نظریه ی ریسمان ها – قسمت چهارم

بیگ بنگ: معرفی نظریه ی M به نوعی نشانه ی پایان نظریه ی ریسمان بود. زیرا آن دیگر نظریه ای نبود که فقط شامل ریسمان های بنیادی باشد. نظریه ی M پوسته های چند بعدی ای را هم شامل می شود که غشا نام دارند. ریسمان ها فقط یک بعدی هستند و بنابراین، طبق نظریه ی M، تنها یکی از اجسامی اند که عالم را می سازند.

string_theory_by_seanwendtغشاها: تعمیم ریسمان

غشاها حداقل سه ویژگی مهم دارند:
• غشاها در ابعاد معینی از صفر تا ۹ موجودند.
• غشاها می توانند بار الکتریکی داشته باشند.
• غشاها نیروی کششی دارند.

نظریه ی ریسمان با ورود غشاهای چند بعدی، پیچیده تر شد. اولین غشاها با نام D-غشاها در سال ۱۹۸۹ وارد نظریه ی ریسمان شدند. نوع دیگری از غشا، p-غشا نام داشت که بعدا معرفی شد. کارهای بعدی نشان داد که این دو نوع غشا در واقع یک چیزند. غشاها اجسامی چند بعدی هستند که در فضای کامل ۱۰ بعدی که در نظریه ی ریسمان لازم است، وجود دارند. به زبان نظریه پردازان ریسمان، این فضای کامل بالک نامیده می شود.

کشف D-غشاها: چیزی که ریسمان های باز بتوانند به آن بچسبند

جرقه یD-غشاها از کار جو پولچینسکی از دانشگاه تگزاس زده شد. او در حین بررسی معادلات نظریه ی ریسمان متوجه شد که انتهای ریسمان های باز در فضای خالی، همین طور رها نیست. بلکه مثل این بود که انتهای ریسمان باز به جسمی متصل است، اما در آن زمان نظریه ی ریسمان اجسامی نداشت که چیزی بتواند به آن متصل شود. برای حل این مشکل او D-غشا را معرفی نمود، سطحی که در نظریه ی ابرریسمان ۱۰ بعدی وجود دارد و ریسمان های باز می توانند به آن بچسبند. ساده ترین حالت این است که غشاها را به صورت صفحات تخت تصور کرد، اما D-غشاها می توانند بسته به نظریه، هر بعدی از صفر تا ۹ داشته باشند. یک D-غشای۵ بعدی،D5-غشا نامیده می شود.

خلق ذرات از p-غشاها

در اواسط دهه ی نود، اندرو اشترومینگر روی نوع دیگری از غشا به نامp-غشاها که پاسخ های معادلات میدان اینشتین بودند، تحقیقی را انجام داد. P نشان دهنده ی تعداد بعد است که باز هم از صفر تا۹ می تواند باشد. p-غشاها در بعضی جهت های خاص تا بی نهایت گسترده می شدند، اما در برخی جهت ها نیز محدود بودند. به نظر میرسید در این جهت های محدود،هر چیزی را که به آن ها نزدیک می شد گیر می انداختند، درست شبیه اثر گرانشی سیاهچاله. این تحقیق از جالب ترین نتایج نظریه ی ریسمان است، راهی برای توصیف بعضی ویژگی های سیاهچاله.

علاوه براین،p-غشاها یک مشکل مهم نظریه ی ریسمان را هم حل می کردند، همه ی ذرات موجود را نمی شد بر حسب برهمکنش ریسمان ها توصیح داد. اشترومینگر با استفاده از p-غشاها نشان داد که می توان بدون استفاده از ریسمان ها، ذرات جدیدی را خلق کرد. p-غشا با محکم پیچیدن به دور محدوده ی لوله شده ی بسیار کوچکی از فضا می تواند یک ذره بسازد. اشترومینگر نشان داد که اگر این کار را تا آخرین درجه انجام دهید، ناحیه ای از فضا را در نظر بگیرید که تا کوچکترین حد ممکن لوله شده است، p-غشای پیچیده شده، ذره ای بدون جرم می شود.

4ec0b587abb28a612d412cdd6a4f3ab2-d37h7k4استفاده از غشاها برای توصیف سیاهچاله

یکی از اطلاعات نظری مهمی که نظریه ی ریسمان ارائه کرده است، توانایی درک فیزیک سیاهچاله است. این اطلاعات مستقیما به تحقیق انجام شده روی p-غشاها مربوط می شود که در حالت های خاصی می توانند شبیه سیاهچاله عمل کنند. ارتباط بین غشاها و سیاهچاله ها را اندرو اشترومینگر و کامران وفا در سال ۱۹۹۶ کشف کردند. این از معدود جنبه های نظریه ی ریسمان است که فعالانه به شکل قابل آزمودن، نظریه را تایید می کن، بنابراین نسبتا مهم است.

نقطه ی شروع شبیه کار اشترومینگر روی p-غشاها برای خلق ذرات است. ناحیه ی محکم لوله شده ای از یک بعد مکانی را در نظر بگیرید که غشایی به دور آن پیچیده شده است. در این حالت وضعیتی دارید که در آن گرانشی وجود ندارد، یعنی می توانید چندین غشا راحول آن فضا بپیچید. جرم غشا بار الکترومغناطیسی ای را که آن غشا می تواند داشته باشد،محدود می کند. در مورد سیاهچاله هایی با بار الکترومغناطیسی هم اتفاق مشابهی می افتد. این بارها یک چگالی انرژی ایجاد می کنند که جرم سیاهچاله را تشکیل می دهد. این باعث می شود مقدار بار الکترومغناطیسی یک سیاهچاله ی پایدار محدود باشد.

حالتی که غشا بیشترین مقدار بار را دارد،که پیکربندی اکسترمال نامیده می شود و حالتی که سیاهچاله بار ماکزیمم دارد، سیاهچاله ی اکسترمال نامیده می شود، ویژگی های مشترکی دارند. این موضوع به دانشمندان اجازه می دهد از مدل ترمودینامیکی غشا با حالت اکسترمالی که دور بعد اضافه پیچیده شده باشد، ویژگی های ترمودینامیکی مورد انتظار از سیاهچاله ی اکسترمال را استخراج کنند. سیاهچاله ها از اسرار عالم هستند که فیزیکدانان علاقه مندند برای آنها توضیح مشخصی داشته باشند. چنین انطباقی از نظریه ی ریسمان با ویژگی سیاهاچاله ها، از دید بسیاری گامی بزرگ در حمایت از نظریه ی ریسمان محسوب می شود. حتی بعضی ها باور ندارند که این امر اتفاقی باشد زیرا بیش از حد خوب و بی نقص است.

نظریه ی F کامران وفا

نظریه ی دیگری که گاهی از آن صحبت می شود نظریه ی F است. به شوخی گفته می شود که نظریه ی M از لفظ Mather گرفته شده است، پس F هم بایستی مخفف Father باشد. در سال ۱۹۹۶ پس از آن که کامران وفا متوجه شد بعضی جواب های پیچیده در نظریه ی ریسمان نوع IIB را می توان بر حسب جواب های ساده تر نظریه ی دیگری در ۱۲ بعد توضیح داد، نظریه ی F را ارائه نمود. برخلاف نظریه ی M که در آن با همه ی ابعاد به طور یکسان رفتار می شود، دو تا از بعدهای نظریه ی F اساسا با بقیه فرق دارد، آنها همیشه باید پیچیده شده باشند، بنابراین اکنون برای این که ۳ بعد مکانی به دست بیاوریم به جای ۶ بعد، ۸ بعد کوچک داریم!

دکتر کامران وفا، بنیان گذار نظریه F

به این ترتیب به نظر می رسد که نظریه پیچیده تر می شود اما درواقع توصیف نظریه ی F اغلب ساده تراست. این ۸ بعد نه تنها اطلاعات ۶ بعد قبلی را داراست، بلکه اطلاعاتی هم در مورد این که چه غشاهایی در جواب هستند به دست می دهد. جزئیات بیشر و بیشتر برای نظریه، مانند اینکه چه ذراتی وجود دارند و چگونه برهمکنش می کنند یا چه غشاهایی کجاها هستند را می توان به سادگی بر حسب هندسه ی ابعاد اضافی توضیح داد. فهم و تحلیل این هندسه معمولا آسان تر است. طی چند دهه ی گذشته توجه بیشتری به نظریه ی F شده است، زیرا ساختار غنی آن جواب های مربوط به بسیاری از پدیده ها در مدل استاندارد و نظریه های گات را در خود دارد.

پــایـــان

قسمت اول

قسمت دوم

قسمت سوم

نویسنده: محمد پرگلی/ سایت علمی بیگ بنگ

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

image_pdfimage_print
(11 نفر , میانگین : 5٫00 از 5)
لینک کوتاه مقاله : http://bigbangpage.com/?p=50012
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. حسین گفت:

    ممنون از بیگ بنگ
    محمدجان پرگلی ممنونم ازت
    اگر در مورد F بیشتر توضیح میدادی و یه مقدار دیگه این سری مقاله ی قشنگت رو ادامه میدادی خیلی خوب میشد
    اطلاعات کمی در مورد اف به زبان فارسی دیدم
    اینکه مثلا چطور هست و چه مشکلاتی داره و به طور کامل چه قابلیت هایی داره

    تشکر

  2. سلام
    بسیار ممنون از شما
    مجموعه مقالات خیلی عالی ای هستن هر چند درکشون واقعاً مشکله
    جالبه که ریاضیات اینقدر قدرتمنده

پاسخ دهید

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