نظريه.ي ريسمان (قسمت دوم)

واضح آرشیو وب فارسی:فان پاتوق: <table id="Table1" align="right" border="0" cellpadding="1" cellspacing="1" width="100%"><tbody><tr><td align="center">نظريه.ي ريسمان (قسمت دوم)</td><td align="right">
</td></tr><tr><td class="NormalBold">
</td><td align="right">
</td></tr><tr><td class="NormalBold">
</td><td align="right">
</td></tr><tr><td colspan="2">انديشه.ي نهفته در نظريه.ي ريسمان اين است كه:
همه.ي انواع گوناگون ذرات مدل استاندارد تنها نمودهايي از يك شيء بنيادي.تر هستند :
يك ريسمان!
اما چگونه؟!

در قسمت قبل فهميديم كه اگر يك نظريه.ي بنيادي از تمام برهم.كنش.ها نظريه.ي همه چيز ناميده شود، مدل استاندارد نظريه.ي 4/3 همه چيز!! است. چون شامل 3 برهم.كنش از 4 برهم .كنش ممكن است و 3 نيرو از 4 نيروي ممكن را توصيف مي.كند. و نيز گفتيم كه با استفاده از دوگانه.گي موج_ذره در طبيعت همه.چيز را و از جمله نور وگرانش را مي.توان برحسب ذرات توضيح داد. اين ذرات داراي خاصيتي هستند به.نام اسپين (spin). تمامي ذرات جهان را مي.توان به دو قسمت تقسيم كرد: ذرات با اسپين نيم صحيح (2/1 و2/3 و...) كه تشكيل.دهنده.ي ماده.اند و ذرات با اسپين صحيح( 0و1و2 و...) كه منشاء نيروهاي بين ذرات ماده.اند.

<table style="WIDTH: 100%; HEIGHT: 30px" bgcolor="#fb8484"><tbody><tr><td>اصل طرد پاولي</td></tr></tbody></table>
كوانتم مكانيك به ما آموخته است ذرات مادي از اصل طرد پاولي پيروي مي.كنند. اين اصل در سال 1925 به.وسيله.ي يك فيزيك.دان اتريشي به.نام ولفگانگ پاولي كشف شد و جايزه.ي نوبل فيزيك در 1945 به همين خاطر به او تعلق گرفت. برطبق اين اصل دوذره.ي همانند، در يك حالت نمي.توانند وجود داشته باشند. يعني نمي.توانند در محدوده.اي كه به.وسيله.ي اصل عدم قطعيت مشخص مي شود داراي وضعيت و سرعت يكسان باشند. اصل طرد در پايداري ماده در طبيعت اهميت زيادي دارد و علت فرونپاشيدن ماده زير تأثير نيروهاي ناشي از ذرات با اسپين صفر(فوتون) و يك(گلوئون) ودو(گراويتون) را توضيح مي دهد: اگر ذرات مادي وضعيت.هاي يكساني داشته باشند، بايد سرعت.هايشان باهم فرق داشته باشد يعني نمي.توانند براي مدت زيادي در يك جا قرار بگيرند. اگر اصل طرد پاولي بر جهان حاكم نبود كوارك.ها، نوترن.ها و پروتن.هاي جداگانه و مشخص ومعيني وجود نداشتند واين.ها هم به.نوبه.ي خود به.همراه الكترون.ها اتم.هاي مجزا و مشخصي را ايجاد نمي.كردند. بلكه همگي فرومي.پاشيدند و شورباي متراكم و يكنواختي را به.وجود مي.آوردند.

<table style="WIDTH: 100%; HEIGHT: 30px" bgcolor="#fb8484"><tbody><tr><td style="WIDTH: 615px">تعبير برهم.كنش ذرات مادي به.كمك ذرات حامل نيرو</td></tr></tbody></table>
در كوانتم مكانيك فرض براين است كه نيروها يا واكنش.هاي بين ذرات مادي همگي به.وسيله.ي ذرات با اسپين صحيح «0 و 1 و 2» انجام مي.گيرد. آن.چه اتفاق مي.افتد اين است كه يك ذره.ي مادي- مثل يك الكترون يا كوارك- يك ذره.ي حامل نيرو را گسيل مي.كند. پس.زدن ناشي از اين گسيل سرعت ذره.ي مادي را تغيير مي.دهد. ذره.ي حامل نيرو سپس با يك ذره.ي مادي ديگر برخورد مي.كند و جذب مي.شود. اين برخورد سرعت ذره.ي دوم را تغيير مي.دهد (درست مثل آن.كه بين دو ذره.ي مادي نيرويي اعمال شده.است).

<table style="WIDTH: 100%; HEIGHT: 30px" bgcolor="#fb8484"><tbody><tr><td>ذرات حامل نيرو از اصل طرد پيروي نمي.كنند...</td></tr></tbody></table>
ويژگي.ي مهم ذرات حامل نيرو اين است كه از اصل طرد پيروي نمي.كنند. يعني هيچ محدوديتي براي تعداد ذرات رد و بدل شده وجود ندارد واين خود عامل شكل.گيري نيروهاي قوي است. اما اگر ذره.هاي حامل نيرو جرم زيادي داشته باشند، توليد ومبادله.ي آن.ها در فاصله.هاي طولاني دشوار است وبنابراين برد حمل نيروها بسيار كوتاه خواهد شد. ازسوي ديگر چنان.چه ذرات حامل نيرو هيچ جرمي از خود نداشته باشند، نيروهايي دوربرد خواهيم داشت. گاهي گفته مي.شود ذرات حامل نيرو كه ميان ذرات مادي رد وبدل مي.شوند ذراتي غيرحقيقي.اند. زيرا - برخلاف ذرات حقيقي- آن.ها را به.طور مستقيم با يك آشكارساز ذره نمي.توان نمايان كرد. با اين حال مي.دانيم آن.ها وجود دارند زيرا داراي تأثيري سنجش.پذيرند. آن.ها نيروها ميان ذرات مادي را ايجاد مي.كنند. البته ذره.هاي با اسپين 0 و 1 و 2 در شرايط خاصي مستقيماً آشكار مي.شوند ولي بايد توجه كرد كه در اين حالت.ها آن.ها به.صورت موج ظاهر مي.شوند- مثل موج نور-. مثلاًً نيروي الكتريكي رانش ميان دو الكترون ناشي از تبادل فوتون.هاي غير حقيقي است كه هرگز ديده نمي.شوند اما مثلاً در حالتي كه الكتروني از كنار الكترون ديگري عبور كند ممكن است فوتون .هاي حقيقي خارج شوند كه براي ما به شكل موج نور نمايان مي.شود.
همان.طور كه پيش از اين هم گفتيم مي.توان ذرات حامل نيرو را برحسب شدت نيرويي كه حمل مي.كنند و ذراتي كه بر آن.ها متقابلاً تأثير مي.كنند به چهار دسته تقسيم.بندي كرد. اين تقسيم.بندي ساختگي است و براي ساختن نظريه.هاي پاره.اي مناسب است وهيچ معناي ژرف.تري ندارد. فيزيك.دانان اميدوارند سرانجام نظريه.ي يك.پارچه.اي بيابند كه بتواند هر چهار نيرو را به. عنوان نمود.هاي مختلف يك نيروي واحد توصيف كند.
لطفاً كمي صبور باشيد تنها چند پاراگراف ديگر به موضوع اصلي يعني نظريه.ي ريسمان باقي مانده است!

<table style="WIDTH: 100%; HEIGHT: 30px" bgcolor="#fb8484"><tbody><tr><td style="WIDTH: 200px">گرانش و خواص ويژه.اش!!
</td></tr></tbody></table>
در مورد نيرو.هاي الكترومغناطيسي، قوي هسته.اي، و ضعيف هسته.اي قبلاً به.طور مختصر چيزهايي ياد گرفتيم و نيز گفتيم گرانش اندكي (در واقع خيلي!) با آنها متفاوت است. حالا مي.خواهيم ببينيم اين تفاوت از كجا مي.آيد.
بر هر ذره.اي متناسب با جرمش (يا بنابر قانون هم.ارزي جرم و انرژي ، متناسب با انرژي.اش) نيروي گرانش وارد مي.شود. گرانش در مقايسه با سه نيروي ديگر به مراتب ضعيف.تر است به.طوري كه اگر دو ويژگي.ي خاص را نداشت از وجود آن چشم.پوشي مي.كرديم:

• گرانش دوربرد است يعني مي.تواند تا فاصله.هاي دور عمل كند.
• گرانش همواره نيرويي جذب.كننده است.

به همين دليل است كه مثلاً نيروي ضعيف گرانش ميان تك.تك ذرات زمين و تك.تك ذرات خورشيد با هم جمع مي.شوند و نيرويي بزرگ را پديد مي.آورند، آن .چنان كه باعث گردش زمين به دور خورشيد مي.شوند. سه نيروي ديگر يا كوتاه.برد هستند يا اين.كه گاهي جاذبه وگاهي دافعه.اند، در نتيجه اغلب اثر خود را به سرعت خنثا مي.كنند. از ديدگاه كوانتم مكانيك نيروي گرانش ميان دو ذره.ي مادي به.وسيله.ي گراويتون حمل مي.شود. گراويتون از خود جرمي ندارد و بنابراين نيرويي كه حمل مي.كند دوربرد است. نيروي گرانش ميان خورشيد وزمين به مبادله. گراويتون..ها بين اجزاي تشكيل.دهنده.ي اين دو كره نسبت داده مي.شود. هرچند ذره.هاي رد و بدل شده غيرحقيقي.اند، اما تأثيرشان سنجش.پذير است: آن.ها زمين را وادار مي.كنند دور خورشيد بگردد.
البته فيزيك.دانان اميدوارند روزي گراويتون.هاي حقيقي را مثل فوتون.هاي حقيقي به صورت امواج گرانشي ببينند. امواج گرانشي بسيار ضعيف.اند و به دشواري آشكار مي.شوند و در واقع كسي تاكنون آن.ها را مشاهده نكرده است.
برخلاف موفقيت مدل استاندارد در توصيف ويژگي.ها و رفتار ذرات با اسپين 1 به كمك نظريه.هاي پيمانه.اي، تاكنون هرگونه تلاشي براي فرمول.بندي ذرات با اسپين 2، به.روش مشابه، به شكست انجاميده است. فرمول.بندي يك نظريه.ي كوانتومي از گرانش سال.ها مهم.ترين مسئله.ي فيزيك نظري بوده است.
<table style="WIDTH: 514px; HEIGHT: 128px" align="center" border="2" cellpadding="0" cellspacing="0"><tbody><tr bgcolor="#9e3a38"><td>نيرو </td><td>برد</td><td>ذره.ي حامل</td><td>اسپين</td></tr><tr bgcolor="#f2dbdb"><td>گرانش</td><td>دور</td><td>گراويتون</td><td>2</td></tr><tr bgcolor="#f8eded"><td>الكترومغناطيس</td><td>دور </td><td>فوتون</td><td>1</td></tr><tr bgcolor="#f2dbdb"><td>نيروي ضعيف هسته.اي</td><td>كوتاه</td><td>بوزون.هاي -z , w+, w</td><td>1</td></tr><tr bgcolor="#f8eded"><td>نيروي قوي هسته.اي</td><td>كوتاه</td><td>گلوئون</td><td>1</td></tr></tbody></table>

<table style="WIDTH: 100%" bgcolor="#fb8484"><tbody><tr><td>چالش پيش. رو ...</td></tr></tbody></table>شايد نام نسبيت عام را شنيده باشيد. نسبيت عام نظريه.اي درباره.ي گرانش است. گرانش اصولاً زماني اثر معني داري پيدا مي.كند كه اجرام بزرگ باشند - مثلاً ما از جاذبه.ي خورشيد و حتا جاذبه.ي زمين صحبت مي.كنيم ولي احتمالاً تاكنون چيزي از جاذبه.ي يك توپ فوتبال نشنيده.ايم، منظورما جاذبه.ي گرانشي يك توپ فوتبال است وگرنه خود فوتبال كه خيلي جذاب است!. نسبيت عام ديد ما را نسبت به جهان، حركت سيارات، تحول ستارگان و كهكشان.ها و.. گسترش داده است.
از سوي ديگر نظريه.ي كوانتم در مورد چيز.هاي بسيار بسيار كوچك معني.دار است. يعني وقتي با اتم.ها وذرات زير اتمي سروكار داريم و اصولاً در اين حالت.ها گرانش آن.چنان ضعيف است كه مي. توان از آن چشم پوشيد.
امروزه فيزيك به قلمروهايي وارد مي.شود كه هردو نظريه هم.زمان مورد نيازند. قلمروهايي مثل سياهچاله.ها و مهبانگ (انفجاربزرگ) كه هر دو آن.ها نمونه.هايي از مواردي هستند كه انبوهي از ماده در حجمي بسيار كوچك فشرده شده است. بنابراين نمي.توان نسبيت عام و كوانتم مكانيك را براي هميشه جدا از هم نگه داشت و با خيال آسوده زندگي .كرد!! يعني نظريه.اي نياز است كه بتواند آن.ها را به شكلي سازگار كنار هم قرار دهد.
در سال.هاي اخير نظريه.ي ريسمان پيش.روترين نظريه براي ارائه.ي نظريه.اي ميكروسكپي و خود سازگار براي گرانش است. حتا هدف آن جاه.طلبانه.تر از اين است:
نظريه.ي ريسمان تلاش مي.كند توصيفي كامل، يك پارچه وخودسازگار از ساختار بنيادين هستي ارائه دهد(به.همين دليل گاهي نظريه.ي همه.چيز ناميده مي.شود!).

<table align="center" bgcolor="#e6eef2"><tbody><tr><td>انديشه.ي نهفته در نظريه.ي ريسمان اين است كه:
همه.ي انواع گوناگون ذرات مدل استاندارد تنها نمودهايي از يك شيء بنيادي.تر هستند :
يك ريسمان!
اما چگونه؟! </td></tr></tbody></table>
</td></tr></tbody></table>

این صفحه را در گوگل محبوب کنید

[ارسال شده از: فان پاتوق]

[مشاهده در: www.funpatogh.com]

[تعداد بازديد از اين مطلب: 408]