‏أنت لا ترى هذه التّغريدة الآن بل شكلها قبل جزء من مليار ثانية! انظر للغرفة من حواليك هذا شكلها قبل ١٥ جزء من مليار ثانية. انظر للشّمس هذا شكلها قبل ٨ دقائق. انظر لنجم هذا شكله قبل آلاف السنوات. انظر على مسافة ١٤ مليار عام سترى اشعاع الانفجار العظيم للكون!

- يحتاج الضوء وقت للتنقل.

معادلة ديراك:
علاقة الإلكترون النسبي بالكمّي (الإلكترون والإلكترون المضاد).

معادلة ديراك عبارة عن معادلة موجية كموميَّة نسبية صاغها بول ديراك عام ١٩٢٨م وتُقَدِّمُ وصفاً للجسيمات الأوليّة ذات عزم مغزلي مساوٍ لنصف عدد صحيح؛ أي (s=1/2)، و بالتالي فهي تدمج بين نظرية الكم و نظرية النسبية الخاصة حيث تطبّق معادلات النسبية الخاصة على قوانين ميكانيكا الكم.

اشارت حلول المعادلة إلى وجود صورة جديدة للمادة والمادة المضادّة التي لم يشتبه أحد في وجودها ولم نرصدها قبل ذلك وتأكد وجودها تجريبيًا بعدها بعدّة سنوات. وقدمت أيضًا برهانًا نظريًا لمقدّمة عدّة دوال موجيّة جزئيّة في نظريّة باولي عن ظاهرة الدوران المغزلي. تتكون الدوال الموجيّة في نظرية ديراك من متجهات ذات أربعة أعداد مركبة (يُطلق عليها ثنائيات الغزل)، يشبه اثنان منها الدالة الموجيّة لباولي عند الحد غير النّسبي، على عكس معادلة شرودنغر التي تصف الدّالة الموجيّة لقيمة مركّبة واحدة فقط.
بالإضافة إلى ذلك..تُختصر معادلة ديراك إلى معادلة ويل عند حد الكتلة الصفريّة.

لم يقدِّر ديراك أهميّة نتائجه تمامًا في البداية، إلَّا أنَّ التفسير المُضمن للدوران المغزلي كنتيجة لاتحاد ميكانيكا الكم والنسبيّة -واكتشاف البوزيترون[¹] في النهاية، عُدّ انتصارًا عظيمًا للفيزياء النظرية.

وُصف هذا الإنجاز بأنَّه بنفس أهميّة أعمال نيوتن وماكسويل وأينشتاين من قبل. في سياق نظرية المجال الكمّي، يُعاد تأويل معادلة ديراك لوصف المجالات الكمّيّة الموافقة للجسيمات ذات الدوران المغزلي -1/2.

المعادلة الّتي قدّمها ديراك في صياغتها الأصليَّة:

كيف أكتشف ديراك معادلته؟


عندما طبّق ديراك علاقة الطاقة وكمية الحركة على إلكترون معادلته وهي:
E² = (mc²)² + (Pc)²
حيث:
P: كمّية الحركة للجسيم
m: كتلة الجّسيم
c: سرعة الضّوء في الفراغ

من الملاحظ أنَّ هذه المعادلة لها حلّان الأوّل موجب والثّاني سالب، وهو ما أوقع ديراك في مأزق، فقيمة الطّاقة الموجبة تعطي طاقة الإلكترون المعروفة، وأما الحل السالب للطاقة فهو ما حاول بول ديراك نسبه إلى جسيم مضاد للإلكترون معتبرًا كتلته مساوية لكتلة الإلكترون ولكن بشحنة مخالفة وهنا لم يستطع ديراك التخلّص من هذا المأزق الذي وقعت به معادلته فحسب وإنما ساهم في اكتشاف نقيض الإلكترون، وبالتالي فإنَّ النظرية تعلن عن ظهور نوع غريب من المادَّة وهي المادَّة المضادّة التي تم التحقق منها تجريبياً عام ١٩٣٢م على يد العالم كارل أندرسون، ونتيجة لهذا الاكتشاف تم رصد البوزيترون[¹] لأوّل مرّة

[¹]: البوزيترون هو الجسيم المضاد للإلكترون «له نفس الكتلة ولكن بشحنة موجبة» وكان ذلك أحد أعظم انتصارات الفيزياء النظريَّة الحديثة

نظريَّة المجال الكمّي (نظريّة كل شيء):

نظرية المجال الكمّي هي إطار نظري (رياضي) يجمع بين نظريّة المجال الكلاسيكي (المجال الكهربائيّ والمغناطيسيّ) والنِّسبيَّة الخاصّة وميكانيكا الكم.

Quantum Field Theory is a theoretical (mathematical) framework that combines classical field theory (electric and magnetic field), special relativity and quantum mechanics.

يمكن أنْ تَشْرَح هذه المعادلة كلٌّ شيء يحدث من حولك، مثل سبب سقوط التُّفّاح، السّرعة النّهائيّة للمظلّة، الرّوابط في جزيئات الحمض النّوّوي، وما إلى ذلك في الواقع..

This equation can explain everything happens around you, like why apple falls, how you can talk to your friend in Dallas over the phone, terminal velocity of a parachute, bondings in DNA molecules, etc. In fact all the experiments ever done so far can be explained by this..

لكن هذا لم يكتمل بعد. ما المفقود..؟
يمكن لهذه النظريَّة أن تشرح كل شيء كما أسلفت، ما عدا داخل أفق حدث الثقب الأسود، والوقت المبكِّر للانفجار العظيم، والمادَّة المظلمة، والطّاقة المظلمة...إلخ.

But still this isn't complete. What is missing..?
This theory can explain everything as I said before, except inside the event horizon of a black hole, earlier time of big bang, dark matter, dark energy...etc.

لفهم الثَّقب الأسود تمامًا، نحتاج إلى الجمع بين ميكانيكا الكم والنسبيَّة العامة. هذه هي أصعب مشكلة في الفيزياء حاليًّا، مشكلة الجاذبيّة الكميَّة. وبشكل عام، يُعتَقد أنَّ حل هذه المشكلة يؤدّي إلى نظريّة كل شيء. يرى بعض أهم علماء عصرنا إنَّ ابتكار مثل هذه النظريَّة أمر مذهل للغاية. هناك عدّة محاولات لتوحيد ميكانيكا الكم والنِّسبيَّة العامَّة (بلوغ نظريّة لكل شيء). نظريّة الأوتار ونظريَّة الجاذبيّة الكميَّة الحلقيَّة هما نظريَّتان رائدتان في نفس التَّخصيصة، وهما ما يعمل معهما العديد من العلماء

* (انتظروا منّي طرح كامل لرأيي شخصيًا عن نظريات توحيد الفيزياء، ومن ضمنها نظرية الأوتار الفائقة..)


To understand a black hole completely we need to combine quantum mechanics and general relativity. That is the most difficult problem in Physics, the problem of Quantum Gravity. And in general it is believed that solving this problem leads to a Theory of Everything. Inventing a such a theory is most astonishing. There are several attempts made to unify quantum mechanics and general relativity. String Theory and Loop Quantum Gravity are two leading theories that many scientists work with and String Theory is more promising.

‏أهم حلم في تاريخ العلوم!

في الفترة ما بين ١٨٥٤-١٨٦٥ كان عالم الكيمياء أوغست كيكولي (Friedrich August Kekulé) يعمل على محاولة رسم الصيغة البنائيَّة للبنزين، وادعى أنَّه رأى حلمًا كانت فيه الذَّرات تتراقص وترتبط ببعضها البعض وبدأت تأخذ شكل الثعبان الذي يأكل ذيله، ‏وعندما استيقظ رسم ما حلم به، وأوحى له الحلم أنَّ الصّيغة البنائيَّة للبنزين يجب أن تأخذ شكل الحلقة، ومن هنا وُلِدَت فكرة حلقة البنزين التي تُدرس الآن في الكيمياء العضوية!

(هذه القصة محط خلاف بين المؤرِّخين، وقد تكون مجرَّد أسطورة مثل تفاحة نيوتن)

تحية لطلّاب الصيدلة 😉