Welcome to CPH Theory Siteبه سایت نظریه سی پی اچ خوش آمدید

 

 

نظریه سی پی اچ بر اساس تعمیم سرعت نور از انرژی به ماده بنا شده است.

CPH Theory is based on generalized the light velocity from energy into mass.

 
 

تئوری ریسمان چیست؟

 

 

 

 


رشته سیمهای گیتار را تصور کنید که با کشیده شدن در طول گیتار کوک شده‌اند؛ بسته به آنکه سیمها چقدر کشیده شوند و تحت فشار قرار گیرند، نت‌های موسیقی مختلفی بوسیله آنها ایجاد می‌شود. می‌توانیم این نت‌های موسیقی را "حالتهای برانگیخته" سیمهای گیتار تحت کشش بنامیم.

به طور مشابه در تئوری ریسمان ذرات بنیادین که در شتابدهنده‌ها مشاهده می‌شوند را می‌توانیم نت‌های موسیقی و یا همان "حالتهای برانگیخته" فرض گنیم. در تئوری ریسمان همانند نواختن گیتار، ریسمانها باید تحت کشش قرار بگیرند تا برانگیخته شوند. اگرچه ریسمانها در تئوری ریسمان در فضا-زمان شناور هستند و مانند گیتار مقید نیستند ولیکن با این حال آنها کشش دارند، کشش ریسمان در تئوری ریسمان همانطور که در قبل گفتیم با کمیت  

 شناخته می‌شود و در آن 'α  با مربع مقیاس طول ریسمان متناسب است.

اگر تئوری ریسمان تئوری گرانش کوانتوم باشد، پس متوسط اندازه ریسمان باید چیزی نزدیک به مقیاس طول گرانش کوانتوم باشد که طول پلانک نامیده می‌شود و حدود 10-33 سانتیمتر می‌باشد. متاسفانه این بدان معناست که ریسمانها به حدی برای دیدن با تکنولوژی فعلی فیزیک ذرات کوچک هستند که فیزیکدانان مجبور به ابداع روشهای جدیدی برای آزمایش تئوری شدند.تئوری در ابتدا فقط برای بوزون‌ها بود، به منظور اینکه فرمیون‌ها هم وارد تئوری ریسمان شوند باید یک نوع بخصوص از تقارن به نام ابرتقارن وجود می‌داشت که به واسطه آن برای هر بوزون، یک فرمیون متناظر وجود داشته باشد. پس ابرتقارن، ذرات حامل نیرو و ذراتی که ماده را می‌سازند به هم مربوط می‌کند.

نتایج ابرتقارن در آزمایشات ذرات مشاهده نشده‌اند اما تئوریست‌ها معتقد هستند که ذرات ابرتقارن بزرگتر و سنگین‌تر از آن هستند که در شتابدهنده‌های فعلی بتوان آنها را مشاهده کرد. ایجاد شتابدهنده‌های قوی‌تر انرژی بالا در دهه آینده می‌تواند شواهد لازم برای ابرتقارن در اختیار ما قرار دهند.
 

مهم نبود که هر کس چقدر تلاش می‌کرد، به نظر می‌رسید گرانش به هیچ وجه به نظریه‌ای قابل بهنجارش تبدیل نمی‌شود؛ یک مشکل بزرگ این بود که امواج گرانش کلاسیک که فرض می‌شد ذره حامل آن گراویتون است، دارای اسپین 2 بودند و برای اسپین 2 ، عبارت 4j-8+D  مساوی D  می‌شد و برای D=4 ، انتگرال بینهایت می‌شد، مثل توان چهارم ممنتوم وقتی که ممنتوم به سمت بینهایت میل می‌کند[D تعداد بعد است و ما در جهان ما 4 بعدی است.]. این برای فیزیکدانان غیرقابل هضم بود و سالها تلاش آنها در راه رسیدن به "گرانش کوانتوم" ناکام ماند.در اینجا بود که تئوری ریسمان وارد شد تا این خلا را پر کند. 

تئوری ریسمان در اصل برای توصیف روابط میان جرم و اسپین هادرون‌ها پیشنهاد شده ‌بود. در تئوری ریسمان، ذرات از برآشفتگی ریسمان‌های بسیار ریزی بوجود می‌آمدند ؛ یک ذره که از این برآشفتگی‌ها بر می‌خواست، ذره‌ای بود با جرم صفر و دو واحد اسپین. موفقیتی که تئوری ریسمان داشت این بود که در مدل دیاگرامهای فاینمن، دیاگرامها به سطوح صاف دو بعدی تبدیل می‌شدند و انتگرالهای روی سطح دیگر مشکل فاصله صفر را نداشتند.



تئوری ذره‌ای :

 

تئوری ریسمان :
 



 

در 1974 نهایتا این سوال مطرح شد که " آیا تئوری ریسمان می‌تواند تئوری گرانش کوانتوم باشد؟ ". در تئوری ریسمان، ممنتوم بینهایت به معنای فاصله صفر نبود، زیرا در این تئوری رابطه بین ممنتوم و فاصله به قرار زیر بود:


 


  کمیت 'a  به تنش ریسمان‌ها بستگی داشت ، کمیتی بنیادین بر اساس رابطه :
 

 

 

رابطه بالا به طور غیرمستقیم بیان می‌کند که کمترین طول قابل مشاهده برای تئوری ریسمان به صورت زیر است:
 

 

رفتار ذره در فاصله صفر که در تئوری میدان کوانتوم بسیار مشکل‌ساز بود، در تئوری ریسمان بسیار بی‌اهمیت شد و همین باعث شد که تئوری ریسمان نامزد تئوری گرانش کوانتوم شود. اگر تئوری ریسمان ، تئوری گرانش کوانتوم باشد، مقدار طول مینیموم باید حداقل اندازه طول پلانک باشد که از ترکیب ثابت پلانک و ثابت گرانش نیوتون و سرعت نور بدست می‌آید:


 


اگرچه مساله مقیاس طول در تئوری ریسمان به خاطر دوگانگی ریسمان‌ها پیچیده و مشکل شد.

 111

 مراکز سازمان ملی پرورش استعدادهای درخشان ایران

 

What is String Theory

 Relativistic quantum field theory has worked very well to describe the observed behaviors and properties of elementary particles. But the theory itself only works well when gravity is so weak that it can be neglected. Particle theory only works when we pretend gravity doesn't exist. 
.
 General relativity has yielded a wealth of insight into the Universe, the orbits of planets, the evolution of stars and galaxies, the Big Bang and recently observed black holes and gravitational lenses. However, the theory itself only works when we pretend that the Universe is purely classical and that quantum mechanics is not needed in our description of Nature. 
.
 String theory is believed to close this gap. 
.
 Originally, string theory was proposed as an explanation for the observed relationship between mass and spin for certain particles called hadrons, which include the proton and neutron. Things didn't work out, though, and Quantum Chromodynamicseventually proved a better theory for hadrons. 
.
 But particles in string theory arise as excitations of the string, and included in the excitations of a string in string theory is a particle with zero mass and two units of spin. 
.
 If there were a good quantum theory of gravity, then the particle that would carry the gravitational force would have zero mass and two units of spin. This has been known by theoretical physicists for a long time. This theorized particle is called thegraviton. 
.
 This led early string theorists to propose that string theory be applied not as a theory of hadronic particles, but as a theory ofquantum gravity, the unfulfilled fantasy of theoretical physics in the particle and gravity communities for decades. 
.
 But it wasn't enough that there be a graviton predicted by string theory. One can add a graviton to quantum field theory by hand, but the calculations that are supposed to describe Nature become useless. This is because, as illustrated in the diagram above, particle interactions occur at a single point of spacetime, at zero distance between the interacting particles. For gravitons, the mathematics behaves so badly at zero distance that the answers just don't make sense. In string theory, the strings collide over a small but finite distance, and the answers do make sense. 
.
 This doesn't mean that string theory is not without its deficiencies. But the zero distance behavior is such that we can combine quantum mechanics and gravity, and we can talk sensibly about a string excitation that carries the gravitational force. 
.
 This was a very great hurdle that was overcome for late 20th century physics, which is why so many young people are willing to learn the grueling complex and abstract mathematics that is necessary to study a quantum theory of interacting strings.

 

Once special relativity was on firm observational and theoretical footing, it was appreciated that the Schrödinger equation of quantum mechanics was not Lorentz invariant, therefore quantum mechanics as it was so successfully developed in the 1920s was not a reliable description of nature when the system contained particles that would move at or near the speed of light.
   The problem is that the Schrödinger equation is first order in time derivatives but second order in spatial derivatives. The Klein-Gordon equation is second order in both time and space and has solutions representing particles with spin 0:

Dirac came up with "square root" of Klein-Gordon equation using matrices called "gamma matrices", and the solutions turned out to be particles of spin 1/2:

where the matrix hmn is the metric of flat spacetime. But the problem with relativistic quantum mechanics is that the solutions of the Dirac and Klein-Gordon equation have instabilities that turn out to represent the creation and annihilation of virtual particles from essentially empty space.
    Further understanding led to the development of relativistic quantum field theory, beginning with quantum electrodynamics, or QED for short, pioneered by Feynman, Schwinger and Tomonaga in the 1940s. In quantum field theory, the behaviors and properties of elementary particles can calculated using a series of diagrams, called Feynman diagrams, that properly account for the creation and annihilation of virtual particles. 
    The set of the Feynman diagrams for the scattering of two electrons looks like

The straight black lines represent electrons. The green wavy line represents a photon, or in classical terms, the electromagnetic field between the two electrons that makes them repel one another. Each small black loop represents a photon creating an electron and a positron, which then annihilate one another and produce a photon, in what is called a virtual process. The full scattering amplitude is the sum of all contributions from all possible loops of photons, electrons, positrons, and other available particles.
    The quantum loop calculation comes with a very big problem. In order to properly account for all virtual processes in the loops, one must integrate over all possible values of momentum, from zero momentum to infinite momentum. But these loop integrals for an particle of spin J in D dimensions take the approximate form

If the quantity 4J + D - 8 is negative, then the integral behaves fine for infinite momentum (or zero wavelength, by the de Broglie relation.) If this quantity is zero or positive, then the integral takes an infinite value, and the whole theory threatens to make no sense because the calculations just give infinite answers.
    The world that we see has D=4, and the photon has spin J=1. So for the case of electron-electron scattering, these loop integrals can still take infinite values. But the integrals go to infinity very slowly, like the logarithm of momentum, and it turns out that in this case, the theory can be renormalized so that the infinities can be absorbed into a redefinition of a small number of parameters in the theory, such as the mass and charge of the electron.
    Quantum electrodynamics was a renormalizable theory, and by the 19402, this was regarded as a solved relativistic quantum theory. But the other known particle forces -- the weak nuclear force that makes radioactivity, the strong nuclear force that hold neurons and protons together, and the gravitational force that holds us on the earth -- weren't so quickly conquered by theoretical physics.
    In the 1960s, particle physicists reached towards something called a dual resonance model in an attempt to describe the strong nuclear force. The dual model was never that successful at describing particles, but it was understood by 1970 that the dual models were actually quantum theories of relativistic vibrating strings and displayed very intriguing mathematical behavior. Dual models came to be called string theory as a result. 
    But in 1971, a new type of quantum field theory came on the scene that explained the weak nuclear force by uniting it with electromagnetism into electroweak theory, and it was shown to be renormalizable. Then similar wisdom was applied to the strong nuclear force to yield quantum chromodynamics, or QCD, and this theory was also renormalizable.
    Which left one force -- gravity -- that couldn't be turned into a renormalizable field theory no matter how hard anyone tried. One big problem was that classical gravitational waves carry spin J=2, so one should assume that a graviton, the quantum particle that carries the gravitational force, has spin J=2. But for J=2, 4 J - 8 + D = D, and so for D=4, the loop integral for the gravitational force would become infinite like the fourth power of momentum, as the momentum in the loop became infinite.
    And that was just hard cheese for particle physicists, and for many years the best people worked on quantum gravity to no avail.
    But the string theory that was once proposed for the strong interactions contained a massless particle with spin J=2.
    In 1974 the question finally was asked: could string theory be a theory of quantum gravity?
    The possible advantage of string theory is that the analog of a Feynman diagram in string theory is a two-dimensional smooth surface, and the loop integrals over such a smooth surface lack the zero-distance, infinite momentum problems of the integrals over particle loops.
    In string theory infinite momentum does not even mean zero distance, because for strings, the relationship between distance and momentum is roughly like

 

The parameter a' (pronounced alpha prime) is related to thestring tension, the fundamental parameter of string theory, by the relation

The above relation implies a minimum observable length for a quantum string theory of

The zero-distance behavior which is so problematic in quantum field theory becomes irrelevant in string theories, and this makes string theory very attractive as a theory of quantum gravity. 
    If string theory is a theory of quantum gravity, then this minimum length scale should be at least the size of the Planck length, which is the length scale made by the combination of Newton's constant, the speed of light and Planck's constant

 

although as we shall see later, the question of length scales in string theory is complicated by string duality, which can relate two theories with seemingly different length scales.

Source

 

 

 

عطف به عتف - نگاهی به پژوهش و ISI در ایران

 

امید عمومی - نامه به ریاست جمهوری

 

مرز بین ایمان و تجربه  

نامه سرگشاده به حضرت آیت الله هاشمی رفسنجانی

آخرین مقالات

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 

26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40

 

 

 

 

 

سی پی اچ در ژورنالها


LEIBNITZ'S MONADS & JAVADI'S CPH

General Science Journal

World Science Database

Hadronic Journal

National Research Council Canada

Journal of Nuclear and Particle Physics

Scientific Journal of Pure and Applied Science

Sub quantum space and interactions from photon to fermions and bosons

مرز بین ایمان و تجربه  

نامه سرگشاده به حضرت آیت الله هاشمی رفسنجانی


آرشیو

آخرین مقالات

اخبار

اختر فیزیک

اجتماعی

الکترومغناطیس

بوزونها

ترمودینامیک

ذرات زیر اتمی

زندگی نامه ها

کامپیوتر و اینترنت

فیزیک عمومی

فیزیک کلاسیک

فلسفه فیزیک

مکانیک کوانتوم

فناوری نانو

نسبیت

ریسمانها

سی پی اچ

 فیزیک از آغاز تا امروز

زندگی نامه

از آغاز کودکی به پدیده های فیزیکی و قوانین حاکم بر جهان هستی کنجکاو بودم. از همان زمان دو کمیت زمان و انرژی بیش از همه برایم مبهم بود. می خواستم بدانم ماهیت زمان چیست و ماهیت انرژی چیست؟

 

 

  

 

HOME    ENGLISH   FEED BACK   CONTACT US   PERSIAN 

free hit counters

Copyright © 2004 CPH Theory . All rights reserved.