نظریه‌ی ریسمان

مدیران انجمن: javad123javad, parse

ارسال پست
Enjoy-physics

عضویت : دوشنبه ۱۴۰۰/۱/۲۳ - ۰۵:۵۳


پست: 55

سپاس: 25

نظریه‌ی ریسمان

پست توسط Enjoy-physics »

نظریه‌ی ریسمان - قسمت اول
ریسمان‌ها .jpg
ریسمان‌ها .jpg (131.58 کیلو بایت) مشاهده 238 مرتبه

نظریه‌ی ریسمان یکی از پیچیده‌ترین نظریه‌های فیزیک است که با هدف ایجاد وحدت و هماهنگی میان نیرو‌ها‌ی طبیعت و فرمول‌بندی همه‌ی قوانین طبیعت در یک نظریه‌ی واحد طراحی شده است.

طبق نظریه ریسمان، اجزای اولیه‌ی غیرقابل تقسیم و غیر‌قابل رویت که همه‌ی جهان اطراف ما از جمله نیرو‌ها را به‌وجود آورده‌اند، ریسمانهای فوق العاده ریز و قابل ارتعاش انرژی هستند. ریسمان‌ها دیدگاه‌ها‌ی ما درمورد جهان اطراف از جمله بافت فضا را تغییر می‌دهند. طبق دیدگاه اینشتین، فضا می تواند تاب‌خورده و قابل انعطاف باشد. حتی گاهی ممکن است یک دالان یا میان‌بر کیهانی به نام کرم‌چاله در آن وجود داشته‌باشد.

فرض کنید بخواهیم از طریق یک کرم چاله در کوتاه‌ترین زمان به سفر بپردازیم. برای ایجاد یک کرم‌چاله، ناچاریم بافت فضا را سوراخ کنیم. متاسفانه طبق قوانین اینشتین، فضا می تواند پیچ و تاب بخورد ولی نمی‌تواند پاره شود. اما نظریه‌ی ریسمان میگوید که همیشه حق با اینشتین نبوده است.


برای درک بهتر این موضوع از فاصله‌ای بسیار نزدیک‌تر به بافت فضا نگاهی می‌اندازیم. اگر ما می‌توانستیم به‌اندازه‌ی یک میلیون میلیاردیم حالت طبیعی خود کوچک شویم، وارد دنیا‌ی کوانتوم می‌شدیم، دنیا‌ی قوانینی که چگونگی رفتار اتم ها را کنترل می‌کنند. در آنجا ساختار فضا تصادفی و آشفته است و شکاف‌ها و پارگی‌ها در آنجا رایج و مرسوم هستند.

اما چه چیزی مانع گسترش این پارگی‌ها شده و از بروز یک فاجعه‌ی کیهانی جلو‌گیری می‌کند؟
هنگامی که یک ریسمان شروع به حرکت در فضا می‌کند، لوله‌ای پشت سر خود به‌جا می‌گذارد که مانند یک حباب، شکاف‌ها را در بر می‌گیرد و مثل یک سپر حفاظتی عمل می‌کند. پس تصور رشته‌ها به‌عنوان ریز‌ترین اجزا‌ی فضا، به ما نشان می‌دهد که فضا بسیار پویا‌تر و تغییر پذیر‌تر از آن است که حتی اینشتین تصور داشته است و این نشان می‌دهد که امکان پاره‌شدن بافت فضا وجود دارد.


یکی از بزرگ‌ترین جاذبه‌ها‌ی ریسمان، تنوع آن‌ها است. ریسمان‌ها می‌توانند به طرق مختلف مرتعش‌شده و بسته به نوع ارتعاش آن‌ها، تمام ذرات بنیادی طبیعت خلق‌شوند و ما آرزو داریم که بتوانیم با تسلط بر ریتم ریسمان ها فرصت خوبی برای توصیف همه‌ی مواد و نیرو‌ها‌ی طبیعت، از ریز‌ترین ذرات زیر‌اتمی تا کهکشان‌ها‌ی فضایی به‌دست‌آوریم.
اما به نظر می‌رسد کمی تند‌رفته‌باشیم، چون به‌جا‌ی یک نظریه، پنج نظریه‌ی ریسمان مختلف تولید‌شده است که همه‌ی آن‌ها با ریسمان‌ها‌ی ریز مرتعش در ارتباط هستند ولی جزئیات ریاضی آن‌ها متفاوت است. این پنج نظریه با پنج نام مختلف شناخته می‌شوند:

-نوع I
-نوع IIA
-نوع IIB
-نوع HO
-نوع HE


فرق بین این نظریه‌ها از لحاظ ریاضی بسیار پیچیده است.
پس اگر تئوری ریسمان قرار است تئوری همه چیز باشد، می تواند در پنج تئوری ظاهر شود؟ آیا این منظور ما از تئوری واحد را زیر سوال نمی‌برد؟


تئوری M انقلاب بزرگی در جهان علم

در سال ۱۹۵۵ نظریه‌پردازان ریسمان برای کنفرانس سالانه در دانشگاه کالیفرنیای جنوبی جمع شدند. در این میان شخصی به نام ادوارد ویتن که به عنوان یکی از بزرگ‌ترین فیزیکدانان معاصر شناخته می‌شود، سخنرانی مشهور خود را ارائه داد.
او سعی کرده بود راه حل هر یک از تئوری‌ها را در هر بعدی به‌دست آورد و به این نتیجه رسیده بود که ۵ تئوری، فقط ۵ شکل مختلف نگاه به یک چیز بوده است. در واقع ادوارد ویتن تئوری ریسمان را یگانه کرد و نام آن را تئوری M گذاشت. این نظریه انقلاب بزرگی در سراسر جهان بر‌پا کرد.


تا قبل از نظریه‌ی M به نظر می رسید برای درست بودن نظریه‌ی ریسمان به فضا- زمان ۱۰ بعدی نیاز داشتیم که شامل سه بعد آشنای فضا و یک بعد زمان و ۶۶ بعد اضافه‌ی ریز تاب خورده که ما توانایی درک آن‌ها را نداریم.
اما نظریه‌ی ریسمان به ۱۱ بعد نیاز دارد یعنی یک بعد فضایی دیگر نیز دارد. جا‌ی تعجب نیست که فقط «سه + یک» بعد را درک می کنیم چون مغز ما برای درک فضا‌ی سه بعدی که در زندگی روزمره با آن سر‌وکار داریم ساخته شده است.

تئوری M نه تنها می تواند در‌بر‌دارنده‌ی ریسمان‌ها‌ی مرتعش باشد، بلکه می‌تواند ذرات نقطه‌ای، غشاء‌ها‌ی دو‌بعدی، حباب‌ها‌ی سه‌بعدی و دیگر اشیایی را در‌بر بگیرد که وقتی بعد‌ها‌ی فضا بر بیش از ۹ بعد بالغ می شوند، درک و تجسم آنها دشوار‌تر است. بعد اضافه‌ای که ویتن به نظریه اضافه کرد، اجازه می‌دهد تا یک ریسمان کشیده‌شده و به‌صورت یک پوست (membrane) در‌بیاید که می تواند سه بعدی یا بیش‌تر باشد و می‌تواند رشد‌کرده و به بزرگی عالم هستی شود.
در نتیجه این احتمال که عالم ما می تواند روی یک پوست واقع شده‌باشد که در فضایی با ابعاد بالا‌تر قرار گرفته است، به‌وجود آمد.
another universe .jpg
another universe .jpg (79.71 کیلو بایت) مشاهده 235 مرتبه
اگر پوستی در فضایی با ابعاد بالا‌تر‌ی قرار‌گرفته‌باشد که ذرات و اتم‌ها‌ی ما نتوانند از آن رد شوند، مانند این است که ما نتوانیم چیزی که خارج از پوسته‌ی جهان ما قرار دارد را لمس کنیم و با خارج از آن ارتباط برقرار‌کنیم.

یک میز بیلیارد بزرگ را تصور کنید، خود میز را فضای سه بعدی و توپ های بیلیارد را اتم‌ها و ذراتی که عالم را بوجود آورده‌اند تصور‌کنید. توپ‌ها‌ی بیلیارد روی میز باقی می‌مانند اما وقتی توپ‌ها با هم برخود‌کنند چیزی مانند امواج صوتی در طول میز منتشر می‌شود.

ایده این است که جاذبه می‌تواند مانند امواج صوتی عمل‌کند و به خارج از غشاء ما انتقال پیدا‌کند. نظریه‌ی M ، تعریف دیگری از ذرات و نیرو ها‌ی موجود در عالم هستی ارائه می‌کند. هر چیزی که می‌بینیم مانند ماده و نور از ریسمان‌ها‌ی ته باز ساخته‌شده‌اند که به غشا‌ی ما گره خورده‌اند.

اما رشته‌ها‌یی با حلقه‌ها‌ی بسته هم وجود دارند که یک نوع از آن‌ها گراویتون نامیده می‌شود که عامل جاذبه است. این که گراویتون‌ها از حلقه‌ها‌ی بسته درست شده‌اند یعنی هیچ قیدی به غشا‌ی ما ندارند و می‌توانند به بعد‌ها‌ی دیگر انتقال پیدا‌کنند و با کاستن از قدرت جاذبه، آن را در مقایسه با دیگر نیرو‌ها‌ی طبیعت ضعیف جلوه‌دهند.
اگر عوالم دیگری وجود داشته‌باشند این امکان وجود دارد که بتوان به‌وسیله‌ی تبادل امواج گرانشی با جهان‌ها‌ی دیگر ارتباط برقرار‌کرد.
contact.jpg
contact.jpg (61.14 کیلو بایت) مشاهده 238 مرتبه

ارسال پست