• مشکی
  • سفید
  • سبز
  • آبی
  • قرمز
  • نارنجی
  • بنفش
  • طلایی
انجمن ها > انجمن دانشجویی > صفحه اول بحث
لطفا در سایت شناسائی شوید!
دانشجویی (بازدید: 4178)
شنبه 2/7/1390 - 13:32 -0 تشکر 369641
کلاس فیزیک 2-جمعه 8 مهرماه1390 ساعت8 عصر

بسمه تعالی

با سلام خدمت همۀ دوستای خوبم با معذرت خواهی از تاخیرم از تمام دوستانی که می خوان بیان سر کلاس فیزیک 2 خواهشمندم لطفاً روی این موارد فکر کنن و اگر موضوعاتی بلدن یا تو دور و اطرافشون دیدن بگن ، خیلی خوشحال می شم که دانش آموزهامون هم بیان چون بحثمون روی سرفصل های دانشگاهی هست ولی ماهیت موضوع برای همۀ مقاطع یکسانه

-----------

 

بحث جلسۀ اول

 بار-میدان-شدت میدان-پتانسیل

 

 

  بی زحمت رو این سئوال ها فکر کنید:

 

1-یک میدان فوتبال را تعریف کنید و چند تا میدانی که دور و برتون هست رو بگید.

 

 2-می دونستید پتانسیل یعنی توانایی؟ پس بی زحمت برای خودتون چند نفر با پتانسیل های کم و زیاد رو تصور کنید .حالا بهتره این پتانسیل تو فوتبال باشه .یک نفر با پتانسیل کم با چه شدتی می تونه توپ رو تو میدان فوتبال پرتاب کنه و بالعکس .

 

 

3-یه توپ رو بردارید بهش ضربه بزنید شدت ضربه ای که بهش می زنید رو برای فاصله های مختلف از خودتون حساب کنید ببینید اگه یکی تو نیم متری شما وایستاده باشه بیشتر آسیب می بینه یا تو 10 متری اصلاً به اونی که تو ده متریه توپ می تونه برسه؟

 

4-برای مزاح هم که شده رو دامنۀ حرفهایی که موثرند و بی اثرند فکر کنید ، و رو هر چیزی که می دونید شدتی داره ، شک نکنید هر چیز طبیعی ای که پتانسیل داره ، شدت هم داره حتماً به دردمون می خوره بیاین و تو موضوع مطرحش بکنید.

سه شنبه 1/9/1390 - 18:50 - 0 تشکر 391185

اینی که زدم براتون از این سایت بود :
http://www.hupaa.com/page.php?id=2961
من لیسانسم فیزیک بوده ارشدم ژئو فیزیک

سه شنبه 1/9/1390 - 18:52 - 0 تشکر 391187

In particle physics, fundamental interactions (sometimes called interactive forces) are the ways that elementary particles interact with one another. An interaction is fundamental when it cannot be described in terms of other interactions. The four known fundamental interactions, all of which are non-contact forces, are electromagnetism, strong interaction, weak interaction (also known as "strong" and "weak nuclear force" respectively) and gravitation. With the possible exception of gravitation, these interactions can usually be described in a set of calculational approximation methods known as perturbation theory, as being mediated by the exchange of gauge bosons between particles. However, there are situations where perturbation theory does not adequately describe the observed phenomena, such as bound states and solitons.

[edit] Overview

An overview of the various families of elementary and composite particles, and the theories describing their interactions. Fermions are on the left, and Bosons are on the right.

In the conceptual model of fundamental interactions, matter consists of fermions, which carry properties called charges and spin ±12 (intrinsic angular momentum ±ħ2, where ħ is the reduced Planck constant). They attract or repel each other by exchanging bosons.

The interaction of any pair of fermions in perturbation theory can then be modeled thus:

Two fermions go in → interaction by boson exchange → Two changed fermions go out.

The exchange of bosons always carries energy and momentum between the fermions, thereby changing their speed and direction. The exchange may also transport a charge between the fermions, changing the charges of the fermions in the process (e.g., turn them from one type of fermion to another). Since bosons carry one unit of angular momentum, the fermion"s spin direction will flip from +12 to −12 (or vice versa) during such an exchange (in units of the reduced Planck"s constant).

Because an interaction results in fermions attracting and repelling each other, an older term for "interaction" is force.

According to the present understanding, there are four fundamental interactions or forces: gravitation, electromagnetism, the weak interaction, and the strong interaction. Their magnitude and behavior vary greatly, as described in the table below. Modern physics attempts to explain every observed physical phenomenon by these fundamental interactions. Moreover, reducing the number of different interaction types is seen as desirable. Two cases in point are the unification of:

Both magnitude ("relative strength") and "range", as given in the table, are meaningful only within a rather complex theoretical framework. It should also be noted that the table below lists properties of a conceptual scheme that is still the subject of ongoing research.

InteractionCurrent theoryMediatorsRelative strength[1]Long-distance behaviorRange (m)
Strong Quantum chromodynamics
(QCD)
gluons 1038 1
(see discussion below)
10−15
Electromagnetic Quantum electrodynamics
(QED)
photons 1036 \frac{1}{r^2}
Weak Electroweak Theory W and Z bosons 1025  \frac{1}{r} \ e^{-m_{W,Z} \ r} 10−18
Gravitation General Relativity
(GR)
gravitons (hypothetical) 1 \frac{1}{r^2}

The modern (perturbative) quantum mechanical view of the fundamental forces other than gravity is that particles of matter (fermions) do not directly interact with each other, but rather carry a charge, and exchange virtual particles (gauge bosons), which are the interaction carriers or force mediators. For example, photons mediate the interaction of electric charges, and gluons mediate the interaction of color charges.

[edit] The interactions

[edit] Gravitation

Gravitation is by far the weakest of the four interactions. Hence it is always ignored when doing particle physics. The weakness of gravity can easily be demonstrated by suspending a pin using a simple magnet (such as a refrigerator magnet). The magnet is able to hold the pin against the gravitational pull of the entire Earth.

Yet gravitation is very important for macroscopic objects and over macroscopic distances for the following reasons. Gravitation:

  • is the only interaction that acts on all particles having mass;
  • has an infinite range, like electromagnetism but unlike strong and weak interaction;
  • cannot be absorbed, transformed, or shielded against;
  • always attracts and never repels.

Even though electromagnetism is far stronger than gravitation, electrostatic attraction is not relevant for large celestial bodies, such as planets, stars, and galaxies, simply because such bodies contain equal numbers of protons and electrons and so have a net electric charge of zero. Nothing "cancels" gravity, since it is only attractive, unlike electric forces which can be attractive or repulsive. On the other hand, all objects having mass are subject to the gravitational force, which only attracts. Therefore, only gravitation matters on the large scale structure of the universe.

The long range of gravitation makes it responsible for such large-scale phenomena as the structure of galaxies, black holes, and the expansion of the universe. Gravitation also explains astronomical phenomena on more modest scales, such as planetary orbits, as well as everyday experience: objects fall; heavy objects act as if they were glued to the ground; and animals can only jump so high.

Gravitation was the first interaction to be described mathematically. In ancient times, Aristotle hypothesized that objects of different masses fall at different rates. During the Scientific Revolution, Galileo Galilei experimentally determined that this was not the case — neglecting the friction due to air resistance, all objects accelerate toward the Earth at the same rate. Isaac Newton"s law of Universal Gravitation (1687) was a good approximation of the behaviour of gravitation. Our present-day understanding of gravitation stems from Albert Einstein"s General Theory of Relativity of 1915, a more accurate (especially for cosmological masses and distances) description of gravitation in terms of the geometry of space-time.

Merging general relativity and quantum mechanics (or quantum field theory) into a more general theory of quantum gravity is an area of active research. It is hypothesized that gravitation is mediated by a massless spin-2 particle called the graviton.

Although general relativity has been experimentally confirmed (at least, in the weak field or Post-Newtonian case) on all but the smallest scales, there are rival theories of gravitation. Those taken seriously by the physics community all reduce to general relativity in some limit, and the focus of observational work is to establish limitations on what deviations from general relativity are possible.

[edit] Electroweak interaction

Electromagnetism and weak interaction appear to be very different at everyday low energies. They can be modeled using two different theories. However, above unification energy, on the order of 100 GeV, they would merge into a single electroweak force.

Electroweak theory is very important for modern cosmology, particularly on how the universe evolved. This is because shortly after the Big Bang, the temperature was approximately above 1015 K. Electromagnetic force and weak force were merged into a combined electroweak force.

For contributions to the unification of the weak and electromagnetic interaction between elementary particles, Abdus Salam, Sheldon Glashow and Steven Weinberg were awarded the Nobel Prize in Physics in 1979.[2][3]

[edit] Electromagnetism

Electromagnetism is the force that acts between electrically charged particles. This phenomenon includes the electrostatic force acting between charged particles at rest, and the combined effect of electric and magnetic forces acting between charge particles moving relative to each other.

Electromagnetism is infinite-ranged like gravity, but vastly stronger, and therefore describes a number of macroscopic phenomena of everyday experience such as friction, rainbows, lightning, and all human-made devices using electric current, such as television, lasers, and computers. Electromagnetism fundamentally determines all macroscopic, and many atomic level, properties of the chemical elements, including all chemical bonding.

In a four kilogram (~1 gallon) jug of water there are  4000 \ \mbox{g}\,H_2 O \cdot \frac{1 \ \mbox{mol}\,H_2 O}{18 \ \mbox{g}\,H_2 O} \cdot \frac{10 \ \mbox{mol}\,e^{-}}{1 \ \mbox{mol}\,H_2 O} \cdot \frac{96,000 \ \mbox{C}\,}{1 \ \mbox{mol}\,e^{-}} = 2.1 \times 10^{8} C \ \, \ of total electron charge. Thus, if we place two such jugs a meter apart, the electrons in one of the jugs repel those in the other jug with a force of

 {1 \over 4\pi\varepsilon_0}\frac{(2.1 \times 10^{8} C)^2}{(1 m)^2} = 4.1 \times 10^{26} N

This is larger than what the planet Earth would weigh if weighed on another Earth. The nuclei in one jug also repel those in the other with the same force. However, these repulsive forces are cancelled by the attraction of the electrons in jug A with the nuclei in jug B and the attraction of the nuclei in jug A with the electrons in jug B, resulting in no net force. Electromagnetic forces are tremendously stronger than gravity but cancel out so that for large bodies gravity dominates.

Electrical and magnetic phenomena have been observed since ancient times, but it was only in the 19th century that it was discovered that electricity and magnetism are two aspects of the same fundamental interaction. By 1864, Maxwell"s equations had rigorously quantified this unified interaction. Maxwell"s theory, restated using vector calculus, is the classical theory of electromagnetism, suitable for most technological purposes.

The constant speed of light in a vacuum (customarily described with the letter "c") can be derived from Maxwell"s equations, which are consistent with the theory of special relativity. Einstein"s 1905 theory of special relativity, however, which flows from the observation that the speed of light is constant no matter how fast the observer is moving, showed that the theoretical result implied by Maxwell"s equations has profound implications far beyond electro-magnetism on the very nature of time and space.

In other work that departed from classical electro-magnetism, Einstein also explained the photoelectric effect by hypothesizing that light was transmitted in quanta, which we now call photons. Starting around 1927, Paul Dirac combined quantum mechanics with the relativistic theory of electromagnetism. Further work in the 1940s, by Richard Feynman, Freeman Dyson, Julian Schwinger, and Sin-Itiro Tomonaga, completed this theory, which is now called quantum electrodynamics, the revised theory of electromagnetism. Quantum electrodynamics and quantum mechanics provide a theoretical basis for electromagnetic behavior such as quantum tunneling, in which a certain percentage of electrically charged particles move in ways that would be impossible under classical electromagnetic theory, that is necessary for everyday electronic devices such as transistors to function.

[edit] Weak interaction

The weak interaction or weak nuclear force is responsible for some nuclear phenomena such as beta decay. Electromagnetism and the weak force are now understood to be two aspects of a unified electroweak interaction — this discovery was the first step toward the unified theory known as the Standard Model. In the theory of the electroweak interaction, the carriers of the weak force are the massive gauge bosons called the W and Z bosons. The weak interaction is the only known interaction which does not conserve parity; it is left-right asymmetric. The weak interaction even violates CP symmetry but does conserve CPT.

[edit] Strong interaction

The strong interaction, or strong nuclear force, is the most complicated interaction, mainly because of the way it varies with distance. At distances greater than 10 femtometers, the strong force is practically unobservable. Moreover, it holds only inside the atomic nucleus.

After the nucleus was discovered in 1908, it was clear that a new force was needed to overcome the electrostatic repulsion, a manifestation of electromagnetism, of the positively charged protons. Otherwise the nucleus could not exist. Moreover, the force had to be strong enough to squeeze the protons into a volume that is 10−15 of that of the entire atom. From the short range of this force, Hideki Yukawa predicted that it was associated with a massive particle, whose mass is approximately 100 MeV.

The 1947 discovery of the pion ushered in the modern era of particle physics. Hundreds of hadrons were discovered from the 1940s to 1960s, and an extremely complicated theory of hadrons as strongly interacting particles was developed. Most notably:

While each of these approaches offered deep insights, no approach led directly to a fundamental theory.

Murray Gell-Mann along with George Zweig first proposed fractionally charged quarks in 1961. Throughout the 1960s, different authors considered theories similar to the modern fundamental theory of quantum chromodynamics (QCD) as simple models for the interactions of quarks. The first to hypothesize the gluons of QCD were Moo-Young Han and Yoichiro Nambu, who introduced the quark color charge and hypothesized that it might be associated with a force-carrying field. At that time, however, it was difficult to see how such a model could permanently confine quarks. Han and Nambu also assigned each quark color an integer electrical charge, so that the quarks were fractionally charged only on average, and they did not expect the quarks in their model to be permanently confined.

In 1971, Murray Gell-Mann and Harald Fritsch proposed that the Han/Nambu color gauge field was the correct theory of the short-distance interactions of fractionally charged quarks. A little later, David Gross, Frank Wilczek, and David Politzer discovered that this theory had the property of asymptotic freedom, allowing them to make contact with experimental evidence. They concluded that QCD was the complete theory of the strong interactions, correct at all distance scales. The discovery of asymptotic freedom led most physicists to accept QCD, since it became clear that even the long-distance properties of the strong interactions could be consistent with experiment, if the quarks are permanently confined.

Assuming that quarks are confined, Mikhail Shifman, Arkady Vainshtein, and Valentine Zakharov were able to compute the properties of many low-lying hadrons directly from QCD, with only a few extra parameters to describe the vacuum. In 1980, Kenneth G. Wilson published computer calculations based on the first principles of QCD, establishing, to a level of confidence tantamount to certainty, that QCD will confine quarks. Since then, QCD has been the established theory of the strong interactions.

QCD is a theory of fractionally charged quarks interacting by means of 8 photon-like particles called gluons. The gluons interact with each other, not just with the quarks, and at long distances the lines of force collimate into strings. In this way, the mathematical theory of QCD not only explains how quarks interact over short distances, but also the string-like behavior, discovered by Chew and Frautschi, which they manifest over longer distances.

[edit] Beyond the Standard Model

Numerous theoretical efforts have been made to systematize the existing four fundamental interactions on the model of electro-weak unification.

Grand Unified Theories (GUTs) are proposals to show that all of the fundamental interactions, other than gravity, arise from a single interaction with symmetries that break down at low energy levels. GUTs predict relationships among constants of nature that are unrelated in the SM. GUTs also predict gauge coupling unification for the relative strengths of the electromagnetic, weak, and strong forces, a prediction verified at the LEP in 1991 for supersymmetric theories.

Theories of everything, which integrate GUTs with a quantum gravity theory face a greater barrier, because no quantum gravity theories, which include string theory, loop quantum gravity, and twistor theory have secured wide acceptance. Some theories look for a graviton to complete the Standard Model list of force carrying particles, while others, like loop quantum gravity, emphasize the possibility that time-space itself may have a quantum aspect to it.

Some theories beyond the Standard Model include a hypothetical fifth force, and the search for such a force is an ongoing line of experimental research in physics. In supersymmetric theories, there are particles that acquire their masses only through supersymmetry breaking effects and these particles, known as moduli can mediate new forces. Another reason to look for new forces is the recent discovery that the expansion of the universe is accelerating (also known as dark energy), giving rise to a need to explain a nonzero cosmological constant, and possibly to other modifications of general relativity. Fifth forces have also been suggested to explain phenomena such as CP violations, dark matter, and dark flow.

سه شنبه 1/9/1390 - 18:54 - 0 تشکر 391189

 ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد

پرش به: ناوبری, جستجو
Point&string.png

نظریهٔ ریسمان (به انگلیسی: String Theory) شاخه‌ای از فیزیک نظری و بیشتر مربوط به حوزه فیزیک انرژی‌های بالاست .این نظریه در ابتدا برای توجیه کامل نیروی هسته‌ای قوی به وجود آمد ولی پس از مدتی با گسترش کرومودینامیک کوانتومی کنار گذاشته شد و در حدود سالهای ۱۹۸۰ دو باره برای اتحاد نیروی گرانشی و برطرف کردن ناهنجاری‌های تئوری ابر گرانش وارد صحنه شد. بنا بر آن ماده در بنیادین‌ترین صورت خود نه ذره بلکه ریسمان مانند است. یعنی تمام ذرات بنیادین (مثل الکترون، پوزیترون و فوتون) اگر با بزرگنمایی خیلی خیلی زیاد نگریسته‌شوند ریسمان‌دیس هستند. ریسمان می‌تواند بسته (مثل حلقه) یا باز (مثل بند کفش) باشد.

همانطور که حالت‌های مختلف نوسانی در سیمهای سازهای زهی مثل گیتار صداها(نتها)ی گوناگونی ایجاد می‌کند، حالتهای مختلف نوسانی این ریسمانهای بنیادین نیز به صورت ذرات بنیادین گوناگون جلوه‌گر می‌شود.

خاصیت مهم اَبَرْریسمان که فیزیکدانان را به سمت خود کشاند این بود که این نظریه به طرزی بسیار طبیعی گرانش (نسبیت عام) و مدل استاندارد (نظریهٔ میدان کوانتوم) که سه نیروی دیگر موجود در طبیعت (یعنی نیروی الکترومغناطیس، نیروی ضعیف و نیروی هسته‌ای قوی) را توصیف می‌کند به هم مرتبط می‌سازد.

محتویات

ابعاد بالاتر [ویرایش]

به طور سنتی فضایی که ریسمان‌ها در آن می‌زیند بیست و شش بعدی است (البته همیشه اینطور نیست چنان که در زیر توضیح داده خواهد شد). عدد بیست و شش از روی ضوابط ریاضی و نظریهٔ گروهها (برای حفظ تقارن لورنتس) به دست می‌آید. این امر ممکن است در ابتدا کمی ثقیل و مشکل‌زا به نظر برسد چرا که به هرحال ما در اطراف خود چهار بعد (سه بعد مکانی و یک بعد زمانی) بیشتر احساس نمی‌کنیم پس این بعدهای اضافه کجایند؟ پاسخی که معمولاً به این پرسش داده می‌شود اینست که این بعدها برخلاف چهار بعد دیگر) کوچک و نیز فشرده (معادل انگلیسی compact) هستند. فشرده یعنی آنکه اگر در جهت آنها به اندازهٔ کافی پیش‌روی کنید به جای اول خود باز می‌گردید. کوچک بودن هم معنایش اینست که برای آنکه به جای نخست بازگردید باید مسافت خیلی کمی را طی کنید.

برای نمونه یک لولهٔ بینهایت دراز را در نظر بگیرید. سطح این لوله مسلما دوبعدی است. یعنی مورچه‌ای که روی سطح این لوله قرار دارد می‌تواند در دو راستای مستقل از هم حرکت کند. فرض کنید که سر مورچه در راستای طول لوله‌است. مورچه می‌تواند یا عقب-جلو برود یا چپ-و-راست. اما اگر به‌فرض این مورچه به اندازهٔ کافی (یعنی به اندازهٔ محیط لوله) در جهت چپ حرکت کند به جای اول خود باز می‌گردد اما قضیه در مورد عقب جلو رفتن صدق نمی‌کند. پس یکی از بعدهای این فضای دوبعدی (یعنی یکی از بعدهای سطح لوله) فشرده و یکی نافشرده است.

اینک فرض کنید که این مورچه روی یک توپ قرار دارد. باز هم می‌تواند در دو راستای مستقل از هم حرکت کند منتهی این‌بار در هر جهتی روی سطح کره مستقیم حرکت کند، پس از طی مسافتی (برابر با محیط دایرهٔ عظیمهٔ کره) به جای نخست بازمی‌گردد. پس این بار هر دو بعد این فضای دوبعدی (یعنی سطح توپ) فشرده است.

بازگردیم به فضای دوبعدی سطح لوله. این بار فرض کنید که محیط این لوله خیلی کم باشد یا مثلاً به جای لوله یک کابل برق داشته‌باشیم. برای مورچه (اگر به اندازهٔ کافی کوچک باشد)این کابل هنوز یک سطح دو بعدی است یعنی وقتی که روی سطح کابل قرار دارد می‌تواند در دو راستای مستقل از هم حرکت کند. اما برای ما انسان‌ها کابل برق یک شی یک بعدی محسوب می‌شود چون فقط درازای آن قابل درک است.

حالتی بسیار شبیه به این در مورد این بعدهای اضافه در نظریه ریسمان رخ می‌دهد. به این معنی که ما به خاطر اندازهٔ بزرگ خود از درک این ابعاد اضافی عاجز هستیم اما این ابعاد برای بعضی از ذره‌ها با انرژی زیاد قابل دسترسی است.

انواع نظریه ریسمان [ویرایش]

باید گفت که چندین نظریه ریسمان وجود دارد.اما تنها تعداد کمی از آنها می‌توانند نامزدی برای توصیف طبیعت باشند. برای مثال نظریهٔ ریسمانی که در طیف ذراتش (یعنی در حالت‌های مختلف نوسانی‌اش) ذره‌ای دارد که سریع‌تر از نور حرکت می‌کند نمی‌تواند مدل خوبی از طبیعت باشد. چون هیچ چیز نمی‌تواند سریع‌تر از سرعت نور حرکت کند. اما حتی نظریه‌های ریسمانی که مدل خوبی از طبیعت نیستند می‌توانند به فهم فیزیکدانان از این نظریه و نظریه‌هایی که می‌توانند به فهم طبیعت کمک کنند.

به طور کلی دو گونه نظریه ریسمان وجود دارد:

  1. ریسمان بوزونی
  2. اَبَرریسمان

ریسمان بوزونی [ویرایش]

نخستین و ساده‌ترین گونهٔ نظریه‌ٔ ریسمان است. به طور سنتی احتیاج به ۲۶ بعد برای همخوانی با ضوابط و پیش‌فرضهای فیزیکی (مانند تقارن لورنس) دارد. متاسفانه در طیف ذرات آن تاکیون (ذره‌ای که سریعتر از نور حرکت می‌کند) وجود دارد بنابراین نمی‌تواند مدلی از طبیعت باشد. همچنین از آمار بوز (در مقابل فِرْمی در مکانیک آماری) پیروی می‌کند بنابراین به طور طبیعی نمی‌تواند توصیف‌گر ذراتی مثل الکترون باشد.البته این نظریه در توصیف ذرات میدانی مانند گراویتون‌ها و فوتون‌ها موفق است.

ابرریسمان [ویرایش]

با استفاده از فرض ابرتقارن (یعنی در مقابل هر ذره بوزی ذره‌ای فرمیی داریم) گونه‌ای نظریه است که قابلیت آن را دارد که توصیف‌گر طبیعت باشد. تعداد ابعاد مورد نیاز در ابرریسمان غالبا ده است. در حال حاضر پنج نظریهٔ ابرریسمان وجود دارند که می‌توانند توصیف‌گر طبیعت باشند. این پنج نظریه شامل گونهٔ I، ‏ IIA ‏ IIB و دو نظریهٔ ابرریسمان دیگر که به هتروتیک معروف‌اند می‌شود.

د-وسته [ویرایش]

مفهوم دیگری که وابستگی به ریسمان دارد د-وسته است. د-وسته‌ها اشیایی هستند که دو سر ریسمانهای باز روی آنها می‌لغزند. این اشیا می‌توانند صفر-بعدی تا تعداد ابعاد-فضایی(غیر زمانی)-بعدی باشند. به د-وستهٔ دو بعدی یعنی شکلی مثل یک صفحه‌کاغذ با ضخامت صفر «پوسته» یا د۲-وسته (تلفظ می‌شود دال-دووسته) می‌گویند. (نام د-وسته هم به قرینهٔ پوسته انتخاب شده‌است). د۱-وسته (خوانده می‌شود دال-یکوسته) خود به شکل ریسمان است. به همین منوال می‌توانیم د۰-وسته(دال-صفروسته) د۳-وسته(دال-سووسته) د۴-وسته و ... داشته‌باشیم. حرف «د» که در ابتدای این کلمه‌ها می‌آید حرف نخستین نام دریشله(ریاضیدان‌) است. بنابراین د-وستهٔ هرچند بعدی که داشته‌باشیم آن را به صورت «د تعداد ابعاد-وسته» می‌نویسیم.

در سال‌های اخیر د-وسته‌ها اهمیت فزاینده‌ای یافته‌اند و به خودی خود اهمیت دارند. یعنی اهمیت آنها دیگر فقط به خاطر این نیست که دو سر ریسمان‌ها روی آنها می‌لغزد. مثلاً با چیدن د-وسته‌ها در فضا و از این رو محدود کردن جاهایی که ریسمان می‌تواند آغاز یا انجام یابد می‌توان نظریه‌های پیمانه‌ای مختلف ایجاد کرد. همچنین می‌توان کنش توصیف‌کنندهٔ یک د-وسته را نوشت.

تاریخچه نظریه ریسمان [ویرایش]

نظریه ریسمان نخستین بار برای توضیح نیروی بین‌هسته‌ای قوی پیشنهاد شد. لیکن معلوم شد که مدل کرومودینامیک کوانتومی (QCD) که اینک بخشی از مدل استاندارداست در توضیح این پدیده بسیار موفق‌تر است. طبیعتاً نظریهٔ ریسمان به نفع کرومودینایک کوانتوم وانهاده شد.

بعدها نظریهٔ ریسمان به عنوان یک تئوری نامتناقض گرانش کوانتومی از نو توسط گرین و شوارتز مطرح شد. این‌بار اندازه و مقیاس ریسمان‌ها بسیار کوچک‌تر از آنِ ریسمان‌های توضیح‌دهندهٔ نیروی ضعیف در نظر گرفته شد. به این احیای مجدد نظریهٔ ریسمان اصطلاحاً انقلاب نخست ابرریسمان گفته می‌شود. پیشوند ابر در ابتدای کلمهٔ ریسمان به این دلیل آمده‌است که برای داشتن یک نظریهٔ ریسمان فاقد تناقض و همچنین امکان داشتن ریسمان‌های فرمیونی (که در نهایت به توضیح خواص ذرات فرمیونی خواهد پرداخت)، نیاز به معرفی یک تقارن جدید موسوم به ابرتقارن در کنش ریسمان داریم. به این موضوع پیشتر اشارهٔ گذرایی شد. به هرحال چنان که پیشتر اشاره شد تنها پنج نظریهٔ ریسمان نامتناقض داریم. و این سؤال هم مطرح بود که کدام یک از این نظریه‌ها توصیف‌گر طبیعت‌اند.

نظریه-م (M-Theory) [ویرایش]

نوشتار اصلی: نظریه-م

در سال ۱۹۹۵ ادوارد ویتن و دیگران ثابت کردند که پنج نظریهٔ ابرریسمان موجود بی‌ارتباط به هم نیستند و با گونه‌ای روابط همزادی (duality) به هم مربوط می‌شوند. ایشان نشان دادند که این پنج نظریه درواقع پنج «نمود» (=جلوه) گوناگون از یک نظریهٔ مادر و بزرگ‌تر هستند. یعنی این نظریهٔ مادر که آن را نظریه-م (تلفظ می‌شود نظریهٔ میم) نام نهادند در شرایط خاص به هر یک از این پنج نظریه تقلیل می‌یابد (بسته به شرایط به نظریه‌های مختلف). عموماً از این واقعه با عنوانانقلاب دوم ابرریسمان یاد می‌شود.

فیزیکدانان هنوز شناخت کاملی از نظریه-م ندارند حتی بر سراینکه «م» در نام نظریه دقیقا مبین چیست اختلاف نظر وجود دارد. بعضی می‌گویند «م» به معنی مادر است. برخی می‌گویند «م» مخفف «ماتریس» است. برخی دیگر (البته به شوخی) می‌گویند «م» (M) از واژگون‌کردن حرف نخست نام ویتن (W) می‌آید.

هرچه هست هم‌اکنون بسیاری از فیزیکدانان به دنبال کشف و درک نظریه-م هستند. احتمالاً یافتن نظریه-م از بزرگ‌ترین دستاوردهای بشر خواهد بود زیرا این نظریه قادر خواهد بود تمام دنیا را در بنیادین‌ترین حالت توصیف کند.

باید توجه داشت که نظریهٔ ریسمان (و به تبع آن نظریه-م)، نظریه‌ای فاقد پارامتر آزاد است. یعنی جایی برای تنظیم پارامترها به کمک آزمایش باقی نمی‌گذارد. به بیان روشن‌تر خواص تمام ذرات باید از روی معادلات ریاضی درآورده شود. بنابراین مثلاً این نظریه باید بگوید چرا الکترون وجود دارد و چرا جرم آن فلان اندازه و چرا اسپین آن یک‌دوم و چرا بار الکتریکی آن بهمان مقدار است.

آیا حقیقتاً نظریهٔ ریسمان علمی‌است؟ [ویرایش]

بعضی از فیزیکدانان معتقدند که نظریهٔ ریسمان اصولا نظریه‌ای علمی نیست چرا که هیچ پیش‌بینی ابطال‌پذیری نمی‌کند و در بهترین شرایط تنها به توضیح واقعیات موجود می‌پردازد.

نظریه-م و مسایل فلسفی مربوط به آن و سرنوشت ناپیدایش [ویرایش]

در اینجا طنز کوچکی مطرح می‌شود: ما انسان‌ها یا قابلیت آن را داریم که به کشف نظریه-م نایل شویم یا نه. یعنی نظریه-م اصولا یا قابل کشف/فهم هست یا نیست. در نهایت به نظر می‌آید که این نظریه-م است که در مورد قابل کشف/فهم بودن یا نبودن خود تصمیم گرفته است! چون بالاخره ما انسان‌ها محصول جهانی هستیم که بر اساس قوانین نظریه-م کار می‌کند.

به علاوه این پرسش بنیادی‌تر هم مطرح است که آیا اصلاً نظریه-م وجود دارد؟ چرا طبیعت باید موجودی قانونمند و در درجهٔ بعد قابل فهم باشد. اینشتین معتقد بود که غیرقابل‌فهم‌ترین چیز در مورد طبیعت این‌است که طبیعت قابل فهم است. متاسفانه یا خوشبختانه از هیچ‌کجا آیه نیامده‌است که نظریه-م به عنوان نظریهٔ همه چیز یا نظریهٔ وحدت‌بخش وجود دارد تا حالا ما به دنبال آن باشیم. هرچند که به نظر می‌آید تمام فیزیکدانان ریسمان‌کار به طور ضمنی معتقد ( خستو ) اند که نظریه-م وجود دارد و همچنین قابل درک برای ما انسان‌ها است وگرنه بعید بود عمر خود صرف آن کنند. اما این فرض تماما برخاسته از خوشبینی مفرط است که خوشبختانه تاکنون خلاف آن ثابت نشده‌است.

همچنین این احتمال (هرچند بسیار اندک) وجود دارد که روزی ثابت شود نظریهٔ ریسمان اساسا نادرست است. اتفاقی شبیه این امر در مورد نظریهٔ متغیر پنهان چندین سال قبل رخ داد. ریسمان‌کارها معتقدند که شانس از بیخ و بن نادرست بودن نظریهٔ ریسمان بسیار بسیار اندک و حتی نزدیک صفر است. چرا که تاکنون شواهد بسیار زیادی مبنی بر صحت آن یافت شده‌است. ممکن است آزمایش‌های آینده جهت تحقیقات را تغییر دهد ولی احتمال تکذیب این نظریه چنانکه که گفته شد تقریباً صفر است.

سه شنبه 1/9/1390 - 18:55 - 0 تشکر 391190

http://fa.wikipedia.org/wiki/%D9%86%D8%B8%D8%B1%DB%8C%D9%87_%D8%B1%DB%8C%D8%B3%D9%85%D8%A7%D9%86

سه شنبه 1/9/1390 - 18:56 - 0 تشکر 391192

گر همواره مانند گذشته بیندیشید، همیشه همان چیزهایی را به‌دست می‌آورید كه تا بحال كسب كرده‌اید

فاینمن



نظریه ریسمان، ام تئوری و دوالیتی





نظریه ریسمان شاخه‌ای از فیزیک نظری است. بنا بر آن ماده در بنیادین‌ترین صورت خود نه ذره بلکه ریسمان مانند است. یعنی تمام ذرات بنیادین (مثل الکترون، پوزیترون و فوتون) اگر با بزرگنمایی خیلی خیلی زیاد نگریسته ‌شوند ریسمان‌دیس هستند. ریسمان می‌تواند بسته (مثل حلقه) یا باز (مثل بند کفش) باشد.

همانطور که حالت‌های مختلف نوسانی در سیمهای سازهای زهی مثل گیتار صداها(نتها)ی گوناگونی ایجاد می‌کند، حالتهای مختلف نوسانی این ریسمانهای بنیادین نیز به صورت ذرات بنیادین گوناگون جلوه‌گر می‌شود.

خاصیت مهم ابرریسمان که فیزیکدانان را به سمت خود کشاند این بود که این نظریه به طرزی بسیار طبیعی گرانش (نسبیت عام) و مدل استاندارد (نظریه میدان کوانتوم) که سه نیروی دیگر موجود در طبیعت (یعنی الکترومغناطیس، نیروی ضعیف و نیروی هسته‌ای قوی) را توصیف می‌کند به هم مرتبط می‌سازد.


ابعاد بالاتر
به طور سنتی فضایی که ریسمان‌ها در آن می‌زیند بیست و شش بعدی است (البته همیشه اینطور نیست چنان که در زیر توضیح داده خواهد شد). عدد بیست و شش از روی ضوابط ریاضی و نظریه گروهها (برای حفظ تقارن لورنس) به‌ دست می‌آید. این امر ممکن است در ابتدا کمی ثقیل و مشکل‌زا به نظر برسد چرا که به هرحال ما در اطراف خود چهار بعد (سه بعد مکانی و یک بعد زمانی) بیشتر احساس نمی‌کنیم پس این بعدهای اضافه کجایند؟ جوابی که معمولا به این سوال داده می‌شود اینست که این بعدها برخلاف چهار بعد دیگر کوچک و نیز فشرده (معادل انگلیسی

compact

هستند. فشرده یعنی آنکه اگر در جهت آنها به اندازه کافی پیش‌روی کنید به جای اول خود باز می‌گردید. کوچک بودن هم معنایش اینست که برای آنکه به جای نخست بازگردید باید مسافت خیلی کمی را طی کنید.

برای نمونه یک لوله بینهایت دراز را در نظر بگیرید. سطح این لوله مسلما دوبعدی است. یعنی مورچه‌ای که روی سطح این لوله قرار دارد می‌تواند در دو راستای مستقل از هم حرکت کند. فرض کنید که سر مورچه در راستای طول لوله‌است. مورچه می‌تواند یا عقب-جلو برود یا چپ-و-راست. اما اگر به‌فرض این مورچه به اندازه کافی (یعنی به اندازه محیط لوله) در جهت چپ حرکت کند به جای اول خود باز می‌گردد اما قضیه در مورد عقب جلو رفتن صدق نمی‌کند. پس یکی از بعدهای این فضای دوبعدی (یعنی یکی از بعدهای سطح لوله) فشرده و یکی نافشرده است

اینک فرض کنید که این مورچه روی یک توپ قرار دارد. باز هم می‌تواند در دو راستای مستقل از هم حرکت کند منتهی این‌بار در هر جهتی روی سطح کره مستقیم حرکت کند، پس از طی مسافتی (برابر با محیط دایره عظیمه کره) به جای نخست بازمی‌گردد. پس این بار هر دو بعد این فضای دوبعدی (یعنی سطح توپ) فشرده است.

بازگردیم به فضای دوبعدی سطح لوله. این بار فرض کنید که محیط این لوله خیلی کم باشد یا مثلا به جای لوله یک کابل برق داشته‌باشیم. برای مورچه اگر به اندازه کافی کوچک باشد این کابل هنوز یک سطح دو بعدی است یعنی وقتی که روی سطح کابل قرار دارد می‌تواند در دو راستای مستقل از هم حرکت کند. اما برای ما انسانها کابل برق یک شی یک بعدی محسوب می‌شود چون فقط درازای آن قابل درک است

حالتی بسیار شبیه به این در مورد این بعدهای اضافه در نظریه ریسمان رخ می‌دهد. به این معنی که ما به خاطر اندازه بزرگ خود از درک این ابعاد اضافی عاجز هستیم اما این ابعاد برای ‌بعضی از ذره‌ها با انرژی زیاد قابل دسترسی است.

انواع نظریه ریسمان
باید گفت که چندین نظریه ریسمان وجود دارد. تنها تعداد کمی از آنها می‌توانند نامزدی برای توصیف طبیعت باشند. برای مثال نظریه ریسمانی که در طیف ذراتش (یعنی در حالت‌های مختلف نوسانی‌اش) ذره‌ای دارد که سریع‌تر از نور حرکت می‌کند نمی‌تواند مدل خوبی از طبیعت باشد. چون هیچ چیز نمی‌تواند سریع‌تر از سرعت نور حرکت کند. اما حتی نظریه‌های ریسمانی که مدل خوبی از طبیعت نیستند می‌توانند به فهم فیزیکدانان از این نظریه و نظریه‌هایی که می‌توانند به فهم طبیعت کمک کنند، مدد برسانند.

به طور کلی دو گونه نظریه‌ ریسمان وجود دارد:

ریسمان بوزونی

ابرریسمان
ریسمان بوزونی
نخستین نوع و ساده‌ترین نوع نظریه ریسمان است. به طور سنتی احتیاج به ۲۶ بعد برای همخوانی با ضوابط و پیش ‌فرضهای فیزیکی (مانند تقارن لورنس) دارد. متاسفانه در طیف ذرات آن تاکیون (ذره‌ای که سریعتر از نور حرکت می‌کند) وجود دارد بنابراین نمی‌تواند مدلی از طبیعت باشد. همچنین از آمار بوز (در مقابل فِرمی در مکانیک آماری) پیروی می‌کند بنابراین به طور طبیعی نمی‌تواند توصیف‌گر ذراتی مثل الکترون باشد.

ابرریسمان
با استفاده از فرض ابر‌تقارن (یعنی در مقابل هر ذره بوزی ذره‌ای فرمیی داریم) نوعی نظریه ‌است که قابلیت آن را دارد که توصیف‌گر طبیعت باشد. تعداد ابعاد مورد نیاز در ابرریسمان غالبا ده است. در حال حاضر پنج نظریه ابرریسمان وجود دارند که می‌توانند توصیف‌گر طبیعت باشند

د-وسته (D-Brane)
و
نظریه-م (M-Theory)
در سال ۱۹۹۵ میلادی ادوارد ویتن فیزیکدان مشهور با معرفی د-وسته (خوانده می‌شود دالوسته بر وزن آموخته) انقلابی در نظریه ریسمان پدید آورد. د-وسته‌ها اشیایی هستند که دو سر ریسمانهای باز روی آنها می‌لغزند. این اشیا می‌توانند صفر-بعدی تا تعداد ابعاد-فضایی(غیر زمانی)-بعدی باشند. به د-وسته دو بعدی یعنی شکلی مثل یک صفحه‌کاغذ با ضخامت صفر «پوسته» یا د۲-وسته (تلفظ می‌شود دال-دووسته) می‌گویند. (نام د-وسته هم به قریه پوسته انتخاب شده‌است). د۱-وسته (خوانده می‌شود دال-یکوسته) خود به شکل ریسمان می‌باشد . به همین منوال می‌توانیم د۰-وسته(دال-صفروسته) د۳-وسته(دال-سووسته) د۴-وسته و ... داشته‌باشیم. حرف «د» که در ابتدای این کلمه‌ها می‌آید حرف نخستین نام دریشله(ریاضیدان‌است) ‌است. بنابراین د-وسته هرچند بعدی که داشته‌باشیم آن را به صورت «د‌ تعداد ابعاد-وسته» می‌نویسیم. علاوه ‌براین برای گنجاندن این اشیای جدید در نظریه ابرریسمان تعداد ابعاد به ۱۱ ارتقا پیدا کرد.

ویتن همچنین ثابت کرد که پنج نظریه ابرریسمان موجود بی‌ارتباط به هم نیستند و با نوعی روابط همزادی

(duality)

به هم مربوط می‌شوند. امروزه به نظر می‌آید این پنج نظریه درواقع پنج «نمود» (=جلوه) گوناگون از یک‌ نظریه مادر و بزرگتر هستند. یعنی این نظریه مادر که آن را نظریه-م(تلفظ می‌شود نظریه میم) می‌خوانند در شرایط خاص به هر یک از این پنج نظریه تقلیل می‌یابد (بسته به شرایط به نظریه‌های مختلف

فیزیکدانان هنوز شناخت کاملی از نظریه-م ندارند حتی بر سراینکه «م» در نام نظریه دقیقا مبین چیست اختلاف نظر وجود دارد. بعضی می‌گویند «م» به معنی مادر است. برخی می‌گویند «م» مخفف «ماتریس» است. برخی دیگر (البته به شوخی) می‌گویند «م»

(M)

از واژگون‌کردن حرف نخست نام ویتن

(W)

می‌آید.

هرچه‌ هست هم اکنون بسیاری از فیزیکدانان به دنبال کشف و درک نظریه-م هستند. احتمالا یافتن نظریه-م از بزرگترین دستاوردهای بشر خواهد بود زیرا این نظریه قادر خواهد بود تمام دنیا را در بنیادین ترین حالت توصیف کند.

باید توجه داشت که نظریه ریسمان (و به تبع آن نظریه-م)، نظریه‌‌‌ای فاقد پارامتر‌ آزاد است. یعنی جایی برای تنظیم پارامترها به کمک آزمایش باقی نمی‌گذارد. به بیان روشن‌تر خواص تمام ذرات باید از روی معادلات ریاضی درآورده شود. بنابراین مثلا این نظریه‌ باید بگوید چرا الکترون وجود دارد و چرا جرم آن فلان اندازه و چرا اسپین آن یک ‌دوم و چرا بار الکتریکی آن بهمان مقدار است.

د-وسته‌ها و جهانهای موازی
آیا حقیقتاً نظریه ریسمان علمی‌است؟
بعضی از فیزیکدانان معتقدند که نظریه ریسمان اصولا نظریه‌ای علمی نیست چرا که هیچ پیش‌بینی ابطال‌پذیری نمی‌کند و در بهترین شرایط تنها به توضیح واقعیات موجود می‌پردازد

نظریه-م و مسایل فلسفی مربوط به آن و سرنوشت ناپیدایش
در اینجا طنز کوچکی مطرح می‌شود: ما انسانها یا قابلیت آن را داریم که به کشف نظریه-م نایل شویم یا نه. یعنی نظریه-م اصولا یا قابل کشف/فهم هست یا نیست. در نهایت به نظر می‌آید که این نظریه-م است که در مورد قابل کشف/فهم بودن یا نبودن خود تصمیم گرفته است! چون بالاخره ما انسانها محصول جهانی هستیم که بر اساس قوانین نظریه-م کار می‌کند

به علاوه این سوال بنیادی‌‌تر هم مطرح است که آیا اصلا نظریه-م وجود دارد؟ چرا طبیعت باید موجودی قانونمند و در درجه بعد قابل فهم باشد. اینشتین معتقد بود که غیرقابل ‌فهم‌‌ترین چیز در مورد طبیعت این‌است که طبیعت قابل فهم است. متاسفانه یا خوشبختانه از هیچ‌کجا آیه نیامده‌است که نظریه-م به عنوان نظریه همه چیز یا نظریه وحدت‌بخش وجود دارد تا حالا ما به دنبال آن باشیم. هرچند که به نظر می‌آید تمام فیزیکدانان ریسمان‌کار به طور ضمنی معتقد/ خستو/ اند که نظریه-م وجود دارد و همچنین قابل درک برای ما انسانها می‌باشد وگرنه بعید بود عمر خود صرف آن کنند. اما این فرض تماما برخاسته از خوشبینی مفرط است که خوشبختانه تاکنون خلاف آن ثابت نشده‌است

همچنین این احتمال (هرچند بسیار اندک) وجود دارد که روزی ثابت شود نظریه ریسمان اساسا نادرست است. اتفاقی شبیه این امر در مورد نظریه متغیر پنهان چندین سال قبل رخ‌ داد. ریسمان‌کارها معتقدند که شانس از بیخ و بن نادرست بودن نظریه ریسمان بسیار بسیار اندک و حتی نزدیک صفر است. چرا که تاکنون شواهد بسیار زیادی مبنی بر صحت آن یافت شده‌است. ممکن است آزمایش‌های آینده جهت تحقیقات را تغییر دهد ولی احتمال تکذیب این نظریه چنانکه که گفته شد تقریبا صفر است.

تصور جهان چهاربعدی
میدانیم که نظریه هایی مثل ابر ریسمان جهان را با ابعاد بیشتر از 3 بعد می دانند. اما یک جهان 4بعدی چگونه خواهد بود؟ منظور از بعد چهارم زمان نیست بلکه بعدی فیزیکی است که بر سه بعد ما عمود است. برای درک بهتر این بعد بهتر است بعد سوم را با بعد دوم مقایسه کنیم. با این کار ما میتوانیم رابطه این دو را به رابطه بعد سوم و چهارم تعمیم دهیم. خوب ما میدانیم که یک کاغذ دو بعد دارد (از ضخامت صرف نظر کنید) :طول و عرض ما می توانیم این دو خط را در کاغذ بر هم عمود رسم کنیم اما آیا میتوانید خط سومی هم روی کاغذ عمود بر ان دو رسم کنید؟ نه برای رسم این خط ما به بعد سوم نیاز داریم. در مورد بعد چهارم هم همینطور است: بعدی که میتوان از ان خطی بر مکعب عمود کرد. به بعد دوم بر میگردیم. بیاید حیاتی را در بعد دوم در نظر بگیریم در این جهان دو بعدی موجوداتی زندگی می کنند: مربع ها مثلثها چند ضلعی ها و دایره. حالا سراغ مربع میرویم. این موجود اطرافیان و اجسام را به صورت خط می بیند دقت کنید خود ما هم اطراف خود را دو بعدی می بینیم (مضحک به نظر میرسد!) ولی خیلی ساده دوری و نزدیکی را درک می کنیم. این موجود هم مثل ما است ولی یک بعد کمتر میبیند! حالا خود را فرض کنید که دارید به ان مربع نگاه میکنید. چه می بینید؟ شما میتوانید هم خود مربع و هم پشت و هم داخل بدن مربع را یک زمان ببینید! این برای مربع غیر قابل درک است که کسی بتواند داخل بدن او را ببیند. همان طور که ما نمی توانیم درک کنیم که یک موجود چهار بعدی می تواند داخل بدن ما را ببیند! ما می توانیم یک بطری دو بعدی آب را بدون باز کردن در آن بخوریم!. یا یک گاو صندوق دو بعدی را خالی کنیم ! حالا فرض کنید ما یک کره را داخل دنیای آقای مربع بیاندازیم. او چه خواهد دید؟ او اول یک نقطه می بیند که از هیچ به وجود آمده و هر لحظه به قطر آن افزوده و سپس کم و ناپدید می شود! پس اگر یک کره چهار بعدی در جهان ما بیفتد ما یک نقطه می بینیم که به یک کره تبدیل میشود و سپس هر لحظه بزرگتر می شود. سپس کوچک و نا پدید می شود

نقل از ویکی‌پدیا


چرا نظریه ریسمانها مطرح شد؟


در مدل استاندارد به ذرات به عنوان نقاطی توجه می شد كه در فضا حركت می كنند و بوسیله ترسیم یك خط ردیابی می شود كه جهان حط می نامند. برای بررسی كنش آنها كه در طبیعت مشاهده می شود، درجات آزادی آنها فقط شامل مكان و سرعت، همچنین جرم، بار الكتریكی و رنگ كه پیوند بار الكتریكی و كنش قوی است یا اسپین مورد توجه است
مدل استاندارد كالبد نظریه میدان كوانتومی را طراحی می كند كه ابزاری به دست می دهد تا نظریه ها را طوری بسازیم كه شامل مكانیك كوانتوم و نسبیت خاص نیز باشند. با این ابزارها، نظریه ها طوری طرح ریزی می شوند كه موفقیت بزرگی برای توضیح چهار كنش (نیروی) شناخته شده در طبیعت را داشته باشند. به علاوه یك موفقیت بزرگ برای یكسان سازی بین نیروی های الكترومغناطیس و هسته ای ضعیف به دست آمده كه الكتروویك نامیده می شود و نطرها را به سوی كنش هسته ای قوی سوق می دهد

اما متاسفانه چهارمین كنش (نیرو)، یعنی گرانش كه به طور زیبایی در نسبیت عام اینشتین تشریح شده در این طرح دیده نمی شود. و همه ی تلاشها برای به دست آوردن نسبیت عام از نظریه میدان كوانتومی بیهوده بوده است

به عنوان مثال نیروی بین دو گراویتون (ذراتی كه نیزوی گرانش را حمل می كنند)، بی نهایت می شود و ما نمی دانیم چگونه این بی نهایت را می توان توجیه كرد

در نظریه ریسمانها تعداد بیشماری انواع ذرات با یك سنگ بنای اساسی یعنی "ریسمان" جایگزین می شود
این ریسمانها می توانند شبیه حلقه به یكدیگر بسته شوند یا نظیر مو باز شوند. همچنانكه ریسمان در زمان حركت می كند، یك لوله یا صفحه را ترسیم می كند و با توجه به شرایط باز یا بسته می شود
بعلاوه ریسمان آزاد است كه نوسان كند و نوسانات مختلف ریسمانها، ذرات مختلف را به نمایش می گذارد. از این رو جرم های مختلف یا اسپین مختلف را ترسیم می كند
یك طریق نوسان موجب می شود كه ریسمان به صورت الكترون جلوه گر شود و نوع دیگر به صورت فوتون ظاهر می شود. در اینجا حتی یك جلوه ی آن توضیح دهنده گراویتون است. گراویتون ذره ای است كه نیروی گرانش را حمل می كند و این دلیل بسیار مهمی است كه چرا نظریه ریسمانها تا این اندازه مورد توجه قرار می گیرد

نكته اینجا است كه ما می توانیم كنش دو گراویتون را در نظریه ریسمانها احساس كنیم و این چیزی است كه نظریه میدان گرانشی توان آن را ندارد. در اینجا بی نهایتی وجود ندارد! بنابراین این نخستین موفقیت نظریه ریسمان بود كه شامل گرانش كوانتومی می شد كه شبیه نسبیت عام در فاصله های بزرگ می شود

علاوه بر آن نظریه ریسمان ضرورتاً دارای چنان درجه آزادی است كه بتواند سایر كنش ها را به خوبی توضیح دهد

از این رو امید بخش است كه نظریه ریسمان قادر است چهار نیروی شناخته شده را یكسان سازی كند و به صورتی ساده در یك نظریه تحت عنوان " یك نظریه برای همه چیز" مطرح كند



چرا نظریه سی. پی. اچ. مطرح شد؟

جمع بندی مطالب بالا نشان می دهد

نسبیت عام باید با مکانیک کوانتوم ترکیب شود تا مشکلات موجود در فیزیک نظری بر طرف گردد. طبق نسبیت عام مسیر نور در میدان گرانشی خمیده است که آن را تحت عنوان فضا - زمان مطرح می کنند. مکانیک کوانتوم به ویژگیها و رفتار ذرات زیر اتمی می پردازد و با کوانتومها یا کمیتهای گسسته سروکار دارد. در حالیکه در نسبیت عام فضا - زمان پیوسته است

باید ارتباط بین فرمیونها و بوزونها توضیح داده شود. همجنانکه می دانیم فرمیونها شامل ذراتی نظیر الکترونها و پروتونها هستند که دارای اسپین نادرست می باشند و بوزونها دارای اسپین درست هستند

هگز بوزونها باید توضیح داده شوند، یعنی اینکه ذرات چگونه جرم به دست می آورند. با توجه به رابطه جرم - انرژی می دانیم هرگاه ذره ای در یک میدان شتاب بگیرد، انرژی و در نتیجه جرم آن افزایش می یابد. بنابراین مسئله این است که این پدیده یعنی افزایش جرم را چگونه می توان توجیه کرد؟

سئوال اساسی این است که آیا حقیقتاً بوزون و فرمیون دو موجود کاملاً متفاوت از یکدیگرند؟ در نظریه ریسمانها، ریسمان به عنوان یک بسته فوق العاده کوچک انرژی تلقی می شود و که با پیوستن آنها به یکدیگر و با ارتعاشات مختلف آنها سایر ذرات نمود پیدا می کنند. در نظریه هگر بوزون به دنبال ذره ای هستند که موجب ایجاد یا افزایش جرم می شود. اگر این مسئله ی هگز بوزون را با دقت بیشتری بررسی کنیم شاید بتوانیم به نتایج جالب توجه تری برسیم

اجازه بدهید تصورات خود را از بوزون و فرمیون یا به عبارت دیگر از جرم - انرژی و نیرو تغییر دهیم. در فیزیک مدرن جرم و انرژی دو تلقی مختلف از یک کمیت واحد هستند. جرم هر ذره را می توان با محتویات انرژی آن اندازه گرفت و همچنین انرژی یک ذره را می توان با جرم آن هم ارز دانست. لذا در فیزیک معاصر ما با دو کمیت بیشتر سروکار نداریم، انرژی و نیرو

اگر رابطه ی نیرو و انرژی را با دید متفاوتی مورد بحث قرار دهیم، می توانیم به نتایج جالب توجهی برسیم. نیرو به عنوان انرژی در واحد طول مطرح می شود که برای آن رابطه ی زیر داده شده است

F=-dU/dx => du= - Fdx

در رابطه ی بالا انرزِی و فاصله تغییر می کنند، اما نیرو ثابت است. اگر نیرو یعنی



F

یک کمیت ثابت و تغییر ناپذیر است، چگونه می توان هگز بوزون را توجیه کرد؟ یعنی واقعاً توجیه کاهش یا افزایش جرم چگونه امکان پذیر است. متاسفانه این دیدگاه از مکانیک کلاسیک به نسبیت تسری یافت و هیچگونه بحثی در این زمینه مطرح نشد. اگر بخواهیم با همان نگرش کلاسیکی در مورد نیرو مشکلات فیزیک و ناسازگاری نسبیت و مکانیک کوانتوم را بر طرف سازیم، راه به جایی نخواهیم برد، همچنانکه تا به حال این چنین بوده است

اشکال بعدی که مانع رسیدن به یک نتیجه ی قابل توجه می شود این است فیزیکدانان به مشکلات به گونه ای پراکنده برخورد می کنند. تحقیقات روی هگز بوزون مسیر خود را می پیماید، مکانیک کوانتوم می خواهد مشکلات فیزیک را در چاچوب قوانین کوانتومی حل کند، و مهمتر از همه اینکه مکانیک کلاسیک تقریباً به فراموشی سپرده شده است. همه اینها هر کدام نگرشی خاص به جهان دارند و عمومیت ندارند. در حالیکه طبیعت یگانه است و قانون نیز بایستی از یک وحدت برخوردار باشد که هست. ترکیب مکانیک کوانتوم و نسبیت زمانی امکان پذیر است که نگرش هگز بوزون همراه با مکانیک کلاسیک نیز در این ترکیب منظور گردد

در مورد قضیه کار انرژی

W=dE

برخوردی دوگانه وجود دارد. قسمت کار آن را با مکانیک کلاسیک مد نظر قرار می دهند و کار را کمیتی پیوسته در نظر می گیرند، در حالیکه با انرژی برخوردی کوانتومی دارند. در واقع بایستی هر دو طرف رابطه را با دید کوانتومی در نظر گرفت. در این مورد مثالهای زیادی می توان ارائه داد که با این برخورد دوگانه در تناقض قرار خواهد گرفت. اگر این مورد را بکار بندیم مشکل ارتباط فرمیونها و بوزونها بر طرف خواهد شد

اگر بپذیریم که کار کوانتومی است، الزاماً به این نتیجه خواهیم رسید که نیرو بطور کلی و از جمله گرانش نیز کوانتومی است. مفهوم صریح و در عین حال ساده آن این است که فضا - زمان کوانتومی است. با نگرش کوانتومی به گرانش یا به تعبیر نسبیت فضا - زمان، مکانیک کوانتوم و نسبیت با یکدیگر ترکیب خواهند شد

چنین نگرشی می تواند به یک نظریه برای همه چیز منتهی شود. نظریه ای که تحت عنوان نظریه سی. پی. اچ. مظرح شده است



نظریه سی. پی. اچ

در نظریه سی. پی. اچ. نیرو و انرژی قابل تبدیل به یکدیگر هستند. همچنین با توجه به نسبیت که در آن جرم و انرژی هم ارزند، بنابر این، نیرو، انرژی و جرم هم ارز می باشند. و می توان نتیجه گرفت که نیرو، انرژی و جرم سه جلوه (ظاهر) متفاوت از یک ذره واحد و بنیادی هستد و ما باید تصورات خود را در مورد نیرو، انرژی و جرم تغییر دهیم



تعریف CPH


فرض کنیم یک ذره با جرم ثابت m وجود دارد که با مقدار سرعت ثابت Vc نسبت به تمام دستگاه های لخت حرکت می کند. و

Vc>c, c is speed of light



این ذره را سی. پی. اچ

CPH, Creation Particle Higgs

می نامیم که سنگ بنای اولیه همه چیز است. بنابراین سی. پی. اچ. دارای اندازه حرکت خطی برابر mVc است.


اصل

CPH

Principle of CPH


سی. پی. اچ. یک ذره بنیادی با جرم ثابت است که با مقدار سرعت ثابت حرکت می کند. این ذره داری لختی دورانی است. در هر واکنش بین این ذره با سایر ذرات در مقدار سرعت آن تغییری داده نمی شود، بطوریکه :

gradVc=0 in all inertial frames and any space

CPH

is a particle with constant mass m and moves with constant speed Vc

تشریح


این ذره دارای اندازه حرکت

p=mVc

است همچنین دارای لختی دورانی I است

Momentum Inertia I

هنگامیکه نیروی خارجی بر آن اعمال شود، قسمتی از سرعت انتقالی آن به سرعت دورانی (یا بالعکس ) تبدیل می شود، بطوریکه در مقدار Vc تغییری داده نمی شود. یعنی اندازه حرکت خطی آن به اندازه حرکت دورانی و بالعکس تبدیل می شود. بنابراین مجموع انرژی انتقالی و انرژی دورانی آن نیز همواره ثابت است

هنگامیکه سی. پی. اچ. دارای حرکت دورانی حول محوری که از مرکز آن می گذرد است، یعنی زمانیکه سی. پی. اچ. دارای Spin است، آن را گراویتون می نامیم.

هنگامیکه گراویتون روی یک ذره/جسم کار انجام می دهد، گروایتون ناپدید شده و به انرژی جسم تبدیل می شود. زیرا این امر قابل توجیه نیست که نیرو تولید انرژی کند و هیچ تغییری در آن ایجاد نشود
تمام تلاشها برای پیدا کردن یک نیروی اساسی واحد در طبیعت به این دلیل بی نتیجه بوده است که فیزیکدانان هیچ توجهی به تغییرات نیرو نداشته اند. در حقیقت نیرو و انرژی قابل تبدیل به یکدیگرند. یعنی نیرو به انرژی تبدیل می شود و انرژی نیز به نیرو تبدیل می شود
همچنین یک گراویتون روی گراویتون دیگر کار انحام می دهد، اما نتیحه ی این کار تغییر انرژی جنبشی به انرژی دورانی است
هنگامیکه گراویتون ها در کنار یکدیگر قرار می گیرند (ادغام می شوند) همان جلوه ای را از خود بروز می دهند که ما آن را انرژی می نامیم
یک فوتون از تعدادی گراویتون تشکیل می شود که دارای

Spin

هستند. همچنین فوتون دارای اسپین است. بنابراین هنگامیکه فوتون با سرعت نور حرکت می کند، گرایتون هایی که فوتون را تشکیل داده اند دارای حرکتهای زیر می باشند

حرکت انتقالی برابر سرعت نور، زیرا فوتون با سرعت نور منتقل می شود و اجزای تشکیل دهنده آن نیز الزاماً با همین سرعت منتقل می شوند

حرکت دورانی (اسپین)، زیرا طبق اصل سی. پی. اچ. مقدار سرعت سی. پی. اچ. بیشتر از سرعت نور است و هنگامیه سی. پی. اچ. ها با یکدیگر ادغام می شوند و سایر ذرات را تشکیل می دهند، مقداری از سرعت انتقالی آنها به اسپین تبدیل می شود

و حرکت ناشی از اسپین فوتون، زیرا گراویتون ها در ساختمان فوتون هستند و از حرکت اسپینی فوتون سهم می برند

ویژگیهای برجسته نظریه سی. پی. اچ

نظریه سی. پی. اچ. برای اولین بار هم ارزی نیرو و انرژی را مطرح کرده است. این نظریه با مطرح کردن یک اصل ساده و بنیادی به توجیه پدیده ها می پردازد

gradVc=0 in all inertial frames and any space


این نظریه یک زیر بنای کاری بسیار ساده را برای توجیه پدیده ها تشکیل می دهد.طبق این نظریه تمام ذرات بنیادی،نیروهای اساسی، انرژی و جرم (ماده و پاد ماده) از ذره ی واحدی تشیل می شوند

CPH نیروی گرانش محض است.


در حقیقت CPH یک زیر کوانتوم هستی در طبیعت است.

Sub Quantum of existence in Nature


این زیر کوانتوم دارای جرم است، پس جلوه ی ماده است، دارای اندازه حرکت است که بیان کننده ی انرژی است.

یک کوانتوم انرژی از تعدادی سی. پی. اچ. تشکیل می شود. همچنین سی. پی. اچ. ها روی سی. پی. اچ. های دیگر کار انجام می دهند و تولید انرژی می کنند. در واقع یک کوانتوم انرژی از تعدادی سی. پی. اچ. تشکیل می شود. با توجه به رابطه جرم-انرژی که انرژی به ماده و پاد ماده تبدیل می شود، لذا همه ی اجسام موجو در جهان از سی. پی. اچ. تشکیل می شوند.

این نگرش علاوه بر آنکه نسبیت و مکانیک کوانتوم را ترکیب می کند و سئوالات و ابهامات نظریه هگز بوزون نیز پاسخگو است



با تشکر

حسین جوادی

http://cph-theory.persiangig.com/C591-rismanvamtheory.htm

سه شنبه 1/9/1390 - 18:57 - 0 تشکر 391193

اینجا چند تا مقاله هست شاید به دردتون بخوره
نظریه ریسمان و رویای اینشتین
یک سطح بالاتر

نظریه ریسمان و رویای اینیشتن — نوشته نادر قاسمی — آخرین تغییر 2007/10/24 19:09
این مقاله نگاه گذرایی بر فیزیک ذرات بنیادی و نظریه ریسمان دارد .
نظریه ریسمان — نوشته نادر قاسمی — آخرین تغییر 2007/10/31 20:33

نظریه ریسمان و رویای اینیشتن — نوشته نادر قاسمی — آخرین تغییر 2007/11/02 09:18
این مقاله نگاه گذرایی بر نظریه ریسمان و رویای اینیشتن دارد
http://takaneh.objectis.net/Members/nader/6466386316cc647-6316cc633645627646-648-6316486cc6276cc-6276cc64663462a6cc646-1/

سه شنبه 1/9/1390 - 19:7 - 0 تشکر 391199

نظریه‌ی ریسمان



جهان از چه چیزی ساخته شده است ؟
این پرسش چه‌قدر برای شما آشناست ؟ تا کنون چه‌قدر به این موضوع فکر کرده اید؟
شاید باور نکنید این پرسش ظاهراً ساده بیش ترین زمان ها و خلاق ترین ذهن ها را در طول تاریخ به خود مشغول کرده است .
نظریه ریسمان آخرین تلاش انسان برای یافتن پاسخ این پرسش ساده است.
پیش از آن‌که ببینیم این نظریه چیست و چه ادعایی دارد خوب است اطلاعاتمان را درمورد ماده مرور کنیم:
علوم راهنمایی یادتان هست؟ آن جا یاد گرفتیم ماده از اتم ساخته شده است .و اتم یعنی تجزیه ناپذیر. حتماً یادتان هست که دموکریتوس فیلسوف یونانی این نظریه را نخستین بار ارائه کرده بود. وقتی بزرگ تر شدیم در فیزیک دبیرستان آموختیم که اتم نیز به نوبه خود از سه جزء اصلی تشکیل شده است : پروتون ، نوترون و الکترون .
نوترون ها و پروتون ها در هسته اند ، در حالی که الکترون ها به دور هسته می چرخند. اما این روند تا کجا ادامه خواهد داشت؟
آیا الکترون ها ، پروتون ها و نوترون ها نیز خود از ذرات کوچک تری تشکیل شده اند؟
دانش کنونی ما درباره ی ترکیب زیر اتمی جهان در نظریه ای به نام مدل استاندارد ذرات مادی (standard model) خلاصه می شود.
این مدل هم اجزای بنیادی ماده که جهان از آن ها ساخته شده را توصیف می کند و هم نیروهایی که از طریق آن ها این ذرات با یکدیگر بر هم کنش دارند.
بر طبق این مدل الکترون واقعاً یک ذره ی بنیادی است . یعنی یکی از ذراتی است که سنگ بنای آفرینش است و خود از اجزای کوچک تری تشکیل نشده است . اما نوترن ها و پروتن ها ذرات بنیادی نیستند و از ذرات کوچکتری به نام کوارک تشکیل شده اند. تا جایی که می دانیم کوارک ها ذرات بنیادی هستند. در واقع طبق مدل استاندارد ذرات مادی 12 ذره بنیادی در طبیعت وجود دارند. یعنی 12 نوع ذره که سنگ بنای آفرینش اند. و ماده در طبیعت از آن ها ساخته شده است . 6 تا از این ذرات بنیادی کوارک هستند . این کوارک ها نام های جالبی دارند:
بالا(up)، پایین(down) ، عجیب(strange)، عفریت(charm) ، سر(top) و ته(bottom).
برای مثال یک پروتون از 2 کوارک بالا و یک کوارک پایین تشکیل شده است . 6 ذره ی بنیادی دیگر لپتون‌ها هستند. لپتون ها شامل الکترون و دو هم خانواده ی سنگین تر او یعنی میوئون (muon) و تاون (taun) و نیز 3 نوترینو(nutrinos) با طعم های مختلف هستند .
اگر‌چه نور ازامواج تشكیل شده است فرضیه‌ی كوانتم پلانك می‌گوید كه از جهات معینی رفتار نور چنان است كه گویی مجموعه ای از ذرات است: نور تنها به‌صورت بسته‌های خاص یا كوانتم‌ گسیل یا جذب می‌شود. از سوی دیگر، اصل عدم قطعیت هایزنبرگ متضمن آن است كه ذرات از پاره‌ای جهات چونان امواج رفتار می‌كنند: آن‌ها وضعیت معینی ندارند بلكه با توزیع احتمال معینی در فضا پخش می‌شوند. نظریه‌ی كوانتم مكانیك برنوع كاملاً جدیدی از ریاضیات استوار است كه دیگر جهان را به فراخور نیاز با مدل مناسب توصیف می‌كند. بنا براین میان توصیف یك شی‌ء اعم از نور یا ماده برمبنای مدل ذره‌ای وتوصیف آن برمبنای مدل موجی یك دوگانگی وجود دارد. به این توصیف دوگانه، دوگانگی موج- ذره گفته می‌شود.

در طبیعت 4 نیروی بنیادی وجود دارد: گرانش ، الکترومغناطیسی، نیروی ضعیف هسته ای و نیروی قوی هسته‌ای
گرانش و الکترو مغناطیس دور برد هستند و به همین دلیل است که این دو نیرو مدت ها است شناخته شده‌اند. دو نیروی هسته ای کوتاه برد هستند و بنابر این در مقیاس فاصله هایی كه در زندگی روزمره با آن سر وكار داریم عموماً مشاهده نمی شوند.
نیروهای هسته ای صرفاً در این قرن شناخته شده اند . نیروی قوی هسته ای همان نیرویی است كه مسئول به هم بستن پروتن ها و نوترن ها برای ساخت هسته اتم است. اما نیروی ضعیف هسته ای نیرویی کاملاً متمایز است و تنها در پدیده هایی همچون واپاشی پرتوزا پدیدار می شود. این نیرو تنها نیرویی است که از قانون تقارن راست و چپ یا پاریته (هم پایه گی ) پیروی نمی‌كند.
مدل استاندارد ادعا می کند که برای انتقال این نیرو ها، ذراتی به نام حامل های نیرو باید وجود داشته باشد . مثلاً آشناترین این ذرات فوتون ، ذره ای از نور است که واسط نیروی الکترومغناطیسی است. این یعنی این که مثلاً یک آهنربا ، یک میخ آهنی را به این خاطر جذب می کند که بین آن ها فوتون رد و بدل می شود. به همین ترتیب گراویتون ذره ای است که نیروی گرانش را حمل می کند. گراویتون ذره‌ای است كه تا کنون مشاهده نشده ولی برخی از فیزیکدانان به وجود آن چنان معتقدند که به وجود فوتون.
نیروی قوی را ذراتی به نام گلوئون(glouns) جابه‌جا می‌كنند و بالاخره نیروی ضعیف توسط 3 ذره به نام هایz و w+ و w-منتقل می‌شوند. برای وجودگلوئون‌ها گواه قانع‌كننده‌ای وجود دارد، ذرات w و z نیز در شتاب دهنده ها مستقیما ردگیری شده اند( در واقع مدل استاندارد وجود بوزون های w,zرا پیش از آنکه یافته شوند پیش بینی کرد ).
هم‌چنین این نظریه وجود ذره ای به نام بوزون هیگز(Higgs Boson) را پیش بینی کرد‌ه است که هنوز برای کشف آن تلاش می شود.
تا این جا همه چیز خوب است اما در واقع دو مشکل اساسی وجود دارد :
یکی از این مشکلات ظاهراً زیبایی شناختی است و دیگری فنی
مشکل زیبایی شناختی حتی برای افراد غیر متخصص هم آزاردهنده است . چرا باید تعداد نیروها و ذرات بنیادی این قدر زیاد باشد؟ مشکل زیبایی شناختی حتی برای افراد غیر متخصص هم آزاردهنده است . چرا باید تعداد نیروها و ذرات بنیادی این قدر زیاد باشد؟ فهرست نام ذرات بنیادی و نیروهایی که در بالا نام بردیم را مرور کنید . الکترون ،میوئون ، نوترینو ، کوارک ، بوزون w ، گلوئون ، گراویتون ، و ...
حتماً قبول دارید که این فهرست نسبتاََ بلند است. مجموعه‌ی‌آن‌ها کم کم شبیه یک باغ وحش به نظر می رسد . باغ وحشی از ذرات !!!
اما دلیل فنی :
مدل استاندارد رفتار همه ذرات و نیروهای بنیادی را بدون کم وکاست توصیف می کند . ولی این توصیف یک استثنای خیلی مهم دارد : گرانش .
به دلایل فنی نیروی گرانش که آشناترین نیرویی است که با آن سر و کار داریم به سختی به طور میکروسکوپی قابل آزمایش شدن است .
اما چه رازی در گرانش و ذره هم‌بسته‌ی آن گراویتون وجود دارد که آن را از سایر نیروها و ذرات بنیادی متمایز می‌کند آن‌چنان‌که مدل استاندارد با همه قدرتش از توضیح و توصیف رفتار آن ناتوان است؟ !


http://roshd.ir/Default.aspx?tabid=442&EntryID=1397&SSOReturnPage=Check&Rand=0

سه شنبه 1/9/1390 - 19:8 - 0 تشکر 391201

http://roshd.ir/Default.aspx?tabid=442&EntryID=1397&SSOReturnPage=Check&Rand=0

سه شنبه 1/9/1390 - 19:9 - 0 تشکر 391202

عنوان پدر نظریه ریسمان شناخته شد.



نظریه ریسمان بیان می كند كه انفجار بزرگ سرمنشأ عالم نبوده، بلكه صرفاً پیامد وضعیتی بوده كه مدت ها قبل از آن زمان وجود داشته است.تا حدود 10 سال پیش، اینچنین پرسشی كفرآمیز محسوب می شد. زیرا غالب كیهان شناسان مطرح كردن زمانی قبل از انفجار بزرگ را مانند این می دانستند كه كسی جایگاه شمال قطب شمال را از شما بپرسد. یونانیان باستان دربارة منشأ زمان مناظرات و مباحثه های فراوانی ترتیب می دادند. ارسطو كه از بی آغازی زمان طرفداری می كرد،استنادش بر این اصل بود كه از هیچ ،چیزی به وجود نمی آید. پس اگر عالم در هیچ برحه ای از زمان نتوانسته باشد خود را از نیستی به هستی در آورد، الزاماً می بایست همواره وجود می داشته است.

پس به این دلیل و دلایلی دیگر، زمان باید به طور نامحدود در گذشته و آینده امتداد داشته باشد. امّا دین شناسان مسیحی نظری دگرگونه داشتند.آگوستین استدلالش بر این بود كه آفریدگار بیرون از فضا و زمان حضور دارد و قادر است كه این ساختارها را همانطور كه دیگر جنبه های دنیای ما را خلق می كند، به وجود آورد. دو دلیل سبب شد كه كیهان شناسان معاصر نتیجه مشابهی بگیرند. یكی از آنها نسبیت عام و دیگری شواهدی بودند كه از مشاهده انبساط جهان به دست آمدند كه بر طبق آنها دو فیزیكدان نامی یعنی استفان هاوكینگ و روجر پنروز در سال 1960 ثابت كردند كه زمان نمی تواند به طور نا محدود رو به گذشته ادامه داشته باشد و اگر در طول زمان رو به عقب برویم، بالاجبار باید به نقطه تكینگی برسیم. ولی تكینگی گریز ناپذیر، كیهان شناسان را در برابر مسائلی جدی قرار می دهد.

امّا فیزیكدانان برای رهایی از این بن بست به دو راه حل طبیعی دیگر توجه دارند. یكی از آنها اینطور بیان می كند كه زمان در لحظه ی انفجار بزرگ آغاز نشده و دوره های طولانی قبل از آن وجود داشته است. دلیل اینكه تا به حال دانشمندان به اندازه كافی به این فرض توجه نمی كردند، این بود كه فرض می كردند نسبیت همواره معتبر است در حالی كه نزدیك زمان تكنیكی اثرات كوانتومی غالب هستند. بنابراین برای دانستن آنچه كه واقعاً رخ داده ،فیزیكدانان ناگزیرند تا نسبیت را وارد یك نظریه كوانتومی گرانش كنند. امروزه برای رسیدن به این مقصود دو نظریه بیشتر مورد توجه قرار دارد. یكی از آنها به نام گرانش كوانتومی حلقوی، اساس نظریه اینشتین را دست نخورده نگه می دارد ولی روش به كارگیری آن در مكانیك كوانتومی را تغییر می دهد. ولی نگرش دوم كه به عقیده ی من آینده بهتری خواهد داشت، نظریه ریسمان است. این نظریه اصلاحی واقعاً انقلابی از تئوری اینشتین است. اندیشه ی پایه ای در نظریه ریسمان این است كه ذرات بنیادی نقطه ای شكل نیستند بلكه اجزای تك بعدی و بی نهایت باریك هستند. این ساختارها ریسمان نامیده می شوند. همه ذرات مثل پروتون ها ونوترون ها از ذرات بنیادی به نام كوارك تشكیل شده اند. كوارك ها توسط مبادله ذراتی به نام گلوئون با هم رابطه برقرار می كنند. گلوئون حامل نیروی قوی هسته ای است و نقش آن چسباندن (glue ) كوارك ها به همدیگر است.

دلیل اینكه دانشمندان سرانجام به نظریه ریسمان رسیدند، این است كه آنها متوجه شدند كه ذرات بنیادی شامل تعداد زیادی ذره هستند كه هر كدام ویژگی مخصوص خود را دارند. كه این به دلیل وجود تعداد نامحدود مدل های ارتعاشی برای یك ریسمان است. ریسمان ها خواص مهمی دارند كه دانشمندان به آنها لقب جادوی ریسمان كوانتومی می دهند.

یكی از آنها به نام دوگانگی T نوعی تغییر شكل است كه در مورد فضاهایی كه حداقل یك بعد توپولوژیكی دایره ای شكل دارند، مصداق دارد و مطابق آن ابعاد اضافی كوچك و بزرگ معادل یكدیگر هستند.

منشأ تمام این دوگانگی ها این واقعیت است كه ریسمان ها حركات خیلی پیچیده ای دارند. تمامی ویژگی های سحرآمیز ریسمان های كوانتومی یك هدف مشترك دارند: آنها از بی نهایت بیزارند و به هرصورتی كه ممكن است سعی در مهار آن دارند. نظریه پردازان ریسمانی توقع دارند كه اگر تاریخچه ی عالم را در طول زمان به عقب بیاوریم، انحنای فضا-زمان روبه افزایش نهد ولی به جای اینكه تمام مسیر به سوی بی نهایت را طی كند.( كه طبق نظریه رایج انفجار بزرگ به نقطه تكنیكی برسد). سرانجام به یك نقطه ی ماكزیمم می رسد و دوباره كاهش پیدا می كند. برای رسیدن به این مقصود، نظریه پردازان ریسمانی، دست به خطر زده و در مورد جهان پیش از انفجار( یا پیش-مهبانگ) حدس هایی زده اند. دو تای این حدس ها گسترش بیشتری پیدا كرده اند. اولین آنها كه من و همكارانم در سال 1991 آغاز به پروراندن و توسعه دادن آن كردیم، الگوی پیش- مهبانگی نامیده می شود كه دوگانگی Tرا با تقارنی كه در وارونگی زمانی كشف شده( كه مطابق آن معادلات فیزیكی در طول زمان چه رو به جلو و چه رو به عقب به نحو یكسانی عمل می كنند) تركیب می كند. در نتیجه این تركیب سبك جدید و بسیار با ارزشی به وجود می آید كه در آن عالم به عنوان نمونه،پنج ثانیه پیش از انفجار بزرگ با همان آهنگ پنج ثانیه پس از آن در حال انبساط بوده است ولی نرخ تغییر انبساط مخالف هم بودند.

در نتیجه به طور خلاصه این امكان وجود دارد كه انفجار بزرگ نقطه آغازین عالم نبوده بلكه تنها انتقالی شدید و ناگهانی از شتاب افزایش به شتاب كاهنده بوده باشد. مطابق این سناریو، تصویر عالم پیش- مهبانگ به طور تقریبی آینه تمام نمای جهان پس- مهبانگ بوده است. اگر جهان آنقدر در آینده جاودانه بماند كه محتویات آن بسیار رقیق و سرانجام ناپدید شوند، در آن صورت باید دارای گذشته ای جاودانی نیز بوده باشد. جهان در گذشته بی نهایت دور،تقریباً خالی بود و فقط شامل گازی رقیق،بسیار پراكنده و آشفته از تابش و ماده بوده است. به دنبال گذشت زمان نیروها قدرتمند تر شدند و به جمع آوری مواد كنار یكدیگر پرداختند.به صورت تصادفی بعضی نواحی فضا مواد را حوالی خود گردآوری كردند. سرانجام چگالی آن نواحی چنان افزایش یافت كه منجر به شكل گیری سیاهچاله ها شد. سپس ارتباط مواد درون آن نواحی با خارج قطع شد و جهان به نواحی تكه تكه ای تقسیم شد.

درون یك سیاهچاله، فضا و زمان نقش های خود را با یكدیگر عوض می كنند. مركز یك سیاهچاله، نقطه ای از فضا نیست بلكه لحظه ای از زمان است. ماده سقوط كننده داخل سیاهچاله، هرچه به سوی مركز آن پیش می رفت، به چگالی بیشتر و بیشتری دست می یافت. هنگامی كه چگالی،دما وخمیدگی مقدار مجاز در نظریه ریسمان را پشت سر گذاشتند،تغییر وضعیت داده و شروع به كاهش كردند. لحظه ی این بازگشت همان چیزی است كه ما آن را انفجار بزرگ می نامیم عالم ما داخل یكی از همین سیاهچاله ها تشكیل شد.

در دید اولیّه امكان دارد این ایده ها همانند اصولی در ماورای فیزیك به نظر برسند ایده هایی جالب كه تعیین صحّت یا نادرستی آنها از عهده راصدان خارج است. این طرز فكری بسیار بدبینانه است. همانند اجزاء دوره انبساط، یك دوران بیش- مهبانگی احتمالی نیز می تواند پیامد های قابل مشاهده ای به خصوص برای تغییرات جزئی یافت شده در دمای پس زمینه مایكروویو كیهانی داشته باشد. امواج گرانشی با هر اندازه ای، نشانه مجزای مربوط به خود را در قطبی كردن زمینه مایكروویو بر جای می گذارند. رصد گر های آینده، نظیر ماهواره پلانك آژانس فضایی اروپا باید قادر باشند كه این نشانه را در صورت وجود مشاهده كنند.در آن صورت ما می توانیم ادعا كنیم كه آزمون سرنوشت سازی را پشت سر گذاشته ایم. با همه این گفته ها، زمان چه هنگامی آغاز شده است؟ دانش هنوز نمی تواند با قاطعیت به این پرسش پاسخ دهد. امّا لااقل دو نظریه كه قابل آزمایش هستند، ظاهراً بیان می كنند كه عالم و در نتیجه زمان ،مدت ها پیش از انفجار بزرگ وجود داشته اند. هر کدام از این مدل ها اگر درست باشند، عالم همیشه برپا بوده است و حتی اگر روزی دوباره متلاشی شود هرگز به پایان راه خود نخواهد رسید.

http://rahmangholami.blogfa.com/post-16.aspx

سه شنبه 1/9/1390 - 19:11 - 0 تشکر 391203

آیا ماده تاریک و نظریه ریسمان واقعیت دارند؟
دانش های بنیادی - دانشمندان با ابداع روشی برای اندازه‌گیری دقیق نیروی گرانشی با استفاده از نوترون‌های فوق‌سرد تلاش دارند علاوه بر تعیین قلمرو نیروی گرانش نیوتنی، وجود ماده تاریک و ابعاد بالاتر را نیز بررسی کنند. مجید جویا: تکنیک جدیدی که دانشمندان در کار با نوترون به آن دست یافته‌اند، به حدی حساس است که می‌توان از آن برای اندازه‌گیری اثرات کوانتومی نیروی جاذبه استفاده کرد. به این ترتیب، انحراف‌های جزئی از قوانین نیوتن، می‌توانند وجود و یا عدم وجود ماده تاریک و یا ابعاد بالاتر نظریه ریسمان را ثابت کنند.

فیزیکدانان ذرات در دانشگاه صنعتی وین و موسسه لاو- لانگوین (ILL)، تکنیک جدیدی را ارائه کرده‌اند که طیف‌نگاری واکنش گرانشی نامیده می‌شود؛ در این تکنیک، پژوهشگران نوترون‌های فوق سرد را در راستای یک آینه شلیک می‌کنند تا حالت‌های مختلف انرژی کوانتوم آنها مشاهده شود. با لرزاندن آینه در فرکانس‌های مشخص، پژوهشگران قادر خواهند بود تا نوترون‌ها را به حالت‌های بالاتر انرژی ببرند.

این اولین روش طبف‌سنجی واکنش است که از نیروهای الکترومغناطیسی، میدان و یا پتانسیل برای گذار استفاده نمی‌کند. موفقیت این گروه، اولین گام به سوی مدل‌سازی برهم‌کنش‌های گرانشی در فواصل بسیار کوتاه و جستجوی انحراف‌های بسیار کم پیش‌بینی شده برای نیروی گرانش خالص نیوتنی است. این پژوهش، همچنین می‌تواند اصل هم‌ارزی را نیز بیازماید که به موجب آن، نیروی گرانش فارغ از جرم اشیا، به همه آنها شتاب یکسانی می‌دهد. در سال 1971 / 1350، این اصل در آزمایش مشهوری بر روی ماه آزموده شد و یکی از فضانوردان آپولو، همزمان یک چکش و یک پر را رها کرد: میلیون‌ها نفر بر روی زمین دیدند که هر دوی آنها، هم‌زمان به سطح ماه رسیدند. پژوهشگران امیدوارند که برای اولین بار، از این تکنیک جدید برای آزمودن دقت این اصل در مقیاس اتمی بهره ببرند.

اثرات قابل رویت نیروی گرانش عموما در مقیاس بزرگ و در حرکات ستارگان و سیارات دیده می‌شود. ولی حوزه اثر مکانیک کوانتوم عمدتا در مقیاس اتمی است.

پروفسور هارتموت آبل، از موسسه فیزیک اتمی و زیراتمی وین، می‌گوید: «در این دنیای کوچک، نیروی جاذبه به حدی ضعیف است که مشاهده اثرات کوانتومی آن کار ساده‌ای نیست. استفاده از اتم‌ها برای اندازه گیری این اثرات بسیار سخت است چرا که نیروهای الکتریکی کم دامنه‌ای مانند نیروهای وان‌دروالس، باعث اختلال در آنها می‌شوند. ولی با استفاده از نوترون‌های فوق سرد که بی‌بار، بسیار کند و بی‌نهایت مقاوم در برابر اختلال الکتریکی هستند، ما می‌توانیم این اثرات را با دقت بسیار بالا اندازه‌گیری کنیم.».

پروفسور آبل، توبیاس ینکه، و دانشمندانی از ILL، در ادامه کاری که در سال 2002 انجام داده بودند، برای اولین بار از این تکنیک برای اندازه‌گیری گرانش استفاده کردند. در این پژوهش جدید، پروفسور آبل و گروهش، به طور مکانیکی گذار بین این حالت‌های متفاوت انرژی را از طریق یک میدان نوسانی القا کردند، که با لرزاندن آینه زیرین در یک فرکانس مشخص به دست آمده است. با استفاده از این شیوه، پژوهش‌گران در آینده قادر خواهند بود که با دقت بیشتری، حالت‌های متفاوت انرژی یک نوترون را در میدان گرانش زمین محاسبه کنند.

دکتر پیتر گلتنبرت، فیزیک‌دان ILL و همکار این پژوهش، می‌گوید: «در سال 2002، نوترون‌های فوق سرد برای اولین بار به ما امکان دادند که حالت‌های متفاوت انرژی نوترون را در اثر نیروی گرانش زمین را در یک فرکانس مشخص اندازه‌گیری کنیم. اکنون و با این شیوه، ما می‌توانیم مقدار بسیار دقیق انرژی را برای هر یک از این حالت‌های انرژی معین کنیم. این یک پیشرفت بزرگ برای کسانی است که تلاش می‌کنند طبیعت بنیادین گرانش را درک کنند و فیزیک دنیای اتمی را با دنیای خود ما ترکیب کنند».

برخی از فیزیکدان‌ها بر این باور هستند که اندازه‌گیری دقیق‌تر این انرژی‌ها، واگرایی اندکی با آنهایی دارد که با استفاده از قوانین نیوتنی گرانش محاسبه شده‌اند. آنها پیش‌بینی می ‌کنند که آشکار کردن و تعیین کمیت این اختلاف، شواهدی از وجود ماده تاریک یا ابعاد بالاتری که نظریه ریسمان ادعای وجود آنها را دارد، ارائه خواهد کرد.

http://www.khabaronline.ir/detail/144905/--%D9%81%DB%8C%D8%B2%DB%8C%DA%A9/%D8%AF%D8%A7%D9%86%D8%B4-%D9%87%D8%A7%DB%8C-%D8%A8%D9%86%DB%8C%D8%A7%D8%AF%DB%8C/%D8%AF%D8%A7%D9%86%D8%B4

برو به انجمن
انجمن فعال در هفته گذشته
مدیر فعال در هفته گذشته
آخرین مطالب
  • آلبوم تصاویر بازدید از کلیسای جلفای...
    آلبوم تصاویر بازدید اعضای انجمن نصف جهان از کلیسای جلفای اصفهان.
  • بازدید از زیباترین کلیسای جلفای اصفهان
    جمعی از کاربران انجمن نصف جهان، در روز 27 مردادماه با همکاری دفتر تبیان اصفهان، بازدیدی را از کلیسای وانک، به عمل آورده‌اند. این کلیسا، یکی از کلیساهای تاریخی اصفهان به شمار می‌رود.
  • اعضای انجمن در خانه شهید بهشتی
    خانه پدری آیت الله دکتر بهشتی در اصفهان، امروزه به نام موزه و خانه فرهنگ شهید نام‌گذاری شده است. اعضای انجمن نصف جهان، در بازدید دیگر خود، قدم به خانه شهید بهشتی گذاشته‌اند.
  • اطلاعیه برندگان جشنواره انجمن‌ها
    پس از دو ماه رقابت فشرده بین کاربران فعال انجمن‌ها، جشنواره تابستان 92 با برگزاری 5 مسابقه متنوع در تاریخ 15 مهرماه به پایان رسید و هم‌اینک، زمان اعلام برندگان نهایی این مسابقات فرارسیده است.
  • نصف جهانی‌ها در مقبره علامه مجلسی
    اعضای انجمن نصف جهان، در یك گردهمایی دیگر، از آرامگاه علامه مجلسی و میدان احیا شده‌ی امام علی (ع) اصفهان، بازدیدی را به عمل آوردند.