نظریه ریسمان و نگاهی جامع به ماهیت و مفهوم آن

در سال ۱۶۶۵ نیوتون با افتادن یک سیب نیوتون به قانون جهانی گرانش رسید و پی‌برد نیرویی که سیب را به طرف زمین می‌کشد با نیرویی که ماه را در مدار خود به دور زمین نگه می‌دارد باید یکی باشد و این گونه شد که نیوتون آسمان و زمین را در یک نظریه‌ی واحد به‌نام جاذبه یکی کرد. معادلات نیوتون به‌اندازه‌ای دقیق عمل می‌کردند که دانشمندان تا سال‌ها برای پیشبرد اهدافشان به معادلاتی بیش از آن نیاز نداشتند. اما مشکلی وجود داشت، در واقع نیوتون به خوبی نمی‌دانست که جاذبه چگونه کار می‌کند.

در اوایل سال‌ها‌ی ۱۹۰۰، یک منشی گمنام به نام آلبرت اینشتین که در دفتر ثبت اختراعات سوییس کار می‌کرد، همزمان روی رفتار نور نیز مطالعه داشت. او در ۲۶ سالگی به کشفی راه‌گشا دست‌یافت و متوجه‌شد که سرعت نور، نوعی از سرعت حد کیهانی است وهیچ چیز نمی‌تواند سریع‌تر از نور حرکت‌کند. در واقع ۸ دقیقه طول می‌کشد تا نور خورشید به ما برسد. حال فرض‌کنیم خورشید از بین برود، طبق نظر نیوتون به محض ناپدید‌شدن خورشید، سیارات از مدار‌های خود به سوی فضا منحرف می‌شوند. به‌عبارت دیگر، جاذبه سریع‌تر از نور حرکت می‌کند. اما اینشتین نشان داد که این صحیح نیست. او مدعی شد که گرانش همان خمیدگی‌ها و پیچ‌و‌تاب‌ها‌ی ساختار فضا و زمان است و این مسئله را در قالب نظریه‌ی نسبیت عام بیان کرد. اکنون اگر آن فاجعه‌ی کیهانی را دوباره مرور کنیم، پس از ناپدید شدن خورشید، فرو رفتگی ساختار فضا به‌جا‌ی خود بازگشته و یک آشفتگی به‌وجود می‌آورد و طبق محاسبات اینشتین، سرعت حرکت این آشفتگی‌ها دقیقا برابر سرعت نور است بنابر‌این ۸ دقیقه طول می‌کشد تا این آشفتگی به زمین برسد و زمین را از مدار خود منحرف کند.

خورشید

حالا اینشتین هدف بزرگ‌تر‌ی داشت و آن یکی کردن گرانش جدید با نیرو‌ی الکترو‌مغناطیس بود که قبلا توسط ماکسول یگانه شده بود. در واقع ارتباط بین الکتریسیته و مغناطیس در طبیعت بسیار مشهود است. ماکسول الکتریسیته و مغناطیس را در چند معادله توضیح داد.

معادلات ماکسول

همیشه تصور می شد که قدرت نیرو‌ی گرانش بسیار زیاد باشد؛ اما اکنون می‌دانیم که در مقایسه با نیرو‌ی الکترو‌مغناطیس، ضعیف است. برای مثال وقتی از ارتفاعی سقوط می‌کنیم چه عاملی مانع این می‌شود که سطح زمین را بشکافیم و به قلب آن فرو‌برویم؟ جواب، الکترو‌مغناطیس است. در واقع همه‌ی مواد از اتم‌ها ساخته شده‌اند به‌صورتی که پوسته‌ی خارجی همه‌ی آن‌ها از الکترون است. وقتی اتم‌ها‌ی بدن ما با اتم ها‌ی کف پیاده‌رو برخورد می‌کنند، چنان با قدرت یکدیگر را دفع می‌کنند که یک تکه‌ی کوچک از پیاده‌رو در برابر جاذبه‌ی کل زمین مقاومت می‌کند. در واقع الکترو‌مغناطیس ۱۰ به توان ۳۹ بار قوی‌تر از جاذبه است. با سوق پیدا‌کردن دانشمندان به‌سوی ساختار اتم‌ها در سال‌ها‌ی ۱۹۲۰، نظریات اینشتین و ماکسول برای اتم‌ها غیر‌قابل استفاده شدند و نمی‌توانستند رفتار ذرات ریز درون اتم‌ها را توجیه کنند. در این سال‌ها مکانیک کوانتوم بنا نهاده‌شد که تمام شیوه‌ها‌ی قبلی نگاه به جهان را نقض می‌کرد. در سطح کوانتوم، عدم قطعیت حاکم است و فقط می‌توان شانس وقوع یک پدیده را اندازه‌گیری کرد. دنیای کوانتوم، دنیایی جنون آمیز است که بخت و اقبال بر همه‌ی اتفاقات آن حاکم است. در سال های ۱۹۳۰، دانشمندان با کاوش در ساختار اتم‌ها دو نیرو‌ی دیگر کشف کردند: نیروی هسته ای قوی (Strong) که مانند یک چسب قدرتمند، پروتون‌ها را به نوترون‌ها متصل می‌کند و دیگری نیرو‌ی هسته‌ای ضعیف (Weak) که اجازه می‌دهد نوترون‌ها به پروتون تبدیل شوند و طی این فرایند پرتو تابش کنند.

مکانیک کوانتوم، همه ی کارکرد‌ها‌ی طبیعت به‌جز جاذبه را در مقیاس میکروسکوپی برای ما توضیح می‌دهد. در نتیجه کسی نتوانست متوجه شود که چگونه می‌توان نسبیت عام و مکانیک کوانتوم را در یک مجموعه کنار هم قرار داد. در واقع اینشتین در مقابل کوانتوم و عدم قطعیت مقاومت می‌کرد و آن را نمی‌پذیرفت و همچنان به‌تنهایی روی یگانه سازی کار می‌کرد و در سال‌ها‌ی آخر عمرش به انزوا کشیده شده بود. آلبرت اینشتین در ۱۸ آوریل ۱۹۵۵ در‌گذشت و تا سال‌ها تصور می‌شد که رویا‌ی او برای یگانه سازی نیز مرده است.

تا اینکه یک ستاره‌شناس آلمانی به‌نام کارل شوارتزشیلد بیان کرد که هنگامی که یک ستاره‌ی بسیار سنگین متراکم می‌شود، چنان ساختار فضا و زمان را دچار کشیدگی می‌کند، که باعث سوراخ شدن آن می شود و یک سیاهچاله به وجود می آورد که حتی نور نیز نمی تواند از دام گرانشی آن فرار کند. مشکل اینجاست که در مرکز یک سیاهچاله نمیدانیم که چون مرکز سیاهچاله کوچک است باید از مکانیک کوانتوم استفاده کنیم یا چون ستاره بسیار سنگین است باید از نسبیت عام استفاده کنیم؟ اگر از هر دو  یعنی مکانیک کوانتومی و نسبیت عام به‌صورت هم زمان استفاده کنیم، تئوری‌ها‌ی ریاضی به فاجعه برخورد می‌کنند و دیگر قابل استفاده نیستند.

سیاهچاله

دانشمندان دیگری از جمله یک ریاضی دان آلمانی به نام تئودور کالوزا نیز همچون اینشتین به دنبال یگانه سازی بوده‌اند. او به این فکر افتاد که مانند اینشتین، نیرو‌ی الکترو‌مغناطیس را بر اساس کشیدگی‌ها و خمیدگی‌ها توصیف‌کند، باخود فکر کرد که شاید به جای سه بعد فضا که اینشتین برای جاذبه به‌کار برده بود، یک بعد اضافه وجود داشته‌باشد که پیچ و خم ها‌ی آن نیرو‌ی الکترو‌مغناطیس را توصیف کند. بنابر‌این شروع به نوشتن معادلات مورد نظرش کرد و به جای سه معادله، چهار معادله بدست آورد که به دلیل در نظر گرفتن یک بعد اضافه از فضا بود. او به معادلاتی رسیده بود که دانشمندان تا مدت‌ها آن‌ها را به عنوان توضیح‌دهنده‌ی نیرو‌ی الکترو‌مغناطیس می‌شناختند. از نظر خود کالوزا، او نظریه‌ی واحد را پیدا کرده بود ولی در این مورد دو سوال پیش می‌آید:

شاید براتون جذاب باشه بررسی کنید :
تاثیر تغییرات اقلیمی جهانی بر اثرات اسب های آبی روی اکوسیستم آبی

اگر ابعاد اضافه‌ای وجود دارد، کجا هستند؟ چرا ما آنها را نمی‌بینیم؟

آیا این تئوری در ریزه‌کاری‌ها جواب می‌دهد؟

اولین سوال در سال ۱۹۲۶ توسط شخصی به نام اسکارکلاین پاسخ داده‌شد. او گفت: ابعاد می‌توانند به دو شکل باشند:

۱- ابعاد بزرگ که ما به‌راحتی آنها را می‌بینیم (مانند سه بعد آشنای فضا).

۲- ابعاد بسیار کوچک و ریز حلقه شده که ما نمی‌توانیم در زندگی روز‌مره ببینیم.

ابعاد اضافه

به عنوان مثال اگر خود را با مورچه‌ها‌یی مقایسه کنیم که روی کابل چراغ راهنمایی کنار خیابان راه می‌روند، متوجه می‌شویم که آن‌ها ابعاد بیش‌تر‌ی از فضا را درک می‌کنند. آن‌ها می‌توانند ساعت‌گرد یا پاد‌ساعت‌گرد نیز روی کابل حرکت کنند. پس ابعاد می‌توانند آن‌چنان ریز باشند که ما آن‌ها را نبینیم.

به سوال اول پاسخ داده شد ولی سوال دوم چطور؟ افراد بسیار‌ی همچون اینشتین و اسکار کلاین سعی کردند که این نظریه را در فیزیک آن زمان اعمال‌کنند اما این نظریه در جزئیات خوب عمل‌نکرد. مثلا آن‌ها نمی‌توانستند جرم الکترون را طوری به‌دست‌آورند که در نظریه به‌درستی جواب دهد. سر‌انجام، این ایده که چگونه می‌توان تمام قوانین فیزیک را متحد‌کرد، از بین رفت. تا این که پدیده‌ی شگرفی در عصر ما رخ داد. روش دیگری برای یگانه ساختن قوانین فیزیک در سراسر جهان دنبال می‌شود و آن نظریه‌ی ریسمان است. نظریه‌ی ریسمان چیست؟ اجزای اولیه‌ی غی‌قابل تقسیم و غیر‌قابل رویت که همه‌ی جهان اطراف ما از جمله نیرو‌ها را به‌وجود آورده‌اند، بند‌ها‌ی فوق العاده ریز قابل ارتعاش انرژی هستند. ریسمان‌ها، دیدگاه‌ها‌ی ما درمورد جهان اطراف از جمله بافت فضا را تغییر می‌دهند. طبق دیدگاه اینشتین، فضا می تواند تاب‌خورده و قابل انعطاف باشد. حتی گاهی ممکن است یک دالان یا میان‌بر کیهانی به نام کرم‌چاله در آن وجود داشته‌باشد.

کرمچاله

فرض کنید بخواهیم از طریق یک کرم چاله در کوتاه‌ترین زمان به سفر بپردازیم. برای ایجاد یک کرم‌چاله، ناچاریم بافت فضا را سوراخ کنیم. متاسفانه طبق قوانین اینشتین، فضا می تواند پیچ و تاب بخورد ولی نمی‌تواند پاره شود. اکنون نظریه‌ی ریسمان به ما نشان می‌دهد که همیشه حق با اینشتین نبوده است. برای درک بهتر این موضوع از فاصله‌ای بسیار نزدیک‌تر به بافت فضا نگاهی می‌اندازیم. اگر ما می‌توانستیم به‌اندازه‌ی یک میلیون میلیاردیم حالت طبیعی خود کوچک شویم، وارد دنیا‌ی کوانتوم می‌شدیم، دنیا‌ی قوانینی که چگونگی رفتار اتم ها را کنترل می‌کنند. در اینجا ساختار فضا تصادفی و آشفته است و شکاف‌ها و پارگی‌ها در اینجا رایج و مرسوم هستند. اما چه چیزی مانع گسترش این پارگی‌ها شده و از بروز یک فاجعه‌ی کیهانی جلو‌گیری می‌کند؟ هنگامی که یک ریسمان شروع به حرکت در فضا می‌کند، لوله‌ای پشت سر خود به‌جا می‌گذارد که مانند یک حباب، شکاف‌ها را در بر می‌گیرد و مثل یک سپر حفاظتی عمل می‌کند. پس تصور رشته‌ها به‌عنوان ریز‌ترین اجزا‌ی فضا، به ما نشان می‌دهد که فضا بسیار پویا‌تر و تغییر پذیر‌تر از آن است که حتی اینشتین تصور داشته است و این نشان می‌دهد که امکان پاره‌شدن بافت فضا وجود دارد.

بافت فضا

یکی از بزرگ‌ترین جاذبه‌ها‌ی ریسمان، تنوع آن‌ها است. ریسمان‌ها می‌توانند به طرق مختلف مرتعش‌شده و بسته به نوع ارتعاش آن‌ها، تمام ذرات بنیادی طبیعت خلق‌شوند و ما آرزو داریم که بتوانیم با تسلط بر ریتم ریسمان ها فرصت خوبی برای توصیف همه‌ی مواد و نیرو‌ها‌ی طبیعت، از ریز‌ترین ذرات زیر‌اتمی تا کهکشان‌ها‌ی فضایی به‌دست‌آوریم. اما به نظر می‌رسد کمی تند‌رفته‌باشیم، چون به‌جا‌ی یک نظریه، پنج نظریه‌ی ریسمان مختلف تولید‌شده است که همه‌ی آن‌ها با ریسمان‌ها‌ی ریز مرتعش در ارتباط هستند ولی جزئیات ریاضی آن‌ها متفاوت است. این پنج نظریه با پنج نام مختلف شناخته می‌شوند: نوع I، نوع IIA، نوع IIB، نوع HO، نوع HE

فرق بین این نظریه ها از لحاظ ریاضی بسیار پیچیده است.

پس اگر تئوری ریسمان قرار است تئوری همه چیز باشد، می تواند در پنج تئوری ظاهر شود؟ آیا این منظور ما از تئوری واحد را زیر سوال نمی‌برد؟

در سال ۱۹۵۵ نظریه‌پردازان ریسمان برای کنفرانس سالانه در دانشگاه کالیفرنیای جنوبی جمع شدند. در این میان شخصی به نام ادوارد ویتن که به عنوان یکی از بزرگ‌ترین فیزیکدانان معاصر شناخته می‌شود، سخنرانی مشهور خود را ارائه داد. او سعی کرده بود راه حل هر یک از تئوری‌ها را در هر بعدی به‌دست آورد و به این نتیجه رسیده بود که ۵ تئوری، فقط ۵ شکل مختلف نگاه به یک چیز بوده است. در واقع ادوارد ویتن تئوری ریسمان را یگانه کرد و نام آن راتئوری M  گذاشت. این نظریه انقلاب بزرگی در سراسر جهان بر‌پا کرد.

تئوری M انقلاب بزرگی در جهان علم بر‌پا کرد

تا قبل از نظریه‌ی M به نظر می رسید برای درست بودن نظریه‌ی ریسمان به فضا- زمان ۱۰ بعدی نیاز داشتیم که شامل سه بعد آشنای فضا و یک بعد زمان و ۶ بعد اضافه‌ی ریز تاب خورده که ما توانایی درک آن‌ها را نداریم. اما نظریه‌ی ریسمان به ۱۱ بعد نیاز دارد یعنی یک بعد فضایی دیگر نیز دارد. جا‌ی تعجب نیست که فقط سه + یک بعد را درک می کنیم چون مغز ما برای درک فضا‌ی سه بعدی که در زندگی روزمره با آن سر‌وکار داریم ساخته شده است. تئوری M نه تنها می تواند در‌بر‌دارنده‌ی ریسمان‌ها‌ی مرتعش باشد، بلکه می‌تواند ذرات نقطه‌ای، غشاء‌ها‌ی دو‌بعدی، حباب‌ها‌ی سه‌بعدی و دیگر اشیایی را در‌بر بگیرد که وقتی بعد‌ها‌ی فضا بر بیش از ۹ بعد بالغ می شوند، درک و تجسم آنها دشوار‌تر است. بعد اضافه‌ای که ویتن به نظریه اضافه کرد، اجازه می‌دهد تا یک ریسمان کشیده‌شده و به‌صورت یک پوست (membrane) در‌بیاید که می تواند سه بعدی یا بیش‌تر باشد و می‌تواند رشد‌کرده و به بزرگی عالم هستی شود.

شاید براتون جذاب باشه بررسی کنید :
چرا نباید از پایان دو ماموریت فضایی بزرگ ناسا در هفته گذشته دچار دلهره شویم

نظریه ریسمان

این احتمال که عالم ما می تواند روی یک پوست واقع شده‌باشد که در فضایی با ابعاد بالا‌تر قرار گرفته است، به‌وجود آمد. اگر پوستی در فضایی با ابعاد بالا‌تر‌ی قرار‌گرفته‌باشد که ذرات و اتم‌ها‌ی ما نتوانند از آن رد شوند، مانند این است که ما نتوانیم چیزی که خارج از پوسته‌ی جهان ما قرار دارد را لمس کنیم و با خارج از آن ارتباط برقرار‌کنیم.

یک میز بیلیارد بزرگ را تصور کنید، خود میز را فضای سه بعدی و توپ های بیلیارد را اتم‌ها و ذراتی که عالم را بوجود آورده‌اند تصور‌کنید. توپ‌ها‌ی بیلیارد روی میز باقی می‌مانند اما وقتی توپ‌ها با هم برخود‌کنند چیزی مانند امواج صوتی در طول میز منتشر می‌شود. ایده این است که جاذبه می‌تواند مانند امواج صوتی عمل‌کند و به خارج از غشاء ما انتقال پیدا‌کند. نظریه‌ی M ، تعریف دیگری از ذرات و نیرو ها‌ی موجود در عالم هستی ارائه می‌کند. هر چیزی که می‌بینیم مانند ماده و نور از ریسمان‌ها‌ی ته باز ساخته‌شده‌اند که به غشا‌ی ما گره خورده‌اند. اما رشته‌ها‌یی با حلقه‌ها‌ی بسته هم وجود دارند که یک نوع از آن‌ها گراویتون نامیده می‌شود که عامل جاذبه است. این که گراویتون‌ها از حلقه‌ها‌ی بسته درست شده‌اند یعنی هیچ قیدی به غشا‌ی ما ندارند و می‌توانند به بعد‌ها‌ی دیگر انتقال پیدا‌کنند و با کاستن از قدرت جاذبه، آن را در مقایسه با دیگر نیرو‌ها‌ی طبیعت ضعیف جلوه‌دهند.

اگر عوالم دیگری وجود داشته‌باشند شاید روزی بتوان به‌وسیله‌ی تبادل امواج گرانشی با جهان‌ها‌ی دیگر ارتباط برقرار‌کرد. بر اساس تئوری‌ها‌ی کلاسیک، نیرو‌ها توسط میدان‌ها منتقل می‌شوند، اما در تئوری‌ها‌ی میدانی کوانتومی، میدان‌ها‌ی نیرو از ذرات متنوعی به‌نام بوزون که حامل نیرو هستند تشکیل شده‌اند. بوزون‌ها بین ذرات ماده به جلو و عقب حرکت کرده و نیرو‌ها را منتقل می‌کنند.

بر اساس تئوری‌ها‌ی کلاسیک، نیرو‌ها توسط میدان‌ها منتقل می‌شوند

به‌کار گرفتن نیروی گرانش به همراه الکترومغناطیس و دو نیروی هسته‌ای ضعیف وهسته‌ای قوی، به این شکل ممکن است. قبل از آن نیروی الکترومغناطیس و هسته‌ای ضعیف به‌وسیله‌ی پروفسور عبدالسلام و استیون وینبرگ یکپارچه شده و الکتروویک نام‌گرفته‌بود. از دیگر پیش‌بینی‌ها‌ی نظریه‌ی ریسمان وجود ذرات سنگین S (ابرتقارن) است. در فیزیک گفته می شود سیستمی که ویژگی های آن تحت تاثیر یک دگرگونی مانند چرخاندن آن در فضا قرار  نگیرد، تقارن دارد. ابرتقارن نوعی دقیق‌تر از تقارن است که نمی‌تواند با دگرگونی فضا‌ی معمولی همراه باشد. یکی از مهم‌ترین مفاهیم ابرتقارن این است که ذرات نیرو و ذرات ماده (نیرو ماده)، دو وجه از یک چیز هستند و این، به این معنا است که هر ذره مانند یک کوارک باید ذره‌ای همراه (پاد ذره) داشته‌باشد که یک ذره‌ی نیرو است و هر ذره‌ی نیرو مانند یک فوتون، باید ذره‌ای همراه داشته باشد که یک ذره از ماده است. همه‌ی امید‌ها به شتاب‌دهنده‌ی بزرگ واقع در شهر ژنو (سرن) برای پیدا کردن ذرات S ابرتقارن و همین‌طور گراویتون‌ها است. اگر گراویتون بتواند به بعد بالا‌تر برود، غیبت آن روی نشانگر‌ها ظاهر می‌شود و گراویتون به‌وسیله‌ی غیبتش دیده می‌شود.

نظریه ریسمان

زمانی تصور می کردیم که زمین در مرکز جهان قرار دارد و خورشید و سیارات دیگر به دور آن می‌گردند. مدتی بعد دانشمندانی همچون گالیله و کوپرنیک به ما نشان دادند که این تفکر درست نیست و خورشید در مرکز جهان قرار‌دارد و دیگر سیارات به دور آن می‌گردند. مدتی بعد فهمیدیم که منظومه‌ی شمسی ما فقط جزء کوچکی از کهکشان عظیم راه شیری است و کهکشان ما یکی از میلیارد‌ها کهکشان دیگر در کیهان است. هر کدام از این تفکرات در زمان خود عجیب بودند اما هم اکنون حتی آن‌ها را مورد پرسش هم قرار نمی‌دهیم. ایده‌ی جهان‌ها‌ی چند‌گانه (multiverse) نیز به‌همین شکل است. ممکن است ما در جهانی زندگی‌کنیم که یکی از میلیارد‌ها جهان دیگر باشد. تقریبا از زمان هابل می‌دانیم که جهان ما توسط یک انفجاربزرگ کیهانی (Big Bang) به‌وجود آمد که ماده و انرژی را با شتاب به بیرون پرتاب کرد. اما تئوری بیگ بنگ در مورد خود انفجار توضیحی به ما نمی‌دهد. فیزیکدانانی مانندالکس ویلنکن (Alex Vilenken ) و الن گوث (Alan Guth) تئوری جهان تورمی (inflation) را بنا نهادند که طبق ریاضیات آن برای ایجاد بیگ بنگ به یک نوع سوخت نیاز است که فضا و ماده را با شتاب به‌بیرون پرتاب‌کند اما این سوخت چنان قدرت بالقوه‌ای دارد که نمی‌تواند در بیگ بنگ یک جا استفاده شده‌باشد. بنابر‌این می‌تواند نه‌تنها بیگ بنگ ما بلکه بسیاری از انفجار‌ها‌ی دیگر را نیز به‌وجود آورده‌باشد.

شاید براتون جذاب باشه بررسی کنید :
چگونه می‌توانیم یک فضانورد شویم

بیگ بنگ

برای توضیح بیش‌تر فرض کنید فضا مملوء از نوعی انرژی است و خود فضا همواره در حال انبساط است و گاهی در قسمتی از فضا به‌طور ناگهانی مقداری از این انرژی به ماده تبدیل می‌شود و حبابی را به‌وجود می‌آورد که همچنان با سرعتی کمتر از قبل در حال انبساط است. دانشمندان تصور می‌کردند که به دلیل اثر گرانشی کهکشان‌ها بر یکدیگر، انبساط فضا باید در طول زمان کند شود، ولی در سال ها‌ی ۱۹۹۰دو گروه از منجمان به اندازه‌گیری میزان کند‌شدن سرعت انبساط پرداختند و اندازه‌گیری‌ها‌ی آن‌ها چیز عجیبی را نشان داد. آن‌ها فهمیدند که نه‌تنها انبساط در حال کند شدن نیست، بلکه در حال تند شدن است. پس حتما نوعی از انرژی کهکشان‌ها را وادار به دور شدن از یکدیگر می‌کندکه چون ما این انرژی را نمی ‌ینیم به آن انرژی تاریک گفته می‌شود.

طی سال‌‌ها، اندازه گیری‌ها‌ی دانشمندان مقدار این انرژی را  تعیین می‌کند. این مقدار بسیار نزدیک به صفر است و برای دانشمندان بسیار تعجب آور است. بیایید تصور‌کنیم که برای تعطیلات به سفر رفته‌ایم و در یک هتل بسیار بزرگ اقامت می‌کنیم. فرض کنید شماره‌ی اتاقی که دریافت کرده‌اید ۱۰۰۰۰۰۱ باشد. شاید در ابتدا این شماره‌ی اتاق عجیب به نظر برسد اما برای هتلی با چند میلیارد اتاق، این شماره دیگر چندان عجیب نیست.

مسئله‌ی مقدار انرژی تاریک در جهان ما نیز به همین صورت است. اگر هر کدام از اتاق‌ها را یک جهان در نظر بگیریم که مقدار مشخصی از انرژی تاریک را دارد، مقدار انرژی تاریک در جهان ما دیگر چندان عجیب به نظر نمی‌رسد، بلکه این مقدار انرژی است که برای تکامل و شکل‌گیری موجوداتی از نوع ما لازم است به‌طوری که اگر فقط ۴ صفر از جلو ممیز این رقم کم کنیم، با اینکه هنوز با رقم بسیار کوچکی مواجهیم، کهکشان‌ها و ستارگان و به‌طور کلی زندگی ما شکل نخواهد‌گرفت. نظریه‌ی ریسمان از وجود جهان‌ها‌ی چندگانه پشتیبانی می‌کند. می‌گویید چطور؟

اگر به خاطر داشته باشید گفتیم ریاضیات نظریه  ریسمان به ۶ تا ۷ بعد اضافه‌ی فضا نیاز دارد که این ابعاد می‌توانند به اشکال مختلف در هم پیچیده شده باشند. در طول زمان دانشمندان یک رقم نجومی از اشکال مختلف ابعاد اضافه را پیدا کردند در واقع ابعاد اضافه می‌توانند ۵۰۰^۱۰ شکل مختلف به خود بگیرند که هر‌کدام از آن‌ها یک جهان را توصیف می‌کند.

پس شکلی که ابعاد اضافه به‌خود می‌گیرند تعیین کننده‌ی نوع ارتعاش ریسمان‌ها است، و نوع ارتعاش ریسمان‌ها مقدار خاصی از انرژی تاریک را به‌وجود می‌آورد که جهان خاصی را توصیف می‌کند.در بین این جهان‌ها ممکن است جهان‌ها‌یی دقیقا شبیه به جهان ما و یا حتی انسان‌ها‌یی دقیقا شبیه ما وجود داشته‌باشد.

هم اکنون سه نوع استدلال برای حمایت از نظریه‌ی جهان‌ها‌ی چند‌گانه وجود دارد: جهان تورمی، انرژی تاریک و نظریه‌ی ریسمان. به نظر می رسد که راهی برای آزمایش و اثبات وجود جهان‌ها‌ی متعدد وجود ندارد ولی با نگاهی دوباره به آغاز جهان و امواج پس زمینه‌ی کیهانی (CMBR)  که از انفجار بزرگ همچنان در سراسر جهان به‌جا مانده است، شاید بتوان شواهد‌ی پیدا‌کرد. دانشمندان با فرستادن ماهواره های متعدد به فضا و اندازه‌گیری دما در هر قسمت، به نقشه‌ای دست‌پیدا‌کرده‌اند که به ۱۳/۷ میلیارد سال پیش بر می‌گردد و حاصل ۷ سال داده‌ها‌ی تیم WMAP از NASA  است. این تصویر اختلاف‌ها‌ی دما‌یی را با مقیاس کم‌تر از  یک‌هزارم درجه تعیین می‌کند که اصطلاحا به این تصویر اثر انگشت (finger print) نیز گفته می‌شود. اکنون می‌دانیم که اگر جهان‌ها‌ی متعدی وجود داشته‌باشند، احتمال برخورد آن‌ها با یکدیگر وجود دارد و اگر روزی جهان ما در یکی از این برخورد‌ها شرکت‌کند، باید آشفتگی‌ها و تغییراتی را در این تصویر مشاهده کنیم.

بیگ بنگ

هم اکنون توانسته ایم از بسیاری از راز های خلقت پرده برداریم و شاید هم اکنون بهترین زمان برای کشف دیگر راز‌های خلقت باشد. با توجه به دور شدن کهکشان‌ها از هم شاید روزی برسد که با نگاه کردن به آسمان، جز تاریکی مطلق چیزی دیده نشود و حتی نور هم نتواند فاصله‌ها‌ی عظیم به‌وجود آمده را طی‌کند. آیا مردمان آینده با نگاه کردن به آسمان چیزی جز تاریکی نمی‌بینند، می‌توانند علمی که از زمان ما به دستشان می‌رسد را باور کنند؟ به هر حال شاید ما در بهترین زمان برای کاوش در هستی و جست‌و‌جو‌ی حقایق آن باشیم.

هیچ نظریه‌ی جدیدی نمی‌تواند بدون دانشمندانی از خود گذشته که به‌سختی برای پیشبرد و بهبود نظریه تلاش می‌کنند، پا‌برجا بماند. تعدادی از تاثیر‌گذار‌ترین فیزیکدانان نظزیه‌پرداز در حوزه‌ی نظریه‌ی ریسمان عبارتند از:

ادوارد ویتن، مغز متقکر نظریه‌ی ریسمان که نظریه‌ی M را بنا کرد. جان هنری شوارتز، فردی بسیار تاثیر‌گذار بر انقلاب ابر ریسمان، لئونارد ساسکیند، دیوید گراس، جو پولچینسکی، لیزا راندل، میچیو کاکو و برایان گرین.

فیسبوک توییتر گوگل + لینکداین تلگرام واتس اپ کلوب

پاسخی بگذارید