CALM/arwiki huggingface dataset:
للأسماك البدائية قلب بأربع حجرات، ولكن الحجرات متوالية وراء بعضها البعض، لذلك فإن هذه القلوب البدائية على عكس القلوب رباعية الحجرات للثدييات والطيور. الحجرة الأولى هي الجيب الوريدي الذي يقوم بجمع الدم غير المؤكسج من أنحاء الجسم من خلال الأوردة القلبية والكبدية. من هنا يتدفّق الدم إلى الأذين ومن ثمّ يقوم البطين العضلي القوي بضخّه. أما الحجرة الرابعة والأخيرة فهي القمع الشرياني الذي يحتوي صمامات عديدة ويرسل الدم إلى الأبهر البطني. يقوم الأبهر البطني بإيصال الدم إلى الخياشيم حيث يتم أكسجته ويتدفّق عبر الأبهر الظهري لباقي أجزاء الجسم. (في رباعيات الأطراف، ينقسم الأبهر البطني إلى شريانين، أحدهما يُشكِّل الأبهر الصاعد، والثاني يُشكِّل الشريان الرئوي).
في الأسماك البالغة، لا تترتب الحجرات القلبية الأربعة بالتتالي، بدلاً من ذلك تأخذ شكل حرف S. يوجد هذا النمط الأبسط نسبياً في الأسماك الغضروفية وشعاعيات الزعانف. يكون القمع الشرياني في العظميات صغيراً جداً ويمكن أن يُوصف بدقة أكبر كجزء من الأبهر بدلاً من أن يُوصف كجزء قلبي. لا يظهر القمع الشرياني في أي من السلويَّات، ويُفترض أنه تم امتصاصه إلى داخل البطين خلال التطوُّر. وبشكل مشابه، بينما يظهر الجيب الوريدي كبنية ظاهرة في بعض الزواحف والطيور، إلا أنه تم امتصاصها باتجاه الأذين الأيمن ولم يعد من الممكن تمييزها.
لمفصليات الأرجل ومعظم الرخويات جهاز دوران مفتوح. في هذا الجهاز، يُجمع الدم غير المؤكسج في أجواف حول القلب (جيوب)، يتخلل هذا الدم ببطء القلب عبر قنوات أحادية الاتجاه، ويُضخّ بعدها الدم ببطء في تجويف بين الأعضاء. عند المفصليات يأخذ القلب شكل أنبوب عضلي على طول الجسم تحت الظهر ويبدأ من قاعدة الرأس. بدلاً من دوران الدم، يدور سائل الدملمف الذي يحمل الصباغ التنفسي الأكثر شيوعاً الهيموسيانين القائم على النحاس كناقل للأوكسجين، بينما يُستخدم لدى عدد قليل من مفصليات الأرجل الهيموغلوبين القائم على الحديد.
في بعض اللافقاريات الأخرى كدودة الأرض، لا يُستخدم جهاز الدوران لنقل الأوكسجين، لذلك فهو أقل مما سبق، حيث لا يشتمل على أوردة أو شرايين ويتألف من أنبوبين متصلين، وينتقل الأوكسجين عبر الانتشار، وهناك خمسة أوعية عضلية صغيرة تصل بين هذين الوعائين وتتقلَّ في مقدمة الحيوانات ويمكن اعتبارها بمثابة قلوب.
الحبار ورأسيات القدم الأخرى تمتلك قلبان خيشوميان يُعرفان باسم "الفصوص" ولها أيضاً "قلب جهازي" واحد. للقلوب الخيشومية أذينان وبطين واحد لكل قلب خيشومي، وهي تضخّ إلى الخياشيم، في حين أن القلب الجهازي يضخّ إلى أنحاء الجسم.
العضلة نسيج ليفي يتميز بقابلية الانقباض والانبساط، ويؤمِّن حركة الكائن،
وتتكون العضلة الهيكلية من حزم عضلية وكل حزمة تتكون من ألياف عضلية
ويسمى سيتوبلازم الليفة العضلية الساركوبلازم
وغشاء الليفة العضلية يسمي الساركوليما
وتتكون الليفة العضلية من لييفات عضلية
واللييفة الواحدة تتكون من قطع عضلية متجاورة
والقطع العضلية تتكون من خيوط بروتينية وهي أكتين وميوسين.
تنقسم العضلة إلى ثلاثة أقسام: عضلة هيكلية مخططة وهي عضلات تتكون من حزمة من الألياف الرفيعة مثل عضلات الرأس والجذع والأطراف وهي تتيح الحركة وتسمى عضلات إرادية، عضلة ملساء وهي تتكون من خلايا أو ألياف مستطيلة وهي غير متصلة بالهيكل العظمي مثل العضلات المخططة وهي تحيط بالأعضاء المجوفة مثل الأمعاء والقصبة الهوائية والأوعية الدموية وتسمى عضلات لا إرادية وعضلة القلب وهي أيضاً عضلة غير إرادية ولكنها أقرب في البنية إلى العضلة الهيكلية، وتوجد فقط في القلب.
تكوين العضلة.
تتكون العضلة من عدد كبير من الحزم التي تحتوي على الألياف العضلية الطويلة الرفيعة. وعندما تكون الألياف في وضعها الطبيعي أي منبسطة تكون العضلة منبسطة. وعندما تنقبض الألياف العضلية، تنقبض العضلة وبذلك تقل في الطول وتتصل العضلة عادة بعظمتين، فعندما تنبسط العضلة لا يحدث شيء فيهما ولكنها ما إن تنقبض حتى تتحرك العظمتان.
يمكن تصور خيوط الأكتين والميوسين كأنهما أسنان مشطين متداخلان أحدهما من الأكتين وأسنان المشط الآخر يتكونون من الميوسين. وعندما تتداخل أسنان المشطان وتصغر المسافة بينهما أي تنقبض العضلة وتقصر، وعندما تزيد المسافة بين المشطين، أي تنبسط الأكتين والميوسين تنبسط العضلة. الميوسين والأكتين من مكونات الخلية العضلية في الجسم. ويمكن زيادة اعداد الأكتين والميوسين والخلايا العضلية بالحركة والتمرين الرياضي فتقوى.
إن ثني الساعد عملية مزدوجة، تنقبض فيها العضلة ذات الرأسين وتنبسط العضلة ثلاثية الرؤوس في نفس الوقت. وبسط الساعد عملية مزدوجة أيضاً، فتنقبض فيها العضلة ذات الثلاثة رؤوس وتنبسط العضلة ذات الرأسين ذلك هو سر معظم عضلات الجسم فهي تعمل مثنى أو في مجموعات سواء في ذلك عضلات الساقين أو عضلات الأصابع أو العضلات الست التي تحرك مقلة العين فلا توجد عضلة تعمل على انفراد. فمهما كان العمل الذي تؤديه العضلة فهناك عضلة أخرى تعمل عكس ذلك العمل.
بل وأكثر من ذلك، فإن أبسط حركة تستدعي نشاط مجموعات بأكملها من العضلات، وقد يكون بعضها بعيداً عن مكان الحركة، ومثال على ذلك عندما تشد الحبل تجد أن عضلات الساق والظهر وأصابع القدم تشد أزر عضلات الذراعين.
عندما تنقبض العضلة تقصر في الطول ولكنها تزداد سمكاً في الوسط وذلك يحدث في الألياف العضلية وبذلك تظهر في العضلة بأكملها. ولذلك تتضخم العضلة ذات الرأسين عند ثني الذراع.
وفي انقباض العضلة العادي، لا ينقبض إلا عدد معين من الألياف العضلية، ذلك لأننا لا نحتاج في الأحوال العادية إلا إلى قدر قليل محدود من المجهود. أما في المجهودات الشاقة، فإن عدد الألياف العضلية الذي ينقبض يزداد بالتدريج ونتيجة لذلك يزداد حجم العضلة وتزداد صلابتها عند الانقباض. من هذا نرى أن العضلات تنمو وتزداد قوة بالعمل أو بأداء التمرينات الرياضية.
ونحن لا نحتاج إلى عضلات كبيرة نامية فوق العادة، وفي الواقع تنمو بعض العضلات إلى درجة تعوق العضلات الأخرى عن العمل وتبطئ الحركة. يتم إمداد العضلة بالوقود تستعمله على هيئة سكر جلوكوز ودهون وتحرق العضلة هذه المواد محولة إياها إلى ماء وثاني أكسيد الكربون. وفي العضلة يتحد الوقود مع الأكسجين الذائب في الدم وتستخدم الطاقة الكيميائية لتكوين رابط كيميائي بين أحد جزيئات الفوسفات وبين مادة ثاني فوسفات الأدينوزين وتتكون أثناء هذه العملية مادة تسمى ثالث فوسفات الأدينوزين. وعندما تمارس العضلة عملا يتحول ثالث فوسفات الأدينوزين إلى ثاني فوسفات الأدينوزين ويتم إنتاج طاقة تستخدم في انقباض الألياف العضلية. وتستهلك العضلة التي تقوم بالجهد الشاق كميات كبيرة من الأدينوسين ثلاثي الفوسفات (ATP). وهي بذلك تحتاج إلى قدر كبير من الجلوكوز والدهون والأكسجين الذي يتحد معهم. لذلك فإن التمارين الرياضية المجهدة تحتاج إلى كميات كبيرة من الأكسجين.
ويتزايد الأكسجين في الدم بتزايد عملية التنفس.
توتر العضلة.
ويزداد توتر العضلة في الجو البارد وهذا يؤدي إلى ظهور نتوءات صغيرة في الجلد مما أدى إلى تسمية الجلد بجلد الأوزة. فجسم الإنسان مغطى كله بشعر خفيف جداً لدرجة أننا لا نشعر به. وتنمو هذه الشعيرات من بصيلات دقيقة تحت الجلد. ويتصل بجدار هذه البصيلات عضلات دقيقة جداً تنقبض عندما يتعرض الجلد للبرد أو الصقيع فيقف شعر الجلد. وهذه طريقة من طرق الجسم للاحتفاظ بالحرارة، وفي الوقت نفسه دفع البصيلات إلى الخارج تحت الجلد لدرجة أنك تستطيع رؤيتها على هيئة نتوءات صغيرة.
اضغط على الصورة للتكبير
تقسم العضلات إلى ثلاثة أنواع
أولاً: العضلات الإرادية.
وقد سميت هكذا لأنها تخضع في حركاتها لإرادة الإنسان، كما أنها تدعى العضلات المخططة لأنها تبدو تحت المجهر على شكل خطوط ليفية، ويطلق عليها بعض العلماء اسم العضلات الهيكلية نظراً لالتحامها بصفة أساسية على الهيكل العظمي للجسم.
ثانياً: العضلات اللاإرادية.
أي التي تتحرك بعيداً عن إرادة الإنسان، ويطلق عليها اسم العضلات الملساء لأنها لا تبدي أية خطوط ليفية تحت المجهر. وتوجد في الأعضاء التجويفية التي تتقلص آلياً مثل المعدة، الأمعاء، الاوعية الدموية، رحم المرأة، والجهاز البولي.
ثالثاً: عضلة القلب.
وهي ذات خصائص وسطية بين النوعين الأوليين، إذ هي لا إرادية ولكنها مخططة.
تكون العضلات وتطورها:
تنشأ عضلات الهيكل الجذعية من القسيمة العضلية المتوضعة على طول العمود الفقري. بينما تنشأ عضلات الأطراف من الطبقة الوسطى التي تنشأ منها العظام.
أما العضلات الملساء فتنشأ عن خلايا الوريقة الوسطى الأولية الناشئة يدورها عن القسيمة العضلية. وكذلك عضلة القلب فإنها تنشأ عن خلايا الوريقة الوسطى الأولية التي تدخل في تركيب الأنابيب التي ستشكل القلب.
أولاً: العضلات الهيكلية.
يغطي العظام مئات العضلات اللحمية، تتألف كل عضلة من حزم خلوية تعرف الواحدة منها باسم «الليف العضلي» الذي يتكون من:-
- مادة حية وتسمى ساكروبلازما
- غشاء خلوي يحيط بالبروتوبلازم يدعى ساكروليما
يتصل هذا الغشاء من طرفيه الدائريين بنسيج ليفي يدعى «العضل الداخلي» وكل مجموعة الياف عضلية يحيط بها غشاء يدعى «حول العضل» يفصلها عن غيرها من المجموعات العضلية.
ويحيط بالعضلة غشاء آخر يدعى «فوق العضل»، يعمل هذا الغشاء على تقليل الاحتكاك العضلي أثناء الحركة.
إن مجموعة عضلات تتوضع مع بعضها البعض في حيز واحد وتنفصل عن مجموعة عضلات أخرى بواسطة حاجز عضلي وكل حاجز يلتصق بالعظم وباللفافة العميقة المحيطة بالعضلات.
الوحدة الحركية:
إذا كانت الوحدة البنائية للعضلة هي الليف العضلي، فإن الوحدة الوظيفية هي الوحدة الحركية التي تتكون من الخلية العصبية والألياف العصبية التي تغذيها هذه الخلية.
والخلية العصبية (العصبون) يكون جسمها في الجهاز العصبي المركزي ويخرج منه محور وسطي طويل يسير مع مئات المحاور العصبية التي تدخل إلى العضلة، وبعد دخولها العضلة يتفرع المحور إلى تفرعات نهائية قد تصل الألفين حتى يصبح لكل ليف عضلي ليف عصبي يغذيه.
وينتهي الليف العصبي بـ «الصفيحة الحركية» التي تشبه القطب الكهربائي وهي تقوم بنقل التأثيرات العصبية من الليف العصبي إلى ساكروبلازم الليف العضلي فيحدث الرجفان العضلي، وجميع الألياف العضلية تستجيب للتأثير العصبي كوحدة واحدة. وعندما ينقبض الليف العضلي فإنه ينقص من طوله بمعدل النصف أو الثلثين، وهذا يؤدي إلى حقيقة أن معدل الحركة يعتمد على طول الألياف العضلية، وأن القوة الناتجة تعتمد على عدد الوحدات الحركية التي استجابت للتأثير العصبي.
ثانياً: العضلات الملساء.
إن الألياف العضلية الملساء أقصر وأدق من الألياف المخططة، ولا تلتحم على العظم، وإنما توجد في جدارن الأعضاء التجويفية كالجهاز الهضمي والبولي والاوعية الدموية، وهي تتوضع في طبقتين:
- طبقة داخلية دائرية الشكل تعمل على تضييق التجويف
- طبقة خارجية طولية الشكل تعمل على تقصير التجويف وبالتالي اتساعه
وهي تختلف عن السابقتين بكون أليافها تسير معاً لتشكل شبكة من التفرعات المتتابعة، ولهذا يمكنها التقلص بصفة جماعية، كما تختلف عضلة القلب عن السابقتين بكون أليافها مخططة ولكنها غيرإرادية.
إن الانقباض في العضلات الملساء بطيء ومنتظم، بينما هو في العضلات المخططة سريع ومتقطع، أما عضلة القلب فتنبض بانتظام بمعدل 70 – 80 مرة في الدقيقة.
ارتباط العضلات الهيكلية.
إن جل العضلات الهيكلية ملتحمة بالعظام، إلا أن هذا الارتباط لا يتم بواسطة الألياف اللحمية نفسها، وإنما يتم بواسطة نهايات الساركوليما أو بواسطة خيوط متينة ليفية تتحد مع بعضها لتؤلف الوتر أو الصفاق (اللفافة).
وقد اصطلح على تسمية الارتباط القريب (الجذري) في الأطراف باسم «المنشأ» والارتباط البعيد (الطرفي) باسم «المغرز»، كما أن البعض يطلق على الارتباط القريب باسم «النهاية الثابتة» وعلى الارتباط البعيد اسم «النهية المتحركة».
وظائف العضلات الهيكلية.
تقوم العضلات الهيكلية بوظائف حركية ترتبط أساساً بالمفاصل، ويمكن تلخيص الحركات التي تؤديها كما يلي:
تصنيف العضلات.
أطلق على العضلات أسماء تتناسب وخصائصها المتنوعة، فمنها ما سمي حسب شكله ومنها ما سمي حسب حجمه أو موقعه أو وظيفته. وتقسم العضلات إلى مجموعتين رئيستين هما:
عضلات الهيكل المحوري.
عضلات الأطراف.
العضلات الغائبة.
العضلات الغائبة في الإنسان الطبيعي قد تكون هناك خمسة عضلات غير موجودة وهذا شيء طبيعي وهي
بازل أو بال أو بازيليا أو بَزْلَة ثالث مدن سويسرا سكانا بعد زيورخ وجنيف، تقع على حدود ثلاث دول على نهر الراين في شمالي غربي البلاد. ويلاصق كانتون مدينة بازل حدود الألمانية والفرنسية.
تعتز مدينة بازل بتقاليدها وثقافتها العريقة، وانفتاحها الحضاري، وتعد بازل أحد أهم مراكز الفن والموسيقى وفن الهندسة المعمارية والصناعية الكبرى للمادة الكيميائية وصناعة الأدوية في سويسرا، وذلك بفضل موقعها المركزي عند نقطة التقاء الحدود السويسرية الألمانية والفرنسية بمحاذاة نهر الراين، كما تعدّ هذه المدينة من المراكز الهامة لاستضافة المعارض والمؤتمرات. وتضم عددا كبيرا من المسارح والعديد من المتاحف ، بما في ذلك متحف الفنون الجميلة . اللغة الرسمية في اقليم بازل هي الألمانية . لبازل أقدم جامعة تعليمية في سويسرا (1460)، كما أنها تعد مركزا مهما للصناعات الكيميائية والصيدلانية.
لبازل اتفاقيات توأمة مع كل من:
بال قد تشير إلى:
المخ أو الدماغ الانتهائي هو القسم الأكبر، والأهم، في الجهاز العصبي، المركزي، حيث يتشكل من نصفي كرة، مخيتين منفصلتين، يرتبطان بجسر عصبي (حزمة عريضة من الألياف العصبية البيضاء) تجتمع هذه الحزم على شكل جسم، نسميه الجسم الثفني. ويهتم المخ بشكل عام، بالوظائف الإدراكية، والحسية، والعقلية، ووظائف اللغة.
لا يتعدى وزن المخ في المتوسط 0.9 من كتلة الدماغ البالغة 1400 جرام في الإنسان البالغ، أما عند الولادة يكون حوالي 350 جرام، ويعني ذلك أنه يشكل حوالي 2% من الوزن الإجمالي، لجسم الإنسان باكمله، ورغم ذلك فإنه نظراً لأهمية وطبيعة وظائفه يحصل علي أكثر من 15% من غذاء الإنسان عن طريق الدورة الدموية ونظراً لأهمية المخ الخاصة أيضاً فإن حمايته من المؤثرات الخارجية مكفولة بنظام قوي، فهو محاط بعظام الجمجمة الصلبة، أما باقي الجهاز العصبي المركزي وهو النخاع الشوكي فإن حمايته تكفلها عظام العمود الفقري التي تحيط به، ويبلغ حجم الجمجمة للإنسان 1500 سم3 تقريباً، ويوجد بداخلها المخ يحيط به السائل المخي وكميته حوالي 150 سم3، ويتكون المخ بصفة رئيسية من نصفي كرة، والجزء الأهم هو القشرة أو الطبقة السطحية لنصفي الكرة حيث يتوقف علي مكوناتها من الخلايا كياننا كآدميين نعقل ونفكر ونتحكم، ورغم أن حجم المخ صغير نسبياً فإن الكثير من التلافيف تزيد من مساحة سطح المخ والقشرة التي ذكرناها لتصل إلى مساحة 1600 مم2 مع أن سمكها لا يزيد عن 2.5 مم .
وأهمية قشرة المخ تتكون من:
الجاذبية الكمية الحلقية هي نظرية في الجاذبية الكمومية تحاول دمج ميكانيكا الكم مع النسبية العامة، بما في ذلك دمج المادة الموجودة في النموذج المعياري بالنطاق المؤسس للحالة الصرفة للجاذبية الكمومية. تتنافس الجاذبية الكمية الحلقية مع نظرية الأوتار بصفتها مرشحًا للجاذبية الكمومية.
وفقًا لآينشتاين فالجاذبية ليست قوة؛ هي خاصيّة للزمكان ذاته. حتى الآن، فشلت كل المحاولات لاعتبار الجاذبية قوةً كمومية أخرى مساوية للقوى النووية والكهرومغناطيسية، والجاذبية الكمية الحلقية هي محاولة لتطوير نظرية كمومية للجاذبية ترتكز بشكل أساسي على صيغة آينشتاين الرياضية بدلًا من معاملة الجاذبية بصفتها قوة. في نظرية الجاذبية الكمية الحلقية يُكمم الزمان والمكان بنفس الطريقة التي تُحول فيها كميات مثل الطاقة والزخم في ميكانيكا الكم. تعطي النظرية صورةً فيزيائية للزمكان يكون فيها الزمان والمكان حبيبيّا الشكل وينفصلان مباشرةً بسبب التكميم مثل الفوتونات في النظرية الكمومية للكهرومغناطيسية ومستويات الطاقة المنفصلة للذرات. إن تضمين الفضاء المُكمم يعني وجود أقل مسافة.
تُفضل بنية المكان خيطًا مثاليًا إلى أقصى حد أو شبكة محبوكة من الحلقات المحدودة. يُطلق على هذه الشبكات من الحلقات شبكات اللف. يملك تطور شبكة اللف، أو رغوة اللف، مقياسًا على طول بلانك أي ما يُقارب  متر، والمقاييس الأصغر لا معنى لها. ولهذا، ليست المادة فقط بل المكان يُفضل بنية الذرات.
تتضمن مناطق البحث الواسعة حوالي 30 مجموعة بحث حول العالم. تتشارك جميع هذه المجموعات الافتراض الفيزيائي الأساسي والتوصيف الرياضي للمكان الكمومي. تطور البحث في اتجاهين: الجاذبية الكمية الحلقية المُقننة الأكثر تقليدية والجاذبية الكمية الحلقية المتلازمة الأحدث المسماة نظرية رغوة اللف.
يُطلق على النتائج الأكثر تطورًا للنظرية المطبقة على علم الكونيات، علم الكونيات الحلقي الكمي، وهي دراسة الكون البدائي وفيزياء الانفجار العظيم. ترى أعظم نتائج هذه الدراسة تطور الكون مستمرًا ما وراء الانفجار العظيم ويُطلق عليها نظرية الارتداد العظيم.
في عام 1986، أعاد أبهاي أشتيكار صياغة نسبية آينشتاين العامة بلغة أقرب إلى بقية الفيزياء الأساسية. بعد ذلك بفترة قصيرة، أدرك تيد جاكوبسون ولي سمولين أن المعادلة الرسمية للجاذبية الكمومية المُسماة معادلة ويلر-دويت، تعترف بحلول معنونة بالحلقات عند إعادة كتابتها في متغيرات أشتيكار الجديدة.
حدد كارلو روفيلي ولي سمولين نظرية كمية غير اضطرابية وذات خلفية مستقلة للجاذبية عن طريق حلول الحلقة. فهم جورج بولين وجيرزي ليفاندوفيسكي أن تقاطعات الحلقات أساسية لتناسق النظرية، وأن النظرية يجب صياغتها من ناحية الحلقات المتقاطعة والرسوم البيانية.
أظهر روفيلي وسمولين، عام 1994، أن المعاملات الكمومية للنظرية المشتركة بالمساحة والحجم لها طيف مميز. أي إن هندستها مُكممة. تُحدد هذه النتيجة أساسات واضحة للهندسة الكمومية والتي يظهر أنها تُعنون بشبكات لف روجر بينروز وهي رسوم بيانية موسومة باللف.
وُضع الإصدار المُقنن للديناميكا على أرض صلبة عن طريق توماس ثيمان الذي حدد معاملًا هاميلتونيًا خاليًا من الشذوذ، مُظهرًا الوجود الرياضي لنظرية متناسقة ذات خلفية مستقلة. تطور الإصدار المتلازم للديناميكا خلال عدة عقود وتبلور عام 2008 عن طريق العمل المشترك لمجموعات بحثية في فرنسا وكندا والمملكة المتحدة وبولندا وألمانيا، ما أدى إلى تعريف عائلة من السعات المتحولة، والتي يمكن إظهارها في الحد الكلاسيكي مرتبطةً بعائلة من اقتطاعات النسبية العامة. أثبِتت محددودية هذه السعات عام 2011. يتطلب هذا الإثبات وجود ثابت كوني موجب متناسق مع التسارع المرصود في توسع الكون.
التلازم العام واستقلال الخلفية.
في الفيزياء النظرية، التلازم العام هو ثبات شكل قوانين الفيزياء تحت التحولات الإحداثية الاختيارية القابلة للاشتقاق. تكمن الفكرة الأساسية أن التنسيق هو حيلة تستخدم لوصف الطبيعة، وبالتالي يجب ألا يلعب أي دور في صياغة قوانين الفيزياء الأساسية، وهناك شرط أكثر أساسية هو مبدأ النسبية العامة الذي ينص على أن قوانين الفيزياء تأخذ الشكل نفسه في كل الأنظمة المرجعية. هذا تعميم لمبدأ النسبية الخاصة الذي ينص على أن قوانين الفيزياء تأخذ ذات الشكل في الأطر الداخلية.
في الرياضيات، التماثل التفاضلي هو تساوي الشكل في مجموعة متعددات الشعب السوية. وهو وظيفة انعكاسية تربط أحد متعددات الشعب القابلة للاشتقاق بالآخر وعليه تكون الوظيفة وعكسها سويتين. هذه هي التحولات المتناظرة المحددة للنسبية العامة منذ صياغة النظرية من حيث متعدد الشعب القابل للاشتقاق.
في النسبية العامة، يرتبط التلازم العام بشكل وثيق مع الثبات التماثلي التفاضلي، يُعد هذا التناظر إحدى الميزات المحددة للنظرية. ومع ذلك، هناك سوء فهم شائع حول أن الثبات التماثلي التفاضلي يشير إلى ثبات التنبؤات الفيزيائية لنظرية ما تحت التحولات الإحداثية الاختيارية؛ وهذا غير صحيح وفي الحقيقة كل نظرية فيزيائية ثابتة تتبع للتحولات الإحداثية.
التماثل التفاضلي، كما يُعرفه علماء الرياضيات، متصل بشيء أكثر جذرية؛ حدسي بطريقة يمكن تصوره يسحب كل الحقول الفيزيائية معًا (بما في ذلك حقل الجاذبية) فوق متعدد الشعب القابل للاشتقاق المجرد بينما يبقى في نفس النظام الإحداثي. التماثلات التفاضلية هي تحولات متناظرة حقيقية للنسبية العامة، وتأتي من التأكيد على أن صيغة النظرية ترتكز على متعدد شعب قابل للاشتقاق مجرد ولكن ليس على أي هندسة مسبقة، النظرية ذات خلفية مستقلة (وهذا تحول أساسي بما أن كل النظريات الفيزيائية قبل النسبية العامة كان جزء من صيغتها يمتلك هندسة مسبقة). ما لا يرتبط بهذه التحولات هو المصادفات بين القيم التي يأخذها حقل الجاذبية في هذه التحولات وذلك المكان والقيم التي يأخذها حقل المادة هناك. من هذه العلاقات يمكن للشخص صياغة فكرة للمادة الواقعة في حقل الجاذبية أو العكس بالعكس. هذا ما اكتشفه آينشتاين: تتموضع الكيانات الفيزيائية بالتوالي لبعضها البعض فقط وليس بالتتالي لمتعدد الشعب الزمكاني. ومثلما قال كارلو روفيلي: «لا مزيد من حقول الزمكان فقط حقول الحقول». وهذا المعنى الصحيح للمقولة: «يختفي المسرح ويصبح أحد الممثلين»؛ إن الزمكان بصفته حاويًا لما تأخذه الفيزياء لا يملك معنى فيزيائيًا موضوعيًا وبدلًا من ذلك يُمثل تفاعل الجاذبية بصفته أحد الحقول التي تشكل العالم. يُعرف هذا بالتفسير العقلاني للزمكان. يُعد إدراك آينشتاين أن النسبية العامة يجب أن تُفسر بهذه الطريقة أصل جملته الشهيرة «ما وراء أشد اعتقاداتي جموحًا».
في الجاذبية الكمية الحلقية، يُؤخذ هذا الوجه من النسبية العامة بجدية ويُحفظ هذا التناظر من خلال اعتماد أن الحالات الفيزيائية تبقى ثابتة في ظل مولدات التماثل التفاضلي. يُفهم تفسير هذا الشرط جيدًا من أجل التماثل التفاضلي المكاني الصرف. ومع ذلك، يُعد فهم التماثل التفاضلي متضمنًا الزمن (القيد الهاميلتوني) أصلب لأنه مرتبط بالديناميكا وما يُعرف بمعضلة الزمن في النسبية العامة. لم يُوجد إطار حسابي عام مقبول لاعتبار هذا القيد حتى الآن. إن المرشح المعقول للقيد الهاميلتوني الكمومي هو المعامل الذي قدمه ثيمان.
تُعد الجاذبية الكمية الحلقية ذات خلفية مستقلة. لا تُضمن معادلات الجاذبية الكمومية الحلقية أو يُعتمد عليها للزمان والمكان (باستثناء ثباتها الطوبولوجي). بدلًا من ذلك، يُتوقع أن تزيد الزمان والمكان على مسافات تُعتبر كبيرة نسبةً إلى طول بلانك. ما تزال هناك خفايا في قضية استقلالية الخلفية في الجاذبية الكمية الحلقية لم تُحل بعد. على سبيل المثال، تتطلب بعض الاشتقاقات خيارًا معدلًا للطوبولوجيا، بينما يجب أن تتضمن أي نظرية كمية متناسقة للجاذبية تغيرات طوبولوجية بصفتها عملية ديناميكية.
نظرية النموذج العياري أو نظرية النمذجة القياسية هي نظرية في فيزياء الجسيمات تقوم على وصف دقيق لثلاث قوى أساسية في الطبيعة هي: القوى النووية الضعيفة والقوى النووية القوية والقوى الكهرومغناطيسية. كما تقوم بوصف مجال هيغز الذي يعطي للجسيمات الأولية كتلتها وتصف الجسيمات الأولية التي تدخل في تركيب المادة.
تم تطوير هذه النظرية بين 1973 و1974 كأحد نظريات الحقل الكمومي المتوافقة مع نظرية النسبية الخاصة و ميكانيكا الكم، و لهذا تؤكد جميع التجارب المجراة صدق تنبؤات هذه النظرية، إلا أن النقص الأساسي في هذه النظرية يكمن في عدم احتوائها على القوة الأساسية الرابعة (قوة الثقالة) أو الجاذبية.
فكل جهود الفيزياء النظرية الآن تنصب على صياغة نظرية كاملة تنبع منها القوى الأساسية الأربع بما فيها قوة الثقالة ؛ فعملية إدخال النظرية النسبية العامة التي تعالج الثقالة مع ميكانيكا الكم تعد من أهم المعضلات التي تواجه الفيزياء الحديثة ولكن هذه المشكلة تم حلها نظريا عن طريق نظرية الأوتار الفائقة التي تشرح الكون على أحجام أصغر من حجم الجسيمات الأولية المعلومة في النموذج العياري (نظرية النموذج العياري) .
النموذج العياري يتضمن نوعين من الجسيمات الأولية:فرميونية وبوزونية. الفرميونات عبارة عن جسيمات لها عزما مغزليا يساوي 1/2 وتخضع لمبدأ باولي في الاستبعاد، الذي ينص على أنه لا يمكن لفرميونين أن يتشاركا في الحالة الكمومية ذاتها (الحالة الكمومية هي وصف حالة الإلكترون رياضيا من حيث اعداد الكم الاربعة وهي 1.عدد كم رئيسي 2.عدد كم مداري أو الثانوى 3.عدد كم مغناطيسي 4.عدد كم مغزلي) ، و نجد على سبيل المثال أن إلكترونين في الذرة المشتركان في عدد كم الرئيسي وعدد كم الثانوي وعدد كم المغناطيسي يتخذ أحدهما الحالة المغزلية الكمومية + 1\2 و يتخذ الإلكترون الآخر الحالة المغزلية الكمومية -1\2 لاختلاف اتجاهما في المدار الواحد. وبالمقابل تملك البوزونات لف مغزلي أو عدد كم المغزلى صحيحا (عزمها المغزلي = 0 أو 1) ولاتخضع لمبدأ باولي بالاستبعاد. بعبارة اخرى الفرميونات جسيمات مادية تشكل أساس المادة، في حين أن البوزونات هي الجسيمات التي تنقل القوى الثلاث، مثل الفوتونات التي تحمل القوة الكهرومغنطاسية
في النموذج العياري، تندمج نظرية التآثر الإلكتروني-الضعيف (القوة الإلكترونية الضعيفة) التي تصف (التآثرات الضعيفة والكهرطيسية) مع نظرية الكروموديناميك الكمومي. جميع هذه النظريات هي نظريات مقياسية (gauge theories)، أي أنها تعدّ نموذجا للقوى بين الفرميونات بمزاوجتهم مع البوزونات التي تتوسط (تحمل) القوى المتبادلة بين الجسيمات المادية.
يكون اللاغرانغي (Lagrangian) لكل مجموعة من البوزونات الوسيطة لامتباينا بالنسبة لتحويل يدعى التحويل المقياسي (gauge transformation)، لذلك يشار للبوزونات الوسيطة الحاملة للقوى (mediating bosons) بالبوزونات الغَيجية (gauge boson).
في أوائل أبريل 2011 أكدت نتائج مصادم الهدرونات الكبير اكتشاف سابقه، تيفاترون التي كان قد لاحظها عام 2008. وجد العلماء أن الكوارك العلوي وهو الكوارك الأثقل بين الكواركات الستة يتصرف على نحو شاذ عند الطاقات العليا (فوق 450 غيغا إلكترون فولت) حيث أن 45% من الكواركات العلوية تعبر مسار حزمة البروتونات بينما المتوقع 9%. إن صحت هذه التأكيدات فإن العلماء بذلك قد اكتشفوا قوة أساسية جديدة إضافة للقوى الأربعة المألوفة مسؤولة عن تآثر الكواركات العلوية وهذا يستدعي إعادة نمذجة النموذج العياري.
تصنيف الجسيمات في النموذج القياسى.
تنقسم الجسيمات الاولية بشكل أساسي إلى الفرميونات و الليبتونات.
تنقسم الفرميونات بدورها إلى شقين اولهم الكواركات و التي تتكون من 6 جسيمات منها الكوارك العلوي و الكوارك السفلي و الكوارك الساحر و الكوارك الغريب و ايضا الكوارك القمي و الكوارك القعري. نطلق على كل عمود موجود بالجدول اسم الجيل الأول والثاني و الثالث بالترتيب من اليسار إلى اليمين. وتنقسم الليبتونات بدورها إلى ستة جسيمات وهي الإلكترون (إلكترون) و الميون (ميوون) و التاو (تاوون) و ايضا النيوترينو الالكترونى وهو ما يدعى بالنيوترينو الطبيعى (إلكترون نيوترينو) و النيوترينو الميون (ميوون نيترينو) و النيوترينو التاو (تاو نيترينو).
تتميز الفرميونات بخواص من أهمها أن جميع الفرميونات لها شحنة وتتاثر بالحقل المغناطيسى ما عدا النيوترونات ليس لها شحنة ولا تتاثر بالحقل المغناطيسى
تنقسم الجسيمات الأولية أيضا إلى أربع بوزونات وهي تعدّ حاملات القوى الطبيعبة، ومنها:
5. يوجد بوزون خامس تم اكتشافة عام 2012 يطلق عليه اسم الهيغز بوزون مما يجعلنا متاكدون من وجود حقل هيغز الذي يفسر وجود الكتلة للجسيمات
يقصد منه:
المكان أو الفضاء في الفيزياء هو مُنْفَسَح ثلاثي الأبعاد لا حدود له تأخذ فيه الأجسام والوقائع وضعا واتجاها نسبيا. بالتوازي تستخدم أيضا كلمة "الفضاء" في الفيزياء للتعبير عن مجمل المكان الفيزيائي التي تشغله المادة وتتواجد فيه الأجسام الصغيرة والكبيرة، كالذرات والأيونات أو الكواكب والنجوم، وفق التصور النيوتني، والذي يشكل مسرحا للحوادث في الفيزياء النيوتنية. وغالبا ما يتم تصور "المكان الفيزيائي" كفضاء ثابت غير متحرك ذي ثلاثة أبعاد خطية (مستقيمة)، مع أن علماء الفيزياء الحديثة عادة ما ينظرون له مع البعد الزمني للأحداث، على انهما جزءا من تسلسل رباعي الابعاد متصل لا حدود له، يُدمج فيه المكان مع الزمان، فيما يعرف بالزمكان. يظهر ذلك التصور جليا في مسلمات النظرية النسبية، إذ أن النسبية العامة تجعل من هذا الزمكان بأبعاده الأربعة فضاء متحركا متموجا، كما أن النظريات الحديثة عن الفضاء الكوني تقدم تصورا أنه يتوسع مع الزمن بناء على ما تم رصده من تباعد للمجرات عن بعضها البعض. أما في علم الرياضيات، فيتم التمعن في"الفضاءات" الرياضية باستخدام أعداد متباينة من أبعاد وهياكل ضمنية مختلفة. يعتبر مفهوم الفضاء ذا أهمية أساسية لفهم طبيعة الكون. ومع ذلك، لا يزال الخلاف مستمر بين الفلاسفة حول ما إذا كان هو نفسه عبارة عن "كيان"، أو "علاقة بين كيانات"، أو "جزءا من إطار تصوري للعمل".
يرجع السجال حول طبيعة وجوهر ومنوال تواجد المكان إلى العصور القديمة؛ ونعني بذلك إطروحات مثل إطروحة "تيماوس" (وتعني "القيمة") التي وضعها أفلاطون، أو سقراط في تأملاته فيما سماه الإغريق "الخورا" (أي "الفضاء")،