(23-04-2020، 16:05)*SIRVAN* نوشته است: دیدن لینک ها برای شما امکان پذیر نیست. لطفا ثبت نام کنید یا وارد حساب خود شوید تا بتوانید لینک ها را ببینید.
  عالی فقط تعداد عکساشو زیاد تر کن ممنون

شاید کیهان ابعاد بیشتری داشته باشد!


محققان نظریۀ ریسمان را شکلی از “نظریه­ همه­ چیز” می‌دانند که امید است روزی بتواند “تمام چیزها” در کیهان ما را توضیح دهد. از مؤلفه‌های مهم و چشم‌گیر نظریۀ ریسمان ابعاد اضافی آن است، زیرا این نظریه برای شرح موضوعاتش به این ابعاد بیشتر نیاز دارد.

دیدن لینک ها برای شما امکان پذیر نیست. لطفا ثبت نام کنید یا وارد حساب خود شوید تا بتوانید لینک ها را ببینید.

تمام نیروها، تمام ذرات، تمام ثابت­‌ها، تمام چیزهایی که تحت تاثیر یک نظریه قرار دارند و ما آنها را می­‌بینیم، حاصلی از ریسمان­‌های کوچک مرتعش هستند. نظریه­‌پردازان از دهۀ ۱۹۶۰ بر روی این ایده کار می­‌کنند و یکی از نتایج بدست آمده این است که اگر این نظریه درست باشد، ابعاد بیشتری باید در جهان ۴ بُعدی ما وجود داشته باشد. چندان هم که به نظر می‌­آید نظریه­ عجیب نیست.

فاجعه­ ابعادی


در نظریه­ ریسمان، طناب­‌های کوچک ریسمان مرتعش (در این نظریه، این ریسمان­‌ها اجزای بنیادین واقعیت دنیای ما هستند) به شکل ذراتی مختلف (الکترون، کوارک، نوترینو و…) و همچنین حامل‌­های نیرو در طبیعت (فوتون، گلوئون، گراویتون) نمود پیدا می‌کنند. این ریسمان­‌ها با ارتعاشاتی که دارند به اشکال نامبرده تبدیل می­‌شوند. هر ریسمان به قدری کوچک است که در نظر ما مثل ذره­‌ای نقطه­ شکل دیده می­‌شود اما هر ریسمان می­‌تواند با حالتی مختلف ارتعاش پیدا کند؛ مثل یک گیتار که می‌­توان نت‌­های مختلفی از آن بیرون کشید.

تصور بر این است هر ذره، حالت ارتعاشی مخصوص به خود را داشته باشد. برای مثال تمام ریسمان­‌هایی که به شکلی خاص ارتعاش دارند، ذره‌­ای خاص مثل الکترون هستند و تمام ریسمان­‌هایی که به شکل خاص دیگری ارتعاش دارند، فوتون هستند. وقتی ما شاهد برخورد ذرات هستیم، در دیدگاه نظریۀ ریسمان در واقع دو ریسمان در حال ادغام یا جداشدن هستند.

اما برای اینکه درست از آب در بیاید، باید بیش از ۴ بُعد در کیهان وجود داشته باشد. به این خاطر که فضا-زمان کنونی به این ریسمان­‌ها “فضای” کافی برای ارتعاش مناسب به آنها نمی‌­دهند تا به شکلی که می­‌خواهند نمود پیدا کنند. آنها بسیار محدود هستند. به بیانی دیگر، این ریسمان­‌ها ورای ابعاد تکان می­‌خورند.

دیدن لینک ها برای شما امکان پذیر نیست. لطفا ثبت نام کنید یا وارد حساب خود شوید تا بتوانید لینک ها را ببینید.

نسخه­‌های کنونی نظریه ریسمان، به ۱۰ بعد نیاز دارند. ما حتی فرضیه‌­ای به نام M داریم که نیاز به ۱۱ بعد دارد اما وقتی به کیهان نگاه می­‌کنیم، همان سه بعد مکانی همیشگی و بعد زمان را مشاهده می­‌کنیم. ما مطمئنیم اگر ابعاد جهان هستی بیش از عدد ۴ بود، تا الان باید متوجه آن می­شدیم.


جمع و جور


خوشبختانه، نظریه­‌پردازان ریسمان اشاره به رویداد تاریخی خاصی برای این مفهوم به نظر تندرویانه دارند. در سال ۱۹۱۹، کمی پس از انتشار نظریه نسبیت عام اینشتین، ریاضیدان و فیزیکدانی به نام تئودور کالوزا سر خود را با معادلات آن گرم کرده بود و وقتی بُعد پنجم را به معادله اضافه کرد، به نکته‌­ای عجیب برخورد: هیچ اتفاقی نیافتاد! معادله­‌های نسبیت اهمیتی به تعداد بُعد موجود نمی­‌دهند. در واقع ابعاد را به این دلیل استفاده می­‌کنیم که نظریه، منطبق با جهان ما باشد.

اما کالوزا نکته­‌ای ویژه به بعد پنجم اضافه کرد که آن را به دور خود در چیزی با نام “شرایط استوانه” پیچیده شود. این مسئله باعث شکل­‌گیری چیز جدیدی شد: کالوزا معادله‌­های چهار بُعدی نسبیت عام را بیرون کشید و معادله‌­ای جدید بر جای ماند که شمایلی مانند الکترومغناطیس را نشان می­ داد.

به نظر می ­آمد اضافه­ کردن ابعاد شاید بتواند فیزیک را یکپارچه کند. حال که فکرش را می­‌کنیم، در واقع پی نخود سیاه دویدن بود. با این حال، چند دهه بعد اسکار کلاین سعی داشت ایدۀ کالوزا را از دید مکانیک کوانتوم بررسی کند. او متوجه شد اگر این ابعاد بیشتر وجود داشت و به گونه‌­ای منشأ وجود الکترومغناطیس بود، باید مچاله می­‌شد و به دور خود می­ پیچید (مثل نظریه کالوزا) اما بسیار کوچکتر.

دیدن لینک ها برای شما امکان پذیر نیست. لطفا ثبت نام کنید یا وارد حساب خود شوید تا بتوانید لینک ها را ببینید.

خمینه­‌های متعدد نظریه­ ریسمان


اگر یک بُعد (یا ابعاد) اضافی اینقدر کوچک بوده باشد ما نمی­‌توانستیم متوجه آن بشویم. این مقدار آنقدر کوچک است که امیدی نمی­ رود بتوانیم با آزمایش­‌های انرژی­مند خود آن را تشخیص بدهیم. اگر این ابعاد به دور خودشان پیچیده­ شده­‌اند، پس هر زمانی که شما در ابعاد چهارگانه حرکت می­‌کنید در واقع میلیارد­ها بار آن ابعاد کوچک را پیموده‌­اید. ریسمان‌های نظریه­ ریسمان در این ابعاد حضور دارند.

با بررسی­‌های ریاضیاتی بیشتر کشف شد ۶ بُعد فضایی-مکانی دیگری که در نظریه ریسمان مورد نیاز هستند باید بر اساس یک سری پیکربندی خاصی با نام خمینه یا منیفلدهای کالابی-یائو پیچیده شوند؛ اما نظریه­ ریسمان هیچ تک خمینه­ خاصی را تایید نکرده است. ما ۱۰۲۰۰۰۰۰ خمینه داریم.

به نظر می­ آید وقتی شما ۶ بعد را می‌­خواهید به دور خودشان بپیچانید و همۀ راه‌­های ممکن برای این کار را در اختیارشان قرار دهید، این عدد سر به فلک می­ کشد. راه­‌های بسیاری وجود دارد که این ابعاد اضافی را به دور خودشان پیچید. هر پیکربندی ممکنی بر روی ارتعاش ریسمان­‌های درون آنها تاثیر می­‌گذارد. از آنجایی که چگونگی ارتعاش ریسمان­‌ها رفتار آنها در جهانی بیرونی را مشخص می‌­کند، هر خمینه به شکل‌­گیری جهانی با قوانین فیزیک منحصر به خود، منتهی می­‌شود.

دیدن لینک ها برای شما امکان پذیر نیست. لطفا ثبت نام کنید یا وارد حساب خود شوید تا بتوانید لینک ها را ببینید.

بنابراین تنها یک خمینه می‌­تواند جهانی که ما آن را می­‌بینیم بسازد اما کدام خمینه؟


شوربختانه نظریه­ ریسمان هنوز پاسخی برای این پرسش ندارد. مشکل اینجا است که نظریه­ ریسمان هنوز به پایان خود نرسیده است. رویکردهای متعددی وجود دارند که امید داریم با آنها به پاسخ اصلی برسیم اما در حال حاضر ما هیچ نظری در مورد میزان درستی آنها خود نداریم. ما هیچ امکانات ریاضیاتی برای دنبال­ کردن زنجیره نداریم؛ از خمینه‌­های به خصوص گرفته تا فیزیک جهان ِ ما.

پاسخ نظریه­ پردازان ریسمان به این مسئله را منظره می‌­نامند؛ چندجهانی متشکل از تمام جهان­‌های پیش­‌بینی شده با خمینه‌های مختلف که جهان ما نیز یکی از این جهان‌هاست. نظریه­ ریسمان امروزه در اینجا است؛ جایی در این منظره.

توزیع “ساختار کیهان” چگونه است؟


کیهان یک آش شله قلمکارِ بدون ساختار نیست، اما هنوز چیزهای زیادی دربارۀ آن نمی‌دانیم. اگرچه می‌دانیم که همه چیز توسط یک شبکۀ گسترده و رشته‌ای بهم متصل شده‌، اما این فرض را مطرح می‌کنیم که توزیع کهکشان‌ها در بین این رشته‌ها تا حدودی تصادفی است.

دیدن لینک ها برای شما امکان پذیر نیست. لطفا ثبت نام کنید یا وارد حساب خود شوید تا بتوانید لینک ها را ببینید.

به عبارت دیگر، اگر تکه‌ای از آسمان را انتخاب کنید، دانشمندان اصولأ تصور می‌کنند که جهت‌ ِ چرخش تمام کهکشان‌ها در آن تکه از آسمان کم و بیش به طور مساوی و یکنواخت توزیع شده است. خب معلوم است که این فرض ممکن است نادرست باشد.

“لیور شامیر” اخترشناس محاسباتی، از دانشگاه ایالتی کانزاس، یک بررسی بر روی ۲۰۰ هزار کهکشان انجام داد و دریافت که توزیع جهت چرخش کهکشان‌ها الگویی را تشکیل می‌دهد که به هیچ وجه کاملاً تصادفی نیستند. در حقیقت، این الگو را می‌توان در یک تراز چهارقطبی با احتمال بسیار بالاتری نسبت به روش شانسی پیدا کرد – نشان می‌دهد که کیهان اولیه بعنوان یک کلیت می‌توانست مانند یک کهکشان غول‌پیکر چرخش داشته باشد.

شامیر مقالۀ خود را که هنوز مورد بررسی قرار نگرفته در دویست و سی و ششمین نشست انجمن نجوم آمریکا ارائه داد. وی نوشت: «داده‌های تابش پس زمینه مایکروویو کیهانی(CMB) شواهدی از قطبش احتمالی در مقیاس کیهان‌شناسی نشان می‌دهد و برای ترازبندی چهارگانه مناسب است. این مشاهدات منجر به طرح نظریاتی شده که با “مدل‌ استاندارد کیهان‌شناسی” متفاوت می‌باشد.»

وی افزود: «از آنجاییکه الگوی چرخش یک کهکشان که از زمین قابل مشاهده است نیز نشانه‌ای از جهت واقعی چرخش کهکشان است، الگوی بزرگ‌مقیاس در توزیع جهت چرخش نیز می‌تواند نشانه‌ای از یک کیهانِ در حال چرخش باشد». کهکشان‌های مارپیچ نسبتاً مرتب و کاملاً معین و دارای شکلی شبیه دیسک مسطح، بازوهای مارپیچ و چرخش هستند که می‌توانیم بر اساس تغییر نور دوپلر از طرفین دیسک، آنها را اندازه‌گیری کنیم.

دیدن لینک ها برای شما امکان پذیر نیست. لطفا ثبت نام کنید یا وارد حساب خود شوید تا بتوانید لینک ها را ببینید.

نور متمایل به آبی از طول موج‌های کوتاه‌تر ساخته شده و نشان دهندۀ چرخش ِ به سمت ما است. نور قرمز نیز از طول موج‌های بلندتر ساخته شده و نشان دهندۀ چرخش دورتر از ما (دور شدن چرخش) است. فقط دو جهت برای چرخش این کهکشان‌ها وجود دارد – در جهت عقربه‌های ساعت و خلاف جهت عقربه‌های ساعت. اگر جهان از تمام جهت‌ها همسانگرد باشد، همانطور که در اصل کیهان‌شناسی توضیح داده شده، توزیع کهکشان‌ها باید تقریبأ ۵۰-۵۰ و جهت عقربه‌های ساعت و خلاف جهت عقربه‌های ساعت باشد.

اما هنگامی که شامیر سرشماری خود را با استفاده از داده‌های بدست آمده از “پیمایش دیجیتالی آسمان اسلون”(SDSS) و تلسکوپ پیمایش پانورامیک و سیستم واکنش سریع(Pan-STARRS) انجام داد، چیزی بسیار عجیب و غریب پیدا کرد. شکافِ شناسایی شده با کهکشان‌های جهت عقربه‌های ساعت به ۵۱-۴۹ نزدیکتر بود تا خلاف جهت عقربه‌های ساعت. ممکن است این یک تفاوت کوچک به نظر برسد، اما به گفتۀ شامیر، احتمال وجود چنین عدم تقارن در کیهان همسانگرد، حداقل یک در میلیارد است.

وی همچنین دریافت که خود ِ عدم‌تقارن به طور یکنواخت توزیع نمی‌شود. در فاصلۀ نزدیکتر به زمین، شکاف بسته می‌شود و توزیع کهکشان‌ها یکنواخت‌تر است – اما در فاصله‌های دورتر در کیهان، عدم‌تقارن برجسته‌تر است. شامیر معتقد است که این یافته‌ها نشان می‌دهد که کیهان اولیه نسبت به امروز آشفتگی کمتری داشته و ثبات و پایداری آن با گذشت زمان رو به کاهش رفته است.

دیدن لینک ها برای شما امکان پذیر نیست. لطفا ثبت نام کنید یا وارد حساب خود شوید تا بتوانید لینک ها را ببینید.

اختلافات در عدم‌تقارن در نقاط مختلف کیهان، مطابق با یک الگوی چهارقطبی است – یعنی، جهان در یک محور واحد نمی‌چرخد ​​بلکه چهار محور در یک تراز پیچیده قرار دارند. چهارقطبیِ یافت شده در تابش پس زمینه مایکروویو کیهانی – تابش ضعیف باقیمانده از بیگ بنگ که در سراسر کیهان پر شده است – بعنوان «ناهنجاری»، «مشکل» و «محور شیطان» از آن یاد شده است.

از آنجا که تابش پس زمینه مایکروویو کیهانی بسیار ضعیف است، ممکن است این سیگنال توسط نور بسیار درخشان کیهان فعلی، آلوده شده باشد. با این حال، اندازه‌گیری چرخش کهکشان‌ها بسیار آسان است، بنابراین تحقیقات شامیر نشان می‌دهد که ناهنجاری چهارقطبی تابش پس زمینه مایکروویو کیهانی ممکن است حتی دشوارتر از آن چیزی باشد که کیهان‌شناسان تصور می‌کنند.

شامیر می‌گوید: «هیچ خطا یا آلودگی وجود ندارد که بتواند خود را از طریق چنین الگوهای منحصر به فرد، پیچیده و پایداری به نمایش بگذارد. دو پیمایش آسمان متفاوت داریم که الگوهای دقیقأ مشابهی را نشان می‌دهند، حتی وقتی کهکشان‌ها کاملاً متفاوت باشند. هیچ خطایی وجود ندارد که منجر به چنین چیزی شود. این کیهانی است که ما در آن زندگی می‌کنیم. اینجا خانه‌ی ما است.» این تحقیق در وب سایت arXiv.org منتشر شده است.