فیزیکدانان راهی برای نجات نظریه ریسمان از شکست پیدا کرده‌اند

به گزارش مجله خبری نگار، فیزیکدان اسرائیلی، ادواردو هندلمن از دانشگاه بن گوریون، اصلاح غیرمعمولی در نظریه ریسمان ارائه داده است که می‌تواند آن را از بن‌بست خود "بیرون بکشد". این اثر در مجله فیزیک اروپا (EPJC) منتشر شده است.

نظریه ریسمان مدت‌ها به عنوان امیدوارکننده‌ترین نامزد برای «نظریه همه چیز» در نظر گرفته می‌شد - مدلی که هم ذرات بنیادی و هم نیرو‌های طبیعت را به عنوان ارتعاشات «ریسمان‌های» کوچک انرژی توضیح می‌دهد. اما از اوایل دهه ۲۰۰۰، مشخص شد که اکثر راه‌حل‌های معادلات نظریه ریسمان به هیچ وجه با جهان قابل مشاهده مطابقت ندارند. این نظریه به ویژه در دو مورد ضعیف بوده است: توضیح انبساط شتاب‌دار جهان (انرژی تاریک) و ساخت یک نظریه کارآمد از گرانش کوانتومی.

اصل مسئله این است که نظریه ریسمان نه تنها یک جهان، بلکه ۱۰ به توان ۵۰۰ نوع ممکن - با مجموعه‌های مختلف ذرات و نیرو‌ها - را پیش‌بینی می‌کند. این «چشم‌انداز» نظریه ریسمان نامیده می‌شود. اما معلوم می‌شود که فراتر از این «چشم‌انداز»، یک «باتلاق» وجود دارد - تعداد نامتناهی از مدل‌های ریاضی ممکن، اما از نظر فیزیکی غیرممکن. اکثر نسخه‌های نظریه ریسمان که می‌توانند واقعیت ما را توصیف کنند، به نحوی در این باتلاق قرار می‌گیرند.

دانشمندان برای جدا کردن مدل‌های کارآمد از مدل‌های ناکارآمد، «محدودیت‌های باتلاقی» ویژه‌ای را پیشنهاد کردند. اما معلوم شد که اگر این محدودیت‌ها به شدت رعایت شوند، جهان واقعی ما (با انرژی تاریک و انبساط انفجاری اولیه‌اش - تورم) به جای «چشم‌انداز»، در «باتلاق» فرو می‌رود.

گاندلمن در مقاله جدید خود، تغییر یک پارامتر مهم در این نظریه را پیشنهاد کرد: کشش ریسمان‌ها، یا میزان "سفت بودن" آنها. معمولاً این مقدار به صورت دستی و به عنوان یک ثابت تنظیم می‌شود. اما گاندلمن مدلی را پیشنهاد می‌کند که در آن کشش به صورت پویا و بسته به رفتار خود ریسمان‌ها ایجاد می‌شود.

این تنش مربوط به مقیاس پلانک است - حداقل مقیاس در طبیعت که دیدن پایین‌تر از آن غیرممکن است. در این مقیاس است که بیشتر محدودیت‌های این نظریه فرموله می‌شوند. اگر تنش و مقیاس پلانک متغیر شوند، خودِ این محدودیت‌ها شروع به تضعیف می‌کنند.

گاندلمن توضیح داد: «وقتی تنش ریسمان و مقیاس پلانک بزرگ می‌شوند، قید‌ها بی‌اثر می‌شوند. این بدان معناست که چنین نظریه‌ای دیگر فقط یک ایده مبهم نیست، بلکه یک واقعیت است.»

اگر یافته‌های این دانشمند تأیید شود، می‌تواند نظریه ریسمان را به عنوان یک مدل کارآمد از جهان نجات دهد. رویکرد او امکان توضیح تورم اولیه و انرژی تاریک را فراهم می‌کند - یعنی این نظریه را بدون نقض اصول اساسی علم، با مشاهدات سازگار می‌کند.