نظریه اف (F-Teory ) شاخه ای از نظریه ریسمان است که توسط کامران وفا بوجود آمد.خلاءجدید توصیف شده در نظریه اف توسط وفا کشف شد و به نظریه پردازان ریسمانی اجازه ساخت خلا جدید می دهد. حرف اف (F) در نام این نظریه حرف اول کلمه انگلیسی Father به معنی پدر می باشد.
به گزارش خبرنگار علمی باشگاه خبرنگاران،محققان می گویند 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 دقیقا 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.
شاید تصور کنید هنوز زمان آن نرسیده است که بتوان نظریه M را بطور جدید 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.
نظریه «F» 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 و احتمال دوبعدی بودن زمان را مطرح کرده است،در این صورت زمان به جای خطی، صفحه ای 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 جهند 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 می پردازیم: 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 نمی شدیم 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 که "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.
پديده وجود ابعاد بالاتر جهان، از تلاش فيزيکدان ها براي کشف نيروي واحد و بنيادين کائنات ريشه گرفته است. از دهه 1920 ميلادي فيزيکدان ها دريافته بودند که چنانچه فضا - زمان به جاي چهاربعدي، پنج بعدي باشد، مي توان نظريه اي واحد ارائه داد که نظريه ها الکترومغناطيس و گرانش را تواماً دربر بگيرد. اين کار تا حدي شبيه آن است که از تپه مجاور ميدان جنگ بالا رفته و از ارتفاع (يعني بعد سوم)، صحنه دوبعدي جنگ را نظاره کنيم. تنها در اين صورت است که به ارتباط پنهان موجود مابين بخش هاي مختلف عمليات پي برده و در خواهيم يافت که چگونه نيروهاي به ظاهر مختلف درگير در صحنه جنگ، همگي به صورتي واحد و منسجم عمل مي کنند.
«داف» در مورد دوازدهمين بعد زمان گونه نظريه «F» مي گويد؛ «اغلب نظريه پردازان از ايده وجود بيش از يک بعد زماني در هستي چندان استقبال نمي کنند،چرا که از درون چنين ايده اي، مسائل عجيب و غريب بسياري سر در خواهند آورد.علت اين امر نيز کاملاً واضح است.اگر زمان همانند يک خط راست يک بعدي باشد، در اين صورت هر لحظه زماني روي اين خط، يا قبل از يک لحظه مفروض ديگر قرار مي گيرد يا بعد از آن. بدين ترتيب، آينده و گذشته به خوبي قابل تعريف خواهند بود و هر مجموعه اي از رويدادها الزاماً توالي مشخصي خواهند داشت. اما با افزودن يک بعد زماني ديگر، خط زمان تبديل به صفحه زمان خواهد شد. اما در چنين جهاني چگونه مي توان آينده و گذشته را مشخص کرد؟ چگونه مي توان ارتباط مابين رويدادهاي هستي را مشخص کرد، در حالي که نحوه ارتباط ميان علت و معلول اساساً براي ما ناشناخته خواهد بود؟
اما همان طور که «داف» هم مي گويد، مسائل فيزيکي موجود در جهاني با بيش از يک بعد زماني، حتي از اين هم پيچيده تر خواهند بود،چرا که ابعاد زماني،تفاوتي اساسي نسبت به ابعاد مکاني دارند؛ بعد زمان همواره به جاي علامت مثبت، با علامت منفي در معادلات ظاهر مي شود و به همين دليل هم با وارد کردن ابعاد زماني جديد به معادله ها، سروکله انواع و اقسام پديده هاي عجيب و غريب ديگر هم به طور خود به خودي در معادلات پيدا مي شود،پديده هايي نظير امکان سفر با سرعتي فراتر از سرعت نور، فوتون هايي با جرم منفي، رويدادهايي که مجموع احتمال وقوع تمامي حالت هاي ممکن آنها به يک نمي رسد و...
ابزارهاي پيش پاافتاده
مایکل داف اذعان دارد ممکن است رياضياتي که ما اکنون براي توصيف جهان به کار مي بريم، براي چنين کاري بيش از حد پيش پاافتاده باشد. بنابراين شايد روش ها و رهيافت هاي موجود براي تبيين رفتار جهاني با ابعاد زماني چندگانه نيز بيش از حد ساده انگارانه باشد اما به هر حال چون فعلاً ابزار ديگري جز همين ابزار موجود در اختيار نداريم، پس شايد ناگزير باشيم بعد زماني جديد مطرح شده در نظريه «وفا» را صرفاً به عنوان يک سازوکار رياضي صرف و نه نماينده يک هويت واقعي در نظر بگيريم. بدين ترتيب مي توان بدون درگير شدن با پيامدهاي فلسفي اين نظريه، از مزاياي رياضي آن بهره مند شد.
در واقع بعد زماني جديد مطرح شده توسط «وفا» ويژگي هاي آنچنان اسرارآميزي به جهان مي دهد که فيزيکدان ها را از واقعي پنداشتن آن نگران مي کند. به عنوان مثال، در حالي که در نظريه يازده بعدي «M»، اصل نسبيت اينشتين همچنان پابرجاست، در نظريه دوازده بعدي «وفا» اين اصل اعتبار خود ر ا از دست مي دهد (براساس اصل نسبيت، قوانين فيزيک براي تمامي ناظران يکسان است). همين امر يکي از عواملي است که فيزيکدان ها را در پذيرش بعد زماني جديد دچار ترديد مي کند. «فرانک ويلچک»از موسسه مطالعات پيشرفته پرينستون مي گويد : « اين بعد جديد را نمي توان همانند يک بعد زماني معمولي در نظر گرفت».
داف نيز با اين مساله موافق است.او نيز در اين باره مي گويد :« اگرچه اين بعد شباهت هايي با بعد زمان دارد اما نمي توان آن را به عنوان يک بعد زماني اضافي واقعي پذيرفت.»
اما خود کامران وفا به گونه اي ديگر مي انديشد؛هرچند او نيز قبول دارد که بعد زماني اضافي از بسياري جهات به يک ابزار رياضي انتزاعي شبيه تر است تا به يک هويت فيزيکي واقعي، ولي در عين حال معتقد است که چنين برداشتي در آينده نزديک تغيير خواهد کرد. وفا در اين باره مي گويد :« در حال حاضر شايد به نظريه «F» صرفاً به عنوان يک سازوکار رياضي مناسب تر براي تبيين رفتار کائنات نگاه شود، اما فراموش نکنيم که در تاريخ فيزيک، همواره پشت سر سازوکارهاي رياضي جديد، پديده هاي فيزيکي جديدي نيز کشف شده اند». وفا در اين مورد به عنوان مثال به کوارک ها اشاره مي کند.تا همين چند دهه قبل به کوارک ها صرفاً به عنوان يک سازوکار رياضي براي تبيين رفتار ذراتي نظير پروتون ها نگاه مي شد اما امروزه اغلب فيزيکدان ها معتقدند که کوارک ها واقعاً در جهان وجود دارند. ممکن است مشابه چنين سرنوشتي در انتظار بعد زماني جديد و اسرارآميز نظريه «F» نيز باشد.
اما اگر اين بعد زماني اضافي واقعاً وجود داشته باشد پس چرا تاکنون متوجه حضور آن نشده ايم؟ يک احتمال آن است که اين بعد زماني نيز همانند هفت بعد مکاني ناپيداي ديگر،آنچنان در خود پيچيده باشد که به چشم ما نمي آيد. اگر چنين باشد، تنها راه براي بازکردن اين بعد زماني درهم پيچيده، متمرکز کردن مقدار عظيمي از انرژي در حجمي بسيار کوچک خواهد بود، کاري که در صورت موفقيت آميز بودن، نتايج شگرفي در پي خواهد داشت.
وفا در اين باره مي گويد: « اگر بتوان اين بعد زماني اضافي را از هم باز کرد، در آن صورت اشياء، ديگر آن گونه که اکنون تصور مي کنيم در زمان حرکت نخواهند کرد».براي فهم بهتر اين مساله به اين نکته توجه داشته باشيد که در بعد مکان مي توان تواماً به جلو و عقب، بالا و پايين و چپ و راست حرکت کرد و اين در حالي است که در حالت معمول،در بعد زمان تنها مي توان به سوي آينده حرکت کرد. اما همان طور که ويلچک هم مي گويد، چنانچه بيش از يک بعد زماني وجود داشته باشد در آن صورت حتي مي توان در درون يک لحظه نيز به مسافرتي ابدي پرداخت، سفري در امتداد عمود بر جهت سير زمان. بدين ترتيب اگر چنانچه از وقوع رويدادي ناگوار در آينده باخبر شديم مي توان با حرکت در درون يک لحظه (به جاي حرکت در امتداد لحظه ها و در جهت سير زمان) از مواجه شدن با واقعه مزبور اجتناب کرد.البته بايد گفت که تمرکز انرژي آنچنان عظيمي که بتواند بعد زماني اضافي و درهم پيچيده نظريه «F» را از هم باز کند، کاري فوق العاده دشوار خواهد بود. به همين دليل هم برخي فيزيکدان ها معتقدند تنها نقاطي در جهان ما که امکان ظهور آثار اين بعد اضافي در آنجاها وجود دارد، قلب سياهچاله ها هستند. در ضمن، بسياري از کيهان شناسان بر اين باورند که گذشته از جهان ما، جهان هاي بي شمار ديگري نيز در پهنه کائنات وجود دارند و هريک از اين جهان ها ممکن است تعداد ابعاد مکاني و زماني کاملاً متفاوتي نسبت به جهان ما داشته باشند.
اما واقعاً زندگي در جهاني با ابعاد زماني چندگانه چگونه خواهد بود؟ ويلچک مي گويد : «پاسخ اين سوال، بسيار حيرت انگيز است» و ادامه مي دهد: «آيا وجود چنين جهاني غيرممکن است؟ نه، فکر نمي کنم چراکه مي توان معادلات توصيف کننده چنين جهاني را نوشت. اما آيا پاسخ اين معادلات، جهاني شبيه به جهان ما خواهد بود؟ من که بعيد مي دانم.»
:: موضوعات مرتبط:
فیزیک،نجوم و کیهان شناسی
:: برچسب‌ها:
F Teory,
نظریه اف,
کامران وفا,
نسبیت
