نظریه ریسمان اثبات شد؟ کشف ریاضی که جهان رو تغییر میده!

نظریه ریسمان: یه قدم دیگه به سمت اثبات

نظریه ریسمان که بیش از نیم قرن پیش به عنوان یه چارچوب برای توضیح ساختار ماده مطرح شد، هنوز یه پدیده “قابل اثبات” به حساب میاد و کلی رمز و راز داره. اما الان یه گروه از فیزیک‌دونا یه پیشرفت مهم توی تایید این نظریه داشتن. اونا از یه روش ریاضی خیلی جدید استفاده کردن که نشون میده این نظریه اجتناب‌ناپذیره.

نظریه ریسمان میگه که بنیادی‌ترین اجزای طبیعت، ذرات نیستن، بلکه ریسمان‌های یه بعدی لرزان هستن که با فرکانس‌های مختلفی حرکت می‌کنن و نوع ذره‌ای که ظاهر میشه رو تعیین می‌کنن. این مثل اینه که نوسان سیم‌های سازهای زهی مجموعه‌ای از نت‌های موسیقی رو تولید کنه.

سوال کلیدی فیزیک‌دانا

محققای دانشگاه نیویورک و کلتک توی مقاله‌ای که توی مجله Physical Review Letters منتشر شده، این سوال رو مطرح کردن: “چه سوال ریاضی وجود داره که فقط نظریه ریسمان جوابشه؟” این روش برای درک فیزیک به اسم بوت‌استرپ شناخته میشه، که آدمو یاد ضرب‌المثل “خودتو با بند کفشت بکش بالا” میندازه؛ یعنی رسیدن به نتیجه بدون کمک اضافی یا، توی این مورد، ورودی اضافی.

اجتناب‌ناپذیری ریاضی

بوت‌استرپ قبلا به فیزیک‌دونا این امکانو داده که بفهمن چرا نسبیت عام و نظریه‌های مختلف ذرات — مثل تعاملات گلوئون‌ها توی پروتون‌ها — از نظر ریاضی اجتناب‌ناپذیرن: چون تنها ساختارهای ریاضی سازگاری هستن که تحت شرایط خاصی وجود دارن.

این پیشرفتا میتونه به درک بهترمون از جهان و ساختارای بنیادیش کمک کنه و نشون بده که چطوری نظریه ریسمان میتونه به عنوان یه توضیح جامع برای پدیده‌های فیزیکی مختلف عمل کنه.

جواب به سوالای نظریه ریسمون

اما یه سوالی که قبلا برای نظریه ریسمون جواب داده نشده بود این بود که: چه معیارهایی باعث میشه این نظریه از بین تمام نظریه‌های ممکن، منحصر به فرد باشه؟ توی مقاله‌ای که توی Physical Review Letters چاپ شد، دانشمندا یه راهی برای ساختن این آمپلی‌تودهای ریسمانی پیدا کردن؛ به‌طور خاص، اونا این آمپلی‌تودها رو با ایجاد فرمول‌های ریاضی طراحی کردن. با اعمال شرایط ریاضی خاص روی فرمولای خودشون برای آمپلی‌تودهای پراش — که چگونگی تعامل ذرات و در نهایت شکل‌گیریشون رو توضیح میده — این گروه فهمیدن که آمپلی‌تودهای نظریه ریسمون به عنوان تنها پاسخ سازگار ظاهر میشن.

گرانت رمن، پژوهشگر فوق‌دکتری توی مرکز کیهان‌شناسی و فیزیک ذرات دانشگاه نیویورک و یکی از نویسندگان این مقاله، میگه: “این مقاله برای اولین‌بار به این سوال نظریه ریسمون جواب میده.” اون ادامه میده: “الان که این شرایط ریاضی شناخته شدن، ما یه قدم به درک اینکه آیا و چرا نظریه ریسمون باید توصیف‌کننده جهان ما باشه، نزدیک‌تر شدیم.”

نویسنده‌های این مقاله، که شامل کلیفورد چونگ، استاد فیزیک نظری در کلتک و آرون هیلمن، پژوهشگر فوق‌دکتری در کلتک هم میشن، اضافه می‌کنن که این پیشرفت ممکنه توی درک بهتر گرانش کوانتومی مفید باشه — گرانش کوانتومی دنبال اینه که نظریه نسبیت اینشتین، که گرانش رو توی مقیاس‌های بزرگ توضیح میده، رو با مکانیک کوانتومی که فعالیت ذرات رو توی کوچک‌ترین مقیاس‌ها توضیح میده، آشتی بده. رمن توضیح میده: “این روش یه حوزه جدید از مطالعه رو توی تحلیل منحصر به فرد بودن آمپلی‌تودهای ریسمون باز میکنه.” اون میگه: “توسعه ابزارهایی که توی تحقیقات ما مطرح شدن میتونه برای بررسی تغییرات نظریه ریسمون استفاده بشه و به ما این امکانو میده که فضایی از امکانات برای گرانش کوانتومی ترسیم کنیم.”

این تحقیق با کمک‌هزینه‌ای از وزارت انرژی ایالات متحده (DESC0011632) انجام شده.

“`