در جستجوی ماهیت فضا و زمان

7
40

بیگ بنگ: دو محقق از پلی بالقوه میان نسبیت عام و مکانیک کوانتوم(دو نظریه برجسته در علم فیزیک) پرده برداشتند که می ­تواند فیزیکدانان را به تجدید نظری در خصوص ماهیت فضا و زمان وادار کند.

به گزارش بیگ بنگ، نظریه­ نسبیت عام آلبرت اینشتین، گرانش را به عنوان ویژگی هندسی فضا و زمان توصیف می­ کند. هر چه جرم یک جسم بیشتر باشد، تغییر بیشتری در فضا-زمان خواهد بود و این تغییر به شکل گرانش احساس می­ شود. در دهه­ ۱۹۷۰ میلادی، فیزیکدانان استیون هاوکینگ و یاکوب بکنشتاین متوجه ارتباطی میان قسمت سطحی سیاهچاله و ساختار کوانتومی میکروسکوپی آن شدند که آنتروپی‌اش را مشخص می­ کند. این موضوع نشان داد ارتباطی میان نظریه­ نسبیت عام اینشتین و مکانیک کوانتوم وجود دارد.

کمتر از سه دهه بعد، فیزیکدان نظری “خوان مالداسنا” ارتباط دیگری میان گرانش و دنیای کوانتوم کشف کرد. این ارتباط منجر به ارائه مدلی به این مضمون شد که فضا-زمان را می­توان با تغییر میزان درهم ­تنیدگی میان مناطق سطحی مختلف یک جسم، ایجاد یا نابود کرد. به بیانی دیگر، این مسئله به ما می­گوید فضا-زمان، حداقل همانطور که در مدل‌­ها توصیف شده است، محصول درهم ­تنیدگی میان اجسام است.

به منظور بررسی بیشتر این خط فکری، چونجون چائو و شان کارول از موسسه­ تکنولوژی کالیفرنیا(کل­تک) سعی کردند تا ببینند آیا می ­توانند ویژگی­‌های دینامیک گرانش(که از نسبیت عام با آن آشنا هستیم) را با استفاده از چارچوبی که فضا-زمان از درهم­ تنیدگی کوانتومی ایجاد می­ شوند را بدست بیاورند یا خیر. تحقیقات آنها به تازگی در مجلۀ arXiv منتشر شده است.

چائو و کارول با استفاده از مفهوم ریاضیاتی با نام فضای هیلبرت توانستند شباهت­‌هایی میان معادلات اصلی درهم ­تنیدگی کوانتومی و نسبیت عام پیدا کنند. این موضوع، ایدۀ ادغام فضا-زمان و گرانش از درهم ­تنیدگی کوانتومی را تایید می­ کند. کارول اظهار داشت قدم بعدی تحقیقات، مشخص­ کردن دقت فرضیات این مطالعات می ­باشد. او در این باره گفت: «یکی از آشکارترین راه‌­ها این است که چک کنیم آیا تقارن­‌های نسبیت در این چارچوب بازیابی شده‌­اند یا خیر. مخصوصا این نظریه که قوانین فیزیک بر سرعت حرکت شما در فضا بستگی ندارند.»

نظریه­ همه چیز

امروزه تقریبا تمام چیزهایی که ما از ابعاد فیزیکی کیهان می­دانیم را می­توان با نسبیت عام و مکانیک کوانتوم توضیح داد. نسبیت عام بسیاری از فعالیت­‌ها، مانند کهکشان‌ها یا سیارات را در مقیاس بزرگ توضیح می­دهد اما مکانیک کوانتوم به ما در درک ابعاد بسیار کوچک مانند اتم­ها و ذرات زیراتمی کمک می­ کند. گرچه به نظر این دو نظریه با یکدیگر قابل تلفیق نیستند. این مسئله باعث شده است تا فیزیکدانان در جستجوی نظریه­ همه ­چیز باشند. نظریه­‌ای که چارچوبی برای توضیح همه ­چیز، از جمله ماهیت فضا و زمان ارائه دهد.

چون گرانش و فضا-زمان بخش مهمی از “همه ­چیز” هستند، کارول معتقد است که تحقیقات او و چائو می­ تواند مسئله ادغام نسبیت عام و مکانیک کوانتوم را پیش ببرد. او اشاره کرد که مقالۀ آنها قطعیت نداشته و جامع نمی­باشد. او اظهار داشت: «تحقیقات ما هنوز در خصوص دیگر نیروهای طبیعت حرف زیادی برای گفتن ندارد، بنابراین ما هنوز فاصله­ زیادی با تلفیق “همه ­چیز” با یکدیگر داریم.»

با اینحال اگر ما به چنین نظریه­‌ای دست یابیم، می­تواند به یافتن پاسخی برای بزرگترین سوالات دانشمندان کمک کند. شاید ما بتوانیم ماهیت اصلی ماده تاریک، انرژی تاریک، سیاهچاله­‌ها و دیگر معماهای کیهانی را کشف کنیم. محققان در حال حاضر به دنبال استفاده از دنیای کوانتوم به منظور بهبود سیستم­‌های محاسباتی هستند. نظریه­ “همه­ چیز” می­تواند این فرایند را با گشودن دیدگاه­‌های تازه به این دنیای عجیب سرعت بخشد. در حالی که جستجوی دانشمندان برای نظریه­ همه ­چیز کم و بیش موفقیت‌­آمیز بوده است، به گفته­ کارول هر میزان از تحقیقات جدید(قطعی و…) می­تواند ما را یک قدم به یافتن این نظریه نزدیکتر کرده و عصر جدیدی در درک بشریت از کیهان آغاز شود.

ترجمه: رضا کاظمی/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: futurism.com

 


7 دیدگاه ها

  1. با تشکر از اقای کاظمی عزیز.
    امیدوارم تو دوران ما و عصر ما دانشمندان به این نظریه و ساختار کلی کیهان دست پیدا کنند.
    دور نیست اون روزی که ما انسانها ساختار فضا زمان را درک می کنیم و تکنولوژی و دانش ما به جایی میرسه که مرزهای منظومه شمسی مون رو فتح می کنیم و اقمار و سیاره های دیگه رو به امید دنیاهای جدید کاوش می کنیم.
    یاعلی موفق باشید.

  2. به بیانی دیگر، این مسئله به ما می­گوید فضا-زمان، حداقل همانطور که در مدل‌­ها توصیف شده است، محصول درهم ­تنیدگی میان اجسام است.
    این یعنی چه؟ لطفا اگر کسی می داند آن را واضحتر توضیح دهد

دیدگاهتان را بنویسید

Please enter your comment!
Please enter your name here

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