بعد 125 عامًا من الغموض: علماء الرياضيات يحلون مشكلة فيزيائية بتوحيد ثلاث نظريات رئيسية

هل تساءلت يومًا كيف تتحرك السوائل مثل الماء أو الغازات مثل الهواء؟ ربما يبدو لك الأمر بسيطًا وواضحًا، لكن في الواقع، ظلّ علماء الفيزياء وعلماء الرياضيات حائرين أمام لغز معقد مرتبط بحركة السوائل منذ أكثر من قرن. وأخيرًا، يبدو أن هذه الحيرة الطويلة أوشكت على الانتهاء!

عام 1900، اجتمع علماء الرياضيات من أنحاء العالم في العاصمة الفرنسية باريس، في مؤتمر كبير يُسمّى المؤتمر الدولي للرياضيات. وكان من بين أبرز المتحدثين العالم الألماني الشهير ديفيد هيلبرت الذي اقترح خلال المؤتمر لائحة شهيرة بـ 23 معضلة رياضية غير محسومة، حاثًّا علماء المستقبل على إيجاد حلول جريئة وتفسيرات واضحة حول هذه الأسئلة الغامضة.

ومن بين هذه المعضلات، برزت المعضلة السادسة بشكل خاص؛ إذ طلب هيلبرت من الباحثين إيجاد أسس رياضية قوية وقاطعة للفيزياء. بكلمات أبسط، كان طموح هيلبرت أن تتمكن الرياضيات من تقديم قواعد دقيقة وبسيطة تفسر الظواهر الطبيعية بوضوح تام وبدون شك أو افتراضات مبهمة.

ومنذ ذلك اليوم، بات تحديًا كبيرًا يُؤرّق كبار العلماء في فهم وتفسير كيفية تحرّك السوائل والغازات بشكل علمي ودقيق، من خلال ربط ومزج المفاهيم الرياضية والفيزيائية على مستويات مختلفة.

والآن، وبعد مرور حوالي 125 عامًا، قام ثلاثة من الباحثين الشباب بتحقيق ما كان يبدو مستحيلاً خلال عقود طويلة. الباحثون الثلاثة، يو دينغ من جامعة شيكاغو، وزاهر هاني وشياو ما من جامعة ميشيغان، أعلنوا في مارس 2025، عن تحقيقهم نقلة نوعية في حل هذا اللغز العلمي العريق.

الباحثون تمكنوا من إيجاد إطار رياضي جامع ومتين، استطاعوا عبره توحيد ثلاث نظريات أساسية مختلفة تفسر حركة السوائل، وهو ما يُعد إنجازًا علميًا بارزًا تنتظره أجيال من الباحثين.

تصف هذه النظريات حركة السوائل والغازات بثلاث طرق مختلفة تمامًا:

لأكثر من قرن بقي العلماء عاجزين عن ربط هذه المقاربات الثلاث المتباينة بمظلة علمية واحدة. لكن، ما فعله هؤلاء الباحثون هو تقديم إثبات رياضي قوي وحاسم يربط بوضوح بين المستويات الثلاثة: السلوك الفردي للجزيئات، السلوك الاحصائي للجزيئات معًا، والسلوك الكلي المستمر للسوائل.

وبمعنى مبسط، وفر الباحثون لكافة النظريات السابقة أرضية حسابية ورياضية صلبة وواضحة تضع نهاية لأي شكوك أو افتراضات مبهمة، وتُثبت أن هذه الطرق والنظريات الثلاثة تتوافق معاً وتندمج في صيغة رياضية واحدة جامعة.

إن أهمية هذا الاكتشاف كبيرة ومتعددة الجوانب؛ أولاً، إنه يحقق بشكل كبير حلم هيلبرت القديم حول تأسيس الفيزياء رياضيًا بشكل صارم وواضح. ثانيًا، سيساعد هذا الحل على فتح آفاق جديدة في فهم وتطوير الأجهزة والتقنيات الهندسية في مجالات مختلفة كصناعة الطيران وتحسين دقة التنبؤات الجوية والبيئية، وربما أكثر من ذلك بكثير في المستقبل.

ختامًا، فإن خطوة فريق الباحثين هذا هي بلا شك واحدة من أبرز الإنجازات العلمية التي شهدناها في السنوات الأخيرة. فبعد أكثر من قرن من الجدل والبحث، وأجيال من العلماء الذين حاولوا التوصل إلى الحل، استطاع ثلاثة من الشباب الباحثين - وبكثير من المثابرة والإبداع - أن يكتبوا صفحة جديدة من صفحات التاريخ العلمي.