نظریه ریسمان های دکتر کامران وفا

شاید تصور کنید هنوز زمان آن نرسیده است که بتوان نظریه M را بطور جدی به حیطه کیهان شناسی وارد کرد. با این وجود فیزیکدانان تلاش کرده اند به منظور ایجاد تغییری جدید در شیوه معمول تورمی جهان، از « فیزیک پوسته ها» استفاده کنند.

 سالیان سال تصور فیزیکدان ها آن بود که فضا سه بعدی است، اما از ابتدای قرن بیستم این تصور شروع به تغییر کرد. در ابتدا این نظریه مطرح شد که شاید فضا چهاربعدی باشد، ولی با گذشت زمان تعداد ابعاد فضا باز هم بیشتر شد تا اینکه امروزه بهترین نظریه های مطرح در فیزیک، فضا را ده بعدی می دانند. در این تصویر، جهان ما با سه بعد فضایی، تنها یک جهان از میان جهان های بی شمار شناور در پهنه کائنات است. طی سال های اخیر، ابعاد باز هم بیشتری وارد صحنه این نبرد شده اند. در سال ۱۹۸۴ انقلاب ابرریسمان ها به وقوع پیوست. نظریه ریسمان ها تمامی جهان را متشکل از ریسمان های انرژی مرتعش یک بعدی می داند که در ۹ بعد مکانی و یک بعد زمانی در حال ارتعاش هستند. سپس در سال ۱۹۹۵، «ادوارد ویتن» از موسسه مطالعات پیشرفته پرینستون امریکا و «پائول تاونسند» از دانشگاه کمبریج، بعد فضایی دیگری را نیز به نظریه ریسمان ها اضافه کرده و نظریه دیگری به نام نظریه M را ارائه کردند. این نظریه در واقع تعمیمی از نسخه های متفاوت نظریه ریسمان بود.

اما به رغم موفقیت های ارزنده نظریه M، این نظریه نیز نتوانست تفاوت های موجود میان نسخه های مختلف نظریه های ریسمان را حذف کند و دقیقاً در همین جا بود که سر و کله «کامران وفا» فیزیکدان مشهور ایرانی دانشگاه هاروارد به همراه رابرت برندنبرگر با ارائه ی نظریه ای به نام نظریه F پیدا شد، نظریه ای که با افزودن یک بعد جدید به نظریه M، تصویری ۱۲ بعدی را از کائنات ارائه می دهد. نظریه پردازان مشتاقانه از نظریه F استقبال کردند، چراکه این نظریه با بعد اضافی خود، مسائل باقی مانده در نظریه M را به خوبی حل می کند. اما از آنجایی که بعد اضافی مطرح شده در نظریه F، بعد مکانی نیست بلکه احتمال دوبعدی بودن زمان را مطرح کرده است. اگر چنین باشد در این صورت زمان به جای خطی، صفحه یی خواهد بود. به این ترتیب نه تنها امکان سفر در زمان و رفتن به گذشته و آینده وجود خواهد داشت بلکه حتی می توان در درون تک تک لحظه ها در جهت عمود بر سیر زمان نیز حرکت کرد. بنابراین شاید درون هر لحظه، ابدیتی نهفته باشد و با افزودن یک بعد زمانی جدید به معادله های توصیف کننده کائنات می توان بسیاری از مسائل حل نشده فیزیک امروز را حل کرد.

رابرت برندنبرگر و کامران وفا ، به دنبال پاسخ اینکه چرا ما در فضا- زمان چهار بعدی زندگی می کنیم، تصور کردند که شاید این به دلیل خواص ریسمان ها باشد. در سناریوی آنها، جهان در تقارن کامل شروع شده و تمام ابعاد بالاتر در مقیاس پلانک پیچیده شده اند. آنچه که جهان را از انبساط بازداشته حلقه هایی از ریسمان ها بوده که به دور ابعاد مختلف محکم حلقه شده اند. آنها نشان دادند که در ابعاد فضایی سه یا کمتر، احتمال بیشتری وجود دارد که ریسمان ها و ضد ریسمان ها با یکدیگر برخورد کنند. هر بار که این تصادم رخ دهد، ریسمان ها از هم باز شده و ابعاد به بیرون می جهاند، و در نتیجه بیگ بنگ رخ می دهد. ویژگی جالب این سناریو این است که با استفاده از توپولوژی ریسمان ها می توان بطور تقریبی توضیح داد که چرا ما در اطراف خود، این فضا- زمان چهار بعدی آشنا را می بینیم. با اینکه جهان های با ابعاد بالاتر ، محتمل هستند اما احتمال کمی وجود دارد که شاهد وجود آنها باشیم، زیرا هنوز به وسیله ریسمان ها و ضد ریسمان ها به سختی بسته و محکم شده اند.

اما در نظریه M احتمالات دیگری نیز وجود دارند. اگر جهان ها بتوانند یکدیگر را در بر بگیرند یا از درون هم جوانه زده و به این ترتیب جهان های جدیدی را تولید کنند، آنگاه شاید عکس آن نیز بتواند زخ دهد، جهان ها با یکدیگر برخورد کرده، جرقه زده و جهان های جدیدی تولید کنند. در چنین سناریویی شاید بیگ بنگ به جای اینکه از درون یک جهان جوانه بزند، به دلیل برخورد دو جهان موازی رخ می دهد. طبق نظریه ای که مدت هاست بسیاری از فیزیکدانان را به خود مشغول کرده، جهان علاوه بر سه بعد فضایی و یک بعد زمانی ابعاد پنهان دیگری هم دارد. در این جا به تشبیه ساده ای میپردازیم: فرض کنید جهان ما دو بعدی بود٫ در این صورت جهان مانند ورق بود که تنها می توانستیم جلو و عقب و چپ و راستش را ببینیم و این گونه هیچگاه متوجه نمیشدیم که بعد دیگری هم زیر پای ما هست.

البته نظریه «وفا» نیز مانند تمامی نظریه های بزرگ دیگر با چالش هایی روبه رو است که باید به آنها پاسخ داد. سوالاتی از قبیل اینکه؛ چرا این بعد زمانی اضافی تاکنون از نگاه تیزبین دانشمندان پنهان مانده بود؟ آیا این بعد اضافی صرفاً یک سازوکار ریاضی است یا واقعاً نشان دهنده یک بعد زمانی جدید در کائنات است؟ ارتباط این بعد زمانی جدید با ادراک متعارف ما نسبت به گذشته و آینده چگونه است؟ تعامل این بعد زمانی با مساله موجبیت در فیزیک به چه صورت است؟ و سوالاتی از این قبیل. «مایکل داف» نظریه پرداز دانشگاه تگزاس در این باره می گوید؛ «وجود بیش از یک بعد زمانی در کائنات، مساله یی بسیار حیرت انگیز و گیج کننده است.»