در تئوری ریسمان به جای اینکه ذرات سنگ بنای اولیه قرار داده شوند ریسمان
های کیهانی ملاک قرار می گیرند که اندازه های بسیار کوچک است و اگر این
تئوری را گرانش کوانتومی باشد پس اندازه ی ریسمان ها باید با ثابت طول
پلانک که برابر 33^10 است متناسب باشد . هر چند که این مقدار بسیار کوچک
است به بسیار سخت می توان آن را تصور کرد . همچنین این ریسمان ها قادرند تا
به صورت حلقه در آیند و با یکدیگر پیوند برقرار کنند و متصل شوند و یا به
صورت یک تار مو حالت خود را حفظ کنند این ریسمان ها می توانند با هر نوع
نوسان خود ذره ای خاص را پدید آورند برای مثال می توانند با یک نوسان خاص
الکترون بسازند و با نوسان دیگر گراویتون را خلق کنند . تئوری ریسمان در
اصل بوزونیک است یعنی برای توصیف ذرات حمل کننده نیرو است و در آن ساختار
فرمیونیک جایی ندارد . ولی مطرح کنندگان نظریه ی ریسمان برای توصیف این
حالت ابرتقارن را وارد ایننظریه کرده اند که در این صورت هر دو هم فرمیون
ها دارای جایگاه هستند و هم بوزون ها . در این صورت نظریه هایی پدید می
آیند که ابرریسمان نامیده میشوند . نظریه های ابر ریسمان بر پنج نوعند که
در ادامه مقاله می توانند آن گفته شده اند . یک تصویر نو از تئوری ریسمان
متخصص های نظریه ی ریسمان بر این باور هستند که پنج تئوری ابر ریسمان وجود
دارد . نوع I ، نوع IIA و نوع IIB و دو حالت تئوری ریسمان اکتشافی یا هترو
تیک که عبارتند از : ( (heteroticE8×E8 و دیگری ریسمان (heterotic SO(32) )
تفکر این است که از بین این پنج نماینده برای تئوری ریسمان تنها یک تئوری
درست است * یک تئوری برای همه چیز * و می گفت که فضا – زمان ده بعدی در
چهار بعد که امروزه توسط دانشمندان تأیید شده است فشرده شده است . دیگر
تئوری ها سعی در این داشتند که تئوری ریسمان را رد کنند . اما امروزه می
دانیم که این تصویر ساده چندان درست هم نیست و این پنج تئوری ابر ریسمان به
یکدیگر متصل هستند . همچون یک تئوری خاص و پایه ای. این تئوری ها به
دگرگونی وابسته اندکه به آن دوگانی می گوئیم . اگر دو تئوری با دوگانی
دگرگونی وابسته اند ، این بدان معنا است که اولین تئوری می تواند در برخی
از راه ها دگرگون شده باشد . به این دو تئوری دوگانه برای یکدیگر گفته می
شود . این کمیت های پیوند دوگانگی ها جدا از هم تصور می شدند . مقیاس ها
فاصله های کم و زیاد ، نیرو ، طول و ... . این کمیت ها همیشه در فیزیک در
هر دو تئوری میدان های کلاسیک و تئوری ذراتکوانتومی دارای حد خاصی هستند .
اما ریسمان ها می توانند تفاوت بین کوچکیو بزرگی ، نیرومندی و ضعف باشند .
آنتروپی سیاهچاله چیست ؟ عقیده نظریه ریسمان در زمینه ی سیاهچاله : همانطور
که می دانیم سیاهچاله ها نتیجه معادلات اینشتین هستند و چون تئوری ریسمان
وجود گرانشرا 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 که معمولا" در معادلات اینشتین عادی به نظر می رسند بر خواسته است .
بنابراین سیاهچاله در بافت تئوری ریسمان موضوعی جالب برای مطالعه هستند .
دو مقدار مهم در ترمودینامیک دما و آنتروپی است . گرما همان چیزی است که آن
را به خوبی می شناسیم و می توانیم آن را از بخاری یا دیگر اجرام گرما زاحس
کنیم . آنتروپی در زندگی روزانه مردم یک امر بیگانه است . فرض کنید ما یک
جعبه ی پر از گاز داریم که مولکول های گاز مورد نظر M نام دارد . دمای گاز
درون جعبه در واقع میانگین انرژی جنبشی ذرات گاز است . هر مولکول همچون یک
ذره ی کوانتومی حالت انرژی کوانتیده دارد . اگر ما تئوری کوانتوم را در
مورد این مولکول ها درک کنیم ، می توانیم حالت میکروسکوپی یا زیر کوانتومی
موجود را محاسبه کنیم ، در این صورت عددی از محاسبات پدید می آید اگر ما
لگاریتم آن عدد را به دست آوریم آنگاه آنتروپی پدید آمده است . زمانی که
این موضوع کشف شد که سیاهچاله ها می توانند با توجه به فرایند های کوانتومی
نابود شوند به نظر می آمود که آنتروپی و دما دارایی ترمودینامیک هستند .
دمای سیاهچاله با معکوس جرمش متناسب است . بنابراین سیاهچاله با نابودی اش
گرم و گرمتر از دوره ی سابق خود می شود . آنتروپی سیاهچاله یک چهارم منطقه ی
افق رویداد است ، بنابراین آنتروپی همچونسیاهچاله کوچک و کوچکتر می شود و
در نتیجه منطقه ی افق رویداد نیز رفته رفته کاهش می یابد . حال باید گفت که
در تئوری ریسمان نقل روشنی بین زیر کوانتوم ها و تئوری کوانتوم و فرض
آنتروپی سیاهچاله وجودندارد . ادامه دارد.....
متافیزیک
مابعدالطبیعه یا متافیزیک یا متاگیتیک شاخه‌ای از فلسفه است که به پژوهش دربارهٔ چیستی و کُنه وجود، زندگی و جهان به عنوان یک کل، می‌پردازد.
- مهر ۱۳۹۶ (۲)
-
۹۶/۰۷/۲۳نظریه ی ریسمان قسمت اول
-
۹۶/۰۷/۲۳نظریه ی ریسمان قسمت دوم
نظریه ی ریسمان قسمت اول
نظریه ی ریسمان قسمت دوم
نظریه ی ریسمان
قسمت دوم
ریسمان ها و گرانش اگر تئوری ریسمان همان تئوری گرانش است چظور می توانیم
را با تئوری گرانش اینشتین مقایسه کنیم ؛ چه رابطه ای بین هندسه ی فضا –
زمان و تئوری ریسمان وجود دارد . ساده ترین نوع برای تصور سفر یک ریسمان در
فضا – زمان تخت d بعدی ، به معنای سفر از یک سوی فضا به سوی دیگر آن است
در صورتی که صدای تیک تیک زمانبه گوش می رسد .
یک ریسمان یک جسم یک بعدی
است ، این بدان معنا است که اگر تو بخواهی در طول یک ریسمان سفر کنی فقط می
توانی به جلو و عقب روی و این امکان وجود ندارد که به یک سو یا بالاو یا
پائین بروی . یک ریسمان می تواند به یک سو مثلا" بالا و پائین در فضا –
زمان حرکت کند . اگر چه یک ریسمان همچنین می تواند گردادگرد فضا – زمانحرکت
کند . آنها در یک سطح از فضا زمانکشیده می شوند و همانند جارویی عمل می
کنند که به آن ریسمان ورد شیت ( کلمه ی ورد شیت یک واژه ی انگلیسی استکه به
صورت world sheet است این کلمهمعادلی صریحی در فارسی ندارد ولی اگر
بخواهیم معادلی برای آن بیابیم می توانیم بگوئیم صفحه یا ورقه جهانی ) که
در واقع دو بعد از سطح و یک بعد از فضا و یک بعد از زمان است . ریسمان ورد
شیت یک کلید برای تمام فیزیک ریسمان ها است . یک ریسمان نوسان می کند و از
میان چهار بعد فضا – زمان سفر می کند . این نوسان ها می توانند در دو بعد
ریسمان ورد شیت نمایان گر شوند که همچون منظره ی این نوسان ها در دو بعد در
تئوری کوانتوم گرانشی است . در واقع باید این نوسان های ایجاد شده با
مکانیک کوانتوم و تئوری نسبیت خاص هماهنگ باشند . تعدادابعاد فضا – زمانی
در تئوری ریسمان برای نیروها که همان تئوری بوزونیک است به 26 تا محدود می
شود و 10 بهد از آن در تئوری بوزونیک ، فرمیونیک که همان ابر ریسمان است
مشترک است . بنابراین گرانش از کجا می آید ؟ اگر ریسمان ها در فضا – زمانی
که توسطریسمان های دیگر محصور است سفر کنند ،سپس طیف نوسان یک ذره با 2
اسپین و جرم صفر را شامل می شود ، در این صورت ذره گراویتون خواهد بود که
حامل نیروی گرانشی است . جایی که گراویتون وجود دارد باید گرانش نیز وجود
داشته باشد . گرانش درکجای تئوری ریسمان جای دارد ؟ ریسمان ها و هندسه فضا –
زمان تئوری کلاسیک از هندسه فضا زمان که ما به آن گرانش می گوئیم به
معادلات آلبرت اینشتن دانشمند بزرگ آلمانی الاصل بستگی دارد که در آن
خمیدگی فضا – زمان به توزیع ماده و انرژی درآن بستگی دارد . اما معادلات
اینشتین در تئوری ریسمان چگونه مطرح شده اند ؟ اگر یک ریسمان در فضا – زمان
خمیده بهسفر بپردازد ، سپس ریسمان هم با این خمیدگی متناسب می شود همچون
یک ریسمان تکثیر یافته . و این سازگار بامکانیک کوانتوم و معدلات اینشتین
در مورد خمیده شدن فضا – زمان است . حال این امری واقعی است ! این نتیجه ای
متقاعد کنند برای مطرح کنندگان تئوری ریسمان بود . تنهاذ تئوری ریسمان از
فیزیک فضا – زمان خمیده گرانش را پیش بینی نمی کند ، اما می گوید که
معادلات اینشتن از فضا – زمان خمیده در تکثیر ریسمان ها اطاعتمی کنند آیا
فضا – زمان بنیادی است ؟ رابطه ی پیچیده ای بین تئوری ریسمان و فضا – زمان
وجود دارد . تئوری ریسمان از این معادلات اینشتین به طور کامل اطاعت نمی
کند . در تئوری ریسمان سری های زیادی برای اصلاح تئوری گرانش وجود دارد .
در شرایط پائین تر از نرمال اگر ما فقط به مقیاس بزرگتر از ریسمان ها نگاه
کنیماین فواصل قابل ملاحضه نیست . اما اگرمقیاس فاصله ای کم باشد این اصلاح
ها بزرگتر می شوند تا از معادلات اینشتین برای توصیف نتیجه بزرگتر نشوند .
در حقیقت زمانی که سطح این اصلاحات بزرگتر شود هندسه فضا – زمانی برای
تضمین توصیف نتیجه وجود ندارد . در واقع معادلات برای محاسبه ی فضا – زمان
غیر ممکن می شود . اما چیزی که دراین تئوری در فاصله های زیاد نمایان گر می
شود پیوندی ضعیف است . این عقیده ای با درگیری های بزرگ فلسفی است . فاصله
های کم و زیاد تقارن دوگانه که استعداد های پیچیده و مبهمی برای تشخیص
مقیاس فاصله های زیاد و کم می خواهد دو گانگی تی T – duality خوانده می شود
. و از حدود ابعاد اضافه در تئوری ابر ریسمان که حدود شش تا است می آید .
فرض کنید ما در فضا – زمان 10 بعدی هستیم که بدین معنا است که 9 بعدی فضایی
و یک بعد زمانی دارد . گرفتن یکی از این نه بعد فضایی دایره ای به شعاع R
می سازد . که در جهت برای فاصله L=2p R گرفته می شود . شما در دور ایندایره
حرکت می کنید و به جایی که از آنجا حرکت خود را آغاز کرده اید باز می
گردید . یک ذره که دور این دایره به سفر می پردازد دارای مقدار حرکتی خواهد
بود که گرداگرد این دایره است که به مجموع انؤزی ذره کمک می کند . اما
موضوع در رابطه با یک ریسمان کاملا" تفاوت دارد . زیرا در سفر ، ریسمان می
تواند دور دایره را خمیده کند . عدد زمانی پیچیدن این ریسمان به دوردایره
عدد پیچ در پیچ خوانده می شود . حال مورد عجیب در مورد تئوری ریسمان این
است که این مقدار و این نوع پیچش می تواند تعویض شود . ما میزان این طول را
با تغییر شعاع دایره با مقدار L(st)^2/R تغییر می دهیم ، در حالی که Lst
طول ریسمان است . اگر R از طول ریمان خیلی کوچکتر باشد سپس مقدار L(st)^2/R
بسیار بزرگ خواهد شد ؛ بنابراین مقدار مبادله و نوع پیچش ریسمان تبادل یک
مقیاس فاصله ای بزرگ با یک مقیاس فاصله ای زیاد است . این نوع از دوگانگی
دوگانگی تی T – duality خوانده می شود . دوگانگی تی بهتئوری های ابرریسمان
نوع های IIA و IIB است . این بدان معنا است که اگر این دو تئوری در روی یک
دایره فشرده شوند ، سویچ مقدار و نوع پیچش و سویچ مقیاس فاصله ای با تأثیر
دو تئوری بروی یکدیگر تغییر می کند . بنابراین دوگانگی تی در مقیاس های
مختلف دارای تفاوت است . مثلا" در مقیاس های فاصله ای بسیار بزرگ برای
مقدار کم در ریسمان ها است و نوع پیچشبرای ریسمان با مقیاس های بسیار کوچک.
حال همه ی این گفته تفسیر جالبی از این است که فیزیک چگونه بعد از کپلر
ونیوتون در جریان بوده و توسعه یافته است .