 |
 |
وقتی می‌خواهیم مکانیک کوانتومی را با نظریه ی نسبیت عام (که توصیف‌گر فضا-زمان در حضور گرانش است) ترکیب کنیم، به ناسازگاری‌هایی برمی‌خوریم که این کار را ناممکن می‌کند. حل این ناسازگاری‌ها هدف بزرگ فیزیکدانان قرن بیستم و بیست‌ویکم است. فیزیکدانان بزرگی همچون استیون هاوکینگ در راه رسیدن به نظریه? وحدت‌یافته? نهایی تلاش می‌کنند؛ نظریه‌ای که نه تنها مدل‌های مختلف فیزیک زیراتمی را یکی کند، بلکه چهار نیروی بنیادی طبیعت -نیروی قوی، نیروی ضعیف، الکترومغناطیس و گرانش- را نیز به شکل جلوه‌های مختلفی از یک نیرو یا پدیده نشان دهد.
نقض نسبیت در یک نظریه نهایى چگونه خود را نشان مى دهد؟ یک روش طبیعى و زیبا شکست خودبه خود تقارن لورنتس است. این مورد باید کاملاً مشابه شکست خودبه خود تقارن در موارد دیگر باشد هنگامى اتفاق مى افتد که قوانین پایه متقارن هستند در حالى که سیستم هاى واقعى این گونه نیستند. براى درک ایده عمومى شکست خودبه خود تقارن یک میله باریک استوانه اى را که به صورت عمودى بر روى یک سطح صاف قرار گرفته در نظر بگیرید. تصور کنید یک نیروى عمودى به سمت پایین بر روى میله وارد مى گردد. این سیستم به طور کامل تحت دوران حول محور میله متقارن است: میله استوانه اى است و نیرو به صورت عمودى وارد مى شود، بنابراین قوانین و معادلات فیزیکى در این شرایط تحت دوران ناوردا هستند. اما اگر نیرو به اندازه کافى زیاد شود میله در یک جهت خم مى گردد که تقارن تحت دوران را به صورت خودبه خود مى شکند.
در مورد نقض نسبیت، معادلات توصیف کننده میله و نیرو با معادلات نظریه نهایى جایگزین مى شوند. به جاى میله میدان هاى کوانتومى مواد و نیروها قرار مى گیرند. در اغلب موارد اندازه میدان پس زمینه اى طبیعى چنین میدان هایى صفر است. با این حال در بعضى شرایط میدان هاى پس زمینه مقادیر غیرصفرى کسب مى کنند. تصور کنید چنین حالتى براى میدان الکتریکى رخ دهد. از آنجا که میدان الکتریکى داراى جهت است (بردار)، هر مکانى در فضا داراى جهت ویژه اى مى شود که توسط جهت میدان الکتریکى در آن مکان تعیین مى شود. یک بار الکتریکى نقطه اى در آن جهت شتاب مى گیرد. در نتیجه تقارن دورانى (و همچنین تقارن «بوست») مى شکند. چنین نتایجى براى یک میدان تانسورى غیرصفر نیز برقرار است (بردارها حالت خاص تانسورها هستند
چنین میدان هاى تانسورى غیرصفرى در مدل استاندارد به وجود نمى آیند، اما بعضى از نظریه هاى بنیادى مانند نظریه ریسمان شامل جنبه هایى هستند که مناسب شکست خودبه خود تقارن لورنتس هستند. این ایده که شکست خودبه خود تقارن لورنتس و مشاهده نقض نظریه نسبیت مى تواند در نظریه ریسمان و تئورى هاى میدان شامل گرانش اتفاق افتد نخستین بار توسط من و استوارت ساموئل از کالج نیویورک در سال ???? پیشنهاد شد.
من و روبرتوس پوتینگ در سال ???? این موضوع را به شکست تقارن CPT در نظریه ریسمان گسترش دادیم. بعد از آن روش هاى متعددى براى نقض نظریه نسبیت در نظریه ریسمان و دیگر رهیافت هاى گرانش کوانتومى پیشنهاد شد. اگر شکست تقارن لورنتس واقعاً جزیى از نظریه نهایى باشد، مشاهده نقض نسبیت نخستین مشاهدات آزمایشگاهى را براى چنین نظریه اى فراهم خواهد کرد.
این ترکیب مدل استاندارد و نسبیت عام به طور حیرت انگیزى در توصیف طبیعت موفق است. در آن تمامى پدیده هاى بنیادى شناخته شده و نتایج آزمایشگاهى به خوبى توضیح داده مى شود و هیچ گونه شواهد آزمایشگاهى کشف شده فراتر از آن موجود نیست. با این حال بسیارى از فیزیکدانان مى پندارند که این ترکیب رضایت بخش نیست. یک پایه این دشوارى ها این است که هر چند دو نظریه داراى فرمول بندى درخشانى هستند اما در این شکل خود، از دیدگاه ریاضى ناسازگارند.
در شرایطى مانند آزمایش کلاسیک حرکت نوترون هاى سرد برخلاف میدان گرانشى زمین که باید هم گرانش را در نظر گرفت و هم فیزیک کوانتومى را، نیروى گرانشى به عنوان یک نیروى خارجى به توصیف کوانتومى اضافه مى شود. این مدل هاى ساخته شده ممکن است که از دید آزمایشگاهى کارآمد باشند. اما نمى توان آنها را به عنوان یک توصیف بنیادین، سازگار و رضایت بخش درنظر گرفت. این مورد مانند آن است که حمل یک شىء توسط فرد را مى توان با درنظر گرفتن نیروهاى وارد بر استخوان ها و اندام هاى بدن و در سطح مولکولى با دقت زیادى توضیح داد و یا مى توان ماهیچه ها را به عنوان جعبه هاى بسته اى درنظر گرفت که قادر به فراهم کردن نیروهاى خاص در محدوده هاى مشخص هستند.
به این دلیل و همچنین دلایل دیگر، بسیارى از فیزیکدانان معتقدند که فرمول بندى یک نظریه نهایى امکان پذیر است (توصیفى کامل و واحد از طبیعت که در آن گرانش و فیزیک کوانتوم با هم ترکیب شده اند.)
سلام امیدوارم مطالب وبلاگ برای شما مفید باشند سال خوبی داشته باشین
 |
 |