نظریه ی ریسمان ها

بیگ بنگ/ به دلیل انقلاب ابر ریسمان در سال ۱۹۸۴، تب کار روی نظریه ی ریسمان بالا گرفت. اما موفقیت آن کمی زیادی بود! نتیجه آن شد که به جای یک نظریه ی ابرریسمان برای توضیح عالم،پنج نظریه ی ابرریسمانی متفاوت با اسامی رنگارنگ وجود داشته باشد: نظریه ی ریسمان نوع I، ریسمان نوع IIA، ریسمان نوع IIB، ریسمان نوع HO و ریسمان نوع HE.

نظریه ی ریسمان نوع I شامل هر دو نوع ریسمان های باز و بسته است. این نظریه شکلی از تقارن را دارد که از نظر ریاضی با گروه تقارنی به نامO(32) مشخص می شود.

نظریه ی ریسمان نوع IIA
نظریه ی ریسمان نوع IIA شامل ریسمان های بسته ای است که طرح ارتعاشی آنها متقارن است، صرف نظر از اینکه در طول ریسمان بسته، به چپ یا راست حرکت کنند. ریسمان های باز نوع IIA به ساختارهایی به نام D-غشاها با تعداد بعد فرد متصل اند.

نظریه ی ریسمان نوع IIB
این نظریه شامل ریسمان های بسته ای است که طرح ارتعاشی آنها بسته به اینکه به سمت چپ یا راست ریسمان بسته حرکت کنند، نا متقارن است. ریسمان های باز در این نظریه هم به D-غشاها با تعداد بعد زوج متصل هستند.

نظریه ی ریسمان نوع HO
نوع HO شکلی از نظریه ی ریسمان هیتروتیک است.این اسم مخفف نظریه ی ریسمان هیتروتیکO(32) است که گروه تقارنی نظریه را توصیف می کند. این نظریه فقط شامل ریسمان های بسته ای است که ارتعاشات راست-رونده ی آنها شبیه ریسمان های نوع II و ارتعاشات چپ-رونده شان مثل ریسمان های بوزونی است. نظریه ی مشابه آن، نوع HE تفاوت های ریاضی جزئی اما مهمی در مورد گروه تقارنی دارد.

نظریه ی ریسمان نوع HE
نوع HE شکل دیگری از نظریه ی ریسمان هیتروتیک بر مبنای گروه تقارنی ای متفاوت از نظریه ی نوع HO است. این اسم از عنوان طولانی تر نظریه ی ریسمان هیتروتیک E8*E8 می آید که گروه تقارنی نظریه است. این نظریه هم، فقط ریسمان های بسته دارد که ارتعاشات راست-رونده ی آنها شبیه ریسمان های نوع II و ارتعاشات چپ-رونده شان شبیه ریسمان های بوزونی است.

فضا را چطور خمیده کنیم: معرفی خمینه های کلابی-یائو
مشکل ابعاد اضافه همچنان نظریه ی ریسمان را اذیت می کرد تا اینکه سرانجام با معرفی ایده ی فشرده سازی حل شد.عملی که طی آن ابعاد اضافه حول یکدیگر پیچیده شده، آن قدر کوچک می شوند که آشکارسازیشان فوق العاده سخت خواهد بود. مشکل اینجاست که نظریه ی ریسمان هیچ راهی را برای تعیین این که دقیقا کدام یک از این همه خمینه ی کلابی-یائو درست است، پیشنهاد نمی کند!

در سال ۱۹۸۵، فیلیپ کندلاس، ادوارد ویتن، اندرو اشترومینگر از خمینه های کلابی-یائو(که سالها پیش از آن، با اهداف دیگری توسط دو ریاضیدان به نامهای یوجینو کلابی و شینگ تانگ یائو به وجود آمده بودند.) به طرز صحیحی برای فشرده کردن شش بعد اضافی استفاده کردند. این خمینه ها نه تنها دستیدگی ذرات را حفظ می کردند، بلکه ابرتقارن لازم برای بازیافتن بعضی جنبه های مدل استاندارد را هم داشتند.

از مزایای خمینه های کلابی-یائو این بود که هندسه ی ابعاد خمیده به انواع مختلفی از ذرات قابل مشاهده در عالم منتهی می شد. اگر شکل کلابی-یائو سه حفره داشته باشد، مدل استاندارد فیزیک ذرات سه گروه ذره را پیش بینی می کند. اما متاسفانه برای شش بعد ممکن است ده ها هزار خمینه ی کلابی-یائو وجود داشته باشد و نظریه ی ریسمان راهی منتطقی برای تعیین این که کدام یک درست است ارائه نمی کند.

تئوری ریسمان توان خود را باز از دست می دهد
شور و شوق تحقیقات نظریه ی ریسمان پایدار نماند و تا اوایل دهه ی ۱۹۹۰ عده ای امید خود را برای یافتن نظریه ای واحد از دست دادند. پیدایش چند نسخه ی متفاوت و همچنان سازگار نظریه ی ریسمان، بسیاری از فیزیکدانان را متوقف کرد. در این میان فقط سخت ترها باقی ماندند،کسانی که واقعا از خود گذشته بودند، انگیزه شان را برای دست و پنجه نرم کردن با مشکلات حفظ کردند.

معرفی یک نظریه ی متحد کننده: نظریه ی M
فیزیکدانی به نام ادوارد ویتن در کنفرانسی در سال ۱۹۹۵، راه حل جسورانه ای را برای مشکل پنج نظریه ی ابرریسمان متفاوت ارائه نمود. در نظریه ی او، بر اساس دوگانی هایی که تازه کشف شده بود، هر نظریه ی موجود، حالت خاصی از یک نظریه ی ریسمان کلی است که او آن را به طرز معماگونه ای نظریه ی M نامید. از مفاهیم اصلی لازم در نظریه ی M، وارد شدن غشاها به نظریه ی ریسمان است. غشاها اجسامی بنیادی در نظریه ی ریسمان هستند که بیش از یک بعد دارند. هر چند ویتن نسخه ی کاملی از نظریه ی M ارائه نداد، اما خط مشی های تعریف کننده اش را شرح داد:

• ۱۱ بعد(۱۰ بعد مکانی به اضافه ی یک بعد زمانی)
• همه ی دوگانی هایی که به پنج نظریه ی ریسمان موجود منجر می شود، همه توصیفات مختلفی از یک واقعیت فیزیکی هستند.
• غشاها، شبیه ریسمان هستند اما با بیش از یک بعد

انقلاب دوم ابرریسمان آغاز می شود: ارتباط با نظریه ی ۱۱ بعدی
دوره ای که بلافاصله پس از ارائه ی نظریه ی M شروع شد، انقلاب دوم ابرریسمان نام گرفته است، زیرا بار دیگر، سیلی از تحقیقات را به سوی نظریه ی ابرریسمان روانه کرد. تحقیقات این بار روی درک رابطه ی بین نظریه های ابرریسمان موجود و نظریه ی ۱۱ بعدی M تمرکز داشت که توسط ویتن پیشنهاد شده بود. کاری که ویتن در سال ۱۹۹۵ انجام داد، ارائه ی مباحث نظری به منظور حمایت از این ایده بود که ممکن است نظریه ای وجود داشته باشد- او آن را نظریه ی M نامید- که نظریه های ریسمان موجود را با هم متحد کند. هر کدام از نظریه های ریسمان شناخته شده، فقط تقریبی از این نظریه ی M فرضی بودند که هنوز هم شناخته شده نبودند. همچنین ویتن عقیده داشت که در شدت انرژی های پایین،نظریه ی M با نظریه ی ابرگرانشی ۱۱ بعدی تخمین زده می شود.





منبع: بیگ بنگ