هدایت به بالای صفحه

نظریه استرینگ چیست؟

نظریه استرینگ (ریسمان) چیست؟

در فیزیک، نظریه ریسمان (String theory) یک چارچوب نظری فراهم می‌آورد که در آن ذرات نقطه‌ای فیزیک ذرات با اشیاء یک بعدی به نام ریسمان‌ها جایگزین شده‌اند. این نظریه به توصیف این می‌پردازد که چگونه ریسمان‌ها در فضا منتشر شده و با همدیگر برهمکنش می‌کنند. در مقیاس های بزرگتر از ابعاد ریسمان‌ها، ریسمان‌ها شبیه ذرات نقطه‌ای هستند که جرم، بار، و دیگر خواص آنها توسط وضعیت ارتعاشی هر ریسمان مشخص می‌شود. در نظریه ریسمان، یکی از حالت های متعدد ارتعاشی متناظر با گراویتون است؛ ذره ای در مکانیک کوانتومی که نیروی گرانش را حمل می‌کند. لذا نظریه ریسمان به نوعی نظریه گرانشی کوانتوم هم می‌باشد.

نظریه ریسمان با استفاده از جایگزینی تمام ذرات نیرو و ماده با تنها یک عنصر تمام تصورات و توصیفات ما از جهان را دگرگون ساخته است: ریسمان های کوچک و لرزانی که به طور دشواری در هم می چرخند و می پیچیند که از دیدگاه ما مانند ذرات دیده می شوند. نظریه استرینگ ( ریسمان) نشان دهنده ی رویای عظیمی از نظریه پردازان فیزیک است. توضیحی از تمامی مواد و نیروها در یک تصویر ریاضیاتی.

اما پس از تعداد بی شماری از کنفرانس ها، جلسات و همایش ها و بحث هایی که در باره قانون جذب و نظریه ریسمان مطرح شد، به نظر می رسید که هنوز اصل مطلب منتقل نشده است. با این حال این نظریه توانست فیزیک کوانتوم و ریاضیات را به چالش بکشاند. 

string teory

 

نظریه استرینگ به زبان ساده

نظریه ربسمان ، به عنوان بر حق ترین کاندیدای «نظریه ی همه چیز» بودن به معماهای تئوریک بسیاری اشاره می کند. اساسی ترین آنها نحوه ی کارکرد گرانش برای موارد بسیار کوچک مثل الکترون و فوتون است.

نسبیت عام، گرانش را واکنشی از سوی اجرام بزرگ ، مانند سیاره ها، به خمیدگی های فضایی توصیف می کند. در صورتی که امروزه تصور می شود که گرانش بیشتر شبیه به مغناطیس است. به عنوان مثال، آهنرباهای یخچال شما به این علت به یخچال می چسبند که ذرات آنها با ذرات یخچال، در حال مبادله فوتون هستند.

در بین چهار نیروی اصلی طبیعت تنها گرانش چنین توصیفی از ذرات کوچک را کم دارد. نظریه پردازان می توانند شکل یک ذره گرانش را پیش بینی کنند اما هنگامی که می خواستند محاسبه کنند که در صورت برخورد دو «گراویتون» چه اتفاقی می افتد، با مقدار بی نهایتی از انرژی در فضایی کوچک روبرو شدند، یک نشانه ی قطعی از اینکه ریاضی چیزی را جا می اندازد.

یکی از راه حل ها، که نظریه پردازان آن را از فیزیکدانان هسته ای در سال 1970 قرض گرفته اند، این است که از شر ذرات نقطه ای و مشکل ساز گراویتون خلاص شویم. ریسمان ها و تنها ریسمان ها می توانند ترکیب و منعکس شوند، بدون اینکه ما را درگیر بی نهایت های ناممکن فیزیکی کنیم.

ریسمان ها با ضربه و خم شدگی می توانند نقش فوتون ها و کوارک ها را بازی کنند و از این طریق باهم برهم کنش داشته باشند. پس در کنار توضیح درست گرانش و رام کردن آن، این چهارچوب توانست سایر مفاهیم پایسته مانند جرم الکترون را نیز توصیف کند. قدم بعدی، توضیح ضربات و خم شدگی های ریسمان است.

اما این توصیفات ساده ی اولیه در طول زمان، به دشواری های غیر مترقبه ای انجامید. ریاضیات ریسمانی در چهار بعد معروف ما (3 بعد فضا و 1 بعد زمان) کارگر نبود؛ بلکه به 6 بعد دیگر (یعنی در مجموع 10 بعد) نیاز داشت تا ریسمان ها بتوانند شروع به کار کنند. درست مانند سیم های چراغ برقی که برای پرندگان در حال پرواز تک بعدی ولی برای مورچه ای که در حال حرکت روی آن است، سه بعدی حس می شود. علاوه بر این معماها، فیزیکدانان تا میانه ی دهه ی 80 میلادی خود را با 5 نظریه ی استرینگ مختلف روبرو دیدند؛ بنابراین، تئوری همه چیز در هم شکست.

 

تکامل در نظریه استرینگ 

در طی دهه ی بعدی، دانشمندانی که رابطه ی این 5 تئوری را بررسی می کردند، اتصال عجیبی را میان آنها کشف کردند که در سال 1995 توسط ادوارد ویتن، نظریه پردازی از آموزشگاه تحصیلات عالی پرینستون، در کنفرانسی توضیح و تفسیر شد.

ویتن توضیح داد که این پنج نظریه استرینگ، همه، مسیر را به سمت تئوری ای 11 بعدی سوق می دهند، درست همانطور که نظریه نسبیت عام اینشتین با توضیحات نیوتون درباره ی اجسام در حال حرکت پیوند می خورد.

 

نظریه M در فیزیک کوانتوم 

نظریه نهایی، تئوری "M" نامیده می شود که تا به امروز شکل ریاضیاتی خاصی ندارد. نظریه M از اجرام با ابعاد بزرگتر الهام گرفته شده اما از آنجا که این تئوری هیچ معادل ریاضیاتی ای ندارد، تنها گیره ای بی معناست.

تلاش ها برای پیدا کردن معادل کلی ریاضیاتی این نظریه، پیشرفت بسیاری نداشته است اما ادعای وجود چنین نظریه ای، فهم و اعتماد به نفس کافی را به فیزیکدانان داد تا به دنبال گسترش تکنیک های محاسباتی این 5 نظریه ی استرینگ و ترکیب آنها با هم در مفهومی یکسان بروند.

ریسمان ها کوچکتر از آن هستند که با تکنولوژی های در دسترس و قابل درک ، آشکار شوند اما یکی از موفقیت های اخیر آن، توانایی در توضیح آنتروپی سیاه چاله ها در سال 1996 بود.

 

entropy

آنتروپی چیست؟

آنتروپی ؛ به تعداد دفعاتی گفته می شود که می توان اجزای یک سامانه را کنار هم چید؛ اما بدون نگاه به عمق و درون سیاه چاله، هیچکس نمی تواند نوع ذرات یا چیدمان آنها را بیان کند. اما همچنان در اوایل دهه ی 70 میلادی استفن هاوکینگ و دیگران، نحوه ی محاسبه آنتروپی را با پیشنهاد اینکه سیاهچاله ها ساختاری درونی دارند، توضیح دادند. بیشتر تلاش ها برای توضیح نوع ساختار سیاهچاله ها به در بسته خورد اما تطبیق آن با نظریه ی استرینگ، تا حدودی به سوال ها پاسخ داد.

هرچند که نظریه ریسمان راه های بی شماری را برای خم کردن و کوچک شدن ابعاد ارائه می کند که با مدل استاندارد فیزیک ذرات همخوانی دارند؛ اما چهارچوب آن هنوز با بسیاری از چالش ها روبروست. همچنین تمامی این مدل ها به معادل سازی بین ذرات ماده و نیرو (به نام ابرقرینه) می پردازند که مانند ابعاد بزرگتر از 4، در دنیای ما، غیرقابل مشاهده است. همچنین این مدل ها قادر به توضیح گسترش جهان نیستند.

 

نظریه ی استرینگ نوین، جای خالی های ریاضیاتی را پر می کند.

بدون توجه به تکامل نظریه همه چیز در زیر سایه نظریه ی استرینگ، میراث این تئوری به عنوان یک برنامه ی تحقیقاتی کاربردی به طور قطع و به تنهایی روی ریاضیات باقی مانده است.

وقتی ویتن و دیگران نشان دادند که 5 نظریه ریسمان در حقیقت سایه ای از یک تئوری یکه هستند، اتصالاتی به نام «دوگان ها» را برجسته ساختند که تاثیر شگرف آنها بر روی ریاضیات و فیزیک اثبات شده است.

یک «دوگان» رابطه ای ریاضیاتی و انتزاعی بین دو موقعیت است که متفاوت به نظر می رسند اما می توانند به یکدیگر ترجمه شوند. به عنوان مثال، تصویر هولوگرامی یک پرنده روی یک صفحه را تصور کنید.  2 بعدی است یا 3 بعدی ؟

در منطق فیزیکی، تصاویر مسطح هستند اما در منطق بصری، تصاویر عمق دارند. به هر حال هر دو منطق در پرنده بودن تصویر هولوگرامی، اتفاق نظر دارند.

فیزیکدانان از دوگان ها برای ساختن پل بین شاخه های نا مرتبط ریاضی نظیر هندسه و نظریه اعداد استفاده کردند. هرکدام زبان متفاوتی را به کار می گیرند اما دوگان ها موجب شده که ریاضیدانان قادر باشند یکی را به دیگری ترجمه کنند و با استفاده از محاسبات یکی، مشکلات به وجود آمده در دیگری را حل کنند.

اینکه توانایی نظریه استرینگ برا روشنگری ارتباطات بین شاخه های مختلف ریاضی، نشانه ی نیروی بالقوه آن یا تنها تصادفی از سر خوش شانسی بوده، همچنان قابل بحث است. ویتن در سخنرانی ای اظهار کرد که هرچند دیگر اطمینان لازم برای تکامل و پیشرفت نظریه ی ریسمان به یک نظریه ی فیزیک بی نقص را ندارد اما در دل می داند که این نظریه زمینه ی تحقیقات کاربردی بسیاری خواهد بود.

«برای من قابل قبول نیست که بشریت بر اثر یک تصادف ساده به چنین ساختار فوق العاده ای دست پیدا کرده که قادر بوده چنین نوری به تئوری های فیزیکی و همچنین شاخه های مختلف ریاضیات بتاباند. من مطمئنم که این عمل در مسیر درست خود قرار دارد، اما ادعا نمیکنم که به صورت علمی، توجیهی قانع کننده باشد.»     - ادوارد ویتن

رابطه قانون جذب و نظریه استرینگ یا نظریه ریسمان 

قانون جذب (Law Of Attraction) به بیانی ساده می گوید افکار انسان روی همه جهان هستی اثر می گذارد و افراد و اتفاقات و اشیایی را به سمت او جذب می کند که فرکانس و ارتعاش مشابه فکر او را دارند. 

رابطه فیزیک کوانتوم و قانون جذب را می توان اینطور بیان کرد که هر دو روی این موضوع متمرکز هستند که همه چیز در این جهان از انرژی است. 

همچنین در فیزیک کوانتوم در رفتار موج-ذره ای نور بیان می شود که انرژی می تواند با امواج الکترومغناطیسی منتشر شود و پس از برخورد با ماده روی آن اثر بگذارد

رابطه نظریه استرینگ یا ریسمان و قانون جذب هم در این است که در نظریه استرینگ یا ریسمان ،  کوچک ترین ذرات سازنده ی جهان هستی در واقع ریسمان های انرژی در حال ارتعاش و نوسان هستند و طبق اثر دیاپازون همانند اتفاقی که در دیاپازون یا گیتار و سازهای زهی می افتد نوسان های دارای فرکانس مشابه یکدیگر را فعال می کنند یعنی مثلا وقتی سیم نت C را در گیتار نواخته می شود در گیتار مجاورش هم فقط سیم نت C می لرزد و ارتعاشات و فرکانس های مشابه انرژی یکدیگر را جذب و فعال می کنند

همچنین ثابت شده است که ذهن انسان با فکر کردن همانند یک دکل مخابراتی در تمامی مدت شبانه روز در حال ارسال امواج الکترومغناطیسی است ؛ حال وقتی این موارد را ادغام کنیم دقیقا به تعریف قانون جذب می رسیم به این شکل که :

همه چیز از انرژی است (فیزیک کوانتوم) 

انرژی می تواند روی ماده اثر بگذارد و آن را تغییر دهد (فیزیک کوانتوم) 

انرژی و ماده در واقع ارتعاش و نوسان ریسمان ها هستند (نظریه استرینگ)

ذهن انسان فکر کردن امواج انرژی به جهان منتشر می کند (علم پزشکی) 

فرکانس های مشابه انرژی یکدیگر را جذب و تشدید می کنند (فیزیک) 

افکار انسان هر  چیز هم فرکانس و هم ارتعاش خودش را جذب و فعال می  کند (قانون جذب)

اکنون این شما هستید که انتخاب می کنید چطور می توان موفقیت را با قانون جذب ساخت و یا اینکه جهان هستی پیرامون خود را با قانون جذب به دست آورد.

 

ترجمه: یگانه آزاد - بازنویسی: راضیه آزاد


نویسنده : گروه همدلی
برچسب :