يمكن للمرء أن يفكر في نظرية كالوزا كلاين على أنها تبسيط التعقيد من خلال الذهاب إلى أبعاد أعلى، وهذا هو سبب استياء العلماء لأن حقيقة وجود الجاذبية الفائقة الفريدة في بُعد أعلى يمكن اعتباره ميزة، لأن هناك عالم معقد، وهناك أنواع من التفاعلات المختلفة والعديد من المعايير المختلفة لتغيير قوة كل هذه التفاعلات؛ لذلك لا توجد طريقة لكتابة نظرية واحدة تصف كل هذا وهذا فريد من نوعه؛ ولكن إذا تم الذهاب إلى بُعد أعلى فهناك نظريات فريدة.
ما هي نظرية كلوزا كلاين في فيزياء الكم
في الفيزياء، تعتبر نظرية كلوزا كلاين (KK) نظرية مجال موحد كلاسيكية للجاذبية والكهرومغناطيسية تعمل على مبدأ البعد الخامس وراء البعد الرباعي الأبعاد المشترك للمكان والزمان وهي بداية ذات أهمية لنظرية الأوتار؛ حيث كان لدى جونار نوردستروم فكرة قديمة متشابهة؛ ولكن في هذه الحالة تم زيادة مكون خامس إلى جهد المتجه الكهرومغناطيسي هو جهد الجاذبية النيوتوني، ويكتب معادلات ماكسويل في خمسة أبعاد.
على الرغم من أن نظرية كلوزة وكلاين بدت وكأنها توحد قوى الكهرومغناطيسية والجاذبية، إلا أنها لم تكن مقبولة على نطاق واسع عندما نُشرت في عام 1921، حيث كانت صحيحة رياضياً ولكن مفهوم الأبعاد المكانية الإضافية بدا غريبًا جدًا.
نظرية الأوتار في كلوزا كلاين
يعتبر العديد من الفيزيائيين أن نظرية الأوتار هي أفضل أمل للجمع بين فيزياء الكم والجاذبية في نظرية موحدة لكل شيء؛ ومع ذلك هناك رأي مخالف مفاده أن المفهوم عمليا هو علم زائف، لأنه يبدو أنه يكاد يكون من المستحيل اختباره من خلال التجارب، تتطلب نظريات الأوتار أبعادًا إضافية من الزمكان لاتساقها الرياضي؛ ففي نظرية الأوتار البوزونية، يكون الزمكان 26 بعدًا، بينما في نظرية الأوتار الفائقة 10 أبعاد.
نظرية كلوزا كلاين لنظرية النسبية العامة
قدم كلوزا امتدادًا كلاسيكيًا خالصًا للنسبية العامة إلى خمسة أبعاد، مع موتر متري مكون من 15 مكونًا؛ حيث يتم التعرف على عشرة مكونات بمقياس الزمكان رباعي الأبعاد وأربعة مكونات ذات جهد ناقل كهرومغناطيسي ومكون واحد مع مجال عددي غير معروف يسمى أحيانًا راديون أو ديلاتون.
في المقابل؛ تنتج معادلات ذات خمس أبعاد لأينشتاين معادلات مجال ذات أربة أبعاد لأينشتاين؛ ومعادلات ماكسويل لـلمجال الكهرومغناطيسي ومعادلة المجال القياسي، وقدم كلوزة أيضًا فرضية حالة الأسطوانة؛ وهي أنه لا يوجد مكون للمقياس الخماسي الأبعاد يعتمد على البعد الخامس.
وبدون هذا التقييد يتم تقديم المصطلحات التي تتضمن مشتقات الحقول فيما يتعلق بالإحداثي الخامس، وهذه الدرجة الإضافية من الحرية تجعل رياضيات النسبية ذات الخمس أبعاد المتغيرة بالكامل معقدة للغاية، ويبدو أن الفيزياء رباعية الأبعاد القياسية تُظهر حالة الأسطوانة هذه ومعها الرياضيات الأبسط.
كيف كانت نظرة كلوزا كلاين الكمية
في عام 1926؛ أعطى أوسكار كلاين نظرية كالوزا الكلاسيكية ذات الأبعاد الخمسة تفسيرًا كميًا لتتوافق مع الاكتشافات الحديثة آنذاك لهيزنبرغ وشرودنجر، وقدم كلاين الفرضية القائلة بأن البعد الخامس مجعد ومجهري لشرح حالة الأسطوانة، حيث اقترح كلاين أن هندسة البعد الخامس الإضافي يمكن أن تتخذ شكل دائرة نصف قطرها 1030 سم، وبتعبير أدق يبلغ نصف قطر البعد الدائري 23 ضعف طول بلانك والذي بدوره يساوي 1033 سم.
قدم كلاين أيضًا مساهمة في النظرية الكلاسيكية من خلال توفير مقياس 5D طبيعي بشكل صحيح؛ حيث استمر العمل على نظرية حقل كالوزا خلال الثلاثينيات من قبل أينشتاين وزملائه في برينستون؛ وفي الأربعينيات من القرن الماضي اكتملت النظرية الكلاسيكية وتم الحصول على معادلات المجال الكامل بما في ذلك المجال القياسي من قبل ثلاث مجموعات بحثية مستقلة.
في عام 1926 اقترح أوسكار كلاين أن البعد المكاني الرابع ملتف في دائرة نصف قطرها صغير جدًا بحيث يعود الجسيم الذي يتحرك لمسافة قصيرة على طول هذا المحور إلى حيث بدأ، ويقال إن المسافة التي يمكن أن يقطعها الجسيم قبل أن يصل إلى موضعه الأولي هي حجم البعد؛ وهذا البعد الإضافي عبارة عن مجموعة مضغوطة ويشار إلى بناء هذا البعد المضغوط باسم الضغط.
