نگاهی به ام تئوری

مقدمه

 

این تئوری که از بسط و گسترش تئوری ابر ریسمان بوجود آمده است همه  ۵ تئوری ابر ریسمان را و ۱۱ بعد ابر گرانی را در بر می گیرد علت اینکه فیزیکدانان به چشم یک نظریه  ی متهور و سیزه جو به این نظریه نگاه می کنند این است که این نظریه فاقد هرگونه پشتوانه ی تجربی و آزمایشگاهی است و وجودش را تنها مدیون یکسری ریاضیات پیچیده و هندسه ای غامض است .برای کسب آگاهی از این نظریه باید ابتدا از تئوری ریسمان آگاهی بدست آوریم

 

۱- تئوری ریسمان

کمتر از یکصد سال است که فیزیک برای ذرات بنیادی الگوئی در نظر گرفت است که به کمک این الگو بخوبی توانسته است مشکلات خود را حل نموده و به پیش بینی های موفقیت آمیزی نیز دست پیدا کنددر این مدل ذرات بنیادی  به صورت نقاطی در نظر می گرفته می شود که فاقدهرگونه گستردگی فضایی می باشند در این میان تئوری ریسمان بر خلاف ایده های پیشین ادعا دارد که جهان اساسا از چیز های یک بعدی ساخته شده اند که به طور ساده آنها را ریسمان می نامند.این ریسمانها آنقدرباید  کوچک  باشند که شبیه نقطه به نظر آیند در این تئوری ذرات بنیادی توسط الگوهای مختلف ارتعاش ریسمانها به وجود می آیند بدین معنا که تعداد بیشمارذرهای که در طبیعت دیده می شود تنها از تشدید های مختلف ریسمان است .

توجه ویژه به تئوری ریسمان را باید مربوط به ناتوانی علم فیزیک در حل مشکلاتی بدانیم که دههاست با آنها دست و پنجه نرم می کند  مشکلاتی چون نسبیت عام که توسط اینشتین پایه ریزی شد و جهان را در مقیاس بزرگ کیهانی شرح می دهد این نظریه به هیچ روی با نظریه مکانیک کوانتومی که رفتار ذرات را در مقیاس اتمی و زیر اتمی مورد مطالعه قرار می دهد و مدل استاندارد که قادر است جهان را در مقیاس زیراتمی تشریح کند همساز و همراه نمی شود در مدل استاندارد وجود ۲۰ پارامتر اختیاری که شامل جرم لپتون ها و ذرات W. Z است ،

استفاده از کپی های سه تایی کوارک و لپتون که تنها از نظر جرمی با هم متفاوتند نقصیهایی برای این مدل به حساب می آیند شاید وجود همین مشکلات موجب شده است تا نتوانیم نسبیت عام را با این مدل آشتی بدهیم وبه تبع ان  گرانش را با سایر نیروها یکی کنیم( مدل استاندارد موفق شد ۳ تا از چهار نیروی بنیادی را با هم متحد سازد که این سه نیرو شامل نیروی الکترو مغناطیس ، نیروی ضعیف هسته ای و نیروی قوی هسته ای) در تئوری ریسمان با تبدیل ۲۰ پارامتر اختیاری به یک پارامتر این امید را در فیزیکدانان ایجاد کرده است که بتواند علت وجود سه نسل ذرات را هم در کوارک ها و هم در لپتون ها شرح دهد

 

از همه مهمتر حامیان ریسمان از این جهت که تئوری آنان توانسته است گراویتونها را نیز شامل شود بیسار خرسند می باشند (گراویتون ذره عامل گرانش است )

با این وجود این تئوری از مشکلاتی رنج می برد که نخستین آن اینست که برای ارتعاش ریسمانها ۱۰ بعد لازم است در صورتی که  جهان چنانچه بطور معمول شاهد ان هستیم تنها در ۴ بعد ساخته شده است  (یک بعد زمان و سه بعد فضا )موضوع دیگر در مورد تئوری ریسمان اینست که این تئوری داری ۵ صورتبندی متفاوت است  شاید همین تعدد صورتبندی هاست که ضرورت شکل گیری تئوری ام را فراهم کرده است تفاوت این ۵ تئوری در این است که تا چه حد و چگونه نوع ریسمانهایشان به آنها اجازه می دهد تا ابر تقارن  Supersymmetryتکمیل شود .

وجود تقارن در نظریه ی ابر ریسمان به عقیده ی طرفداران این نظریه عامل اصلی در موفقیت این نظریه است چرا که  طبیعت چنانچه مشاهده می شود متقارن نیست اما در بنیادی ترین سطح خود دارای تقارن است . که به خاطر برجسته بودنش مورد استفاده قرار می گیرد.

تئوری ریسمان  همانطوری که گفته شد از ۵ صورتبندی مختلف تشکیل شده است که شامل:

نوع اول(type I string ) نوع دوم( type II strings) که نوع دوم  خود به دو دسته یکی نوع ۲آ (type IIA )و دیگری نوع ۲بی(type IIB ) تقسیم می شود . ودر آخرتئوری ریسمان هترو تیک (heterotic string ) که این نوع ریسمان نیز به دو نوع متفاوت یکی ریسمان ( (heterotic E_۸×E_۸ و دیگری ریسمان (heterotic SO(32) ) تقسیم بندی می شود.

ریسمان E_۸×E_۸ به ریسمان پرینستون شهرت داردو در حال حاضر آنگونه که ادعا می شود این نوع تئوری ریسمان در زمینه ی نامزدی نظریه ی همه چیز از سایرین مطرح تر است .اگر چه تئوری ریسمان خود را کاندیدای نظریه ی همه چیز می داند اما تنها یکی از ۵ صورتبندی ارائه شده از این نظریه می تواند شایسته دریافت این عنوان باشد.

علیرغم تمامی پیشرفت هایی که در شناخت تئوری ابر ریسمان صورت گرفته است هنوز معلوم نیست که چه تعداد کشفیات مهم دیگر ی باقی مانده است تا با دست یافتن به آنها پاسخ نهایی این سئوال که چرا جهان رفتاری اینگونه دارد را بیابیم  به جز این سئوال سئوالات بزرگی که پیش روی نظریه ی ابرریسمان قرار دارد این است که :

۱-     بهترین صورتبندی از شکل های متفاوت ارائه شده از این تئوری کدام است؟

۲-     چگونه و چرا ابر تقارن شکسته شده است

۳-     چرا ثابت کیهانی که توصیف کننده ی تراکم انرژی در خلا ء است اینقدر کوچک است

۴-     راه حل واقعی از بی شمار راه حل های ۴ بعدی ابر ریسمان کدام است و چگونه

بدست می آید

۵-     و مهمتر از همه اینکه چگونه می توانیم پیشگوئی های انرا بیا زمائیم

 ۲- ظهور ام(M) :

  

در سال ۱۹۹۵ ادوارد ویتن انقلاب دوم ابر ریسمان را پایه گذاری کرد و از این راه به شهرت جهانی رسید

 

ادوارد ویتن متولد ۲۶ آگوست ۱۹۵۱استاد دانشگاه هاروارد

 

ویتن مقالات فراوانی در  زمینه نظریه ی ابر ریسمان که تاحدودی در ان زمان به فراموشی سپرده شد انتشار داد و راه حل برون رفت از چالش های پیش روی نظریه ریسمان را گسترش ابعاد این نظریه از ده بعد به یازده بعد دانست ، بدین صورت تئوری ام  که یک تئوری یازده بعدی است شکل گرفت

تئوری ام در حقیقت از ترکیب ۵ تئوری مختلف ریسمان بوجود امده است این تئوری در راستای تلاش های بی ثمر گذشته که سعی در متحدکردن نسبیت عام وکوانتوم مکانیک برای دست یافتن به نظریه به نام ابرگرانیhttp://cph-theory.persiangig.com/C172-atheoryofeverything.htm   (ابر گرانی یک تئوری میدان است که جزیی از ابر ریسمان به حساب می آید و از کوچک کردن ریسمان ها تا حد صفر یعنی نقطه بو جود می آید که ابر تقارن و نسبیت  را یگانه می نماید ذرات میدان گرانی گراویتون با اسپین ۲ است ولی در ابر گرانی ذرات میدان گراویتینو (گرانی کوچک ) می باشد و اسپین آن ۲/۳ است.)                                                                                                                          بود گام بر میدارد.

تئوری ام که از ۱۱ بعد برخودار است در حقیقت با گرفتن دوگان نظریه ده بعدی ریسمان بدست می آید این موضوع که چگونه تقارن دوگانگی می تواند مشکلات را برای رسیدن به نظریه ی نهایی از پیش رو بردارد موجب شگفتی دانشمندان است .

تقارن دوگانگی به خوبی ۵ نظریه ی مختلف ریسمان را به هم مر بوط می سازد و برابر بودن آنها را نشان می دهد دوگانگی در حقیقت پل ارتباطی بین سایر تئوری های ریسمان است تئوری جدید دوگانگی به خوبی برابری و ارتباط نظریه های ریسمان را با یکدیگر بر ملا می سازد که می تواند در این زمینه از دو گانگی اس (-duality S)– تی T-duality) )– و یو( -duality U)نام برد هریک از این دو گانگی ها راهیست برای تبدیل یک تئوری ریسمان به تئوری ریسمان دیگر و در این میان دوگانگی تی را می توان ساده ترین دوگانگی از میان سایر دوگانگی ها که تئوری های ریسمان را به هم مرتبط می سازد در نظر گرفت.

دوگانگی یک تقارن مستحکم در نظریه ی ریسمان است ،بر همین اساس ما با گرفتن دوگان یک نظریه ریسمان به نظریه ریسمان دیگر می رسیم و به همن صورت می توانیم نشان دهیم که تمامی ۵ تئوری ریسمان در حقیقت یکی هستند.

دوگانگی های بین ۵ نمونه تئوری ریسمان رابطه ای منطقی و جالب بوجود می آورد (اگر ابر گرانی را به حساب آوریم باید بگوئیم ۶ تئوری ریسمان ) و به خوبی پنج نمونه ریسمانها را بهم مربوط می سازد و برابری آنها را ثابت می کند  بدین صورت با یک تحول بزرگ از دل یک نظریه ی ده بعدی نظریه ای یازده بعدی (نظریه ی ام )  متولد می شود که این نظریه امید ها را در راه اتحاد نسبیت عام با مکانیک  کوانتومی برای رسیدن به نظریه ای برای همه چیز زنده نگه می دارد .

تئوری ام با تمام موفقیت هایش تا حدی نامفهوم و نارسا است و تاکنون نیز کسی شرح روشن و کاملی از این نظریه  بیان نکرده است چرا که مبانی بنیادی فیزیکی  که این نظریه برپایه ی آن استوار گردیده است مشخص نیست وتنها این تئوری دارای یک چارچوب کلی بوده که امید می رود در آینده فیزیکدانان با استفاده از دوگانگی مسائلی که تاکنون  مبهم و غیر قابل حل مانده است  حل شوند

ولی همچنان این سئوال در اذهان فیزیکدانان به عنوان مسئله ای لاینحل باقی مانده است . که

 آیا این تئوری می تواند طبیعت را شرح دهد ؟یا به طور کلی آیا نظریه ام واقعا نظریه ای برای همه چیزاست ؟

 

 

۳- چرا ام ؟

 

یک سرگرمی که با مطرح شدن نظریه ی ام بوجود آمد ه است نامگذاری این تئوری است  هرکسی سعی می کند یک نام مناسب برای این تئوری حدس بزند و چون سرچشمه ی نام این نظریه در هاله ای از ابهام قرار دارد  بهمین خاطر با نام های گوناگون برای این نظریه روبرو می شویم .

مثلا این تئوری ممکنست مخفف تئوری ماتریس  theory atrixMباشد یا تئوری موفین Muffin theory –تئوری مایستری (راز) Mystery theory –تئوری مجیک (جادو ) Magic theory –                        تئوری مارکر (خالق ) Maker theory – تئوری مورکی (تیره ) Murky theory –                        تئوری ممبران (غشا ء ) Membrane theory-  تئوری منستروس (غول پیکر ) Monstrous theory –                               تئوری مادر Mother theory

شلدون گلاشو اعتقاد دارد که  M وارونه ی  W حرف اول اول نام ویتن پایه گذار این نظریه است.

صرفنظر از اینکه معنی احتمالی ام چه می تواند باشد امروز تئوری ام شایسته ی توجه و فضایی مهیج برای فعالیت و پژوهش در زمینه ی فیزیک نظری است.

منبع:پارس اسکای