چرا نظریه ی ریسمان؟ – قسمت دوم

بیگ بنگ: 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.

earthبه گزارش بیگ بنگ، 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.

string-theoryبالاخره 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.

ادامه دارد »»»

نویسنده: محمد پرگلی/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: Brian Greene – The Elegant Universe

image_pdfimage_print
(24 نفر , میانگین : 4٫63 از 5)
لینک کوتاه مقاله : http://bigbangpage.com/?p=26608
محمد پرگلی

محمد پرگلی

نویسنده این مطلب : محمد پرگلی، در رشته ی کارشناسی شیمی کاربردی در حال تحصیل میباشد. علاقمند به علوم مختلف از جمله فيزيك و ریاضیات می باشد و در زمینه ی نگارش مقاله با وب سایت بیگ بنگ همکاری می کند.

شما ممکن است این را هم بپسندید

۵ پاسخ‌ها

  1. HB گفت:

    اگه خود انیشتین و نیلز بور و بقیه دانشمدای اون زمان زنده بودن فک کنم زودتر به یک قانون واحد میرسیدن

  2. فرامرز گفت:

    سپاس بابت مقاله واقعا جالب بود
    اگه توی مقاله جداگانه در مورد تناقض هایی که بین این دو تئوری وجود داره بررسی کنید ممنون میشم

  3. ج گفت:

    ممنون ازمقاله های زیباتون وبسیار سپاسگزارم از زحمات شما

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *