امتیاز موضوع:
  • 3 رأی - میانگین امتیازات: 5
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5

همه چیز در مورد نظریه ریسمان ها

#1
تئوری ریسمان به ما می گوید که هر آنچه که وجود دارد از رشته هایی یک بعدی که ریسمان نامیده می شود ساخته می شوند . این ریسمان ها قادر اند تا در فرکانس های متفاوت به نوسان به بپردازند . هر فرکانس خاص موجب به وجود آمدن یک ذره ی خاص می شود . مقیاس و جرم ذره به نوع نوسان بستگی دارد . همچنین تئوری ریسمان به ما می گوید که نمی توان هیچ تفاوت اندازه گیری را نمی توان بین ریسمان هایی که به دور ابعاد کوچکتر پیچیده اند با ریسمان هایی که در ابعاد بزرگتر حرکت می کنند نمی توان یافت . جالب است که این ذرات دقیقا با نوسان است که طیف ریسمان نامیده می شود .

تئوری ریسمان در ابتدا برای شرح بوزون ها ( حاملان نیرو ) به ویژه هادرون ها که ذراتی سنگین در حمل نیروی قوی هسته ای هستند ارائه شده بود . از جهتی این تئوری به راحتی می توانست تئوری میدان های کوانتومی که در رابطه با به وجود آمدن ذرات و واکنش های بین آنها را شرح دهد دانشمندان بر آن شدند تا به وسیله ی این تئوری تئوری گرانش کوانتومی را تعریف کنند . به همین دلیل آن را یک گزینه برای نظریه ی همه چیز دانستند . برای این که این تئوری کامل شود می بایست فرمیون ها نیز به آن وارد می شدند با ورود این ها تئوری با نام ابر ریسمان به وجود آمد که در مقالات بعدی آن را شرح خواهیم داد .

یکی از مؤلفه های مهم و چشم گیر تئوری ریسمان ابعاد اضافی آن است که تعداد آنها برابر 10 و 11 و 26 تاست . زیرا این تئوری برای شرح موضوعات نیاز به این ابعاد دارد . این بحث آن قدر جزئیات دارد که باید آن را در یک مقاله ی جدا شرح دهیم .
به ادامه مطلب بروید


اما جالب است که بدانیم خود ریسمان ها دو نوع هستند که عبارتند از :

1- ریسمان های باز که دارای دو نقطه ی پایانی مشخص هستند
2- ریسمان های بسته که در آن نقاط پایانی اش به هم پیوسته و یک حلقه ی کامل را تشکیل می دهند این ها دارای خواص هستند که اندکی با هم تفاوت می کند و در همیشه در تمام 6 تئوری ریسمان و ابر ریسمان با هم نمی آیند . از طرفی طول ریسمان معادل طول پلانک که در حدود 10 ^ -35 می باشد که با تکنولوژی ها کنونی اصلا قابل تصور هم نیست .

از دیگر ویژگی های تئوری ریسمان دو گانگی ها است که آنها را در مقاله ای جدا گانه با وردشیت و ریسمان های آن شرح خواهیم داد . با این وجود گفتنی است که تئوری ریسمان دارای چندین اشکال اساسی است که در یک مقاله قابل شرح هستند . برای مثال هیچ یک از معادلات آن قادر به توجیه رفتار آن در فصا نیست .





تئوری ابر ریسمان





تئوری ابر ریسمان کوششی از سوی متخصصان تئوری ریسمان است تا تمام ذرات بنیادی در طبیعت در قالب تئوری ریسمان بگنجند . همانطور که می دانیم تئوری ریسمان برای بوزون ها یا حاملان نیرو مطرح شد اما در آن فرمیون ها جایی نداشتند . در ابر ریسمان فرمیون ها یا همان ماده ساز وارد قلمرو ریسمان وارد شدند و بخشی از ارتعاش ریسمان ها را برای ساخت آنها در نظر گرفتند .



در ابتدا تصور می شد که این یکی از قدرتمند ترین تئوری ها برای گرانش کوانتومی است که همه چیز را در قالب یک نظریه ی وا حد شرح می دهد . نام ابر ریسمان بر گرفته از ابرتقارن تئوری ریسمان است . از این جهت آن را ابر تقارن تئوری ریسمان نام گذاری کردند که ابر ریسمان به وسیله ابر تقارن فرمیون ها را در خود جای داد . ممکن برای شما این سؤال مطرح شده باشد که چرا دانشمندان برای داشتن یک تئوری واحد تلاش می کنند ؛ نسبیت و مکانیک کوانتوم هر یک در جای خود کار خود را می کنند ؟ در پاسخ باید گفت که این دو تئوری انقلابی در نقاطی با یکدیگر تناقص دارند پس باید متحد شوند تا دنیای ما به طرز درستی شرح داده شود . در واقع با توسعه میدان های کوانتومی می توان موضوع را برای نیروهای الکترومغناطیسی و قوی و ضعیف هسته ای بسط داد اما نه برای گرانش زیرا در گرانش معنای دیگری می یابد .

موفقیت اصلی تئوری ریسمان که موجب شد تا آن را کاندیدای تئوری گرانش کوانتومی قرار دهند تبدیل نمودارهای فاینمن به صورت دو بعدی بود که مشکی بی نهایت شدن انتگرال را برای آن حل می کرد زیرا دیگر نقطه صفری در آن خود نمایی نمی کرد . پس تئوری ریسمان یکی از بحران ها را رد کرد در این صورت بود که می توانست به این صورت مهم جلوه گر شود . تئوریهای ابر ریسمان در تئوری M به هم می پیوندند که ما بعدا این تئوری را شرح می دهیم .







انواع تئوری ریسمان





همانطور که ذکر شد این تئوری اصولا برای شرح رفتار بوزون ها ارائه شد . از این جهت یکی از شاخه های این تئوری به بزون ها اختصاص دارد .

این شاخه بوزونیک نامیده می شود که در آن تنها بوزون ها نقش ایفا می کنند یعنی فقط بوزون ها را شامل می شود و در آن هر دو نوع ریسمان ها ؛ یعنی ریسمان ها باز و بسته وجود دارد . در این نوع تئوری تاکیون ها نیز دارای نقش هستند . تاکیون ها ذراتی با جرم فرضی هستند که تصور می شوند . از این جهت تصور می شوند که هرگز مشاهده نشده اند همچنین این تئوری ذرات فرشی و غیر فیزیکی دیگر به نام گاستس یا شبح را پیش بینی می کند . در این نوع از تئوری تعداد ابعاد از تمام انواع این تئوری بیشتر است و بیست و شش بعد است . این در واقع نوع اصلی این تئوری می باشد .

نوع دیگر تئوری ریسمان که دارای 10 بعد است ماده و نیرو را در بر می گیرد یعنی هم فرمیون ها و هم بوزون ها در آن نقش دارند و به وسیله ی ابر تقارن که در دیگر مقالات به آن خواهیم پرداخت به هم ربط داده می شوند . البته این نوع تئوری ابر ریسمان نامیده می شود که تئوریی تعمیم یافته است . در این تئوری که نوع I نامیده می شود هر دو نوع ریسمان باز و بسته نقش دارد ولی در آن تاکیونی وجود ندارد و همچنین تقارن آن از نوع SO ( 32 ) است.

نوع دیگر تئوری ریسمان که IIA نامیده می شود دارای 10 بعد است که طبق معمول نه بعد فضایی و یک بعد زمان دارد . در این نوع تنها ریسمان های بسته خودنمایی کرده و نقش ها را بر عهده می گیرند . در آن تاکیون وجود ندارد . در آن نیرو و ماده به عبارت دیگر فرمیون ها و بوزون ها نقش دارند . ولی فرمیون ها بدون جرم و با اسپین دو جهته فرض می شوند . در آن ابر تقارن نقش مهمی دارد .

نوع چهارم تئوری ریسمان تفاوتی اندکی با نوع سوم دارد . این نوع تئوری که IIB نامیده می شود در واقع ابر ریسمان است زیرا در آن ماده و نیرو به وسیله ابر تقارن با یکدیگر پیوسته شده اند و در قالب یک تئوری ریسمان در آمده اند . ابعاد در این نوع 10 تا است . در آن تاکیون بی نقش و اثر است . ریسمان های بسته نقش ها را بر عهده می گیرند . اما تفاوت آن در اسپین آن با تئوری قبلی است . یعنی دارای فرمیون های بدون جرم است که تنها در یک جهت اسپین دارند .

نوع پنجم را HO می نامند این هم نوعی ابر ریسمان است که در آن ماده و نیرو به وسیله ی ابرتقارن به هم پیوند یافته اند . ابعاد در این تئوری معادل سه مدل قبلی یعنی 10 تا است نوعی تئوری اکتشافی ( هتروتیک ) است .

اما به چه معنا است ؟

یعنی میان حرکت ریسمان در جهات مختلف مثلا چپ و راست با یکدیگر تفاوت دارد . گروه تقارن در آن مانند نوع دوم است یعنی SO (32) است . در آن تاکیون وجود ندارد و فقط ریسمان های بسته نقش دارند .

نوه دیگر که HE نامیده می شود دارای 10 بعد می باشد و مانند چهار نوع قبلی ابر ریسمان است و شامل نیرو ماده است که به وسیله ی ابر تقارن به هم پیوند یافته اند با این تفاوت که گروه تقارن آن از نوع E8×E8 است . در آن تاکیونی وجود ندارد . همچنین در آن فقط ریسمان های بسته وجود دارند این نوع نیز مانند نوع پنجم هتروتیک یا اکتشافی است .

اما ممکن است برای شما این سؤال مطرح شده باشد گروه های تقارن چیست . در ریاضیات گروه های تقارن وجود دارد که انواع متفاوتی دارد و از آنجایی که زبان فیزیک ، ریاضی است ما از آنها در این جا استفاده می کنیم .



ابعاد اضافی در تئوری ریسمان



همانطور که در مقالات بخش نسبیت ذکر کردیم اینشتین کیهان را چهار بعدی فرض کرد که سه بعد فضایی دارد و یک بعد زمانی پیوسته به آنها که بافت فضا – زمان را به وجود می آورند .

در مقاله ی انواع تئوری ریسمان ذکر کردیم که حد اقل ابعاد در تئوری ریسمان 20 تا است که می تواند تا 26 بعد نیز افزایش یابد .

حال سؤال این جا است که این ابعاد از کجا آمده اند و اصولا تئوری ریسمان برای آنها چه توجیه منطقی دارد ؟

تئوری بوزونیک ریسمان ابعاد خود را به وسیله ی معادله ی پلایکف شرح می دهد که به شرح زیر است :



اما در رابطه با توجیه تئوری ریسمان می توان این گونه گفت .

در این تئوری تعداد ابعاد آن قدر زیاد است که باید تعداد آنها را با انگشتان دست درج کرد . همانطور که مشاهده شد تعداد ابعاد به وسیله ی رابطه ی بالا قابل محاسبه است . این بدان معنا است که اگر شما فاصله ی بین دو نقطه را اندازه گیری کنید سپس با زاویه ی مشخصی دوران کنید و دوباره فاصله را اندازه گیری کنید آنگاه فاصله یکسان خواهد بود اگر این ابعاد خاص را در نظر بگیریم . در این شرایط ابعاد جهان به جای چهارتا به بیست وشش تا می رسد . هر چند که تئوری M که در دیگر مقالات آن را شرح خواهیم داد تعداد آنها به 10 الی 11 عدد می رسد .

متخصصان تئوری ریسمان برای شرح این موضوع دو راه مختلف را در نظر می گیرند .

راه اول فشرده گی ابعاد است که می گوید تعداد ابعاد اضافی که 6 تا 7 عدد هستند آن قدر فشرده و کوچک هستند که در دوران ما در پدیده ها قابل کشف نیستند . یعنی این 6 یا 7 بعد در این لوپ بر روی یکدیگر فشرده اند .



برای درک بهتر یک تکه چوب را تصور کنید . اگر شما در یک فاصله ی معین از آن قرار داشته باشید شما چوب را در یک بعد مشاهده می کنید که همان طول آن است . اگر شما از آن فاصله کمی جلو تر آیید می توانید بعد دوم آن را نیز مشاهده کنید که با هم محیط چوب مورد نظر را می سازند ؛ و اگر به همین ترتیب نزدیک و نزدیک تر شوید ابعاد اضافی را مشاهده خواهید کرد . تئوری ریسمان نیز برای مشاهده ی این ابعاد چنین توجیهی می کند . در واقع هر نقطه از این در روی تکه چوب مورد نظر عدد هر بعد را برای ما مشخص می کند . برای مثال یک عدد مکان در بعد اول را مشخص می سازد دیگری مکان را در بعدی دیگر مشخص می کند . در واقع این شماره ها برای ابعاد اضافی نیز وجود دارد که در حوضه ی دید کنونی ما نیستند و در هم فشرده شده اند .

دیگر توجیه این است که در دنیای 1+3 خود فرو رفته ایم . در این صورت این فرض یک چیز ریاضی به نام D – Brane را وارد می کند که دنیا ما بر اساس تئوری جهان برین است . ما در این رابطه در مقاله ی جداگانه سخن خواهیم گفت . زیرا یک تئوری که اخیرا دانشمندان در رابطه با جهان پنج بعدی مطرح کرده اند تقریبا با این موضوع تطابق دارد که می گوید ما در دنیای خود فرو رفته ایم و ابعاد بزرگتر را نمی بینیم .

مثلا گرانش که یک نیروی بنیادی در طبیعت است یک بعد مخفی فرض می شود نیروهای بنیادی دیگر را تولید می کند . در مورد این موضوع که گرانش نیرو های دیگر را تولید می کند آزمایش های زیادی وجود دارد . اما این هنوز یک فرض قابل استفاده نیست .



دوگانگی ها در تئوری ریسمان



اما باید بدانیم که دوگانگی ها در تئوری ریسمان نقش مهمی دارند . دانشتین که تئوری ریسمان انواع متفاوتی دارد . پیش از سال 1990 تصور می شد که تنها یکی از آنها نامزد تئوری همه چیز است ، تئوری که در 10 بعد شرح داده می شود ، بعد ها متخصصان ریسمان متوجه شدند که همه ی آنها با دوگانگی ها یا همزادی ها می توان آنها را با هم پیوند داد . در واقع دوگانگی ها یک کار مهم انجام می دهند که یک تئوری را به تئوری دیگری که قبلا موجود بوده است بسط می دهند .

برای درک بهتر شما یک نقطه را با مختصات سه بعدی x y z آن در نظر بگیرید حالا یک فضای یکسان داریم ، اگر شما برای آن سیستم مختصات دیگری فرض کنید . در این شرایط مختصات برابر با x' y' z' خواهند بود . حال دو توضیح برای موقعیت ذره در صفحه یکسان خواهد بود . این مثال در ریاضی است . ولی در یک مثال را در زندگی روزانه در نظر بگیرید ؛ برای مثال یک دیوار را در نظر بگیرید در ضلع شمالی خانه ی شما قرار دارد . اگر شما در به سمت ضلع شرقی خانه بایستید می گویید که دیوار نسبت به وضع کنونی شما در در غرب قرار دارد زیرا در آن شرایط ظلع شرقی ، شمال شما محسوب می شوید . حال اگر دوستتان در سمت جنوب خانه باشد در این صورت می گوید دیوار در سمت جنوب من قرار دارد . می بینیم که تنها نسبت به جایگاه وضعیت تغییر می کند ولی اصل موضوع یکی است .



در ابتدا برای بی نهایت های ریسمان های کوچک بحث می کنیم . این ریسمان ها همانند نقاط مادی در روی یک دایره رفتار می کنند . اما زمانی که اصل مکملی مطرح شد همانند موج نیز رفتار می کنند . زیرا باید همانند الگوی بسته ی روی خودشان باشند . طول موج باید در آن کسری از محیط دایره مورد نظر باشد . اگر از این راه به موضوع نگاه کنیم از راه معادلات لویی دوبروی معادل هم هستند که به ما می گوید که تکانه آن باید در معکوس شعاع دایره ضرب شود . در این حالت حالت ریسمان با تکانه یا جرم n / R برای تئوری A و حالت و جرم m / (1 / R.T) =m R.T ریسمان برای تئوری B خواهد بود .

در ابتدا تئوری دوگانه با ریسمان های بسته را فرض کنید که اولی F دارای 9 بعد در فضای تخت هستند و به این ها یک دایره به شعاع R اضافه کنید . در تئوری دوم که آن را S می نامیم در روی دایره ای به شعاع 1 / RT قرار دارد در حالی که T کشش ریسمان است . هر چند که این موضوع بسیار عمیق اسن بنابراین باید احتمال کمی برای آن قائل شویم .



در مورد ریسمان هایی بحث می کنیم که دور دایره ما می پیچند برای اینکه به دور دایره بپیچد مقداری انرژی یا همان جرم می گیرد اما نباید فراموش کرد که کشش ریسمان ها فوق العاده زیاد است پی جرمشان متناسب با کشش آنها است و برای پیچیدن به دور دایره زمانی صرف می شود . بنابراین جرم در تئوری معادل kR.T و همچنین در تئوری B معادل q.(1/RT).T=q/R است . در حالی که در هر دو q و k معادل نوعی ثابت عددی هستند .



دوگانگی T – Duality ) T )



دوگانگی موضوعی در تئوری ریسمان است که برای درک آن زیاد نباید وقت صرف کرد زیرا تقریبا ساده و قابل درک هستند . دوگانگی ها به ما می گویند که این احتمال وجود دارد که برای یک چیز واحد ممکن است دو شرح متفاوت وجود داشته باشد . حال این ها یعنی این دو توضیح ممکن است به صورت بسیار ساده ای به هم پیوسته باشند .

همانطور که مشخص است اساسا چنین حالتی برای یک ذره در واقیع طبیعی غیر ممکن است که به دو به دایره که در تئوری A شعاعش معادل R و در تئوری B شعاعش معادل 1 / RT است . در واقع حالت ذره گونه در تئوری A می تواند بر نقش آن در تئوری B مچ شود . این چیزی است که دقیقا می تواند به خوبی بین این دو قرار گیرد و در هر دو تئوری A و B امکان کامل شدن دارد . سیعنی تئوری A دقیقا مطابق حالات تئوری A عمل می کند که در واقع تصویری از تئوری B است .

این به ما می گوید که ما یک دوگانگی بین این دو تئوری یافته ایم . اما این به ما چه می آموزد ؟ ممکن است نتیجه برای شما خیلی در سطح پایینی قرار گیرد اما اگر آن را در سطوح بسیار ریز کیهان به کار ببندیم چه می شود ؟ یعنی تئوری ریسمان در هر دو تئوری با دایره های متفاوت که شعاع های برابر دارند یکسان است . با کمی محاسبه متوجه می شویم که تئوری در تئوری در شعاع های کمتر و یا بیشتر از 1/T ^ 1/2 نتایج یکسانی خواهد داد . این یکی از ویژگی های تئوری ریسمان است .





یکی دیگر از نتایج مهم دوگانگی T پیش بینی بیگ بنگ یا همان انفجار بزرگ است . در این جا دلیل به ما گفته نمی شود ولی یک تصویر فرضی از زمان های نزدیک به بی نهایت به ما می دهد که در واقع نتیجه تئوری گرانش کوانتومی است . یعنی اگر جهان های کوچک با جهان های بزرگ برابر باشند آنگاه پیش بینی بیگ بنگ بسیار ساده می شود .

اگر





کشش ریسمان در نظر گرفته شود مربع انرژی معادل

Em=2pmRT.



است این دوگانگی با تغییر این دو نوع و مؤلفه m به n و



و این یک نقش یکسان بین A و B است که توسط این دوگانگی برقرار شده است . همچنین پیش بینی می کند که اصل عدم قطعیت هایزنبرگ با بیسترین امکان در موقعیت فضایی X محدود می شود و نه تنها با تکانه دو جانبه P بلکه در مقیاس ریسمان Lst که باید تقریبا با مقیاس پلانک برابر باشد .

این دوگانگی بین تئوری های IIA و IIB و همچنین HO و HE ارتباط برقرار می کند .



دوگانگی S – Duality ) S )



دیدیم که چگونه دو گانگی T به ما اجازه داد تا به تفاوت ها حمله کنیم و آن ها را یکی کنیم . اما دوگانگی S برای ما کار بسیار مهم می کند و بی نهایت های فیزیک را ساده می کند . برای شرح این دوگانگی باید از g_s باخبر باشیم که یک زوج ریسمان ثابت هستند . فرمول بندی به صورتی است که اگر این مقدار زیاد باشد این حاصل جمع مقادیر عددی است . پیشنهاد می کنم که این مبحث وارد نشویم چون محاسبه های آن فوق العاده مشکل است . به طور خلاصه این طور می توان گفت که اگر این مقدار زیاد باشد ما تئوری ریسمان را درست درک نخواهیم کرد .

فرض کنید تئوری A با زوج ریسمان ثابت g_s ^ A و تئوری B را با زوج ریسمان g_s ^ B در نظر بگیریم . اگر g_s ^ B را بر g_s ^ A 1 / تصویر کنیم واضح است که

g_s ^ A 1 / بزرگ و g_s ^ B کوچک خواهد شد . ما می توانیم تئوری ریسمان A را با بی نهایت هایش داشته باشیم و نکته ی قابل توجه توضیحی است که در تئوری ریسمان B برای آن در نظر گرفته شده است . این دو گانگب با نام دوگانگی S شناخته می شود . این دوگانگی یک ابزار نیرومند برای شرح تئوری ریسمان در ابعادی بزرگتر است . به این ترتیب می توان تئوری های دیگر ریسمان را دو به دو با هم بسط داد . زوج ریسمان ها در دو فضای فرضی به طور ضعیف یکسان هستند ولی زوج ریسمان ها در فضای دوگانگی T برابرند و این تفاوت این دوگانگی ها است .



اگر تئوری A و B در این حالت باشند آنگاه معادله ی زیر برای آنها صادق است







در این رابطه f هر کمیت مشاهده ای در فیزیک را نشان می دهد l زوج ثابت را نشان می دهد همچنین a نشان گر پارامتر بی نهایت است که با l مج می شوند . این دو گانگی type I را با HO پیوسته می کند و IIB را با خودش .







تئوری M

در این بخش از مقاله در رابطه با تئوری M صحبت می کنیم که که از ترکیب پنج تئوری ابر ریسمان توسط ادوار ویتن Edward Witten در سال 1995 ارائه شد . گفتنی است که در آن 11 بعد برای ابر گرانش بکار رفته است . این تئوری از جهاتی شبیه به نسبیت عام است زیرا ریاضیات عجیب و پیچیده ای در آن به کار رفته است . این تئوری نتیجه یک سری از معادلات طاقت فرسا است و هیچ گونه پشتوانه ی آزمایشگاهی برای خود ندارد . از این جهت یکی از بحث انگیز ترین تئوری های فیزیک است .





ادوارد ویتن در مقالاتی در زمینه این تئوری انتشار داد این تئوری را یازده بعدی معرفی کرد و گفت راه رهایی از مشکل ریسمان ارتقای این تئوری از 10 بعد به 11 بعد است که در نوع خود جالب به نظر می رسید . با این که این تئوری یک تئوری انقلابی بوده ولی هنوز ابهامات زیادی در آن مشاهده می شود که به منزله پیچیدگی آن است و درک آن چندان ساده نیست . ما امیدواریم که دانشمندان در آینده این ابهامات را توسط دوگانگی ساده و قابل درک کنند . از این جهت بهتر که وارد تئوری های آن و مخصوصا محاسبات آن نشویم .





نام این تئوری نیز حکایت جالبی دارد که ارزش خواندن را دارد . جالب است بدانید که نام های مبهم و نا مشخصی برای M در نظر گرفته شده است که هر کسی از روی تخیلات خود به این تئوری نسبت می دهند .



بعضی ها عقیده دارند که M از کلمه ی Mother که معنای تئوری مادر گرفته شده است . گروهی دیگر می گویند که Matrix برای این تئوری است . ماتریکس از این جهت گفته می شود که ابعاد در این تئوری همانند ابعاد در یک دنیای ماتریکسی است . Monster دیگر احتمال است که به معنای بزرگ یا غول است . Mystrey به معنای راز نیز در نظر گرفته شده است . Magic برای تئوریی جادویی است . Maker برای تئوری آفریننده در نظر گرفته شده است . Membrane به معنای غشا نیز وجود دارد .



گلاشو عقیده ی جالبی دارد و می گوید که M وارون حرف W است که اول نام خالق این تئوری است .







برینها در نظریه ریسمان

پس از اینکه در یکی از فصل های گذشته در رابطه با دوگانگی ها صحبت کردیم ممکن است یک سؤال برای شما به وجود آید ؛ این سؤال به این گونه مطرح می شود که :

حالت برای یک ریسمان باز در دور یک دایره و دوگانگی T چیست ؟



پاسخ می تواند بسیار جذاب مطرح شود ؛ شما دیدید که ما هرجایی که تمایل داشته باشیم می توانیم ریسمان های بسته را پیدا کنیم . اما وضعیت برای برای ریسمان های باز کاملا متفاوت است ، گفته می شود که می توانیم آنها را در روی مناطقی محدود که برین Brane نامیده می شود . گفتنی است که در زبان انگلیسی کلمه ای با معنای صریح و درست برای این کلمه موجود نیست .

این برین ها پیبرین (p – brane )نیز نامیده می شوند این گونه ریسمان ها قادر نیستند آزادانه در هر جا از فضا که بخواهند حرکت کنند اما نقاط پایانی آن می تواند بر روی این برین ها حرکت کنند . بر طبق دوگانگی T ما چیزهایی به نام برین پیدا کردیم که به وسیله ی آنها می توانیم ابعاد مورد نظرمان را در آنها در جستجو کنیم . ابعاد زیاد تر ولی کوچکتر . حال ما اجزایی داریم که ریسمان نیستند ، برین ها می توانند ابعاد 0 برای نقاط و 1 برای ریسمان مانند ها و 2 برای غشا و 3 برای مقدار همانند جهان ما و ... داشته باشند . این ها م توانند تا 9 تا نیز گسترش یابند که در ضمن جالب و عجیب هستند .

توجیه دیگری که برای ابعاد بیشتر در تئوری ریسمان وجود دارد در این جا خود را نشان می دهد ، این توجیه به ما می گوید که اگر ما دنیای فضایی و سه بعدی خود را در روی برین در نظر بگیریم تمام خصوصیات این جهان در روی یک برین خواهد بود مثلا نور و دیگر خصوصیات جهان ما . حال دیگر ابعاد تاریک و غیر واضح خواهند بود زیر نور در روی یک برین است دیگر نوری وجود ندارد که از ابعاد به ما برسد تا ما آنها را مشاهده کنیم و این یکی از توجیهات تئوری ریسمان است .

اما مهمترین نوع برین برین دی D – brane نام دارد این برین برای ریسمان پایه ای

F-string

به کار برده می شود . همچنین با افزایش ابعاد در تئوری M و ارتقا بعد غشایی آن به دو بعد M2-brane نیز به وجود می آید .



منبع huppa
هوش فرازمینی
پاسخ
 سپاس شده توسط ßяɪcε
آگهی
#2
نقطه شروع نظریه ریسمان به سال( 1968 / 1347) بازمی گردد .

که دو دانشمند به نامهای گابریل و نتریانوو ماهیکوسوزوکی به طور مستقل در بررسی کتابهای اویلرریاضی دان به معادله ای از اویل برخورد نمودند که این معادله که تابع تبای اویل نام داشت به طور عجیبی توصیف گر دنیای زیر اتمی بود . به طوری که مثل این بود که تصویرگر برخورد دو مزون در انرژی های بسیار زیاد باشد . این می توانست کشف مهمی در ذرات بنیادی محسوب شود چرا که از آنجا که می دانیم فیزیک تجربی مشتمل بر داده هایی است که یک فیزیکدان در آزمایش های متعدد از یک پدیده بدست می آورد و گاهی برای رسیدن به نتایج باید یک آزمایش را بارها و بارها تجربه کرد و این مسأله درحوزه ذرات زیر اتمی بغرنجتر می شد زیرا برای پی بردن به فیزیک ذرات زیر اتمی فیزیکدانان مجبورهستند که در برخورددهنده هایی قوی و بزرگ ذرات را با یکدیگر برخورد داده و ذرات ریز اتمی حاصل از این برخوردها را شناسایی و دسته بندی کنند و این عمل کاری بغایت سخت و مشکل می نمود به طوری که این را حوزی مشکل علم فیزیک تلقی می کردند اما وقتی فرمولی به دست شما برسد که بدون آزمایش و به صورت حدس زدن سایر جوابهای آزمایشات را که در ماتریس خاص تفرق لازم است و هر مؤلفه و صحیت خاصی از برخوردهای گوناگون را نشان می دهد . جای بسی خوشحالی برای فیزیکدانان آن حوزه از علم خواهد داشت نظریه بشدت متقارن بدون هیچ پارامتر تعدیل پذیر .

همه چیز در مورد نظریه ریسمان ها 1

پس پژوهش دربارة این کشف مشخص شد که معادله مدل ونتزیانوترتیب اولیه ماتریس S بوده و تصویر کلبی نیست بلکه تصویرکلی تر به صورت دنباله نامتناهی از عبارات ریاضی را نشان می  دهد که مدل ونتریانو تنها اولین ودر عین حال مهم ترین جمله این دو دنباله می باشد .

سرانجام در پی اصلاح این مدل دو فیزیکدان به نام های یویچیر و نامبو و تتسوگوتو موفق به تعیین ویژگی کلیدی این مدل یعنی ریسمان های مرتعش شدند این ویژگی ها همان چیزی بود که باعث می شد مدل به خوبی کار کند . در این مدل وقتی ریسمان به ریسمانی برخورد می کرد ماتریس S ایجاد می شود که بوسیله مدل ونتریانو تعریف می شود . در این تصویر ذره چیزی نیست به غیر از یک لرزش یا نتی نواخته شده بر روی ریسمان بعد از آن با وارد کردن مفهوم راسپین به این مدل کارائی آن را در ذرات بالا بردند به طوری که جوابگوی ذرات یا اسپنهای صحیح غیرصحیح بود . و باز به نظر دانشمندان این نظریه ومدل برای توسعه مفهومی خاص را کم داشت که آن مفهوم میدان بود . یک میدان جسمی ریاضی است که در هر نقطه فضا مقادیر متفاوتی را اختیار می کند بنابراین میدان قدرت نیروهای مغناطیسی ، الکتریکی یا هسته ای را می توان در هر نقطه جهان تعیین کنیم . پس لاجرم به یک نظریه میدان برای ریسمان ها نیاز بود تا امکان خلاصه کردن کل محتویات نظریه تنها در یک معادله فراهم آید .

که البته این مهم در سال (1974/ 1353) به تحقق پیوست و نظریه میدان ریسمان هادر قالب معادله ای ارائه شد که این معادله قدرت داشت تمام ویژگی های  مدل ونتریانو ، تمام جملات تقریب بی نهایت ها ، و تمام ویژگی های ریسمان در حال چرخش را ارائه دهد . و تقارن های موجود در نظریه به قدرت و زیبائی آن می افزود زمانی که ریسمان ها در فضا –ز مان حرکت می کنند سطوح دو بعدی شبیه به نوار را جاروب می کنند استفاده از دستگاه های مختصات برای توصیف این فضای دو بعدی نظریه را تغییر نخواهد داد .



اشکال عمده ای که به نظریه ریسمان وارد کردند

کلاولس کشف کرد که مدل اصلی ونتزیانو ایراد ریاضی کوچکی دارد که برای رفع این اشکال باید فضا – مکان بیست و شش بعد داشته باشد این مسئله فیزیکدانان را تکان داد چنین مسئله ای هرگز در تمام تاریخ علم دیده نشده بود .

هیچ کجا نظریه دیگری نمی یابیم که ابعاد خود را انتخاب کند پس این دوران رکود علکی این نظریه را به همراه داشت زیرا مورد رقبت فیزیکدانان قرارنگرفت بلکه از چشم آنها افتاد .

اما در این دوران دو فیزیکدان به نام های جان شوارتز و جوئل شرک تصمیم گرفتند روی مدل ریسمان پژوهش های خود را ادامه دهند . اما مسئله دیگری ظهور کرد تا به حال فکر می کردند که مدل ریسمان حداقل در زمینه برهم کنش های هسته ای قوی کارآمد است اما با پی گیری معادلات متوجه شدند که در محاسبات ذره ای را پیش بینی می کنند که در فعل و انفعالات هسته ای وجود ندارد و دارای جرم صفرواسپین 2 بود که هر کاری کردند که به نحوی این ذره را حذف کنند نتوانستند هر زمان برای حذف این ذره تلاشی صورت می گرفت مدل از هم پاشیده می شد. به نظر می رسید این ذره ناخواسته با اسپن  به نوعی راز کل مدل را دربرداشته است . برای بیرون آمدن ازاین تنگنا شرک حدس جسورانه ای زد . وی خاطرنشان کرد که این ذره همان گراوتیون است و راز اتصال مکانیک کوانتومی به  نسبت در آن نهفته است به بیان دیگر نظریه نسبیت عام انیشتین به شکل پایین ترین ارتعاش یا نت موسیقی از ابرریسمان پدید می آید . در حالی که در دیگر نظریه های کوانتمی فیزیکدانان اصراردارند که از نزدیک شدن به گرانش اجتناب کنند اما در این نظریه گرانش یکی از جوابها و ملزومات معادلات بود و این نشان می داد که نظریه ریسمان نه تنها برای فعل و افعالات هسته ای مفید است بلکه نظریه همه چیز است .

در سال (1984/ 1363) جان شواتز و مایک گرین نشان دادند که نظریه ریسمان ها خالی از تمام تناقضاتی است که دیگر نظریه ها را درگیرخود می کند و فارق از هرگونه واگرائی ریاضی می باشد پس نظریه ریسمان کاندید وپیشتاز برای نظریه همه چیز گردید .

چهرزیبا و ساده نظریه ریسمان

بر اساس نظریه ریسمان ها ، اگر یک ابرمیکروسکوپ داشته باشیم و بتوانیم به دقت به قلب یک الکترون بنگریم نه یک ذره نقطه ای بلکه ریسمان مرتعشی را مشاهده خواهیم کرد که طول آن از مرتبه طول پلانک سانتی متر است . اگر این ریسمان به ارتعاش درآید با تغییر بسامد ارتعاش آن صدای آن تغییر خواهد کرد و باصلاح ممکن است الکترون به نوترینو تبدیل شود . و اگردوباره آن را به ارتعاش درآوریم می تواند به یک کوارک تبدیل شود . در حقیقت اگر ریسمان را با شدت های مختلف به لرزه درآوریم می توان آن را به هرکدام از ذرات زیر اتمی شناخته شده مبدل نمود . به این ترتیب نظریه ریسمان ها می تواند به راحتی این موضوع را توضیح دهد که چرا تعداد ذرات زیراتمی تا به این حد زیاد است . آنها چیزی نیستند جز نت های متفاوت که می توان برروی یک ابرریسمان نواخت .

پس در حقیقت چیزی که اصلی است ریسمان است الکترون و کوارکها موجودات اصلی نیستند و در حقیقت تمام زیر ذرات موجود در جهان را می توان به صورت ارتعاشات متفاوت یک ریسمان نشان داد که هارمونی های ریسمان همان قوانین فیزیک هستند .

ریسمان ها می توانند از طریق شکافتن و دوباره پیوند خوردن با یکدیگر بر هم کنش داشته باشند این همان برهم کنش هایی هستند که بین الکترون ها و پرتونها در اتم شاهد آن هستیم . به این ترتیب با کمک نظریه ریسمان می توان تمام قوانین فیزیک هسته ای و اتمی را ایجاد کرد .

آهنگ هایی را که می توان برای ریسمان ها نوشت به قوانین شیمی مربوط می شود اکنون می توان جهان را به شکل سمفونی عظیمی از ریسمان ها تعبیر کرد .

چشم دل باز کن که جان بینی                          آنچه نادیدنی نیست آن بینی

نظریه ریسمان ها علاوه بر اینکه ذرات نظریه کوانتوم را به صورت نت های موسیقی جهان معرفی می کند ، قادر است نظریه نسبیت انیشتین را نیز توضیح دهد . پایین ترین ارتعاش ریسمان یعنی ذره اسپین 2 با جرم صفر را می توان به صورت گراویتون تفسیر کرد .

اگر بر هم کنش این گراویتون را محاسبه کنیم می توانیم به دقت نظریه قدیمی گرانش انیشتین را به شکل کوانتومی آن بدست آورد وقتی ریسمان حرکت می کند یا پاره می شود یا مجدداً ترمیم می شود . محدودیت های زیادی بر روی فضا – زمان اعمال می کند . بنابراین نظریه ریسمان ها به سادگی نظریه انیشتین را بدون نیاز به هیچ کاری توضیح می می دهد پس این موسیقی کیهانیست که از آشفتگی نظم می سازد زیرا که ریتم هم آوازی را رواگرایی تحمیل می کند ، آهنگ پیوستگی را بر جدائی تحمیل می کند و هارمونی سازگاری را بر ناهماهنگی تحمیل می کند .

ریسمان ها نظریه ای که کمترین ناهنجاری ها و واگرائیها در آن دیده می شود .

به دو دلیل در نظریه ریسمان ها از بروز واگرائی هایی فیزیکی جلوگیری می شود .

نخست آن که توپولوژی خاص ریسمان ها که موجوداتی دارای طول هستند که این صاحب طول بودن مانع از این می شود که ما با ذرات نقطه ای مواجه شویم و همین ویژگی خاص واگرائی های ذرتات نقطه ای را از بین می برد . چرا که با نزدیک شدن به ذره همانند معادلات نیوتون مثلاً  نیروها به طرف بی نهایت سوق پیدا نمی کند پس بدلیل اینکه ریسمان ها متناهی ومحدود هستند با نزدیک شدن به ریسمان ها به سمت بی نهایت نمی روند در نزدیکی ریسمان نیروها بر اساس رابطه  افزایش می یابند ، L برابر طول ریسمان است . که از مرتبه طول پلانک می باشد .

معادلات مربوط به این توپولوژی در معادلات پیچیده ریاضی « تابع ماژولاربیضی » که توسط نابغه ریاضی هندی تبار اسرینبوا سارامانوجان که به بزرگترین نابغه ریاضی قرن بیستم شهرت دارد قبل از جنگ جهانی اول میزیسته صادق است ، که با نگرش در این متد ریاضی اسراسر جهان ده بعدی و چرا ده بعدی بودن آشکار می شود . تنها در ابعادی برابر این عدد واگرایی هایی که گریبانگیر نظریه های دیگر شده اند ، به طور جادویی از بین می روند .

اما نکته  اینجاست که توپولوژی ریسمان ها به تنهایی برای حذف تمام واگرایی ها قدرت کافی را ندارد . واگرایی های باقی مانده که عموماً در واکنش های بین فرمیون ها ویزونها را نشان می  دهد از طریق ویژگی دوم نظریه ریسمان ها ، یعنی تقارن از بین می رود .

پایان

هوش فرازمینی
پاسخ
 سپاس شده توسط ßяɪcε
#3
نظریه ریسمان

بر اساس نظریه ریسمان، ذرات نامرئی زیراتمی از ریسمان‌های خیلی کوچکی ساخته‌ شده‌اند و در الگوی مشخصی ارتعاش می‌کنند. هر الگوی ارتعاشی به مثابه یک ذره متفاوت است. الکترون چیزی به جز ریسمانی که در یک الگو به ارتعاش بپردازد، نیست. پروتون هم در الگوی متفاوتی ارتعاش می‌کند. این فقط یک مفهوم ریاضی است؛ هیچ شواهد آزمایشی در دست نیست که از نظریه ریسمان پشتیبانی کند.


دیدن لینک ها برای شما امکان پذیر نیست. لطفا ثبت نام کنید یا وارد حساب خود شوید تا بتوانید لینک ها را ببینید.
همه چیز در مورد نظریه ریسمان ها 1

چهار نیروی بنیادی در طبیعت وجود دارد: گرانش، الکترومغناطیس، نیروهای هسته‌ای قوی و نیروی هسته‌ای ضعیف. یکی از اهداف اصلی فیزیکدانان، ارائه نظریه‌ای است که بتواند همۀ این نیروها را توصیف کند. فیزیکدانان نظری ضمن تلاش برای متحد ساختن نیروها با یکدیگر، به ایده‌ها و نظریه‌های جدید و جالبی در طول شش دهه گذشته رسیده‌اند. یکی از نویدبخش‌ترین نظریه‌های این دانشمندان، «نظریه ریسمان» است. این نظریه به چالش‌برانگیزترین مفهوم در فیزیک تبدیل شده و می‌خواهد دو ستون فیزیکِ قرن بیستم یعنی نظریه نسبیت اینشتین و مکانیک کوانتومی را با هم ادغام کند. به عبارت ساده، نظریۀ ریسمان چارچوب جامعی است که می‌تواند کل واقعیت فیزیکی را تبیین کند.


ایدۀ اصلی نظریه ریسمان


هر چیزی که اطراف‌تان وجود دارد را بردارید. فرض کنیم یک سیب از روی میز برداشتید. سیب از چه چیزی ساخته شده؟ خب برای پاسخگویی به این پرسش باید نگاه عمقی‌تری به آن بیندازید. اگر آن را تا جای ممکن بزرگنمایی کنید، دیر یا زود مولکول‌ها را مشاهده خواهید کرد. اما این پایان ماجرا نیست؛ اگر بیشتر آن را بزرگنمایی کنید، نهایتا اتم‌ها را نیز خواهید دید. اتم‌ها نیز پایان ماجرا نیستند زیرا اگر بیشتر زوم کنید، به الکترون‌ها و نوترون‌ها می‌رسید. هسته نیز خودش از پروتون و نوترون ساخته شده است.

اگر یکی از این ذرات را بردارید (مثلاً یک نوترون) و آن را بزرگنمایی کنید، به ذرات کوچکتری تحت عنوان کوارک‌ها می‌رسید. اینجاست که ایدۀ جنجالی “نظریه ریسمان” وارد می‌شود؛ یعنی چیز دیگری درون این ذرات کوچک وجود دارد. بر اساس این ایده، هیچ چیزی درون کوارک‌ها وجود ندارد، اما نظریه ریسمان می‌گوید که یک رشته کوچک ریسمان‌مانند از انرژی درون آن خواهید یافت که به سیم‌های ویولن شباهت دارند. وقتی سیم یا ریسمان را بردارید، شروع به ارتعاش کرده و نوت موسیقی کوچکی ایجاد می‌کند. با این حال، ریسمان‌های ریز در نظریه ریسمان به تولید نوت موسیقی نمی‌پردازند. در عوض، زمانی که ارتعاش می‌کنند، ذرات را پدید می‌آورند. هر ارتعاش به مثابه ذرات مختلف است.


دیدن لینک ها برای شما امکان پذیر نیست. لطفا ثبت نام کنید یا وارد حساب خود شوید تا بتوانید لینک ها را ببینید.
همه چیز در مورد نظریه ریسمان ها 1

تصویری از یک ریسمان که در الگویی خاص ارتعاش می‌کند.


بنابراین، کوارک همان ریسمانی است که در الگویی خاص ارتعاش می‌کند؛ الکترون نیز بعنوان ِ ریسمانی در نظر گرفته شده که در الگویی متفاوت ارتعاش می‌کند. پس اگر همۀ این ذرات را کنار هم قرار دهید، می‌بینید که سیب چیزی به جز چند ارتعاش در ریسمان نیست. اگر نظریه ریسمان درست باشد (هنوز به اثبات نرسیده است)، به این نتیجه می‌رسیم همه چیز در جهان چیزی به جز سمفونیِ کیهانی از ریسمان نیست که مشغول رقص و ارتعاش‌اند.


حالا بیایید پنج عنصر اصلی نظریه ریسمان را با هم بررسی کنیم:

۱- ابعاد بیشتر

در حال حاضر، نظریه ریسمان تنها یک ایده ساده است. هیچ شواهد و قرائن مستقیم وجود ندارد، مبنی بر اینکه این نظریه توصیف درستی از طبیعت می‌دهد. نظریه ریسمان این شرط را مطرح می‌کند که وجود ابعاد بیشتر در جهان را بپذیریم. ما در حال حاضر در سه بعد فضایی زندگی می‌کنیم، اما نظریه ریسمان از وجود شش بعد، به اضافۀ چهار بعد رایج صحبت می‌کند.

دیدن لینک ها برای شما امکان پذیر نیست. لطفا ثبت نام کنید یا وارد حساب خود شوید تا بتوانید لینک ها را ببینید.
همه چیز در مورد نظریه ریسمان ها 1

۲- ابَرتقارن


دو دستۀ اصلی از ذرات بنیادی به نام بوزون و فرمیون در جهان وجود دارد. نظریه ریسمان پیش‌بینی می‌کند که رابطه‌ای میان این دو ذره وجود دارد که ابَرتقارن نامیده می‌شود. بر اساس این نوع تقارن، بوزون باید در ازای هر فرمیون و بالعکس وجود داشته باشد. اصل ابرتقارن در بیرون از نظریه ریسمان کشف شد. با این حال، ادغام آن در نظریه ریسمان باعث می‌شود، برخی عبارات در معادلات کنار گذاشته شوند و منطقی به نظر آیند.

بدون این اصل، معادلات نظریه ریسمان به ناهمخوانیِ فیزیکی ختم می‌شود؛ مثل سطح انرژی خیالی و مقادیر بی‌نهایت. به عبارت دیگر، ترکیبِ ایدۀ ابرتقارن با نظریه ریسمان به نظریه بهتری تحت عنوان «نظریه اَبَرریسمان» منجر می‌گردد. فیزیکدان‌ها ابراز امیدواری کرده‌اند که آزمایش با شتاب‌دهنده ذرات و مشاهدات ِ اخترشناسی سرانجام بتواند از وجود چند ذره ابرمتقارن پرده برداشته و از چارچوب نظریِ نظریه ریسمان پشتیبانی کند.


۳- اتحاد نیروها


فیزیک مدرن دو قانون کاملاً متفاوت دارد: نسبیت عام و مکانیک کوانتومی. نظریه نسبیت اجرام بزرگ را در مقیاس سیاره‌ها، کهکشان‌ها و کیهان مطالعه می‌کند، اما مکانیک کوانتومی به مطالعۀ اجسام کوچک در طبیعت می‌پردازد که در کوچک‌ترین مقیاس قرار دارند و به سطح انرژی اتم‌ها و ذرات ریزاتمی مربوط می‌شود. هنوز به خوبی این مسئله درک نشده که گرانش چگونه بر ذرات کوچک تاثیر می‌گذارد. نظریه‌هایی که به دنبال توصیف گرانش بر اساس اصول مکانیک کوانتومی هستند، نظریه‌های گرانش کوانتومی نامیده می‌شوند و یکی از نویدبخش‌ترینِ آنها نظریه ریسمان است.‌


۴- ریسمان‌های باز و بسته


ریسمان‌ها در نظریه ریسمان دو نوع هستند: ریسمان‌های باز و ریسمان‌های بسته. دو ریسمان باز می‌تواند در انتها به یکدیگر ملحق شوند و یک حلقه بسته به وجود آورند. یا چند ریسمان باز می‌توانند در یک انتها به هم ملحق شوند تا ریسمان باز جدیدی به وجود آورند. چنین ریسمان‌هایی که ریسمان‌های نوع یک نام دارند، می‌توانند وارد ۵ نوع برهم‌کنش اصلی شوند.

دیدن لینک ها برای شما امکان پذیر نیست. لطفا ثبت نام کنید یا وارد حساب خود شوید تا بتوانید لینک ها را ببینید.
همه چیز در مورد نظریه ریسمان ها 1

این برهم‌کنش‌ها به قابلیت یک ریسمان برای ملحق شدن در انتها و جدایی‌شان بستگی دارد. دانشمندان بر این باور هستند که ریسمان‌های بسته دارای ویژگی‌های خاصی هستند که می‌تواند گرانش را در مکانیک کوانتومی توصیف کند.

۵- نظریه M


دانشمندان با گذشت زمان به نسخه متفاوت از نظریه اَبَرریسمان دست یافتند: نسخه‌های نوع ۱، نوع IIA، نوع IIB و دو نسخۀ نظریه ریسمان هتروتیک. اما در سال ۱۹۹۵، یک فیزیکدان نظری آمریکایی به نام «ادوارد ویتن» همۀ این نظریه‌ها را در یک نظریه ۱۱ بُعدی به موسوم به نظریه M ادغام کرد. این نظریه شاید چارچوبی باشد برای ارائه نظریه متحدی که همۀ نیروهای اساسی در طبیعت را متحد سازد.

دیدن لینک ها برای شما امکان پذیر نیست. لطفا ثبت نام کنید یا وارد حساب خود شوید تا بتوانید لینک ها را ببینید.
همه چیز در مورد نظریه ریسمان ها 1

کاشف نظریه ریسمان که بود؟


نظریه ریسمان از یک برنامه تحقیقاتی به نام «نظریه S-ماتریس» سرچشمه می‌گیرد که ورنر هایزنبرگ آن را در سال ۱۹۴۳ آغاز کرد. هدف اصلی این برنامه، جایگذاری نظریه میدان کوانتومی محلی بعنوان اصل اساسیِ فیزیک ذرات بنیادی بود. شتاب‌دهنده‌های ذرات در دهه ۱۹۵۰ و ۱۹۶۰ میلادی هادرون‌ها را به وفور تولید کردند. فیزیکدان‌ها مدل‌های بسیار متفاوتی برای توصیف الگوی اسپین و جرم این ذرات معرفی کردند؛ ذراتی که برهم‌کنش قوی با یکدیگر دارند.

یک فیزیکدان نظری ایتالیایی به نام گابریل ونزیانو نقش مهمی در ساخت این مدل‌های اولیه ایفا کرد. او بنیانِ نظریه ریسمان را در سال ۱۹۶۸ پی‌ریزی کرد، یعنی زمانی کشف کرد ریسمان‌های ریز می‌توانند برهم‌کنش هادرون‌ها را تبیین کنند. او در سال ۱۹۹۱ مقاله‌ای منتشر کرد که چگونگی کسب یک مدل کیهان‌شناسی تورمی را از نظریه ریسمان نشان می‌داد. امروز تلاش تعداد زیادی از محققان باعث شده تا نظریه ریسمان به موضوع گسترده‌ای تبدیل شود و با ریاضی محض، کیهان‌شناسی، فیزیک ماده و گرانش کوانتومی پیوند داشته باشد. البته نظریه ریسمان نمی‌تواند بعنوان نظریۀ همه چیز تلقی شود.


دیدن لینک ها برای شما امکان پذیر نیست. لطفا ثبت نام کنید یا وارد حساب خود شوید تا بتوانید لینک ها را ببینید.
همه چیز در مورد نظریه ریسمان ها 1

“نظریه همه چیز” یک چارچوب فرضی در فیزیک است که همه جنبه‌های فیزیکیِ جهان را با یکدیگر ادغام می‌کند. رسیدن به چنین نظریه‌ای رویایی است که فیزیکدان‌های نظری در سر می‌پرورانند. بر اساس نظریه ریسمان، هر چهار نیروی اصلی زمانی یک نیروی واحد در آغاز جهان بودند؛ یعنی تا ۱۰ اِلی ۳۰ ثانیه پس از بیگ‌بنگ. نظریۀ همه چیز دید محققان را به پلاسمای کوارک-گلوان و بسیاری دیگر از نتایج ارتقا بخشیده است. بر اساس نظریه ریسمان، حدود ۱۰ به توان ۵۰۰ جهان یا یک چندجهانیِ وسیع می‌تواند وجود داشته باشد.

اگرچه نظریه ریسمان‌ها تاکنون شواهد تجربی نداشته، اما پاسخ‌های قانع‌کننده‌ای در خصوص برخی مباحث فیزیکی ارائه کرده است. این نظریه الهام‌بخشی برای مبحث ابَرَتقارن بود، به ما کمک کرد تا آنتروپی سیاهچاله را درک کنیم، همچنین توانست رویکردهای جدیدی برای محاسبات سنتی در خصوص نظریه میدان کوانتومی، ارائه کند. در پایان باید گفت که شاید نظریه ریسمان نتواند در قامتِ نظریه همه چیز ظاهر شود، اما می‌تواند بعنوان حوزه مجزایی از تحقیقات در گوشه‌ای از علم به کار خود ادامه دهد. شاید سرانجام ما را به مسیر درست هدایت کند و ما جنبه‌های تازه‌ای از جهان کوانتومی را کشف کنیم.
پاسخ
#4
آیا “نظریه‌ ریسمان” در محک آزمون تجربی قرار خواهد گرفت؟

برخی فیزیک‌دانان پیشنهاد دادند که این امکان وجود دارد که بتوان مدل‌های تورم کیهانی را محدود کرد. بسیاری از فیزیک‌دان‌ها نظریۀ ریسمان را بهترین امید ما برای ترکیب فیزیک کوانتوم و گرانش در «نظریۀ همه‌چیز» می‌دانند. با این‌حال نظریۀ ‌مخالفی هم وجود دارد که می‌گوید این مفهوم از لحاظ عملی قابل آزمایش نیست، از این رو در محدودۀ فیزیک تجربی قرار نمی‌گیرد. حال برخی دانشمندان می‌گویند در نتیجۀ حدس‌های جدیدی که نظریه‌ ریسمان برای انبساط کیهانی دارد، روش جدیدی برای آزمون این نظریه وجود دارد.


دیدن لینک ها برای شما امکان پذیر نیست. لطفا ثبت نام کنید یا وارد حساب خود شوید تا بتوانید لینک ها را ببینید.
همه چیز در مورد نظریه ریسمان ها 1

به نقل از انجمن فیزیک ایران، ماریلنا لوورده،‌ فیزیکدانی از دانشگاه استونی بروک، می‌گوید: ناگزیرترین پاسخ به این که چرا جهان ما این‌طور به‌نظر می‌رسد و ساختارها چگونه شکل گرفته اند، نظریه ‌تورم است. تورم توضیح می‌دهد که به یک معنا چطور ما در جهان، همه چیز را از هیچ‌چیز به‌دست آورده‌ایم. نظریه می‌گوید که جهان اولیه یک فاز انبساطی(تورمی) را پشت‌سر گذاشته است. این فرایند باعث ایجاد بذرهای اولیه اختلالات در کیهان شده، اختلالاتی که در تابش زمینه کیهان آن را می بینیم. اختلالتی که به دلیل ناپایداری گرانشی تبدیل به ساختارهای کیهانی مانند کهکشان‌ها شده است.

بااین‌حال نظریه‌پردازان برای نشان‌دادن چگونگی یا نحوه‌ی کارکرد تورم در نظریه ریسمان مشکلاتی داشته‌اند. امیدوارکننده‌ترین راه برای انجام این کار –که اصطلاحاً ساختار KKLT نامیده شده- جامعه علمی را قانع نکرده است. سودهاساتوا برهما، کیهان‌شناس دانشگاه مک‌گیل، می‌گوید: بستگی دارد که از چه کسی بپرسید. این تردید در پس‌زمینه‌ی ذهن بسیاری از کسانی که روی نظریه‌ی ریسمان کار می‌کنند وجود دارد: آیا واقعاً کار این نظریه می‌کند؟

گروهی از نظریه‌پردازان در سال ۲۰۱۸ مجموعه نتایج نظری جالبی را به دست آورده اند – شاید فقط تورم نمی‌تواند در این نظریه رخ دهد. آنچه اصطلاحاً «حدس باتلاق» swampland دوسیته در نظریه ریسمان نامیده شده مدعی است که در فضای نظریه‌های قابل قبول کیهان اولیه، ناحیه‌ای از نظریه‌ها وجود دارند که از نظر سازگاری درونی قابل قبول نیستند.

کسی حدس باتلاق در نظریه ریسمان را اثبات نکرده است و ممکن است که شکلی از نظریه ریسمان هیچ مشکلی با تورم نداشته باشد. اما بسیاری معتقدند با این‌که ممکن است دقیقاً این حدس نباشد، اما چیزی نزدیک به آن خواهد بود. « برهما» امیدوار است «حدس باتلاق» را به شکلی تغییر دهد که به‌طورکلی تورم را رد نکند. او می‌گوید: شاید تورم هم باشد. اما باید دورۀ کوتاه تورمی داشته باشیم.

هر محدودیتی در مدل‌های تورمی چشم‌انداز آزمون نظریه‌ی ریسمان با استفاده از داده‌های واقعی را بالا می‌برد، اما آزمون قطعی نیازمند اثبات حدس است. طبق نظر کامران وفا، فیزیک‌دان دانشگاه هاروارد و یکی از نویسندگان «حدس باتلاق»، اگر محققان بتوانند ایده‌ای را با قوانین فیزیکی قابل‌اعتماد پیوند دهند، می‌توانند برای ساخت آن ایده اقدام کنند. او می‌گوید: دو سطح داریم. اول،‌ اطمینان بیشتر از اصول و سپس توضیح آن.


دیدن لینک ها برای شما امکان پذیر نیست. لطفا ثبت نام کنید یا وارد حساب خود شوید تا بتوانید لینک ها را ببینید.
همه چیز در مورد نظریه ریسمان ها 1
کامران وفا


یک رویکرد برای ایجاد اعتمادبه‌نفس نسبت به حدس باتلاق، تلاش برای توضیح این است که چه نوع قوانین فیزیکی‌ای مدل‌های تورمی را محدود می‌کنند، یا انجام تحقیقات به‌شیوه‌های کاربردی‌تر: چطور نظریه‌پردازان نظریه‌ی ریسمان می‌توانند امید داشته باشند که کیهان‌شناسان را به تجدیدنظر در نظریه‌ی دلخواه آنها (تورم) ترغیب کنند؟

این نوع سؤالات باعث شد وفا و همکارش الک بدرویا،‌ از دانشگاه هاروارد، به‌دنبال دلیلی فیزیکی باشند که بتواند حدس باتلاق را توجیه کند. آنها در جایی که انتظارش را نداشتند یک کاندید پیدا کردند. آنها می‌دانستند که تورم قبلاً نیز مسئله‌ی حل‌نشده‌ای داشته است که به‌دنبال راه‌حل برای آن می‌گشتند: اختلالات کوانتومی در مقیاس های بسیار کوچک (ابعاد پلانک) چگونه رخ می دادند و تبدیل به افت و خیزهای کلاسیک می شدند؟

فیزیک‌دان‌ها یک نظریه‌‌ای که مقیاس‌های کوچکتر از طول پلانک را توصیف کند، ندارند؛ فاصله‌ی بسیار دقیقی که انتظار می‌رود در آن جنبه‌های کوانتومی گرانش خود را نشان دهد. وفا و بدرویا پاسخ ساده‌ای داده‌اند: فراموشش کنید. «حدس سانسور فراتر از مقیاس پلانک» آنها مدعی هستند که علی‌رغم اثر تقویتی انبساط کیهان، ویژگی‌های کوانتومی مقیاس بسیار کوچک، همیشه باید بسیار ریز و کوانتومی باقی بماند. اگر این ایده صحیح باشد، بیانگر محدودیت در مقدار تورمی است که می‌توانست رخ دهد، زیرا تورم بسیار زیاد به‌معنای تقویت جزئیات کوچکتر از مقیاس پلانک است.


دیدن لینک ها برای شما امکان پذیر نیست. لطفا ثبت نام کنید یا وارد حساب خود شوید تا بتوانید لینک ها را ببینید.
همه چیز در مورد نظریه ریسمان ها 1

بنابراین محققان معتقدند که با یافته‌ای جدید در نظریه‌ی ریسمان می‌توانند برای یافتن برخی پاسخ‌های خود واقعاً به آسمان نگاه کنند. چه مقدار تورم برای حدس «سانسور» بسیار زیاد است؟ اوضاع کمی پیچیده است. مدل‌های مختلف زیادی برای فرایند واقعی تورم وجود دارد، و هنوز اخترفیزیک‌دان‌ها داده‌هایی که یکی از آنها را تأیید کند یا ایده‌ی اصلی‌ای که در مجموع توصیف درستی از جهان ما ارایه کند، ‌ندارند. محققان شروع به کار روی محدودیت‌هایی کرده‌اند که حدس جدید بر بسیاری از نسخه‌های تورم می‌گذارد. برخی روش غیرقابل‌انتقالی برای پنهان کردن جزئیات فراتر از مقیاس پلانک (مقیاس‌های کوچکتر) دارند، اما لوورده می‌گوید که بسیاری از مدل‌های معمولی تا حدی تناقض دارند.

یک تناقض آشکار از امواج گرانشی «اولیه» ناشی می‌شود. این امواج، که نظریه‌پردازان انتظار دارند طی فاز تورمی ایجاد شده باشند، می‌توانند نشانه ضعیف اما مشخصی در تابش زمینۀ کیهانی به‌جا گذاشته باشند. این امواج تاکنون دیده نشده‌اند،‌ اما تلسکوپ‌ها به‌دنبال آنها می‌گردند. لوورده می‌گوید: حدس سانسور فقط اجازۀ مقدار کوچک و غیرقابل‌رصد را می‌دهد، آن‌قدر کوچک که هر نشانه‌ای از این امواج به‌ این معناست که حدس بر جهان ما اعمال نخواهد شد مگراین‌که نظریه‌پردازان بتوانند توضیح متفاوتی برای آنها ارائه کنند.

آیا این حدس واقعاً از عهده‌ی آزمون نظریه‌ ریسمان بر می‌آید؟ طبق گفتۀ کامران وفا: خیر، هنوز خیلی زود است. اکنون این اصول هنوز فقط حدس می‌زنند. هر چه این اصول بیشتر به هم مربوط شوند، روابط غیرمنتظره و غافلگیر‌کننده، چرایی درستی آنها باورپذیرتر خواهد شد.
پاسخ


[-]
به اشتراک گذاری/بوکمارک (نمایش همه)
google Facebook cloob Twitter
برای ارسال نظر وارد حساب کاربری خود شوید یا ثبت نام کنید
شما جهت ارسال نظر در مطلب نیازمند عضویت در این انجمن هستید
ایجاد حساب کاربری
ساخت یک حساب کاربری شخصی در انجمن ما. این کار بسیار آسان است!
یا
ورود
از قبل حساب کاربری دارید? از اینجا وارد شوید.

موضوعات مرتبط با این موضوع...
  زمین تخت است! نظریه‌ای احمقانه یا واقعیتی تکان دهنده؟!
  انسان ها اهل زمین نیستند! نظریه دکتر الیس سیلور!
  نظریه هاوکینگ در خصوص سیاهچاله تأیید شد
  شواهد حیات در سیاره ناهید مورد تردید قرار گرفت
  اطلاعاتی در مورد ماهواره
  مشاهدات، نظریه‌های کیهان‌شناسی را به چالش می‌کشد
  نظریه‌ای برای شکل‌گیری سیاره‌ای فراخورشیدی
  نظریه گرانش انیشتین در منظومه سه ستاره ای تایید شد
  نظریه نسبیت عام اینشتین به مدت سه دهه نادیده گرفته شده بود !
  [ فرضیه، مدل، نظریه و قانون در علم ]

پرش به انجمن:


کاربرانِ درحال بازدید از این موضوع: 1 مهمان