نظریه ی ریسمان ؛ ابعادِ جادوئیِ علم

نظریه ی ریسمان ؛ ابعادِ جادوئیِ علم

نظریه ی ریسمان ؛ ابعاد جادوئی علم ؛ نظریه ی ریسمان ادعا می كند كه دنیای ما، دارای ۱۰ بعد است. یعنی نه بعد مكانی و یك بعد زمانی دارد. این برخلاف تجربیات ماست. یعنی ما فكر می كنیم كه در دنیایی با سه بعد مكانی و یك بعد زمانی زندگی می كنیم. به همین دلیل توجیه می كند كه شش بعد اضافی در واقع در دنیای ما وجود دارند ولی فشرده شده اند. فشرده شدن یعنی اینكه مثلا شما یك شلنگ را از فاصله ی دور بصورت یك بعدی می بینید اما از نزدیك بصورت یك استوانه ی دو بعدی. امروزه برخی از نظریه پردازان ریسمانها بحث ابعاد بیشتر، حتی ۲۶ بعد را مطرح كرده اند.

ذره مستقل در نظریه ریسمان

در نظریه ی ریسمان به جای اینكه هر ذره را مستقل در نظر بگیریم به صورت رشته ای پیوسته با شكلهای مختلف درنظر میگیریم , مثلا الكترون را می توان مانند یك النگو رشته ای بدانیم كه دو سرش بهم گره خورده و حلقه دایره ای تشكیل داده است.

علت بوجود آمدن این نظریه این بود كه گرانش با كوانتوم مشكل دارد. همچنانكه گفته شد در دنیای ما چهار نیروی اصلی بنامهای الكترومغناطیسی، هسته ای قوی، هسته ای ضعیف و گرانشی وجود دارد. سه نیروی اول به ترتیب می توانند با هم در انرژیهای بالا متحد شوند و یك نظریه واحد داشته باشند. یعنی انشعاباتی از یك نظریه ی اصلی باشند. اصطلاحاٌ می گویند این سه نظریه در انرژیهای بالا تقارن دارند و در انرژیهای معمولی دچار شكست خودبخودی تقارن می شوند.

اما چهارمین نیروی اصلی یعنی گرانش دو مشكل اساسی دارد. یكی وحدت نیافتن با سه نیروی دیگر و دیگر اینكه اگر ذرات را نقطه ای در نظر بگیریم، سطح مقطع برهم كنش نیروی گرانشی بین دو ذره ی نقطه ای كه بهم نزدیك می شوند طبق نظریه ی كوانتومی بی نهایت بدست می آید. از اینرو ذرات بصورت ریسمانهای یك بعدی در نظر گرفته شدند. مثلا الكترون یا كواركها همگی ریسمانهای بسته و حلقوی با شكلهای مختلفند. در این تصورجدید، دیگر برهم كنش ذرات در زمان و مكان خاص رخ نمی دهد بلكه شما دو حلقه دارید كه در فضا بهم نزدیك می شوند و با عكسبردای تخیلی یك پوسته به شكل شلنگ نمایش داده می شود. مثل اینكه دو شلنگ بهم برخورد كرده باشند و دو شلنگ جدید بوجود آورده باشند. در این نظریه هم وحدت میسر است و هم بینهایتهای گرانش كوانتومی برطرف می شود.

نظریه ریسمان و مفهومِ ابر تقارن

تئوری در ابتدا فقط برای بوزون‌ها بود، به منظور اینكه فرمیون‌ها هم وارد تئوری ریسمان شوند باید یك نوع بخصوص از تقارن به نام ابرتقارن وجود می‌داشت كه به واسطه آن برای هر بوزون، یك فرمیون متناظر وجود داشته باشد. پس ابرتقارن، ذرات حامل نیرو و ذراتی كه ماده را می‌سازند به هم مربوط می‌كند.

نتایج ابرتقارن در آزمایشات ذرات مشاهده نشده‌اند اما نظریه پردازان معتقد هستند كه ذرات ابرتقارن بزرگتر و سنگین‌تر از آن هستند كه در شتابدهنده‌های فعلی بتوان آنها را مشاهده كرد. ایجاد شتابدهنده‌های قوی‌تر انرژی بالا در دهه آینده می‌تواند شواهد لازم برای ابرتقارن در اختیار ما قرار دهند..

تصویری نو از نظریه ریسمان

متخصص های نظریه ی ریسمان بر این باور هستند كه پنج تئوری ابر ریسمان وجود دارد . نوع I ، نوع IIA و نوع IIB و دو حالت تئوری ریسمان اكتشافی یا هترو تیك.

این پنج تئوری ابر ریسمان به یكدیگر متصل هستند . همچون یك تئوری خاص و پایه ای. این تئوری ها به دگرگونی وابسته اند كه به آن دوگانی می گوییم . اگر دو تئوری با دوگانی دگرگونی وابسته باشند ، بدان معنا است كه اولین تئوری می تواند در برخی از راه ها دگرگون شده باشد . به این دو تئوری دوگانه برای یكدیگر گفته می شود .

این كمیت های پیوند دوگانگی ها جدا از هم تصور می شدند . مقیاس ها فاصله های كم و زیاد ، نیرو ، طول و … . این كمیت ها همیشه در فیزیك در هر دو تئوری میدان های كلاسیك و تئوری ذرات كوانتومی دارای حد خاصی هستند . اما ریسمان ها می توانند تفاوت بین كوچكی و بزرگی ، نیرومندی و ضعف باشند .

تفسیرِ نظریه ریسمان از آنتروپی سیاهچاله

عقیده نظریه ریسمان در زمینه ی سیاهچاله؛ همانطور كه می دانیم سیاهچاله ها نتیجه معادلات اینشتین هستند و چون تئوری ریسمان وجود گرانش را می پذیرد و شامل معادلات اینشتین نیز می شود پس وجود سیاهچاله ها را نیز می پذیرد . اما تئوری ریسمان بیشتر از تقارن جالب انواعی از ماده كه معمولا” در معادلات اینشتین عادی به نظر می رسند بر خواسته است . بنابراین سیاهچاله در بافت تئوری ریسمان موضوعی جالب برای مطالعه هستند .

زمانی كه این موضوع كشف شد كه سیاهچاله ها می توانند با توجه به فرایند های كوانتومی نابود شوند به نظر می آمد كه آنتروپی و دما دارایی ترمودینامیك هستند . دمای سیاهچاله با معكوس جرمش متناسب است . بنابراین سیاهچاله با نابودی اش گرم و گرمتر از دوره ی سابق خود می شود . آنتروپی سیاهچاله یك چهارم منطقه ی افق رویداد است ، بنابراین آنتروپی همچون سیاهچاله كوچك و كوچكتر می شود و در نتیجه منطقه ی افق رویداد نیز رفته رفته كاهش می یابد .

حال باید گفت كه در تئوری ریسمان نقل روشنی بین زیر كوانتوم ها و تئوری كوانتوم و فرض آنتروپی سیاهچاله وجود ندارد.