لكي نتفهم طبيعة الأوتار الكونية، علينا أن نعود إلى زمن موغل في القدم، عندما كان عمر الكون 35^-10 ثوان، بعد الانفجار الكبير، عندما تجمدت القوة الشديدة، وتضخم الكون، وقتئذ يمكن أن نعتبر الأوتار كمنتج ثانوى لعملية التجميد ذاتها. وعندما يتجمد الماء، فإنه يتحول من حالة التماثل العالية إلى تماثل أقل. وما أعنيه هو ما يلي: لنفترض أنك في وسط بلورة ثلجية، ويمكنك أن تدير هذه البلورة ستين درجة وأن البيئات المحيطة بك متطابقة من حيث المظهر، مع ما بدأت به. وهذا ما نعنيه عندما نقول بأن الكسفة الثلجية متماثلة. بيد أن ذلك نوع محدود من التماثل، فإذا أدرت البلورة عشر درجات أو أربعة وثلاثين درجة، سوف تلاحظ على الفور تغير البيئة المحيطة بك. ومن ناحية أخرى، إذا كنت طافيًا في الماء، فإن هذا التحديد لن يكون موجوداً . بغض النظر عن الطريقة التي تستدير بها سوف ترى نفس البيئات تماما دون أي تغيير وبالتالي فإنه بالنسبة للفيزيائي، تكون نقطة الماء، التي تبدو رقيقة ومتوافقة، لها تماثل أعلى يفوق كسفة الثلج أو بلورة الجليد.

إنني أمعن التفكير في تلك النقطة تحديدا، لأن أسلوب الفيزيائي في استخدام اصطلاح "التماثل ليس ذلك المستخدم في لغتنا الدارجة اليومية.

إن تجميد الماء يمكن التفكير فيه كانتقال من تماثل أعلى إلى تماثل أقل، وبالمثل فإن تجميد نظرية التوحيد العظمى، يمكن أن نفكر فيها كانتقال من كون له تماثل أعلى أى كون فيه قوتان فقط في (الطبيعة) إلى كون له تماثل أقل (أى كون فيه ثلاث قوى. وكما رأينا في الفصل الحادي عشر، فإن النظريات الحديثة للتماثل الفائق تعتمد بوضوح على هذا النمط من التفكير. إذن يمكننا التعرف على شيء ما عن تجميد نظرية التوحيد العظمى بمراقبة تجميد الماء، على سطح بحيرة مفتوحة.

إذ لا يتحول سطح البحيرة فجأة إلى لوح من الثلج، عندما تنخفض درجة الحرارة عن الصفر المئوى. وبدلاً من ذلك ينمو الثلج إلى الخارج، من عدة بقع متعددة على الشاطئ، حيث يبرد الماء في الأماكن الضحلة، بشكل أسرع. وداخل كل رقعة من الثلج تصطف البلورات في نفس الاتجاه، بيد أن البلورات في إحدى الرقع، لا يلزم أن تكون في نفس اتجاه البلورات فى رقعة أخرى. ولو حدث هذا ، فسوف يكون الأمر لافتا للنظر، لأن هذا يعني أن رقعة الثلج التي تنمو في أحد جوانب البحيرة، تعرف ما الذي تفعله رقعة على الجانب الآخر. وإلا، فكيف أنها تجعل بلوراتها تصطف بالطريقة الصحيحة؟

ومع استمرار انخفاض درجة الحرارة، تظل رقع الثلج في النمو إلى أن تلتحم معا وتغطى البحيرة بأكملها. وأنه لمن الممتع أن نفكر فيما يحدث عندما تتقابل رقعة تلج مع أخرى. وإذا حددنا اتجاهاً واحداً من محاور التماثل للبلورات، وعندئذ، ففي الموقع الذي تلتقي فيه رقعتان يكون هناك تغير غير مترابط، من اتجاه في التماثل لآخر. ويمكنك غالباً رؤية تلك المواقع على سطح بحيرة ما بقع يكون فيها الثلج أكثر سمكا – إلى حد ما - وأكثر تكتلاً، عن أي مكان آخر. ويطلق على خط الالتحام شائبة في الثلج المتبلور.

 الشكل 1

والأمر الجدير بالملاحظة عن هذه الشوائب أنها تتضمن طاقة، ولكي نتعرف على السبب في هذا، تخيل ما الذي قد يحدث لو أنك استطعت إحضار بلورة ثلج منفردة إلى حافة رقعة ثلج واحدة كما هو ممثل كخط موجى فى مركز الشكل (121) وسوف تقوم القوة التي تبذلها الذرات في رقعة الثلج، بتحريك البلورة، بحيث إنها تعيد ترتيب وضعها وتنتظم على طول نفس محور رقعة الثلج. وهذه هي الكيفية التي ينمو بها الثلج عادة، بإضافة مادة جديدة تصطف مع رقعة الثلج الموجودة بالفعل.

والآن انظر إلى الموقف بطريقة أخرى فالترتيب البنيوي الذي يتضمن البلورة الجديدة المصطفة مع رقعة الثلج، يمثل أقل مستوى من الطاقة، يمكن للمنظومة أن تصل إليه. وإذا تركت هذه المنظومة حرة دون أي تأثير، فإنها سوف تهبط إلى ذلك المستوى طبيعيا، مثل كرة تركت على جانب تل، فإنها ستتدحرج إلى أسفل حتى القاع، وللاحتفاظ بالبلورة في اصطفاف مختلف، كما لو كانت موجودة في رقعة ثلج، على الجانب الآخر من الشائبة، ويجب وضع الطاقة في تلك المنظومة.

وبالتالي عندما تتشكل الشائبة، ويكون هناك عدد كبير من البلورات في غير اصطفافها الطبيعي كما هو موضح إلى اليمين في الشكل (1). لابد أن هناك طاقة محبوسة في المنظومة. وإذا أمكن تغيير الاصطفاف في هذه الحالة، يمكن استخلاص الطاقة من المنظومة.

ربما تكون قد تابعت المجادلة حتى هذه النقطة، والآن يأتى الجزء الذي تتوقف فيه فجأة، وترفض المتابعة. ذلك أن بالشائبة طاقة مخزونة، ومن ثم فإن هذه الرقعة الثلجية تزن أكثر من رقعة مجاورة لها. وهذا استنتاج منطقي لمعادلة: الطاقة = الكتلة × مربع سرعة الضوء وهى نتيجة لا نفكر فيها عادة، ولكنها - فى واقع الأمر - حقيقية على الرغم من ذلك. فالجسم الذي أضيفت إليه طاقة، تكون كتلتة أكبر، ومن ثم يزن أكثر - مما كان عليه من قبل. إذ إن مصيدة الفئران المجهزة تزن أكثر من مصيدة فئران غير مجهزة. إننا لا نفكر في مثل هذه الأشياء في حياتنا اليومية، إذ ليس ثمة ميزان يمكنه أن يقيس هذا التغير بالغ الضالة، الذي يكون حتى أقل بكثير من كتلة أصغر جسيم أولى. وأنه فقط عندما نتعامل مع الكتل الضخمة للغاية، والطاقات الهائلة، تحت الظروف المروعة التي كانت متوفرة في الكون المبكر، أننا نتذكر استدلالات تكافؤ الكتلة والطاقة. وإذا أمعنا النظر في سطح لوح ثلجي مكون حديثا، لرأينا شيئًا يشبه ما هو موضح في الشكل (2) مع وجود خلفية منتظمة إلى حد ما تتوافق مع رقع الثلج التي تنمو مستقلة عن بعضها، وسوف تكون هناك سلسلة من تشكيلات تشبه العروق، ذات كتل أكبر قليلاً، أنتجتها الشوائب التي تكونت على طول التحامات الرقع الثلجية.

الشكل.2

ويفترض أن نفس هذا الشيء قد حدث، عندما تجمد الكون في الوقت 35-10 ثانية. ولم يتغير الكون إلى حالته الجديدة فجأة، وفى التو واللحظة. ومثل الثلج فوق سطح البحيرة نمت الحالة الجديدة، من نقاط تكوين نوى متباينة. وتشكلت الشوائب كالتحامات لرقع الثلج، ويسبب تلك الطاقات المروعة التي توفرت في ذلك الوقت. اكتسبت كتل هائلة والأوتار الكونية هي أحد أنواع الشوائب، التي يمكن أن تتشكل أثناء تجمد الكون. والكثير - وليس الكل - من نظريات التوحيد العظمى والتماثل الفائق، تنبأت بتشكيل الأوتار الكونية في التجميد الذي حدث في الوقت10^-35 ثوان وعلى الرغم من أن نظريات متباينة لم تتنبأ بأوتار كونية متطابقة تماما، فقد تنبأت بالتأكيد، بأوتار لها نفس الخواص العامة.

وأحد الأمور الجديرة بالملاحظة - كما سبق أن ذكرنا - أن الأوتار ذات كتل بالغة الضخامة. كما أنها أيضاً رفيعة للغاية. فعلى سبيل المثال، فإن المسافة عبر الوتر، أقل بكثير من المسافة عبر البروتون . ولا تحمل الأوتار أية شحنة كهربائية، ومن ثم فإنها لا تتفاعل مع الإشعاع، كما تفعل الجسيمات العادية. وتتكون الأوتار بأشكال متعددة - خيوط طويلة متموجة، وأنشوطات مهتزة وحلزونيات ثلاثية أبعاد، وهلم جرا. ويكل وضوح، فإن الأوتار مرشحات مثالية لتكون مادة مظلمة، إذ إنها تبذل شداً تجاذبيا ولم يمكن تدميرها بواسطة ضغط الإشعاع في الكون المبكر.