معرفی کتاب: نظریه ریسمان

بیگ بنگ: درک مفاهیم نظریه‌ی ریسمان، به معنای درک جنبه‌های اساسی واقعیت در بنیادی‌ترین سطوح است. آیا جهان‌های موازی وجود دارند؟ فقط یک قانون طبیعت وجود دارد یا تعداد بی‌شمار از آن؟ چرا جهان ما از قانون‌‌های کنونی پیروی می‌کند؟ سفر در زمان ممکن است؟ جهان ما واقعاً چند بعد دارد؟

فیزیک‌دانان با اشتیاق به دنبال پاسخ این پرسش‌ها هستند. آنچه دانشمندان را این قدر در مورد این نظریه هیجان‌زده کرده است، این است که نظریه ریسمان محتمل‌ترین کاندید یک نظریه‌ی موفق از گرانش کوانتومی است. گرانش کوانتومی نظریه‌ای است که دانشمندان امیدوارند دو قانون اصلی فیزیک جهان را با هم یکی کنند. قوانینی که در حال حاظر دو نوع رفتار کاملاً متفاوت را به دوشکل کاملاً مختلف توصیف می‌کنند و در حوزه‌ای که هیچ کدام به طور کامل جواب نمی‌دهند، واقعاً نمی‌دانیم چه اتفاقی در حال رخ دادن است.

94622062نام اصلی: String Theory For Dummies
نظریه ریسمان
نوشته‌ی : اندرو زیمرمن جونز (Zimmerman Jones, Andrew)
ترجمه: مریم ذوقی
انتشارات: آوند دانش، ۱۳۹۴
(تحت امتیاز انتشارات وایلی)
موضوع: فیزیک – نظریه ریسمان
چاپ اول، ۱۳۹۴
تعداد صفحه:۳۸۴ ص – مصور
قیمت: ۲۸۵۰۰ تومان

این کتاب شامل نظریاتی است که احتمالاً در سال‌های آتی، کاملاً غلط از آب در می‌آیند. نظریات دیگری هم در کتاب وجود دارد که ممکن است سرانجام ثابت شود قوانین بنیادی جهان ما هستند و شاید هم مبنای کاملاً جدیدی از علم و فناوری شوند. کسی چه می‌داند آینده چه تقدیری را برای نظریه‌ی ریسمان رقم خواهد زد.

در نگارش این کتاب، تلاش شده است که موارد زیر رعایت شود:

اطلاعاتی ارائه گردد که برای درک نظریه‌ی ریسمان لازم است (شامل مفاهیم فیزیکی اثبات‌شده‌ای که از نظریه‌ی ریسمان قدیمی‌تر‌ند).

بازگویی موفقیت‌های نظریه‌ی ریسمان تا به امروز

شرح کانال‌های مطالعاتی که می‌کوشند مدارک بیشتری برای نظریه‌ی ریسمان جمع‌آوری کنند.

بررسی مفاهیم مبهم و حدسی نظریه‌ی ریسمان

مطرح ساختن دیدگاه‌های انتقادی ضد نظریه‌ی ریسمان و برخی از جایگزین‌های به نظر مفید را، در صورت شکست آن.

ایجاد سرگرمی و تفریح همراه با اهداف بالا

اجتناب از مباحث ریاضی نظریه‌ی ریسمان تا آنجا که می‌شد. (نظریه‌ی ریسمان صرفاً نظریه‌ای ریاضیاتی است. یعنی بر مبنای معادلات ریاضیاتی ساخته شده که به روش‌های مشخص می‌توان آن‌ها را معنا کرد. اگر پیش از این هرگز فیزیک نخوانده باشید، شاید عجیب به نظر برسد، اما در حقیقت همه‌ی نظریه‌های فیزیکی به زبان ریاضیات بیان می‌شوند).

این کتاب طوری نوشته شده است که آسانی بتوانید اطلاعات مورد نیازتان را به دست آورید، آن را بخوانید و متوجه شوید. این کتاب طوری طراحی شده است که تا حد ممکن، روند تاریخی پیشرفت نظریه را دنبال کند، اگرچه خیلی از مفاهیم نظریه‌ی ریسمان به هم مربوط‌اند. با این حال سعی بر این شده که هر فصل به تنهایی قابل فهم باشد.

بخش اول: معرفی نظریه‌ی ریسمان

در بخش اول کتاب، مفاهیم اصلی نظریه‌ی ریسمان به صورت خیلی کلی معرفی شده‌اند. در این باره می‌خوانید که چرا دانشمندان برای یافتن نظریه‌ی گرانش کوانتومی تا این اندازه مشتاق‌اند. همچنین نگاهی کوتاه به موفقیت‌ها و شکست‌های نظریه می‌اندازید.

بخش دوم: فیزیکی که نظریه‌ی ریسمان بر آن بنا شده است

نظریه‌ی ریسمان بر مبنای پیشرفت‌های علمی مهم، در تقریباً ۷۰ سال اول قرن بیستم بنا شده است. در این بخش درمی‌یابید که فیزیک‌دانان و به طور کلی دانشمندان، چطور چیزهایی را می‌آموزند و آموخته‌های آن‌ها تا کنون چیست؟ بخش دوم شامل فصل‌هایی در مورد چگونگی تحول علم فیزیک کلاسیک (یعنی قبل از اینشتین)، نظریه‌ی نسبیت اینشتین، فیزیک کوانتوم و یافته‌های جدیدتری از فیزیک ذرات و کیهان‌شناسی است. پرسش‌هایی که در این فصل می‌آید، همان‌هایی هستند که نظریه‌ی ریسمان در تلاش برای پاسخ به آن‌ها است.

بخش سوم: ساختن نظریه‌ی ریسمان: نظریه‌ی همه‌ چیز

در این بخش در مورد تولد و رشد نظریه‌ی ریسمان از ۱۹۶۸ تا ۲۰۰۹ بحث خواهد شد. تحولات جالب نظریه در اینجا قرار دارد. فصل ۱۲ در مورد روش‌هایی است که بتوان به کمک آن‌ها مفاهیم نظریه ریسمان را امتحان کرد.

بخش چهارم: کیهان دیده نشده: نظریه‌ی ریسمان در مرزهای دانش

در اینجا، نظریه‌ی ریسمان در قالب گشت و گذاری در جهان و بررسی مفاهیم مهم با جزئیات بیشتر ارائه می‌شود. فصل ۱۳ روی مفهوم ابعاد اضافه، که محور اصلی اکثر مطالعات نظریه‌ی ریسمان است، تمرکز دارد. فصل ۱۴ به بررسی مفاهیم کیهان‌شناسی می‌پردازد و این‌که نظریه‌ی ریسمان چگونه ممکن است ویژگی‌های خاصی از جهان ما را توضیح دهد. حتی جالب‌تر از آن، در فصل ۱۵ و ۱۶ خواهید دید که نظریه‌ی ریسمان در مورد جهان‌های موازی احتمالی و امکان سفر در زمان چیزهایی برای گفتن دارد.

بخش پنجم: دیگران چه می‌گویند: انتقادات و جایگزین‌ها

در این بخش وقتی در مورد انتقادات وارد بر نظریه‌ی ریسمان می‌خوانید، بحث به اوج خود می‌رسد. نظریه‌ی ریسمان تا به اثبات رسیدن هنوز راهی طولانی در پیش دارد و دانشمندان بسیاری بر این باورند که در جهت اشتباه پیش می‌رود. در این قسمت درمی‌یابید چرا چنین است و می‌بینید آنها جایگزین‌هایی را، از جمله گرانش کوانتومی حلقه‌ای (بزرگ‌ترین رقیب نظریه‌ی ریسمان)، مطرح کرده‌اند. به این ترتیب اگر نظریه‌ی ریسمان غلط باشد، دانشمندان به جستجوی پاسخ برای پرسش‌هایی که در صدد حل آنها هستند، ادامه خواهند داد.

بخش ششم:  بخش ده‌تایی‌ها

به رسم کتاب‌های For Dummies، فصل آخر این کتاب نیز فهرستی از ده موضوع را ارائه کرده است. فصل ۲۰ ده سوال مهم فیزیک را که دانشمندان امیدوارند نظریه‌ی همه چیز (شامل نظریه‌ی ریسمان) به آن پاسخ دهد، جمع‌بندی می‌کند. فصل ۲۱ به ده نظریه‌‌پرداز ریسمان اختصاص دارد که برای پیشبرد این شاخه، چه با تحقیقاتشان و چه با معرفی مفاهیم نظریه‌ی ریسمان به دنیا از طریق کتاب‌های شناخته‌شده‌شان خدمات شایانی ارائه داده‌اند.

باید توجه داشت که در حال حاضر کسی نمی‌داند نسخه‌ی نهایی این نظریه به چه شکل خواهد بود. دانشمندان اطلاعات مبهمی از مفاهیم موجود در نظریه دارند، اما هیچ کس به معادله‌ی نهای آن که معرف کل نظریه‌ی ریسمان در دنیای ما باشد، دست نیافته است و آزمایش‌ها نیز تا کنون قادر به اثبات آن نبوده‌اند. (اگرچه در رد آن هم موفق نبوده‌اند). فیزیک‌دانان نسخه‌های ساده شده‌ای از معادله را به وجود آورده‌اند، اما آن هم هنوز جهان‌مان را کاملاً توصیف نمی‌کند.

Sبه قسمت‌هایی از متن کتاب توجه فرمایید:

اصل هولوگرافی کاملاً غیر منتظره است. شما حتماً فکر می‌کنید اطلاعاتی که برای توصیف یک فضا لازم است، باید متناسب با حجم آن باشد. (توجه کنید که در مورد فضاهای بیش از سه بعد، حجم عبارت دقیقی نیست. «ابرحجم» ۴ بعدی عبارت است از طول ضرب‌در عرض ضرب‌در ارتفاع ضرب در یک بعد مکانی دیگر. فعلاً بعد زمان را فراموش کنید).

این اصل را به دو طریق می‌توانید در نظر بگیرید:

  • عالم ما فضایی ۴ بعدی‌ است که با مرزهایی ۳ بعدی هم‌ارز است.
  • عالم ما مرز ۴ بعدی از یک فضای ۵ بعدی است که همان اطلاعات را دارد.

ما در سناریوی ۱، در فضای درون مرز زندگی می‌کنیم و در سناریوی شماره‌ی ۲، روی مرز هستیم که واقعیتی از مرتبه‌ی بالاتر که مستقیماً درکش نمی‌کنیم، نشان می‌دهد. هر دو نظریه در مورد ماهیت جهانی که در آن زندگی می‌کنیم، مفاهیم عمیقی دارند.

با وجود اینکه اصل هولوگرافی در سال ۱۹۹۳ ارائه شد، حتی لئونارد ساسکیند می‌گوید: « فکر می‌کردم دهه‌ها طول بکشد تا روشی برای تأیید این اصل پیدا شود.» بعد از آن، در سال ۱۹۹۷، فیزیک‌دان آرژانتینی خوان مالدسانا با الهام از اصل هولوگرافی مقاله‌ای منتشر کرد که چیزی با نام تطابق پاد-‌دوسیتر/ نظریه‌ی میدان همدیس (یا تطابق AdS/CFT) را پیشنهاد داد که اصل هولوگرافیک را به مرکز توجه نظریه‌ی ریسمان تبدیل کرد.

در این تطابق مالداسنا دوگانی جدیدی را بین نظریه‌ی پیمانه‌ای تعریف‌شده روی مرزی ۴ بعدی (سه بعد مکانی و یک بعد زمانی) و ناحیه‌ای ۵ بعدی (چهار بعد مکانی و یک بعد زمانی) مطرح کرد. به نوعی او نشان داد شرایطی وجود دارد که تحت آن سناریوی شماره‌ی ۲ اصل هولوگرافی امکان‌پذیر است. طبق معمول نظریه‌ی ریسمان، یکی از این شرایط، ابرتقارن شکسته نشده است. در واقع، جهان نظری‌ای که او مطالعه می‌کرد، بیشترین مقدار ممکن ابرتقارن را داشت، یعنی ابرمتقارن بیشینه بود.

شرط دیگر آن بود که فضای ۵ بعدی، چیزی به نام فضای پاد-‌دومسیتر باشد، یعنی انحنای منفی داشته باشد. جهان ما (حداقل در حال حاضر) بیشتر به فضای دوسیتر شبیه است. به همین علت، هنوز ثابت نشده که تطابق (یا چیزی شبیه به آن) در مورد جهان خودمان صادق باشد. (گرچه، هزاران مقاله در مورد آن نوشته شده باشد).

حتی اگر به نظر برسد که این دوگانگی کاملاً درست نیست، حجم انبوهی از تحقیقات نظری روزافزون این ایده را تأیید می‌کند که نوعی انطباق بین نظریه‌ی ریسمان و نظریه‌ی پیمانه‌ای، ولو در تقریب‌های پایین وجود دارد. محاسبات دشوار در یکی از این نظریه‌ها ممکن است در دیگری واقعاً راحت باشد. این مطلب به تأیید این مسئله کمک کرده است که اصل هولوگرافی سرانجام ممکن است به عنوان اصلی بنیادین از نظریه‌ی ام (M) پذیرفته شود.

همچنین اصل هولوگرافی و به ویژه تطابق (AdS/CFT) ممکن است در درک بیشتر ماهیت سیاه‌چاله‌ها به دانشمندان کمک کند. آنتروپی یا بی‌نظمی سیاه‌چاله‌ها متناسب با سطح آن است نه حجمش. این از مباحثی است که از اصل هولوگرافی حمایت می‌کند. زیرا عقیده بر آن است که توضیحات فیزیکی بیشتری در مورد سیاه‌چاله‌ها به دست خواهد داد.

فهرست مطالب

مقدمه

بخش ۱)  معرفی نظریه‌ی ریسمان

فصل ۱: نظریه‌ی ریسمان واقعاً چیست؟

فصل ۲:  جاده‌ی فیزیک به گرانش کوانتومی منتهی می‌شود

فصل ۳:  موفقیت‌ها و شکست‌های نظریه‌ی ریسمان

بخش ۲)  فیزیکی که نظریه‌ی ریسمان بر آن بنا شده است

فصل ۴: مقدمه‌چینی برای نظریه‌ی ریسمان: آشنایی با روش علمی

فصل ۵:  آنچه باید درباره‌ی فیزیک کلاسیک بدانید

فصل ۶:  متحول‌کردن فضا و زمان: نسبیت اینشتین

فصل ۷:  مروری بر اصول مکانیک کوانتومی

فصل ۸:  مدل استاندارد فیزیک ذرات

فصل ۹:  فیزیک در فضا:  بررسی کیهان‌شناسی و اخترفیزیک

بخش ۳)  ساختن نظریه‌ی ریسمان: نظریه‌ی همه‌چیز

فصل ۱۰:  ریسمان‌های اولیه و ابرریسمان‌ها:  کشف نقطه‌ی آغاز نظریه

فصل ۱۱:  نظریه‌ی M  و فراتر از آن:  گردهم آوردن نظریه‌ی ریسمان

فصل ۱۲:  نظریه‌ی ریسمان به بوته‌ی آزمایش گذاشته می‌شود

بخش ۴)  کیهان دیده‌نشده: نظریه‌ی ریسمان در مرزهای دانش

فصل ۱۳:  جاباز کردن برای ابعاد اضافه

فصل ۱۴:  جهان ما – نظریه‌ی ریسمان، کیهان‌شناسی و اخترشناسی

فصل ۱۵:  جهان‌های موازی:  شاید شما در آنِ واحد بتوانید دو جا باشید

فصل ۱۶:  سفر در زمان

بخش ۵)  دیگران چه می‌گویند:  انتقادها و جایگزین‌ها

فصل ۱۷:  نگاهی دقیق‌تر به مجادلات نظریه‌ی ریسمان

فصل ۱۸:  گرانش کوانتومی حلقه‌ای، بزرگترین رقیب نظریه‌ی ریسمان

فصل ۱۹:  بررسی سایر روش‌ها برای توضیح جهان

بخش ۶)  بخش ده‌تایی‌ها

فصل ۲۰:  ده سوالی که نظریه‌ی همه چیز (در حالت ایده‌آل) باید بتواند به آن پاسخ دهد.

فصل ۲۱:  ده نظریه‌پرداز برجسته‌ی ریسمان

سایت علمی بیگ بنگ: bigbangpage.com

image_pdfimage_print
(15 نفر , میانگین : 4٫40 از 5)
لینک کوتاه مقاله : http://bigbangpage.com/?p=43415
اسماعیل جوکار

اسماعیل جوکار

نویسنده این مطلب: اسماعیل جوکار، دانشجوی مقطع کارشناسی فیزیک، علاقمند به فیزیک، نجوم و کیهان شناسی می باشد و به عنوان نویسنده در وب سایت بیگ بنگ فعالیت می کند.

شما ممکن است این را هم بپسندید

۲ پاسخ‌ها

پاسخ دهید

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