إذا استخدمت الطبيعة عددًا كبيرًا من القوى لاكتفى الفيزيائيون بسردها في قائمة وحسب، لكن العدد أربعة عدد مثير للاهتمام؛ إذ إن المرء كان سيتوقع إما قوة واحدة أو عددًا كبيرًا جدا من القوى. يدفعنا هذا إلى التساؤل هل القوى الأربع، رغم تباينها في خصائصها، هي في الحقيقة قوة واحدة مجسدة في أربع صور مختلفة؟ كما أوضحت من قبل فإن القوتين الكهربية والمغناطيسية مرتبطان إحداهما بالأخرى منذ وقت طويل. هل يمكن أن تكون القوى الأخرى مرتبطة أيضًا في أعماقها؟ هذه فكرة مثيرة للاهتمام ولها تاريخ طويل. وفي خمسينيات القرن التاسع عشر حاول مايكل فاراداي دون نجاح أن يجد الرابط بين القوى الكهربية والجاذبية بإلقاء الأثقال وحساب تأثيراتها الكهربية.

مع الوقت جاء المزيد من توحيد القوى من مصدر غير متوقع، ففي ستينيات القرن العشرين تنبه الفيزيائيون إلى أوجه الشبه التي تجمع بين القوة الكهرومغناطيسية والقوة النووية الضعيفة من الظاهر لم يبد أن هاتين القوتين يمكن الجمع بينهما؛ فالقوة النووية الضعيفة قصيرة المدى للغاية، ومقتصرة في عملها على الأبعاد دون النووية، في حين يمكن للمجالات الكهرومغناطيسية أن تمتد عبر المجرة بأكملها أيضًا القوة الكهرومغناطيسية أقوى بكثير من القوة النووية الضعيفة، لكن النظر إلى عمل القوتين من منظور ميكانيكا الكم، والمتمثل في مبادلة الجسيمات الافتراضية، يقرب القوتين إحداهما من الأخرى. منذ وقت بعيد والفيزيائيون يعرفون أن مدى القوة مرتبط ارتباطًا مباشرًا بكتلة الجسيم الافتراضي الذي تتبادله؛ فكلما عظمت الكتلة قصر مداها. ليس للفوتون كتلة¹¹ لهذا تتمتع القوة الكهرومغناطيسية بمدى غير محدود. إن امتلاك القوة النووية الضعيفة لمثل هذا المدى القصير يعني أنها تتبادل جسيمات افتراضية ذات كتل مرتفعة. وإذا أمكن، بصورة ما، التخلص من كتلة جسيم التبادل للقوة النووية الضعيفة، تصير القوتان في واقع الأمر متشابهتين للغاية في الخصائص؛ متشابهتين بما يكفي على الأقل لوضع نظام رياضي مشترك لهما.

تم التوصل لهذا النظام على يد كل من شيلدون جلاشو وستيفن واينبرج والعالم الباكستاني محمد عبد السلام. وقد اقترحوا أن القوة النووية الضعيفة تنتقل من خلال الثلاثة جسيمات المشحونة W⁺ وW^- وZ التي ناقشناها للتو. الفكرة الأساسية أن هي ان القوتين الكهرومغناطيسية والنووية الضعيفة في أعماقهما مزيج من القوى المتساوية، لكن هذا المصدر المشترك تخفيه الكتل المرتفعة للبوزونات W⁺ وW^- وZ. لكن المهم في الأمر أن هذا النظام يعمل فقط إذا افترضنا أن البوزونات W⁺ وW^- وZ هي فعلًا «عديمة الكتلة» - أي إنها لا تحوي كتلة جوهرية خاصة بها – بل هي تكتسب كتلها «الفعالة» (المرتفعة) بواسطة نوع جديد من التفاعل الفيزيائي يطلق عليه «آلية هيجز». الآن سأطلب منك أن تقبل بأن آلية هيجز تزيل العوائق أمام الوصول لوصف موحد للقوتين، وهذا يمكن من وصفهما معًا وصفًا مرضيًا في مجموعة واحدة من المعادلات.

هوامش

(11) This statement refers to the photon’s rest mass (see Box 1).