بداية كوننا ، ونسبية ظواهر الكم
يتم تقديم نظريات مجال الكم المتنوعة والقضايا المترابطة هنا ، مصحوبة بأسئلة مرتبطة بها ومناقشات فلسفية ورؤى. تتضمن هذه المقالة ، من بين أمور أخرى ، مناقشة حول بداية كوننا ، ورصد الزمان والمكان ، والاحتياجات غير الحتمية للتجارب الفعلية لإثبات النظريات في الفيزياء ، وتحديداً إمكانية التأكد من وجود كائن في الفضاء دون التفاعل بالضرورة مع عليه. جزء من القضايا التي نوقشت هنا فلسفي أكثر منه في مجال الفيزياء النظرية.
خلفية
تم تقديم النسبية الخاصة في عام 1905. تخبرنا كيف أن الحركة والوقت والسرعة متناسبة مع الراصد وليست مطلقة. نحن نعلم أيضًا أن الجسيمات لا يمكنها تجاوز سرعة الضوء. النسبية العامة ، التي تم تقديمها في عام 1915 ، تدور حول الجاذبية وتخبرنا كيف ينحني الزمكان بسبب الكتلة بينما يؤثر على حركة الجسيمات.
تشرح فيزياء الكم التفاعل بين الجسيمات التي تشكل المادة والقوى المرتبطة بها ، أي أنها تشرح كيف يعمل كل شيء. كان أينشتاين من أوائل الفيزيائيين الذين وصفوا تطور الأفكار من المفاهيم المبكرة إلى النسبية والكمية [1] وإدخال موجات الجاذبية [2].
هناك العديد من النظريات الكمومية. تم تطوير ميكانيكا الكم في عام 1920 بواسطة Niels Bohr و Werner Heisenberg و Erwin Schrödinger وآخرين. يخبرنا ، من بين أمور أخرى ، كيف يتغير موضع أو زخم جسيم واحد أو أكثر بمرور الوقت.
هناك ثلاث قوى تتفاعل معها المادة: الكهرومغناطيسية ، والتي تشرح كيفية تماسك الذرات معًا ، والقوة النووية القوية ، التي تفسر استقرار نواة الذرة ، والقوة النووية الضعيفة ، وهو ما يفسر الانحلال الإشعاعي لبعض الذرات. تم تجميع هذه النظريات الثلاث تحت مظلة تسمى النموذج القياسي لفيزياء الجسيمات. كانت مشكلة هذا النموذج أنه لم يفسر سبب امتلاك المادة للكتلة.
تم التنبؤ بوجود جسيم يعطي كل الجسيمات الأساسية الأخرى كتلتها ، بواسطة نظريات المجال الكمومي (QFT) منذ أكثر من خمسة عقود ، وثبت مؤخرًا (2012) بواسطة Higgs [3].
البداية
يتفق الجميع تقريبًا على أن الكون كان له نقطة بداية محددة. يعتقد بعض علماء الفيزياء أن النقطة الفعلية أو وقت الخلق لا يمكن تفسيره بقوانين الفيزياء المعروفة حاليًا. نحن ندرك وجود موجات الجاذبية التي تسببها حركات الكتل الكبيرة. هذه الموجات تنبأ بها أينشتاين وتم تضمينها في نظريته عن النسبية العامة.
قبل 13.8 مليار سنة ، حدث الانفجار العظيم [4]. وفقًا لذلك ، هذه هي المسافة التي قد يمتدها الكون المرئي ، والتي تبلغ 13.8 مليار سنة ضوئية. قد نفترض كذلك أن الزمكان بعد تلك المسافة قد يكون كونًا آخر وبالتالي قد يكون هناك أكوان متعددة أو أكوان متعددة. قد نتجادل حول الانفجار العظيم الذي ولّد كوننا. ماذا لو كان هناك أكثر من انفجار كبير؟ قد يؤدي هذا الافتراض إلى وجود كون متعدد.
قد يبدأ عصر جديد لفهم كوننا مؤخرًا باكتشاف بوزون هيغز. البوزون هو نوع من الجسيمات دون الذرية التي تعطي قوة. حاول بيتر هيجز شرح سبب امتلاك جسيمات معينة كتلة والبعض الآخر ليس لها كتلة وتطفو في الكون مثل فوتونات الضوء. وفقًا لأينشتاين ، E = mc ^ 2 مما يعني أن الطاقة والكتلة متساويتان ، أي الكتلة m = E / c ^ 2 وفقًا لذلك ، إذا أضفنا طاقة كافية ، فقد نخلق كتلة. لقد كانت لدينا مناقشات لا تنتهي حول كيف بدأ الكون وماذا كان قبل ذلك. وافتراضي القائم على العديد من الحجج هو أن الطريقة الوحيدة التي لا نخالف بها أي قوانين تحفظية هي افتراض أن كوننا قد خلق من لا شيء. قد تكون هناك نظرية أخرى تدعم فكرة أنه لا توجد نهاية أو بداية لخلق كوننا.