نقطه شروع نظریه ریسمان به سال( 1968 / 1347) بازمی گردد .

که دو دانشمند به نامهای گابریل و نتریانوو ماهیکوسوزوکی به طور مستقل در بررسی کتابهای اویلرریاضی دان به معادله ای از اویل برخورد نمودند که این معادله که تابع تبای اویل نام داشت به طور عجیبی توصیف گر دنیای زیر اتمی بود . به طوری که مثل این بود که تصویرگر برخورد دو مزون در انرژی های بسیار زیاد باشد . این می توانست کشف مهمی در ذرات بنیادی محسوب شود چرا که از آنجا که می دانیم فیزیک تجربی مشتمل بر داده هایی است که یک فیزیکدان در آزمایش های متعدد از یک پدیده بدست می آورد و گاهی برای رسیدن به نتایج باید یک آزمایش را بارها و بارها تجربه کرد و این مسأله درحوزه ذرات زیر اتمی بغرنجتر می شد زیرا برای پی بردن به فیزیک ذرات زیر اتمی فیزیکدانان مجبورهستند که در برخورددهنده هایی قوی و بزرگ ذرات را با یکدیگر برخورد داده و ذرات ریز اتمی حاصل از این برخوردها را شناسایی و دسته بندی کنند و این عمل کاری بغایت سخت و مشکل می نمود به طوری که این را حوزی مشکل علم فیزیک تلقی می کردند اما وقتی فرمولی به دست شما برسد که بدون آزمایش و به صورت حدس زدن سایر جوابهای آزمایشات را که در ماتریس خاص تفرق لازم است و هر مؤلفه و صحیت خاصی از برخوردهای گوناگون را نشان می دهد . جای بسی خوشحالی برای فیزیکدانان آن حوزه از علم خواهد داشت نظریه بشدت متقارن بدون هیچ پارامتر تعدیل پذیر .

به ادامه مطلب بروید
 


پس پژوهش دربارة این کشف مشخص شد که معادله مدل ونتزیانوترتیب اولیه ماتریس S بوده و تصویر کلبی نیست بلکه تصویرکلی تر به صورت دنباله نامتناهی از عبارات ریاضی را نشان می  دهد که مدل ونتریانو تنها اولین ودر عین حال مهم ترین جمله این دو دنباله می باشد .

سرانجام در پی اصلاح این مدل دو فیزیکدان به نام های یویچیر و نامبو و تتسوگوتو موفق به تعیین ویژگی کلیدی این مدل یعنی ریسمان های مرتعش شدند این ویژگی ها همان چیزی بود که باعث می شد مدل به خوبی کار کند . در این مدل وقتی ریسمان به ریسمانی برخورد می کرد ماتریس S ایجاد می شود که بوسیله مدل ونتریانو تعریف می شود . در این تصویر ذره چیزی نیست به غیر از یک لرزش یا نتی نواخته شده بر روی ریسمان بعد از آن با وارد کردن مفهوم راسپین به این مدل کارائی آن را در ذرات بالا بردند به طوری که جوابگوی ذرات یا اسپنهای صحیح غیرصحیح بود . و باز به نظر دانشمندان این نظریه ومدل برای توسعه مفهومی خاص را کم داشت که آن مفهوم میدان بود . یک میدان جسمی ریاضی است که در هر نقطه فضا مقادیر متفاوتی را اختیار می کند بنابراین میدان قدرت نیروهای مغناطیسی ، الکتریکی یا هسته ای را می توان در هر نقطه جهان تعیین کنیم . پس لاجرم به یک نظریه میدان برای ریسمان ها نیاز بود تا امکان خلاصه کردن کل محتویات نظریه تنها در یک معادله فراهم آید .

که البته این مهم در سال (1974/ 1353) به تحقق پیوست و نظریه میدان ریسمان هادر قالب معادله ای ارائه شد که این معادله قدرت داشت تمام ویژگی های  مدل ونتریانو ، تمام جملات تقریب بی نهایت ها ، و تمام ویژگی های ریسمان در حال چرخش را ارائه دهد . و تقارن های موجود در نظریه به قدرت و زیبائی آن می افزود زمانی که ریسمان ها در فضا –ز مان حرکت می کنند سطوح دو بعدی شبیه به نوار را جاروب می کنند استفاده از دستگاه های مختصات برای توصیف این فضای دو بعدی نظریه را تغییر نخواهد داد .

 

اشکال عمده ای که به نظریه ریسمان وارد کردند

کلاولس کشف کرد که مدل اصلی ونتزیانو ایراد ریاضی کوچکی دارد که برای رفع این اشکال باید فضا – مکان بیست و شش بعد داشته باشد این مسئله فیزیکدانان را تکان داد چنین مسئله ای هرگز در تمام تاریخ علم دیده نشده بود .

هیچ کجا نظریه دیگری نمی یابیم که ابعاد خود را انتخاب کند پس این دوران رکود علکی این نظریه را به همراه داشت زیرا مورد رقبت فیزیکدانان قرارنگرفت بلکه از چشم آنها افتاد .

اما در این دوران دو فیزیکدان به نام های جان شوارتز و جوئل شرک تصمیم گرفتند روی مدل ریسمان پژوهش های خود را ادامه دهند . اما مسئله دیگری ظهور کرد تا به حال فکر می کردند که مدل ریسمان حداقل در زمینه برهم کنش های هسته ای قوی کارآمد است اما با پی گیری معادلات متوجه شدند که در محاسبات ذره ای را پیش بینی می کنند که در فعل و انفعالات هسته ای وجود ندارد و دارای جرم صفرواسپین 2 بود که هر کاری کردند که به نحوی این ذره را حذف کنند نتوانستند هر زمان برای حذف این ذره تلاشی صورت می گرفت مدل از هم پاشیده می شد. به نظر می رسید این ذره ناخواسته با اسپن  به نوعی راز کل مدل را دربرداشته است . برای بیرون آمدن ازاین تنگنا شرک حدس جسورانه ای زد . وی خاطرنشان کرد که این ذره همان گراوتیون است و راز اتصال مکانیک کوانتومی به  نسبت در آن نهفته است به بیان دیگر نظریه نسبیت عام انیشتین به شکل پایین ترین ارتعاش یا نت موسیقی از ابرریسمان پدید می آید . در حالی که در دیگر نظریه های کوانتمی فیزیکدانان اصراردارند که از نزدیک شدن به گرانش اجتناب کنند اما در این نظریه گرانش یکی از جوابها و ملزومات معادلات بود و این نشان می داد که نظریه ریسمان نه تنها برای فعل و افعالات هسته ای مفید است بلکه نظریه همه چیز است .

در سال (1984/ 1363) جان شواتز و مایک گرین نشان دادند که نظریه ریسمان ها خالی از تمام تناقضاتی است که دیگر نظریه ها را درگیرخود می کند و فارق از هرگونه واگرائی ریاضی می باشد پس نظریه ریسمان کاندید وپیشتاز برای نظریه همه چیز گردید .

چهرزیبا و ساده نظریه ریسمان

بر اساس نظریه ریسمان ها ، اگر یک ابرمیکروسکوپ داشته باشیم و بتوانیم به دقت به قلب یک الکترون بنگریم نه یک ذره نقطه ای بلکه ریسمان مرتعشی را مشاهده خواهیم کرد که طول آن از مرتبه طول پلانک سانتی متر است . اگر این ریسمان به ارتعاش درآید با تغییر بسامد ارتعاش آن صدای آن تغییر خواهد کرد و باصلاح ممکن است الکترون به نوترینو تبدیل شود . و اگردوباره آن را به ارتعاش درآوریم می تواند به یک کوارک تبدیل شود . در حقیقت اگر ریسمان را با شدت های مختلف به لرزه درآوریم می توان آن را به هرکدام از ذرات زیر اتمی شناخته شده مبدل نمود . به این ترتیب نظریه ریسمان ها می تواند به راحتی این موضوع را توضیح دهد که چرا تعداد ذرات زیراتمی تا به این حد زیاد است . آنها چیزی نیستند جز نت های متفاوت که می توان برروی یک ابرریسمان نواخت .

پس در حقیقت چیزی که اصلی است ریسمان است الکترون و کوارکها موجودات اصلی نیستند و در حقیقت تمام زیر ذرات موجود در جهان را می توان به صورت ارتعاشات متفاوت یک ریسمان نشان داد که هارمونی های ریسمان همان قوانین فیزیک هستند .

ریسمان ها می توانند از طریق شکافتن و دوباره پیوند خوردن با یکدیگر بر هم کنش داشته باشند این همان برهم کنش هایی هستند که بین الکترون ها و پرتونها در اتم شاهد آن هستیم . به این ترتیب با کمک نظریه ریسمان می توان تمام قوانین فیزیک هسته ای و اتمی را ایجاد کرد .

آهنگ هایی را که می توان برای ریسمان ها نوشت به قوانین شیمی مربوط می شود اکنون می توان جهان را به شکل سمفونی عظیمی از ریسمان ها تعبیر کرد .

چشم دل باز کن که جان بینی                          آنچه نادیدنی نیست آن بینی

نظریه ریسمان ها علاوه بر اینکه ذرات نظریه کوانتوم را به صورت نت های موسیقی جهان معرفی می کند ، قادر است نظریه نسبیت انیشتین را نیز توضیح دهد . پایین ترین ارتعاش ریسمان یعنی ذره اسپین 2 با جرم صفر را می توان به صورت گراویتون تفسیر کرد .

اگر بر هم کنش این گراویتون را محاسبه کنیم می توانیم به دقت نظریه قدیمی گرانش انیشتین را به شکل کوانتومی آن بدست آورد وقتی ریسمان حرکت می کند یا پاره می شود یا مجدداً ترمیم می شود . محدودیت های زیادی بر روی فضا – زمان اعمال می کند . بنابراین نظریه ریسمان ها به سادگی نظریه انیشتین را بدون نیاز به هیچ کاری توضیح می می دهد پس این موسیقی کیهانیست که از آشفتگی نظم می سازد زیرا که ریتم هم آوازی را رواگرایی تحمیل می کند ، آهنگ پیوستگی را بر جدائی تحمیل می کند و هارمونی سازگاری را بر ناهماهنگی تحمیل می کند .

ریسمان ها نظریه ای که کمترین ناهنجاری ها و واگرائیها در آن دیده می شود .

به دو دلیل در نظریه ریسمان ها از بروز واگرائی هایی فیزیکی جلوگیری می شود .

نخست آن که توپولوژی خاص ریسمان ها که موجوداتی دارای طول هستند که این صاحب طول بودن مانع از این می شود که ما با ذرات نقطه ای مواجه شویم و همین ویژگی خاص واگرائی های ذرتات نقطه ای را از بین می برد . چرا که با نزدیک شدن به ذره همانند معادلات نیوتون مثلاً  نیروها به طرف بی نهایت سوق پیدا نمی کند پس بدلیل اینکه ریسمان ها متناهی ومحدود هستند با نزدیک شدن به ریسمان ها به سمت بی نهایت نمی روند در نزدیکی ریسمان نیروها بر اساس رابطه  افزایش می یابند ، L برابر طول ریسمان است . که از مرتبه طول پلانک می باشد .

معادلات مربوط به این توپولوژی در معادلات پیچیده ریاضی « تابع ماژولاربیضی » که توسط نابغه ریاضی هندی تبار اسرینبوا سارامانوجان که به بزرگترین نابغه ریاضی قرن بیستم شهرت دارد قبل از جنگ جهانی اول میزیسته صادق است ، که با نگرش در این متد ریاضی اسراسر جهان ده بعدی و چرا ده بعدی بودن آشکار می شود . تنها در ابعادی برابر این عدد واگرایی هایی که گریبانگیر نظریه های دیگر شده اند ، به طور جادویی از بین می روند .

اما نکته  اینجاست که توپولوژی ریسمان ها به تنهایی برای حذف تمام واگرایی ها قدرت کافی را ندارد . واگرایی های باقی مانده که عموماً در واکنش های بین فرمیون ها ویزونها را نشان می  دهد از طریق ویژگی دوم نظریه ریسمان ها ، یعنی تقارن از بین می رود .

 پایان 

آرش آریامنش - وبلاگ هوش فرازمینی 

لینک قسمت اول :

http://hoshefarazamini.persianblog.ir/post/1142/




تاريخ : ۱۳٩٤/۱/٢٠ | ٦:٤۱ ‎ب.ظ | نویسنده : arash | نظرات ()
  • ویندوز سون | آنکولوژی