https://madrid.hostmaster.org/articles/physics_beyond_the_standard_model/ar.html
بحلول عام 2012، مع تأكيد وجود بوزون هيغز في مصادم الهادرونات الكبير في CERN، كان النموذج القياسي (SM) قد اكتمل نظريًا. تم العثور على كل جسيم تم التنبؤ به. وقد نجحت معادلاته في اجتياز كل اختبار تجريبي بدقة مذهلة.
ومع ذلك، لم يكن الشعور في الفيزياء شعورًا بالإنجاز، بل بالنقص. مثل قوانين نيوتن قبل آينشتاين، أو الفيزياء الكلاسيكية قبل ميكانيكا الكم، كان النموذج القياسي ناجحًا جدًا في النطاقات التي يمكننا اختبارها، لكنه عاجز عن الإجابة على الأسئلة الأعمق. كان خريطة شبه مثالية - ولكن لجزء صغير فقط من المشهد.
أبرز النواقص هي الجاذبية.
هذا ليس مجرد إغفال. النسبية العامة تعامل الجاذبية كانحناء في الزمكان، وهو حقل هندسي سلس، بينما يعالج النموذج القياسي القوى كحقول كمية تنتقل بواسطة جسيمات. محاولات تكميم الجاذبية بنفس الطريقة تصطدم بتضخمات لا يمكن إعادة تطبيعها.
النموذج القياسي والنسبية العامة هما كنظامي تشغيل مختلفين - رائعان في مجالاتهما، لكنهما غير متوافقين أساسًا. التوفيق بينهما هو ربما أكبر تحد في الفيزياء اليوم.
يتوقع النموذج القياسي أن تكون النيوترينوات بلا كتلة. لكن التجارب، بدءًا من كاشف سوبر-كاميوكاندي في اليابان (1998) وتأكيدًا عالميًا، أظهرت أن النيوترينوات تتذبذب بين الأنواع (الإلكترون، الميون، التاو). التذبذب يتطلب كتلة.
كان هذا أول دليل مؤكد على الفيزياء ما وراء النموذج القياسي. حاز الاكتشاف على جائزة نوبل لعام 2015 لكاجيتا وماكدونالد.
النيوترينوات خفيفة للغاية، أخف بمليون مرة على الأقل من الإلكترون. لا يفسر النموذج القياسي كتلها - لكنها قد تشير إلى فيزياء جديدة، مثل آلية الأرجوحة، أو النيوترينوات العقيمة، أو صلات بالكون المبكر. في بعض السيناريوهات، تمكّن النيوترينوات الثقيلة للأرجوحة الليبتوجينيسيس، حيث يتم إنشاء عدم تناسق الليبتون في الكون المبكر ويتحول لاحقًا إلى عدم تناسق المادة-المادة المضادة المُلاحظ.
تشكل المادة المرئية التي يصفها النموذج القياسي أقل من 5% من الكون. الباقي غير مرئي.
تفترض النظريات جسيمات جديدة: WIMPs (جسيمات ضخمة ضعيفة التفاعل)، أكسيونات، نيوترينوات عقيمة، أو شيء أغرب. لكن على الرغم من عقود من البحث - كواشف تحت الأرض، تجارب المصادم، المسوحات الفلكية - لا تزال المادة المظلمة بعيدة المنال.
الأكثر غموضًا هي الطاقة المظلمة، القوة التي تدفع التوسع المتسارع للكون.
تُعد مشكلة الثابت الكوني الصدام الأكثر حدة بين نظرية الحقل الكمي والجاذبية. النموذج القياسي لا يقول شيئًا عن الطاقة المظلمة. إنها ثقب هائل في فهمنا للكون.
لغز عميق آخر يكمن داخل بوزون هيغز نفسه.
تم قياس كتلة هيغز بـ 125 جيجا إلكترون فولت. لكن التصحيحات الكمية يجب أن تدفعها إلى ما يقرب من مقياس بلانك (\(10^{19}\) جيجا إلكترون فولت)، ما لم تكن هناك إلغاءات معجزة. لماذا هي خفيفة جدًا مقارنة بمقاييس الطاقة الطبيعية للجاذبية؟
هذه هي مشكلة التسلسل الهرمي: يبدو هيغز مضبوطًا بدقة غير طبيعية. يشتبه الفيزيائيون بوجود فيزياء جديدة، مثل التناظر الفائق (SUSY)، التي يمكن أن تستقر كتلة هيغز من خلال إدخال جسيمات شريكة تلغي التصحيحات الخطيرة. (تشمل النقاشات حول الطبيعية أفكارًا من الحلول الديناميكية إلى التفكير الأنثروبي في “مشهد” محتمل من الفراغات.)
يتضمن النموذج القياسي بعض انتهاكات CP، لكنها ليست كافية تقريبًا لتفسير لماذا يمتلئ الكون اليوم بالمادة بدلاً من كميات متساوية من المادة والمادة المضادة. كما ذُكر أعلاه، توفر آليات مثل الليبتوجينيسيس (غالبًا ما تُربط بأصل كتل النيوترينو في الأرجوحة) مسارًا جذابًا حيث تميل الفيزياء ما وراء النموذج القياسي إلى إمالة الميزان.
يُطلق على النموذج القياسي أحيانًا “أنجح نظرية في الفيزياء”. تتطابق تنبؤاته مع التجارب بدقة تصل إلى 10-12 منزلة عشرية. إنه يفسر تقريبًا كل ما نراه في مسرعات الجسيمات والمختبرات.
لكنه ناقص:
يواجه الفيزيائيون الآن لحظة مألوفة في التاريخ. مثلما أفسحت ميكانيكا نيوتن المجال للنسبية، والفيزياء الكلاسيكية لميكانيكا الكم، يجب أن يفسح النموذج القياسي المجال في النهاية لشيء أعمق.
الهدف النهائي هو نظرية التوحيد الكبرى (GUT) أو حتى نظرية كل شيء (ToE): إطار يوحد القوى الأربع، ويفسر جميع الجسيمات، ويعمل باستمرار من أصغر المقاييس (الجاذبية الكمية) إلى الأكبر (علم الكونيات).
هذه هي الكأس المقدسة للفيزياء الحديثة. لهذا السبب يدفع الباحثون المصادمات إلى طاقات أعلى، ويبنون كواشف نيوترينو ضخمة، ويرسمون خريطة الكون بتلسكوبات، ويخترعون رياضيات جديدة جريئة.
ستستكشف الفصول القادمة المرشحين الرئيسيين:
كل هذه الأفكار نشأت ليس كعقيدة، بل كعلم في أفضل حالاته: ملاحظة الشقوق، بناء نظريات جديدة، واختبارها ضد الواقع.
للفيزياء تاريخ طويل من التوحيد من خلال التناظر. وحدت معادلات ماكسويل الكهرباء والمغناطيسية. وحدت النسبية الخاصة الزمان والمكان. وحدت نظرية الكهروضعيفة اثنتين من القوى الأساسية الأربع. كل قفزة إلى الأمام جاءت من اكتشاف تناظر مخفي في الطبيعة.
التناظر الفائق - أو SUSY، كما يسميه الفيزيائيون بحب - هو الاقتراح الجريء بأن التناظر العظيم التالي يربط بين فئتين مختلفتين ظاهريًا من الجسيمات: المادة والقوى.
في النموذج القياسي، تنقسم الجسيمات إلى عائلتين عريضتين:
الفيرميونات (سبين 1/2): تشمل الكواركات والليبتونات، لبنات بناء المادة. سبينها نصف صحيح يعني أنها تتبع مبدأ استبعاد باولي: لا يمكن لفيرميونين متطابقين احتلال نفس الحالة. هذا هو سبب وجود قذائف منظمة في الذرات ولماذا تكون المادة مستقرة.
البوزونات (سبين صحيح): تشمل الفوتونات، الجلوونات، بوزونات W وZ، وهيغز. تنقل البوزونات القوى. على عكس الفيرميونات، يمكنها التكدس في نفس الحالة، وهذا هو سبب وجود الليزر (الفوتونات) وتكثيف بوز-آينشتاين.
باختصار: الفيرميونات تشكل المادة، والبوزونات تنقل القوى.
يفترض التناظر الفائق وجود تناظر يربط الفيرميونات والبوزونات. لكل فيرميون معروف، هناك شريك بوزوني. ولكل بوزون معروف، شريك فيرميوني.
(“فوتينو” و”زينو” هما ألقاب قديمة لحالات القياس الذاتية؛ التجارب تبحث فعليًا عن حالات الكتلة الذاتية المذكورة أعلاه.)
لماذا نقترح مثل هذا التضاعف الجذري لعالم الجسيمات؟ لأن التناظر الفائق يعد بحلول أنيقة لبعض المشكلات الأعمق التي تركها النموذج القياسي.
أحد أعظم جاذبيات التناظر الفائق هو قدرته على معالجة مشكلة التسلسل الهرمي: لماذا يكون بوزون هيغز خفيفًا جدًا مقارنة بمقياس بلانك.
في النموذج القياسي، يجب أن تدفع التصحيحات الكمية من الجسيمات الافتراضية كتلة هيغز إلى قيم هائلة. يقدم التناظر الفائق جسيمات شريكة تلغي هذه التضخمات. النتيجة: تثبت كتلة هيغز بشكل طبيعي، دون ضبط دقيق (على الأقل في طيف “طبيعي” للتناظر الفائق).
دافع آخر للتناظر الفائق يأتي من توحيد القوى.
هذا يشير إلى أنه عند طاقات عالية جدًا، قد تتوحد القوى الثلاث في نظرية توحيد كبرى (GUT).
يوفر التناظر الفائق أيضًا مرشحًا طبيعيًا لـ المادة المظلمة.
إذا كان التناظر الفائق صحيحًا، يجب أن يكون أحد الجسيمات الشريكة مستقرًا ومحايدًا كهربائيًا. المرشح الرئيسي هو أخف نيوترالينو، خليط من البينو، الوينو، والهيجزينو.
ستتفاعل النيوترالينو فقط بشكل ضعيف، مما يناسب ملف WIMPs (جسيمات ضخمة ضعيفة التفاعل). إذا تم اكتشافها، يمكن أن تفسر 27% المفقودة من مادة الكون.
لعقود، كان الفيزيائيون يأملون أن تظهر الجسيمات الفائقة التناظرية فوق نطاقات الطاقة التي تم استكشافها بالفعل.
كان عدم اكتشاف التناظر الفائق في LHC مخيبًا للآمال. تم تقييد العديد من أبسط إصدارات التناظر الفائق، مثل “النموذج القياسي الفائق التناظر الأدنى” (MSSM)، بشكل كبير. يتم دفع طيف “الطبيعية” إلى أثقل، مما يعني المزيد من الضبط إذا كان التناظر الفائق يعيش بالقرب من نطاق التيرا إلكترون فولت.
ومع ذلك، لم يتم استبعاد التناظر الفائق. تنبأ نماذج أكثر تعقيدًا بجسيمات شريكة أثقل أو أكثر دقة، ربما خارج نطاق وصول LHC، أو بتفاعلات ضعيفة جدًا بحيث لا يمكن اكتشافها بسهولة.
إلى جانب دوافعه الفينومينولوجية، يتمتع التناظر الفائق بأناقة رياضية عميقة.
حتى لو لم تتحقق الطبيعة من التناظر الفائق عند طاقات يمكن الوصول إليها، فقد أثرت رياضياته بالفعل في الفيزياء.
اليوم، يحتل التناظر الفائق مكانة غريبة.
إذا استمر LHC وخلفاؤه في عدم العثور على شيء، فقد يتحقق التناظر الفائق فقط عند نطاقات طاقة بعيدة عن متناولنا - أو ربما اختارت الطبيعة مسارًا مختلفًا تمامًا.
يوضح التناظر الفائق الطريقة العلمية في العمل.
حدد الفيزيائيون المشكلات: مشكلة التسلسل الهرمي، التوحيد، المادة المظلمة. اقترحوا تناظرًا جديدًا جريئًا يحلها جميعًا. صمموا تجارب لاختباره. حتى الآن، النتائج سلبية - لكن هذا لا يعني أن الفكرة كانت مضيعة. لقد شحذ التناظر الفائق أدواتنا، وأوضح ما نسعى إليه، ووجه أجيالًا كاملة من البحث.
مثل الأثير أو الدورات الملحمية من قبله، قد يكون التناظر الفائق حجر زاوية نحو الحقيقة الأعمق، سواء نجا كالكلمة الأخيرة أم لا.
غالبًا ما تكون الفيزياء ما وراء النموذج القياسي مدفوعة بالتصحيحات: حل مشكلة التسلسل الهرمي، تفسير المادة المظلمة، توحيد اقتران القياس. نظرية الأوتار مختلفة. لا تبدأ بلغز معين. بدلاً من ذلك، تبدأ بالرياضيات - وتنتهي بإعادة تشكيل مفهومنا الكلي للمكان، والزمان، والمادة.
بدأت نظرية الأوتار، بشكل مفاجئ، ليس كنظرية كل شيء، بل كمحاولة فاشلة لفهم القوة النووية القوية.
في أواخر الستينيات، قبل تطوير QCD بالكامل، كان الفيزيائيون يحاولون تفسير حديقة الهادرونات. لاحظوا أنماطًا في بيانات التبعثر تشير إلى أن الرنين يمكن نمذجته بواسطة أوتار تهتز.
نموذج “الرنين المزدوج”، الذي قدمه فينيزيانو في عام 1968، وصف التفاعلات القوية كما لو كانت الهادرونات هي اهتزازات أوتار صغيرة. كان أنيقًا ولكنه تُرك بسرعة بمجرد ظهور QCD كنظرية حقيقية للقوة القوية.
ومع ذلك، رفضت نظرية الأوتار أن تموت. كانت مخفية داخل معادلاتها ميزات رائعة بدت وكأنها تشير إلى ما هو أبعد من الفيزياء النووية.
عندما قام المنظرون بتكميم اهتزازات الأوتار، اكتشفوا أن الطيف يتضمن بالضرورة جسيمًا بلا كتلة ذو سبين 2.
كان هذا صادمًا. أظهرت نظرية الحقل الكمي أن الجسيم بلا كتلة ذو سبين 2 فريد من نوعه: يجب أن يكون الكم للجاذبية، الجرافيتون.
كما علق جون شوارتز لاحقًا: “لكن ظهرت حقيقة مذهلة: تضمنت رياضيات نظرية الأوتار بالضرورة جسيمًا بلا كتلة ذو سبين 2 - جرافيتون.”
ما بدأ كنظرية للهادرونات أنتج عن طريق الخطأ لبنة بناء الجاذبية الكمية.
في جوهرها، تحل نظرية الأوتار محل الجسيمات النقطية بأجسام أحادية البعد صغيرة: الأوتار.
يمكن أن تكون الأوتار مفتوحة (بها نقطتا نهاية) أو مغلقة (حلقات).
تتوافق أوضاع اهتزاز الأوتار المختلفة مع جسيمات مختلفة.
هذا التحول البسيط - من النقاط إلى الأوتار - يحل العديد من التضخمات التي تعاني منها الجاذبية الكمية. حجم الأوتار المحدود يوزع التفاعلات التي كانت ستنفجر عند المسافة الصفرية.
كانت الإصدارات المبكرة من نظرية الأوتار تعاني من مشكلات: تحتوي على تاكيونات (عدم استقرار) وتتطلب ميزات غير واقعية. جاء الاختراق مع إدخال التناظر الفائق، مما أدى إلى نظرية الأوتار الفائقة في السبعينيات والثمانينيات.
قضت الأوتار الفائقة على التاكيونات، وأدرجت الفيرميونات، وجلبت تناسقًا رياضيًا جديدًا.
لكن كان هناك عائق: تعمل نظرية الأوتار فقط في أبعاد أعلى. على وجه التحديد، 10 أبعاد زمكانية.
هذه الفكرة، مهما بدت جذرية، لم تكن جديدة تمامًا. في العشرينيات، كانت نظرية كالوزا-كلاين قد ألمحت بالفعل إلى أن الأبعاد الإضافية يمكن أن توحد الجاذبية والكهرومغناطيسية. أحيت نظرية الأوتار هذه الفكرة وقامت بتوسيعها بشكل هائل.
بحلول منتصف الثمانينيات، وجد الفيزيائيون أن نظرية الأوتار ليست فريدة، بل تأتي في خمس إصدارات متميزة:
كل واحدة بدت متسقة رياضيًا، لكن لماذا يجب أن تختار الطبيعة واحدة؟
في عام 1984، أظهر مايكل جرين وجون شوارتز أن نظرية الأوتار يمكن أن تلغي الشذوذات الكمية تلقائيًا - شيء كان يجب على نظريات الحقل الكمي تصميمه بعناية. أدى هذا الاكتشاف إلى إطلاق ثورة الأوتار الفائقة الأولى، حيث تحول آلاف الفيزيائيين إلى نظرية الأوتار كمرشح لنظرية موحدة لجميع القوى.
كانت أول إطار جدي تجعل فيه الجاذبية الكمية ليست متسقة فقط بل حتمية.
في منتصف التسعينيات، تكشفت ثورة ثانية. اكتشف إدوارد ويتن وآخرون أن النظريات الخمس للأوتار ليست منافسة، بل حدود مختلفة لنظرية واحدة أعمق: نظرية M.
يُعتقد أن نظرية M تعيش في 11 بعدًا وتشمل ليس فقط الأوتار ولكن الأجسام ذات الأبعاد الأعلى المسماة الأغشية (اختصار للأغشية).
أدت هذه الأغشية إلى إمكانيات جديدة غنية: يمكن أن توجد أكوان بأكملها كأغشية ثلاثية الأبعاد تطفو في فضاء ذي أبعاد أعلى، مع تسرب الجاذبية إلى الكتلة بينما تظل القوى الأخرى محصورة. ألهم هذا الصورة نماذج الأبعاد الإضافية الحديثة مثل راندال-سوندروم.
كالوزا-كلاين (1920s): اقترح بعدًا خامسًا إضافيًا لتوحيد الجاذبية والكهرومغناطيسية. تم تأجيل الفكرة لعقود، لكن نظرية الأوتار أحيتها بشكل أعظم. تظل الأبعاد الإضافية المضغوطة ميزة أساسية في نماذج الأوتار.
راندال-سوندروم (1999): اقترح أبعادًا إضافية “مشوهة”، حيث يكون كوننا غشاء ثلاثي الأبعاد مدمج في أبعاد أعلى. تنتشر الجاذبية في الكتلة، مما يفسر لماذا هي أضعف من القوى الأخرى. تتنبأ هذه النماذج بإشارات محتملة في مصادمات الجسيمات أو انحرافات عن قانون نيوتن على مسافات قصيرة جدًا.
تقدم نظرية الأوتار ادعاءات جريئة، لكن اختبارها صعب للغاية.
على الرغم من التحديات، قدمت نظرية الأوتار أرضًا خصبة للرياضيات، ملهمة التقدم في الهندسة، والطوبولوجيا، والثنائيات مثل AdS/CFT (تربط الجاذبية في الأبعاد الأعلى بنظرية الحقل الكمي بدون جاذبية).
يجادل المؤيدون بأن نظرية الأوتار هي الطريق الأكثر وعدًا لنظرية موحدة: تشمل الجاذبية الكمية، توحد جميع القوى، وتفسر لماذا يجب أن يوجد جرافيتون.
ينتقد النقاد أنه بدون تأكيد تجريبي، فإن نظرية الأوتار تعرض خطر الانفصال عن العلم التجريبي. “مشهدها” الشاسع من الحلول الممكنة (بقدر \(10^{500}\)) يجعل من الصعب استخراج تنبؤات فريدة.
يتفق الطرفان على شيء واحد: لقد غيرت نظرية الأوتار طريقة تفكيرنا في الفيزياء، مقدمة لغة جديدة للتوحيد.
إذا كان التناظر الفائق هو الخطوة التالية بعد النموذج القياسي، فإن نظرية الأوتار هي الخطوة التالية بعد ذلك: مرشحة لـ نظرية كل شيء التي طال البحث عنها.
ادعاؤها الأجرأ ليس فقط أنها تشمل النموذج القياسي والجاذبية، بل أن هذه نتائج حتمية لأوتار تهتز في أبعاد أعلى. الجرافيتون ليس إضافة - إنه مدمج.
ما إذا كانت الطبيعة قد اختارت هذا المسار يبقى ليتم اكتشافه.
النظريات هي شريان الحياة للفيزياء، لكن التجارب هي نبضها. التناظر الفائق، ونظرية الأوتار، والأبعاد الإضافية هي بنى رياضية جميلة، لكنها تعيش أو تموت بالدليل. إذا كانت ستكون أكثر من تكهنات، يجب أن تترك بصمات في البيانات.
لقد ابتكر الفيزيائيون طرقًا ذكية للبحث عن هذه البصمات - في المصادمات، في الكون، وفي هيكلية الزمكان نفسه.
مصادم الهادرونات الكبير (LHC) في CERN هو أقوى مسرع جسيمات في العالم، يصطدم بالبروتونات عند طاقات تصل إلى 13.6 تيرا إلكترون فولت (التصميم: 14 تيرا إلكترون فولت). لقد كان الأداة الأساسية للبشرية لاستكشاف الفيزياء ما وراء النموذج القياسي.
تشير بعض النظريات إلى أنه إذا أصبحت الجاذبية قوية عند نطاق التيرا إلكترون فولت، فقد تتشكل ثقوب سوداء صغيرة في تصادمات LHC، تتبخر في انفجارات من الجسيمات. لم يُرَ مثل هذه الأحداث.
إذا وجدت أبعاد إضافية، فقد ينهار قانون نيوتن للجاذبية على مسافات قصيرة.
تتمتع هذه التجارب المنضدية بحساسية مذهلة، تستكشف نطاقات غير متاحة للمصادمات.
فتح اكتشاف الموجات الجاذبية بواسطة LIGO في عام 2015 حدودًا جديدة.
حتى الآن، تتفق الملاحظات مع النسبية العامة ضمن الشكوك الحالية، لكن دقة أعلى قد تكشف عن مفاجآت.
الكون نفسه هو مسرع الجسيمات النهائي.
حتى الآن، السماء صامتة. لم يتم اكتشاف المادة المظلمة، وتتفق بيانات الكونيات مع نموذج ΛCDM بدون بصمات واضحة للأوتار.
لم تؤكد عقود من البحث التناظر الفائق، أو الأبعاد الإضافية، أو إشارات الأوتار. لكن غياب الدليل ليس دليلاً على الغياب:
قليل من الشذوذات الدقيقة (مثل قياس (g-2) الميون وبعض توترات فيزياء النكهة) تظل مثيرة للاهتمام لكنها غير مستقرة؛ إنها تحفز التدقيق المستمر دون قلب النموذج القياسي بعد.
ما فعلته التجارب هو تضييق فضاء المعلمات. لقد أخبرتنا أين لا يوجد التناظر الفائق، ومدى صغر الأبعاد الإضافية، ومدى قوة أو ضعف تفاعل المادة المظلمة.
تعد التجارب المستقبلية بدفع أعمق:
قصة التجارب لفيزياء ما وراء النموذج القياسي ليست قصة فشل، بل عملية.
مثلما حطمت تجربة رقاقة الذهب لرذرفورد نموذج بودنغ البرقوق، أو حطمت LIGO الشكوك حول الموجات الجاذبية، قد يأتي الاكتشاف الكبير التالي فجأة - ويغير كل شيء.
لقرون، تقدمت الفيزياء من خلال التوحيد. وحد نيوتن السماء والأرض تحت قانون واحد للجاذبية. وحد ماكسويل الكهرباء والمغناطيسية. وحد آينشتاين الزمان والمكان. أظهرت نظرية الكهروضعيفة أن قوتين مختلفتين جدًا هما جوانب لقوة واحدة.
الخطوة التالية الطبيعية هي الأكثر جرأة حتى الآن: توحيد جميع التفاعلات الأساسية الأربعة - القوية، الضعيفة، الكهرومغناطيسية، والجاذبية - في إطار واحد متسق ذاتيًا. هذه هي الكأس المقدسة للفيزياء: نظرية كل شيء (ToE).
التوحيد الكامل ليس مجرد أناقة فلسفية؛ إنه يعالج مشكلات عملية ومفاهيمية عميقة:
لن توحد نظرية كل شيء القوى فقط - بل ستوحد المقاييس، من أصغر أوتار نظرية الكم إلى أكبر الهياكل الكونية.
التناظر الفائق (SUSY)، إذا تحقق في الطبيعة، يوفر حجر زاوية لنظرية كل شيء.
تتصور GUTs المستوحاة من التناظر الفائق (مثل SU(5)، SO(10)، أو E₆) أنه عند طاقات عالية جدًا، تتوحد الكواركات والليبتونات في مجاميع أكبر، وتندمج القوى في مجموعة قياس واحدة.
لكن التناظر الفائق لم يظهر بعد في التجارب. إذا وجد فقط عند نطاقات خارج متناولنا، فقد تظل قوته التوحيدية مغرية ولكن مخفية.
تذهب نظرية الأوتار أبعد. بدلاً من تصحيح النموذج القياسي، فإنها تعيد كتابة الأساس:
في هذه الرؤية، التوحيد ليس صدفة - إنه هندسة. تختلف القوى لأن الأوتار تهتز بطرق مختلفة، مشكلة بطوبولوجيا الأبعاد الإضافية.
أدى اكتشاف أن النظريات الخمس للأوتار مترابطة بالثنائيات إلى نظرية M، إطار أعظم:
لا تزال نظرية M غير مكتملة، لكنها تمثل الخطوة الأكثر طموحًا نحو نظرية كل شيء تمت محاولتها على الإطلاق.
نظرية الأوتار ونظرية M ليستا المسارات الوحيدة. يستكشف الفيزيائيون أطرًا متعددة، كل منها بقوى مختلفة:
بينما لا ينافس أي منها بعد نطاق التوحيد لنظرية الأوتار، فإنها تجسد ثراء البحث.
يجب أن تكون نظرية كل شيء قابلة للاختبار في النهاية. على الرغم من أن مقياس بلانك بعيد جدًا عن التجارب الحالية، يبحث الفيزيائيون عن أدلة غير مباشرة:
حتى الآن، لا تزال نظرية كل شيء بعيدة المنال، لكن كل نتيجة سلبية تقطع الإمكانيات.
نظرية كل شيء الحقيقية لن توحد الفيزياء فقط - بل ستُوحد المعرفة البشرية. ستجسر بين ميكانيكا الكم والنسبية، الصغير والكبير، الجسيم والكون.
ومع ذلك، تواجه مفارقة: المقياس الذي يحدث فيه التوحيد قد يكون خارج نطاق التجربة إلى الأبد. يستكشف مصادم 100 تيرا إلكترون فولت جزءًا صغيرًا فقط من الطريق إلى مقياس بلانك. قد نضطر إلى الاعتماد على علم الكونيات، أو الاتساق الرياضي، أو الإشارات غير المباشرة.
يبقى الحلم حيًا بسبب الأناقة العميقة للأطر. كما علق ويتن، نظرية الأوتار ليست مجرد “مجموعة من المعادلات” بل “إطار جديد للفيزياء”.
السعي وراء نظرية كل شيء لا يتعلق بإعلان نظرية الأوتار، أو التناظر الفائق، أو أي فكرة واحدة “حقيقية”. إنه يتعلق بـ الطريقة العلمية:
القصة لم تنته بعد. لكن هذا الانفتاح بالذات - الرفض لمعاملة أي نظرية كمقدسة - هو ما يجعل الفيزياء علمًا حيًا، وليس عقيدة.
قد يكشف القرن القادم من الفيزياء عن:
أو ربما تكون نظرية كل شيء الحقيقية شيئًا لم يتخيله أحد بعد.
لكن السعي نفسه - الدافع للتوحيد، للتفسير، لرؤية الطبيعة كاملة - هو جزء من الإنسانية بقدر ما هي المعادلات نفسها.