معرفي كتاب: نظريه ريسمان

2
2248

بیگ بنگ: درك مفاهيم نظريه‌ي ريسمان، به معناي درك جنبه‌هاي اساسي واقعيت در بنيادي‌ترين سطوح است. آيا جهان‌هاي موازي وجود دارند؟ فقط يك قانون طبيعت وجود دارد يا تعداد بي‌شمار از آن؟ چرا جهان ما از قانون‌‌هاي كنوني پيروي مي‌كند؟ سفر در زمان ممكن است؟ جهان ما واقعاً چند بعد دارد؟

فيزيك‌دانان با اشتياق به دنبال پاسخ اين پرسش‌ها هستند. آنچه دانشمندان را اين قدر در مورد اين نظريه هيجان‌زده كرده است، اين است كه نظريه ريسمان محتمل‌ترين كانديد يك نظريه‌ي موفق از گرانش كوانتومي است. گرانش كوانتومي نظريه‌اي است كه دانشمندان اميدوارند دو قانون اصلي فيزيك جهان را با هم يكي كنند. قوانيني كه در حال حاظر دو نوع رفتار كاملاً متفاوت را به دوشكل كاملاً مختلف توصيف مي‌كنند و در حوزه‌اي كه هيچ كدام به طور كامل جواب نمي‌دهند، واقعاً نمي‌دانيم چه اتفاقي در حال رخ دادن است.

94622062نام اصلي: String Theory For Dummies
نظريه ريسمان
نوشته‌ي : اندرو زيمرمن جونز (Zimmerman Jones, Andrew)
ترجمه: مريم ذوقي
انتشارات: آوند دانش، 1394
(تحت امتياز انتشارات وايلي)
موضوع: فيزيك – نظريه ريسمان
چاپ اول، 1394
تعداد صفحه:384 ص – مصور
قيمت: 28500 تومان

اين كتاب شامل نظرياتي است كه احتمالاً در سال‌هاي آتي، كاملاً غلط از آب در مي‌آيند. نظريات ديگري هم در كتاب وجود دارد كه ممكن است سرانجام ثابت شود قوانين بنيادي جهان ما هستند و شايد هم مبناي كاملاً جديدي از علم و فناوري شوند. كسي چه مي‌داند آينده چه تقديري را براي نظريه‌ي ريسمان رقم خواهد زد.

در نگارش اين كتاب، تلاش شده است كه موارد زير رعايت شود:

اطلاعاتي ارائه گردد كه براي درك نظريه‌ي ريسمان لازم است (شامل مفاهيم فيزيكي اثبات‌شده‌اي كه از نظريه‌ي ريسمان قديمي‌تر‌ند).

بازگويي موفقيت‌هاي نظريه‌ي ريسمان تا به امروز

شرح كانال‌هاي مطالعاتي كه مي‌كوشند مدارك بيشتري براي نظريه‌ي ريسمان جمع‌آوري كنند.

بررسي مفاهيم مبهم و حدسي نظريه‌ي ريسمان

مطرح ساختن ديدگاه‌هاي انتقادي ضد نظريه‌ي ريسمان و برخي از جايگزين‌هاي به نظر مفيد را، در صورت شكست آن.

ايجاد سرگرمي و تفريح همراه با اهداف بالا

اجتناب از مباحث رياضي نظريه‌ي ريسمان تا آنجا كه مي‌شد. (نظريه‌ي ريسمان صرفاً نظريه‌اي رياضياتي است. يعني بر مبناي معادلات رياضياتي ساخته شده كه به روش‌هاي مشخص مي‌توان آن‌ها را معنا كرد. اگر پيش از اين هرگز فيزيك نخوانده باشيد، شايد عجيب به نظر برسد، اما در حقيقت همه‌ي نظريه‌هاي فيزيكي به زبان رياضيات بيان مي‌شوند).

اين كتاب طوري نوشته شده است كه آساني بتوانيد اطلاعات مورد نيازتان را به دست آوريد، آن را بخوانيد و متوجه شويد. اين كتاب طوري طراحي شده است كه تا حد ممكن، روند تاريخي پيشرفت نظريه را دنبال كند، اگرچه خيلي از مفاهيم نظريه‌ي ريسمان به هم مربوط‌اند. با اين حال سعي بر اين شده كه هر فصل به تنهايي قابل فهم باشد.

بخش اول: معرفي نظريه‌ي ريسمان

در بخش اول كتاب، مفاهيم اصلي نظريه‌ي ريسمان به صورت خيلي كلي معرفي شده‌اند. در اين باره مي‌خوانيد كه چرا دانشمندان براي يافتن نظريه‌ي گرانش كوانتومي تا اين اندازه مشتاق‌اند. همچنين نگاهي كوتاه به موفقيت‌ها و شكست‌هاي نظريه مي‌اندازيد.

بخش دوم: فيزيكي كه نظريه‌ي ريسمان بر آن بنا شده است

نظريه‌ي ريسمان بر مبناي پيشرفت‌هاي علمي مهم، در تقريباً 70 سال اول قرن بيستم بنا شده است. در اين بخش درمي‌يابيد كه فيزيك‌دانان و به طور كلي دانشمندان، چطور چيزهايي را مي‌آموزند و آموخته‌هاي آن‌ها تا كنون چيست؟ بخش دوم شامل فصل‌هايي در مورد چگونگي تحول علم فيزيك كلاسيك (يعني قبل از اينشتين)، نظريه‌ي نسبيت اينشتين، فيزيك كوانتوم و يافته‌هاي جديدتري از فيزيك ذرات و كيهان‌شناسي است. پرسش‌هايي كه در اين فصل مي‌آيد، همان‌هايي هستند كه نظريه‌ي ريسمان در تلاش براي پاسخ به آن‌ها است.

بخش سوم: ساختن نظريه‌ي ريسمان: نظريه‌ي همه‌ چيز

در اين بخش در مورد تولد و رشد نظريه‌ي ريسمان از 1968 تا 2009 بحث خواهد شد. تحولات جالب نظريه در اينجا قرار دارد. فصل 12 در مورد روش‌هايي است كه بتوان به كمك آن‌ها مفاهيم نظريه ريسمان را امتحان كرد.

بخش چهارم: كيهان ديده نشده: نظريه‌ي ريسمان در مرزهاي دانش

در اينجا، نظريه‌ي ريسمان در قالب گشت و گذاري در جهان و بررسي مفاهيم مهم با جزئيات بيشتر ارائه مي‌شود. فصل 13 روي مفهوم ابعاد اضافه، كه محور اصلي اكثر مطالعات نظريه‌ي ريسمان است، تمركز دارد. فصل 14 به بررسي مفاهيم كيهان‌شناسي مي‌پردازد و اين‌كه نظريه‌ي ريسمان چگونه ممكن است ويژگي‌هاي خاصي از جهان ما را توضيح دهد. حتي جالب‌تر از آن، در فصل 15 و 16 خواهيد ديد كه نظريه‌ي ريسمان در مورد جهان‌هاي موازي احتمالي و امكان سفر در زمان چيزهايي براي گفتن دارد.

بخش پنجم: ديگران چه مي‌گويند: انتقادات و جايگزين‌ها

در اين بخش وقتي در مورد انتقادات وارد بر نظريه‌ي ريسمان مي‌خوانيد، بحث به اوج خود مي‌رسد. نظريه‌ي ريسمان تا به اثبات رسيدن هنوز راهي طولاني در پيش دارد و دانشمندان بسياري بر اين باورند كه در جهت اشتباه پيش مي‌رود. در اين قسمت درمي‌يابيد چرا چنين است و مي‌بينيد آنها جايگزين‌هايي را، از جمله گرانش كوانتومي حلقه‌اي (بزرگ‌ترين رقيب نظريه‌ي ريسمان)، مطرح كرده‌اند. به اين ترتيب اگر نظريه‌ي ريسمان غلط باشد، دانشمندان به جستجوي پاسخ براي پرسش‌هايي كه در صدد حل آنها هستند، ادامه خواهند داد.

بخش ششم:  بخش ده‌تايي‌ها

به رسم كتاب‌هاي For Dummies، فصل آخر اين كتاب نيز فهرستي از ده موضوع را ارائه كرده است. فصل 20 ده سوال مهم فيزيك را كه دانشمندان اميدوارند نظريه‌ي همه چيز (شامل نظريه‌ي ريسمان) به آن پاسخ دهد، جمع‌بندي مي‌كند. فصل 21 به ده نظريه‌‌پرداز ريسمان اختصاص دارد كه براي پيشبرد اين شاخه، چه با تحقيقاتشان و چه با معرفي مفاهيم نظريه‌ي ريسمان به دنيا از طريق كتاب‌هاي شناخته‌شده‌شان خدمات شاياني ارائه داده‌اند.

بايد توجه داشت كه در حال حاضر كسي نمي‌داند نسخه‌ي نهايي اين نظريه به چه شكل خواهد بود. دانشمندان اطلاعات مبهمي از مفاهيم موجود در نظريه دارند، اما هيچ كس به معادله‌ي نهاي آن كه معرف كل نظريه‌ي ريسمان در دنياي ما باشد، دست نيافته است و آزمايش‌ها نيز تا كنون قادر به اثبات آن نبوده‌اند. (اگرچه در رد آن هم موفق نبوده‌اند). فيزيك‌دانان نسخه‌هاي ساده شده‌اي از معادله را به وجود آورده‌اند، اما آن هم هنوز جهان‌مان را كاملاً توصيف نمي‌كند.

Sبه قسمت‌هايي از متن كتاب توجه فرماييد:

اصل هولوگرافي كاملاً غير منتظره است. شما حتماً فكر مي‌كنيد اطلاعاتي كه براي توصيف يك فضا لازم است، بايد متناسب با حجم آن باشد. (توجه كنيد كه در مورد فضاهاي بيش از سه بعد، حجم عبارت دقيقي نيست. «ابرحجم» 4 بعدي عبارت است از طول ضرب‌در عرض ضرب‌در ارتفاع ضرب در يك بعد مكاني ديگر. فعلاً بعد زمان را فراموش كنيد).

اين اصل را به دو طريق مي‌توانيد در نظر بگيريد:

  • عالم ما فضايي 4 بعدي‌ است كه با مرزهايي 3 بعدي هم‌ارز است.
  • عالم ما مرز 4 بعدي از يك فضاي 5 بعدي است كه همان اطلاعات را دارد.

ما در سناريوي 1، در فضاي درون مرز زندگي مي‌كنيم و در سناريوي شماره‌ي 2، روي مرز هستيم كه واقعيتي از مرتبه‌ي بالاتر كه مستقيماً دركش نمي‌كنيم، نشان مي‌دهد. هر دو نظريه در مورد ماهيت جهاني كه در آن زندگي مي‌كنيم، مفاهيم عميقي دارند.

با وجود اينكه اصل هولوگرافي در سال 1993 ارائه شد، حتي لئونارد ساسكيند مي‌گويد: « فكر مي‌كردم دهه‌ها طول بكشد تا روشي براي تأييد اين اصل پيدا شود.» بعد از آن، در سال 1997، فيزيك‌دان آرژانتيني خوان مالدسانا با الهام از اصل هولوگرافي مقاله‌اي منتشر كرد كه چيزي با نام تطابق پاد-‌دوسيتر/ نظريه‌ي ميدان همديس (يا تطابق AdS/CFT) را پيشنهاد داد كه اصل هولوگرافيك را به مركز توجه نظريه‌ي ريسمان تبديل كرد.

در اين تطابق مالداسنا دوگاني جديدي را بين نظريه‌ي پيمانه‌اي تعريف‌شده روي مرزي 4 بعدي (سه بعد مكاني و يك بعد زماني) و ناحيه‌اي 5 بعدي (چهار بعد مكاني و يك بعد زماني) مطرح كرد. به نوعي او نشان داد شرايطي وجود دارد كه تحت آن سناريوي شماره‌ي 2 اصل هولوگرافي امكان‌پذير است. طبق معمول نظريه‌ي ريسمان، يكي از اين شرايط، ابرتقارن شكسته نشده است. در واقع، جهان نظري‌اي كه او مطالعه مي‌كرد، بيشترين مقدار ممكن ابرتقارن را داشت، يعني ابرمتقارن بيشينه بود.

شرط ديگر آن بود كه فضاي 5 بعدي، چيزي به نام فضاي پاد-‌دومسيتر باشد، يعني انحناي منفي داشته باشد. جهان ما (حداقل در حال حاضر) بيشتر به فضاي دوسيتر شبيه است. به همين علت، هنوز ثابت نشده كه تطابق (يا چيزي شبيه به آن) در مورد جهان خودمان صادق باشد. (گرچه، هزاران مقاله در مورد آن نوشته شده باشد).

حتي اگر به نظر برسد كه اين دوگانگي كاملاً درست نيست، حجم انبوهي از تحقيقات نظري روزافزون اين ايده را تأييد مي‌كند كه نوعي انطباق بين نظريه‌ي ريسمان و نظريه‌ي پيمانه‌اي، ولو در تقريب‌هاي پايين وجود دارد. محاسبات دشوار در يكي از اين نظريه‌ها ممكن است در ديگري واقعاً راحت باشد. اين مطلب به تأييد اين مسئله كمك كرده است كه اصل هولوگرافي سرانجام ممكن است به عنوان اصلي بنيادين از نظريه‌ي ام (M) پذيرفته شود.

همچنين اصل هولوگرافي و به ويژه تطابق (AdS/CFT) ممكن است در درك بيشتر ماهيت سياه‌چاله‌ها به دانشمندان كمك كند. آنتروپي يا بي‌نظمي سياه‌چاله‌ها متناسب با سطح آن است نه حجمش. اين از مباحثي است كه از اصل هولوگرافي حمايت مي‌كند. زيرا عقيده بر آن است كه توضيحات فيزيكي بيشتري در مورد سياه‌چاله‌ها به دست خواهد داد.

فهرست مطالب

مقدمه

بخش 1)  معرفي نظريه‌ي ريسمان

فصل 1: نظريه‌ي ريسمان واقعاً چيست؟

فصل 2:  جاده‌ي فيزيك به گرانش كوانتومي منتهي مي‌شود

فصل 3:  موفقيت‌ها و شكست‌هاي نظريه‌ي ريسمان

بخش 2)  فيزيكي كه نظريه‌ي ريسمان بر آن بنا شده است

فصل 4: مقدمه‌چيني براي نظريه‌ي ريسمان: آشنايي با روش علمي

فصل 5:  آنچه بايد درباره‌ي فيزيك كلاسيك بدانيد

فصل 6:  متحول‌كردن فضا و زمان: نسبيت اينشتين

فصل 7:  مروري بر اصول مكانيك كوانتومي

فصل 8:  مدل استاندارد فيزيك ذرات

فصل 9:  فيزيك در فضا:  بررسي كيهان‌شناسي و اخترفيزيك

بخش 3)  ساختن نظريه‌ي ريسمان: نظريه‌ي همه‌چيز

فصل 10:  ريسمان‌هاي اوليه و ابرريسمان‌ها:  كشف نقطه‌ي آغاز نظريه

فصل 11:  نظريه‌ي M  و فراتر از آن:  گردهم آوردن نظريه‌ي ريسمان

فصل 12:  نظريه‌ي ريسمان به بوته‌ي آزمايش گذاشته مي‌شود

بخش 4)  كيهان ديده‌نشده: نظريه‌ي ريسمان در مرزهاي دانش

فصل 13:  جاباز كردن براي ابعاد اضافه

فصل 14:  جهان ما – نظريه‌ي ريسمان، كيهان‌شناسي و اخترشناسي

فصل 15:  جهان‌هاي موازي:  شايد شما در آنِ واحد بتوانيد دو جا باشيد

فصل 16:  سفر در زمان

بخش 5)  ديگران چه مي‌گويند:  انتقادها و جايگزين‌ها

فصل 17:  نگاهي دقيق‌تر به مجادلات نظريه‌ي ريسمان

فصل 18:  گرانش كوانتومي حلقه‌اي، بزرگترين رقيب نظريه‌ي ريسمان

فصل 19:  بررسي ساير روش‌ها براي توضيح جهان

بخش 6)  بخش ده‌تايي‌ها

فصل 20:  ده سوالي كه نظريه‌ي همه چيز (در حالت ايده‌آل) بايد بتواند به آن پاسخ دهد.

فصل 21:  ده نظريه‌پرداز برجسته‌ي ريسمان

سایت علمی بیگ بنگ: bigbangpage.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.

2 دیدگاه‌ها