CPH Theory نظریه سی پی اچ

نظريه نسبيت عام اينشتين نظريه‌اي در باره جرم هاي بزرگ مثل ستارگان و کهکشان هاست که براي توضيح گرانش در اين سطوح بسيار خوب است.مكانيك كوانتومي نظريه‌اي است كه نيروهاي طبيعت را مانند پيام‌هايي مي‌داند كه بين فرميون‌ها(ذرات ماده) رد و بدل مي‌شوند. اين نظريه اصل نااميدكننده‌اي را نيز كه اصل عدم قطعيت نام دارد در بر مي‌گيرد. بنابر اين اصل هيچگاه ما نمي‌توانيم همزمان مكان و سرعت(تندي و جهت حركت) يك ذره را با دقت بدانيم . با وجود اين مسئله مكانيك كوانتومي در توضيح اشياء، در سطوح بسيار ريز خيلي موفق بوده است.

يك راه براي تركيب اين دو نظريه بزرگ قرن بيستم در يك نظريه واحد آن است كه گرانش را همانطور كه در مورد نيروهاي ديگر با موفقيت به آن عمل مي‌كنيم، مانند پيام ذرات در نظر بگيريم. يك راه ديگر بازنگري نسبيت عام انيشتين در پرتو نظريه عدم قطعيت است. اما اگر نيروي گرانش را مانند پيام بينذرات در نظر بگيريم، با مشكلاتي مواجه مي‌شويم.

اگر نيروي گرانش را تبادل گراويتونها (پيام‌رسان‌هاي گرانش) که بين ذرات بدن خود و ذراتي كه كره زمين را تشكيل مي‌دهند، در نظر بگيريد، در اينصورت نيروي گرانشي با روش مكانيك كوانتومي بيان مي‌شود. اما حل اين مسئله از نظر رياضي بغرنج مي‌شود. چون بي‌نهايت‌هايي حاصل مي‌شوند كه خارج از مفهوم رياضي معنايي ندارند. نظريه‌هاي علم فيزيك واقعاْ نمي‌توانند با اين بي‌نهايت‌ها سر و كار داشته باشند.

آنها اگر در نظريه ها ظاهر شوند تئوريسين‌ها به روشي كه آن را ريترماليزيشن يا بازبهنجارش مي نامند، متوسل مي شوند. "ريچارد فاينمن" در اين باره مي‌گويد: اين كلمه هر چقدر زيركانه باشد، باز من آن را يك روش ديوانه‌وار مي‌نامم"

خود او هنگامي كه روي نظريه‌اش در مورد نيروي الكترومغناطيسي كار مي‌كرد، از اين روش سود جست.اما او به اين كار زياد راغب نبود. در اين روش از بي‌نهايت‌هاي ديگري براي خنثي كردن بي‌نهايت‌هاي نخستين، استفاده مي‌شود. نفس اين عمل اگر چه مشكوك است ولي نتيجه در بسياري از موارد كاربرد خوبي دارد. نظريه‌هايي كه با به‌كارگيري اين روش به‌دست مي‌آيند، خيلي خوب با مشاهدات همخواني دارند.

استفاده از روش بازبهنجارش در مورد نيروي الكترومغناطيسي كارساز است ولي در مورد گرانش اين روش موفق نبوده است. بي‌نهايت‌ها در مورد نيروي گرانش از جهتي بدتر از بي‌نهايت‌هاي نيرويالكترومغناطيسي هستند و حذفشان ممكن نيست.

از طرف ديگر اگر مکانيک كوانتومي را براي مطالعه اجسام بسيار بزرگ در قلمرويي كه گرانش فرمانرواي بي‌چون و چرا است بکار بريم چه خواهد شد؟ به‌ديگر سخن اگر ما آنچه را كه نظريه نسبيت عام در باره گرانش مي‌گويد، در پرتو اصل عدم قطعيت بازنگري كنيم، چه اتفاقي خواهد افتاد؟

همانطور كه گفتيم طبق اصل عدم قطعيت نمي توان با دقت مكان و سرعت يك ذره را همزمان اندازه گرفت.آيا اين بازنگري موجب تفاوت زيادي خواهد شد؟

شرايط مرزي ممكن است به اين نتيجه منتهي شود كه مرزي وجود ندارد حالا كه از ضد و نقيض‌ها گفتيم، يكي ديگر هم اضافه كنيم.

اصل عدم قطعيت بدان معني است كه فضا مملو از ذره و پادذره است.

نظريه نسبيت عام همچنين به مـــا مي‌گويد كـــه وجود ماده يـــا انرژي سبب خميدگي فضا- زمان مي‌شود.يك نمونه خميدگي آشنا مي‌شناسيم. خميدگي باريكه‌هاي نور ستارگان دور هنگامي كه از نزديكي اجسام با جرم بزرگ نظير خورشيد مي‌گذرند.

يک - فضاي "خالي" از ذرات و پادذرات پر شده است. جمع كل انرژي آن‌ها مقداري عظيم يا مقداري بي نهايت از انرژي است.

دو - وجود اين انرژي باعث خميدگي فضا- زمان مي‌شود.

ترکيب اين دو ايده ما را به اين نتيجه مي رساند که کل جهان مي بايستي در يک توپ کوچک پيچيده شده باشد. چنين چيزي روي نداده است.

بدين‌سان موقعي كه از نظريه‌هاي نسبيت عام و مكانيك كوانتومي توامان استفاده مي شود، پشگويي آنها اشتباه محض است.

علاوه بر هاوکينگ فيزيکدانان بسياري براي ترکيب دو نظريه نسبيت عام و مکانيک کوانتوم تلاش کردند و در اين زمينه نظريه هاي مختلفي مطرح شد که مهمترين آنها نظريه ريسمانها است. در نظريه ريسمانها نگرش به ذرت شبيه سيمهاي گيتار است که تحت کشش هاي مختلف، نتهاي متفاوتي را توليد مي کنند.

اگر تئوري ريسمان، تئوري گرانش کوانتوم باشد، پس متوسط اندازه ريسمان بايد چيزي نزديک به مقياسگرانش کوانتوم باشد که طول پلانک ناميده مي‌شود.

رشته سيمهاي گيتار را تصور کنيد که با کشيده شدن در طول گيتار کوک شده‌اند؛ بسته به آنکه سيمها چقدر کشيده شوند و تحت فشار قرار گيرند، نت‌هاي موسيقي مختلفي بوسيله آنها ايجاد مي‌شود. مي‌توانيم اين نت‌هاي موسيقي را "حالتهاي برانگيخته" سيمهاي گيتار تحت کشش بناميم. به طور مشابه در تئوري ريسمان ذرات بنيادين که در شتابدهنده‌ها مشاهده مي‌شوند را مي‌توانيم نت‌هاي موسيقي و يا همان "حالتهاي برانگيخته" فرض کنيم. شکل زير

در تئوري ريسمان همانند نواختن گيتار، ريسمانها بايد تحت کشش قرار بگيرند تا برانگيخته شوند

اگرچه ريسمانها در تئوري ريسمان در فضا- زمان شناور هستند و مانند گيتار مقيد نيستند، وليکن با اين حال آنها کشش دارند، کشش ريسمان در تئوري ريسمان با کميت:

شناخته مي‌شود و در آن 'a با مربع مقياس طول ريسمان متناسب است.

اگر تئوري ريسمان تئوري گرانش کوانتوم باشد، پس متوسط اندازه ريسمان بايد چيزي نزديک به مقياس طول گرانش کوانتوم باشد که طول پلانک ناميده مي‌شود و حدود ده بتوان منهاي سي و سه سانتيمتر L_p=10^-33 cm

متاسفانه اين بدان معناست که ريسمانها به حدي براي ديدن با تکنولوژي فعلي فيزيک ذرات کوچک هستند که فيزيکدانان مجبور به ابداع روشهاي جديدي براي آزمايش تئوري شدند.

تئوري در ابتدا فقط براي بوزون‌ها بود، به منظور اينکه فرميون‌ها هم وارد تئوري ريسمان شوند بايد يک نوع بخصوص از تقارني به نام ابرتقارن وجود مي‌داشت که به واسطه آن براي هر بوزون، يک فرميون متناظر وجود داشته باشد. پس ابرتقارن، ذرات حامل نيرو و ذراتي که ماده را مي‌سازند به هم مربوط مي‌کند.

نتايج ابرتقارن در آزمايشات ذرات مشاهده نشده‌اند اما نظريه پردازان معتقد هستند که ذرات ابرتقارن بزرگتر و سنگين‌تر از آن هستند که در شتابدهنده‌هاي فعلي بتوان آنها را مشاهده کرد. ايجاد شتابدهنده‌هاي قوي‌تر در انرژي بالا در دهه آينده مي‌تواند شواهد لازم براي ابرتقارن در اختيار ما قرار دهند.

مهم نبود که هر کس چقدر تلاش مي‌کرد، به نظر مي‌رسيد گرانش به هيچ وجه به نظريه‌اي قابل بهنجارش تبديل نمي‌شود؛ يک مشکل بزرگ اين بود که امواج گرانش کلاسيک که فرض مي‌شد ذره حامل آن گراويتون است، داراي اسپين 2 بودند و براي اسپين دو عبارت 4j-8+D مساوي D مي‌شد و براي D=4 انتگرال بينهايت مي‌شد، مثل توان چهارم ممنتوم وقتي که ممنتوم به سمت بينهايت ميل مي‌کند. و اين براي فيزيکدانان غيرقابل هضم بود و سالها تلاش آنها در راه رسيدن به"گرانش کوانتوم" ناکام ماند. در اينجا بود که تئوري ريسمان وارد شد تا اين خلا را پر کند. تئوري ريسمان در اصل براي توصيف روابط ميان جرم و اسپين هادرون‌ها پيشنهاد شده ‌بود. در تئوري ريسمان، ذرات از برآشفتگي ريسمان‌هاي بسيار ريزي بوجود مي‌آمدند، يک ذره که از اين برآشفتگي‌ها بر مي‌خواست، ذره‌اي بود با جرم صفر و دو واحد اسپين. موفقيتي که تئوري ريسمان داشت اين بود که در مدل دياگرامهاي فاينمن، دياگرامها به سطوح صاف دو بعدي تبديل مي‌شدند و انتگرالهاي روي سطح ديگر مشکل فاصله صفر را نداشتند.

در 1974 نهايتا اين سوال مطرح شد که آيا تئوري ريسمان مي‌تواند تئوري گرانش کوانتوم باشد؟

در تئوري ريسمان، ممنتوم بينهايت به معناي فاصله صفر نبود، زيرا در اين تئوري رابطه بين ممنتوم و فاصله به قرار زير بود:

داشت، کميتي بنيادين بر اساس رابطه به تنش ريسمان‌ها بستگي a' کميت:

رابطه بالا به طور غيرمستقيم بيان مي‌کند که کمترين طول قابل مشاهده براي تئوري ريسمان به صورت زير است:

تار ذره در فاصله صفر که در تئوري ميدان کوانتوم بسيار مشکل‌ساز بود، در تئوري ريسمان بسيار بي‌اهميت شد و همين باعث شد که تئوري ريسمان نامزد تئوري گرانش کوانتوم شود. اگر تئوري ريسمان،تئوري گرانش کوانتوم باشد، مقدار طول مينيموم بايد حداقل اندازه طول پلانک باشد که از ترکيب ثابت پلانک و ثابت گرانش نيوتون و سرعت نور بدست مي‌آيد:

لازم به ذکر است که مساله مقياس طول در تئوري ريسمان به خاطر دوگانگي ريسمان‌ها پيچيده و مشکل شد.

متخصص هاي نظريه ي ريسمان بر اين باور هستند که پنج تئوري ابر ريسمان وجود دارد

و دو حالت تئوري ريسمان اکتشافي يا هترو تيک که عبارتند از

تفکر اين است که از بين اين پنج نماينده براي تئوري ريسمان تنها يک تئوري درست است " يک تئوري براي همه چيز " و مي گفت که فضا - زمان ده بعدي در چهار بعد که امروزه توسط دانشمندان تأييد شده است فشرده شده است

اما امروزه مي دانيم که اين تصوير ساده چندان درست هم نيست و اين پنج تئوري ابر ريسمان به يکديگر متصل هستند. همچون يک تئوري خاص و پايه اي. اين تئوري ها به دگرگوني وابسته اند که به آن دوگاني مي گوئيم. اگر دو تئوري با دوگاني دگرگوني وابسته اند، اين بدان معنا است که اولين تئوري مي تواند در برخي از راه ها دگرگون شده باشد. به اين دو تئوري دوگانه براي يکديگر گفته مي شود.

اگر تئوري ريسمان همان تئوري گرانش است، چطور مي توانيم آن را با تئوري گرانش اينشتين مقايسه کنيم ؛ چه رابطه اي بين هندسه ي فضا - زمان و تئوري ريسمان وجود دارد؟

ساده ترين نوع براي تصور سفر يک ريسمان در فضا - زمان تخت d بعدي به معناي سفر از يک سوي فضا به سوي ديگر آن است. در صورتي که صداي تيک تيک زمان به گوش مي رسد . يک ريسمان يک جسم يک بعدي است ، اين بدان معنا است که اگر بخواهيم در طول يک ريسمان سفر کني فقط مي تواني به جلو و عقب روي و اين امکان وجود ندارد که به يک سو يا بالا و يا پائين برويم. يک ريسمان مي تواند به يک سو مثلا" بالا و پائين در فضا - زمان حرکت کند. اگر چه يک ريسمان همچنين مي تواند گردادگرد فضا - زمان حرکت کند. آنها در يک سطح از فضا زمان کشيده مي شوند و همانند جارويي عمل مي کنند که به آن ريسمان ورد شيت Worldsheet مي گويند. اين کلمه معادلي صريحي در فارسي ندارد ولي اگر بخواهيم معادلي براي آن بيابيم مي توانيم بگوئيم صفحه يا ورقه جهاني ) که در واقع دو بعد از سطح و يک بعد از فضا و يک بعد از زمان است.

ريسمان ورد شيت يک کليد براي تمام فيزيک ريسمان ها است. يک ريسمان نوسان مي کند و از ميان چهار بعد فضا � زمان سفر مي کند. اين نوسان ها مي توانند در دو بعد ريسمان ورد شيت نمايان گر شوند که همچون منظره ي اين نوسان ها در دو بعد در تئوري کوانتوم گرانشي است. در واقع بايد اين نوسان هاي ايجاد شده با مکانيک کوانتوم و تئوري نسبيت خاص هماهنگ باشند. تعداد ابعاد فضا - زماني در تئوري ريسمان براي نيروها که همان تئوري بوزونيک است به 26 تا محدود مي شود و 10 بعد از آن در تئوري بوزونيک ، فرميونيک که همان ابر ريسمان است مشترک است.

اگر ريسمان ها در فضا - زماني که توسط ريسمان هاي ديگر محصور است سفر کنند، سپس طيف نوسان يک ذره با اسپين 2 و جرم صفر را شامل مي شود، در اين صورت، ذره گراويتون خواهد بود که حامل نيروي گرانشي است.

جايي که گراويتون وجود دارد بايد گرانش نيز وجود داشته باشد. گرانش در کجاي تئوري ريسمان جاي دارد؟

هندسه فضا زمان که ما به آن گرانش مي گوئيم به معادلات آلبرت اينشتن بستگي دارد که در آن خميدگي فضا - زمان به توزيع ماده و انرژي در آن بستگي دارد. اما معادلات اينشتين در تئوري ريسمان چگونه مطرح شده اند؟

اگر يک ريسمان در فضا - زمان خميده به سفر بپردازد، سپس ريسمان هم با اين خميدگي متناسب مي شود همچون يک ريسمان تکثير يافته. و اين سازگار با مکانيک کوانتوم و معدلات اينشتين در مورد خميده شدن فضا - زمان است. حال اين امري واقعي است! اين نتيجه اي متقاعد کنند براي مطرح کنندگان تئوري ريسمان بود. تئوري ريسمان فضا - زمان خميده گرانش را پيش بيني نمي کند، اما مي گويد که معادلات اينشتن از فضا - زمان خميده در تکثير ريسمان ها اطاعت مي کنند.

رابطه ي پيچيده اي بين تئوري ريسمان و فضا - زمان وجود دارد. تئوري ريسمان از معادلات اينشتين به طور کامل اطاعت نمي کند. در تئوري ريسمان سري هاي زيادي براي اصلاح تئوري گرانش وجود دارد. در شرايط پائين تر از نرمال اگر ما فقط به مقياس بزرگتر از ريسمان ها نگاه کنيم اين فواصل قابل ملاحضه نيست. اما اگر مقياس فاصله اي کم باشد اين اصلاح ها بزرگتر مي شوند تا از معادلات اينشتين براي توصيف نتيجه بزرگتر نشوند.

در حقيقت زماني که سطح اين اصلاحات بزرگتر شود هندسه فضا - زماني براي تضمين توصيف نتيجه وجود ندارد. در واقع معادلات براي محاسبه ي فضا - زمان غير ممکن مي شود. اما چيزي که در اين تئوري در فاصله هاي زياد نمايان گر مي شود پيوندي ضعيف است. اين عقيده اي با درگيري هاي بزرگ فلسفي است.

تقارن دوگانه که استعداد هاي پيچيده و مبهمي براي تشخيص مقياس فاصله هاي زياد و کم مي خواهد دو گانگي تي"

"خوانده مي شود و از حدود ابعاد اضافه در تئوري ابر ريسمان است مي آيد

فرض کنيد ما در فضا - زمان 10 بعدي هستيم که 9 بعد فضايي و يک بعد زماني دارد. گرفتن يکي از اين نه بعد فضايي دايره اي به شعاع R مي سازد . که براي فاصله

گرفته مي شود. شما در دور اين دايره حرکت مي کنيد و به جايي که از آنجا حرکت خود را آغاز کرده ايد باز مي گرديد. يک ذره که دور اين دايره به سفر مي پردازد داراي مقدار حرکتي خواهد بود که گرداگرد اين دايره است که به مجموع انرژي ذره کمک مي کند. اما موضوع در رابطه با يک ريسمان کاملا" تفاوت دارد. زيرا در سفر، ريسمان مي تواند دور دايره را خميده کند. عدد زماني پيچيدن اين ريسمان به دور دايره عدد پيچ در پيچ خوانده مي شود.

شيمي را مي توان با سه ذره بنيادي پروتون، نوترون و الکترون و نيروي الکترومغناطيس فهميد و مباحث مختلف آن را توضيح داد. فيزيک هسته اي را مي توان با چهار ذره بنيادي پروتون، نوترون، الکترون و نوترينو- الکترون و نيروهاي هسته اي قوي، هسته اي ضعيف و الکترومغناطيس فهميد و تشريح کرد.در عين حال بايد توجه داشت که مکانيک کوانتوم نظريه ي ساده اي نيست، زيرا رفتار ذرات مانند رفتار اجسام بزرگ نيست. ما براي شناسايي رفتار ذرات در مکانيک کوانتوم، به يک بينش جديد نياز داريم

براي شکل دادن به پايه بينش خود در مکانيک کوانتوم، بايد به خصوصيات اتمها، ملکولها و ساير ذرات زير اتمي توجه کنيم. اين ذرات به سادگي و به سرعت از مکاني به مکان ديگر حرکت مي کنند. اين امر پايه اصل عدم قطعيت هايزنبرگ را تشکيل مي دهد به طوريکه همواره رابطه زير بين اندازه حرکت، مکان و ثابت پلانک بر قرار است:

مدت زيادي اين طور تصور مي شد كه پروتونها و نو ترونها ذرات بنيادي هستند و بنابراين گمان مي رفت مثل الكترون ديگر قابل تقسيم نبوده و داراي يك ساختار داخلي نيستند. اما امروزه مي دانيم كه نوكلئونها يعني پروتونها و نوترونها خود از ذرات كوچكتري ساخته شده اند که کوارک ناميده مي شوند.

در دهه هاي اخير فيزيکدانان يک مدل تحت عنوان مدل استاندارد ارائه کردند تا يک چوب بست نظري براي فهم ذرات بنيادي و نيروهاي طبيعت فراهم آورند. لذا مدل ستاندارد شامل دوازده ذره فرميون با سپين نيمه درست که شش تاي آن کوارک و شش تاي ديگر لپتون و چهار ذره بوزون با اسپين يک هستند. و يک هيگز بوزون با اسپين صفر است که هنوز مشاهده نشده است. بسياري از فيزيکدانان اعتقاد دارند بزرگترين چالش فيزيک در قرن بيست و يکم به تحقيقات روي ذرات هيگز مربوط مي شود.

نتيجه ي منطقي دوگانگي موج - ذره اين است که همه ي ميدانهاي کوانتومي داراي يک ذره ي بنيادي باشندکه با ميدان در آميخته است. اين ذره که با همه ي ميدانها در آميخته و موجب کسب جرم توسط ساير ذرات مي شود ، Higgs Boson

Name	Spin	Electric charge	Mass	Observed?
Graviton	2	0	0	Not yet
Photon	1	0	0	Yes
Gluon	1	0	0	Indirectly
W⁺	1	+1	80 GeV	Yes
W^-	1	-1	80 GeV	Yes
Z⁰	1	0	91 GeV	Yes
Higgs	0	0	> 78 GeV	Not yet

ايده اساسي چنين است که تمام ذراتي که با يکديگر کنش دارند، کنش آنها توسط يک ميدان اعمال مي شود که توسط ذره هيگز بوزون حمل مي شوند. لذا جدول بوزونها را بصورت زير تدوين کرده اند.

مهمترين ذره در اين مدل، يک ذره ي فرضي موجود در همه ي ميدانهاي کوانتومي است که نشان مي دهد ساير ذرات چگونه جرم به دست مي آورند. اين ميدان، ميدان هيگز" Higgs field " خوانده مي شود.

مدل استاندارد كالبد نظريه ميدان كوانتومي را طراحي مي كند كه ابزاري به دست مي دهد تا نظريه ها را طوري بسازيم كه شامل مكانيك كوانتوم و نسبيت خاص نيز باشند. با اين ابزارها، نظريه ها طوري طرح ريزي مي شوند كه موفقيت بزرگي براي توضيح چهار كنش (نيروي) شناخته شده در طبيعت را داشته باشند. به علاوه يك موفقيت بزرگ براي يكسان سازي بين نيروي هاي الكترومغناطيس و هسته اي ضعيفبه دست آمده كه الكتروويك ناميده مي شود و نظريها را به سوي كنش هسته اي قوي سوق مي دهد.

اما متاسفانه چهارمين كنش، يعني گرانش كه به طور زيبايي در نسبيت عام اينشتين تشريح شده در اين طرح ديده نمي شود و همه ي تلاشها براي به دست آوردن نسبيت عام از نظريه ميدان كوانتومي بيهوده بوده است. به عنوان مثال نيروي بين دو گراويتون بي نهايت مي شود و ما نمي دانيم چگونه اين بي نهايت را مي توان توجيه كرد. در نظريه ريسمانها تعداد بيشماري انواع ذرات با يك سنگ بناي اساسي يعني "ريسمان" جايگزين مي شود. اين ريسمانها مي توانند شبيه حلقه به يكديگر بسته شوند يا نظير مو باز شوند.همچنانكه ريسمان در زمان حركت مي كند، يك لوله يا صفحه را ترسيم مي كند و با توجه به شرايط باز يا بسته مي شود.

بعلاوه ريسمان آزاد است كه نوسان كند و نوسانات مختلف ريسمانها، ذرات مختلف را به نمايش مي گذارد. از اين رو جرم هاي مختلف يا اسپين مختلف را ترسيم مي كند. نكته اينجا است كه ما مي توانيم كنش دو گراويتون را در نظريه ريسمانها احساس كنيم. و اين چيزي است كه نظريه ميدان گرانشي توان آن را ندارد.

نسبيت عام بايد با مکانيک کوانتوم ترکيب شود تا مشکلات موجود در فيزيک نظري بر طرف گردد. طبق نسبيت عام مسير نور در ميدان گرانشي خميده است که آن را تحت عنوان فضا - زمان مطرح مي کنند.مکانيک کوانتوم به ويژگيها و رفتار ذرات زير اتمي مي پردازد و با کوانتومها يا کميت هاي گسسته سروکار دارد. در حاليکه در نسبيت عام فضا - زمان پيوسته است.

بايد ارتباط بين فرميونها و بوزونها توضيح داده شود. هيگز بوزون بايد توضيح داده شود، يعني اينکهذرات ذرات چگونه جرم به دست مي آورند؟

با توجه به رابطه جرم - انرژي مي دانيم هرگاه ذره اي در يک ميدان شتاب بگيرد، انرژي و در نتيجه جرم آن افزايش مي يابد. بنابراين مسئله اين است که اين پديده يعني افزايش جرم را چگونه مي توان توجيه کرد؟

سئوال اساسي اين است که آيا حقيقتاً بوزون و فرميون دو موجود کاملاً متفاوت از يکديگرند؟

در نظريه ريسمانها، ريسمان به عنوان يک بسته فوق العاده کوچک انرژي تلقي مي شود که با پيوستن آنها به يکديگر و با ارتعاشات مختلف آنها ساير ذرات نمود پيدا مي کنند. در نظريه هيگر به دنبال ذره اي هستند که موجب ايجاد يا افزايش جرم مي شود. اگر اين مسئله ي هيگز بوزون را با دقت بيشتري بررسي کنيم مي توانيم به نتايج جالب توجه تري برسيم

اجازه دهيد تصورات خود را از بوزون و فرميون يا به عبارت ديگر از جرم - انرژي و نيرو تغيير دهيم.در فيزيک مدرن جرم و انرژي دو تلقي مختلف از يک کميت واحد هستند. جرم هر ذره را مي توان با محتويات انرژي آن اندازه گرفت و همچنين انرژي يک ذره را مي توان با جرم آن هم ارز دانست. لذا در فيزيک معاصر ما با دو کميت بيشتر سروکار نداريم، انرژي و نيرو

اگر رابطه ي نيرو و انرژي را با ديد متفاوتي مورد بحث قرار دهيم، مي توانيم به نتايج جالب توجهي برسيم. نيرو به عنوان انرژي در واحد طول مطرح مي شود که براي آن رابطه ي زير داده شده است:

در رابطه ي بالا انرزِي و فاصله تغيير مي کنند، اما نيرو ثابت است. اگر نيرو يعني F يک کميت ثابت و تغيير ناپذير است، پس چگونه مي توان هيگز بوزون را توجيه کرد؟ يعني واقعاً توجيه کاهش يا افزايش جرم چگونه امکان پذير است؟

متاسفانه اين ديدگاه از مکانيک کلاسيک به نسبيت تسري يافت و هيچگونه بحثي در اين زمينه مطرح نشد اگر بخواهيم با همان نگرش کلاسيکي در مورد نيرو، مشکلات فيزيک و ناسازگاري نسبيت و مکانيک کوانتوم را بر طرف سازيم، راه به جايي نخواهيم برد، همچنانکه تا به حال نيز اين چنين بوده است.

اشکال بعدي که مانع رسيدن به يک نتيجه ي قابل توجه مي شود اين است به مشکلات فيزيک به گونه اي پراکنده برخورد مي شود. تحقيقات روي هيگز بوزون مسير خود را مي پيمايد، مکانيک کوانتوم مي خواهد مشکلات فيزيک را در چاچوب قوانين کوانتومي حل کند، و مهمتر از همه اينکه مکانيک کلاسيک تقريباً به فراموشي سپرده شده است. همه اينها هر کدام نگرشي خاص به جهان دارند و عموميت ندارند. ترکيب مکانيک کوانتوم و نسبيت زماني امکان پذير است که نگرش هگز بوزون همراه با مکانيک کلاسيک نيز در اين ترکيب منظور گردد. در مورد قضيه کار انرژي:

برخوردي دوگانه وجود دارد. قسمت کار آن را با مکانيک کلاسيک مد نظر قرار مي دهند و کار را کميتي پيوسته در نظر مي گيرند، در حاليکه با انرژي برخوردي کوانتومي دارند. در واقع بايستي هر دو طرف رابطه را با ديد کوانتومي در نظر گرفت. اگر اين موارد را بکار بنديم مشکل ارتباط فرميونها و بوزونهانيز بر طرف خواهد شد

اگر بپذيريم که کار کوانتومي است، الزاماً به اين نتيجه خواهيم رسيد که نيرو بطور کلي و از جمله گرانش نيز کوانتومي است. مفهوم صريح و در عين حال ساده آن اين است که فضا - زمان کوانتومي است. با نگرش کوانتومي به گرانش يا به تعبير نسبيت فضا - زمان، مکانيک کوانتوم و نسبيت با يکديگر ترکيب خواهند شد. اما اين روش ترکيب نبايستي به روش هاي قبل صورت گيرد، بلکه بايستي به اساس واقعيت هاي تجربي توجه گردد و بر مبناي اين واقعيت هاي تجربي بايد ديدگاه خود را تغيير دهيم. زيرا همچنانکه فاينمن مي گويد" اگر همواره مانند گذشته بينديشيد، هميشه همان چيزهايي را به‌دست مي‌آوريد كه تا بحال كسب كرده‌ايد.

براي دست يابي به انديشه هاي نوين راه هاي مختلفي وجود دارد که نتايج متفاوتي خواهند داشت. اما چون بحث ما در زمينه ي فيزيک است و فيزيک يک دانش تجربي است، بنابراين بايد انديشه هاي نوين ما به گونه اي باشد که نظريه هاي قديمي را تعميم دهد. لذا براي رسيدن به يک انديشه ي نوين بايد شوهد تجربي را از ديدي متفاوت مورد بررسي قرار دهيم.

نظريه هاي مورد استناد مکانيک کلاسيک، مکانيک کوانتوم، نسبيت و نظريه هيگز بوزون است. هرچند هر کدام از اين نظريه ها داراي محدوديت خود هستند، اما بايد تلاش کنيم نگرش نوين طوري باشد که زمينه ي طرح يک نظريه ي جديد را فراهم آورد. چنين نظريه اي الزاماً بايستي بتواند نظريه هاي قديمي (مکانيک کلاسيک، مکانيک کوانتوم، نسبيت و نظريه هيگز بوزون) را به عنوان حالتي خاص پوشش دهد.

یک - مشاهدات تجربي نشان مي دهد که قانون جهاني گرانش نيوتن (يا حجم صفر نسبيت) بايد مجدداً مورد بررسي قرار گيرد

دو - قانون دوم نيوتن نياز به برسي مجدد دارد، اما نه به گونه که افزايش جرم (انرژي) را تا بي نهايت بپذيرد. جرم-انرژي بينهايت در نسبيت مانند سرعت بي نهايت در مکانيک نيوتني غير واقعي و با مشاهدات تجربي ناسازگار است

سه - ساختار هندسي فضا تابع چگالي ماده است که از نيروي گرانش آن ايجاد مي شود. به عبارت ديگر اين نيروي گرانش است که ساختار هندسي فضا را شکل مي دهد، نه شکل هندسي فضا موجب ايجاد پديده اي مي شود که ما آن را گرانش مي ناميم. در واقع گرانش نه تنها يک نيروي اساسي است، بلکه منشاء توليد انرژي است

چهار - در ساختار کلان جهان همان قانوني حاکم است که در کوچکترين واحدهاي کميت هاي طبيعت حاکم است. يعني قوانين جهان ميکروسکپي را مي توان به جهان ماکروسکپي تعميم داد

پنج - براي نگرش مکانيک کوانتوم به گراويتون بايد تعميم، در واقع مشاهدات تجربي نشان مي دهد که گراويتون علاوه بر اينکه نيروي گرانش را حمل مي کند، خواصي از خود بروز مي دهد که بايستي اين خواص را در حوزه ي بار الکتريکي و ميدانهاي مغناطيسي مورد توجه و بررسي مجدد قرار داد

شش - نظريه هيگز بوزون را بايد با ديدگاه هاي نسبيتي (انتقال به سرخ و آبي گرانش و جرم نسبيتي) ترکيب کرد تا به نتايج جديدي دست يافت

تمام اين موارد و موارد ديگري موجب شد تا نظريه ي سي. پي. اچ. تدوين و ارائه گردد که موضوع بحث فصل بعدي است.