فیزیکدانان راهی برای نجات نظریه ریسمان از شکست پیدا کردند

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 The European Physical Journal C (EPJC) منتشر شده است.

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

مشکل این است که نظریه ریسمان نه 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» نهفته است - 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 ویژه‌ای را برای مرداب پیشنهاد کردند. اما معلوم شد که اگر این محدودیت‌ها به طور دقیق رعایت شوند، جهان واقعی ما (با انرژی تاریک و انبساط انفجاری اولیه‌اش، تورم) به جای چشم‌انداز، در مرداب فرو می‌رود.

گاندلمن در مقاله جدید خود پیشنهاد تغییر یک پارامتر مهم در این نظریه را می‌دهد: 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 مقیاسی در طبیعت که نگاه کردن به پایین‌تر از آن غیرممکن است. در این مقیاس است که بیشتر محدودیت‌های این نظریه فرموله می‌شوند. اگر تنش و مقیاس پلانک متغیر شوند، خود این محدودیت‌ها شروع به ضعیف شدن می‌کنند.

گاندلمن توضیح داد: «وقتی کشش ریسمان و مقیاس پلانک بزرگ می‌شوند، قید‌ها نیروی خود را از دست می‌دهند. این بدان معناست که چنین نظریه‌ای دیگر در باتلاق نیست، بلکه در واقعیت است.»

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