اهلا وسهلا


WELLCOME €€€€ €€€€


€€€€ BIENVENUE €€€€



اهلا وسهلا بكم جميعا الى عالم مختلف تماما
ساهم معنا في بناء موسوعة ويكيبيديا بكتابة مقالات جديدة.

تجارة إلكترونية

من ويكيبيديا، الموسوعة الحرة

اذهب إلى: تصفح, ابحث

التجارة الإلكترونية أو ما يعرف عامة ب E-Business في الحقيقة تعريبها الصحيح هو الأعمال الألكترونية لأن ال E-Business لا يضم التجارة فحسب بل يتعدى ذلك ولكن عامة ما يعتقد الناس أنها مجرد التجارة أو بيع السلع عبر الأنترنت. الأعمال الإلكترونية هي في الحقيقة عملية إقحام تكنلوجيا المعلومات و خاصة الأنترنت في المعاملات بين الحريف و المقدم الخدمة و إقحامها أيضا في عملية تسويق و ابتكار المنتوج أي إحتواؤها في حلقة الإنتاج و ذلك يكون في أحسن الظروف بداية من المزود بالمواد الخام و انتهاء بالحريف المستعمل. و لل E-Business مزايا عديدة سنأتي على ذكرها لاحقا.
تعريف التجارة الالكترونية في بعض التشريعات العربية أن التشريعات العربية في شأن التجارة الإليكترونية تنمو ببط ء وعلى استحياء فحتى الآن لم يصدر سوى قانون التجارة الإليكترونية في تونس ودبي الأردن والبحرين وفي مصر أعد مشروعا لهذا القانون بمعرفة مركز المعلومات ودعم اتخاذ القرار ، بمجلس الوزراء ولازال حبيس في الأدراج حتى الآن ، كما أعد تشريع التجارة عن بعد في دولة الكويت ولم يصدر بعد . أولا مشروع قانون التجارة الاليكترونية المصري وقد ورد في المادة الأولى من مشروع قانون التجارة الاليكترونية المصري تعريف لها بأنها(( كل معاملة تجارية تتم عن بعد باستخدام وسيلة إليكترونية )) . فهذا التعريف وعندما لم يحدد الوسيلة الإليكترونية التي تتم بها التجارة الإليكترونية أو التعاقد عن بعد فقد كان بعيد النظر لأننا مقبلون على عصر « التلفاز الرقمي » 0 وكذلك « الهواتف المحمولة » كوسيلة اتصال بالانترنت ، ووسائل أخرى ذات تقنية عالية في الطريق فضلا عن ذلك فإن هذا التعريف لم يورد حصر. أو أمثلة لوسائل التقنية التي تتم بها التجارة الإليكترونية . وقد تناولت بعض الدراسات المصرية تعريفات للتجارة عن بعد (( ففي إحداها عرفت هذه التجارة بأنها تنفيذ بعض أو كل المعاملات التجارية في السلع والخدمات التي تتم بين مشروع تجارى وآخر ، أو بين مشروع تجارى ومستهلك وذلك باستخدام تكنولوجيا المعلومات والاتصالات )). وهذا التعريف كذلك لم يورد حصريا للوسيلة الإليكترونية التي يتم بها التعاقد عن بعد تماما مثلما ورد في مشروع قانون التجارة الإليكترونية في مصر ، وربما يكون السبب في ذلك أن هذا التعريف قد ورد ضمن تقرير أعدته ذات الجهة التي أعدت مشروع القانون المذكور . -وقد عرفت التجارة الإليكترونية في دراسة مصرية أخرى بأنها(( عملية البيع والشراء عبر الشبكات الإليكترونية على المستويين السلعي والخدمي بجانب المعلومات وبرامج الكومبيوتر وأنشطة أخرى تساعد على الممارسات التجارية)) ~ ويلاحظ على هذا التعريف - وإن ورد في دراسة أكاديمية - إلا انه جعل موضوع التجارة الإليكترونية في السلع والخدمات ، وكذلك المعلومات وبرامج الحاسب الآلي ، وبالتالي يكون قد أضاف جديد لموضوع هذه التجارة وهو المعلومات وبرامج الحاسب الآلي .

[تحرير] أنواع الأعمال الإلكترونية

يمكن تصنيف الأعمال الإلكترونية على النحو النالي حيث المذكور الأول هو مقدم الخدمة و الثاني هو طالبها:

  • Consumer-to-Consumer
  • Consumer-to-Business
  • Consumer-to-Administration
  • Business-to-Consumer و هو ما يسمى ال E-Commmerce
  • Business-to-Business و هو ما يرمز إليه في أغلب الأحيان بال E-Business
  • Business-to-Administration
  • Administration-to-Consumer
  • Administration-to-Business
  • Administration-to-Administration

الثلاث المجالات الأخيرة تعرف ب E-Government أحيانا

و هذه الأصناف كلها تشكل لنا ما يسمى بالاقتصاد الرقمي، الذي من المرجح أن يكون ميزة القرن الحالي.

وفيما يلي اقتباس من أحد البحوث بعنوان التجارة الإلكترونية وأثرها على العمالة للسيد مهند سهاونة/الجمعية العلمية الملكية www.rss.gov.jo/e-comm.doc

الفصل الثاني: مفهوم التجارة الإلكترونية E-trading

2-1 المقدمة:

تعتبر التجارة الإلكترونية E-trading واحدة من التعابير الحديثة والتي أخذت بالدخول إلى حياتنا اليومية حتى أنها أصبحت تستخدم في العديد من الأنشطة الحياتية والتي هي ذات ارتباط بثورة تكنولوجيا المعلومات والاتصالات. وحتى نصل إلى مفهوم التجارة الإلكترونية، لا بد من الانطلاق من تعريف واضح للتجارة الإلكترونية، حيث يوجد هنالك العديد من التعاريف التي بداء المهتمين والمعنيين والمتخصصين في هذا المجال بصياغتها بطرق مختلفة، ولذلك ظهر لدينا العديد من التعاريف للتجارة الإلكترونية، حيث نجد انه لا يوجد لغاية الآن تعريف يمكن القول على انه تعريف واضح وصريح، أو معترف به دوليا، ولكن نستطيع القول بان كافة التعاريف تنطلق من مفهوم رئيسي، أو مبنية على أساس، أو تتفق على أن التجارة الإلكترونية تعبير يمكن أن نقسمه إلى مقطعين، حيث أن الأول، وهو "التجارة"، والتي تشير في مفهومها ومضمونها إلى نشاط اقتصادي يتم من خلال تداول السلع والخدمات بين الحكومات والمؤسسات والأفراد وتحكمه عدة قواعد وأنظمة يمكن القول بأنة معترف بها دوليا، أما المقطع الثاني "الإلكترونية" فهو يشير إلى وصف لمجال أداء التجارة، ويقصد به أداء النشاط التجاري باستخدام الوسائط والأساليب الإلكترونية والتي تدخل الإنترنت كواحدة من أهم هذه الوسائط. 2-2 عناصر وخصائص التجارة الإلكترونية:

تعمل التجارة الإلكترونية على أداء العمليات التجارية بين مؤسسات الأعمال بعضها مع بعض، وبين مؤسسات الأعمال وعملائها، وبين مؤسسات الأعمال والحكومة وذلك من خلال استخدام تكنولوجيا المعلومات وشبكة الاتصالات من اجل إنجاز تلك العمليات التجارية. هذا وتهدف التجارة الإلكترونية أيضا إلى رفع كفاءة الأداء التجاري من اجل تحقيق أقصى درجة ممكنة من الفاعلية في التكامل. إضافة إلى أن استخدام التجارة الإلكترونية في التعاملات التجارية يجعل المتعاملين بها يتعدون الحدود المكانية والزمانية والتي يمكن لهذه الحدود بطريقة أو بأخرى أن تقيد عملية تنفيذ التبادلات التجارية. هذا وتبين التجارة الإلكترونية على أنها عبارة عن مفهوم متكامل لا يقتصر فقط على القيام بالتعاملات التجارية باستخدام الوسائل الإلكترونية، بل يتعدى ذلك ليشمل كل من عملية التصنيع والإنتاج وذلك من خلال تقليل الوقت المطلوب لإنجاز أو إتمام سلسلة من الأعمال. كما تعمل التجارة الإلكترونية على إتاحة الاستجابة لطلبات السوق بسرعة من خلال التعامل والتفاعل مع العملاء. إضافة إلى أنها تعمل على تسهيل وتبسيط العمليات ووضوح في إجراءات العمل من اجل إتمامها بالطريقة المرجوة.


2-3 التعريف بالتجارة الإلكترونية:

أن التطور السريع الذي طرأ على مفهوم التجارة الإلكترونية أدى إلى ظهور العديد من التعاريف، وكل من هذه التعاريف يحاول النظر إلى التجارة الإلكترونية من منظور معين. وحيث لا يوجد تعريف يمكن القول عنة على انه تعريف متعارف علية دوليا، وذات صبغة يمكن أن تكون معتمدة من خلال الجهات ذات العلاقة، وأخص هنا بالذكر القوانين المتعلقة بالتعاملات التجارية، والتي تتضمن صبغة يمكن اعتبارها دولية لكي تتلاءم وتناسب وتتماشى مع منظومة القوانين الدولية، اخذ المعنيين في هذا الشأن الاجتهاد في إدراج العديد من التعاريف حول أدبيات موضوع التجارة الإلكترونية، محاولين الوصول إلى تعريف شامل وعام يقوم على خدمة المتعاملين في التجارة الإلكترونية، وطالما لم يتوفر تعريف موحد ومتعارف علية دوليا، لا بد من التعرف على بعض التعاريف التي تم الاجتهاد من خلالها للوصول بالتجارة الإلكترونية إلى المستوى المطلوب، أو المحاولة للاقتراب مما يمكن أن يخدم استخدامات وتطبيقات التجارة الإلكترونية، ومن اجل الاقتراب من مفهوم التجارة الإلكترونية، لا بد من الاطلاع على بعض واهم التعاريف التي وردت حول التجارة الإلكترونية، ومن هذه التعاريف:

أولا: تعرف التجارة الإلكترونية على أنها عبارة عن " منهج حديث في الأعمال موجة إلى السلع والخدمات وسرعة الأداء، ويتضمن استخدام شبكة الاتصالات في البحث واسترجاع للمعلومات من اجل دعم اتخاذ قرار الأفراد والمنظمات ".

ثانيا: التجارة الإلكترونية عبارة عن "مزيج من التكنولوجيا والخدمات من اجل الإسراع بأداء التبادل التجاري وإيجاد آلية من اجل تبادل المعلومات داخل مؤسسة الأعمال وبين مؤسسات الأعمال فيما بينها ومؤسسات الأعمال والعملاء، أي عمليات البيع والشراء "

ثالثا: إن التجارة الإلكترونية عبارة عن "إنتاج، وترويج، وبيع، وتوزيع المنتجات بواسطة شبكة اتصالات "

رابعا: التجارة الإلكترونية عبارة عن "عمليات تبادل باستخدام التبادل الإلكتروني للمستندات،Electronic Data Interchange (EDI)، البريد الإلكتروني،E-mail، النشرات الإلكترونية، الفاكس، تحويل الأموال بواسطة الوسائط الإلكترونية،Electronic Funds Transfer (EFT)، وكذلك كافة الوسائط الإلكترونية المشابهة "

خامسا: تعرف التجارة الإلكترونية بأنها "عبارة عن بنية أساسية تكنولوجية تهدف إلى ضغط سلسلة الوسائط، استجابة لطلبات السوق وأداء الأعمال في الوقت المناسب "

سادسا: تعرف التجارة الإلكترونية على أنها "نوع من تبادل الأعمال حيث يتعامل أطرافه بطريقة أو وسيلة إلكترونية عوضا عن استخدامهم لوسائط مادية أخرى بما في ذلك الاتصال المباشر "

سابعا: تعرف التجارة الإلكترونية على أنها "شكل من أشكال التبادل التجاري من خلال استخدام شبكة الاتصالات بين مؤسسات الأعمال مع بعضها البعض، ومؤسسات الأعمال وزبائنها، أو بين مؤسسات الأعمال والإدارة العامة "

ثامنا: إن التجارة الإلكترونية عبارة عن "استخدام تكنولوجيا المعلومات من اجل إيجاد روابط فعاله بين مؤسسات الأعمال في العمليات التجارية "

تاسعا: تعرف التجارة الإلكترونية على أنها "نوع من عمليات البيع والشراء ما بين المنتجين والمستهلكين، أو بين مؤسسات الأعمال ببعضهم البعض وذلك من خلال استخدام تكنولوجيا المعلومات والاتصالات " عاشرا: إن التجارة الإلكترونية عبارة عن "أداء العملية التجارية بين شركاء تجاريين وذلك من خلال استخدام تكنولوجيا معلومات متطورة من اجل رفع كفاءة وفاعلية الأداء "

بعد ملاحظة ما جاء من تعاريف عن التجارة الإلكترونية، يمكن أن نخلص إلى تعريف يجمع بين التعاريف سالفة الذكر وعلى النحو التالي: التجارة الإلكترونية، هي "تنفيذ كل ما يتصل بعمليات بيع وشراء السلع والخدمات والمعلومات من خلال استخدام شبكة الإنترنت، بالإضافة إلى الشبكات التجارية العالمية الأخرى12"، ويشمل ذلك:

• عمليات توزيع وتسليم السلع ومتابعة الإجراءات • سداد الالتزامات المالية ودفعها • إبرام العقود وعقد الصفقات • التفاوض والتفاعل بين المشتري والبائع • علاقات العملاء التي تدعم عمليات البيع والشراء وخدمات ما بعد البيع • المعلومات عن السلع والبضائع والخدمات • الإعلان عن السلع والبضائع والخدمات • الدعم الفني للسلع التي يشتريها الزبائن • تبادل البيانات إلكترونيا (Electronic Data Interchange) بما في ذلك:

1) التعاملات المصرفية 2) الفواتير الإلكترونية 3) الاستعلام عن السلع 4) كتالوجات الأسعار 5) المراسلات الآلية المرتبطة بعمليات البيع والشراء

2-4 صفات التجارة الإلكترونية:

توصف التجارة الإلكترونية والمطبقة على شبكة الإنترنت بعدة صفات أهمها:

• لا يوجد استخدام للوثائق الورقية المتبادلة والمستخدمة في إجراء وتنفيذ المعاملات التجارية كما أن عمليات التفاعل والتبادل بين المتعاملين تتم إلكترونيا ولا يتم استخدام أي نوع من الأوراق. ولذلك تعتمد الرسالة الإلكترونية كسند قانوني معترف به من قبل الطرفين عند حدوث أي خلاف بين المتعاملين.

• يمكن التعامل من خلال تطبيق التجارة الإلكترونية مع أكثر من طرف في نفس الوقت، وبذلك يستطيع كل طرف من إرسال الرسائل الإلكترونية لعدد كبير جدا من المستقبلين وفي نفس الوقت، ولا حاجة لإرسالها ثانية، ويعتبر هذا النوع من التفاعل فريد وجديد من نوعه، ولم يسبق أن استخدم من قبل.

• يتم التفاعل بين الطرفين المتعاملين بالتجارة الإلكترونية بواسطة شبكة الاتصالات، وما يميز هذا الأسلوب هو وجود درجة عالية من التفاعلية من غير أن يكون الطرفان في نفس الوقت متواجدين على الشبكة.

• عدم توفر تنسيق مشترك بين كافة الدول من اجل التنسيق وصدور قانون محدد لكل دولة مع الأخذ بعين الاعتبار قوانين الدول الأخرى، وهذا بدورة يعيق التطبيق الشامل للتجارة الإلكترونية.

• يمكن أن يتم بيع وشراء السلع غير المادية مباشرة ومن خلال شبكة الاتصالات، وبهذا تكون التجارة الإلكترونية قد انفردت عن مثيلاتها من الوسائل التقليدية والمستخدمة في عملية البيع والشراء، ومثال ذلك التقارير والأبحاث والدراسات والصور وما شابة ذلك.

• إن استخدام أنظمة الحاسبات المتوفرة في مؤسسات الأعمال لانسياب البيانات والمعلومات بين الطرفين دون أن يكون هنالك أي تدخل مباشر للقوى البشرية مما يساعد على إتمام العملية التجارية بأقل التكاليف وبكفاءة عالية13.

أما صفات التجارة الإلكترونية بين مؤسسات الأعمال، فتبين الإحصاءات الرسمية في الولايات المتحدة الأمريكية أن حجم المبيعات السنوية في عام 2001 قد بلغت حوالي 995 مليار دولار، أو 93.3% من مجموع التجارة الإلكترونية للولايات المتحدة الأمريكية. وحسب تقديرات القطاع الخاص، تراوحت قيمة التجارة بين مؤسسات الأعمال في الاتحاد الأوروبي بين 185 مليار دولار و200 مليار دولار في عام 2002، كما ان التجارة الإلكترونية فيما بين مؤسسات الأعمال قد وصل في أوروبا الوسطى والشرقية إلى حوالي 4 مليارات دولار في عام 2003.

هذا قد نمت هذه التجارة بشكل متسارع في منطقة آسيا والمحيط الهادئ من حوالي 120 مليار دولار في عام 2002 إلى حوالي 300 مليار دولار بنهاية عام 2003، وفي أمريكا اللاتينية فقد بلغت قيمة الصفقات التجارية بين مؤسسات الأعمال على الشبكة مباشرة 6.5 مليارات في عام 2002 وارتفعت لتصل إلى 12.5 مليار دولار في عام 2003. 14

2-5 أشكال التجارة الإلكترونية 1- التجارة الإلكترونية بين مؤسسات الأعمال (Business to Business)

تقوم وحدات الأعمال في مؤسسات الأعمال التي تقوم بتطبيق التجارة الإلكترونية باستخدام شبكة الاتصالات وتكنولوجيا المعلومات بتقديم طلبات الشراء إلى مورديها وتسليم الفواتير، كما تقوم بإجراء عملية الدفع من خلال وسائل عدة مثل استخدام بوابة الدفع الإلكترونية. ويعتبر هذا الشكل من أكثر أنواع التجارة الإلكترونية شيوعا ويطبق بين مؤسسات الأعمال داخل الدولة، أو مع مؤسسات الأعمال خارج الدولة، حيث يتم إجراء كافة المعاملات التجارية إلكترونيا بما في ذلك تبادل الوثائق إلكترونيا.

2- التجارة الإلكترونية بين مؤسسة الأعمال والمستهلك

(Business to Customer)

يتواجد على شبكة الإنترنت العالمية مواقع لمراكز تجارية متعددة يستطيع المستهلك ومؤسسة الأعمال إتمام عمليات البيع والشراء فيما بينهما إلكترونيا. هذا وتقوم هذه المواقع بتقديم كافة أنواع السلع والخدمات، كما تقوم هذه المواقع باستعراض كافة السلع والخدمات المتاحة وتنفذ إجراءات البيع والشراء، كما يتم استخدام بطاقات الائتمان من اجل إتمام عمليات البيع والشراء، حيث يعتبر استخدام بطاقات الائتمان في عملية الدفع لإتمام عمليات البيع والشراء أكثر شيوعا واستخداما بين المستهلك ومؤسسات الأعمال، إضافة إلى أيجاد وسائل دفع إلكترونية أخرى ومطبقة بشكل واسع مثل الشيكات الإلكترونية ودفع النقد عند التسليم، أو أي طريقة أخرى يتم الاتفاق عليها من قبل الطرفين ذات العلاقة.



3- التجارة الإلكترونية بين مؤسسة الأعمال والحكومة (الإدارة المحلية) (Business to Administrative)

تقوم الحكومة بعرض الإجراءات واللوازم والرسوم ونماذج المعاملات على شبكة الإنترنت بحيث تستطيع مؤسسات الأعمال أن تطلع عليها من خلال الوسائل الإلكترونية وان تقوم بإجراء المعاملات إلكترونيا من غير ان يكون هنالك تعامل مع مكاتب المؤسسات والدوائر الحكومية، هذا وتقوم الحكومة الآن بالعمل على ما يسمى بالحكومة الإلكترونية لإتمام تلك المعاملات إلكترونيا، ومن الجدير ذكره بان بعض المؤسسات ولدوائر قد باشرت بالفعل بتطبيق تلك الإجراءات كمرحلة أولى ومن المتوقع الانتهاء من إعداد البرنامج بشكله المتكامل خلال فترة قد تتجاوز السنة بقليل، أي أن هذا النوع من التعاملات بين مؤسسات الأعمال والإدارة المحلية يغطي كافة التعاملات والتحويلات التي تتم بين مؤسسات الأعمال وهيئات الإدارة المحلية.

4 التجارة الإلكترونية بين المستهلك والحكومة (الإدارة المحلية) (Administrative to Customer)

هذا النوع من التجارة الإلكترونية يتم بين المستهلك والإدارة المحلية ومثال ذلك عملية دفع الضرائب حيث تتم إلكترونيا ومن دون الحاجة بان يقوم المستهلك بمراجعة الدوائر الحكومية الخاصة بذلك.



2-6 التجارة الإلكترونية ومستوياتها:

تلعب درجة تنفيذ الأنشطة الفرعية ذات الارتباط المباشر بأداء المعاملات التجارية دورا بارزا بتعدد مستويات التجارة الإلكترونية وذلك طبقا لدرجة الأنشطة. هذا وتتراوح في الأداء بين مستوياتها المختلفة، فهنالك المستويات البسيطة، والمستويات الأكثر تطورا وعلى النحو التالي:

1- التجارة الإلكترونية ذات المستوى البسيط:

ويشمل هذا النوع من التجارة الإلكترونية الترويج للسلع والخدمات، إضافة إلى الإعلان والدعاية لتلك السلع والخدمات، وهذه الخدمات تحتوي في مضمونها خدمات قبل وبعد عملية البيع، حيث يعتبر هذا النوع ذات درجة متقدمة من التبادلات التجارية وخصوصا عند تطبيقه في الدول النامية والتي تفتقر إلى حد ما إلى تقديم خدمات ما بعد البيع، ولذلك يعتبر هذا النمط كبير لمؤسسات الأعمال في تلك الدول، أما بالنسبة إلى الدول المتقدمة، فهذا يضعها في مستوى أكبر وتحدٍ يجعلها تبحث عن وسائل جديدة لزيادة درجة ونوعية الخدمات المطلوبة منها ليس فقط قبل البيع بل بعد البيع على حد سواء. هذا وتتضمن التجارة الإلكترونية ذات المستوى البسيط عملية التوزيع الإلكتروني للسلع والخدمات وخصوصا غير المادية منها، إضافة إلى التحويلات البسيطة للأموال وذلك عن طريق بوابات الدفع الإلكترونية.



2- التجارة الإلكترونية ذات المستوى المتقدم:

إن هذا النوع من المستويات والذي يعتبر متقدما إذا ما قورن بالمستويات البسيطة والتي تحتوي في مضمونها على الترويج والخدمات قبل وبعد البيع والتحويلات البسيطة، يأتي هذا النوع ليركز في مضمونه على عمليات وإجراءات الدفع التي تتم عبر الإنترنت، والتي تعتبر عملياً ذات مستوى يحتاج إلى توعية كبيرة من قبل المتعاملين على هذا المستوى. هذا وتعتبر عمليات الدفع على كافة المستويات، إن كانت على المستوى المحلي أو على المستوى الوطني، أو الدفع على المستوى الدولي، تعتبر بمجملها مستويات ذات تطور متقدم وبحاجة إلى اخذ الحيطة والحذر عند التعامل على هذا المستوى.

2-7 مؤشرات حول تكنولوجيا المعلومات والتجارة الإلكترونية

1- مؤشرات عالمية:

لقد بلغ حجم التجارة الإلكترونية في العالم حوالي 3.8 تريليون دولار في عام 2003، وذلك وفقا لتقديرات الأمم المتحدة، وقد تضاعف الرقم ليصل إلى 6.8 تريليون دولار في نهاية عام 2004، وان نحو 80% من حجم التجارة في العالم يتم في الولايات المتحدة الأمريكية، 155 في أوروبا الغربية، 5% في بقية دول العالم، معظمها أو نحو 4% منها يتم في اليابان. كما ويشكل حجم التجارة الإلكترونية بين مؤسسات الأعمال (Business to Business) حوالي 80% من حجم التجارة الإلكترونية في العالم. هذا ويعود ضعف التعامل بالتجارة الإلكترونية في الدول النامية إلى عدة أسباب أهمها:

• عدم وجود وعي لما يمكن أن توفره تكنولوجيا المعلومات والتجارة الإلكترونية

• عدم كفاية البنية التحتية للاتصالات اللاسلكية والوصول بشبكة الإنترنت

• ارتفاع كلفة الوصول إلى شبكة الإنترنت

• الافتقار إلى الأطر القانونية والتنظيمية المناسبة

• نقص القدرة البشرية المطلوب

• عدم استعمال اللغة المحلية والمحتوى المحلي

• نقص المبادرة الفردية

• الافتقار إلى ثقافة مؤسسات أعمال منفتحة على التغيير والشفافية

هذا وقد تبين أن هنالك اتفاق متزايد على إسهام التجارة الإلكترونية بشكل إيجابي يساعد على نمو الإنتاجية وقدرة الشركات والمؤسسات على التنافسية، إضافة إلى إتاحة الفرصة من اجل الوصول إلى الأسواق الجديدة تنشأ عنها فرص عمل جديدة تؤدي بدورها إلى خلق فرص عمل جديدة وصولا إلى توليد ثروة ونمو اقتصادي مستدام.

2- التأثير على مؤسسات الأعمال

إن لتكنولوجيا المعلومات والتجارة الإلكترونية تأثير على أداء مؤسسات الأعمال والصناعات، إضافة إلى تأثيرها على القدرة التنافسية وذلك من خلال الكم الهائل من المعلومات التي يمكن الحصول عليها من خلال شبكة الإنترنت، وهذا بدورة يؤدي إلى نقل المعارف والى تحسين التنظيم. وقد أصبحت أنواع تكنولوجيا المعلومات والاتصالات أدوات مهمة من اجل تحسين القدرة التنافسية والتي تؤدي بدورها إلى تحسن في القدرة الإنتاجية وزيادة القدرة التنافسية الدولية وذلك من خلال خفض تكاليف المعاملات التي ينطوي عليها إنتاج وتبادل السلع والخدمات، إضافة إلى زيادة كفاءة وظائف الإدارة، وتمكين الشركات ومؤسسات الأعمال من الوصول إلى المعلومات وتبادل المزيد منها. وإذا كانت تكنولوجيا المعلومات والاتصالات والتجارة الإلكترونية تحسن الإنتاجية في الأنشطة الإنتاجية القائمة، فإنها تتيح أيضا ظهور أنشطة اقتصادية وغيرها جديدة، مثل البحث على شبكة الإنترنت مباشرة عن مصادر خدمات في الخارج، وإنتاج أنواع مختلفة ن السلع والخدمات ذات العلاقة بتكنولوجيا المعلومات والاتصالات والتجارة الإلكترونية. وهذه الأنشطة تمكن الدول المتقدمة والنامية من تنويع اقتصادياتها، إضافة إلى زيادة قدرتها على المنافسة، وإنتاج خدمات وسلع ذات قيمة مضافة عالية تساهم بدورها في دعم الاقتصاد المحلي. كما تلعب تكنولوجيا المعلومات والاتصالات والتجارة الإلكترونية دورا إيجابيا في اقتصاديات الدول.

ان الكثير من الفوائد الاقتصادية الموعودة والناتجة عن استخدام تكنولوجيا المعلومات والاتصالات أخذت تتحقق، وتستعد مؤسسات الأعمال الآن للتجارة الإلكترونية بشكل أكبر واكثر فاعلية، ففي حين ان الاستثمار الكلي في تكنولوجيا المعلومات قد انخفض بنسبة 6.2% منذ عام 2001، يقدر ان ميزانيات الأعمال الإلكترونية قد ارتفعت بنسبة وصلت إلى 11% في عام 2002، وهبط النمو السنوي للاستثمار في الأعمال الإلكترونية بنسبة 4% في عام 2003، الا ان هذا المعدل كان أسرع بمقدار الضعف من نمو الاستثمارات الكلية في تكنولوجيا المعلومات.

إن عدد مستخدمي الإنترنت في العالم قد بلغ 591 مليونا في عام 2002، وان كان المعدل السنوي للنمو قد تباطأ إلى 20%. وفي نهاية عام 2002، بلغت نسبة مستخدمي الإنترنت في البلدان النامية 32% من عدد مستخدميها في العالم، بينما مثلت الولايات المتحدة الأمريكية وأوروبا نسبة وصلت إلى 89% من ذلك العدد. وما زالت سعة النطاق الترددي المتوفرة لمستخدمي الإنترنت الأفريقي العادي تقل 20 مرة تقريبا عن نظيرة الأوروبي، و8.4 مرات عن نظيرة في الولايات المتحدة الأمريكية. وعلى الرغم من أن مستوى استعداد البلدان النامية لتطبيق التجارة الإلكترونية أدنى من نظيرة في الدول مرتفعة الدخل، فقد حدد في جميع دول العالم عدد من الدول التي يمكن أن تصنف باعتبارها متقدمة نسبيا والتي اعتمدت تكنولوجيا المعلومات والاتصالات، إضافة إلى أن الدول النامية لم تتأثر سلبا نتيجة لاندماجها في الاقتصاد الرقمي. هذا وتعتبر السياسات العامة التي تدعم توسيع مجتمع المعلومات من بين العوامل التي تسهم وتدعم فكرة الميزة النسبية التي تتمتع بها تلك الفئة من الدول النامية التي قامت باستخدام تكنولوجيا المعلومات والاتصالات والتجارة الإلكترونية في وقت مبكر.



3- معوقات استخدام تكنولوجيا المعلومات والتجارة الإلكترونية

تواجه أغلبية الدول النامية قيودا على تنمية اقتصادها الإلكتروني، وبعض هذه القيود يتمثل في التالية:

• انخفاض مستوى دخل الفرد • انخفاض معدلات معرفة القراءة والكتابة • الافتقار إلى نظم دفع يمكن في دورها أن تدعم الصفقات التجارية التي تجري على شبكة الإنترنت • المقاومة الثقافية للتجارة الإلكترونية على شبكة الإنترنت

إن نسبة مستخدمي الإنترنت الذين يشترون بواسطة الشبكة مباشرة كانت أعلى في الولايات المتحدة الأمريكية والمملكة المتحدة وشمال أوروبا الغربية خلال الفترة 2000-2001، إذ بلغت نسبت مستخدمي الشبكة بعمليات شراء على الشبكة مباشرة حوالي 38%، أما في المكسيك فقد بلغت النسبة اقل من 0.6%، بينا تراوحت نسبة المبيعات للأسر المعيشية في مجموع مبيعات الإنترنت بين حد أقصى يبلغ 30% في فنلندا ولكسمبورج، وحد أدنى يبلغ حوالي 1% في سنغافورة. مع العلم بان مبيعات التجزئة بواسطة الإنترنت ما زالت تمثل جزءا ضئيلا من الأرقام الكلية لمبيعات التجزئة بلغت حوالي 1.5% في الولايات المتحدة الأمريكية والاتحاد الأوروبي، على الرغم من ازدياد عدد المستهلكين الذين يستخدمون الإنترنت للبحث عن مشتريات كانوا يجرونها سابقا في المتاجر. أما تقديرات مجموع مبيعات التجزئة على الشبكة مباشرة فقد بلغت حوالي 44 مليار دولار في الولايات المتحدة، وإذا ما أضفنا السفر لذلك فان المجموع سيرتفع إلى 73 مليار دولار في عام 2003، أما في الاتحاد الأوروبي فقد بلغ حوالي 29 مليار دولار، ومنطقة آسيا والمحيط الهادي فقد بلغت حوالي 15 مليار، وفي أمريكا اللاتينية حوالي 2.3 مليار، اما في أفريقيا فقد بلغ حوالي 4 ملايين فقط، وذلك لنفس العام (2003). كما هو مبين في جدول (2-1).

جدول (2-1): مجموع مبيعات التجزئة على شبكة الإنترنت خلال عام 2003. المنطقة/الدولة القيمة (مليار دولار) الولايات المتحدة الأمريكية 44 الاتحاد الأوروبي 29 منطقة آسيا والمحيط الهادي 15 أمريكا اللاتينية 2.3 أفريقيا 0.004

Your continued donations keep Wikipedia running!

Petroleum

From Wikipedia, the free encyclopedia

Jump to: navigation, search
Pumpjack pumping an oil well near Lubbock, Texas
Pumpjack pumping an oil well near Lubbock, Texas

Petroleum (L. petroleum < Gr. πετρέλαιον lit. "rock oil" was first used in the treatise De re metallica published in 1556 by the German mineralogist Georg Bauer, known as Georgius Agricola.[1]) is a naturally occurring, flammable liquid found in rock formations in the Earth consisting of a complex mixture of hydrocarbons of various molecular weights, plus other organic compounds.

Contents

[hide]

[edit] Composition

The proportion of hydrocarbons in the mixture is highly variable and ranges from as much as 97% by weight in the lighter oils to as little as 50% in the heavier oils and bitumens.

The hydrocarbons in crude oil are mostly alkanes, cycloalkanes and various aromatic hydrocarbons while the other organic compounds contain nitrogen, oxygen and sulfur, and trace amounts of metals such as iron, nickel, copper and vanadium. The exact molecular composition varies widely from formation to formation but the proportion of chemical elements vary over fairly narrow limits as follows:[2]

Carbon 83-87%
Hydrogen 10-14%
Nitrogen 0.1-2%
Oxygen 0.1-1.5%
Sulfur 0.5-6%
Metals <1000>

Crude oil varies greatly in appearance depending on its composition. It is usually black or dark brown (although it may be yellowish or even greenish). In the reservoir it is usually found in association with natural gas, which being lighter forms a gas cap over the petroleum, and saline water which being heavier generally floats underneath it. Crude oil may also be found in semi-solid form mixed with sand, as in the Athabasca oil sands in Canada, where it may be referred to as crude bitumen.

Petroleum is used mostly, by volume, for producing fuel oil and gasoline (petrol), both important "primary energy" sources.[3] 84% by volume of the hydrocarbons present in petroleum is converted into energy-rich fuels (petroleum-based fuels), including gasoline, diesel, jet, heating, and other fuel oils, and liquefied petroleum gas.[4]

Due to its high energy density, easy transportability and relative abundance, it has become the world's most important source of energy since the mid-1950s. Petroleum is also the raw material for many chemical products, including pharmaceuticals, solvents, fertilizers, pesticides, and plastics; the 16% not used for energy production is converted into these other materials.

Petroleum is found in porous rock formations in the upper strata of some areas of the Earth's crust. There is also petroleum in oil sands (tar sands). Known reserves of petroleum are typically estimated at around 190 km3 (1.2 trillion (short scale) barrels) without oil sands,[5] or 595 km3 (3.74 trillion barrels) with oil sands.[6] Consumption is currently around 84 million barrels (13.4×106 m3) per day, or 4.9 km3 per year. Because the energy return over energy invested (EROEI) ratio of oil is constantly falling as petroleum recovery gets more difficult, recoverable oil reserves are significantly less than total oil-in-place. At current consumption levels, and assuming that oil will be consumed only from reservoirs, known recoverable reserves would be gone around 2039, potentially leading to a global energy crisis. However, there are factors which may extend or reduce this estimate, including the rapidly increasing demand for petroleum in China, India, and other developing nations; new discoveries; energy conservation and use of alternative energy sources; and new economically viable exploitation of non-conventional oil sources.

[edit] Chemistry

Octane, a hydrocarbon found in petroleum, lines are single bonds, black spheres are carbon, white spheres are hydrogen
Octane, a hydrocarbon found in petroleum, lines are single bonds, black spheres are carbon, white spheres are hydrogen

Petroleum is a mixture of a very large number of different hydrocarbons; the most commonly found molecules are alkanes (linear or branched), cycloalkanes, aromatic hydrocarbons, or more complicated chemicals like asphaltenes. Each petroleum variety has a unique mix of molecules, which define its physical and chemical properties, like color and viscosity.

The alkanes, also known as paraffins, are saturated hydrocarbons with straight or branched chains which contain only carbon and hydrogen and have the general formula CnH2n+2 They generally have from 5 to 40 carbon atoms per molecule, although trace amounts of shorter or longer molecules may be present in the mixture.

The alkanes from pentane (C5H12) to octane (C8H18) are refined into gasoline (petrol), the ones from nonane (C9H20) to hexadecane (C16H34) into diesel fuel and kerosene (primary component of many types of jet fuel), and the ones from hexadecane upwards into fuel oil and lubricating oil. At the heavier end of the range, paraffin wax is an alkane with approximately 25 carbon atoms, while asphalt has 35 and up, although these are usually cracked by modern refineries into more valuable products. Any shorter hydrocarbons are considered natural gas or natural gas liquids.

The cycloalkanes, also known as napthenes, are saturated hydrocarbons which have one or more carbon rings to which hydrogen atoms are attached according to the formula CnH2n. Cycloalkanes have similar properties to alkanes but have higher boiling points.

The aromatic hydrocarbons are unsaturated hydrocarbons which have one or more planar six-carbon rings called benzene rings, to which hydrogen atoms are attached with the formula CnHn. They tend to burn with a sooty flame, and many have a sweet aroma. Some are carcinogenic.

These different molecules are separated by fractional distillation at an oil refinery to produce gasoline, jet fuel, kerosene, and other hydrocarbons. For example 2,2,4-trimethylpentane (isooctane), widely used in gasoline, has a chemical formula of C8H18 and it reacts with oxygen exothermically:[7]

2\mathrm{C}_8 \mathrm{H}_{18(l)} + 25\mathrm{O}_{2(g)} \rightarrow \; 16\mathrm{CO}_{2(g)} + 18\mathrm{H}_2 \mathrm{O}_{(l)} + 10.86 \ \mathrm{MJ}

The amount of various molecules in an oil sample can be determined in laboratory. The molecules are typically extracted in a solvent, then separated in a gas chromatograph, and finally determined with a suitable detector, such as a flame ionization detector or a mass spectrometer[8].

Incomplete combustion of petroleum or gasoline results in production of toxic byproducts. Too little oxygen results in carbon monoxide. Due to the high temperatures and high pressures involved, exhaust gases from gasoline combustion in car engines usually include nitrogen oxides which are responsible for creation of photochemical smog.

[edit] Formation

Geologists view crude oil and natural gas as the product of compression and heating of ancient organic materials (i.e. kerogen) over geological time. Formation of petroleum occurs from hydrocarbon pyrolysis, in a variety of mostly endothermic reactions at high temperature and/or pressure.[9] Today's oil formed from the preserved remains of prehistoric zooplankton and algae, which had settled to a sea or lake bottom in large quantities under anoxic conditions (the remains of prehistoric terrestrial plants, on the other hand, tended to form coal). Over geological time the organic matter mixed with mud, and was buried under heavy layers of sediment resulting in high levels of heat and pressure (known as diagenesis). This caused the organic matter to chemically change, first into a waxy material known as kerogen which is found in various oil shales around the world, and then with more heat into liquid and gaseous hydrocarbons in a process known as catagenesis.

Geologists often refer to the temperature range in which oil forms as an "oil window"[10]—below the minimum temperature oil remains trapped in the form of kerogen, and above the maximum temperature the oil is converted to natural gas through the process of thermal cracking. Although this temperature range is found at different depths below the surface throughout the world, a typical depth for the oil window is 4–6 km. Sometimes, oil which is formed at extreme depths may migrate and become trapped at much shallower depths than where it was formed. The Athabasca Oil Sands is one example of this.

[edit] Crude oil reservoirs

Hydrocarbon trap.
Hydrocarbon trap.

Three conditions must be present for oil reservoirs to form: a source rock rich in hydrocarbon material buried deep enough for subterranean heat to cook it into oil; a porous and permeable reservoir rock for it to accumulate in; and a cap rock (seal) or other mechanism that prevents it from escaping to the surface. Within these reservoirs, fluids will typically organize themselves like a three-layer cake with a layer of water below the oil layer and a layer of gas above it, although the different layers vary in size between reservoirs.

Because most hydrocarbons are lighter than rock or water, they often migrate upward through adjacent rock layers until either reaching the surface or becoming trapped within porous rocks (known as reservoirs) by impermeable rocks above. However, the process is influenced by underground water flows, causing oil to migrate hundreds of kilometres horizontally or even short distances downward before becoming trapped in a reservoir. When hydrocarbons are concentrated in a trap, an oil field forms, from which the liquid can be extracted by drilling and pumping.

The reactions that produce oil and natural gas are often modeled as first order breakdown reactions, where hydrocarbons are broken down to oil and natural gas by a set of parallel reactions, and oil eventually breaks down to natural gas by another set of reactions. The first set was originally patented in 1694 under British Crown Patent No. 330 covering, "a way to extract and make great quantityes of pitch, tarr, and oyle out of a sort of stone."

The latter set is regularly used in petrochemical plants and oil refineries.

[edit] Non-crude reservoirs

Oil-eating bacteria biodegrades oil that has escaped to the surface. Oil sands are reservoirs of partially biodegraded oil still in the process of escaping, but contain so much migrating oil that, although most of it has escaped, vast amounts are still present—more than can be found in conventional oil reservoirs.

On the other hand, oil shales are source rocks that have not been exposed to heat or pressure long enough to convert their trapped kerogen into oil.[11]

[edit] Abiogenic origin

A number of geologists in Russia adhere to the abiogenic petroleum origin hypothesis and maintain that hydrocarbons of purely inorganic origin exist within Earth's interior. Astronomer Thomas Gold championed the theory in the Western world by supporting the work done by Nikolai Kudryavtsev in the 1950s. It is currently supported primarily by Kenney and Krayushkin.[12]

The abiogenic origin hypothesis lacks scientific support, and all current oil reserves have biological origin. It also has not been successfully utilized in uncovering oil deposits by geologists.[13]

[edit] Classification

See also: Benchmark (crude oil)
A sample of medium heavy crude oil
A sample of medium heavy crude oil

The petroleum industry generally classifies crude oil by the geographic location it is produced in (e.g. West Texas, Brent, or Oman), its API gravity (an oil industry measure of density), and by its sulfur content. Crude oil may be considered light if it has low density or heavy if it has high density; and it may be referred to as sweet if it contains relatively little sulfur or sour if it contains substantial amounts of sulfur.

The geographic location is important because it affects transportation costs to the refinery. Light crude oil is more desirable than heavy oil since it produces a higher yield of gasoline, while sweet oil commands a higher price than sour oil because it has fewer environmental problems and requires less refining to meet sulfur standards imposed on fuels in consuming countries. Each crude oil has unique molecular characteristics which are understood by the use of crude oil assay analysis in petroleum laboratories.

Barrels from an area in which the crude oil's molecular characteristics have been determined and the oil has been classified are used as pricing references throughout the world. Some of the common reference crudes are:

There are declining amounts of these benchmark oils being produced each year, so other oils are more commonly what is actually delivered. While the reference price may be for West Texas Intermediate delivered at Cushing, the actual oil being traded may be a discounted Canadian heavy oil delivered at Hardisty, Alberta, and for a Brent Blend delivered at the Shetlands, it may be a Russian Export Blend delivered at the port of Primorsk.[14]

[edit] Petroleum industry

Main article: Petroleum industry

The petroleum industry is involved in the global processes of exploration, extraction, refining, transporting (often with oil tankers and pipelines), and marketing petroleum products. The largest volume products of the industry are fuel oil and gasoline (petrol). Petroleum is also the raw material for many chemical products, including pharmaceuticals, solvents, fertilizers, pesticides, and plastics. The industry is usually divided into three major components: upstream, midstream and downstream. Midstream operations are usually included in the downstream category.

Petroleum is vital to many industries, and is of importance to the maintenance of industrialized civilization itself, and thus is critical concern to many nations. Oil accounts for a large percentage of the world’s energy consumption, ranging from a low of 32% for Europe and Asia, up to a high of 53% for the Middle East. Other geographic regions’ consumption patterns are as follows: South and Central America (44%), Africa (41%), and North America (40%). The world at large consumes 30 billion barrels (4.8 km³) of oil per year, and the top oil consumers largely consist of developed nations. In fact, 24% of the oil consumed in 2004 went to the United States alone.[15] The production, distribution, refining, and retailing of petroleum taken as a whole represent the single largest industry in terms of dollar value on earth.

See also: Price of petroleum, Oil price increases since 2003, and Gasoline usage and pricing

[edit] Petroleum exploration

[edit] Extraction

The most common method of obtaining petroleum is extracting it from oil wells found in oil fields. With improved technologies and higher demand for hydrocarbons various methods are applied in petroleum exploration and development to optimize the recovery of oil and gas (Enhanced Oil Recovery, EOR). Primary recovery methods are used to extract oil that is brought to the surface by underground pressure, and can generally recover about 20% of the oil present. The natural pressure can come from several different sources; where it is provided by an underlying water layer it is called a water drive reservoir and where it is from the gas cap above it is called gas drive. After the reservoir pressure has depleted to the point that the oil is no longer brought to the surface, secondary recovery methods draw another 5 to 10% of the oil in the well to the surface. In a water drive oil field, water can be injected into the water layer below the oil, and in a gas drive field it can be injected into the gas cap above to repressurize the reservoir. Finally, when secondary oil recovery methods are no longer viable, tertiary recovery methods reduce the viscosity of the oil in order to bring more to the surface. These may involve the injection of heat, vapor, surfactants, solvents, or miscible gases as in carbon dioxide flooding.

[edit] Alternative methods

During the oil price increases since 2003, alternative methods of producing oil gained importance. The most widely known alternatives involve extracting oil from sources such as oil shale or tar sands. These resources exist in large quantities; however, extracting the oil at low cost without excessively harming the environment remains a challenge.

It is also possible to chemically transform methane or coal into the various hydrocarbons found in oil. The best-known such method is the Fischer-Tropsch process. It was a concept pioneered during the 1920s in Germany to extract oil from coal and became central to Nazi Germany's war efforts when imports of petroleum were restricted due to war. It was known as Ersatz (English:"substitute") oil, and accounted for nearly half the total oil used in WWII by Germany. However, the process was used only as a last resort as naturally occurring oil was much cheaper. As crude oil prices increase, the cost of coal to oil conversion becomes comparatively cheaper. The method involves converting high ash coal into synthetic oil in a multi-stage process.[citation needed]

Currently, two companies have commercialised their Fischer-Tropsch technology. Shell Oil in Bintulu, Malaysia, uses natural gas as a feedstock, and produces primarily low-sulfur diesel fuels.[16] Sasol[17] in South Africa uses coal as a feedstock, and produces a variety of synthetic petroleum products.

The process is today used in South Africa to produce most of the country's diesel fuel from coal by the company Sasol. The process was used in South Africa to meet its energy needs during its isolation under Apartheid. This process produces low sulfur diesel fuel but also produces large amounts of greenhouse gases.

An alternative method of converting coal into petroleum is the Karrick process, which was pioneered in the 1930s in the United States. It uses low temperatures in the absence of ambient air, to distill the short-chain hydrocarbons out of coal instead of petroleum.

Further information: Destructive distillation

Oil shale can also be used to produce oil, either through mining and processing, or in more modern methods, with in-situ thermal conversion.

Conventional crude can be extracted from unconventional reservoirs, such as the Bakken Formation. The formation is about two miles (3 km) underground but only a few meters thick, stretching across hundreds of thousands of square miles. It further has very poor extraction characteristics. Recovery at Elm Coulee has involved extensive use of horizontal drilling, solvents, and proppants.

More recently explored is thermal depolymerization (TDP), a process for the reduction of complex organic materials into light crude oil. Using pressure and heat, long chain polymers of hydrogen, oxygen, and carbon decompose into short-chain hydrocarbons. This mimics the natural geological processes thought to be involved in the production of fossil fuels. In theory, thermal depolymerization can convert any organic waste into petroleum substitutes.

[edit] History

Ignacy Łukasiewicz - creator of the process of refining of kerosene from crude oil.
Ignacy Łukasiewicz - creator of the process of refining of kerosene from crude oil.

Petroleum, in some form or other, is not a substance new in the world's history. More than four thousand years ago, according to Herodotus and confirmed by Diodorus Siculus, asphalt was employed in the construction of the walls and towers of Babylon; there were oil pits near Ardericca (near Babylon), and a pitch spring on Zacynthus.[18] Great quantities of it were found on the banks of the river Issus, one of the tributaries of the Euphrates. Ancient Persian tablets indicate the medicinal and lighting uses of petroleum in the upper levels of their society.

Oil was exploited in the Roman province of Dacia, now in Romania, where it was called picula. The earliest known oil wells were drilled in China in 347 CE or earlier. They had depths of up to about 800 feet (240 m) and were drilled using bits attached to bamboo poles.[19] The oil was burned to evaporate brine and produce salt. By the 10th century, extensive bamboo pipelines connected oil wells with salt springs. The ancient records of China and Japan are said to contain many allusions to the use of natural gas for lighting and heating. Petroleum was known as burning water in Japan in the 7th century.[18] In his book Dream Pool Essays written at 1088 CE, the polymathic scientist and statesman Shen Kuo of the Song Dynasty used a 2-character Chinese word Shi2 You2, literally Rock Oil, to name the petroleum, and this word is still being used now in contemporary Chinese.

The Middle East's petroleum industry was established by the 8th century, when the streets of the newly constructed Baghdad were paved with tar, derived from petroleum that became accessible from natural fields in the region. In the 9th century, oil fields were exploited in the area around modern Baku, Azerbaijan, to produce naphtha. These fields were described by the Arab geographer Abu al-Hasan 'Alī al-Mas'ūdī in the 10th century, and by Marco Polo in the 13th century, who described the output of those wells as hundreds of shiploads. Petroleum was distilled by the Persian alchemist Muhammad ibn Zakarīya Rāzi (Rhazes) in the 9th century, producing chemicals such as kerosene in the alembic (al-ambiq),[20] and which was mainly used for kerosene lamps.[21] Arab and Persian chemists also distilled crude oil in order to produce flammable products for military purposes. Through Islamic Spain, distillation became available in Western Europe by the 12th century.[22] It has also been present in Romania since the 13th century, being recorded as păcură.[23]

The earliest mention of American petroleum occurs in Sir Walter Raleigh's account of the Trinidad Pitch Lake in 1595; whilst thirty-seven years later, the account of a visit of a Franciscan, Joseph de la Roche d'Allion, to the oil springs of New York was published in Sagard's Histoire du Canada. A Russian traveller, Peter Kalm, in his work on America published in 1748 showed on a map the oil springs of Pennsylvania.[18]

In 1710 or 1711 (sources vary) the Russian-born Swiss physician and Greek teacher Eyrini d’Eyrinis (also spelled as Eirini d'Eirinis) discovered asphaltum at Val-de-Travers, (Neuchâtel). He established a bitumen mine de la Presta there in 1719 that operated until 1986.[24][25][26][27]

Oil sands were mined from 1745 in Merkwiller-Pechelbronn, Alsace under the direction of Louis Pierre Ancillon de la Sablonnière, by special appointment of Louis XV.[28] The Pechelbronn oil field was active until 1970, and was the birth place of companies like Antar and Schlumberger. The first modern refinery was built there in 1857.[28]

The modern history of petroleum began in 1846 with the discovery of the process of refining kerosene from coal by Nova Scotian Abraham Pineo Gesner. Ignacy Łukasiewicz improved Gesner's method to develop a means of refining kerosene from the more readily available "rock oil" ("petr-oleum") seeps in 1852 and the first rock oil mine was built in Bóbrka, near Krosno in Galicia in the following year. In 1854, Benjamin Silliman, a science professor at Yale University in New Haven, was the first to fractionate petroleum by distillation. These discoveries rapidly spread around the world, and Meerzoeff built the first Russian refinery in the mature oil fields at Baku in 1861. At that time Baku produced about 90% of the world's oil.

Oil field in California, 1938.
Oil field in California, 1938.

The first commercial oil well drilled in Romania in 1857 at Bend, North of Bucharest. The first oil well in North America was in Oil Springs, Ontario, Canada in 1858, dug by James Miller Williams. The US petroleum industry began with Edwin Drake's drilling of a 69-foot (21 m) oil well in 1859, on Oil Creek near Titusville, Pennsylvania, for the Seneca Oil Company (originally yielding 25 barrels per day (4.0 m³/d), by the end of the year output was at the rate of 15 barrels per day (2.4 m³/d)). The industry grew through the 1800s, driven by the demand for kerosene and oil lamps. It became a major national concern in the early part of the 20th century; the introduction of the internal combustion engine provided a demand that has largely sustained the industry to this day. Early "local" finds like those in Pennsylvania and Ontario were quickly outpaced by demand, leading to "oil booms" in Texas, Oklahoma, and California.

Early production of crude petroleum in the United States:[18]

  • 1859: 2,000 barrels (~270 t)
  • 1869: 4,215,000 barrels (~5.750×105 t)
  • 1879: 19,914,146 barrels (~2.717×106 t)
  • 1889: 35,163,513 barrels (~4.797×106 t)
  • 1899: 57,084,428 barrels (~7.788×106 t)
  • 1906: 126,493,936 barrels (~1.726×107 t)

By 1910, significant oil fields had been discovered in Canada (specifically, in the province of Ontario), the Dutch East Indies (1885, in Sumatra), Iran (1908, in Masjed Soleiman), Peru, Venezuela, and Mexico, and were being developed at an industrial level.

Even until the mid-1950s, coal was still the world's foremost fuel, but oil quickly took over. Following the 1973 energy crisis and the 1979 energy crisis, there was significant media coverage of oil supply levels. This brought to light the concern that oil is a limited resource that will eventually run out, at least as an economically viable energy source. At the time, the most common and popular predictions were quite dire. However, a period of increase production and reduced demand caused an oil glut in the 1980s.

Today, about 90% of vehicular fuel needs are met by oil. Petroleum also makes up 40% of total energy consumption in the United States, but is responsible for only 2% of electricity generation. Petroleum's worth as a portable, dense energy source powering the vast majority of vehicles and as the base of many industrial chemicals makes it one of the world's most important commodities. Access to it was a major factor in several military conflicts of the late twentieth and early twenty-first centuries, including World War II[29] and the Persian Gulf Wars (Iran-Iraq War, Operation Desert Storm, and the Iraq War)[30]. The top three oil producing countries are Saudi Arabia, Russia, and the United States.[31] About 80% of the world's readily accessible reserves are located in the Middle East, with 62.5% coming from the Arab 5: Saudi Arabia (12.5%), UAE, Iraq, Qatar and Kuwait. However, with today's oil prices, Venezuela has larger reserves than Saudi Arabia due to crude reserves derived from bitumen.

[edit] Uses

The chemical structure of petroleum is composed of hydrocarbon chains of different lengths. Because of this, petroleum may be taken to oil refineries and the hydrocarbon chemicals separated by distillation and treated by other chemical processes, to be used for a variety of purposes. See Petroleum products.

[edit] Fuels

Further information: alternative fuel

Generally used in transportation, power plants and heating.

Petroleum vehicles are internal combustion engine vehicles.

[edit] Other derivatives

Certain types of resultant hydrocarbons may be mixed with other non-hydrocarbons, to create other end products:

[edit] Consumption statistics

[edit] Environmental effects

Diesel fuel spill on a road
Diesel fuel spill on a road

The presence of oil has significant social and environmental impacts, from accidents and routine activities such as seismic exploration, drilling, and generation of polluting wastes not produced by other alternative energies.

[edit] Extraction

Oil extraction is costly and sometimes environmentally damaging, although Dr. John Hunt of the Woods Hole Oceanographic Institution pointed out in a 1981 paper that over 70% of the reserves in the world are associated with visible macroseepages, and many oil fields are found due to natural seeps. Offshore exploration and extraction of oil disturbs the surrounding marine environment.[32] Extraction may involve dredging, which stirs up the seabed, killing the sea plants that marine creatures need to survive. But at the same time, offshore oil platforms also form micro-habitats for marine creatures.

[edit] Oil spills

Volunteers cleaning up the aftermath of the Prestige oil spill
Volunteers cleaning up the aftermath of the Prestige oil spill
Main article: Oil spill

Crude oil and refined fuel spills from tanker ship accidents have damaged natural ecosystems in Alaska, the Galapagos Islands, France and many other places.

The quantity of oil spilled during accidents has ranged from a few hundred tons to several hundred thousand tons (Atlantic Empress, Amoco Cadiz...). Smaller spills have already proven to have a great impact on ecosystems, such as the Exxon Valdez oil spill

Oil spills at sea are generally much more damaging than those on land, since they can spread for hundreds of nautical miles in a thin oil slick which can cover beaches with a thin coating of oil. This can kill sea birds, mammals, shellfish and other organisms it coats. Oil spills on land are more readily containable if a makeshift earth dam can be rapidly bulldozed around the spill site before most of the oil escapes, and land animals can avoid the oil more easily.

Control of oil spills is difficult, requires ad hoc methods, and often a large amount of manpower (picture). The dropping of bombs and incendiary devices from aircraft on the Torrey Canyon wreck got poor results;[33] modern techniques would include pumping the oil from the wreck, like in the Prestige oil spill or the Erika oil spill.[34]

[edit] Global warming

Main article: Global warming

Burning oil releases carbon dioxide (CO2) into the atmosphere, which is credited with contributing to global warming. Per joule, oil produces 15% less CO2 than coal, but 30% more than natural gas[citation needed]. However, the unique role of oil as the main source of transportation fuel makes reducing its CO2 emissions a difficult problem. While large power plants can, in theory, eliminate their CO2 emissions by techniques such as carbon sequestering or even use them to increase oil production through enhanced oil recovery techniques, these amelioration strategies do not generally work for individual vehicles

[edit] Whales

It has been argued that the advent of petroleum-refined kerosene saved the great cetaceans from extinction by providing a cheap substitute for whale oil, thus eliminating the economic imperative for whaling.[35]

[edit] Alternatives to petroleum

Main article: Renewable energy

In the United States in 2007 about 70% of petroleum was used by transportation (e.g. gasoline, diesel, jet fuel), 24% by industry (e.g. plastics), 5% for residential and commercial uses, and 2% for electricity production. [36] Outside of the US, a higher proportion of petroleum tends to be used for electricity. [37]

[edit] Alternatives to petroleum-based vehicle fuels

The term alternative propulsion or "alternative methods of propulsion" includes both:

Nowadays, cars can be classified into the following groups:

[edit] Alternatives to using oil in industry

If the price of petroleum remains high, biological alternatives are likely to be developed for industrial uses. [39]

[edit] Alternatives to burning petroleum for electricity

If the price of petroleum remains high, other fuels and/or mechanisms are likely to replace petroleum for electricity production.

[edit] Future of petroleum production

Main articles: Peak oil and Hubbert peak theory

The future of petroleum as a fuel remains somewhat controversial. USA Today news reported in 2004 that there were 40 years of petroleum left in the ground. Some argue that because the total amount of petroleum is finite, the dire predictions of the 1970s have merely been postponed. Others claim that technology will continue to allow for the production of cheap hydrocarbons and that the earth has vast sources of unconventional petroleum reserves in the form of tar sands, bitumen fields and oil shale that will allow for petroleum use to continue in the future, with both the Canadian tar sands and United States shale oil deposits representing potential reserves matching existing liquid petroleum deposits worldwide.[11]

[edit] Hubbert peak theory

The Hubbert peak theory (also known as peak oil) posits that future petroleum production (whether for individual oil wells, entire oil fields, whole countries, or worldwide production) will eventually peak and then decline at a similar rate to the rate of increase before the peak as these reserves are exhausted. It also suggests a method to calculate the timing of this peak, based on past production rates, the observed peak of past discovery rates, and proven oil reserves. The peak of oil discoveries was in 1965, and oil production per year has surpassed oil discoveries every year since 1980.[40]

In 1956, M. King Hubbert correctly predicted US oil production would peak around 1971. When this occurred and the US began losing its excess production capacity, OPEC gained the ability to manipulate oil prices, leading to the 1973 and 1979 oil crises. Since then, most other countries have also peaked. China has confirmed that two of its largest producing regions are in decline, and Mexico's national oil company, Pemex, has announced that Cantarell Field, one of the world's largest offshore fields, was expected to peak in 2006, and then decline 14% per annum.

Controversy surrounds predictions of the timing of the global peak, as these predictions are dependent on the past production and discovery data used in the calculation as well as how unconventional reserves are considered. Supergiant fields have been discovered in the past decade, such as Azadegan, Carioca/Sugar Loaf, Tupi, Jupiter, Ferdows/Mounds/Zagheh, Tahe, Jidong Nanpu/Bohai Bay, West Kamchatka, and Kashagan, as well as tremendous reservoir growth from places like the Bakken and massive syncrude operations in Venezuela and Canada.[41] However, while past understanding of total oil reserves changed with newer scientific understanding of petroleum geology, current estimates of total oil reserves have been in general agreement since the 1960s. Further, predictions regarding the timing of the peak are highly dependent on the past production and discovery data used in the calculation.

It is difficult to predict the oil peak in any given region, due to the lack of transparency in accounting of global oil reserves.[42] Based on available production data, proponents have previously predicted the peak for the world to be in years 1989, 1995, or 1995-2000. Some of these predictions date from before the recession of the early 1980s, and the consequent reduction in global consumption, the effect of which was to delay the date of any peak by several years. Just as the 1971 U.S. peak in oil production was only clearly recognized after the fact, a peak in world production will be difficult to discern until production clearly drops off.

[edit] Petroleum by country

Oil consumption per capita (darker colors represent more consumption).
Oil consumption per capita (darker colors represent more consumption).

[edit] Consumption rates

There are two main ways to measure the oil consumption rates of countries: by population or by gross domestic product (GDP). This metric is important in the global debate over oil consumption/energy consumption/climate change because it takes social and economic considerations into account when scoring countries on their oil consumption/energy consumption/climate change goals. Nations such as China and India with large populations tend to promote the use of population based metrics, while nations with large economies such as the United States would tend to promote the GDP based metric.[citation needed]

Selected Nations ↓ GDP-to-consumption ratio
(US$1000/(barrel/year)) ↓
Switzerland 3.75
United Kingdom 3.34
Norway 3.31
Austria 2.96
France 2.65
Germany 2.89
Sweden 2.71
Italy 2.57
European Union 2.52
DRC 2.4
Japan 2.34
Australia 2.21
Spain 1.96
Bangladesh 1.93
Poland 1.87
United States 1.65
Belgium 1.59
World 1.47
Turkey 1.39
Canada 1.35
Mexico 1.07
Ethiopia 1.04
South Korea 1.00
Philippines 1.00
Brazil 0.99
Republic of China (Taiwan) 0.98
China 0.94
Nigeria 0.94
Pakistan 0.93
Myanmar 0.89
India 0.86
Russia 0.84
Indonesia 0.71
Vietnam 0.61
Thailand 0.53
Saudi Arabia 0.46
Egypt 0.41
Singapore 0.40
Iran 0.35
Selected Nations ↓ Per capita energy consumption, oil equivalent
(barrel/person/year) ↓
DRC 0.13
Ethiopia 0.37
Bangladesh 0.57
Myanmar 0.73
Pakistan 1.95
Nigeria 2.17
India 2.18
Vietnam 2.70
Philippines 3.77
Indonesia 4.63
China 4.96
Egypt 7.48
Turkey 9.85
Brazil 11.67
Poland 11.67
World 12.55
Thailand 13.86
Russia 17.66
Mexico 18.07
Iran 21.56
European Union 29.70
United Kingdom 30.18
Germany 32.31
France 32.43
Italy 32.43
Austria 34.01
Spain 35.18
Switzerland 34.64
Sweden 34.68
Republic of China (Taiwan) 41.68
Japan 42.01
Australia 42.22
South Korea 43.84
Norway 52.06
Belgium 61.52
United States 68.81
Canada 69.85
Saudi Arabia 75.08
Singapore 178.45

(Note: The figure for Singapore is skewed because of its small
population compared with its large oil refining capacity.
Most of this oil is sent to other countries.)

[edit] Production

Oil producing countries
Oil producing countries

In petroleum industry parlance, production refers to the quantity of crude extracted from reserves, not the literal creation of the product.

# ↓ Producing Nation ↓ 103bbl/d (2006) ↓ 103bbl/d (2007) ↓
1 Saudi Arabia (OPEC) 10,665 10,234
2 Russia 1 9,677 9,876
3 United States 1 8,331 8,481
4 Iran (OPEC) 4,148 4,043
5 China 3,845 3,901
6 Mexico 1 3,707 3,501
7 Canada 2 3,288 3,358
8 United Arab Emirates (OPEC) 2,945 2,948
9 Venezuela (OPEC) 1 2,803 2,667
10 Kuwait (OPEC) 2,675 2,613
11 Norway 1 2,786 2,565
12 Nigeria (OPEC) 2,443 2,352
13 Brazil 2,166 2,279
14 Algeria (OPEC) 2,122 2,173
15 Iraq (OPEC) 3 2,008 2,094
16 Libya (OPEC) 1,809 1,845
17 Angola (OPEC) 1,435 1,769
18 United Kingdom 1,689 1,690
19 Kazakhstan 1,388 1,445
20 Qatar (OPEC) 1,141 1,136
21 Indonesia 1,102 1,044
22 India 854 881
23 Azerbaijan 648 850
24 Argentina 802 791
25 Oman 743 714
26 Malaysia 729 703
27 Egypt 667 664
28 Australia 552 595
29 Colombia 544 543
30 Ecuador (OPEC) 536 512
31 Sudan 380 466
32 Syria 449 446
33 Equatorial Guinea 386 400
34 Yemen 377 361
35 Vietnam 362 352
36 Thailand 334 349
37 Denmark 344 314
38 Congo 247 250
39 Gabon 237 244
40 South Africa 204 199

Source: U.S. Energy Information Administration

1 peak production of conventional oil already passed in this state

2 Although Canadian conventional oil production is declining, total oil production is increasing as oil sands production grows. If oil sands are included, it has the world's second largest oil reserves after Saudi Arabia.

3 Though still a member, Iraq has not been included in production figures since 1998

[edit] Export

Oil exports by country
Oil exports by country

In order of net exports in 2006 in thousand bbl/d and thousand /d:

# ↓ Exporting Nation (2006) ↓ (103bbl/d) ↓ (103m3/d) ↓
1 Saudi Arabia (OPEC) 8,651 1,376
2 Russia 1 6,565 1,044
3 Norway 1 2,542 404
4 Iran (OPEC) 2,519 401
5 United Arab Emirates (OPEC) 2,515 400
6 Venezuela (OPEC) 1 2,203 350
7 Kuwait (OPEC) 2,150 342
8 Nigeria (OPEC) 2,146 341
9 Algeria (OPEC) 1 1,847 297
10 Mexico 1 1,676 266
11 Libya (OPEC) 1 1,525 242
12 Iraq (OPEC) 1,438 229
13 Angola (OPEC) 1,363 217
14 Kazakhstan 1,114 177
15 Canada 2 1,071 170

Source: US Energy Information Administration

1 peak production already passed in this state

2 Canadian statistics are complicated by the fact it is both an importer and exporter of crude oil, and refines large amounts of oil for the U.S. market. It is the leading source of U.S. imports of oil and products, averaging 2.5 MMbbl/d in August 2007. [1].

Total world production/consumption (as of 2005) is approximately 84 million barrels per day (13,400,000 m³/d).

See also: Organization of Petroleum Exporting Countries.

[edit] Consumption

In order of amount consumed in 2006 in thousand bbl/d and thousand /d:

# ↓ Consuming Nation 2006 ↓ (103bbl/day) ↓ (103m3/day) ↓
1 United States 1 20,588 3,273
2 China 7,274 1,157
3 Japan 2 5,222 830
4 Russia 1 3,103 493
5 Germany 2 2,630 418
6 India 2 2,534 403
7 Canada 2,218 353
8 Brazil 2,183 347
9 South Korea 2 2,157 343
10 Saudi Arabia (OPEC) 2,068 329
11 Mexico 1 2,030 323
12 France 2 1,972 314
13 United Kingdom 1 1,816 289
14 Italy 2 1,709 272
15 Iran (OPEC) 1,627 259

Source: US Energy Information Administration

1 peak production of oil already passed in this state

2 This country is not a major oil producer

[edit] Import

Oil imports by country
Oil imports by country

In order of net imports in 2006 in thousand bbl/d and thousand /d:

# ↓ Importing Nation (2006) ↓ (103bbl/day) ↓ (103m3/day) ↓
1 United States 1 12,220 1,943
2 Japan 5,097 810
3 China 2 3,438 547
4 Germany 2,483 395
5 South Korea 2,150 342
6 France 1,893 301
7 India 1,687 268
8 Italy 1,558 248
9 Spain 1,555 247
10 Republic of China (Taiwan) 942 150
11 Netherlands 936 149
12 Singapore 787 125
13 Thailand 606 96
14 Turkey 576 92
15 Belgium 546 87

Source: US Energy Information Administration

1 peak production of oil already passed in this state

2 Major oil producer whose production is still increasing

[edit] Non-producing consumers

Countries whose oil production is 10% or less of their consumption.

# ↓ Consuming Nation ↓ (bbl/day) ↓ (m³/day) ↓
1 Japan 5,578,000 886,831
2 Germany 2,677,000 425,609
3 South Korea 2,061,000 327,673
4 France 2,060,000 327,514
5 Italy 1,874,000 297,942
6 Spain 1,537,000 244,363
7 Netherlands 946,700 150,513

Source : CIA World Factbook

[edit] Writers covering the petroleum industry

[edit] See also

Wikinews
Wikinews has related news:

[edit] References

  1. ^ Bauer Georg, Hoover Herbert (tr.), Hoover Lou(tr.). De re metallica xii. translated 1912
  2. ^ Speight, James G. (1999). The Chemistry and Technology of Petroleum. Marcel Dekker, pp. 215-216. ISBN 0824702174.
  3. ^ IEA Key World Energy Statistics
  4. ^ "Crude oil is made into different fuels"
  5. ^ EIA reserves estimates
  6. ^ CERA report on total world oil
  7. ^ Heat of Combustion of Fuels
  8. ^ Use of ozone depleting substances in laboratories. TemaNord 2003:516. http://www.norden.org/pub/ebook/2003-516.pdf
  9. ^ Petroleum Study
  10. ^ Oil Is Mastery
  11. ^ a b Lambertson, Giles (2008-02-16). "Oil Shale: Ready to Unlock the Rock", Construction Equipment Guide. Retrieved on 2008-05-21.
  12. ^ Kenney et al., Dismissal of the Claims of a Biological Connection for Natural Petroleum, Energia 2001
  13. ^ Glasby, Geoffrey P. (2006). "Abiogenic origin of hydrocarbons: an historical overview" (PDF). Resource Geology 56 (1): 83–96. Retrieved on 2008-02-17.
  14. ^ "Light Sweet Crude Oil". About the Exchange. New York Mercantile Exchange (NYMEX) (2006). Retrieved on 2008-04-21.
  15. ^ ""International Energy Annual 2004" (XLS). Energy Information Administration (2006-07-14).
  16. ^ Shell Middle Distillate Synthesis Malaysia
  17. ^ Sasol corporate website
  18. ^ a b c d This article incorporates text from the Encyclopædia Britannica Eleventh Edition article "Petroleum", a publication now in the public domain.
  19. ^ ASTM timeline of oil
  20. ^ Dr. Kasem Ajram (1992). The Miracle of Islam Science, 2nd Edition, Knowledge House Publishers. ISBN 0-911119-43-4.
  21. ^ Zayn Bilkadi (University of California, Berkeley), "The Oil Weapons", Saudi Aramco World, January-February 1995, pp. 20-7
  22. ^ Joseph P. Riva Jr. and Gordon I. Atwater. "petroleum". Encyclopædia Britannica. Retrieved on 2008-06-30.
  23. ^ Istoria Romaniei, Vol II, p. 300, 1960
  24. ^ (broken link) Muséum d’histoire naturelle, Geneva. accessed 2007-10-26
  25. ^ Le bitume et la mine de la Presta (Suisse), Jacques Lapaire, Mineraux et Fossiles No 315
  26. ^ "Asphaltum" Stoddart's Encyclopaedia Americana (1883) pages 344–345
  27. ^ Eirinis' paper, entitled "Dissertation sur la mine d'asphalte contenant la manière dont se doivent régler Messieurs les associés pour son exploitation, le profit du Roy, & celui de la Société, & ce qui sera dû à Mr d'Erinis à qui elle apartient 'per Ligium feudum' " is held at the BPU Neuchâtel - Fonds d'étude [Ne V] catalogue
  28. ^ a b History of Pechelbronn oil
  29. ^ Hanson Baldwin, 1959, “Oil Strategy in World War II", American Petroleum Institute Quarterly – Centennial Issue, pages 10-11. American Petroleum Institute.
  30. ^ Robison, R.P. (2006), The Middle East War Process: The Truth Behind America's Middle East Challenge, Authorhouse, <http://books.google.com/books?hl=en&lr=&id=6EML4pNKgSUC>. Retrieved on 18 June 2008
  31. ^ InfoPlease
  32. ^ Waste discharges during the offshore oil and gas activity by Stanislave Patin, tr. Elena Cascio
  33. ^ Torrey Canyon bombing by the Navy and RAF
  34. ^ Pumping of the Erika cargo
  35. ^ How Capitalism Saved the Whales by James S. Robbins, The Freeman, August, 1992.
  36. ^ "U.S. Primary Energy Consumption by Source and Sector, 2007". Energy Information Administration
  37. ^ needtitleUN Energy Program
  38. ^ Amory B. Lovins, E. Kyle Datta, Odd-Even Bustnes, Jonathan G. Koomey, Nathan J. Glasgow. "Winning the oil endgame" Rocky Mountain Institute
  39. ^ Bioprocessing Seattle Times (2003)
  40. ^ Campbell CJ (2000-12). "Peak Oil Presentation at the Technical University of Clausthal]".
  41. ^ NCPA - Policy Backgrounder 159 - Are We Running Out of Oil?
  42. ^ New study raises doubts about Saudi oil reserves

[edit] External links

Wikimedia Commons has media related to:
Wikinews has related news:

ساهم معنا في بناء موسوعة ويكيبيديا بكتابة مقالات جديدة.

نفط

من ويكيبيديا، الموسوعة الحرة

(تم التحويل من البترول)
اذهب إلى: تصفح, ابحث

النفط أو البترول (كلمة مشتقة من الأصل اللاتيني "بيترا" والذي يعني صخر و "أوليوم" والتي تعني زيت)، ويطلق عليه أيضا الزيت الخام، كما أن له اسم دارج "الذهب الأسود"، وهو عبارة عن سائل كثيف، قابل للاشتعال، بني غامق أو بني مخضر، يوجد في الطبقة العليا من القشرة الأرضية. وأحيانا يسمى نافثا، من اللغة الفارسية ("نافت" أو "نافاتا" والتي تعني قابليته للسريان). وهو يتكون من خليط معقد من الهيدروكربورات، وخاصة من سلسلة الألكانات، ولكنه يختلف في مظهره وتركيبه ونقاوته بشدة من مكان لأخر. وهو مصدر من مصادر الطاقة الأولية الهام للغاية (إحصائيات الطاقة في العالم). البترول هو المادة الخام لعديد من المنتجات الكيماوية، بما فيها الأسمدة، مبيدات الحشرات، اللدائن.

الطلمبة المستمرة أثناء عملية الضخ، في بئر بالقرب من سارينا،أونتاريو، 2001
الطلمبة المستمرة أثناء عملية الضخ، في بئر بالقرب من سارينا،أونتاريو، 2001

فهرس

[إخفاء]

[عدل] أصل البترول

ينشأ البترول من مجموع الأحياء المدفونة جثث لاتحصى من العضيات البحرية(بلانكتون) ونباتية تراكمت في القاع مع مواد صخرية متفتتة على شكل أوحال وقد دفنت هذه المواد العضوية منذ آلاف السنين حيث كانت تعيش قديما في مياه مالحة و بحيرات و الدليل على ذلك وجود مياح مالحة في مناطق تنقيب البترول أو اثناء الحفر اضافة إلى وجود حفريات بحرية.

[عدل] تركيب البترول

أثناء عمليات التصفية، يتم فصل الكيماويات المكونة للبترول عن طريق التقطير التجزيئي، وهو عملية فصل تعتمد على نقط الغليان النسبية (أو قابلية التطاير النسبية). المنتجات المختلفة (بالترتيب طبقا لنقطة غليانها) بما فيها الغازت الخفيفة (مثل: الميثان، الإيثان، البروبان) كالتالي: البنزين، وقود المحركات النفاثة، الكيروسين، الديزل، الجازولين، شموع البرافين، الأسفلت، وهكذا. والتقنيات الحديثة مثل فصل الألوان الغازي، HPLC، فصل ألوان غازي-مطياف كتلة، يمكن أن تفصل بعض الأجزاء من البترول إلى مركبات فردية، وهذه طريقة من طرق الكيمياء التحليلية، تستخدم غالبا في أقسام التحكم في الجودة في مصافي البترول.

ولمزيد من الدقة، فإن البترول يتكون من الهيدروكربونات، وهذه بدورها تتكون من الهيدروجين، والكربون، وبعض الأجزاء غير الكربونية والتي يمكن أن تحتوي على النيتروجين، الكبريت، الأكسجين، وبعض الكميات الضئيلة من الفلزات مثل الفاناديوم أو النيكل، ومثل هذه العناصر لا تتعدى 1% من تركيب البترول.

وأخف أربعة ألكانات هم: ميثان CH4، إيثان C2H6، بروبان C3H8، بوتان C4H10. وهم جميعا غازات. ونقطة غليانهم -161.6 C° و -88 C° و -42 C° و -0.5 C°، بالترتيب (-258.9، -127.5، -43.6، -31.1 F°)

مدى السلاسل C5-7 كلها خفيفة، وتتطاير بسهولة، نافثا نقية. ويتم استخدامهم كمذيبات، سوائل التنظيف الجاف، ومنتجات التجفيف السريع الأخرى. أما السلاسل من C6H14 إلى C12H26 تكون مختلطة ببعض وتستخدم في الجازولين. ويتم صنع الكيروسين من السلاسل C10 إلى C15، ثم وقود الديزل/زيت التسخين في المدى من C10 إلى C20، و يتم استخدم زيوت الوقود الأثقل من ذلك في محركات السفن. وجميع هذه المركبات البترولية سائلة في درجة حرارة الغرفة.

زيوت التشحيم والشحم شبه الصلب (بما فيه الفزلين) تتراوح من C16 إلى C20.

السلاسل الأعلى من C20 تكون صلبة، بداية من شمع البرافين، ثم بعد ذلك القطران، القار، الأسفلت.

مدى درجات الغليان لمكونات البترول تحت تأثير الضغط الجوي في التقطير التجزيئي بالدرجة المئوية:

[عدل] استخلاص النفط

بصفة عامة فإن المرحلة الأولى في استخلاص الزيت الخام هي حفر بئر ليصل لمستودعات البترول تحت الأرض. وتاريخيا، يوجد بعض أبار البترول في أمريكا وصل البترول فيها للسطح بطريقة طبيعية. ولكن معظم هذه الحقول نفذت، فيما عدا بعض الأماكن المحدودة في ألاسكا. وغالبا ما يتم حفر عديد من الآبار لنفس المستودع، للحصول على معدل استخراج اقتصادي. وفي بعض الآبار يتم ضخ الماء، البخار، مخلوط الغازات المختلفة للمستودع لإبقاء معدلات الاستخراج الاقتصادية مستمرة.

وفي حالة أن الضغط تحت الأرض في مستودع الغاز كافي، عندها سيجبر الزيت على الخروج للسطح تحت تأثير هذا الضغط. الوقود الغازي أو الغاز الطبيعي غالبا ما يكون متواجد، مما يزيد من الضغط الموجود تحت الأرض. وفي هذه الحالة فإن الضغط يكون كافي لوضع كمية كافة من الصمامات على رأس البئر لتوصيل البئر بشبكة الأنابيب للتخزين، وعمليات التشغيل. ويسمى هذا استخلاص الزيت المبدئى. وتقريبا 20% فقط من الزيت في المستودع يمكن استخراجه بهذه الطريقة.

وخلال فترة حياة البئر يقل الضغط، وعند حدود معينة لا يكون كافيا لدفع الزيت للسطح. وعندها، لو أن المتبقى قى البئر كافي اقتصاديا، وغالبا ما يكون كذلك، يتم استخراج الزيت المتبقي في البئر بطريقة استخراج الزيت الإضافية. شاهد إتزان الطاقة، وصافي الطاقة. ويتم استخدام تقنيات مختلفة في طريقة استخراج الزيت الإضافية، لاستخراج الزيت من المستودعات التي نفذ ضغطها أو قل. يستخدم أحيانا الضخ بالطلمبات مثل الطلمبات المستمرة، وطلمبة الأعماق الكهربية (electrical submersible pumps ESPs) لرفع الزيت إلى السطح.

وتستخدم تقنية مساعدة لزيادة ضغط المستودع عن طريق حقن الماء، إعادة حقن الغاز الطبيعي، رفع الغاز وهذا يقوم بحقن الهواء، ثاني أكسيد الكربون أو غازات أخرى للمستودع. وتعمل الطريقتان معا المبدئية والإضافية على استخراج ما يقرب من 25 إلى 35% من المستودع.

المرحلة الثالثة في استخراج الزيت تعتمد على تقليل كثافة الزيت لتعمل على زيادة الإنتاج. وتبدأ هذه المرحلة عندما لا تستطيع كل من الطريقة المبدئة، والطريقة الإضافية على استخراج الزيت، ولكن بعد التأكد من جدوى استخدام هذه الطريقة اقتصاديا، وما إذا كان الزيت الناتج سيغطي تكاليف الإنتاج والأرباح المتوقعة من البئر. كما يعتمد أيضا على أسعار البترول وقتها، حيث يتم إعادة تشغيل الآبار التي قد تكون توقفت عن العمل في حالة ارتفاع أسعار الزيت. طرق استخراج الزيت المحسن حراريا (Thermally-enhanced oil recovery methods TEOR) هي الطريقة الثالثة في ترتيب استخراج الزيت، والتي تعتمد على تسخين الزيت وجعله أسهل للاستخراج. حقن البخار هي أكثر التقنيات استخداما في هذه الطريقة، وغالبا مع تتم (TEOR) عن طريق التوليد المزدوج. وفكرة عمل التوليد المزدوج هي استخدم تربينة (توربينة) غاز لإنتاج الكهرباء واستخدام الحرارة المفقودة الناتجة عنها لإنتاج البخار، الذي يتم حقنه للمستودع. وهذه الطريقة تستخدم بكثرة لزيادة إنتاج الزيت في وادى سانت واكين، الذي يحتوى على زيت كثافته عالية.، والذي يمثل تقريبا 10% من إنتاج الولايات المتحدة. وهناك تقنية أخرى تستخدم في طريقة (TEOR)، وهي الحرق في-الموضع، وفيها يتم إحراق الزيت لتسخين الزيت المحيط به. وأحيانا يتم استخدام المنظفات لتقليل كثافة الزيت. ويتم استخراج ما يقرب من 5 إلى 15% من الزيت في هذه المرحلة.

[عدل] طرق أخرى لإنتاج الزيت

نظرا للزيادة المستمرة في أسعار البترول، أصبحت الطرق الأخرى لإنتاج الزيت محل إهتمام. وأصلح هذه الأفكار هو تحويل الفحم إلى زيت والتي تهدف إلى تحويل الفحم إلى زيت خام. وكان هذا التصور الريادي من الألمان عندما توقف استيراد البترول في الحرب العالمية الثانية ووجدت ألمانيا طريقة لاستخلاص الزيت من الفحم. وكانت تعرف "إيرساتز" ("الاستبدال" باللغة الألمانية)، ويقدر أن نصف الزيت المستخدم في ألمانيا أثناء الحرب العالمية الثانية قد كان من هذه الطريقة. وقد تم توقف هذه الطريقة بعد ذلك نظرا لأن تكاليف إنتاج البترول الطبيعي أقل منها. ولكن بالنظر إلى ارتفاع أسعار البترول المستمر، فإن تحويل الفحم إلى بترول قد يكون محل تفكير.

وتتضمن الطريقة تحويل رماد الفحم إلى زيت في عملية متعددة المراحل. ونظريا فإن طن من الفحم ينتج نقريبا 200 لتر من الخام، بمنتجات تتراوح من القار إلى الكيماويات النادرة.

[عدل] تاريخ البترول

تم حفر أول بئر للبترول في بوحجار في القرن الرابع الميلادي أو قبل ذلك. وكان يتم إحراق الزيت لتبخير الماء المالح لإنتاج الملح. وبحلول القرن العاشر، تم استخدام أنابيب الخيرزان لتوصيل الأنابيب لمنابع المياه المالحة.

في القرن الثامن الميلادي، كان يتم رصف الطرق الجديدة في بغداد باستخدام القار، الذي كان يتم إحضاره من من ترشحات البترول في هذه المنطقة. في القرن التاسع الميلادي، بدأت حقول البترول في باكو، أذربيجان بإنتاج البترول بطريقة اقتصادية لأول مرة. وكان يتم حفر هذه الحقول للحصول على النفط، وتم وصف ذلك بمعرفة الجغرافي ماسودي في القرن العاشر الميلادي، وأيضا ماركو بولو في القرن الثالث عشر الميلادي، الذي وصف البترول الخارج من هذه الآبار بقوله أنها مثل حمولة مئات السفن. شاهد أيضا الحضارة الإسلامية.

ويبدأ التاريخ الحديث للبترول في عام 1853، باكتشاف عملية تقطير البترول. فقد تم تقطير البترول والحصول منه على الكيروسين بمعرفة إجناسى لوكاسفيز، وهو عالم بولندي. وكان أول منجم زيت صخري يتم إنشائه في بوربكا، بالقرب من كروسنو في جنوب بولندا، وفي العام التالي لذلك تم بناء أول معمل تكرير (في الحقيقة تقطير) في يولازوفايز، وكان أيضا عن طريق لوكاسفيز. وإنتشرت هذه الاكتشافات سريعا في العالم، وقام ميرزوف ببناء أول معمل تقطير في روسيا في حقل الزيت الطبيعي في باكو في عام 1861

وبدأت صناعة البترول الأمريكية باكتشاف إيدوين دريك للزيت في عام 1859، بالقرب م تيتوسفيل - بنسلفانيا. وكان نمو هذه الصناعة بطيء نوعا ما في القرن الثامن عشر الميلادي، وكانت محكومة بالمتطلبات المحدودة للكيروسين ومصابيح الزيت. وأصبحت مسألة إهتمام قومية في بدايات القرن العشرين، عند بداية استخدام محركات الإحتراق الداخلية مما أدى لزيادة طلب الصناعة بصفة عامة على البترول. وقد أستنفذت الاكتشافات الأولى في أمريكا في بنسفانيا وأونتاريو، مما أدى إلى "أزمة زيت" في تكساسا، أوكلاهوما، كاليفورنيا.

وبالإضافة إلى ما تم ذكره، فإنه بحلول عام 1910 تم اكتشاف حقول بترول كبيرة في كندا، جزر الهند الشرقية، إيرانو فينزويلا، المكسيك، وتم تطويرهم لاستخدامهم صناعيا.

وبالرغم من ذلك حتى في عام 1955 كان الفحم أشهر أنواع الوقود في العالم، وبدأ البترول أخذ مكانته بعد ذلك. وبعد أزمة طاقة 1973 و أزمة طاقة 1979 ركزت وسائل إعلام على تغطية مستويات إمدادات البترول. وقد أدى ذلك لإلقاء الضوء على أن البترول مادة محدودة ويمكن أن تنفذ، على الأقل كمصدر طاقة اقتصادي قابل للحياة. وفي الوقت الحالي، فإن أكثر التوقعات الشائعة مفزعة، وفي حالة عدم تحقق هذه التوقعات في وقتها، يتم تنحية هذه التوقعات تماما كطريقة لبث الاطمئنان، ومثال ذلك تنحية التوقعات المفزعة لمخزون البترول التي تمت في السبعينيات من القرن العشرين. ويظل مستقبل البترول كوقود محل جدل. وأفادت الأخبار بالولايات المتحدة (2004) أنه يوجد ما يعادل استخدام 40 سنة من البترول في باطن الأرض. وقد يجادل البعض لأن كمية البترول الموجودة محدودة. ويوجد جدل أخر بأن التقنيات الحديثة ستستمر في إنتاج الهيدروكربونات الرخيصة وأن الأرض تحتوي على مقدرا ضخم من البترول غير التقليدي، مخزون على هيئة رمل قطراني، حقول بيتيومين، زيت طفلي وهذا سيسمح باستمرار استخدام البترول لفترة كبيرة من الزمن.

وحاليا فإنه تقريبا 90% من إحتياجات السيارات للوقود يتم الوفاء بها عن طريق البترول. ويشكل البترول تقريبا 40% من الاستهلاك الكلي للطاقة في الولايات المتحدة، ولكنه يشكل تقريبا 2% فقط في توليد الكهرباء. وقيمة البترول تكمن في إمكانية نقله، كمية الطاقة الكبيرة الموجودة فيه، والتي تكون مصدر لمعظم المركبات، وكمادة أساسية في لعديد من الصناعات الكيمياوية، مما يجعله من أهم البضائع في العالم. وكان الوصول للبترول سببا في كثير من التشابكات العسكرية، بما فيها الحرب العالمية الثانية حرب العراق وإيران. وتقريبا 80% من مخزون العالم للبترول يتواجد == في الشرق الأوسط، وتقريبا 62.5 % منه في الخمس دول: المملكة العربية السعودية، الإمارات العربية المتحدة، العراق، الكويت، إيران. بينما تمتلك أمريكا تقريبا 3%.

[عدل] التأثيرات البيئية للبترول

للبترول تأثير ملحوظ على الناحية البيئية والإجتماعية، وذلك من الحوادث والنشاطات الروتينية التي تصاحب إنتاجه وتشغيله، مثل الإنفجارات الزلزالية أثناء إنتاجه، الحفر، تولد النفايات الملوثة. كما أن استخراج البترول عملية مكلفة وأحيانا ضارة بالبيئة، بالرغم من أن (جون هنت من وودز هول) أشار في عام 1981 إلى أن أكثر من 70% من الإحتياطي العالمي يصاحبه ترشحات كبيرة أي أنه لا يستلزم الإضرار بالبيئة لاستخراجه، وعديد من حقول البترول تم العثور على العديد منها نتيجة للتسريب الطبيعي. كما أن استخراج البترول بالقرب من الشواطيء يزعج الكائنات البحرية ويؤثر على بيئتها. كما أن استخراج البترول قد يتضمن الكسح، الذي يحرك قاع البحر، مما يقتل النباتات البحرية التي تحتاجها الكائنات البحرية للحياة. كما أن نفايات الزيت الخام والوقود المقطر التي تتناثر من حوادث ناقلات البترول أثرت على العلاقة التبادلية بين الكائنات الحية (بموت أحد هذه الكائنات) في ألاسكا، جزر جالاباجوس، أسبانيا، وعديد من الاماكن الأخرى.

ومثل أنواع الوقود الحفري الأخرى، يتسبب حرق البترول في إنبعاث ثاني أكسيد الكربون للغلاف الجوي، وهو ما يعتقد أنه يساهم في ظاهرة السخونة العالمية. وبوحدات الطاقة فإن البترول ينتج كميات CO 2 أقل من الفحم، ولكن أكثر من الغاز الطبيعي. ونظرا لدور البترول المتفرد في عمليات النقل، فإن تقليل إنبعاثات CO 2 تعتبر من المسائل الشائكه في استخدامه. وتجرى محاولات لتحسين هذه الإنبعثات عن طريق إحتجازها في المصانع الكبيرة.

البدائل هي مصادر الطاقة المتجددة وهي موجودة بالفعل، وإن كانت نسبة هذا الاستبدال لاتزال صغيرة. الشمس، الرياح والمصادر المتجددة الأخرى تأثرياتها على البيئة أقل من البترول. ويمكن لهذه المصادر استبدال البترول في الاستخدامات التي لا تتطلب كميات طاقة ضخمة، مثل السيارات، ويجب تصميم المعدات الاخرى لتعمل باستخدام الكهرباء (المخزونة في البطاريات)، أو الهيدروجين (عن طريق خلايا الوقود، أو الحتراق الداخلي) والذي يمكن إنتاجه من مصادر متجددة. كما أن هناك خيارات أخرى تتضمن استخدام الوقود السائل الذي له أصل حيوي (إيثانول، الديزل الحيوي). وهناك توجه عالمي للترحيب بأي أفكار جديدة تساهم في استبدال البترول كوقود لعمليات النقل.....

[عدل] مستقبل البترول

المقالة الرئيسية: قمة هوبرت

نظرية قمة هوبرت، تعرف أيضا باسم قمة بترول، وهي محل خلاف فيما يخص الإنتاج والاستهلاك طويل المدى للزيت وأنواع الوقود الحفرية الأخرى. وتفترض أن مخزون البترول غير متجدد، وتتوقع ان إنتاج البترول المستقبلي في العالم يجب حتما أن يصل إلى قمة ثم ينحدربعدها ظرا لاستمرار استنفاذ مخزون الزيت. وهناك كثير من الجدل حول ما إذا كان الإنتاج أو بيانات الاكتشاف السابقة يمكن أن تستخدم في توقع القمة المستقبلية.

ويمكن إعتبار الموضوع ذو قيمة عند النظر لمناطق مفرة أو بالنظر للعالم ككل. فقد لاحظ إم. كينج هوبرت أن الاكتشافات في الولايات المتحدة وصلت لقمة في الثلاثينيات من القرن العشرين، وعلى هذا فقد توقع وصول الإنتاج إلى قمته في السبعينيات من القرن العشري. وإتضح أن توقعاته صحيحة، وبعد وصول الولايات المتحدة لقمة الإنتاج في عام 1971 – بدأت في فقدان السعة الإنتاجية – وقد استطاعت الأوبك وقتها الحفاظ على أسعار البترول مما أدى لأزمة الزيت عام 1973 م. ومنذ هذا الوقت وصلت مناطق عديدة لقممها الإنتاجية، فمثلا بحر الشمال في التسعينيات من القرن العشرين. وقد اكدت الصين أن 2 من أكبر مناطق الإنتاج لديها بدأت في الإنحدار، كما أعلنت الشركية القومية لإنتاج البترول بالمكسيك أن حقل كانتاريل يتوقع أن يصل لقمة إنتاجه عام 2006، ثم يكون معدل إنحداره 14% سنويا.

ولأسباب عديدة (يمكن أن يكون عدم الشفافية في الإبلاغ عن المخزون الحقيقي في العالم) من الصعب توقع قمة الزيت في أي منطقة بالعالم. بناءا على بيانات الإنتاج المتاحة، وقد توقع المناصرين لهذه النظرية سابقا بتوقع قمة العالم ككل لتحدث في الفترة ما بين 19891995 أو 19952000. وعموما فإن هذه المعلومات المتوقعة كانت قبل الارتداد في الإنتاج الذي حدث في عام بداية الثمانينيات من القرن العشرين، والذي أتبعه تقليل الاستهلاك العالمي، وهو التأثير الذي يمكن أن يكون السبب في تأخر قمة الزيت النى كانت متوقعة. ويوجد توقع جديد بمعرفة جولدمان ساش بحلول قمة الزيت عام 2007، وبعدها بوقت ما للغاز الطبيعي. ي حدثت عام 1971 ، فقد أصبح مفهوما أن قمة العالم لن تلاحظ إلا إذا تبعها قلة ملحوظة في إنتاج الزيت.

وأحد المؤشرات هو ملاحظة النقص الكبيرفي مشاريع الزيت الجديدة في عام 2005 والتي مفترض أن تبدأ في الإنتاج عام 2008 وما بعدها. وحيث انه يتطلب أكثر من 4–6 سنوات لأي مشروع بترولي جديد لبدء الإنتاج للسوق، فإنه من المستبعد أن هذا النقص سيتم تعويضه خلال الوقت. وعلى العكس، فإنه لكي يتم تجنب القمة، فإن هذه المشاريع يجب أن لا تنقص فحسب، بل يجب أن تساعد على زيادة الإنتاج العالمي السنوي.

[عدل] هل يكون هناك بترول سنة 2050 ؟؟؟

ان البترول ثروة قابلة للتجديد ، فهو في تشكل مستمر في الأحواض الرسوبية ، الا أن وتيرة الاستهلاك الحالي والتي تقدر بــ : 3.5 مليار طن سنويا وهي أكبر بألف مرة من وتيرة التجديد والبترول الذي نستهلكه الآن تشكل في عصور غابرة (ماقبل 500 مليون سنة) ، واذا استمر هذا الاستهلاك في الارتفاع فإن أقصى حد لانتهاء هذه الثروة هي سنة 2060 م

[عدل] تصنيف البترول

تصنف الصناعات البترولية خام البترول طبقا لمكان المنشأ (مثلا "وسيط غرب تكساس"، أو "برنت") وغالبا عن طريق وزنه النوعي وزن API (American Petroleum Institute API). أو عن طريق كثافته ("خفيف". "متوسط"، "ثقيل")، كما أن من يقومون بعمليات التكرير يطلقوا عليه "حلو أو مسكر" عند وجود كميات قليلة من الكبريت فيه، أو "مر" مما يعني وجود كميات كبيرة من الكبريت، ويتطلب مزيد من التقطير للحصول على المواصفات القياسية للإنتاج.

الوحدات العالمية للبرميل هي:

  • مزيج برنت يحتوى على 15 نوع من الزيت من حقول برنت ونظام نينيان حوض شيت لاند الشرقي. وبصفة عامة فإن إنتاج الزيت من أوروبا، أفريقيا، الشرق الأوسط يتجاوز الحدود الغربية التي تسعى لتحديد أسعار الزيت، مما يؤدى إلى حدوث علامة استرشادية. شاهد أيضا خام برنت.
  • وسيط غرب تكساس "دبليو تي أي" (West Texas Intermediate WTI) لزيت شمال أمريكا.
  • تستخدم دبي كعلامة استرشادية لمنطقة أسيا-الباسيفيك لزيت الشرق الأوسط.
  • تابيس من ماليزيا، يستخدم كمرجع للزيت الخفيف في منطقة الشرق الأقصى.
  • ميناس من أندونيسيا، يستخدم كمرجع للزيت الثقيل في منطقة الشرق الأقصى.

وتتكون سلة الأوبك من:

وتحاول الأوبك إبقاء سعر سلة الأوبك بين الحدود العليا والدنيا، بزيادة أو تقليل الإنتاج. وهذا يجعل من تحليلات السوق عامل في غاية الأهمية. وتشمل سلة الأوبك مزيج من الخام الثقيل والخفيف، وهي أثقل من برنت، دبليو تي أي.

شاهد أيضا [1]

[عدل] تقييم اسعار البترول

سعر البنزين الليلي في منطقة شيكاغو محطة أموكو (في الخلفية). بينما محطة شل في المقدمة لم ترفع السعر مثل محطو اموكو.
سعر البنزين الليلي في منطقة شيكاغو محطة أموكو (في الخلفية). بينما محطة شل في المقدمة لم ترفع السعر مثل محطو اموكو.

المرجع في سعر البترول غالبا ما يرجع إلى السعر الوقتي لإما سعر (دبليو. تي. أي- الخام الخفيف) في بورصة نيويورك (New York Mercantile Exchange NYMEX) لتسليمات كوشينج أوكلاهوما، أو سعر البرنت في بورصة البترول العالمية (International Petroleum Exchange IPE) لتسليمات سولوم فو. سعر برميل الزيت يعتمد بشدة على درجته (والتي تحدد بعوامل مثل الثقل النوعي أو API، ومحتواه من الكبريت) وموقعه. الأغلبية العظمى من الزيت لا يتم الاتجار بها في البورصة ولكن عن طريق التعامل المباشر بين السماسرة (Over-the-counter trading)، وغالبا ما يتم هذا قياسا على نقطة مرجعية للزيت الخام تم تقييمها عن طريق وكالة التسعير بلاتس. فمثلا يوجد في أوروبا درجة معينة من الزيت، ولتكن فولمار، يمكن أن تباع بسعر "برنت + 0.25 دولارللبرميل). وتزعم (IPE) أن 65% من التعاملات في سوق الزيت تتم بدون الرجوع لتقييمها لخام البرنت. كما أن هناك تقيمات أخرى مهمة، منها دبي، تابيس، وسلة الأوبك. وتستخدم إدارة معلومات الطاقة بالولايات المتحدة السعر المتوسط لكل أنواع الزيت الوارد إلى الولايات المتحدة "كسعر الزيت العالمي".

وهناك زعم بأن الأوبك تقوم بتسعير الزيت والسعرالحقيقي للبرميل تقريبا حول 2.0 دولار أمريكي، وهو ما يعادل قيمة استخراجه في الشرق الأوسط. وهذه التقديرات لسعر البرميل تتجاهل سعر التنقيب وسعر تطوير مستودعات البترول. علاوة على ذلك تكلفة الإنتاج أيضا عامل يجب أن يؤخذ في الإعتبار، ليس على أساس إنتاج أرخص برميل ولكن بناءا على تكلفة إنتاج البرميل المختلط. وتقليل إنتاج الأوبك إدى لتطور الإنتاج في مناطق الإنتاج ذات التكلفة الأعلى مثل بحر الشمال، وذلك قبل استنفاذ المخزون الموجود بالشرق الأوسط. ومما لاشك فيه أن للأوبك قوة بالغة. فبالنظر بصفة عامة فإن الاستثمارات في هذا المجال مكلفة للغاية وبئية تقليل الإنتاج في أوئل التسعينات من القرن العشرينات أدت إلى تقليل الاستثمارات التي يتم ضخها لمجال إنتاج الزيت. وذلك بدوره أدى إلى سباق ارتفاع الأسعار في الفترة ما بين 2003-2005، ولم تستطيع الأوبك بسعة إنتاجها الكلية الحفاظ على ثبات الأسعار.

أسعار البنزين في مايو 2008 في محطة للوقود خارج بايكرسفيلد، كاليفورنيا
أسعار البنزين في مايو 2008 في محطة للوقود خارج بايكرسفيلد، كاليفورنيا

تعتمد الطلبات على الزيت بشدة على الظروف الاقتصادية في العالم، وهذا أيضا عامل أساسي في تحديد أسعار الزيت. بعض رجال الاقتصاد أرجعوا قلة معدل النمو العالمي إلى زيادة أسعار النفط، وهذا يعني أن العلاقة بين سعر الزيت والنمو العالمي ليست ثابتة بطريقة محددة، بالرغم من أن ارتفاع سعر الزيت غالبا ما يعرف على أنه كظاهرة متأخرة تحدث في أخر الدورة.

تم الوصول إلى نقطة أسعار منخفضة في يناير عام 1999، بعد زيادة الإنتاج في العراق مقترنا مع الأزمة الاقتصادية التي حدثت في أسيا مما أدى لإنخفاض الطلب على الزيت. ثم زادت الأسعار بعد ذلك بطريقة كبيرة، حتى أنها تضاعفت بحلول سبتمبر عام 2000، ثم بدأت في الهبوط بحلول أواخر عام 2001، ثم زيادة بمعدل ثابت حتى وصل سعر البرميل من 40 دولار أمريكي إلى 50 دولار أمريكي بحلول سبتمبر عام 2004 (شاهد [2]). وفي أكتوبر عام 2004، تعدى سعر تسليمات الخام الخفيف في نوفمبر تقديرات بورصة نيويورك ووصل إلى 53 دولار أمريكي للبرميل، ولتسليمات ديسمبر وصل 55 دولار أمريكي، ثم بدأ سباق الأسعار لزيادة الطلب على البنزين والديزل والقلق الموجود وقتها من عدم مقدرة المصافي على العمل بصورة منتظمة. وظل هذا الإتجاه مستمرا حتى أوائل أغسطس عام 2005، حيث تتوقع بورصة نيويورك أن مستقبل أسعار الزيت الخام سيتعدى 65 دولار أمريكي، في حالة بقاء الطلب على البنزين بغض النظر عن السعر.

تقوم بورصة نيويورك بالاتجار في الزيت الخام (متضمنة العقود المستقبلية) وهي الأساس في تقييم أسعار الزيت الخام في الولايات المتحدة خلال غرب تكساس الوسيطة (West Texas Intermediate WTI). وهناك بعض البورصات أيضا تتعامل في عقود البترول المستقبلية. مثال بورصة البترول الدولية (International Petroleum Exchange IPE) في لندن، ويتم التعامل على خام البرنت.

شاهد أيضا تاريخ وتحليلات أسعار خام البترول

[عدل] أكثر البلاد إنتاجا للبترول

المصدر: إحصائيات الطاقة من الحكومة الأمريكية

(الترتيب على حسب كمية الإنتاج "بالمليون برميل / يوم):

(الترتيب عل حسب كمية التصدير عام 2003):

ملحوظة، تقوم الولايات المتحدة تقريبا باستهلاك كل إنتاجها من الزيت.

شاهد أيضا منظمة الدول المصدرة للبترول

[عدل] موضوعات متعلقة

[عدل] كتب عن صناعة البترول

  • إسم الكتاب: حالة الطواريء الطويلة: الكوارث المستمرة في القرن العشرين- المؤلف: James Howard Kunstler- سنة الطبع: (2005).- الناشر: Atlantic Monthly Press.- رقم (ID) للكتاب : 0871138883.


  • إسم الكتاب: أزمات الزيت القادمة- المؤلف: - سنة الطبع: (2004).- الناشر: .- رقم (ID) للكتاب : .


  • إسم الكتاب: لا يوجد بترول:إنتهاء عصر الزيت- المؤلف: - سنة الطبع: (2004).- الناشر: .- رقم (ID) للكتاب : .


  • إسم الكتاب: الفوز بغنيمة البترول- المؤلف: Amory B. Lovins- سنة الطبع: (2004).- الناشر: Rocky Mountain Institute.- رقم (ID) للكتاب : 1881071103.


  • إسم الكتاب: Hubbert's Peak : عجز الزيت العالمي الوشيك- المؤلف: - سنة الطبع: (2003).- الناشر: .- رقم (ID) للكتاب : .


  • إسم الكتاب: الطاقة في مفترق الطرق: نظرة وتوقعات شاملة- المؤلف: Vaclav Smil- سنة الطبع: (2003).- الناشر: The MIT Press.- رقم (ID) للكتاب : 0262194929.


  • إسم الكتاب: الجائزة: تحقيق البترول الملحمي للثروة والنفوذ- المؤلف: Daniel Yergin- سنة الطبع: (1991).- الناشر: Simon & Schuster.- رقم (ID) للكتاب : 0671502484.


  • إسم الكتاب: صناعة البترول الأمريكية : الجزئ الأول عصر الاكتشاف- المؤلف: Harold F. Williamson and Arnold R. Daum- سنة الطبع: (1959).- الناشر: Northwestern University Press.- رقم (ID) للكتاب : .


  • إسم الكتاب: صناعة البترول الأمريكية:الجزء الثاني عصر الطاقة- المؤلف: Harold F. Williamson، Ralph L. Andreano، Arnold R. Daum، and Gilbert C. Klose- سنة الطبع: (1963).- الناشر: Northwestern University Press.- رقم (ID) للكتاب : .



تم الاسترجاع من "http://ar.wikipedia.org/wiki/%D9%86%D9%81%D8%B7"

الاثنين، 14 يوليو 2008

Prospects

أخبار Google

Inside AdSense: Optimization

Inside AdSense

Inside AdSense

المنتدى الطبي العام - برامج نت

القران الكريم باللغة الانجليزية - كاملا - برامج

خفايا وأسرار يوتيوب - منتديات المشاغب

قسم اللغة الإنجليزية - برامج نت

مكتبة البرامج الكاملة المباشرة Portable World مكتبة متجدد

قسم اللغة الفرنسية - برامج نت

منتدى الاختبارات و TOEFL - برامج نت

مهارات لغوية CV, emails , fax - برامج نت

منتدى طلبات الترجمة - برامج نت

منتدى مواقع تعليم الانجليزي - برامج نت

منتدى الانجليزية للمبتدئين - برامج نت

قسم الصور المرعبة - برامج نت

قسم المواضيع المميزة في منتدى العجائب والغرائ�

ღ♥ღ أغـرب 23 حيــوان فـى العالـم ღ♥ღ - برامج ن�

قسم المواضيع المميزة في منتدى العجائب والغرائ�

منتدى غرائب وعجائب العالم - برامج نت

منتدى تعلم اللغات الأجنبية - برامج نت

منتدى البرامج الكاملة والنادرة - برامج نت

أخبار Google

الأفلام الوثائقية - الصفحة 4 - برامج نت

American Scientist Online

نظرية الأوتار - ويكيبيديا، الموسوعة الحرة

String theory - Wikipedia, the free encyclopedia

String theory - Wikipedia, the free encyclopedia

الاثنين 11 رجب 1429 هـ الموافق 14 يوليو 2008 م

دليل المواقع العربية

قال الله تعالى (( وسارعوا إلى مغفرة من ربكم وجنة عرضها السماوات والأرض أعدت للمتقين (133) الذين ينفقون في السراء والضراء والكاظمين الغيظ والعافين عن الناس والله يحب المحسنين (134) )) سورة آل عمران

تذكرني | تسجيل
صفحة البداية | مقالات وبحوث | إضافة موقع | إعلان دعوي | سجل الزوار
إعلانات دعوية

شرح كتاب بلوغ المرام للشيخ د. عبدالكريم الخضير بعد صلاة المغرب بجامع عثمان الغامدي بأبها. من يوم السبت 9/7 إلى يوم الأربعاء 13/7/1429هـ.

نادي حراء الصيفي

يقام نادي حراء الصيفي بثانوية حراء بخميس مشيط يقدم برامج منوعه للشباب لاستغلال الأوقات نحث الشباب على الحضور والاستفادة

ساهم في وقف القرآن الكريم الأول بالجمعية الخيرية لتحفيظ القرآن بأحدرفيدة بمنطقة عسير الآن في مرحلة التشطيب النهائي والعجز المادي شديد جدا للإستفسار جوال / 0505750184

ياباغي الخير اقبل
هناك مسجد في منطقة حائل وفي احد القرى التابعه لمدينة حائل بحاجه ماسه الى اجهزة صوتيه مكبرات ومايكروفونات داخل المسجد وخارجه والمبلغ المطلوب في حدود 15000ريال ولمن يريد فعل الخير الاتصال بإمام المسجد على هذا الرقم 0504873036

يوجد ارض مسجد مساحه4100 لمن اراد بناء المسجد على نفقته الخاصه او المساهمه الاتصال ب سلمان ج0503813180 او6781778 الدمام غنام 2

تعلم القران الكريم وأنت في بيتك جمعية تحفيظ وادي ليه تتيح لك ذلك شارك في برنامج البالتوك في الرابط TAHFEZ QURAN WADI LEYAموعد الحلقة الاولى من 8 صباحا حتى 11 ظهرا الحلقة الثانية من 11 مساء حتى 12 وللاستفسار جوال 0505701434

نحتاج إستاجار مخيم دعوي بحي ذرة حتى تقام فيه محاضرات ومسابقات وافكار دعوية تنفع الشباب ولاستغلال الصيفية نامل منكم ممكن اراد الأجر والمثوبة الاتصال بنا وجزاه الله خير الجزاء عما قدم
للاستفسار 0554376665

محافظة قلوه / بالباحه والمراكز والقرى التابعة لها بحاجة ماسه جدا الى انشاء مغسلة موتى كبيرة بمستشفى قلوه بدلا من المغسلة الحالية والتي ينقصها الكثير فمن لدية الرغبه في معاينة الموقع وتبني المشروع الاتصال على جوال ابو رائد 0506773567

يعلن المكتب التعوني لدعوة الجاليات ( فرع المصانع ) عن حاجتة الى دعم مالي يساعد في تجهيز المبني الذي يتكون من 4 ادوار يوجد به 6 قاعات للمحاضراوت والدروس ويجد به غرف لزوار ومكاتب للموظفين كما ان المكتب محتاج الى بعض المتعاونين المحتسبين من كانت لديه إستطاعة يتصل بالسكرتير 0500077479

مسجد ومجمع إسلامي " تحفيظ - مستوصف خيري - مشغل للفتيات اليتامى - كفالة الطفل اليتيم" في قرية طناح - مركز المنصورة
يحتاج تشطيب وفرش واستكمال تجهيزات
لمن أراد المساهمه مع الله الاتصال على الرقم "0533102598"

الى اهل الخير ........ مسجد بمحافظة الطائف ، يحتاج الى تغيير الفرش

من اراد الاجر والخير الاتصال على 0555208999

مسجد بحاجة ماسة لأربعة مكيفات من نوع الدولاب لوجود اربعة مكيفات شباك اكثر من عشر سنوات التنسيق مع ابو ابراهيم المدخلي جوال 0500129605

جامع تحت الإنشاء بنجران محتاج فزعة من اهل الخير والبذل للحاجة الماسة ابوعبدالرحمن 0505724381

الى محبي الخير ساهم معناولو بعشرةريالات لبناء مسجد في مدينة الرياض للاستفسار اتصال على جوال 0555150274

يوجد مسجدقديم ومتهالك لمنطقة الباحة ومساحته 4*5 متر فقط وقد كثر السكان حوله واصبح لايتسع لهم والارض مستلمتها الاوقاف وقد تم عمل مخطط لمسجد مساحته 6*8متربمرافقه وجماعة المسجد يناشدون اهل الخير اما بشخص يتبنى بناء المسجد كاملا او عدة اشخاص يساهمون ببناء هذا المسجد
وللتواصل جوال
0504582415 ابوعمر

لجنة التنمية الاجتماعية بالبديعة تنظم ( ملتقى فتيات البديعة) يوم الأحد والأثنين 10-11/7/1429هـ من 5ع - 10م ( لقاءات تربوية-مسرحيات ومشاهد-دورات تدريبية) في قاعة الجزيرة للأحتفالات بجانب قصر الفيصل للأستفسار 0558686556

مسجد بحاجه الى سجاد ومكيفات وبراد ماء يقع في القنقذه العرضيه الشماليه نمره للتبرع الإتصال جوال 0556222373

يوجد مسجد بمحافظة خميس مشيط بالمنطقة الجنوبية يحتاج لدعم ومساعدة محبي الخير ولا يحتاج سوى لتكميل ما تبقى منه ويشهد الله أن هذا المسجد يحتاج لمن يدعمه ويمكن لمن يرغب زياته والاطلاع على موقعه . جزء الله من ساهم وشارك ودل على ذلك علماً أنه لا يحتاج لمبلغ كبير ) وفق الله الجميع لما يحبه ويرضاه / للاستفسار الاتصال على جوال ( 0504747403) صالح سالم الوادعي

يعلن تحفيظ جامع مسجد العمودي بجدة بحي البلد بجوار مدارس الفلاح عن فتتاح برامجها النافعه والهادفه من أراد النفع والفائدة يستقبل إدارة التحفيظ طلبات المشتركين .

تكفون/دار نسائية لتحفيظ القرآن تحت التشطيب تحتاج الى بلاط 400 متر تقريبا بقيمة 5000 الاف ريال / وتركيبات كهرباء والباقى تأمن فهل من معين لنا لتعليم نساء المسلمين كتاب الله 0504747403_0504740345

مسجد شرق الرياض بحاجة الى عدد ( 3 ) مكيفات للأستفسار جوال/0506292577

فاعل خير يريد بناء مسجد في جده وذلك في حالة توفر الأرض لاقامة المسجد. للاستفسار الاتصال على 0505621125

مسجد عمر بالباحة قرية السقيطة سوف يتم هدمه نظراً لقدمه ثم يتم بناؤه من جديد ساهم معنا وشارك في الأجر وتذكر قول الله تعالى ( إنما يعمر مساجد الله من آمن بالله واليوم الآخر .. الآية ) يرجى الاتصال بإمام المسجد الشيخ مسفر بن عطية الغامدي مدير مدرسة المفارجة سابقاً جوال :0505774811

يا باغي الخير أقبل :دار نسائية لتحفيظ القرآن الكريم بحاجة للمساعده المالية والعينية لإكمال بناء المبنى الجديد للدار بجامع الشيخ ابن باز رحمه الله بمحافظة عفيف فنهيب بالجميع بالاحتساب للأجر لإكمال مشروعنا إمام وخطيب جامع الشيخ عبدالعزيزبن بازبعفيف والمشرف على الدار جوال 0505108216

مكتبة جامع الشيخ بن باز بحاجة الى الكتب العلمية وفتاوى بن عثيمين وغيره احتسب الاجر يامن تريد الاخرة
العنوان محافظة عفيف جوال امام وخطيب الجامع 0505108216

الى المحسنين جامع قديم بالظهران يحتاج الى توسعة وترميم واضافات فعلى من يرغب التواصل المفاهمة مع ابومشعل0500106932

دعوة لأهل الخير لبناء مسجد بإحدى قرى محافظة المسارحة بديل عن مسجد آيل للسقوط . للمستطيع والمبتغي الأجرمن الله الاتصال على الرقم 0544358755 ابو بسام0

مسجد سما حة الشيخ عبد العزيز بن باز بحاجة الى بناء مصلى للنساء بمساحة 7×6 فمن اراد البناء الاتصال على جوال الامام0504226811

نداء لأهل الخير ... الدار النسائية لتحفيظ القرآن الكريم بحرجة بلقرن التابعة لمحافظة بلقرن منطقة عسير بحاجة ماسة إلى دعم لبناء الدار وهي الان تحت الإنشاء ..... جوال 0504784816

مسجد السبيل بمدينة لييج بلجيكا يستغيث هو في حاجة ماسة للاعانة والا سيتم اغلاقه من طرف السلطات البلجيكية ندعو اهل الخير ان يغيثوننا
للاستفسار المرجو الاتصال على رقم الامام 0032473293176

شارك بالأجر في إكمال متطلبات هذا الجامع بعد الترميم( جامع سلمان الفارسي بمدينة القيصومة/المطلوب عدد 8 مكيفات دولابية قيمة المكيف الواحد 6400 & وعدد 6 مكيفات سبيلت قيمة الواحد 2600 ) ويمكن السداد للمحل مباشرة. وللتبرع جوال الإمام 0504961553

حافظ ومدرس قرآن ، أرغب في إمامة مسجد والتدريس فيه ، شمال الرياض ،مع سكن لوغرفة .0551268010

إضافة إعلان دعوي إيقاف تشغيل / السرعة الطبيعية للأعلى للأسفل =12?marq.scrollAmount=12:marq.scrollAmount=marq.scrollAmount+2" alt="زيادة السرعة" width="11" height="9"> 3?marq.scrollAmount=marq.scrollAmount-2:marq.scrollAmount=1" alt="تقليل السرعة" width="11" height="9">
سجل الآن وللحصول على مفضلتك
مواقع وصفحات نصرة المصطفى

- محمد رسول الله
- إلا رسول الله صلى الله عليه وسلم
- عذرا رسول الله
- رسول الاسلام
- اللجنة الأوروبية لنصرة خير البرية
- ملف الاساءة للنبي الحدث وردود الأفعال
- محمد صلى الله عليه وسلم
- دافع عن نبيك صلى الله عليه وسلم
- منظمة النصرة العالمية
- سيرة النبي بأكثر من ثمان لغات
- منتدى نصرة الرسول - أقلام
- منتديات محبي رِسول الله
- نبي الرحمة
- محمد رسول الله - دار الإسلام
- إلا رسول الله .. لا للدانمارك
- ملف المليار مع الرسول
- الانتصار للنبي المختار
- دفاعاً عن المصطفى صلى الله عليه وسلم
- المنتجات الدنماركية
- منتديات نصرة نبينا

التصويت

إضافة تعليق - عرض التعليقات
تصويتات سابقة - اقتراح تصويت
أقسام دليل المواقع
مواقع إخبارية


صوت القوقاز | الجهاد الفلسطيني | البث الإسلامي | صيد الفوائد | موقع المسلم | قناة المجد
الجزيرة| العربية| BBC| البشير| محيط| المفكرة| المختصر| العصر| عجيب| باب| اتجاهات| الوكالة| لها
تداول الإنترنت: الراجحي | سامبا | الجزيرة | الفرنسي | البريطاني | الأهلي | البلاد | تداول |مباشر

Google

مواقع جديدة أضيفت يوم الجمعة 8/7/1429 هـ الموافق 11/7/2008 م
القارئ عامر بن أحمد المهلهل مواقع إسلامية
الملخص مواقع إخبــارية
وزارة التعليم العالي باليمن مواقع تعليميـة
البنك السعودي للتسليف والإدخار مـــال وأعمــــال
جمعية أطباء طيبة الخيرية مواقع طــبــيــة
جمعية الإيمان لرعاية مرضى السرطان مواقع طــبــيــة
مجموعة لينكات التطويريه إنترنت وشبكات
ملتقى اهل القران منتديات عربيــة
منتديات المهلهل منتديات عربيــة
منتديات الأكاديمية الصحية بحفر الباطن منتديات عربيــة
منتديات لينكات التطويريه منتديات عربيــة
إضافة موقع

جميع الحقوق محفوظة لدليل المواقع العربية 1999-2008
البريد الإلكتروني | اتصل بنا | جديد الموقع | روابط موقعنا
برمجة وتصميم
تــــطــــو يــــر

قائمة المدونات الإلكترونية

نظرية القرن الواحد والعشرين

نظرية الأوتار (String Theory) هي مجموعة من الأفكار الحديثة حول تركيب الكون تستند إلى معادلات رياضية معقدة، تنص هذه المجموعة من الأفكار على أن الأشياء أو المادة مكونة من أوتار حلقية مفتوحة و أخرى مغلقة متناهية في الصغر لا سمك لها و أن الوحدة البنائية الأساسية للدقائق العنصرية، من إلكترونات و بروتونات و نيترونات و كواركات، عبارة عن أوتار حلقية من الطاقة تجعلها في حالة من عدم الاستقرار الدائم وفق تواترات مختلفة وإن هذه الأوتار تتذبذب و تتحدد وفقها طبيعة وخصائص الجسيمات الأكبر منها مثل البروتون والنيوترون والإلكترون، أهم نقطة في هذه النظرية أنها تأخذ في الحسبان كافة قوى الطبيعة: الجاذبية والكهرومغناطيسية والقوى النووية، فتوحدها في قوة واحدة ونظرية واحدة، تسمى النظرية الفائقة M-Theory.

تهدف النظرية إلى وصف المادة على أنها حالات اهتزاز مختلفة لوتر أساسي وتحاول هذه النظرية الجمع بين ميكانيكا الكم Quantum Mechanics التي تفسر القوى الأساسية المؤثرة في عالم الصغائر (القوة النووية الضعيفة، القوة الكهرمغنطيسية، القوة النووية القوية) و بين النظرية النسبية العامة General Theory of Relativity التي تفسر قوة الجاذبية في عالم الكبائر ضمن نظرية واحدة والتي تقول بإن الكون هو عالم ذو عشرة أو أحد عشر بُعدًا، على خلاف الأبعاد الأربعة التي نحس بها و أن هنالك 6 أو 7 أبعاد أخرى، إضافةً لأبعاد عالمنا الثلاثة معالزمن، غير محسوسة و منطوية على نفسها. أما هذه النظرية الجديدة فتعتقد بأن الكون مكون من 26 بعداً، اُختزلت فيما بعد إلى عشرة أبعاد. ولتوضيح هذه الفكرة يستعمل البعض مثال خرطوم رش الماء، فعندما تنظر للخرطوم من بعيد لا ترى سوى خط متعرج. لكنك بفحصه عن كثب سترى أنه عبارة عن جسم في ثلاثة أبعاد حيث أن الأبعاد الجديدة ملتفة على نفسها في جزء صغير جدا.

استنادا إلى نظرية الأوتار الفائقة فإن الكون الذي نعيش فيه ليس وحيدا، وإنما هنالك أكوان عديدة متصلة ببعضها البعض، ويرى العلماء أن هذه الأكوان متداخلة ولكل كون قوانينه الخاصة به، بمعنى أن الحيز الواحد في عالمنا قد يكون مشغولاً بأكثر من جسم ولكن من عوالم مختلفة، وبحسب هذه النظرية فإن الكون ما هو إلا سيمفونية أوتار فائقة متذبذبة، فالكون عزف موسيقي ليس إلا ومن الممكن معرفة الكون ومما يتكوّن من خلال معرفتنا للأوتار ونغماتها، فالكون يتصرف على نمط العزف على الأوتار.

يقول العالِم الفيزيائي الأمريكي غوث (مواليد 1947) Alan Guth بما أن الكون ولد من العدم وبما أن العدم يمتد إلى مساحات لا متناهية، إذاً من المتوقع نشوء أكوان لامتناهية في أجزاء مختلفة من العدم. أما العالِم الكوزمولوجي والفيزيائي الأمريكي ريز (مواليد 1942) Martin Rees فيقول: بما أنه توجد عوالم مختلفة وعديدة، إذاً من المتوقع وجود عالم كعالمنا. ويُقدِّم مثلاً على ذلك، إذا دخلنا إلى متجرة لبيع الثياب حيث توجد ثياب بمقاييس مختلفة وعديدة فليس من المستغرب حينئذٍ أن نجد ثوباً بمقاسنا. لذا ليس من المستغرب وجود عالَم كعالمنا لأنه توجد عوالم عدة ومختلفة.

  • القوة النووية الشديدة المسؤولة عن ارتباط النيوترونات بالپروتونات في داخل نواة الذرة. كما هو معروف، النواة مشحونة إيجابيا وهي لذلك تتدافع إن تركت لشأنها بفعل القوة الكهربائية ممزقة عرى النواة وهنا تتدخل القوة الشديدة للتغلب على القوى المذكورة وتقريب البروتونات إلى بعضها محاولة لم شمل النواة ولتخلق نوع من التوازن الدقيق بينها وبين القوة الكهربائية التنافرية (repulsive) (التي تسعى إلى تفجير النواة). عندما يطلق العنان للقوة النووية الشديدة تنشأ نتائج كارثية، فمثلا عندما تشطر نواة اليورانيوم عن عمد في القنبلة الذرية تتحرر الكميات الهائلة من الطاقه الحبيسة داخل النواة في شكل انفجار نووي مروع. حيث تطلق القنبلة النووية مليون ضعف من الطاقة التي يعطيها الديناميت ويؤكد ذلك بشكل جلي حقيقة أن بإمكان القوة الشديدة توليد طاقة تتعدى طاقة المتفجرات الكيميائية التي تحكمها القوة الكهرمغنيطيسية. تفسر القوة الشديدة أيضا سبب إضاءة النجوم بأن النجم ليس إلا فرن نووي ضخم تتحرر فيه القوة الشديدة سجينة النواة. ولو أن طاقة الشمس كانت ناجمه عن حرق الفحم بدلا من الوقود النووي لما أطلقت الشمس إلا جزءا ضئيلا من ضوئها ولخبت بسرعة متحولة إلى رماد. وبدون الشمس تبرد الأرض وتنقرض كل أشكال الحياة عليها وبدون القوة الشديدة لايمكن أن توجد الشمس و بالتالي لا يمكن أن تنشاء الحياة وترتقي.
  • القوة النووية الضعيفة، و هي القوة التي تتحكم بتحلل الجسيمات الأولية داخل الذرة والمسؤولة عن نشاط الذرات الثقيلة غير مستقرة الإشعاع. لبعض النوى كنواة اليورانيوم التي تضم 92 بروتون كتلا هائله تؤدي إلى تحللها تلقائيا وإطلاق شظايا وبقايا صغيرة فيما ندعوه بالنشاط الاشعاعي. النوى في هذه العناصر هي ببساطة نوى غير مستقرة وتجنح إلى التحلل (disintegration) لذا لابد من تواجد قوة أخرى ضعيفة لتتحكم بالنشاط الاشعاعي وتكون مسؤولة عن تحلل النوى الثقيلة. هذه هي القوة الضعيفة التي تتسم بسرعة الزوال والتلاشي إلى حد أننا لانتحسسها مباشرة في حياتنا لكننا نستشعر آثارها غير المباشرة. فعندما نضع عداد جايجر بالقرب من قطعة اليورانيوم تتناهى إلى مسامعنا الطقطقة التي تقيس النشاط الاشعاعي للنوى الناجم عن فعل القوة الضعيفة. ويمكن أن تستخدم الطاقة المتحررة من قبل القوة الضعيفة لتوليد الحرارة أيضا، فمثلا إن الحرارة الشديدة الموجودة في باطن الأرض قد نجمت جزيئا عن تحلل العناصر المشعة في عمق نواة الأرض تتفجر هذه الحرارة الهائله بدورها في هيئة براكين إن وصلت سطح الأرض. وبالمثل فإن الحرارة التي تنتج في نواة مفاعل نووي والتي تستطيع توليد طاقة كهربائية تكفي لإنارة مدينة كاملة تعزى أيضا إلى أثر القوة الضعيفة.

كان هناك نواقص في نظام نيوتن لتفسير قوة الجاذبية. أحدها أن النظام كان يقول بأن قوة الجاذبية لحظية، أي كأن هنالك حبل يربط الأرض بالشمس فلا تحتاج قوة الجاذبية إلى مدة للانتقال، وأن الجاذبية تعمل فقط على المدى الضخم كالكواكب و النجوم و المجرات و تصبح هذه القوة معدومة في الجزيئات الصغيرة و داخل الذرات. و أنه على الرغم من أن الجاذبية تبدو هي القوة الأكثر وضوحا إلا أنها تعتبر ضعيفه جدا جدا مقارنة بالقوى الأخرى فعلى سبيل المثال يمكننا باستخدام المغناطيس أن نرفع مسمار من على سطح الأرض، نلاحظ هنا أن المغناطيس الضئيل الحجم هذا قد تغلب على الجاذبية الناتجة من هذا الكوكب الضخم. لكن آينشتاين رأى خلاف ذلك و هو أن سرعة الضوء هي السرعة القصوى في هذا الكون، فلا يمكن للجاذبية بأن تكون أسرع من الضوء فقام آينشتاين بتفسير أدق لهذه الجاذبية و هي بأن الكتلة تصنع انحناء في الفضاء و يتسبب هذا في تدحرج (انجذاب) الأجسام الأخرى إلى الكتلة على هذا المنحدر، فكان هذا الإكتشاف مدخل إلى فكرة توحيد القوى في هذا العالم تحت قوة واحدة تحكم هذا الكون ولكن آينشتاين توفي قبل أن يحقق ذلك.

و ترى هذه النظرية المادة متكونة من سترينغات أي حلقات مفتوحة و تلتصق نهاية الحلقة بغشاء أو فضاء يسمى بران هو عبارة عن الكون الذي نعيش فيه إلا أن الحلقات الغير ملتصقة بالبراين كالجسيم النظري جرافيترون التي يعتقد أنها الحامل لقوة الجاذبية فإنها يمكنها الإبتعاد عن البران لتذهب إلى بران أخرى.

فهرس

[إخفاء]

[تحرير] توحيد القوى الأربعة

الهدف الكبير للفيزياء هو إيجاد نظرية أو علاقة رياضية واحدة تصبح معها القوى الأربعة حالاتٍ خاصة من قوة وحيدة اصطُلِحَ على تسميتها بالقوة الفائقة ولكن هذا الهدف يواجهه مشكلاتٌ عديدة، أهمها وجود نظريتين كبيرتين تسودان الفيزياء، هما: نظرية أينشتاين في النسبية والنظرية الكمية، و حتى الآن لم يتمكن الفيزيائيون من توحيد هاتين النظريتين على نحوٍ كلِّيٍّ ومُرْضٍ. تقوم الفيزياء الحديثة على ركيزتين أساسيتين، الأولى هي النظرية النسبية العامة لالبرت آينشتاين، و التي تمنحنا الإطار النظري لفهم العالم في أبعاده الكبرى: النجوم والمجرات وتجمعات المجرات، وحتى ما وراء المدى البعيد للكون نفسه. أما الركيزة الثانية فهي ميكانيكا الكم، وهي التي تزودنا بالإطار النظري لفهم العالم في أصغر أبعاده: الجزيئات والذرات وحتى الدقائق تحت الذرة مثل الإلكترونات والكواركاث وبالرغم من إثبات صحة التنبؤات التي بشرت بها كل من هاتين النظريتين، إلا أن الوسائل النظرية في البحث أدت وبشكل لا يقبل الجدل إلى نتيجة غير مريحة في نفس الوقت وهي أن النظرية النسبية العامة ونظرية ميكانيكا الكم، تنفي احداهما الأخرى بحيث لا بد من أن تكون واحدة منهما فقط على صواب. وهكذا فإن النظريتين اللتين تشكلان أساس التقدم الهائل في الفيزياء خلال المائة عام الماضية غير متوافقتين.

ترى النسبية العامة الكونَ كمتَّصَل مكاني–زماني محدَّب بسبب وجود كتل كبيرة كالشمس؛ وهي تفسر الجاذبية تفسيراً جيداً. أما النظرية الكمية فهي تهتم عموماً بالأجسام الصغيرة، كالقُسَيْمات particles التي يُعَد تحديبها للمكان–الزمان مهمَلاً لضآلته. تدريجيا أصبحت النظرة السائدة للقوى على أنها تبادُل لقُسَيْمات بين الأجسام المتفاعلة: فتنافُر إلكترونين (التفاعل الكهرومغناطيسي) يتم بسبب تبادُلهما لفوتونات ناقلة messenger photons، وليس بسبب تَضادِّهما. وقد عُمِّمَتْ هذه النظرة على بقية القوى، فافتُرِضَ أن الجاذبية تسري عبر تبادُل قُسيمات تسمى الغرافيتونات gravitons. أما التفاعل الضعيف فهو يتم بواسطة قُسيمات W ± وZ، فيما التفاعل القوي يتم عبر تبادُل الغلووُنات gluons بين الكواركات، تلك القُسيمات التي يُفترَض أنها تؤلف الپروتونات والنوترونات. وهكذا صار مشروع توحيد القوى، من هذا المنظور، مرادفًا للبحث عن المركَّبات الأساسية للمادة .

كانت أول محاولة لتوحيد هذه القوى الأربعة في العصر الحديث هي محاولة توحيد القوة الكهرومغناطيسية و القوة النووية الضعيفة تحت مسمى القوة الكهروضعيفة. كان التوحيد مجرد حسابات رياضية و قاموا باستنتاج جزيء جديد لحامل هذه القوة الموحدة و سموه z-particle. ولكن المشكلة الرئيسية في هذا التوحيد كانت التنبآت بأن القوتان لن تتوحدا إلا تحت طاقات حرارية هائلة جدا أعلى حتى من حرارة قعر أضخم نجوم الكون. مثل هذه الحرارة تواجدت في فترة الانفجار العظيم ولكن تم إثبات أن هذه الطاقة الحرارية العالية يمكن بالفعل إنتاجها عن طريق مصادمة جزيء بروتون مع جزيء بروتون مضاد anti-proton والتي أدت إلى نشوء طاقة هائلة جدا مقاربة لما كانت عليه حرارة الانفجار العظيم.

بعد إثبات إمكانية الدمج بين القوة الكهرومغناطيسية و القوة النووية الضعيفة إستمرت التنبؤات الرياضية بأنه إذا ماتم العودة بالزمن أكثر للوراء إلى بداية الكون لأصبحت الحرارة أشد بكثير و حينها تذوب أيضا القوة النووية القوية بفعل هذه الحرارة و تتوحد مع النووية الضعيفة و الكهرومغناطيسية لتكون قوة واحده و اسم الجزيء الحامل لهذه القوة هو بوزون يسمى بوزون X. لكن لم يتم اكتشاف هذا الجزيء بعد.

لهدف توحيد هذه القوى الأربعة يأمل العلماء في التوصل إلى مجموعة من التناظُرات الرياضية التي يُطلَق عليها اسم التناظر المعياري gauge symmetry والتي لا يمكن وصفها بكلمات بسيطة. يرتبط التناظر المعياري، بفكرة المعاير(تبديل المستوى أو قيمة الكمية) وتتصف جملةٌ ما بتناظر معياريٍّ إذا لم تتبدل الطبيعةُ الفيزيائية للجملة نتيجة تحويل من هذا النوع، ولتوضيح الفكرة يستعمل البعض مثال السفر بالقطار فإذا كنَّا مسافرين، مثلاً، في قطار يسير بسرعة خطِّية منتظمة لما شعرنا بأثر لحركته؛ أما إذا دار القطار على خطٍّ متعرج فإننا سنشعر بقوة تختلف من نقطة إلى أخرى بحسب السرعة وتقوس الخط. فإذا أجرينا تحويلاً معياريًّا على أثر الدوران من خلال إدخال حقل جاذبية يعوِّض عن التبدلات من نقطة لأخرى، نعود من جديد لنشعر وكأن القطار ساكن على الرغم من دورانه، بذلك نكون قد جعلنا قوانين الفيزياء لا تتبدل بالنسبة إلى تحويلات معيارية محلِّية تتعلق بالمسافة .

الهدف الرئيسي هو توحيد القوى السابقة كلِّها مع الجاذبية. وأفضل نظرية مرشَّحة الآن هي نظرية "الأوتار الفائقة" التي تبحث عن تناظُر فائق (تناظر إفتراضي بين البوزونات و الفرميونات، لكل فرميون نظير فائق هو عبارة عن بوزون و العكس صحيح) supersymmetry يحل المشكلة. وتفترض هذه النظرية أن عالمنا يتألف من عشرة أبعاد على الأقل: الأبعاد الثلاثة المكانية والبُعد الزمني، إضافة إلى ستة أبعاد جديدة لا نراها لأنها منطوية على ذاتها (أي أنها صغيرة جدًّا، لا تشعر بها سوى القُسَيمات، مما يسمح بتوحيد هويتها). أما لبنة الكون الوحيدة فهي "الوتر" String الذي يمكن أن نقول، في تبسيط مفرط، بأن القُسيمات المختلفة تشكِّل "اهتزازات" متباينة له.

[تحرير] جدول زمني

يمكن تلخيص الجدول الزمني لنشوء فكرة الأوتار الفائقة بالتالي:

  • في عام 1970 ظهرت نظرية أخرى اسمها الكروموديناميك الكمومي نجحت في وصف التفاعلات الشديدة وبنتيجة ذلك وبالرغم من حصول قدر هائل من العمل في النظرية الوترية أثناء تلك المرحلة المبكرة هجر معظم الناس الموضوع في أواسط السبعينات عندما أنشئ الكروموديناميك الكمومي.
  • في عام 1974 قام الأمريكي جون شوارتز (مواليد 1941) والفرنسي جوئيل شيرك (إنتحر في عام 1979) بدراسة استخدام الأوتار لتوصيف القوة النووية الشديدة و الجاذبية في آن واحد وتوصلوا إلى أن الأوتار يجب أن تكون أصغر بكثير مما كان يعتقد في البدء .
  • في عام 1980 وبعد إنتحار جوئيل شيرك تعاون جون شوارتز مع الفيزيائي البريطاني مايكل جرين (مواليد 1946) Michael Boris Green بخصوص تطوير السلوك الرياضي المفصل للنظرية الوترية ذات الأبعاد العشرة ونجحوا في عام 1984 في حذف الشذوذ المتعلقة بنظرية الأوتار وأدى ذلك إلى إزدياد تقبل النظرية و أزداد بشكل كبير عدد المشتغلين بهذا الموضوع.

[تحرير] نموذج الوتر

بمقتضى نظرية الأوتار هذه فإن محتويات الكون ليست جٌسيمات أولية Particles، بل خيوط دقيقة جداً، ذات بُعد واحد أشبه بأشرطة مطاطية متناهية الدقة، تتذبذب إلى الأمام والوراء. وتقول هذه النظرية أن الأوتار مقومات مجهرية فائقة الصغر تتكون منها الجسيمات الدقيقة التي منها تتكون الذرات وعليه فإن لبنات الطبيعة الأساسيه تتكون من أوتار دقيقه مهتزه. فإن كان ذلك صحيحا فإن كل أشكال المادة بدءا من أجسادنا وانتهاءا بالنجوم البعيدة تتكون في الجوهر من أوتار. لم يشاهد أحد هذه الأوتار ذلك انها أكثر الاوتار ضالة من ان ترى او تلاحظ ويبدو عالمنا وفقا لنظرية الاوتار الفائقة مصنوعا من جسميات نقطيه لأن أدوات قياسنا بدائية وبسيطة لدرجة لاتسطيع معها أن تتحسس تلك الأوتار الضئيلة. وطول الوتر، كما يزعم أصحاب هذه النظرية، أصغر بمقدار مئة بليون بليون مرة من نواة الذرة. هذه الصورة تكملة للفكرة القديمة التي أدخلها موري غيل Murray Gell-Mann و كازوهيكو نيشيجيما Kazuhiko Nishijima في عام 1961 والتي نصت على إن النيوترونات والپروتونات مصنوعة من كواركات. حيث أضافت نظرية الأوتار الفائقة إن على هذه الكواركات أن تكون مضمومة معاً بقوة ما، وبذلك كانت الصورة أن الأوتار وصف للقوة التي تمسك بالكواركات معاً، على شاكلة نتف من المطاط. ويمكن أن يتخيل المرء بأن الكواركات وكأنها مربوطة عند أطراف هذه الأوتار.

تنص النظرية بأن الوتر (الوحدة البنائية الأساسية للدقائق العنصرية من إلكترونات و بروتونات و نيترونات و كواركات) من المحتمل أن يكون عبارة عن خيط دائري مغلق ومن المحتمل أيضا أن يكون خيط مفتوح بطرفين. فبالنسبة للقوى الثلاثة الكهرومغناطيسية و القوة نووية قوية و القوة نووية ضعيفة يكون الوتر مفتوح و بطرفين “ملتصقين” بغشاء الكون, أما بالنسبة لقوة الجاذبية فالوتر عبارة عن خيط دائري ليس له طرف ليرتبط بهذا الكون بل له الحرية بالدخول و الخروج من هذا الكون. وللتوضيح فعندما يجذب المغناطيس المسمار من على سطح الأرض فالجزيئات التي تجذب المسمار إلى المغناطيس مثبته على غشاء الكون. أما القوة المضادة و هي قوة الجاذبية فجزيئاتها تدخل و تخرج من هذا الكون لعدم ارتباطها بالغشاء، لكن لا يوجد حتى الآن أي اثبات عملي على هذا الكلام لأن هذه الأوتار متناهية في الصغر ومن المستحيل رؤيتها لذلك فالطريقة الوحيدة لاختبار هذه النظرية هي البحث عن تنبؤات هذه النظرية.

من المفترض أن تقوم نظرية الأوتار الفائقة بفهم جميع الأحداث المبكرة عند نشوء الكون و وقوع الانفجار العظيم حيث يعتقد ستيفن هوكينغ أن الحرارة الهائلة للإنفجار العظيم تؤدي إلى انعدام الفوارق بين الزمن والفضاء، ويُصبح الزمن بُعداً فضائياً، أي أن الزمن "يتفضأ" على حد تعبير هوكنغ. وقد استند هوكنغ إلى الأعداد التخيلية، وطبقها على مفهوم الزمن، وعند ذلك سيفقد الزمن طابعه الأساسي في جريانه الدائم باتجاه واحد (هو المستقبل)، أو ما يُسمى سهم الزمن، وهذا الزمن الخيالي سيؤشر إلى الاتجاهين المتعاكسين. وتصور هوكنغ أن الزمن يرتد إلى الوراء في ظروف خاصة: يحدث هذا كما قال، عندما يكفّ الكون المتحدد حالياً عن النمو ويبدأ بالتقلص. في عام 2002 ألف هوكينغ كتابه الكون في قشرة جوز وفيه يقول إن الكون بدأ في شكل كرية مفلطحة في أجزاء منها، تشبه قشرة الجوز في حجمها وشكلها وإن الثقوب السوداء لم تعد كاملة السواد، وانما هي تشع وتتبخر لتتلاشى، وحيث ينشأ الكون من بذرة حجمها وشكلها كثمرة جوز.

إستنادا إلى العالم الأميركي بريان غرين Brian Greene (مواليد 1963) في كتابه الكون الأنيق (2000) The Elegant Universe فإنه في ومضات زمنية قصيرة جداً (نحو واحد على عشرة ملايين الترليونات، الترليونات، الترليونات من الثانية) ومسافة فضائية قصيرة جداً (نحو واحد من بليون ترليون ترليون من السنتيمتر)، تشوه اضطرابات ميكانيك الكم والفضاء والزمن إلى حد أن المفهوم التقليدي لليسار واليمين والخلف والأمام، والأعلى والأسفل والقبل والبعد يصبح لا معنى له ويعتقد غرين ان العالم مشرف على ثورة كبرى، ستكشف النقاب عن الطبيعة الجوهرية للزمن والفضاء، هذه ستتمخض عن صوغ لقانون طبيعي جديد بكل معنى الكلمة سيُلزم العلماء على التخلي عن مصفوفة الفضاء - الزمن التي كانوا يتعاملون معها لقرون، مقابل عالم مجرد من الفضاء والزمن.

يعتقد المؤمنون بهذه النظرية بأن هنالك إمكانية حول انبثاق الجوهر من فيزياء الأبعاد الإضافية أكثر من أبعاد الفضاء الثلاثة المعهودة ويتكئون هنا على نظرية الأوتار، التي تتنبأ بوجود عشرة أبعاد، أربعة منها هي أبعادنا الثلاثة المعروفة مضافاً إليها الزمن. أما الستة المتبقية فينبغي أن تكون خفية. وهناك بديل آخر، هو تطوير لنظرية الأوتار، وذلك بإضافة بعد آخر إلى العشرة، ليصبح عدد الأبعاد أحد عشر. وهذا كله بعد الاحتكام إلى الرياضيات لإيجاد حل مفترض للتنسيق بين نظرية النسبية العامة حول الجاذبية، ونظرية ميكانيك الكم الذي يتعامل مع اجزاء الذرة.

[تحرير] توضيح

  • لتوضيح فكرة نظرية الأوتار الفائقة فكر في أوتار العود أو الكمان أو الغيتار وكيف أن العازف ينظم إيقاع الوتر و الصوت بواسطة شد أو رخي الوتر الواحد بواسطة المفتاح الذي يرخي أو يشد الوتر وكيف يمكن الحصول على نغمات مختلفة بشد أو إرخاء وتر معين، وتصور أيضا أن الذرات في المادة بدءا من أجسادنا وانتهاءا بالنجوم البعيده تتكون من أوتار دقيقة مهتزة وبحسب هذه النظرية فإن الكون ما هو إلا سيمفونية أوتار فائقة متذبذبة فالكون عزف موسيقي ليس إلا ومن الممكن معرفة الكون ومما يتكوّن من خلال معرفتنا للأوتار ونغماتها.



  • الفرق بين وتر الآلة الموسيقية و الوتر في نظرية الأوتار الفائقة هو أن الأوتار في الأخيرة عائمة في الفضاء وغير مربوطة كما هو الحال في الأوتار المربوطة بالآلات الموسيقية وبالرغم من حالة االحرية هذه فإن هناك توتر أو ضغط على هذه الأوتار ومقدار هذا التوتر يمكن الإشارة إليها بالمعادلة 1/(2 p a') حيث يشير a إلى مربع طول الوتر الذي هو عبارة عن مقدار صغير جدا يصل إلى 10^-13 سنتمتراً أي أصغر بمقدار مئة مليار مليار مرة من نواة الذرة و p إلى طول بلانك الذي هو كمية صغيرة لدرجة لا تصدق من السلم النووي أصغر ب 10^20 مرة. و للتعبير عن ذلك هنالك طريقة تقول بأن نسبة سلم بلانك على (مقاس) الذرة كنسبة هذا إلى مقاس المنظومه الشمسية. وهذه الأوتار على نوعين إما وتر مغلق يمكن أن يتحول إلى وتر مفتوح أو وتر مغلق لا يمكن أن يتحول إلى وتر مفتوح. فنحن إذن أمام مسافات بالغة الصغر. ويمكن القول هنا إن الفرميونات هي جسيمات المادة و البوزونات جسيمات تنقل القوى بين جسيمات المادة.
  • هناك نظريتان ، نظرية النسبية العامة لالبرت آينشتاين التي تفسر قوة الجاذبية في عالم الكبائر وهي تمنحنا الإطار النظري لفهم العالم في أبعاده الكبرى: النجوم والمجرات وتجمعات المجرات‚ وحتى ما وراء المدى البعيد للكون نفسه, والنظرية الأخرى هي ميكانيكا الكم التي تفسر القوى الأساسية المؤثرة في عالم الصغائر (القوة النووية الضعيفة، القوة الكهرمغنطيسية، القوة النووية القوية) وهي التي تزودنا بالاطار النظري لفهم العالم في أصغر أبعاده: الجزئيات والذرات وحتى الدقائق تحت الذرة مثل الإلكترونات والكواركات وبالرغم من أن النظريتين متكاملتان كل على حدى إلا أن الجمع بينهما يؤدي إلى نتائج كارثية في فهم الكون من أصغر الأجزاء إلى أكبرها حيث أن نظرية النسبية العامة ونظرية ميكانيكا الكم، إحداهما تنفي الاخرى بحيث لا بد من أن تكون واحدة منهما فقط على صواب وهكذا فإن النظريتين اللتين تشكلان أساس التقدم الهائل في الفيزياء خلال المائة عام الماضية غير متوافقتين. وقد يتسائل البعض عن غرض جمع النظريتين من الأساس والجواب التقليدي هو تصور أنك تعيش في مدينة يسودها نظامين مختلفين من أنظمة السير و المرور فهذا يؤدي إلى فوضى كارثية والدمج بين النظريتين هي الطريقة الوحيدة لفهم منشأ الكون وماحصل عند الأنفجار العظيم حيث أن هذا الكون العملاق نشأ من جسم صغير كروي مفلطح في اجزاء منه، تشبه قشرة الجوز في حجمها وشكلها.
  • استنادا إلى نظرية الأوتار الفائقة فإن الأفكار التي كانت تعتبر محض خيال مثل الإنتقال عبر الزمن والإنتقال من مكان إلى آخر هائل البعد في لحظات يمكن إعتبارها غير مستحيلة. لتوضيح هذه الفكرة تصور أن الكون هو عبارة عن المدينة التي تعيش فيها، ففي هذه المدينة إذا أردت الإنتقال من منزلك إلى مكان عملك فإنك تحتاج إلى واسطة نقل و وقت للوصول إلى مكان العمل، لكن حاول للحظة أن تنسى المفهوم التقليدي الخطي المسطح للكون أو المدينة وتصور ان المدينة تحتوي على طيات بحيث يكون مكان عملك فوق منزلك بدلا من كونها تقع على بعد عدة كيلومترات وأن هنالك نفق أو جسر يوصلك بسرعة إلى مكان عملك ولنطلق تسمية ثقب دودي على هذه الأنفاق ، كانت هذه فكرة ألبرت أينشتاين.


  • طرح ألبرت أينشتاين فكرته الجريئة في إضافة بعد الزمن إلى الأبعاد الثلاثة المعروفة لإنتاج نسيج واحد |زمكاني أشبه بشبكة الصيادين وعلى هذا النسيج كانت الكواكب والنجوم والشمس وكل منها يحدث تقعرا في ذلك النسيج حسب ثقله. فعلى سبيل المثال، التقعر الذي تحدثه الشمس في هذا النسيج أكبر من التقعر الذي تحدثه الأرض مما يؤدي إلى دوران الأرض حول الشمس في أطراف التقعر الذي أحدثته الشمس على نسيج الكون. كانت هذه ثورة على مفهوم الجاذبية القديمة لنيوتن وسميت هذه النظرية بنظرية النسبية العامة. لكن آينشتاين كان يحلم أيضا بتوحيد قوة الجاذبية مع القوة الكهرومغناطيسية وكان معجبا جدا بما حققه ماكسويل من توحيد للقوتين الكهربائية و المغناطيسية وكان حلم آينشتاين أن يتمكن من توحيد فكرته الجديدة عن قوة الجاذبية مع القوة الكهرومغناطيسية في شكل معادلة رياضية الهدف منها التقرب أكثر من فهم الكون.
  • في العشرينيات تمكن مجموعة من العلماء و على رأسهم نيلز بور من اختطاف الأضواء من آينشتاين, كان هؤلاء العلماء وعلى عكس آينشتاين مهتمين بالأجزاء الصغيرة من الكون مثل الذرة و الإلكترونات والبروتونات. و لعجز نظرية الجاذبية التي طرحها أينشتاين لتفسير التجاذب بين الكواكب العملاقة عن تفسير هذا العالم الصغير وغير المرئي في الذرة الواحدة وضعت نظرية حاصة بذلك أطلق عليها ميكانيكا الكم. لم يكن هنالك أي دور للتنظيم و الحتمية في هذه النظرية وإنما كان كل شيء عبارة عن إحتمالات. فحتى إذا كان هنالك 1000 إحتمال لشيئ ما فإن هنالك إحتمالا لحدوث هذه الإحتمالات الألف، وحتى الأشياء التي تعتبر مستحيلة مثل إختراق جدار فإن ميكانيكا الكم وبالرغم من تأكيدها على أن إحتمالية وقوع هذا الشيئ هو من الصغر بحيث أنه قد يتطلب دفع الجدار إلى مالانهاية ولكنه إحتمال قائم. مجمل القول أن ميكانيكا الكم كانت تؤمن بالإحتمالات وبأنه لايوجد يقين لايقبل الشك بنتائج أي تجربة أو نظرية وهذا ماكان يرفضه آينشتاين و النظرية النسبية العامّة الذي كان مؤمنا بأن هنالك تنظيم لكل شيء في الكون ولكن التجارب المتلاحقة أثبتت خطأ أينشتاين في هذه النقطة.


  • لغرض التقريب بين التناسق الرائع للنظرية النسبية و عدم التناسق و الإحتماليات غير الحتمية لنظرية الكم حاول العديد إيجاد وسيلة للتقريب بينهما, وفي عام 1968 وعندما كان الفيزيائي الإيطالي غبرايل فينيزيانو Gabriele Veneziano، الشاب والمتخرج حديثا يحاول فهم القوة النووية الشديدة اكتشف أن معادلة رياضية قديمة لعالم الرياضيات السويسري ليونارد أولير (1707 - 1783) Leonhard Euler تطابق مفهوم القوة النووية الشديدة وكانت هذه المعادلة بمثابة ولادة لنظريةالأوتار. الثورة التي احدثتها هذه النظرية هي قابلية هذه الأوتار الدقيقة للتمدد إلى غشاء هائل Brane بحجم الكون متعدد الأبعاد، وجود هذا الغشاء الهائل المتعدد الأبعاد يفتح الباب لفكرة جريئة و غريبة وهي أن الكون الذي نعيش فيه ما هو إلا غشاء واحد ضمن فضاء أوسع متعدد الأبعاد. ويستعمل البعض مثال الخبز الذي يمكن قطعه إلى عدة شرائح والكون الذي نعيش فيه ماهو إلا شريحة واحدة فقط وعليه فإن هناك العديد من الأكوان المجاورة وقد تكون هذه الأكوان مشابهة لكوننا أو قد تكون خاضعة لقوانين فيزيائية مختلفة تماما.

[تحرير] الأبعاد الأخرى

مرت نظرية الأوتار بمراحل مختلفة فمن وتر صغير متحرك تم التقسيم إلى وتر مغلق يمكن أن يتحول إلى وتر مفتوح و وتر مغلق لا يمكن أن يتحول إلى وتر مفتوح. ثم بدأ تقسيم آخر فيما إذا كان الوتر عبارة عن جسيمات تنقل القوة والتي تسمى البوزونات أو إذا كان الوتر عبارة عن الجسيمات التي تكون المادة والتي تسمى الفرميونات ثم تطور الأمر إلى محاولة التوافق بين البوزون و الفرميون تحت نظرية التناظر الفائق supersymmetry (تناظر إفتراضي بين البوزونات و الفرميونات ، لكل فرميون نظير فائق هو عبارة عن بوزون و العكس صحيح). يختلف عدد الأبعاد الكونية الأخرى حسب هذه التقسيمات وفيما يلي قائمة توضيحية بالأبعاد الأفتراضية.

[تحرير] نظرية الأوتار الفائقه

أنظر أيضا إلى نظرية الأوتار الفائقة

استنادا إلى نظرية الأوتار الفائقة فإن الكون الذي نعيش فيه ليس وحيدا، وإنما هنالك أكوان عديدة متصلة ببعضها البعض، ويرى العلماء أن هذه الأكوان متداخلة ولكل كون قوانينه الخاصة به، بمعنى أن الحيز الواحد في عالمنا قد يكون مشغولاً بأكثر من جسم ولكن من عوالم مختلفة، وبحسب هذه النظرية فإن الكون ما هو إلا سيمفونية أوتار فائقة متذبذبة، فالكون عزف موسيقي ليس إلا ومن الممكن معرفة الكون ومما يتكوّن من خلال معرفتنا للأوتار ونغماتها، فالكون يتصرف على نمط العزف على الأوتار.

نظريات الأوتار
نوع النظرية عدد الأبعاد
موجز
البوزونية 26 حسب هذه النظرية فالوتر عبارة عن جسيمات تنقل القوة فقط وقد يكون الوتر مفتوحا أو مغلقا. لكن المشكلة الرئيسية هنا هو أن الوتر عبارة عن جسيم ذو كتلة إفتراضية تخيلية وتم إطلاق تسمية تاكيون tachyon على هذا الجسيم.
I 10 حسب هذه النظرية هناك تناظر فائق بين البوزون و الفرميون أي أن لكل بوزون نظير فرميوني ولكل فرميون نظير بوزوني.
IIA 10 حسب هذه النظرية هناك تناظر فائق لكن الوتر هو من النوع المغلق فقط و لا تعترف بوجود جسيم ذو كتلة إفتراضية (تاكيون).
IIB 10 حسب هذه النظرية هناك تناظر فائق للوتر المغلق فقط بالإضافة إلى أن الوتر يتحرك بإتجاه واحد فقط.
HO 10 هناك تناظر فائق في الوتر من النوع المغلق فقط وهناك إختلاف في الوتر المتحرك يسارا عن الوتر المتحرك يمينا.
HE 10 نفس التناظر السابق مع إختلاف طفيف في تناسق الوتر والصيغة الرياضية للتناسق.

كان هنالك اعتقاد في السابق بأن كل نظرية من النظريات المذكورة أعلاه مستقلة عن بعضها البعض لكنه تم التوصل إلى اكتشاف نوع من العلاقة بينها و سميت هذه العلاقة بالثنائيات dualities ومعناها أن كل نظرية يمكن تحويلها إلى نظرية أخرى.

[تحرير] العلاقة مع النظرية النسبية

مقالة رئيسية: نظرية النسبية العامة

[تحرير] العلاقة مع نظرية الكم

مقالة رئيسية: ميكانيكا الكم
الكون باختصار: أحد أحدث كتب ستيفن هوكينغ

[تحرير] الصعوبات الرئيسية في الفكرة

استنادا إلى جون شوارتز أستاذ الفيزياء بمعهد كاليفورنيا التقني (كالتيك) هناك العديد من الصعوبات التي تواجه نظريات الأوتار منها:

  • ذلك الجسيم عديم الكتلة (الوتر عبارة عن جسيم ذو كتلة إفتراضية تخيلية وتم إطلاق تسمية تاكيون tachyon على هذا الجسيم) الذي تفرزه الرياضيات إلزامياً ولا ينتمي إلى مجموعة الجسيمات التي نصادفها في العمليات النووية.
  • إن تماسك النظرية رياضياً يتطلب أن يكون الزمكان ذا أبعاد أكثر من أربعة.
  • عشرة أبعاد إضافية مسألة خطيرة جداً في مجال توصيف الجسيمات النووية، لأننا نعلم حق العلم أنه يوجد ثلاثة أبعاد مكانية وواحد زمني، وأن الموقف لا يحتمل مطلقا أبعاداً إضافية.
  • إحدى المسائل البارزة في برنامج الأوتار الفائقة هي مسألة تحديد الشكل الخاص الذي تتخذه الأبعاد الإضافية في التفافها على نفسها.
  • النظرية ليست مفهومة فهماً كاملاً والمشكلة الكبرى تكمن في محاولة فهم لماذا يجب أن يكون واحد من هذه الحلول أحسن من سواها. لا يوجد في المرحلة الراهنة أية طريقة للاختيار بين هذه الحلول سوى القول بأن أحدها يتفق مع الطبيعة أحسن من غيره لكن لا يوجد معيار رياضي لاختيار الأحسن.
  • التعويل على فكرة أن العالم قائم حقا على مبادئ رياضية وأنه يوجد تفسير منطقي لكل شي والرياضيات طريقة لوصف الأشياء بشكل منطقي.
  • صعوبة بل استحالة اختبار النظرية بصورة عملية في المختبر بسبب الحيز الذي هو عبارة عن مسافات بالغة الصغر.

String theory

String theory

From Wikipedia, the free encyclopedia

Jump to: navigation, search
String theory
Superstring theory
[hide]Theory
String theory
Superstrings
Bosonic string theory
M-theory (simplified)

Type I string · Type II string
Heterotic string
String field theory
Holographic principle

This box: view talk edit

String theory is a still-developing mathematical approach to theoretical physics, whose original building blocks are one-dimensional extended objects called strings. Unlike the point particles in quantum field theories like the standard model of particle physics, strings interact in a way that is almost uniquely specified by mathematical self-consistency, forming an apparently valid quantum theory of gravity.

Since its birth as the dual resonance model which described the strongly interacting hadrons as strings, the term string theory has changed to include any of a group of related superstring theories and larger frameworks such as M-theory, which unite them. One shared property of all these theories is the holographic principle.

String theorists have not yet completely described these theories, nor have they determined if or how these theories relate to the physical universe.[1] The logical coherence of the approach, however, and the fact that string theory can include all older theories of physics, have led many physicists to believe that such a connection is possible. In particular, string theory is the first candidate for the theory of everything, a way to describe all the known natural forces (gravitational, electromagnetic, weak and strong) and matter (quarks and leptons) in a mathematically complete system. On the other hand, many detractors criticise string theory because it has not yet provided experimentally testable predictions.

Like any other quantum theory of gravity, it is widely believed that testing the theory experimentally would be prohibitively expensive, requiring feats of engineering on a solar-system scale. Although string theory, like any other scientific theory, is falsifiable in principle, critics maintain that it is unfalsifiable for the foreseeable future, and so should not be called science.

String theory is of interest to many physicists because of the mathematics involved, and because of the large number of forms that the theories can take. String theory strongly suggests that spacetime has eleven dimensions,[2] as opposed to the usual three space and one time, but the theory can easily describe universes with four observable spacetime dimensions as well.[3]

String theories include objects more general than strings, called branes. These are black-holes charged with a differential form vector potential which has more than one index, a different type of electricity and magnetism where the fundamental objects are extended. By studying certain p-branes and identifying them with D-branes, endpoints for strings, certain types of string theory are shown to be equivalent to certain types of more traditional gauge theory. Research on this equivalence has led to new insights on quantum chromodynamics, the fundamental theory of the strong nuclear force.[4][5][6][7]

Contents

[hide]

[edit] Overview

Levels of magnification: 1. Macroscopic level - Matter 2. Molecular level 3. Atomic level - Protons, neutrons, and electrons 4. Subatomic level - Electron 5. Subatomic level - Quarks 6. String level
Levels of magnification:
1. Macroscopic level - Matter
2. Molecular level
3. Atomic level - Protons, neutrons, and electrons
4. Subatomic level - Electron
5. Subatomic level - Quarks
6. String level
See also: Quantum gravity

The overarching physical insight behind string theory is the holographic principle, which states that the description of the oscillations of the surface of a black hole must also describe the space-time around it. Holography demands that a low-dimensional theory describing the fluctuations of a horizon will end up describing everything that can fall through, which can be anything at all. So a theory of a black hole horizon is a theory of everything.

Finding even one consistent holographic description, a priori, seems like a long-shot, because it would be a disembodied nonlocal description of quantum gravity. In string theory, not only is there one such description, there are several different ones, each describing fluctuations of horizons with different charges and dimensions, and all of them logically fit together. So the same physical objects and interactions can be described by the fluctuations of one-dimensional black hole horizons, or by three-dimensional horizons, or by zero-dimensional horizons. The fact that these different descriptions describe the same physics is overwhelming evidence that string theory is consistent.

An ordinary astronomical black hole does not have a convenient holographic description, because it has a Hawking temperature. String theories are formulated on cold black holes, which are those which have as much charge as possible. The first holographic theory discovered described the scattering of one-dimensional strings, tiny loops of vibrating horizon charged with a two-form vector potential which makes a charged black hole a one-dimensional line. Fluctuations of this line horizon describe all matter, so every elementary particle can be described by a mode of oscillation of a very small segment or loop of string. The string-length is approximately the Planck length, but can be significantly bigger when the strings are weakly interacting.

All string theories predict the existence of degrees of freedom which are usually described as extra dimensions. Without fermions, bosonic strings can vibrate in a flat but unstable 26-dimensional space time. In a superstring theory with fermions, the weak-coupling (no-interaction) limit describes a flat stable 10-dimensional space time. Interacting superstring theories are best thought of as configurations of an 11 dimensional supergravity theory called M-theory where one or more of the dimensions are curled up so that the line-extended charged black holes become long and light.

Long light strings can vibrate at different resonant frequencies, and each resonant frequency describes a different type of particle.[8] So in string limits, any elementary particle should be thought of as a tiny vibrating line, rather than as a point. The string can vibrate in different modes just as a guitar string can produce different notes, and every mode appears as a different particle: electron, photon, gluon, etc.

The only way in which strings can interact is by splitting and combining in a smooth way. It is impossible to introduce arbitrary extra matter, like point particles which interact with strings by collisions, because the particles can fall into the black hole, so holography demands that it must show up as a mode of oscillation. The only way to introduce new matter is to find gravitational backgrounds where strings can scatter consistently, or to add boundary conditions, endpoints for the strings. Some of the backgrounds are called NS-branes, which are extreme-charged black hole sheets of different dimensions. Other charged black-sheet backgrounds are the D-branes, which have an alternate description as planes where strings can end and slide. When the strings are long and light, the branes are classical and heavy. In other limits where the strings become heavy, some of the branes can become light.

Since string theory is widely believed to be a consistent theory of quantum gravity, many hope that it correctly describes our universe, making it a theory of everything. There are known configurations which describe all the observed fundamental forces and matter but with a zero cosmological constant and some new fields. There are other configurations with different values of the cosmological constant, which are metastable but long-lived. This leads many to believe that there is at least one metastable solution which is quantitatively identical with the standard model, with a small cosmological constant, which contains dark matter and a plausible mechanism for inflation. It is not yet known whether string theory has such a solution, nor how much freedom the theory allows to choose the details. Because of this, string theory has not yet made practically falsifiable predictions that would allow it to be experimentally tested.

The full theory does not yet have a satisfactory definition in all circumstances, since the scattering of strings is most straightforwardly defined by a perturbation theory. The complete quantum mechanics of high dimensional branes is not easily defined, and the behavior of string theory in cosmological settings (time-dependent backgrounds) is not fully worked out. It is also not clear if there is any principle by which string theory selects its vacuum state, the space-time configuration which determines the properties of our universe (see string theory landscape).

[edit] Basic properties

String theory can be formulated in terms of an action principle, either the Nambu-Goto action or the Polyakov action, which describes how strings move through space and time. In the absence of external interactions, string dynamics are governed by tension and kinetic energy, which combine to produce oscillations. The quantum mechanics of strings implies these oscillations take on discrete vibrational modes, the spectrum of the theory.

On distance scales larger than the string radius, each oscillation mode behaves as a different species of particle, with its mass, spin and charge determined by the strings dynamics. Splitting and recombinations of string correspond to particle emission and absorption, giving rise to the interactions between particles.

An analogy for strings' modes of vibration is a guitar string's production of multiple but distinct musical notes. In the analogy, different notes correspond to different particles.

String theory includes both open strings, which have two distinct endpoints, and closed strings making a complete loop. The two types of string behave in slightly different ways, yielding two different spectra. For example, in most string theories, one of the closed string modes is the graviton, and one of the open string modes is the photon. Because the two ends of an open string can always meet and connect, forming a closed string, there are no string theories without closed strings.

The earliest string model — the bosonic string, which incorporated only bosons, describes — in low enough energies — a quantum gravity theory, which also includes (if open strings are incorporated as well) gauge fields such as the photon (or, more generally, any gauge theory). However, this model has problems. Most importantly, the theory has a fundamental instability, believed to result in the decay (at least partially) of space-time itself. Additionally, as the name implies, the spectrum of particles contains only bosons, particles which, like the photon, obey particular rules of behavior. Roughly speaking, bosons are the constituents of radiation, but not of matter, which is made of fermions. Investigating how a string theory may include fermions in its spectrum led to the invention of supersymmetry, a mathematical relation between bosons and fermions. String theories which include fermionic vibrations are now known as superstring theories; several different kinds have been described, but all are now thought to be different limits of M-theory.

Some qualitative properties of quantum strings can be understood in a fairly intuitive fashion. For example, quantum strings have tension, much like regular strings made of twine; this tension is considered a fundamental parameter of the theory. The tension of a quantum string is closely related to its size. Consider a closed loop of string, left to move through space without external forces. Its tension will tend to contract it into a smaller and smaller loop. Classical intuition suggests that it might shrink to a single point, but this would violate Heisenberg's uncertainty principle. The characteristic size of the string loop will be a balance between the tension force, acting to make it small, and the uncertainty effect, which keeps it "stretched". Consequently, the minimum size of a string is related to the string tension.

[edit] Worldsheet

A point-like particle's motion may be described by drawing a graph of its position (in one or two dimensions of space) against time. The resulting picture depicts the worldline of the particle (its 'history') in spacetime. By analogy, a similar graph depicting the progress of a string as time passes by can be obtained; the string (a one-dimensional object — a small line — by itself) will trace out a surface (a two-dimensional manifold), known as the worldsheet. The different string modes (representing different particles, such as photon or graviton) are surface waves on this manifold.

A closed string looks like a small loop, so its worldsheet will look like a pipe, or — more generally — as a Riemannian surface (a two-dimensional oriented manifold) with no boundaries (i.e. no edge). An open string looks like a short line, so its worldsheet will look like a strip, or — more generally — as a Riemann surface with a boundary.

Interaction in the subatomic world: world lines of point-like particles in the  Standard Model or a world sheet swept up by closed strings in string theory
Interaction in the subatomic world: world lines of point-like particles in the Standard Model or a world sheet swept up by closed strings in string theory

Strings can split and connect. This is reflected by the form of their worldsheet (more accurately, by its topology). For example, if a closed string splits, its worldsheet will look like a single pipe splitting (or connected) to two pipes (often referred to as a pair of pants — see drawing at right). If a closed string splits and its two parts later reconnect, its worldsheet will look like a single pipe splitting to two and then reconnecting, which also looks like a torus connected to two pipes (one representing the ingoing string, and the other — the outgoing one). An open string doing the same thing will have its worldsheet looking like a ring connected to two strips.

Note that the process of a string splitting (or strings connecting) is a global process of the worldsheet, not a local one: locally, the worldsheet looks the same everywhere and it is not possible to determine a single point on the worldsheet where the splitting occurs. Therefore these processes are an integral part of the theory, and are described by the same dynamics that controls the string modes.

In some string theories (namely, closed strings in Type I and some versions of the bosonic string), strings can split and reconnect in an opposite orientation (as in a Möbius strip or a Klein bottle). These theories are called unoriented. Formally, the worldsheet in these theories is a non-orientable surface.

[edit] Dualities

Before the 1990s, string theorists believed there were five distinct superstring theories: type I, types IIA and IIB, and the two heterotic string theories (SO(32) and E8×E8). The thinking was that out of these five candidate theories, only one was the actual correct theory of everything, and that theory was the one whose low energy limit, with ten spacetime dimensions compactified down to four, matched the physics observed in our world today. It is now believed that this picture was incorrect and that the five superstring theories are connected to one another as if they are each a special case of some more fundamental theory (thought to be M-theory). These theories are related by transformations that are called dualities. If two theories are related by a duality transformation, it means that the first theory can be transformed in some way so that it ends up looking just like the second theory. The two theories are then said to be dual to one another under that kind of transformation. Put differently, the two theories are mathematically different descriptions of the same phenomena.

These dualities link quantities that were also thought to be separate. Large and small distance scales, as well as strong and weak coupling strengths, are quantities that have always marked very distinct limits of behavior of a physical system in both classical field theory and quantum particle physics. But strings can obscure the difference between large and small, strong and weak, and this is how these five very different theories end up being related. T-duality relates the large and small distance scales between string theories, whereas S-duality relates strong and weak coupling strengths between string theories. U-duality links T-duality and S-duality.

Before the "duality revolution" there were believed to be five distinct versions of string theory, plus the (unstable) bosonic and gluonic theories.

String theories
Type Spacetime dimensions
Details
Bosonic 26 Only bosons, no fermions, meaning only forces, no matter, with both open and closed strings; major flaw: a particle with imaginary mass, called the tachyon, representing an instability in the theory.
I 10 Supersymmetry between forces and matter, with both open and closed strings; no tachyon; group symmetry is SO(32)
IIA 10 Supersymmetry between forces and matter, with closed strings and open strings bound to D-branes; no tachyon; massless fermions spin both ways (achiral)
IIB 10 Supersymmetry between forces and matter, with closed strings and open strings bound to D-branes; no tachyon; massless fermions only spin one way (chiral)
HO 10 Supersymmetry between forces and matter, with closed strings only; no tachyon; heterotic, meaning right moving and left moving strings differ; group symmetry is SO(32)
HE 10 Supersymmetry between forces and matter, with closed strings only; no tachyon; heterotic, meaning right moving and left moving strings differ; group symmetry is E8×E8

Note that in the type IIA and type IIB string theories closed strings are allowed to move everywhere throughout the ten-dimensional space-time (called the bulk), while open strings have their ends attached to D-branes, which are membranes of lower dimensionality (their dimension is odd — 1,3,5,7 or 9 — in type IIA and even — 0,2,4,6 or 8 — in type IIB, including the time direction).

[edit] Extra dimensions

[edit] Number of dimensions

An intriguing feature of string theory is that it involves the prediction of extra dimensions. The number of dimensions is not fixed by any consistency criterion, but flat spacetime solutions do exist in the so-called "critical dimension." Cosmological solutions exist in a wider variety of dimensionalities, and these different dimensions—more precisely different values of the "effective central charge," a count of degrees of freedom which reduces to dimensionality in weakly curved regimes—are related by dynamical transitions.[9]

Nothing in Maxwell's theory of electromagnetism or Einstein's theory of relativity makes this kind of prediction; these theories require physicists to insert the number of dimensions "by hand," and this number is fixed and independent of potential energy. String theory allows one to relate the number of dimensions to scalar potential energy. Technically, this happens because a gauge anomaly exists for every separate number of predicted dimensions, and the gauge anomaly can be counteracted by including nontrivial potential energy into equations to solve motion. Furthermore, the absence of potential energy in the "critical dimension" explains why flat spacetime solutions are possible.

This can be better understood by noting that a photon included in a consistent theory (technically, a particle carrying a force related to an unbroken gauge symmetry) must be massless. The mass of the photon which is predicted by string theory depends on the energy of the string mode which represents the photon. This energy includes a contribution from the Casimir effect, namely from quantum fluctuations in the string. The size of this contribution depends on the number of dimensions since for a larger number of dimensions, there are more possible fluctuations in the string position. Therefore, the photon in flat spacetime will be massless—and the theory consistent—only for a particular number of dimensions.[10]

When the calculation is done, the critical dimensionality is not four as one may expect (three axes of space and one of time). Flat space string theories are 26-dimensional in the bosonic case, while superstring and M-theories turn out to involve 10 or 11 dimensions for flat solutions. In bosonic string theories, the 26 dimensions come from the Polyakov equation.[11] Starting from any dimension greater than four, it is necessary to consider how these are reduced to four dimensional space-time.

[edit] Compact dimensions

Two different ways have been proposed to resolve this apparent contradiction. The first is to compactify the extra dimensions; i.e., the 6 or 7 extra dimensions are so small as to be undetectable by present day experiments.

To retain a high degree of supersymmetry, these compactification spaces must be very special, as reflected in their holonomy. A 6-dimensional manifold must have SU(3) structure, a particular case (torsionless) of this being SU(3) holonomy, making it a Calabi-Yau space, and a 7-dimensional manifold must have G2 structure, with G2 holonomy again being a specific, simple, case. Such spaces have been studied in attempts to relate string theory to the 4-dimensional Standard Model, in part due to the computational simplicity afforded by the assumption of supersymmetry. More recently, progress has been made constructing more realistic compactifications without the degree of symmetry of Calabi-Yau or G2 manifolds.

A standard analogy for this is to consider multidimensional space as a garden hose. If the hose is viewed from a sufficient distance, it appears to have only one dimension, its length. Indeed, think of a ball just small enough to enter the hose. Throwing such a ball inside the hose, the ball would move more or less in one dimension; in any experiment we make by throwing such balls in the hose, the only important movement will be one-dimensional, that is, along the hose. However, as one approaches the hose, one discovers that it contains a second dimension, its circumference. Thus, an ant crawling inside it would move in two dimensions (and a fly flying in it would move in three dimensions). This "extra dimension" is only visible within a relatively close range to the hose, or if one "throws in" small enough objects. Similarly, the extra compact dimensions are only "visible" at extremely small distances, or by experimenting with particles with extremely small wavelengths (of the order of the compact dimension's radius), which in quantum mechanics means very high energies (see wave-particle duality).

[edit] Brane-world scenario

Another possibility is that we are "stuck" in a 3+1 dimensional (i.e. three spatial dimensions plus the time dimension) subspace of the full universe. This subspace is supposed to be a D-brane, hence this is known as a braneworld theory. Many people[who?] believe that some combination of the two ideas — compactification and branes — will ultimately yield the most realistic theory.[citation needed]

[edit] Effect of the hidden dimensions

In either case, gravity acting in the hidden dimensions affects other non-gravitational forces such as electromagnetism. In fact, Kaluza and Klein's early work demonstrated that general relativity with four large dimensions and one small dimension actually predicts the existence of electromagnetism. However, because of the nature of Calabi-Yau manifolds, no new forces appear from the small dimensions, but their shape has a profound effect on how the forces between the strings appear in our four-dimensional universe. In principle, therefore, it is possible to deduce the nature of those extra dimensions by requiring consistency with the standard model, but this is not yet a practical possibility. It is also possible to extract information regarding the hidden dimensions by precision tests of gravity, but so far these have only put upper limitations on the size of such hidden dimensions.

[edit] D-branes

Main article: D-brane

Another key feature of string theory is the existence of D-branes. These are membranes of different dimensionality (anywhere from a zero dimensional membrane — which is in fact a point — and up, including 2-dimensional membranes, 3-dimensional volumes and so on).

D-branes are defined by the fact that worldsheet boundaries are attached to them. Thus D-branes can emit and absorb closed strings; therefore they have mass (since they emit gravitons) and — in superstring theoriescharge as well (since they emit closed strings which are gauge bosons).

From the point of view of open strings, D-branes are objects to which the ends of open strings are attached. The open strings attached to a D-brane are said to "live" on it, and they give rise to gauge theories "living" on it (since one of the open string modes is a gauge boson such as the photon). In the case of one D-brane there will be one type of a gauge boson and we will have an Abelian gauge theory (with the gauge boson being the photon). If there are multiple parallel D-branes there will be multiple types of gauge bosons, giving rise to a non-Abelian gauge theory.

D-branes are thus gravitational sources, on which a gauge theory "lives". This gauge theory is coupled to gravity (which is said to exist in the bulk), so that normally each of these two different viewpoints is incomplete.

[edit] Gauge-gravity duality

Gauge-gravity duality is a conjectured duality between a quantum theory of gravity in certain cases and gauge theory in a lower number of dimensions. This means that each predicted phenomenon and quantity in one theory has an analogue in the other theory, with a "dictionary" translating from one theory to the other.

[edit] Description of the duality

In certain cases the gauge theory on the D-branes is decoupled from the gravity living in the bulk; thus open strings attached to the D-branes are not interacting with closed strings. Such a situation is termed a decoupling limit.

In those cases, the D-branes have two independent alternative descriptions. As discussed above, from the point of view of closed strings, the D-branes are gravitational sources, and thus we have a gravitational theory on spacetime with some background fields. From the point of view of open strings, the physics of the D-branes is described by the appropriate gauge theory. Therefore in such cases it is often conjectured that the gravitational theory on spacetime with the appropriate background fields is dual (i.e. physically equivalent) to the gauge theory on the boundary of this spacetime (since the subspace filled by the D-branes is the boundary of this spacetime). So far, this duality has not been proven in any cases, so there is also disagreement among string theorists regarding how strong the duality applies to various models.

[edit] Examples and intuition

The most well-known example and the first one to be studied is the duality between Type IIB supergravity on AdS5 \times S5 (a product space of a five-dimensional Anti de Sitter space and a five-sphere) on one hand, and N = 4 supersymmetric Yang-Mills theory on the four-dimensional boundary of the Anti de Sitter space (either a flat four-dimensional spacetime R3,1 or a three-sphere with time S3 \times R).[12] This is known as the AdS/CFT correspondence, a name often used for Gauge / gravity duality in general.

This duality can be thought of as follows: suppose there is a spacetime with a gravitational source, for example an extremal black hole. When particles are far away from this source, they are described by closed strings (i.e. a gravitational theory, or usually supergravity). As the particles approach the gravitational source, they can still be described by closed strings; alternatively, they can be described by objects similar to QCD strings, which are made of gauge bosons (gluons) and other gauge theory degrees of freedom. So if one is able (in a decoupling limit) to describe the gravitational system as two separate regions — one (the bulk) far away from the source, and the other close to the source — then the latter region can also be described by a gauge theory on D-branes. This latter region (close to the source) is termed the near-horizon limit, since usually there is an event horizon around (or at) the gravitational source.

In the gravitational theory, one of the directions in spacetime is the radial direction, going from the gravitational source and away (towards the bulk). The gauge theory lives only on the D-brane itself, so it does not include the radial direction: it lives in a spacetime with one less dimension compared to the gravitational theory (in fact, it lives on a spacetime identical to the boundary of the near-horizon gravitational theory). Let us understand how the two theories are still equivalent:

The physics of the near-horizon gravitational theory involves only on-shell states (as usual in string theory), while the field theory includes also off-shell correlation function. The on-shell states in the near-horizon gravitational theory can be thought of as describing only particles arriving from the bulk to the near-horizon region and interacting there between themselves. In the gauge theory these are "projected" onto the boundary, so that particles which arrive at the source from different directions will be seen in the gauge theory as (off-shell) quantum fluctuations far apart from each other, while particles arriving at the source from almost the same direction in space will be seen in the gauge theory as (off-shell) quantum fluctuations close to each other. Thus the angle between the arriving particles in the gravitational theory translates to the distance scale between quantum fluctuations in the gauge theory. The angle between arriving particles in the gravitational theory is related to the radial distance from the gravitational source at which the particles interact: the larger the angle, the closer the particles have to get to the source in order to interact with each other. On the other hand, the scale of the distance between quantum fluctuations in a quantum field theory is related (inversely) to the energy scale in this theory. So small radius in the gravitational theory translates to low energy scale in the gauge theory (i.e. the IR regime of the field theory) while large radius in the gravitational theory translates to high energy scale in the gauge theory (i.e. the UV regime of the field theory).

A simple example to this principle is that if in the gravitational theory there is a setup in which the dilaton field (which determines the strength of the coupling) is decreasing with the radius, then its dual field theory will be asymptotically free, i.e. its coupling will grow weaker in high energies.

[edit] Contact with experiment

This branch of string theory may lead to new insights on quantum chromodynamics, a gauge theory which is the fundamental theory of the strong nuclear force. To this end, it is hoped that a gravitational theory dual to quantum chromodynamics will be found.[13]

In fact, a vague contact with experiment has already been claimed to have been achieved[14][15][16][17], though currently the alternative, Lattice QCD, is doing a much better job and has already made contact with experiments in various fields with good results,[18] though the computations are numerical rather than analytic.

Unsolved problems in physics: Is string theory, superstring theory, or M-theory, or some other variant on this theme, a step on the road to a "theory of everything," or just a blind alley?

[edit] Problems and controversy

Although historically string theory is an outgrowth of physics, some contend that string theory should (strictly speaking) be classified as something other than science. For a scientific theory to be valid it must be corroborated empirically, i.e. through experiment or observation. Few avenues for such contact with experiment have been claimed.[19] With the construction of the Large Hadron Collider in CERN some scientists hope to produce relevant data, though it is widely believed that any theory of quantum gravity would require much higher energies, higher by orders of magnitude[20], to probe directly. Moreover, string theory as it is currently understood has a huge number of equally possible solutions.[21] Thus it has been claimed by some scientists that string theory may not be falsifiable and may have no predictive power.[22][23][24][25]

String theory remains to be confirmed. No version of string theory has yet made an experimentally verified prediction that differs from those made by other theories. The energy scales at which it would be possible to see the stringy nature of particles is much greater than that experimentally accessible. It possesses many features of mathematical interest and naturally incorporates all the gross features of the Standard Model, such as non-abelian gauge groups and chiral fermions. Because string theory may not be tested in the foreseeable future, some scientists[26] have asked if it even deserves to be called a scientific theory; it is not falsifiable in the sense of Popper.

It has also been suggested that string theory is better thought of as a framework for building models, in the same way that quantum field theory is a framework.[27]

Ideas from string theory have had a major influence on proposals for physics beyond the Standard Model. For example, while supersymmetry is a vital ingredient of string theory, supersymmetric models with no obvious connection to string theory are also studied. Therefore, if supersymmetry were detected at the Large Hadron Collider it would not be seen as a direct confirmation of the theory. However, if supersymmetry were not detected, there are vacua in string theory in which supersymmetry would only be seen at much higher energies, so its absence would not falsify string theory. By contrast, if, when observing stars during a solar eclipse, the sun's gravity had not deflected light by the predicted amount, then Einstein's general relativity theory would have been proven wrong.

On a more mathematical level, another problem is that, like many quantum field theories, much of string theory is still only formulated perturbatively (i.e., as a series of approximations rather than as an exact solution). Although nonperturbative techniques have progressed considerably — including conjectured complete definitions in space-times satisfying certain asymptotics — a full non-perturbative definition of the theory is still lacking.

Yet another central problem of string theory is that the best understood backgrounds of string theory preserve much of the supersymmetry of the underlying theory, which results in time-invariant space-times: currently string theory cannot deal well with time-dependent, cosmological backgrounds.

The previous two issues are related to a more profound problem: string theory might not be truly fundamental in its present formulation because it is background-dependent — string theory describes perturbative expansions about fixed spacetime backgrounds. Some see background independence as a fundamental requirement of a theory of quantum gravity, particularly since General Relativity is already background independent. In response to this criticism, some string theorists disagree that background-independence should be a guiding principle[citation needed], while others hope that M-theory, or a non-perturbative treatment of string theory (such as string field theory) will turn out to be background-independent, giving as solutions the many different versions of string theory with the different backgrounds.

Another problem is that the vacuum structure of the theory, called the string theory landscape, is not well understood. As string theory is presently understood, it appears to contain a large number of distinct, meta-stable vacua, perhaps 10500 or more. Each of these corresponds to a different universe, with a different collection of particles and forces.[21] What principle, if any, can be used to select among these vacua is an open issue. While there are no known continuous parameters in the theory, there is a very large discretuum (coined in contradistinction to continuum) of possible universes, which may be radically different from each other. Some physicists believe this is a benefit of the theory, as it may allow a natural anthropic explanation of the observed values of physical constants, in particular the small value of the cosmological constant.[28][29] However, such explanations are not usually regarded as scientific in the Popperian sense.

String theory does predict, at least perturbatively, that at sufficiently high energies—which are probably near the quantum gravity scale—the string-like nature of particles should be apparent. For example, there should be heavier copies of all particles corresponding to higher string harmonics. However, it is unclear what these energies are. In the limiting case, these energies would be one million billion (ten followed by fourteen zeros) times higher than those accessible in the newest accelerator, the LHC.

Following the appearance of two books claiming string theory is a failure,[22][25] a hot media debate evolved in 2007.[30][31]

"For more than a generation, physicists have been chasing a will-o’-the-wisp called string theory. The beginning of this chase marked the end of what had been three-quarters of a century of progress. Dozens of string-theory conferences have been held, hundreds of new Ph.D.s have been minted, and thousands of papers have been written. Yet, for all this activity, not a single new testable prediction has been made, not a single theoretical puzzle has been solved. In fact, there is no theory so far—just a set of hunches and calculations suggesting that a theory might exist. And, even if it does, this theory will come in such a bewildering number of versions that it will be of no practical use: a Theory of Nothing." [32]

[edit] History

Some of the structures reintroduced by string theory arose for the first time much earlier as part of the program of classical unification started by Albert Einstein. The first person to add a fifth dimension to general relativity was German mathematician Theodor Kaluza in 1919, who noted that gravity in five dimensions describes both gravity and electromagnetism in four. In 1926, the Swedish physicist Oskar Klein gave a physical interpretation of the unobservable extra dimension--- it is wrapped into a small circle. Einstein introduced a geometrical antisymmetric tensor for purely aesthetic reasons, while much later Brans and Dicke added a scalar component to gravity. These ideas would be revived within string theory, where they are demanded by consistency conditions.

String theory was originally developed during the late 1960s and early 1970s as a never completely successful theory of hadrons, the subatomic particles like the proton and neutron which feel the strong interaction. In the 1960s, Geoffrey Chew and Steven Frautschi discovered that the mesons make families called Regge trajectories with masses related to spins in a way that was later understood by Yoichiro Nambu and Leonard Susskind to be the relationship expected from rotating strings. Chew advocated making a theory for the interactions of these trajectories which did not presume that they were composed of any fundamental particles, but would construct their interactions from self-consistency conditions on the S-matrix. The S-matrix approach was started by Werner Heisenberg in the 1940s as a way of constructing a theory which did not rely on the local notions of space and time, which Heisenberg believed break down at the nuclear scale. While the scale was off by many orders of magnitude, the approach he advocated was ideally suited for a theory of quantum gravity.

Working with experimental data, R. Dolen, D. Horn and C. Schmidt developed some sum rules for hadron exchange. When a particle and antiparticle scatter, virtual particles can be exchanged in two qualitatively different ways. In the s-channel, the two particles annihilate to make temporary intermediate states which fall apart into the final state particles. In the t-channel, the particles exchange intermediate states by emission and absorption. In field theory, the two contributions add together, one giving a continuous background contribution, the other giving peaks at certain energies. In the data, it was clear that the peaks were stealing from the background--- the authors interpreted this as saying that the t-channel contribution was dual to the s-channel one, meaning both described the whole amplitude and included the other.

The result was widely advertised by Murray Gell-Mann, leading Gabriele Veneziano to construct a scattering amplitude which had the property of Dolen-Horn-Schmidt duality, later renamed world-sheet duality. The amplitude needed poles where the particles appear, on straight line trajectories, and there is a special mathematical function whose poles are evenly spaced on half the real line--- the Gamma function--- which was widely used in Regge theory. By manipulating combinations of Gamma functions, Veneziano was able to find a consistent scattering amplitude with poles on straight lines, with mostly positive residues, which obeyed duality and had the appropriate Regge scaling at high energy. The amplitude could fit near-beam scattering data as well as other Regge type fits, and had a suggestive integral representation which could be used for generalization.

Over the next years, hundreds of physicists worked to complete the bootstrap program for this model, with many surprises. Veneziano himself discovered that for the scattering amplitude to describe the scattering of a particle which appears in the theory, an obvious self-consistency condition, the lightest particle must be a tachyon. Miguel Virasoro and Joel Shapiro found a different amplitude now understood to be that of closed strings, while Ziro Koba and Holger Nielsen generalized Veneziano's integral representation to multiparticle scattering. Veneziano and Sergio Fubini introduced an operator formalism for computing the scattering amplitudes which was a forerunner of world-sheet conformal theory, while Virasoro understood how to remove the poles with wrong-sign residues using a constraint on the states. Claud Lovelace calculated a loop amplitude, and noted that there is an inconsistency unless the dimension of the theory is 26. Charles Thorn, Peter Goddard and Richard Brower went on to prove that there are no wrong-sign propagating states in dimensions less than or equal to 26.

In 1969 Yoichiro Nambu, Holger Bech Nielsen and Leonard Susskind recognized that the theory could be given a description in space and time in terms of strings. The scattering amplitudes were derived systematically from the action principle by Peter Goddard, Jeffrey Goldstone, Claudio Rebbi and Charles Thorn, giving a space-time picture to the vertex operators introduced by Veneziano and Fubini and a geometrical interpretation to the Virasoro conditions.

In 1970, Pierre Ramond added fermions to the model, which led him to formulate a two-dimensional supersymmetry to cancel the wrong-sign states. John Schwarz and André Neveu added another sector to the fermi theory a short time later. In the fermion theories, the critical dimension was 10. Stanley Mandelstam formulated a world sheet conformal theory for both the bose and fermi case, giving a two-dimensional field theoretic path-integral to generate the operator formalism.

In 1974, Tamiaki Yoneya discovered that all the known string theories included a massless spin-two particle which obeyed the correct Ward identities to be a graviton. John Schwarz and Joel Scherk came to the same conclusion and made the bold leap to suggest that string theory was a theory of gravity, not a theory of hadrons. They reintroduced Kaluza-Klein theory as a way of making sense of the extra dimensions. At the same time, quantum chromodynamics was recognized as the correct theory of hadrons, shifting the attention of physicists and apparently leaving the bootstrap program in the dustbin of history.

String theory eventually made it out of the dustbin, but for the following decade all work on the theory was completely ignored. Still, the theory continued to develop at a steady pace thanks the work of a handful of devotees. Ferdinando Gliozzi, Joel Scherk, and David Olive realized in 1976 that the original Ramond and Neveu Schwarz-strings were separately inconsistent and needed to be combined. The resulting theory did not have a tachyon, and was proven to have space-time supersymmetry by John Schwarz and Michael Green in 1981. The same year, Alexander Polyakov gave the theory a modern path integral formulation, and went on to develop conformal field theory extensively. In 1979, Daniel Friedan showed that the equations of motions of string theory, which are generalizations of the Einstein equations of General Relativity, emerge from the Renormalization group equations for the two-dimensional field theory. Schwarz and Green discovered T-duality, and constructed two different superstring theories--- IIA and IIB related by T-duality, and type I theories with open strings. The consistency conditions had been so strong, that the entire theory was nearly uniquely determined, with only a few discrete choices.

In the early 1980s, Edward Witten discovered that most theories of quantum gravity could not accommodate chiral fermions like the neutrino. This led him, in collaboration with Luiz Alvarez-Gaume to study violations of the conservation laws in gravity theories with anomalies, concluding that type I string theories were inconsistent. Green and Schwarz discovered a contribution to the anomaly that Witten and Alvarez-Gaume had missed, which restricted the gauge group of the type I string theory to be SO(32). In coming to understand this calculation, Edward Witten became convinced that string theory was truly a consistent theory of gravity, and he became a high-profile advocate. Following Witten's lead, between 1984 and 1986, hundreds of physicists started to work in this field, and this is sometimes called the first superstring revolution.

During this period, David Gross, Jeffrey Harvey, Emil Martinec, and Ryan Rohm discovered heterotic strings. The gauge group of these closed strings was two copies of E8, and either copy could easily and naturally include the standard model. Philip Candelas, Gary Horowitz, Andrew Strominger and Edward Witten found that the Calabi-Yau manifolds are the compactifications which preserve a realistic amount of supersymmetry, while Lance Dixon and others worked out the physical properties of orbifolds, distinctive geometrical singularities allowed in string theory. Cumrun Vafa generalized T-duality from circles to arbitrary manifolds, creating the mathematical field of mirror symmetry. David Gross and Vipul Periwal discovered that string perturbation theory was divergent in a way that suggested that new non-perturbative objects were missing.

In the 1990s, Joseph Polchinski discovered that the theory requires higher-dimensional objects, called D-branes and identified these with the black-hole solutions of supergravity. These were understood to be the new objects suggested by the perturbative divergences, and they opened up a new field with rich mathematical structure. It quickly became clear that D-branes and other p-branes, not just strings, formed the matter content of the string theories, and the physical interpretation of the strings and branes was revealed--- they are a type of black hole. Leonard Susskind had incorporated the holographic principle of Gerardus 't Hooft into string theory, identifying the long highly-excited string states with ordinary thermal black hole states. As suggested by 't Hooft, the flucutations of the black hole horizon, the world-sheet or world-volume theory, describes not only the degrees of freedom of the black hole, but all nearby objects too.

In 1995, at the annual conference of string theorists at the University of Southern California (USC), Edward Witten gave a speech on string theory that essentially united the five string theories that existed at the time, and giving birth to a new 11-dimensional theory called M-theory. M-theory was also foreshadowed in the work of Paul Townsend at approximately the same time. The flurry of activity which began at this time is sometimes called the second superstring revolution.

During this period, Tom Banks, Willy Fischler Stephen Shenker and Leonard Susskind formulated a full holographic description of M-theory on IIA D0 branes, the first definition of string theory that was fully non-perturbative and a concrete mathematical realization of the holographic principle. Andrew Strominger and Cumrun Vafa calculated the entropy of certain configurations of D-branes and found agreement with the semi-classical answer for extreme charged black holes. Petr Horava and Edward Witten found the eleven-dimensional formulation of the heterotic string theories, showing that orbifolds solve the chirality problem. Witten noted that the effective description of the physics of D-branes at low energies is by a supersymmetric gauge theory, and found geometrical interpretations of mathematical structures in gauge theory that he and Nathan Seiberg had earlier discovered in terms of the location of the branes.

In 1997 Juan Maldacena noted that the low energy excitations of a theory near a black hole consist of objects close to the horizon, which for extreme charged black holes looks like an anti de Sitter space. He noted that in this limit the gauge theory describes the string excitations near the branes. So he hypothesized that string theory on a near-horizon extreme-charged black-hole geometry, an anti-deSitter space times a sphere with flux, is equally well described by the low-energy limiting gauge theory, the N=4 supersymmetric Yang-Mills theory. This hypothesis, complemented by converging work due to Steven Gubser, Igor Klebanov and Alexander Polyakov, is called the AdS/CFT correspondence and it is now well-accepted. It is a concrete realization of the holographic principle, which has far-reaching implications for black holes, locality and information in physics, as well as the nature of the gravitational interaction. Through this relationship, string theory has been shown to be related to gauge theories like quantum chromodynamics and this has led to more quantitative understanding of the behavior of hadrons, bringing string theory back to its roots.

[edit] Popular culture