متنی که در زیر می خوانید، نوشته ای است از گابریل ونزیانو(Gabriele veneziano) فیزیکدان نظری مرکز تحقیقات فیزیک ذره ای اروپا(CERN ) که در اواخر دهه 1960 به عنوان پدر نظریه ریسمان شناخته شد.

نظریه ریسمان بیان می کند که انفجار بزرگ سرمنشأ عالم نبوده، بلکه صرفاً پیامد وضعیتی بوده که مدت ها قبل از آن زمان وجود داشته است.تا حدود 10 سال پیش، اینچنین پرسشی کفرآمیز محسوب می شد. زیرا غالب کیهان شناسان مطرح کردن زمانی قبل از انفجار بزرگ را مانند این می دانستند که کسی جایگاه شمال قطب شمال را از شما بپرسد. یونانیان باستان دربارة منشأ زمان مناظرات و مباحثه های فراوانی ترتیب می دادند. ارسطو که از بی آغازی زمان طرفداری می کرد،استنادش بر این اصل بود که از هیچ ،چیزی به وجود نمی آید. پس اگر عالم در هیچ  برحه ای از زمان نتوانسته باشد خود را از نیستی به هستی در آورد، الزاماً می بایست همواره وجود می داشته است.

پس به این دلیل و دلایلی دیگر، زمان باید به طور نامحدود در گذشته و آینده امتداد داشته باشد. امّا دین شناسان مسیحی نظری دگرگونه داشتند.آگوستین استدلالش بر این بود که آفریدگار بیرون از فضا و زمان حضور دارد و قادر است که این ساختارها را همانطور که دیگر جنبه ای دنیای ما را خلق می کند، به وجود  آورد. دو دلیل سبب شد که کیهان شناسان معاصر نتیجه مشابهی بگیرند. یکی از آنها نسبیت عام و دیگری شواهدی بودند که از مشاهده انبساط جهان به دست آمدند که بر طبق آنها دو فیزیکدان نامی یعنی استفان هاوکینگ و روجر پنروز در سال 1960 ثابت کردند که زمان نمی تواند به طور نا محدود رو به گذشته ادامه داشته باشد و اگر در طول زمان رو به عقب برویم، بالاجبار باید به نقطه تکینگی برسیم. ولی تکینگی گریز ناپذیر، کیهان شناسان را در برابر مسائلی جدی قرار می دهد. خصوصاً با مقادیر زیاد همگنی و یکسانی که جهان ما در مقیاس های بزرگ دارد، ناهماهنگ است. برای یکسان دیده شدن عالم در تمام نقاط باید میان قسمت های دور دست فضا گونه ای رابطه وجود داشته باشد به طوری که ویژگی ها ومشخصات آنها را با یکدیگر هماهنگ کند.

امّا فیزیکدانان برای رهایی از این بن بست به دو راه حل طبیعی دیگر توجه دارند. یکی از آنها اینطور بیان می کند که زمان در لحظه ی انفجار بزرگ آغاز نشده و دوره های طولانی قبل از آن وجود داشته است. دلیل اینکه تا به حال دانشمندان به اندازه کافی به این فرض توجه نمی کردند، این بود که فرض می کردند نسبیت همواره معتبر است در حالی که نزدیک زمان تکنیکی اثرات کوانتومی غالب هستند. بنابراین برای دانستن آنچه که واقعاً رخ داده ،فیزیکدانان ناگزیرند تا نسبیت را وارد یک نظریه کوانتومی گرانش کنند. امروزه برای رسیدن به این مقصود دو نظریه بیشتر مورد توجه قرار دارد. یکی از آنها به نام گرانش کوانتومی حلقوی، اساس نظریه اینشتین را دست نخورده نگه می دارد ولی روش به کارگیری آن در مکانیک کوانتومی را تغییر می دهد. ولی نگرش دوم که به عقیده ی من آینده بهتری خواهد داشت، نظریه ریسمان است. این نظریه اصلاحی واقعاً انقلابی از تئوری اینشتین است. اندیشه ی پایه ای در نظریه ریسمان این است که ذرات بنیادی نقطه ای شکل نیستند بلکه اجزای تک بعدی و بی نهایت باریک هستند. این ساختارها ریسمان نامیده می شوند. همه ذرات مثل پروتون ها ونوترون ها از ذرات بنیادی به نام کوارک تشکیل شده اند. کوارک ها توسط مبادله ذراتی به نام گلوئون با هم رابطه برقرار می کنند. گلوئون حامل نیروی قوی هسته ای است و نقش آن چسباندن (glue ) کوارک ها به همدیگر است.

دلیل اینکه دانشمندان سرانجام به نظریه ریسمان رسیدند، این است که آنها متوجه شدند که ذرات بنیادی شامل تعداد زیادی ذره هستند که هر کدام ویژگی مخصوص خود را دارند. که این به دلیل وجود تعداد نامحدود مدل های ارتعاشی برای یک ریسمان است. ریسمان ها خواص مهمی دارند که دانشمندان به آنها لقب جادوی ریسمان کوانتومی می دهند.

1-  اگر قوانین مکانیک کوانتومی را بر ریسمان ها اثر دهیم، خواص جدیدی ظاهر می شوند که به دانشمندان در تحلیل نظریات خود یاری می رسانند.

2-  ریسما ن های کوانتومی حتی اگر بدون جرم باشند، اندازه حرکت زاویه ای دارند برعکس فیزیک کلاسیک که هیچ جسم بدون جرمی نمی تواند اندازه حرکت داشته باشد. این خاصیت سبب می شود که آنها بتوانند به طور دقیقی ویژگی های ناقلانی مثل فوتون و گراویتون را توضیح بدهند.

3-  ریسمان های کوانتومی خواستار ابعاد اضافی از فضا هستند. برای سازگار بودن معادلات ارتعاشات ریسمان ها دو گزینه پیش روی ما قرار دارد. یعنی یا فضا- زمان باید انحنای شدیدی داشته باشد که با مشاهدات در تضاد است یا اینکه حداقل 6 بعد فضایی اضافی داشته باشیم.

4 -  دانشمندان در بعضی از موارد ناچارند ثابت های فیزیکی را متغّیر در نظر بگیرند. این ثابت ها در نظریه ریسمان به صورت میدان پدیدار می شوند( بیشتر شبیه میدان الکترومغناطیسی) که می تواند مقادیر آنها را به صورت پویا و فعال تنظیم کند.

سرانجام ریسمان های کوانتومی برخی تقارن های جدید و جالب را به فیزیکدانان معرفی کردند که به دوگانگی معروفند

امتیاز شما به این مطلب