چرا نظریه ی ریسمان؟ – قسمت سوم

بیگ بنگ: 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؟

Wallpaper-String-Theoryبه گزارش بیگ بنگ، 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.!

F-1گابریل 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.»

stringtheory_zps121ff887ساسکیند 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:

F-2به 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!

ادامه دارد »»»

نویسنده: محمد پرگلی/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: Brian Greene – The Elegant Universe

image_pdfimage_print
(20 نفر , میانگین : 4٫90 از 5)
لینک کوتاه مقاله : http://bigbangpage.com/?p=26812
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

یک پاسخ

  1. علیرضا گفت:

    بعدی کی می آد؟

پاسخ دهید

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