چرا نظریه ی ریسمان؟ – قسمت چهارم

بیگ بنگ: 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 »

String Theoryبه گزارش بیگ بنگ، 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.

String_Theory_by_dak180شوارتز 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.

ادامه دارد »»»

نویسنده: محمد پرگلی/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: Brian Greene – The Elegant Universe

image_pdfimage_print
(21 نفر , میانگین : 4٫95 از 5)
لینک کوتاه مقاله : http://bigbangpage.com/?p=27006
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

پاسخ دهید

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