شاید کیهان ابعاد بیشتری داشته باشد!

3
1961

بیگ بنگ: محققان نظریۀ ریسمان را شکلی از “نظریه­ همه­ چیز” می‌دانند که امید است روزی بتواند “تمام چیزها” در کیهان ما را توضیح دهد. از مؤلفه‌های مهم و چشم‌گیر نظریۀ ریسمان ابعاد اضافی آن است، زیرا این نظریه برای شرح موضوعاتش به این ابعاد بیشتر نیاز دارد.

dimensionبه گزارش بیگ بنگ، تمام نیروها، تمام ذرات، تمام ثابت­‌ها، تمام چیزهایی که تحت تاثیر یک نظریه قرار دارند و ما آنها را می­‌بینیم، حاصلی از ریسمان­‌های کوچک مرتعش هستند. نظریه­‌پردازان از دهۀ 1960 بر روی این ایده کار می­‌کنند و یکی از نتایج بدست آمده این است که اگر این نظریه درست باشد، ابعاد بیشتری باید در جهان 4 بُعدی ما وجود داشته باشد. چندان هم که به نظر می‌­آید نظریه­ عجیب نیست.

فاجعه­ ابعادی

در نظریه­ ریسمان، طناب­‌های کوچک ریسمان مرتعش (در این نظریه، این ریسمان­‌ها اجزای بنیادین واقعیت دنیای ما هستند) به شکل ذراتی مختلف (الکترون، کوارک، نوترینو و…) و همچنین حامل‌­های نیرو در طبیعت (فوتون، گلوئون، گراویتون) نمود پیدا می‌کنند. این ریسمان­‌ها با ارتعاشاتی که دارند به اشکال نامبرده تبدیل می­‌شوند. هر ریسمان به قدری کوچک است که در نظر ما مثل ذره­‌ای نقطه­ شکل دیده می­‌شود اما هر ریسمان می­‌تواند با حالتی مختلف ارتعاش پیدا کند؛ مثل یک گیتار که می‌­توان نت‌­های مختلفی از آن بیرون کشید.

تصور بر این است هر ذره، حالت ارتعاشی مخصوص به خود را داشته باشد. برای مثال تمام ریسمان­‌هایی که به شکلی خاص ارتعاش دارند، ذره‌­ای خاص مثل الکترون هستند و تمام ریسمان­‌هایی که به شکل خاص دیگری ارتعاش دارند، فوتون هستند. وقتی ما شاهد برخورد ذرات هستیم، در دیدگاه نظریۀ ریسمان در واقع دو ریسمان در حال ادغام یا جداشدن هستند.

اما برای اینکه درست از آب در بیاید، باید بیش از 4 بُعد در کیهان وجود داشته باشد. به این خاطر که فضا-زمان کنونی به این ریسمان­‌ها “فضای” کافی برای ارتعاش مناسب به آنها نمی‌­دهند تا به شکلی که می­‌خواهند نمود پیدا کنند. آنها بسیار محدود هستند. به بیانی دیگر، این ریسمان­‌ها ورای ابعاد تکان می­‌خورند.

istockنسخه­‌های کنونی نظریه ریسمان، به 10 بعد نیاز دارند. ما حتی فرضیه‌­ای به نام M داریم که نیاز به 11 بعد دارد اما وقتی به کیهان نگاه می­‌کنیم، همان سه بعد مکانی همیشگی و بعد زمان را مشاهده می­‌کنیم. ما مطمئنیم اگر ابعاد جهان هستی بیش از عدد 4 بود، تا الان باید متوجه آن می­شدیم.

جمع و جور

خوشبختانه، نظریه­‌پردازان ریسمان اشاره به رویداد تاریخی خاصی برای این مفهوم به نظر تندرویانه دارند. در سال 1919، کمی پس از انتشار نظریه نسبیت عام اینشتین، ریاضیدان و فیزیکدانی به نام تئودور کالوزا سر خود را با معادلات آن گرم کرده بود و وقتی بُعد پنجم را به معادله اضافه کرد، به نکته‌­ای عجیب برخورد: هیچ اتفاقی نیافتاد! معادله­‌های نسبیت اهمیتی به تعداد بُعد موجود نمی­‌دهند. در واقع ابعاد را به این دلیل استفاده می­‌کنیم که نظریه، منطبق با جهان ما باشد.

اما کالوزا نکته­‌ای ویژه به بعد پنجم اضافه کرد که آن را به دور خود در چیزی با نام “شرایط استوانه” پیچیده شود. این مسئله باعث شکل­‌گیری چیز جدیدی شد: کالوزا معادله‌­های چهار بُعدی نسبیت عام را بیرون کشید و معادله‌­ای جدید بر جای ماند که شمایلی مانند الکترومغناطیس را نشان می­ داد.

به نظر می ­آمد اضافه­ کردن ابعاد شاید بتواند فیزیک را یکپارچه کند. حال که فکرش را می­‌کنیم، در واقع پی نخود سیاه دویدن بود. با این حال، چند دهه بعد اسکار کلاین سعی داشت ایدۀ کالوزا را از دید مکانیک کوانتوم بررسی کند. او متوجه شد اگر این ابعاد بیشتر وجود داشت و به گونه‌­ای منشأ وجود الکترومغناطیس بود، باید مچاله می­‌شد و به دور خود می­ پیچید (مثل نظریه کالوزا) اما بسیار کوچکتر و در حدود 35-10 متر.

خمینه­‌های متعدد نظریه­ ریسمان

اگر یک بُعد (یا ابعاد) اضافی اینقدر کوچک بوده باشد ما نمی­‌توانستیم متوجه آن بشویم. این مقدار آنقدر کوچک است که امیدی نمی­ رود بتوانیم با آزمایش­‌های انرژی­مند خود آن را تشخیص بدهیم. اگر این ابعاد به دور خودشان پیچیده­ شده­‌اند، پس هر زمانی که شما در ابعاد چهارگانه حرکت می­‌کنید در واقع میلیارد­ها بار آن ابعاد کوچک را پیموده‌­اید. ریسمان‌های نظریه­ ریسمان در این ابعاد حضور دارند.

با بررسی­‌های ریاضیاتی بیشتر کشف شد 6 بُعد فضایی-مکانی دیگری که در نظریه ریسمان مورد نیاز هستند باید بر اساس یک سری پیکربندی خاصی با نام خمینه یا منیفلدهای کالابی-یائو پیچیده شوند؛ اما نظریه­ ریسمان هیچ تک خمینه­ خاصی را تایید نکرده است. ما 10200000 خمینه داریم.

به نظر می­ آید وقتی شما 6 بعد را می‌­خواهید به دور خودشان بپیچانید و همۀ راه‌­های ممکن برای این کار را در اختیارشان قرار دهید، این عدد سر به فلک می­ کشد. راه­‌های بسیاری وجود دارد که این ابعاد اضافی را به دور خودشان پیچید. هر پیکربندی ممکنی بر روی ارتعاش ریسمان­‌های درون آنها تاثیر می­‌گذارد. از آنجایی که چگونگی ارتعاش ریسمان­‌ها رفتار آنها در جهانی بیرونی را مشخص می‌­کند، هر خمینه به شکل‌­گیری جهانی با قوانین فیزیک منحصر به خود، منتهی می­‌شود.

stride by tchaikovskyبنابراین تنها یک خمینه می‌­تواند جهانی که ما آن را می­‌بینیم بسازد اما کدام خمینه؟

شوربختانه نظریه­ ریسمان هنوز پاسخی برای این پرسش ندارد. مشکل اینجا است که نظریه­ ریسمان هنوز به پایان خود نرسیده است. رویکردهای متعددی وجود دارند که امید داریم با آنها به پاسخ اصلی برسیم اما در حال حاضر ما هیچ نظری در مورد میزان درستی آنها خود نداریم. ما هیچ امکانات ریاضیاتی برای دنبال­ کردن زنجیره نداریم؛ از خمینه‌­های به خصوص گرفته تا فیزیک جهان ِ ما.

پاسخ نظریه­ پردازان ریسمان به این مسئله را منظره می‌­نامند؛ چندجهانی متشکل از تمام جهان­‌های پیش­‌بینی شده با خمینه‌های مختلف که جهان ما نیز یکی از این جهان‌هاست. نظریه­ ریسمان امروزه در اینجا است؛ جایی در این منظره.

ترجمه: رضا کاظمی/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: livescience.com



ارسال یک پاسخ

لطفا دیدگاه خود را وارد کنید!
لطفا نام خود را در اینجا وارد کنید

این سایت از اکیسمت برای کاهش هرزنامه استفاده می کند. بیاموزید که چگونه اطلاعات دیدگاه های شما پردازش می‌شوند.

3 دیدگاه‌ها

  1. از این وسعت بی انتهایی که فعلا در آن مقیم هستیم حتی یک الکترون هم متعلق به امثال ما نیست پروتون که هیچ !!!! حالا خبر رسید شاید کیهان را ابعادی عظیم تر باشد . خوشا بحال صاحب یا صاحبانش که بر ثروت و مکنتشان افزوده میشود .

  2. سلام. خسته نباشید.
    ……
    چند روز است که در ذیل همین مقاله پرسشی را در رابطه با آن مطرح کرده‌ام، ولی هنوز هیچ پاسخی دریافت نکرده‌ام.
    آیا دلیل خاصی دارد؟
    امیدوارم موفق باشید. سپاس.

  3. سلام. ضمن عرض تشکر از زحمات شما، پرسشی دارم.
    در جایی از مقاله آمده است که تعداد خمینه‌ها ۱۰ به توان ۲۰۰/۰۰۰ است. آیا اشتباه نشده است؟ قبلا خوانده بودم که تعداد شکلهای ابعاد اضافی (و در نتیجه تعداد جهان‌های ممکن در گستره‌ی «چشم‌انداز» یا چند‌جهانی) برابر ۱۰ به توان ۵۰۰ است. کدامیک از این دو عدد درست است؟ سپاس.