نظریه ی ریسمان ها – قسمت اول

بیگ بنگ: دکتر کامران وفا سرشناس ترین فیزیکدان ایرانی در جهان، چندی پیش در دانشگاه شهید بهشتی حضور پیدا کردند و درباره ی نقش بسزایی که ریاضیات به خصوص هندسه در فیزیک داشته است، سخنرانی کردند. دکتر کامران وفا، استاد ایرانی فیزیک در دانشگاه هاروارد و دارنده ی مدال دیراک از فیزیکدانان برجسته در زمینه ی نظریه ی ریسمان می باشند.

image444744به گزارش بیگ بنگ، پژوهش های وی بر روی ماهیت گرانش کوانتومی و رابطه بین هندسه و نظریه های میدان کوانتومی متمرکز شده است. او در بین نظریه پردازان ریسمان به خاطر کشف مشترکش با اشترومینگر شناخته می شود. ایده ای که بر طبق آن می توان سیاهچاله ها را براساس نظریه ی ریسمان توضیح داد. در سال ۱۹۹۷ او نظریه ی F را ارائه داد که جزو نظریه های شناخته شده در ابرریسمان است.

در سخنرانی جدید، دکتر کامران وفا به شرح ارتباط عمیق بین فیزیک و هندسه پرداختند. سپس، ابعاد اضافی فضا-زمان که در نظریه ی ریسمان ظاهر می شوند و دریچه ی جدیدی به درک این مقوله می گشاید را با ارائه ی چند مثال توضیح دادند. به همین منظور سعی داریم که با معرفی نظریه ی ریسمان و به خصوص تحقیقاتی که دکتر وفا در توسعه ی نظریه ی ریسمان نقش داشته اند، به کنکاش در این نظریه بپردازیم.

image_57246046a1cdaنظریه ی ریسمان بوزونی: اولین نظریه ی ریسمان

اولین نظریه ی ریسمان، به نظریه ی ریسمان بوزونی معروف است و می گوید همه ی ذراتی که فیزیکدانان مشاهده کرده اند در واقع ارتعاشی از ریسمان های یک بعدی اند. اما این نظریه نتایجی داشت که استفاده از آن برای توصیف واقعیت، نامعقول به نظر می رسید. تعبیر فیزیکی اولیه از نظریه ی ریسمان، به صورت ریسمان های مرتعش بود. وقتی ریسمان ها که هر کدام نماینده ی یک ذره بودند، با هم برخورد میکردند، ماتریس S* نتیجه را توصیف میکرد.

هر ذره از ریسمان مرتعش ساخته شده است. در پروتون سه ریسمان کوارک وجود دارد. وقتی این سه ریسمان کوارک در کنار هم قرار می گیرند، یک پروتون می سازند. پس پروتون از برهمکنش سه ریسمان کوارک که با هم در تماس هستند به وجود می آید. پروتون نوعی گره در بین ریسمانهاست. ریسمانها در نظریه ی ریسمان بوزونی تقریبا شبیه کش های لاستیکی هستند. ریسمان ها مقداری کشسانی دارند. یا آنطور که نظریه پرداز ریسمان، برایان گرین و دیگران،رشته های انرژی نامیده میشوند. اولین بنیانگذاران نظریه ی ریسمان به طور مجزا، یوشیرو نامبو، هولگر نیلسون، لئونارد ساسکیند در دهه ی ۱۹۷۰ هستند.

در دهه ی ۱۹۷۴، نتیجه ی بررسی های به عمل آمده از مدل ریسمان بوزونی نشان میداد که این الگو نمی تواند جهان ما را توصیف کند، زیرا:
– در طیف آن ذرات بدون جرم وجود دارد.
– تاکیون ها، سریعتر از نور حرکت میکنند.
– فرمیون ها، از قبیل الکترون ها وجود نداشتند.
– دارای ۲۵ بعد مکانی است.

string_theory_by_briannatwedgeنظریه ی ریسمان هر چه بود، می بایستی با فیزیک موجود، یعنی نسبیت خاص و نظریه ی کوانتوم جور در می آمد. اما در همین حین مدل استاندارد فیزیک که میرفت کاندیدایی برای نظریه ی همه چیز شود، با هر دو نظریه ی فیزیکی توافق کامل داشت(هر چند که با نسبیت عام مشکل داشت). وجود ذرات بدون جرم در نظریه ی ریسمان بدشانسی بود اما از نوع قابل رفع. نظریه پردازان ریسمان باید ویژگی های این ذرات بدون جرم را می کاویدند و ثابت می کردند که این ویژگی ها با جهان شناخته شده سازگار است.

اما مشکلی بزرگتر از ذرات بدون جرم، تاکیون بود. ذره ای که نظریه ی ریسمان بوزونی پیش بینی می کرد و سرعت حرکتش بیشتر از سرعت نور بود. در نظریه ی بوزونی سازگار، فرمول های ریاضی ایجاب میکرد تاکیون وجود داشته باشد، اما حضور تاکیون ها نشانگر یک ناپایداری اساسی در این نظریه است. ایراد اصلی دیگری که در نظریه ی ریسمان بوزونی وجود داشت، چیزی بود که از اسم نظریه بر می آمد. نظریه فقط وجود بوزون ها را پیش بینی می کند و نه فرمیون ها را. فوتونها میتوانستند وجود داشته باشند اما خبری از کوارکها یا الکترونها نبود!

هر ذره ی بنیادی که در طبیعت مشاهده می شود، خاصیتی به نام اسپین دارد. که یا مقداری است صحیح یا نیمه صحیح. ذرات با اسپین صحیح، بوزون و ذرات با اسپین نیمه صحیح، فرمیون هستند. از جمله یافته های اصلی فیزیک ذرات این است که همه ی ذرات در یکی از این دو دسته جای می گیرند. برای اینکه نظریه ی ریسمان در جهان واقعی کاربرد داشته باشد، باید هردونوع ذره را شامل شود که نظریه ی ریسمان بوزونی اینگونه نبود.تنها ذرات مجاز بوزون ها بودند. به همین دلیل این نظریه بین فیزیکدانان به نظریه ی ریسمان بوزونی معروف شد.

multiple-universes-string-theory-wallpaper-1و اما مشکل دیگر!!! مشکل ابعاد…ابعاد قسمتهایی از اطلاعات مورد نیاز برای تعیین یک نقطه ی دقیق در فضا هستند. کلاود لاولیس در سال ۱۹۷۴ کشف کرد که نظریه ی ریسمان بوزونی تنها در صورتی به لحاظ فیزیکی سازگار خواهد بود که در ۲۵ بعد مکانی فرمول بندی شود. اما تا آنجا که همه میدانیم، فقط سه بعد مکانی وجود دارد. نسبیت با فضاوزمان به صورت پیوستاری از مختصات برخورد می کند، یعنی فضا-زمان …که در کل می شود ۴ بعد، پس یعنی عالم در نظریه ی ریسمان، برخلاف ۴ بعدی که نظریه های نسبیت خاص و عام اینشتین به آن نسبت می دهد، در کل۲۶ بعد دارد.

اما عجیب است که این شرط در خود نظریه نهفته باشد. نسبیت اینشتین سه بعد مکانی و یک بعد زمانی دارد، چون اینها شرایطی هستند که برای خلق نظریه از آنها استفاده شده است. اینشتین کار بر روی نسبیت را شروع نکرد که ناگهان سه بعد مکانی را به دست بیاورد،بلکه عمدا از ابتدا نظریه را این چنین ساخت. اگر نسبیتی دوبعدی یا پنج بعدی می خواست، می توانست نظریه را طوری بسازد که در این ابعاد کار کند.اما در نظریه ی ریسمان بوزونی، در هر تعداد بعد دیگر، از کار می افتد!
ادامه دارد>>>>

پی نوشت:

*ماتریس s: حالت اولیه و نهایی برهمکنش های ذره را می توان در آرایه ای از اعداد به نام ماتریس اس، ثبت نمود. در آن زمان پیدا کردن ساختار ریاضی برای این ماتریس اس، قدم مهمی در ایجاد مدلی از فیزیک ذرات محسوب میشد. با کارهای گابریل ونزیانو که کشف اتفاقی یک رابطه ی ریاضی کهن بود و تشابهی که با آن داشت، توانست مدلی برای نیروی هسته ای قوی ارائه کند که از آن به عنوان مدل تشدید دوگان یاد میشد.

نویسنده: محمد پرگلی/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: ویکی پدیا، کتاب نظریه ی ریسمان نوشته ی اندرو زیمرمن جونز،دنیل رابینز،مترجم: مریم ذوقی

image_pdfimage_print
(32 نفر , میانگین : 4٫72 از 5)
لینک کوتاه مقاله : http://bigbangpage.com/?p=49301
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

۲ پاسخ‌ها

  1. hesam گفت:

    منم اونجا بودم واقعا دکتر وفا شخصی بسیار فروتن هستن
    بعد از سخنرانی با حوصله جواب همه رو دادن
    صحبت کردن از نزدیک با ایشون تجربه ای بود که هیچ وقت فراموش نمیکنم

  2. Dude perfect گفت:

    سلام. میشه فایل پی دی اف مقالات ر هم قرار بدید روی سایت؟
    ممنون

پاسخ دهید

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