کتاب نظریه ریسمان و جهان واقعی: بخش قابل رویت

کتاب نظریه ریسمان و جهان واقعی به یکی از بحث‌برانگیزترین و پیچیده‌ترین نظریه‌های فیزیک توجه نشان می‌دهد. گوردون کین از برجسته‌ترین فیزیکدان‌ها، بر ابعاد مختلف نظریه‌ی ریسمان و نظریه‌ی M نور می‌تاباند و از این رهگذر، ساختار جهان هستی را توضیح می‌دهد.

درباره‌ی کتاب نظریه‌ی ریسمان و جهان واقعی

جهان هزارتویی پیچیده است که برای فهم آن به نظریه‌ای مدون و قابل اعتماد نیاز داریم. برای پیدایی چنین نظریه‌ای، علم پیش‌قدم می‌شود. گوردون کین (Gordon Kane)، استاد برجسته‌ی فیزیک، یک چارچوب نظری را در کتاب نظریه‌ی ریسمان و جهان واقعی (String Theory and the Real World) توضیح می‌دهد که بسیاری از مسائل عمیق فیزیک بنیادی را حل می‌کند و از برخی اسرار جهان هستی پرده برمی‌دارد.

گوردون کین نظریه‌ی ریسمان یا نظریه‌ی M را به‌عنوان نظریه‌ی زیربنایی جهان هستی ما توصیف می‌کند. کتاب نظریه‌ی ریسمان و جهان واقعی مروری نظام‌مند یا شرحی نیست که جنبه‌ی آموزشی صرف داشته باشد، بلکه نوشته‌ای است پرشور و تا حدی دیدگاهی است شخصی از چگونگی ظاهر شدن نظریه‌های ریسمان/M. این کتاب براساس سه دهه تحقیق روی فشرده‌سازی نظریه‌ی ریسمان نوشته شده است. گوردون کین در ادامه «فشرده‌سازی» را توضیح می‌دهد؛ چراکه معتقد است اگر نظریه‌ی ریسمان اعتباری در شناخت جهان هستی ما دارد، از طریق فشرده‌سازی نظریه‌های ریسمان میسر شده و کتاب حاضر درباره‌ی آن است.

با تکامل علم فیزیک در قرون گذشته ما چیزهای دور از عقل سلیم را درباره‌ی جهان پذیرفته‌ایم. ابتدایی‌ترینِ آن‌ها شاید فهم نیروها بوده است. نوشته‌های ارسطو شامل نیروهایی است که برای حرکت دادن اجسام لازمند. به محض اینکه فشار نیرو قطع شود حرکت متوقف می‌شود. تنها بعد از گالیله و سپس نیوتون، ایده‌ی درست فرمول‌بندی شد؛ هر جسم در حالت حرکت یکنواخت می‌ماند مگر اینکه نیرویی از بیرون بر آن اثر کند. بعد از چهار قرن مطالعه، درک ما از جهانی که می‌بینیم تقریباً کامل است. برای گفتن اینکه ما جهان خود را می‌فهمیم، حداقل سه چیز ضروری است. ابتدا، باید بدانیم جهانی که می‌بینیم از چه ذراتی ساخته شده است، ذراتی مثل الکترون‌ها و کوارک‌ها (که شبیه الکترون‌ها هستند). فصل هفدهمِ کتاب نظریه‌ی ریسمان و جهان واقعی به‌طور خلاصه چگونگی پدید آمدن این خانواده‌ها را از E8 توصیف می‌کند.

در مرحله‌ی دوم باید بدانیم که چه نیروهایی کوارک‌ها را برای ساختن پروتون‌ها و نوترون‌ها، تشکیل هسته و در نهایت ایجاد اتم‌ها پیوند می‌دهد. نیروها (الکترومغناطیسی، قوی و ضعیف) به علاوه‌ی گرانش، به جهان هستی ما شکل می‌دهند. اگر فقط ذرات را می‌شناختیم و نه نیروها را، نمی‌توانستیم آنچه را که می‌بینیم توصیف یا تشریح کنیم. و سرانجام، در مرحله‌ی سوم، باید قواعد لازم را برای محاسبه‌ی آثار نیروها بر ذرات بدانیم. دانش ترکیب شده‌ی ذرات با نیروها و قواعد «مدل استاندارد فیزیک ذرات» نامیده می‌شود. در این مدل، جهانی را که می‌بینیم به‌طور چشم‌گیری خوب توصیف می‌کند.

به زعم گوردون کین، در دوره‌ای زندگی می‌کنیم که برای فیزیک، و برای علم، و برای مردم به‌طور عموم، بسیار هیجان‌انگیز است، دوره‌ای که در اثنای آن ممکن است به درک درستی از دنیای فیزیکی دست پیدا کنیم. دو چیز برای محقق شدن این امر حیاتی است؛ یکی امر تجربی و دیگری امر نظری. در واقع وضعیت امروز برای بسیاری شگفت‌انگیز است، چراکه به تعبیری تقریباً تمام داده‌ها در دسترس است. می‌دانیم که: جهان هستی عمری طولانی دارد؛ سه بعد بزرگ فضایی داریم؛ مقدار ماده‌ی تاریک چقدر است؛ معادله‌ی حالت انرژی ماده‌ی تاریک ضرورتاً یگانه است؛ اندازه‌ی ثابت کیهان‌شاختی چقدر است؛ قواعد نظریه‌ی کوانتوم برقرارند و...

خواننده‌ی کتاب نظریه‌ی ریسمان و جهان واقعی با موارد دیگری نظیر مقیاس پلانک، فیزیک هینگز، ابرتقارن، فشرده‌سازی، ماده تاریک و... آشنا می‌شود. انتشارات مازیار این اثر را با ترجمه‌ی تورج حوری و ذیل مجموعه قلمرو علم منتشر کرده است.

در نکوداشت کتاب نظریه‌ی ریسمان و جهان واقعی

• این کتاب با زبانی علمی نوشته شده، اما به این معنا نیست که فرم نوشتاری آن سراسر فرمول و معادلات است. گوردون کین برای وضوح‌بخشیِ بیشتر، ارجاعاتی مفصل در پایان فصول آورده تا باب آشنایی بیشتر مخاطب را با مباحث باز کند. هرچند برای درک بهتر کتاب نظریه‌ی ریسمان و جهان واقعی، دانستن مفاهیم پایه، ضروری می‌نماید. (مانوئل ووگل)

کتاب نظریه‌ی ریسمان و جهان واقعی برای چه کسانی مناسب است؟

این کتاب برای علاقه‌مندان به فیزیک، ابعاد مختلفِ یکی از پیچیده‌ترین و مبهم‌ترین نظریات را آشکار می‌سازد.

در بخشی از کتاب نظریه ریسمان و جهان واقعی: بخش قابل رویت می‌خوانیم

فرض کنید ما خوش‌شانس بوده‌ایم و نظریه‌ی فشرده M واقعاً طبیعت را به‌درستی توصیف می‌کند. منظور ما از این توصیف چیست ؟ چگونه می‌توانیم آن را بیان کنیم؟ آیا می‌توانیم معیاری داشته باشیم که تقریباً همه بر سر آن توافق داشته باشند و آن را نظریه‌ی نهایی بنامند؟ استیون واینبرگ کتابی به نام رویای نظریه‌ی نهایی نوشته است. همچنین سخنرانی هیروشی اوگوری را تحت همین عنوان در یوتیوب ببینید. فهمیدن این نکته مهم است که نظریه‌ی دل‌خواه نظریه‌ای است که به ما امکان درک چندین پدیده را می‌دهد-به‌ویژه فهرست زیرین این فصل را. شامل شدن این فهرست بر مسئله‌ی سلسله‌مراتب ضروری است. نظریه‌ی فشرده‌ی M به‌طور خودکار ابرتقارنی است طوری که ابرتقارن خود را به روشی غیراستاندارد به نمایش می‌گذارد. حداقل یک ابرهمراه باید در HE-LHC قابل‌مشاهده باشد و می‌تواند در HL-LHC مشاهده شود. ما هنوز نمی‌دانیم ماده‌ی تاریک چیست اما نظریه چندین نامزد مختلف دارد که می‌تواند چگالی به‌جامانده را به‌طور کامل تأمین کند و از این لحاظ رضایت‌بخش است. به‌خوبی معلوم شده است که ابرتقارن نمی‌تواند در قسمت قابل‌مشاهده شکسته شود؛ ازاین‌‌رو قسمت‌های پنهان لازمند. «نظریه‌ی نهایی» نظریه‌ی قسمت قابل مشاهده است. قسمت‌های پنهان می‌توانند با نظریه‌ی متفاوتی توصیف شوند.

در واقع واینبرگ نظریه‌ی نهایی را به‌طور دقیق تعریف نکرد. من فکر می‌کنم که ما به تعریفی نیاز داریم، چرا که دو نوع پرسش مطرح است. نوعی از آن به پرسش‌های سنتی درباره‌ی توصیف یا تشریح جهان مربوط است که شامل پرسش‌های یونانیان باستان و پرسش‌های دانشمندانی است که با کوپرنیک آغاز شد و با گالیلئو ادامه یافت. این‌ها به مدل استاندارد فیزیک ذرات، کیهان‌شناسی و به تشریح جامع دنیای ما و هرآنچه می‌توانیم درک کنیم منجر شد. من مایل به این تفکر هستم که سرانجام خواهیم توانست همه‌ی پدیده‌ها را در خلئی داده‌شده درک کنیم.