چرا نظریه ریسمان؟

[Saeed Dz]

دانشمندان فیزیک، پیشرفت های زیادی را در درک عالم به دست آورده اند؛ اما مشکلی وجود دارد! قلمروهای کهکشانی عجیبی وجود دارند که هرگز به درستی درک نخواهند شد؛ مگر این که یک نظریه ی جدید پیدا شود.

البته هیچ مدرکی بهتر از اعماق یک سیاهچاله برای تایید مطلب فوق وجود ندارد! یک ستاره شناس آلمانی به نام کارل شوارتزشیلد در سال ۱۹۱۶ برای اولین بار چیزی را که ما امروزه سیاهچاله می نامیم مطرح کرد. شیلد زمانی که در جنگ جهانی اول در خط مقدم بود؛ معادلات نسبیت عام اینشتین را به شیوه ای جدید و معماگونه حل کرد. در حین انجام محاسبات توپخانه شوارتزشیلد متوجه شد که اگر یک توده ی عظیم نظیر یک ستاره ی بسیار متراکم با جرمی دو برابر جرم خورشید در ناحیه ای کوچک متمرکز شود؛ ساختار فضا-زمان را چنان دچار فرورفتگی می کند که هیچ چیز حتی نور نمی تواند از کشش گرانشی آن فرار کند.
تا دهه ها فیزیکدانان تردید داشتند که محاسبات شوارتزشیلد چیزی بیش از یک نظریه ی محض باشد، اما امروزه تلسکوپ های ماهواره ای که به کاوش در اعماق فضا مشغولند مناطقی را با کشش های گرانشی بسیار عظیم کشف می کنند که بیشتر فیزیکدانان معتقدند که آنها سیاهچاله هستند. حالا به نظر می رسد که نظریه ی شوارتزشیلد واقعیت داشته باشد. بنابراین این سوال مطرح می شود؛ اگر بخواهیم بفهمیم در اعماق یک سیاهچاله جایی که یک ستاره ی کامل در ذره ای کوچک جمع می شود چه روی می دهد؛ آیا باید از نسبیت عام استفاده کرد چون یک ستاره ی جرم بی نهایت بزرگ است؟ یا باید از مکانیک کوانتومی استفاده کرد چون با ذره ای بسیار کوچک طرف هستیم؟ مشکل همین جاست!

[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]


از آنجا که مرکز یک سیاهچاله هم بسیار ریز و هم فوق العاده سنگین است هیچ راهی برای پرهیز از استفاده ی هم زمان از این دو نظریه وجود ندارد! و وقتی سعی می کنیم در مورد یک سیاهچاله هر دو نظریه را در کنار هم قرار دهیم؛ با هم تعارض پیدا می کنند و اوضاع خراب می شود! این اجرام پیش بینی های بی معنی به دست می دهند در حالی که جهان این چنین نیست. « مکانیک کوانتومی برای اجسام میکروسکوپی خوب عمل می کند و نسبیت عام هم در مورد ستارگان و کهکشانها عالی کار می کند، اما اتمها چیزهای بسیار کوچک و کهکشانها همگی اجزای یک عالم هستند. پس باید یک توضیحی وجود داشته باشد که برای همه چیز کاربرد داشته باشد.نمی توانیم یک تعریف برای اتمها و یک تعریف دیگر برای کهکشانها داشته باشیم!»
حال با نظریه ی ریسمان دانشمندان گمان می کنند شاید روشی برای یگانه سازی نظریه ی بزرگها و نظریه ی کوچکها پیدا کرده باشند که بتوانند عالم را در تمام مقیاس های آن و در همه جا توصیف کند: به جای چندین ذره ی ریز(پروتون..نوترون..کوارک..ل� �تون….)؛نظریه ی ریسمان مدعی است که همه چیز در این عالم و تمام نیروها و تمام مواد از یک ماده ی اولیه ی واحد درست شده اند؛ بندهایی در حال ارتعاش انرژی که به ریسمانها معروفند. « این نظریه ی جدید بحث برانگیز هم هست…ریسمانها اگر وجود داشته باشند آنقدر کوچکند که به زحمت امید می رود که بشود یکی از آنها را دید، اما این نظریه ی جسورانه ی عجیب از کجا آمده است؟»



بیگ بنگ
نویسنده: محمد پرگلی
منبع: Brian Greene – The Elegant Universe ([ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ])

[Saeed Dz]

مشکل اینجاست، درک ما از عالم بر پایه ی دو تئوری جدایی از هم استوار شده است. یکی از آنها تئوری نسبیت عام اینشتین که روشی برای درک بزرگترین چیزهای عالم نظیر ستاره ها و کهکشانهاست؛ اما کوچکترین چیزها در عالم، اتم ها و ذرات زیر اتمی با مجموعه ای کاملا متفاوت از قوانین کار می کنند که مکانیک کوانتوم نامیده می شود.

[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]

این دو دسته از قوانین هر کدام در قلمروی خودشان به طرزی باور نکردنی دقیق هستند. اما هر وقت که می خواهیم برای حل یک سری از عمیق ترین اسرار عالم آنها را با هم ترکیب کنیم، فاجعه به بار می آید! دو قانون فیزیک ما، وقتی ترکیب می شوند از کار می افتند. اما چه می شد که می توانستیم مکانیک کوانتوم را با نسبیت عام تلفیق کنیم و آن وقت از همه چیز سر درمی آوردیم. حال یکسری ایده های جدیدی به نام ریسمان،شاید بتواند این کار را برایمان انجام دهد. اگر درست باشد، یکی از پر سر و صداترین اکتشافات در تاریخ علم خواهد بود. شاید روزی تئری ریسمان بتواند تمام طبیعت را از ریزترین ذرات ماده تا دورترین اجرام کیهانی تشریح کند. آن هم فقط با استفاده از یک ماده ی اولیه. « رشته های ریز در حال ارتعاش انرژی که ریسمان نام دارند.»
فرض کنید در یک آسانسوری که از یک ساختمان صد طبقه ای عبور می کند هستیم… حال به بالاترین طبقه ی ساختمان می رسیم: در این طبقه ما در قلمروی اشیای بسیار بزرگ قرار داریم، کهکشانها و ستاره ها و… برای توصیف عالم در مقیاسهای بزرگ ما از یکی از آن دسته قوانین استفاده می کنیم: تئوری نسبیت عام اینشتین…این همان نظریه ای است که کارکرد جاذبه را توضیح می دهد. نسبیت عام فضا-زمان را همچون نوعی فنر به تصویر می کشد، ساختاری صاف که اشیای سنگین مثل ستاره ها و سیارات می توانند در آن پیچ خوردگی و کشیدگی ایجاد کنند. طبق این تئوری این انحناها و فرورفتگی ها چیزی را به وجود می آورند که ما آن را به عنوان جاذبه احساس می کنیم. این یعنی کشش گرانشی ای که زمین را در مدارش به دور خورشید نگه می دارد، اما این تصویر فضایی صاف که انحنایی ملایم پیدا کرده و در نظریه ی نسبیت عام به آن اشاره می شود، تمام داستان نیست.
برای درک عالم در مقیاسهای خیلی کوچک، ناچاریم از آن یکی قانون استفاده کنیم، مکانیک کوانتوم…و همانطور که خواهیم دید مکانیک کوانتوم تصویر فضا را آنقدر متفاوت از نسبیت عام ترسیم می کند که آدمی فکر میکند که هر کدام از آن قوانین دنیای کاملا متفاوت و جداگانه ای را توصیف می کنند. حال با آسانسور به آخرین طبقه ی ساختمان هستی می رویم: برای دیدن تضاد نسبیت عام و مکانیک کوانتومی، ناچاریم اندازه ها را کوچک و کوچکتر کنیم…و همانطور که دنیای اشیای بزرگ را پشت سر می گذاریم و به قلمروی میکروسکوپی نزدیک می شویم، تصویر آشنای فضا که در آن همه چیز رفتار قابل پیش بینی داشتند دگرگون شده و جایش را به دنیایی می دهد که ساختار آن با قطعیت فاصله ی بسیار زیادی دارد. اگر به ابعادی به اندازه ی میلیاردها میلیارد بار کوچکتر از ریزترین ذرات ماده یعنی اتمها و ذرات ریز درون آنها برسیم، مکانیک ساختار فضا-زمان آشفته می شود.

[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]


بالاخره به دنیایی چنان مغشوش می رسیم که با عقل جور در نخواهد آمد،فضا-زمان به قدری پیچ خورده و کج و ناهموار است که مفاهیم رایج،چپ و راست، بالا و پایین،قبل و بعد کاملا به هم می ریزند. هیچ راهی وجود نخواهد داشت که بتوانیم با قاطعیت بگوییم که در این دنیای میکروسکوپی چه می گذرد! در دنیای کوانتوم ما نمی توانیم چیزی را به جایی بند کنیم،در اینجا به طور ذاتی مکانی آزاد و آشفته است. تصویر آشفته و عصبی از فضا-زمان که توسط مکانیک کوانتوم پیش بینی می شود،با مدل هندسی منظم و صافی از فضا-زمان که در نسبیت عام اینشتین توصیف می شود،در تضاد مستقیم می باشد. اما دانشمندان فکر میکنند که همه چیز از رقص دیوانه وار ذرات زیر اتمی گرفته تا چرخش با شکوه کهکشانها همگی می باید فقط در یک اصل اساسی فیزیک در یک معادله ی برتر توصیف بشوند. اگر بتوانیم آن معادله را پیدا کنیم بالاخره کارکرد واقعی عالم در هر زمان و در هر مکان آشکار خواهد شد.
« چیزی که لازم داریم یک تئوری ای هست که با چیزهای خیلی ریز و با چیزهای خیلی عظیم، جور در آید. یک تئوری ای که هم مکانیک کوانتومی را در بر گیرد و هم نسبیت عام را… وهرگز از کار هم نیفتد.» برای فیزیکدانان که بتوانند یک تئوری یکپارچه پیدا کنند تا بتواند تئوری مکانیک کوانتوم و تئوری نسبیت عام را آشتی دهد جام مقدس به حساب می آید. چون این چارچوب یک تئوری واحد ریاضی به ما می دهد که تمام نیروهایی که در عالم حاکمند را توصیف می کند. نسبیت عام مشهورترین آن نیروها را توصیف می کند: جاذبه(G) و اما مکانیک کوانتوم سه نیروی دیگر را توصیف می کند: ۱) نیروی هسته ای قوی(S) که مسئول اتصال پروتونها و نوترونها در درون اتم به یکدیگر است.۲) الکترومغناطیس (EM) که نور، الکتریسیته و ربایش آهنربایی تولید می کند. ۳) نیروی هسته ای ضعیف (W): نیرویی است که مسئولیت انتشار پرتوهای رادیواکتیویته ی مخرب را داراست.


G ≠ S+ EM + W

هر حادثه ای در این عالم از شکافته شدن یک اتم، تا تولد یک ستاره،چیزی بیش از تاثیر متقابل این چهار نیرو بر ماده نیست. حال شاید نظریه ی ریسمان رویای یگانه سازی اینشتین را کامل کند. تا قرنها دانشمندان ذرات ریز اتمی و خود اتم را به صورت گوی های بیلیارد به تصویر می کشیدند. اما نظریه ی ریسمان مدعی است که در قلب هر ذره،بند مرتعش بسیار ریزی از انرژی است که ریسمان نامیده می شود. دانشمندان معتقدند که این ریسمانهای بسیار ریز کلید وحدت دنیای بزرگها و دنیای کوچکترها در یک نظریه ی واحد است.



بیگ بنگ
نویسنده: محمد پرگلی
منبع: Brian Greene – The Elegant Universe ([ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ])

[Saeed Dz]

در قسمتهای قبل متوجه شدیم که دو نظریه ی ما،مکانیک کوانتومی و نسبیت عام اینشتین با هم جور در نمی آیند. بنابراین برای فهم تمام کارکرد عالم هستی یعنی: بزرگها و کوچکها ما به یک نظریه ی جهان شمول نیاز داریم. این نظریه ی جهان شمول آیا در ریاضیات ریسمانها نهفته؟

[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]

در ابتدا دانشمندان نظریه ی ریسمانها را ساده و غیر واقعی می پنداشتند، اما در سال ۱۹۶۸ یک فیزیکدان جوان ایتالیایی به نام گابریل وینزوئلا در جستجوی مجموعه ای از معادلات بود که بتواند نیروی هسته ای قوی را توضیح دهد. همان چسب به شدت نیرومندی که هسته ی هر اتمی را یکپارچه نگاه می داشت و پروتونها را به نوترونها متصل می کرد. آنطور که داستان می گوید، گابریل به کتاب قدیمی خاک گرفته ای در مورد تاریخ ریاضیات برخورد،و در آن معادله ای با قدمتی ۲۰۰ ساله یافت که اولین بار توسط ریاضیدان سوئیسی به نام لئونارد اویلر مطرح شده بود. گابریل از کشف معادله ی اویلر شگفت زده شد. به نظر می رسید معادله ای که تا مدتها گمان می شد چیزی جز یک کنجکاوی گنگ ریاضی نبوده، در واقع نیروی هسته ای قوی را توصیف می کند.!

[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]

گابریل سریعا مقاله ای نوشت و بعد از این کشف تصادفی شهرتی برای خودش دست و پا کرد و این تولد نظریه ی ریسمان بود. یعنی کشف معادله ی اویلر، معادله ای که نیروی قوی را توضیح می داد. البته این معادله یک فیزیکدان آمریکایی به نام لئونارد ساسکیند را هم کنجکاو ساخت. او خود در اینباره گفته: « وقتی فرمول را روی کاغذ نوشتم، گفتم من حتی ازش سر در نمیارم، این دیگه چیه؟!…» ساسکیند برای بررسی بیشتر به اتاق زیر شیروانی خودش پناه برد…او فهمید که این فرمول باستانی نیروی قوی را توصیف می کند، اما او در پس آن نمادهای انتزاعی یک نظر جدید دیگری در پس ذهن خود داشت.
ساسکیند: « من با معادله بازی کردم، از رویش مدام تقلید می کردم، نشستم توی اتاق زیر شیروانی و ۲ ماه روی آن فکر کردم…اولین چیزی که توانستم از معادله استنتاج کنم این بود که دیدم نوع جدیدی از ذرات را توصیف می کند. ذراتی که دارای ساختاری درونی بودند. ساختاری که می توانست مرتعش شود و این یعنی، آنها فقط ذرات نقطه ای نبودند. من متوجه شدم آنچه در اینجا توصیف شده یک ریسمان بوده، یک ریسمان ارتجاعی شبیه یک نوار کشی، یا یک نوار کشی که از وسط نصف شده باشد…و این نوار کشی نه تنها می تونسته کش بیاید، بلکه می تواند جنبش هم داشته باشد..و این حالت دقیقا با فرمول موافقت داشت…فقط در این حالت بود که فرمول می توانست یک معنی فیزیکی داشته باشد.»

[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]


ساسکیند کشف خود را نوشت و ایده ی انقلابی ریسمانها را معرفی کرد، اما پیش از آنکه مقاله اش منتشر شود می بایست ابتدا توسط هیئتی از کارشناسان بررسی می شد. ساسکیند می گوید:« من کاملا متقاعد شده بودم که وقتی مقالمو برگردونند خواهند گفت که ساسکیند، اینشتین بعدی خواهد بود! یا حتی نیوتن بعدی! اما وقتی جوابش آمد، گفتند این مقاله آنقدرها هم خوب نیست، شاید بهتر باشد که چاپ نشود. من واقعا خشکم زده بود…افسرده شده بودم، ناراحت شدم و نتیجه اش این بود که رفتم خونه و قهر کردم.» در حالی که ساسکیند خشم خود را از رد شدن مقاله اش فرو می نشاند، به نظر می رسید که نظریه ی ریسمان هم مرده باشد. در همین زمان جریان اصلی علمی می رفت که ظاهر ذرات را به صورت نقطه ای بپذیرد نه به شکل ریسمان! در دهه های بعد فیزیکدانان با به هم کوبیدن ذرات میکروسکوپی در سرعتهای بالا و مطالعه ی آن برخوردها چگونگی رفتار میکروسکوپی ذرات را کشف کردند، در بارانی از ذراتی که با آن شیوه تولید می شد، دانشمندان دریافتند که طبیعت بسیار غنی تر از آن چیزی است که می پنداشتند.
گلدون گلاشو در این باره گفته است:« ماهی یکبار یک ذره ی جدید کشف می شد، ذره ی امگا،بتا،ذره ی بی،ذره ی بی ۱، ذره ی بی ۲،مزون،…برای نامگذاری آنها از حروف الفبای یونانی استفاده می شد، یک انفجار جمعیت ذرات به حساب می آمد!» و استیون واینبرگ گفت:« دوره ای بود که هر دانشجویی در راهروهای ساختمان فیزیک ذرات می دوید و فریاد می زد،یک ذره ی دیگر کشف کردم که با نظریه ها سازگاری دارد…دوره ی خیلی هیجان انگیزی بود.»
در این باغ وحش ذرات جدید دانشمندان فقط قطعات ساختمانی ماده را کشف نمی کردند، با رها کردن نظریه ی ریسمان در غبار ابهامات، فیزیکدانان یک پیش بینی عجیب و شگفت انگیز ارائه داند: اینکه نیروهای طبیعت می توانند به وسیله ی ذرات خاصی بیان شوند… و فقط از این راه می شد از شر اینهمه ذرات عجیب و غریب خلاص شد. یعنی تمام این ذرات را با عنوان ذرات پیام رسان در نظر بگیریم.برای مثال در مورد مغناطیس و الکترومغناطیس آن نیرویی که بین این دو جابه جا می شود و حاوی نوعی پیام است، یک فوتون می باشد. به این معنی که دو نفر را در نظر بگیرید که در فاصله ای معین از هم قرار دارند و به سمت هم توپ پرتاب کنند،این توپی که بین این دو بازیکن پرتاب می شود،نقش همان ذرات پیام رسان را دارا می باشد،این ذره می تواند نماینده ی یکی از ذرات کشف شده ی زیر باشد:

[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]


به این ترتیب دانشمندان دریافتند که همین تبادلات ذرات پیام رسان است که چیزی را خلق می کنند که ما آن را به صورت نیرو احساس می کنیم.آزمایشات این کشف را برای نیروی الکترومغناطیسی ضعیف و قوی تایید کردند. و با استفاده از این ذرات کشف شده دانشمندان به رویای یگانه سازی اینشتین نزدیک شدند. بنابراین از جمع سه نیروی طبیعت (نیروی هسته ای ضعیف و قوی با نیروی الکترومغناطیسی) آنها توانستند تصویری به نام مدل استاندارد ارائه دهند…یعنی تصویری که می گوید: تمام این ذرات عجیب،همان ذرات پیام رسان هستند که نیروها را به وجود می آورند. از مشهورترین مخترعان این مدل استاندارد،استیون واینبرگ، عبد السلام و گلدون گلاشو را می توان نام برد…امادر این تصویر یک غفلت آشکار وجود داشت!



بیگ بنگ
نویسنده: محمد پرگلی
منبع: Brian Greene – The Elegant Universe ([ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ])

[Saeed Dz]

مخترعان مدل استاندارد همگی جایزه ی نوبل را ربودند، عبدالسلام، استیون واینبرگ و گلدون گلاشو، اما در پس همه ی این هیاهو ها غفلتی آشکار وجود داشت. اگر چه مدل استاندارد سه نیرویی را که بر دنیای خیلی کوچکها حاکم بود توضیح می داد،اما آن توضیح معروفترین نیرو را شامل نمی شد! « نیروی گرانش »

در سایه ی سنگین مدل استاندارد، نظریه ی ریسمان به مرداب فیزیک بدل شده بود، اما پیشگامان نظریه ی ریسمان متقاعد شده بودند که می توانند بوی واقعیت را استشمام کنند.برای همین به پیگیریشان ادامه می دادند.اما هرچه این افراد سخت کوش بیشتر در نظریه ی ریسمان فرو می رفتند، با مشکلات بیشتری مواجه می شدند. یکی از این مشکلات پیش بینی ذره ای بود که همه می دانستند که این ذره غیر واقعی خواهد بود، چیزی که آن را با نام تاکیون می شناسیم، سرعت محاسبه شده برای این ذره بسیار بیشتر از سرعت نور می باشد. دیگری کشفی بود که نشان می داد که تئوری ریسمان وقتی فیزیکی خواهد شد، که دارای ابعادی برابر با ۱۰ بعد یا بیشتر باشد! پروفسور کامران وفا در این مورد گفته است: « نظریه ی ریسمانها، نظریه ای نبود که در روی زمین پیش رود!» تا سال ۱۹۷۳ فقط معدودی فیزیکدان جوان بودند که همچنان با معادلات گنگ نظریه ی ریسمان کلنجار می رفتند. یکی از آنها جان شوارتز بود که به شدت درگیر حل مشکلات نظریه ی ریسمان بود.یکی از این مشکلات ذره ی بی توده ی اسرار آمیزی بود که این تئوری آن را پیش بینی کرده بود. (MASSLESS PARTICLE) اما هرگز در طبیعت دیده نشده بود و یکی دیگر دسته ای از ناهنجاری ها یا تناقضات ریاضیاتی بود.(ANOMALIES).
شوارتز چهار سال تلاش کرد تا معادلات سرکش نظریه ی ریسمان را رام کند. آنها را تغییر داد، تنظیم کرد و با شیوه های مختلف ترکیب نمود و ادغام کرد اما فایده ای نداشت. در آستانه ی رها نمودن نظریه ی ریسمان، فکری به ذهن شوارتز خطور کرد، شاید معادلات او داشتند گرانش را توضیح می دادند اما این فکر یعنی تجدید نظر در مورد اندازه ی رشته های ریز انرژی….بنابراین ذره ی بی توده ای که شوارتز سعی کرده بود از شر آن خلاص شود، حالا مشخص شده بود که گراویتون بوده است: ذره ای که تصور کرده بودند جاذبه را در سطح کوانتوم انتقال می دهد و مدتها بود که فیزیکدانان ذرات بنیادی به دنبال آن در برخورد دهنده ها گشته بودند. نظریه ی ریسمانها تکه ی گم شده ی پازل مدل استاندارد را تولید کرده بود. شوارتز نظریه ی جدید و خلاقانه اش را برای انتشار تسلیم کرد؛ نظریه ای که نحوه ی کارکرد گرانش را در دنیای زیر اتمی توضیح می دهد….اما واکنش دانشمندان این بار هم محتاطانه بود و زیاد به این مقاله دل خوشی نشان ندادند.

[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]


شوارتز به جام مقدس نظر انداخته بود…اگر ریسمانها، گرانش را در سطح کوانتوم توصیف می کردند، پس می باید کلیدی برای یگانه کردن چهار نیرو هم دارا باشد. او برای ادامه ی تحقیقاتش در حوزه ی ریسمانها به تنها دانشمندی که حاضر بود شغل خودش را در این راه به خطر بیندازد،به مایکل گرین ملحق شد، اما گرین و شوارتز ناچار بودند با مشکلی که در اوایل ۱۹۸۰ مطرح شده بود مقابله کنند. نظریه ی ریسمان هنوز نقایصی مرگبار در ریاضیات داشت که به آنها ناهنجارها گفته می شود.یک ناهنجاری یعنی یک چیز بی معنی، عجیب و جابه جا شده، یک ناهمخوانی ریاضیاتی برای یک نظریه ی فیزیکی می تواند به معنای فنا شدن باشد، آنها قدری پیچیده هستند،پس یک مثال ساده می زنیم:
ما یک تئوری داریم که در آن این دو معادله(۲X=2,X/2=1) به یک ماهیت فیزیکی در عالم ما اشاره می کنند.پس اگر ما یکی از معادلات را حل کنیم(X=2) و اگر معادله ی دیگر هم حل شود (X=1) ما متوجه می شویم که تئوری یک ناهنجاری خواهد داشت،زیرا باید فقط یک جواب برای (X) داشته باشیم. تئوری ما خواهد مرد مگر اینکه معادله را طوری اصلاح کنیم که فقط به یک جواب برای هر دو طرف معادله برای (X) برسیم. در اوایل سالهای ۱۹۸۰ تئوری ریسمان با ناهنجاری های ریاضیاتی شبیه اینها به معمایی بدل شده بود.اگرچه معادلات بسیار پیچیده تر بودند،اما باید این ناهنجاری ها برطرف می شد.(ANOMALIES).
بعد از آنکه شوارتز و گرین۵سال با ناهنجاری ها ی نظریه ی ریسمان جنگیدند،بالاخره در یکی از شبهای تابستان سال ۱۹۸۴،کارشان به اوج خود رسید…در این باره گفته اند: « ما شدیدا تصمیم گرفته بودیم این ناهنجاری ها را محاسبه کنیم،زیرا باور داشتیم که نظریه ی ریسمان باید درست باشد،این یک حس درونی بود.» به طرزی شگفت انگیز همه چیز به یک معادله ی زیبا خلاصه شد. در یک طرف تخته سیاه آنها عدد (N=496)را داشتند و اگر در طرف دیگر نیز به همین عدد می رسیدند،ثابت می شد که نظریه ی ریسمان عاری از ناهنجاری هاست. گرین در مورد این لحظه ی حساس و هیجان آور گفته است:« یک لحظه ی خاص را به یاد می آورم که من و شوارتز، در یک شب تابستانی در مقابل تخته سیاه صحبت می کردیم و روی این عددهایی که باید جور در می آمدند و باید دقیقا مساوی هم می شدند کار می کردیم،در آن شب آسمان رعد و برق می زد و در آن لحظه طوفان کوهستانی عجیبی به راه افتاده بود..و من یادم هست که به شوارتز گفتم، باید خیلی نزدیک شده باشیم، چون همه چیز داره مانع این می شود که ما محاسبه ی خود را کامل کنیم! »
به این ترتیب محاسبات دو معادله جور درآمد و در طرف دیگر تخته سیاه هم عدد N=496 به دست آمد. بنابراین تئوری ریسمان عاری از ناهنجاری بود.این تئوری برای یکی نمودن آن چهار نیرو عمق ریاضیاتی کافی را داشت، به این ترتیب متوجه شدند که نه تنها آن رشته ها می توانند گرانش را توصیف کنند بلکه نیروهای دیگر را هم توضیح می دادند.



بیگ بنگ
نویسنده: محمد پرگلی
منبع: Brian Greene – The Elegant Universe ([ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ])

[Hoocarp]

واقعا ممنونم ... مطالب خیلی خوبی بود

[Saeed Dz]

واکنشها نسبت به این دو محقق انفجاری بود، ظرف کمتر از یکسال تعداد نظریه پردازان ریسمان از یک مشت به صدها نفر افزایش پیدا کرد و نظریه ی ریسمان نظریه ی همه چیز لقب گرفت.

[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]

این نوع جدید و زیبا از نظریه ی ریسمان به نظر می رسید قادر است تمامی اجزا و ساختار جهان هستی را توصیف کند، یعنی در داخل هر چیزی، میلیاردها اتم ریز وجود دارد، و هر اتمی از موادی ریزتر تشکیل شده است، الکترونهایی که به دور هسته ی متشکل از پروتونها و نوترونها می چرخند. پروتونها و نوترونها هم خودشان از ذرات ریزتری درست شده اند به نام کوارک. اما نظریه ی ریسمان می گوید اینجا پایان راه نیست، این نظریه ادعایی حیرت انگیز می کند اینکه ذرات تشکیل دهنده ی همه ی اجزا ی عالم خود از موادی ریزتر تشکیل می شوند: بندهای مرتعش ریز انرژی که مانند ریسمانها هستند. هر کدام از این ریسمانها به طرزی باور نکردنی ریز هستند، مثلا اگر یک اتم را به اندازه ی سیستم منظومه ی شمسی بزرگ کنیم، بعد از آن یک ریسمان به اندازه ی ابعاد یک درخت خواهیم داشت!
و ایده ی کلیدی اینجاست: همان طور که الگوهای ارتعاشی مختلف یا همان فرکانس های مختلف یک زه ویلون چیزی که ما آنرا به صورت نتهای موسیقیایی مختلف می شنویم تولید می کند، روشهای مختلف ارتعاش ریسمانها را هم باعث می شود. هر ذره خصوصیات خودش را دارد،زیرا برای آن ذره ریسمان به یک صورت خاص مرتعش می شود،تنها تفاوت ذراتی که من و شما و جاذبه و دیگر نیروها را منتقل می کنند، در نحوه ی ارتعاش این ریسمانها ی ریز است. می توان عالم را که از تعداد بیشماری از این ریسمانها تشکیل شده است همچون یک سمفونی عظیم کیهانی تصور کرد و این تفکر زیبا می تواند تقابل میان تصویر مشوش و غیر قابل پیش بینی ما از فضا در مقیاس زیر اتمی و تصویر یکدستمان از فضا در مقیاسهای بزرگ را حل کند، یعنی همان تناقضی که میان نسبیت عام و مکانیک کوانتومی وجود داشت.
کاری که نظریه ی ریسمان می کند، این است که می آید و اغتشاش و به هم ریختگی مکانیک کوانتومی را آرام می کند، فضا زمان نقطه ای مکانیک کوانتومی را ریسمان می کشد و آن را آرام می کند، مانند همان فضا-زمان نسبیت عام اینشتین، به این صورت چون آشفتگی فضا زمان کش آمده و آرام شده می توان آن را با نسبیت عام پیوند زد! اما فعلا این یک پیروزی ریاضیاتیه،نه فیزیکی یا به صورت تجربی…هیچ آزمایش و هیچ مشاهده ای در حال حاضر نمی تواند صحت این نظریه را اثبات کند، بنابراین فعلا نمی تواند به صورت شاخه ای از فیزیک در آید.

[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]


اما مشکل دیگری هم هست، معادلات ریاضی ای که نظریه ی ریسمانها را توصیف می کند، به چیزی نیاز دارد که بیشتر مانند افسانه های علمی می باشد…یعنی قائل شدن ابعادی اضافی برای فضا! نظریه ی ریسمان این ابعاد را پیش بینی می کند، با اینکه ما آن ابعاد را مشاهده نمی کنیم. بنابراین نظریه پردازان ریسمان می بایست توضیح می دادند که چگونه این پیش بینی عجیب می توانست درست باشد…این موضوعی است که در قلب نظریه ی ریسمان نهفته است. اما این ابعاد اضافی ریز که با اشکالی عجیب در هم پیچیده شده اند چطور می توانند بر دنیای روز مره ی ما تاثیر داشته باشند؟ تا اواسط سالهای ۱۹۸۰ به نظر می رسید که تئوری ریسمان غیر قابل توقف باشد!اما باز هم این تئوری درگیر گرفتاری هایی بود. در طول سالها نظریه پردازان ریسمان چنان موفق بودند که برای خودشان نه یک نسخه بلکه پنج نسخه ی مختلف از نظریه ی ریسمان را بنا کرده بودند.
تمام این پنج نوع نظریه، بر پایه ی ریسمانها و بعدهای اضافی بنا شده بودند اما در جزئیات، تمام آن پنج نظریه با هم هماهنگ نبودند. در بعضی از نسخه ها ریسمانها بندهایی با انتهایی باز بودند،و در برخی دیگر آنها حلقه های بسته معرفی می شدند.در نگاه اول دو مورد از نظریه ها حتی تا ۲۶ بعد هم لازم می شمردند…هر پنج نسخه به ظاهر معتبر می رسیدند، اما کدامشان عالم ما را توصیف می کردند؟ این مایه ی خجالت نظریه پردازان ریسمان بود!
از یک طرف دانشمندان نظریه ی ریسمانها می خواستند بگویند که این نظریه آخرین توصیف نهایی برای عالم می باشد، اما در قدم بعدی ناچار بودند بگویند، البته در پنج مورد. ما یک عالم داریم، پس باید یک نظریه داشته باشیم نه پنج تا….. اگر یکی از این پنج نظریه این عالم را توضیح می دهد، پس چه کسانی در چهار نظریه ی دیگر زندگی میکنند؟ به نظر می رسید که بار دیگر نظریه ی ریسمانها توانایی خود را از دست داده باشد….اما ناگهان اتفاق بزرگی رخ داد، ناگهان فردی آمد و همه چیز را تغییر داد… .




بیگ بنگ
نویسنده: محمد پرگلی
منبع: Brian Greene – The Elegant Universe ([ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ])

[Hoocarp]

هزاران بار متشکرم ...با این مطالب من به درک اولیه از این نظریه رسیدم

[Saeed Dz]

ادوارد ویتن، کسی که لقب بزرگترین فیزیکدان حال حاضر را به او داده اند. فیزیکدانان گاهی با خود فکر می کنند که باهوش هستند، اما ناگهان یاد ویتن می افتند و می گویند اینطور نیست او از ما باهوشتر است!

[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]

در سال ۱۹۹۵ نظریه پرداران ریسمان از سرتاسر جهان برای کنفرانس سالانه در دانشگاه کالیفرنیای جنوبی در کنار هم جمع شدند. ادوارد ویتن در این کنفرانس حضور پیدا کرده و دنیا را تکان داد، ویتن روشی جدید و زیبا را برای نگریستن به ریسمان ها بنا نهاد. ناگهان دوباره نظریه ی ریسمان احیاء شد، دیدی کاملا جدید در مورد نظریه ی ریسمانها شکل گرفت. از این منظر ما می توانستیم ببینیم واقعا پنج نظریه ی ریسمان متفاوت وجود ندارد، مانند بازتاب ها در دیواری از آینه ها. یعنی پنج روش مختلف نگاه کردن به یک چیز! تئوری ریسمان بالاخره یگانه شده بود. نام آن را نظریه ی M گذاشتند، اسم آن هرچه باشد مانند یک بمب بود، ناگهان همه چیز دگرگون شد.

تا قبل از نظریه ی M به نظر می رسید که ریسمانها در یک دنیای ده بعدی عمل می کنند، این ابعاد یک بعد زمان و سه بعد آشنای فضا را شکل می دادند و به همراه شش بعد اضافی که آنقدر ریز تاب خورده اند که دیگر ما آنها را نمی توانیم درک کنیم، اما نظریه ی M از این هم فراتر رفت، آن به یک بعد فضایی دیگر هم احتیاج داشت و این، بعدها را به عدد ۱۱ رساند، این در حالی است که مغز ما فقط برای درک جهان سه بعدی که به سر می بریم ساخته شده است. پس چطور می توانیم آن فضاها را درک کنیم؟ البته اگر آدم تیز بینی در این مورد باشید و اگر به سینما رفته باشید، شاید بتوان از این طریق یک حدس زد! همه ی بازیگران و اجزاء آن در دنیای دو بعدی گیر افتاده اند، اما ما با اطلاعات سه بعدی ای که در درون صفحه ی دو بعدی سینما پخش می شود سرو کار داریم! در سینما بعد عقب و جلو وجود ندارد و فقط یک توهم بصری می باشد، اما هرچه ابعاد بیشتر یا درجه ی آزادی بیشتر وجود داشته باشد کارهای بیشتری می توانستیم انجام دهیم.
پس اگر واقعا یازده بعد وجود داشته باشد، ریسمانها خواهند توانست کارهای بسیار زیادی انجام دهند. بُعدی که ویتن به نظریه ی ریسمان اضافه کرد، اجازه می دهد که ریسمانها به صورت پرده کشیده شود و به صورت یک پوسته در بیاید. بنابراین یک پوست می تواند به صورت سه بعدی یا بیشتر باشد و با انرژی کافی یک پوسته می تواند رشد کرده یا بزرگ شود، شاید حتی به بزرگی عالم هستی؛ این انقلابی در تئوری ریسمان بود. جهان ما مانند یک سینما، درست در کنار ما قرار دارد و ممکن است حتی همسایگانی نیز داشته باشیم، شاید قوانین فیزیکی متفاوتی در آن جهان های نا دیدنی وجود داشته باشد!. شاید در نظریه ی M ابعادی وجود داشته باشد که همگی پیرامون ما را فرا گرفته اند، اما چرا نمی توانیم آنها را ببینیم یا لمسشان کنیم؟ از اینها گذشته نظریه ی M مگر توانسته است مشکل گرانش را حل کند؟بله!

[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]


ممکن است که گرانش همان قدرتمندی نیروی الکترومغناطیسی را دارا باشد! فقط بنابر دلایلی ما نمی توانیم قدرت آنرا احساس کنیم، اتمها و ذرات جدول تناوبی در برش پوسته ی ما باقی خواهند ماند، اما گرانش، گرانش ممکن است که محدود به غشای ما نباشد، شاید قادر باشد که به خارج از عالم ما هم انتشار پیدا کند. تا سال ها دانشمندان روی ریسمانهایی متمرکز شده بودند که همچون یک نوار کشی یا ساختارهایی حلقه مانند بسته بودند، اما با تئوری M، دانشمندان متوجه انواع دیگری از ریسمانها شده اند. تمام آنچه که در اطراف خود مشاهده می کنیم، همانند ماده، نور، الکترومغناطیس، از ریسمانهایی ته باز ساخته شده اند که انتهای هر ریسمانی به غشای سه بعدی ما گره خورده است، اما رشته هایی با حلقه های بسته هم وجود دارند،که یک نوع آنها عامل جاذبه نامیده شده و گراویتون نام دارد.
بنابراین با وجود حلقه های بسته، دیگر سری آزاد برای گره خوردن به جایی باقی نمی ماند، برای همین گراویتون ها آزادند تا به بُعدهای دیگری فرار کنند و با کاستن از قدرت گرانش آن را در مقایسه با دیگر نیروها ضعیف تر جلوه دهند. این موضوع احتمال جالبی را باعث می شود، اگر ما روی یک غشا زندگی می کنیم و در غشاهای نزدیک ما هم جهان موازی دیگری وجود داشته باشند اگر چه ما آنها را نمی بینیم، اما شاید بتوانیم روزی از طریق گرانش آنها را حس کنیم و با آنها ارتباط برقرار کنیم! امروزه دانشمندان با استفاده از دستگاهای غول پیکر مانند، برخورد دهنده ی بزرگ هادرون، به دنبال بُعدهای اضافی می گردند: طرز کار آنها به این صورت است، دانشمندان با حجم عظیمی از الکتریسیته، اتمهای هیدروژن را بمباران کرده، سپس الکترون های آن را جدا می کنند و پروتونها را با سرعتی نزدیک به سرعت نور در دالان دایره ای شکل به مسافت چندین کیلومتر، که در زیر زمین است شتاب می دهند. درست زمانی که پروتون ها به سرعت نور نزدیک می شوند، آنها را هدایت کرده تا با ذراتی که فرفره وار از رو برو و در جهت مخالف می آیند برخورد کرده و تصادم کنند.
اکثر برخوردها ، برخوردهایی گذراست، اما گه گاهی برخوردهای مستقیمی پیش می آید. نتیجه، بارانی از ذرات زیر اتمی نا متعارف است، دانشمندان امیدوارند که در میان این ذرات، ذره ی کوچکی از جاذبه به نام گراویتون هم باشد. طبق نظریه ی ریسمان گراویتون ها حلقه هایی هستند که می توانند به صورت شناور وارد بُعدهای اضافه شوند، اما هنوز نتوانستند به طور دقیق گراویتون غایبی را در محاسبات خود آشکار کنند. نظریه ی M که آن را به عنوان دومین انقلاب ریسمانها معرفی می کنند، آخرین نظریه درباره ی ریسمانها نیست، نظریه ی F دکتر کامران وفا نظریه ای است که بیان می دارد زمان دو بعدی است!




بیگ بنگ
نویسنده: محمد پرگلی
منبع: Brian Greene – The Elegant Universe ([ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ])

[shahrad56]

بسیار عالی
من قبل مطالعات سطحی در این مورد داشتم و این نظریه رو بصورت حسی پذیرفته بودم، ولی الان خیلی راحت و تا سطح زیادی هم منطقی اونو درک کردم.
ممنونم