نظرية التفعيل واللاتفعيل

نظرية التفعيل واللاتفعيل [بالإنجليزية: Activate and Deactivate Theory] ، نظرية فيزيائية جديدة مقترحة لمعرفة الأصول وتبحث هذه النظرية عن أصل الظواهر الطبيعية الموجودة بالكون، وتبحث آلية نشوء القوانين الفيزيائية واشتغالها بظهور الكون، وتعتمد كليا على الموجود داخل الكون لتفسر خارجه بوضع عدة افتراضات، ومن ضمن هذه الافتراض أنه وجود الشئ وعدمه في نفس الوقت وهذا أمر ممكن حسب قواعد ميكانيكا الكم، وهذا يكمن في استخدام مفهوم الدالة الموجية وهي جمع نسب احتمالات جميع الحالات التي للجسيم الذرى.

مقدمة ومفاهيم

تنص النظرية على أن جميع الظواهر الفيزيائية وجميع الموجودات تحمل على جسيمات دون ذرية، ولا يمكن نشوء تلك الظاهرة بدون ذلك الجسيم، وتوجد حالتان لتلك الجسيمات، وهي حالة التفعيل وهي تمثل الوجود، وحالة اللاتفعيل وتمثل العدم النسبى، ولنفهم حالة التفعيل وحالة اللاتفعيل، يمكننا القول بأنه إذا ظهر تأثير ما (قوة، طول، زمن......إلخ) فإن ذلك التأثير لابد أن يكون محمولاً على جسيمات تقع في حيز الوجود أي أنها مفعلة وتعمل وتشتغل، وإذا غابت تلك التأثيرات فستكون محمولة على جسيمات ولكن غير مفعلة وغير مشغلة، ووضع شرط التفعيل يجب أن يكون هنالك طاقة تكفى لجعل الجسيم يقوم بتأثيره ويجب أن يكون هنالك مثبط أيضاً لذلك التأثير، ولتقريب هذا سأضرب لك مثالاً في حياتنا اليومية، وليكن التلفاز، التلفاز دون كهرباء لا يؤدى عمله ولا يشتغل، ولكن وقتما توصله بالكهرباء نراه يؤدى واجبه وتأثيره، فالتلفاز يمثل الجسيم الحامل للتأثير، والكهرباء تمثل الطاقة.

يوجد شرطان يجب تحقيقهما للحصول على جسيم مفعَّل وهما:

• كمية الطاقة تكون كافية فوق المستوى الحرج للتأثير
• مصاحبة طاقة التفعيل طاقة مثبطة

فالطاقة المفعلة يمكن تعريفها على أنها مقدار الطاقة اللازم لتحويل حالة الجسيم من اللاتفعيل إلى التفعيل، والطاقة المثبطة يمكن تعريفها على أنها مقدار الطاقة اللازم لتحويل حالة الجسيم من اللاتفعيل إلى التفعيل.

وهنا نعتبر أن الطاقة هي الشئ الأساسى والجوهرى للوجود والعدم أيضاً، وهنا إفترضنا أن الطاقة موجودة وستظل موجودة ازلاً وأبداً.

شهادة الطبيعة للنظرية

• في الميكانيكا الكلاسيكية

لا يمكننا إنكار فضل الميكانيكا الكلاسيكية في تفسير حالة الأجسام الإستاتيكية والديناميكية وهذا ما يمكننا تطبيقه، ففى مثل الظروف التي يمكننا تطبيق الميكانيكا الكلاسيكية يمكننا تطبيق قانون انحفاظ الطاقة حيث أن الطاقة المفعلة لحركة الجسم هي طاقة الحركة والطاقة المثبطة له هي طاقة الإتزان ومجموعهما يجب أن يكون قيمة ثابتة، وسنضرب مثالاً لقذف جسم في الهواء كالتالى:

$\sum E=KE+PE=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}m{v}^2+mgh=constant$

فلنعتبر أن هناك متغيرين هما الارتفاع والسرعة ويتغيران بمرور الزمن، لذا سنشتق الطاقة بالنسبة للزمن على طول القذف سنجد أن:

$\frac{\mathrm{d}E}{\mathrm{d}t}=0$

لأن الطاقة ثابتة كما أوضحنا بالأعلى، وسنشتق كلاً من السرعة والارتفاع بالنسبة للزمن، كالتالى:

$mv\frac{\mathrm{d}v}{\mathrm{d}t}+mg\frac{\mathrm{d}h}{\mathrm{d}t}=0$

ومنها

$P.dv=-mg.dh$

ونجرى التكامل على الطرفين كالتالى:

$\int P.dv=-\int mg.dh$

ومنها ينتج أن:

$2KE=-PE$

أي أن الطاقة المفعلة لها طاقة مثبطة وذلك بشهادة الميكانيكا الكلاسيكية على ذلك، وهذا يتطابق مع الشرط الثانى وهو مصاحبة التثبيط للتفعيل

• في النظرية النسبية

نؤمن بأن الطاقة والزخم الحركى محفوظان ولكن في حالات خاصة، ولهذا فإن طاقة ستساوى الصفر وحتماً يجب أن يكون هناك مثبط معاكس لهذه الطاقة ويساويه لجعل القيمة تساوى الصفر، فعند هذه الحالة يمكننا القول بأن:

$\mathrm{\nabla }{T}^{\mu \upsilon }=0$

ولكن في حالات ما نكون هناك تسارع نحو سرعة الضوء فالزخم لا يكون محفوظاً ولا الطاقة أيضاً، وهنا تبدأ الطبيعة في تثبيط الطاقة المكتسبة حتى تمنعها من الوصول لسرعة الضوء، كما أن العالِم ستيفن هوكينغ في فيديو له قال:” عندما نفكر في الرجوع بالزمن باستخدام قطار الزمن، فأى حركة داخل القطار من الركاب سيتم تبطيئها حتى لا تصل إلى سرعة الضوء “ لذا فإن التثبيط شئ مهم في كوننا وينطبق على كل شئ في الكون.

• في ميكانيكا الكم

من أهم قواعد ميكانيكا الكم هو مبدأ اللاتعيين لهايزنبيرغ واعتماداً عليه أمكننا الكشف عن ما يسمى بالجسيمات الافتراضية والتي تفنى بعضها بعضاً ولكن سنربط الآن هذه الظاهرة بمعادلة النسبية الخاصة لآينشتاين $E=m{c}^2$ لإثبات أن الجسيمات هي أيضاً طاقة، فعند نشوء جسيم a يجب أن ينشأ له جسيم b مخالف له أو مثبط له ولهذا فعند تفاعلهما يحدث لهما إفناء.

• في الفيزياء الفلكية

يؤمن الفيزيائيون الفلكيون بأن محصلة الطاقة بالكون هي ليست إلا صفر أي أن $\sum E=0$ وهذا لا يعنى تفانى الطاقة، ولكن يعنى فقط أنه يوجد طاقة موجبة بنفس المقدار للطاقة السالبة، والتي ندعوها هنا طاقة تنشيط لحالة وتثبيطها

شـىء مـن لاشـىء

يميل الفيزيائيون إلى أن أصل الشئ هو اللاشئ، وللوهلة الأولى قد نرى أن هذه فكرة غير فيزيائية حيث أن العدم لا يولد أي شئ، ولكننا نعنى في الحقيقة لاشئ بمعنى آخر، نرمز أحياناً أنه فراغ مكمم به طاقة، وسنبسط بعض أنواع الفراغات التي قد تكون مفيدة في هذا الأمر....

• الفراغ النسبى البعدى

هذا النوع من الفراغ يسمح بوجود الجسيمات وهو معتمد على الأبعاد المكانية، بحيث أن الأبعاد المكانية يُعبر عنها بأعداد حقيقية تنتمى إلى $\mathrm{\Re }$

• الفراغ النسبى اللابعدى

هذا النوع من الفراغ يسمح بوجود الجسيمات وهو لا يعتمد على الأبعاد المكانية، بحيث أن الأبعاد المكانية يُعبر عنها بأعداد تخيلية، وهذا وفقاً لاقتراح الفيزيائى ستيفن هوكينغ

•الفراغ المطلق اللابعدى

هذا النوع من الفراغ لا يسمح بوجود الجسيمات وهو لا يعتمد على الأبعاد المكانية أيضاً، وهو من وجهة نظر الفيزياء غير معترف به، ولا يمكن له أن يتسبب بظهور شئ، لأنه لا يوجد داعٍ أو مسبب لهذا فيه.

والآن وقد عرفنا الفراغات وأعطينا لها تعريفاً يمكننا أن نقول بأننا نقصد باللاشئ هو الفراغ النسبى اللابعدى عند حديثنا عنه خارج الكون، لأن الأبعاد غير موجودة خارج الكون، ولكن عندما نرمز للاشئ بالفراغ النسبى البعدى فنحن نتحدث عما هو بداخل الكون الذي يعتمد على أبعاد مكانية.

يذهب كل من لورانس كراوس وميتشيو كاكو وغيرهم إلى إمكانية الحصول على كون من لاشئ، وهذا يتم عن طريق تموجات في الطاقة لذا فإن الطاقة هي الجوهر الذي يبنى عليه الوجود بأسره.

• تجارب حياتية لتحول اللاشئ لشئ

ليس بالغريب علينا أننا نعلم أن جميع الأشياء تتكون من ذرات والذرات نفسها تتكون من نظام معين من سحابة إلكترونية فيها أوربيتالات تدور حول النواة، ولو تعمقنا قليلاً إلى داخل النواة نجد أنها تتكون من بروتونات ونيوترونات، وهنا نتعمق أكثر إلى داخل البروتون، فالبروتون معظمه فراغ وفي ذلك الفراغ المضطرب جسيمات تدعى كواركات، هذه الكواركات بنفسها تقوم بالقفز للوجود وتختفى إلى اللاشئ في أوقات لا تدرك.

نموذج لجسيم البروتون من الداخل ، وواضح أن معظمه فراغ والكواركات هى التي تنبع من الفراغ ثم تختفى في أوقات قصيرة جداً لا تدرك ، وهذا نموذج يحاكى الواقع

وقد نستنتج من هذه التجربة أننا كمواد بيولوجية تتكون من ذرات نظهر من اللاشئ ونرجع إليه في أوقات لا تدرك، وهذه الفكرة جنونية لكنها الواقع.

وأيضاً لم يقتصر الأمر على هذه التجربة فقط، بل هناك الفضاء الخارجى أو الفراغ المحيط بالأجرام السماوية، إذ ظن علماء الفلك سابقاً أن هذا الفراغ كان أثيراً ثم أعتبروه فراغ لا يحتوى على أي شئ وينتقل خلاله الضوء، ولكن هذه الفكرة تطورت إلى أن عرفنا أن الفراغ المحيط بالأجرام السماوية هو فضاء مضطرب ميكانيكياً وتظهر فيه الجسيمات وتختفى مثلما يحدث بالضبط مع البروتونات، وأمكن تفسير ذلك بأن الفراغ نفسه طاقة، فتتحول إلى كتل وبعدها تتكون الجسيمات بشحنات مختلفة تفنى بعضها البعض، لذا فهذا يدعونا إلى أن نضع في الحسبان أن مثل هذه الأشياء قد تتوقف عن الظهور في وقت ما.

وسأقص عليك تجربة أخرى ولكنها ليست تجربة حياتية، لكنها تجربة عملية فيزيائية كانت للعالم كازيمير فيما عرفت باسم تجربة تأثير كازيمير وفيها يوجد لوحين غير مشحونين متقابلين في الفراغ، ولاحظ أن اللوحان يقتربان ولكن لا ينطبقان، فعلم أن هناك ما يعرف بالفوتونان الافتراضية قد خلقت وقامت بالضغط على اللوحين لينطبقا، والفوتونات الداخلية قامت بالضغط على اللوح للخارج حتى لا ينطبقا، وهذا يسمى ضغط كازيمير.

تفسير النظرية للإنفجار العظيم

• دور النظرية في التموجات الكمومية

تشرح لنا النظرية أن الجسيمات الحاملة للتأثير كانت موجودة خارج الكون في صورة غير نشطة، وكما ذكرنا لتحويلها إلى صورة نشطة نحتاج إلى طاقة تفعيل، وتصاحب طاقة التفعيل هذه طاقة تثبيط كما ذكرنا سلفاً، ولكى يتم إنتاج الكون يجب أن تكون طاقة التفعيل أكبر من طاقة التثبيط.

تتنبأ النظرية بأن التموجات الكمومية قادرة تماماً على تنشيط جسيمات حاملة للتأثير ومن ثم تظهر التأثيرات في ظهور الكون، في الإنفجار العظيم

• إستنتاج معادلة الطاقة الحرجة للجسيم الحامل للتأثير

فإذا رمزنا لطاقة التنشيط بـ E_act ، ورمزنا لطاقة التثبيط بـ E_dea ، فعند حاصل طرحهما ينتج فرق الطاقة بينهما، فإن كان موجباً تحدث عملية التشيط وإن كان سالباً تحدث عملية التثبيط:

$\mathrm{\Delta }E=E_{act}-E_{dea}$

وسنعبر عن الزمن بأنه زمن تخيلى أي أن ${\ce {t->i.t}}$ ، وسنكتب المعادلة كالتالى:

$(-E_{act}+E_{dea}{)}^2⩾-i\frac{{\hslash }^2}{4t^2}$ (1)

فشرط التفعيل هو أن يكون $E_{act}>E_{dea}$ ، فإن كان العكس فيجب علينا أن نكسب الجسيم مقداراً من الطاقة تساوى طاقة التثبيط مضاف إليه مقدار الطاقة الحرجة لتنشيطها:

$E_{act}=E_{dea}+E_c$ (2)

نعوض في المعادلة (1)

$E_c⩾\frac{\hslash }{2t}\sqrt{-i}$(3)

سنضرب المعادلة في الدالة الموجية، لأننا لا نعلم عنها شئ وستكون في حالة وضع فائق للـتموجات الكمومية، وستكون:

$E_c\mathrm{\Psi }⩾\frac{\hslash }{2t}(\sqrt{-i})\mathrm{\Psi }$ (4)

نشتق المعادلة السابقة لتحويلها لصورة تفاضلية جزئية:

$\frac{{\partial }^2}{\partial E_c\partial t}\mathrm{\Psi }\ge \frac{\sqrt{-i}}{\hslash }\mathrm{\Psi }$ (5)

نلاحظ أن النتيجة الاشتقاق مجاله غير معرف في الدوال الحقيقية، أو أن الدالة غير موجودة في الأعداد الحقيقية، ولكنها تخيلية، أي ليس لها وجود نسبياً، وهذا يعنى أن الطاقة الحرجة للتفعيل ستكون كمية غير محددة في مجموعة الدوال الحقيقية، لكن في الدوال التخيلية المعقدة يمكن أن نعطى لها قيمة، وفوق كل ذلك فالطاقة الحرجة دائماً تكون أكبر من المقدار الموجود على اليمين.

نعلم الآن أن قيمة الطرف اليسار يجب أن تكون أكبر من هذا المقدار الذي على الطرف الأيمن ولكن لو فكرنا قليلاً، سنجد أن طاقة التثبيط ستكون لها قيمة حرجة أيضاً وستكون بنفس الشكل ولكن بوضع سالب في الطرف الأيمن وإقلاب علامة المقارنة، فسيكون هناك جزء لا فيه تثبيط ولا تفعيل وذلك الجزء هو ما بين المجالين وهو الفترة المفتوحة لـ $]-\frac{\sqrt{-i}}{\hslash }\mathrm{\Psi },\frac{\sqrt{-i}}{\hslash }\mathrm{\Psi }[$ ، عندها تكون الجسيمات في حالة إتزان لا متثبطة ولا مفعلة.

• زيادة الطاقة المكتسبة بدرجة كبيرة

إذا زادت الطاقة المكتسبة بدرجة كبيرة فهذا يجعل الجسيم يتصرف بطريقة غريبة وتظهر تأثير غير الذي تكفل بحمله، أو تأثير عكسى لذلك التأثير.

تفسير النظرية للتضخم الكونى

صورة توضح مراحل تطور الكون ، حيث أنه بعد التموجات الكمومية حدث تضخم كبير مفاجىء في الكون ، وكان مجهول السبب وقتما افترض حدوثه ، لكن النظرية لها تفسير لها

يؤمن الفيزيائيون أن بعد حقبة بلانك حدث للكون تضخم سريع وكبير غير متوقع، وهذا لحل معضلة ما إن كان الكون سيفنى بتفاعلات المادة والمادة المضادة في بادئ الأمر، وما هو الآن موجود يبين أن المادة قد نجت بالفعل وكذلك المادة المضادة، ولكن لا أحد يعلم السبب وراء هذا التضخم الكبير المفاجئ.

• الجاذبيـة والتوسع الزمكانى

قصة الجاذبية والتوسع الزمكانى كانت فكرة داحضة لحدوث التضخم، لأن الجاذبية يجب عليها أن تكبح توسع الكون كما بينت لنا معادلات فريدمان وكذلك معادلات النسبية العامة، فهذه تشكل معضلة أخرى، ولكن لا سبيل لنجاة المادة إلا بالتضخم، معنى ذلك أن في ذلك العصر كان هناك شذوذ في خواص القوى الفيزيائية آنذاك.

• شـذوذ خواص القــوى

لقد افترضت النظرية منذ البداية أن لكل تأثير له جسيم خاص يحمله ويتم تفعيله بمقدار من الطاقة، ولو زادت هذه الطاقة بشكل كبير قد يقوم بتأثير عكسى.

نحن الآن نفترض أن للجاذبية جسيم حامل لها يسمى غرافيتون، والطاقة الكلية للكون كبيرة جداً بالنسبة لنوع واحد فقط، واكتساب هذه الجسيمات طاقة كبيرة بهذا الشكل أدى بدوره إلى إظهار تأثير عكسى لعمله، فالجاذبية لم تعمل على كبح تمدد الكون بل ساعدت على توسعه بشكل كبير وحال ما تتم فقد الطاقة الزائدة تعود إلى طبيعتها الفيزيائية لكبح التوسع الكونى، وكل هذا يقع تحت مبدأ الاحتمال.

جسيمات الأبعـاد

تبدو هذه الفكرة غير واضحة قليلاً لكن الحق أنه حسب افتراض النظرية وجب عليها ألا تستثنى شئ له تأثير بأن يكون له جسيم خاص به، مما يقتضى لنا بأن نقول أن الأبعاد نفسها لها جسيمات، لعدة أسباب، منها أن الأبعاد قد تتوقف عن الظهور مثل الجسيمات الافتراضية، لأن المكان نفسه يكون مضطرباً وغير ساكن، وهو نفس الشئ الذي يحدث بالنسبة للجسيمات عموماً، وكما أن للأبعاد تأثير واضح في الظواهر الفيزيائية حيث تسمح للحركة بالظهور ومنها إلى باقى الكميات الفيزيائية، فالجسيمات التي نفترضها هي جسيمات تختص بحمل الأبعاد.

نرى أنه من المشهود أن الطاقة التي تنشطها هي الطاقة المظلمة ومثبطتها هي المادة المظلمة، وهذا يتوافق مع افتراضاتنا ولكن حتى الآن لم يتم الكشف عن هذه الجسيمات ولم يُدرك وجودهـا إلى الآن هـذا مجـرد افتراض.

• مجـال الجسيمات البُعدية

للجسيمات البعدية المفعلة مجال مُفعَّل حولها فيه تظهر الخواص المكانية والزمانية وقد يمتد التأثير بزيادة الطاقة إلى أن يصل إلى حالة شذوذ إن زادت عن حد معين.

وليس الجسيمات البعدية فقط هي التي تمتلك مجالاً بل أن جميع الجسيمات المفعلة التي لها تأثير تتميز بمجال، ومجال الجسيمات البُعدية قد يتوافق بشكل كبير مع النسبية الخاصة بأن الزمن يكون نسبياً من نقطة إلى أخرى وكذلك يكون متوافق مع مبدأ السرعة النسبية، وهـذا واضح جـداً في كوننـا، لأن الظواهر النسبية تحكم عالمنا.

تفاعلات جسيمات التأثير المفعلة

• إنحلال الجسيم إلى جسيمات أقل

نشهد دائماً ظواهر الإضمحلال للذرات، وهناك إضمحلال ولكن يسمى إضمحلال الجسيمات، وهذا الإضمحلال ينتج عنه جسيمات أقل في الكتلة وكذلك يتولد جسيمات أخرى بخواص مختلفة، وهذا هو المتوقع في ظهور القوى الطبيعية الأساسية ، حيث أنه كان هناك جسيم واحد إضمحل إلى جسيمات أدت إلى ظهور القوى الأربعة الأساسية.

• تفاعلات المجالات

ملحوظ جداً في كوننا أن المجالات تتفاعل ، فمثلاً الجسيمات نفسها تتفاعل مع مجال هيغز وتكتسب كتلة ، ولكن ما أعنيه هنا هو تفاعل مجال جسيم مع مجال جسيم آخر، وكتطبيق على هذا فإن جسيمات الأبعاد تتفاعل مع جسيمات الجاذبية لإظهار انحناء الزمكان ، وقد يبدو لنا الآن أننا وحدنا مفهوم الجاذبية بين ميكانيكا الكم والنسبية العامة.

وكتوقع بأن الجسيمات ستتفاعل مع بعضها وتشكل ظواهر فيزيائية جديدة لم يسبق رصدها من قبل ، وهذا ما يجعل الفيزياء غير واضحة الحدود.

الخلاصة

• يمكن تخليق كون من لاشئ

وهذا وفق ما ذكرناه بالأعلى عبر التموجات الكمومية ، التي تكسب الجسيمات طاقة كافية لتنشيطها

• تعريف الكون من النظرية

«الكون هو تجمع لجسيمات حاملة لتأثيرات، اكتسبت طاقة كافية لتفعيلها»

• تعريف الوجود والعدم في ضوء النظرية

الوجود : هو عملية ناتجة عن تنشيط جسيمات وعملها

العــدم : هي عملية ناتجة عن تثبيط جسيمات وعملها ، أو في حالة الإتزان.