حالة معروفة؟
رابعاً: مشكلة الترتيب الدقيق
هذه المشكلة تتجلى في السؤال التالي: لماذا كوننا يملك خصائص تبدو مركبة تركيبا دقيقا تسمح بوجود الحياة؟ أو بطريقة أخرى، كيف تم اختيار قيم الثوابت الفيزيائية في الطبيعة؟
خامساً: مشكلة اللغز الكوني.
الكون مليء بالألغاز التي تحير العلماء، لكن ما يثيرهم هو لغز الطاقة المظلمة، والمادة المظلمة في الكون. لم يتمكن العلماء من ملاحظة هذا النوع من الطاقة والمادة مباشرة ولكن عرفوا عن طريق تأثير مجالهما الجذبي. لا زال العلماء يحاولون معرفة ما هما بالضبط.
سادساً: مشكلة الكتلة
تعتبر هذه المشكلة من المشاكل الفيزيائية المستعصية. تعد الخصائص المرتبطة بحركة الكتلة، مثل السرعة والعجلة وكمية التحرك وطاقة الحركة وطاقة الوضع من الخصائص التي يمكننا فهمها فهماً جيداً. على أن طبيعة الكتلة نفسها من الخصائص غير المفهومة. والأسئلة التي تدور حولها هذه المشكلة هي لماذا بعض الجسيمات لها كتلة والبعض الآخر عديمة الكتلة؟ وما الذي يمنح الكتلة لبعض الجسيمات ولا يمنحها للبعض الآخر؟ وحتى في الجسيمات ذات الكتلة هناك تباين، حيث نجد جسيمات كتلتها أكبر من كتلة جسيمات أخرى، ما السبب في ذلك؟ هل الجسيمات عديمة الكتلة ينقصها شيء آخر غير الكتلة؟
