صفحه اصلی

آرشیو مقاله ها

آرشیو اخبار

همکاری با ما

تماس با ما
 
عنوان خبر
 
  
 
سامانه جمع آوری خودکار تجهیزات IT
افرنگ نیوز مجله زندگی
ماشین ایرانی
elham_fitnees_cool
فروشگاه رایکا
فروشگاه رایکا
هر روز صبح جدیدترین اخبار در افرنگ نیوز کلیک کنید ...
نظريه تار
تعداد بازدید : 835
 
 

                                             

گرانش کوانتومي(مختصري بر نظريه تار يا ابر ريسمان)

در ابتداي قرن بيستم دو نظريه ي مهم در فيزيک پايه گذاري شد، مکانيک کوانتومي و نظريه نسبيت. بر خلاف موفقيت هاي فراواني که هر کدام از اين نظريه ها به طور جداگانه بدست آوردند، با يکديگر ناسازگار به نظر مي رسيدند. اين تناقض در قلب فيزيک نظري همچنان يکي از جنجالي ترين مطالب علم است.

نظريه نسبيت عام در محاسبه ي دقيق گرانش موفق عمل مي کند. اگر در ميدان گرانش، مکانيک کوانتومي را به کار بگيريم، به گرانش کوانتومي دست مي يابيم. در نگاه اول ساختن نظريه گرانش کوانتومي مشکل تر از نظريه ي الکترو ديناميک کوانتومي به نظر نمي رسيد. الکترو ديناميک کوانتومي نيم قرن پيش ابداع شد. اساس QED يا همان الکترو ديناميک کوانتومي توصيف نيروهاي الکترو مغناطيسي بر حسب تبادل ذراتي است که آنها را فوتون مي ناميم. به عبارت ديگر فوتون کوانتاي ميدان الکترومغناطيس است. اين فوتون ها گسيل شده و بلافاصله جذب مي شوند. در نتيجه گسيل و جذب فوتون ها انرژي و تکانه ذرات ثابت نمي ماند. بنابر اين دافعه ي الکتروستاتيک بين دو الکترون را مي توان در نتيجه ي گسيل فوتون از يک الکترون و جذب آن توسط الکترون ديگر دانست.

به طور مشابه مي توان جاذبه ي گرانشي بين دو جسم را در نتيجه ي تبادل گراويتون ، يعني کوانتاي ميدان گرانشي ، دانست. اين واقيعت که تا کنون گراويتون توسط هيچ وسيله اي آشکار نشده است، چندان تعجب آور نيست، چون نيروي گرانشي بسيار ضعيف تر از نيروهاي مغناطيسي و الکتريکي است. ثابت مي شود که تبادل گراويتون بين جرم هاي نقطه اي باعث ايجاد ميدان گرانشي با قانون معروف عکس مجذور فاصله مي شود.

اما هنگامي که فرآيند هاي پيچيده تر ، که در آنها تعداد زيادي گراويتون وجود دارند، در نظر گرفته مي شود مشکلي به وجود مي آيد. يک فرق مهم بين ميدان گرانشي و الکترومغناطيسي وجود دارد. ميدان گرانشي غير خطي است. اين غير خطي بودن از آنجا ناشي مي شود که ميدان گرانشي شامل انرژي است و اين انرژي داراي معادل جرم است که ميان ان جرم ها مجددا نيروي گرانشي وجود دارد. به زبان کوانتومي اين مطلب بر اين نکته دلالت دارد که گراويتون ها با گراويتون هاي ديگر اندرکنش مي کنند، در حالي که فوتون ها با بارهاي الکتريکي و جريان ها اندرکنش دارند و با هيچ فوتون ديگري اندرکنش ندارند. چون بين گراويتون ها اندرکنش وجود دارد مي توان گفت که ذرات مادي با شبکه ي پيچيده اي از گراويتون ها احاطه شده است که حلقه هاي بسته اي را تشکيل مي دهند، مانند يک درخت پر از شاخ و برگ.

در نظريه ميدان کوانتومي حلقه هاي بسته نشانه ي درد سر مي باشند و موجب توليد جواب هاي بي نهايت در محاسبه ي فرآيند هاي فيزيکي مي شوند.در QED  اين مسئله هنگامي به وجود مي آيد که يک الکترون فوتوني را گسيل و مجددا جذب کند. بي نهايت هاي بدست آمده را با يک روش رياضي با نام «باز بهنجارش» بر طرف مي کنند. اگر اين روش به درستي به کار گرفته شود، جواب هاي قابل قبولي به دست مي آيد.چون در QED  جواب هاي بي نهايت را مي توان با اين روش مشخص برداشت به ان يک نظريه ي «باز بهنجار پذير» مي گويند. روش ياد شده مجمو عه اي از اعمال رياضي است که براي برداشتن بي نهايت ها کافي است.

متاسفانه هنگامي که مکانيک کوانتومي را در نسبيت عام به کار مي گيريم چنين روشي وجود ندارد. بنابر اين در اين حالت نظريه بازبهنجار نا پذير است. هر فرآيند شامل حلقه هاي بسته ي بيشتر و بيشتري از گراويتون ها خواهد بود که موجب جملات بي نهايت بيشتري مي شوند . وجود اين جملات بي نهايت باعث مي شود نظريه گرانش کوانتومي براي بررسي اکثر پديده هاي طبيعي بي استفاده شود و اين فکر را بوجود آورد که چيزي اساسا در نظريه ي نسبيت عام يا مکانيک کوانتومي و يا هردو غلط است.

در چند دهه ي گذشته تلاش هاي زيادي براي گريز از بازبهنجارناپذيري در گرانش کوانتومي شده است.  برجسته ترين آنها نظريه « تار» يا « ابر ريسمان» است. اين نظريه بر اين فرض بنا شده است که کوچکترين چيزي که دنياي فيزيکي از آن ساخته شده است ذرات نيستند، بلکه تارهايي مي باشند که 20^10 بار کوچکتر از هسته ي اتم هستند.مدهاي ارتعاشي مختلف اين تارها را مي توان به ذرات گوناگوني مانند الکترون ها ، کوارک ها، نوتريون ها، فوتون ها، گراويتون ها و ديگر ذرات نسبت داد. بين تار ها مانند ذرات اندرکنش وجود دارد، اما وقتي فرآيندهايي که شامل حلقه هاي بسته باشند مورد امتحان قرا گيرند، جواب هايي که بدست مي آيند ديگر بي نهايت نيست.

مقياس انرژي ها در نظريه تار از مرتبه ي (بخوانيد گيگا الکترون ولت) 19^10Gev است. اين انرژي 17^10 بار بيشتر از انرژي است که در حال حاظر بزرگترين شتاب دهنده هاي ذرات مي توانند توليد کنند.بنابر اين به نظر مي رسد که مشاهده ي ساختار ريسماني ماده غير ممکن باشد. فيزيک دانان نظري اميد دارند که در حد انرژي هاي کمتر و قابل دسترس بتوانند نظريه هاي فيزيکي آشنا تر مانند نسبيت عام، الکترومغناطيس،نيروهاي ضعيف و قوي هسته اي و ذرات بنيادي آشنا را به عنوان تقريبي از نظريه تار بيرون بکشند. بنابر اين نظريه ابر ريسمان يک توصيف پذيرفته شده از گرانش کوانتومي نيست، بلکه تلاشي براي وحدت نيرو ها و ذرات بنيادي است که آلبرت انبشتين آرزوي تحقق آن را داشت.

متاسفانه تا کنون نظريه تار واحدي وجود ندارد و همچنين حد پايين انرژي واحدي نيز برآورده نشده است.

براي مدت ها اين مسئله مانند يک مانع بزرگ مي نمود اما در سال هاي اخير يک راهکار رياضي مجرد با نام « نظريه ي M» ساخته شده است و معلوم شده است که اين نظريه، نظريات ابر ريسمان کوناگون را در بر مي گيرد.

هنوز زود است که گفته شود نظريه ي M  در نهايت بين گرانش و کوانتوم آشتي ايجاد کند ، ولي اگر اين نظريه مطابق انتظارات باشد مي بايست واقعيت هاي بنيادي دنياي فيزيک را توضيح دهد. به عنوان مثال فضا- زمان چهار بعدي مي باسيت از نظريه بيرون آيد ، بدون آنکه خودمان آن را به نظريه بيفزاييم. نيروها و ذرات طبيعت نيز مي بايست بر اساس خواص کليدي شان مانند قدرت اندرکنش ها و جرم هايشان توضيح داده شوند. به هر صورت تا زماني که نتوان در حد انرژي شتاب دهنده هاي موجود نظريه M را مورد امتحان قرار داد، اين نظريه در حد يک تمرين زيباي رياضي باقي خواهد ماند.

 
نویسنده: مصطفي.ن
مترجم :
منبع : www.phisic2006.mihanblog.com
تاریخ :
مطالب مرتبط
 
 2012 : پايان جهان
 تک رقصندگان کائنات
 گرانش كوانتومي(مختصري بر نظريه تار يا ابر ريسمان)
 A.A.C/ موسيقي و نجوم
 سيارات فراخورشيدي
 
نظرات
 
نام : شهر :
   
 
 
کلیه حقوق این وب سایت متعلق به شرکت فرا ارتباط می باشد