نظرية المجموعات ووجود الفيرميونات والبوزونات – أبسط دليل على بساطة الطبيعة

للمثقفين والمتعلمين فقط:

من أكثر الأشياء التي تجعلني لا أؤمن بوجود الخالق وعدم الحاجة له هو البناء الرياضي البسيط جداً الذي يمتلكه الكون الذي نعيش فيه.

فعلى بساطة الجملة 1+1=2، ستجد أن هذه الجملة تكفي لنسف فكرة الإله القدير! فلا الله ولا كل الآلهة يستطيعون تغيير كون 1+1=2، وإذا ذهبت إلى أي كون آخر فلن يكون مجموع شيئين هو ثلاثة، ولذلك كفكرة أولى بسيطة نجد الرياضيات البحتة لا تتغير في أي كون نذهب إليه.

وعندما تدرس الفيزياء وتتعمّق فيها وتصل إلى مستويات متقدمة مثل نظرية الحقل الكمية Quantum Field Theory التي تشمل الكثير من الفروع الأخرى مثل الإلكتروديناميك الكمي Quantum Electrodynamics التي تدرس التفاعلات الكهرومغناطيسية من ناحية كمية، وأيضاً الديناميك اللوني الكمي Quantum Chromodynamics الذي يشمل تفاعل شحنات الكواركات اللونية، تدرك أن هذا الكون يملك تشكيلاً رياضياً بسيطاً.

مثال على هذه البساطة: في عالم الجسيمات الأولية والذرية هناك نوعين من الجسيمات الأولية، الأول هو بوزونات Bosons والتي تحمل عزوم لف ذاتية عظمى صحيحة مثل 0,1,2… والثاني هو فيرميونات Fermions والتي تحمل عزوم لف ذاتية عظمى يمكن تمثيلها بأعداد نصف فردية مثل 1/2,3/2,5/2…

وعندما تسأل نفسك السؤال: لماذا هذين النوعين فقط؟ لماذا لا يوجد جسيمات ذات عزوم لف ذاتية عظمة تساوي 0.2523 مثلاً؟

وفي الحقيقة الإجابة لا يمكن الحصول عليها من الفيزياء، بل من الرياضيات! وحصراً فيما يسمى نظرية المجموعات Groups Theory وجبر لي Lie Algebra، والتي تجد فيها الإجابة بأننا إذا فرضنا أن كوننا يملك انحفاظات لا تتغير إذا قمنا بتغيير مكان الجملة أو زمانها (الوصف التقني الأدق هو لا تتغير عندما نقوم بتحويلات لونتس Lorentz وبوانكاريه Poincaré)، والتي تتبع لما يسمى مجموعة لورنتس Lorentz Group، سنجد أن هذا هو الشرط والكافي كي تكون الجسيمات الموجودة في كوننا هي إما فرميونات أو بوزونات، وكل هذا الاستنتاج هو فقط رياضيات مستقلة عن أي تجربة في المختبر! تخيّل عزيزي القارئ!

أليست الرياضيات سحر؟ بصراحة مع أني أملك دكتوراة في الفيزياء، لكني أعترف أن الرياضيات تسحرني أكثر من الفيزياء!

نعم! صدّق أو لا تصدّق! فالفيزياء والرياضيات وصلت إلى مرحلة بقوتها أصبحت قادرة على إجابة أسئلة “لماذا” وليس فقط “كيف”، ومازلنا على الدرب سائرون!

هذه البساطة غير المبتذلة أو ما أسميه أنا Non-trivial simplicity هو أساس إيماني بأن  وجود الخالق أمر غير ضروري لهذا الكون. فواضح جداً أن الكون محفوظ بنفسه ولم يحتج إلى ديناصورات لتخلق كون محفوظ!

بعبارة أخرى: أنا لم أرى أي معجزات في هذا الكون لأؤمن بوجود الخالق.

سام.

Standard Model of Elementary Particles
Standard Model of Elementary Particles
أعجبني المنشور(11)لم يعجبني المنشور(5)

6 تعليقات على “نظرية المجموعات ووجود الفيرميونات والبوزونات – أبسط دليل على بساطة الطبيعة”

  1. مقالة رائعة غنية بمعلومات أحييك
    ولكن من فضلك أرجو أن تفسر لي ما معنی عزم لف لكوارك و بوزون و شكرا

    أعجبني المنشور(0)لم يعجبني المنشور(0)
    1. تخيل أنك تملك كرة صغيرة مغروس فها عصا طويلة تمر من مركزها. عندما تدور هذه الكرة حول نفسها، فهذا السهم خلال دورانه سيشكل مخروط كما في الصورة التالية

      Angular momentum

      هذا الدوران يحدث عندما تملك الكرة ما يسمى عزم الدوران Angular momentum. في حالة مشابهة يمكن تسميته عزم اللف الذاتي Spin لكن لا أريد الدخول في التفاصيل.

      الأرقام 1/2 و 3/2 الخ... تمثل وحدة قياس عزم الدوران في الجسيمات الأولية، وفي الجسيمات الأولية لا يمكننا اختيار عزم الدوران كما نريد، بل هناك قيم محددة له وهي المذكورة في المقالة، وهذا هو مبدأ التكميم Quantization في ميكانيك الكم، والذي يجعلنا نرى القيم الفيزيائية بأنها متقطعة وغير مستمرة كما في حالة الكرة التي يمكن أن تأخذ أي عزم دوران نريده.

      طبعاً أحب التنويه أن الجسيمات الذرية والأولية لا تدور حول نفسها بشكل حرفي، لكن الأثر الذي يمكننا قياسه يشير إلى أنها تتصرف بهذه الطريقة. الموضوع أعقد من أن يتم تشبيهه بالكرة، لكن هو مجرد تبسيط.

      أعجبني المنشور(0)لم يعجبني المنشور(0)
  2. شكرا جزيلا
    و ممكن سؤال أخر لو سمحت هل تدرس ميكانيكا الكم في الجامعات العربية أطمح ان أكمل دراستي في إختصاص الفيزياء إن كان جوابك لا فماهي أفضل دولة تنصحني بمواصلة دراستي فيها و كم يلزمني نقود لأكمل تعليمي العالي و شكرا جزيلا 🙂

    أعجبني المنشور(0)لم يعجبني المنشور(0)
    1. ميكانيك الكم يتم تدريسه في كل مكان ولا يوجد فيزيائي لا يعرف هذه الأمور حتى لو كان في البلاد العربية. لكن في كل الأحوال الموضوع مجهود شخصي ويجب أن تقرأ وتدرس لتتعلم لتصبح فيزيائي ناجح.

      أما عن الدراسة في الخارج فالتكاليف تعتمد على المكان الذي ستذهب إليه ولا يوجد جواب واحد لهذا السؤال. أنا أعيش في ألمانيا والدراسة هنا تكلفك 7500 يورو في السنة تقريباً كمصاريف معيشتك لأن الجامعات شبه مجانية.

      أعجبني المنشور(0)لم يعجبني المنشور(0)
  3. أتمنی أن أكمل تعليمي في ألمانيا
    أنا حاليا في تعليمي ثانوي شعبة رياضيات لدي أعداد جيدة في مادتي الرياضيات و الفيزياء و أطمح أن أصبح فيزيائي لكن هل تصبح الدروس معقدة في الجامعة ؟ بأضافة هل يمكنني أن أعمل لأؤمن ظروف معيشتي و أوصل دراستي في نفس الوقت ؟ أعتذر عن كثرة الأسئلة لكني أحاول الخروج من المستنقع الأسلامي و شكرا 🙂

    أعجبني المنشور(0)لم يعجبني المنشور(0)
    1. موضوع العمل مع الدراسة ممكن لكنه شبه مستحيل بسبب ضغوط الدراسة وبسبب قلة الفرص. لا أعرف ماذا تقصد بالتعقيد فهذا موضوع نسبي، فأنا لا أجد شيئاً معقداً، لكن بالنظير عندي خبرة في أمور معينة وأمور أخرى لا أملك خبرة فيها. بالدراسة والجد لن يكون هناك شيء معقد وكل شيء يمكن تعلمه مع الوقت.

      هناك صفحات ومجموعات على الفيس بوك تساعد من يريدون الهجرة ويملكون خبرة أكثر مني. أعتذر لكن سأحذف هذه التعليقات قريباً بعد أ، تقرأها لأنها خارج الموضوع. تحياتي.

      أعجبني المنشور(0)لم يعجبني المنشور(0)

اترك تعليقك


ملاحظة: التعليقات لن تنشر فوراً، وستتم مراجعتها قبل قبولها



1- في حالة وجود أي شتائم أو قلة أدب أو ترداد للشعارات الرنانة سيتم إهمال التعليق. هذه الصفحة للمثقفين فقط ونتوقع أن يكون المعلق ناضجاً وواعياً للكليشيهات التي سئمنا من سماعها من شاكلة المؤامرات والصهيونية والماسونية وغيرها والتي هي شماعة ليبرر بها المسلمين انحطاطهم في العالم.
2- قبل طرح تساؤلك أو تعليقك، تأكد أن الموضوع الذي ستتكلم فيه لم تتم مناقشته في الصفحة، فهناك في الصفحة محرك بحث وهناك قائمة على اليسار لمواضيع أساسية تم النقاش فيها. التكرار غير مفيد ولهذا السبب فتحنا المدونة، كي نتجنبه. جنّبنا وجنّب نفسك عناء التكرار.
3- المناقشة هنا تتم عن طريق الدليل والإثبات وليس عن طريق قال فلان، في حالة طرحك لأي ادعاءات دون أدلة سيتم اهمال تعليقك.
4- في حالة رفضك للأسلوب العلمي سيتم إهمال تعليقك. هذه الصفحة اسمها العلم يكذب الدين، وليس اسمها الثرثرة تبرر الدين.
5- في حالة رغبتك بطرح الأسئلة للنقاش فاستخدم صفحة سؤال وجواب - اضغط هنا ليتم تحويلك لصفحة سؤال وجواب https://qa.onlyscience.org.
6- إذا كنت تريد النقاش بالعلوم فأنت مجبر أن تحضر مقالات علمية وكتب علمية معتمدة تماماً كما نفعل في صفحتنا. نحن هنا نناقش العلم وعندنا بروتوكول واضح للتعامل وضحناه في مقالة ما هي قصتنا وقصة الإلحاد كي نتجنب الثرثرة وتضييع الوقت، ونحن نتوقع أن تكون قرأت هذه المقالة قبل طرح أي سؤال أو أي تعليق وهذا شرطنا.
7- إذا كنت تريد النقاش بالدين فعليك أن تحضر أدلة على كل كلمة تقولها، وهذه الأدلة تتضمن مثلاً مراجع الدين نفسه، في حالة الإسلام مثلاً القرآن وتفسيره والأحاديث مع مصدرها كاملاً من سند ومتن ومرجع الخ... نسخ ولصق المقولات والأحاديث دون تعريف صحتها ومصدرها سيؤدي إلى إهمال التعليق.
8- أي نسخ ولصق لمعلومات من الإنترنت من مصادر عشوائية لا تملك مصداقية علمية معتمدة (مثل مواقع هراتل الإعجاز العلمي أو فيديوهات يوتيوب أو ما شابه) سيؤدي إلى إهمال التعليق. كل كلمة تقولها يجب أن تأتي بمصدرها، وإن كان من العلوم يجب أن يكون مصدر معتمد كما شرحنا سابقاً. كلام شخص على فيديو أو صفحته الخاصة لا يعتبر مصدر موثوق.
9- التعليق حصراً وتحديداً إما باللغة العربية بأحرف عربية أو باللغة الإنجليزية بأحرف إنجليزية. استخدام لغات أخرى أو كتابة اللغة العربية بأحرف إنجليزية ستؤدي إلى إهمال التعليق. للأسف ليس عندنا وقت لفك تشفير الكلمات العربية المكتوبة بأحرف إنجليزية فهي مسألة تأخذ وقت طويل جداً لمن لا يملك خبرة بهذه الطريقة وبالذات عندما نتكلم بمواضيع معقدة مثل الدين والإلحاد.
10- نحن لسنا متفرغون فقط للإجابة في الصفحة وعندنا أعمال وأسر ومشاغل الحياة، وسنجيبكم عندما نقدر، وأهلاً وسهلاً بكم.


لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *

يمكنك استخدام أكواد HTML والخصائص التالية: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>

*

*



معاً لمحاربة الخرافة