فيزيكدانان راهي را براي « ديدن » ابعاد اضافي يافته اند

[Hamid.Park]

يك هندسه ي شش بعدي ممكن شبيه آنچه فيزيكدانان دانشگاه ويسكانسين مطالعه كرده و به كمك رايانه توليد شده است .

با دقت نگريستن به گذشته و زمان پس از مهبانگ ، فيزيكدانان دانشگاه ويسكانسين – مديسون (Wisconsin-Madison) رهيافتي را اختراع كرده اند كه مي تواند به نمايان ساختن شكل هاي پنهان ابعاد ديگر عالم كمك كند .

يك بررسي جديد نشان مي دهد كه ابعاد اضافي را مي توان با رمز گشايي از تأ ثير آن ها بر انرژي آزاد شده از تولد شديد عالم در 13 بيليون سال پيش يافت . اين روش كه در شماره ي 2 فوريه ي فيزيكال ريو يو لترز چاپ شده است ، نشان مي دهد فيزيكدانان مي توانند داده هاي تجربي را براي پي بردن به سرشت اين ابعاد گريزپا به كار برند – كه وجود آن عنصري سر نوشت ساز ولي هنوز اثبات نشده براي نظريه ي ريسمان – مدعي اصلي براي يك « نظريه ي همه چيز» وحدت يافته است .

دانشمندان نظريه ي ريسمان را مطرح ساخته اند كه طبق آن هر چيز موجود در عالم از رشته هاي ريز و ارتعاش كننده ي انرژي ساخته شده است ، تا اصول فيزيكي مربوط به همه ي اجسام از كهكشان هاي عظيم تا ذره هاي زير اتمي را در بر بگيرد . گرچه اين نظريه پيشگام توضيح چارچوب كيهان است ، ولي تا كنون ، آزموده نشده است .

رياضيات نظريه ي ريسمان نشان مي دهد جهاني كه مي شناسيم كامل نيست . علاوه بر چهار بعد شناخته شده – سه بعد فضا و زمان – نظريه ي ريسمان وجود شش بعد فضايي اضافي " پنهان " را پيش بيني مي كند كه در هر نقطه از عالم ما به شكل هاي هندسي بسيار ريزي جمع شده اند .

گاري شيو ( Gary Shiu) رهبر اين بررسي مي گويد ، " اگر نمي توانيد دنياي 10 بعدي را مجسم كنيد ، نگران نشويد ، ذهن هاي ما به سه بعد فضايي عادت كرده و فاقد چار چوب مرجع براي شش بعد ديگر است . گرچه دانشمندان از رايانه ها براي مجسم كردن اين شش بعد اضافي استفاده مي كنند ( نگاه كنيد به شكل ) ، اما هيچ كس واقعاً نمي داند آن ها چه شكلي را مي توانند به خود بگيرند .

طبق رياضيات نظريه ي ريسمان ، ابعاد اضافي مي توانند هر يك از ده ها هزار شكل ممكني را براي به خود بگيرند كه هر يك از آن ها به لحاظ نظري متناظر با عالم مربوط به خود و مجموعه قانون هاي فيزيكي خاص خود است .
هنري تاي (Henry Tye ) فيزيكدان دانشگاه كرنل دخيل در اين پژوهش مي گويد ، "عالم ما يكي از اين شكل ها را برگزيده است ، و مي خواهيم بدانيم اين شكل چگونه است "
شيو (Shiu) مي گويد كه شكل هاي بس بعدي كوچك تر از آنند كه بتوان آن ها را به روش هاي متداول مشاهده ديد يا اندازه گرفت . اين موضوع آزمون اين جنبه ي مهم نظريه ي ريسمان را بسيار دشوار مي سازد . او مي گويد ،" مي توانيد هر فرضي را بكنيد ، ولي بايد بتوانيد آن را با آزمايش نشان دهيد . حال مسأله اين است كه چگونه بايد اين كار را انجام داد ؟ "

او و دانشجوي دوره تحصيلات تكميلي اش براي الهام گرفتن به آسمان روي آورده اند . رهيافت آن ها مبتني بر اين ايده است كه اين شش بعد ريز شديد ترين تأثير خود بر عالم را در هنگامي داشته اند كه خود عالم نقطه ي بسيار ريزي از ماده ي بسيار متراكم و انرژي بود – يعني درست بعد فاصله پس از مهبانگ .

شيو مي گويد، " فكر ما اين بود كه در زمان به عقب بر گرديم و ببينيم در آن هنگام چه چيزي به وقوع پيوسته است ، البته ، نمي توان واقعاً به عقب بر گشت ."

در نبود ماشين زمان لازم ، آن ها از بهترين چيز ممكن بعدي استفاده كردند : نقشه اي از انرژي كه آن را ماهواره هايي چون كاوه ي نا همسانگردي ريز موج ويلكسيون ( Wilkinson Microwave Anisotropy Probe) يا به اختصار WMAP ناسا ثبت كرده اند ، عملاً از 13 بيليون سال پيش تا كنون تغيير نكرده است . به گفته ي شي ، " اين نقشه عكسي از عالم نوزاد است " .
آزمايش WAMP جانشين طرح كاوشگر زمينه ي كيهاني ناسا (COBE) است ، كه جايزه ي نوبل فيزيك سال 2006 را به دست آورد .

درست همان طوركه سايه ي يك جسم ايده اي از شكل آن به دست مي دهد ، طرح انرژي كيهاني آسمان نيز مي تواند نشانگر شش بعد ديگر موجود باشد .

آن ها براي به دست آوردن نشانه هايي از هندسه ي شش بعدي نقشه كيهاني ، به عقب بر گشتند . با شروع از دو نوع هندسه ي ساده ، موسوم به گلوگاه هاي تاب برداشته warped throats)) ، آن ها نقشه ي انرژي اي را محاسبه كردند كه در عالم توصيف شده با هر شكل پيش بيني مي شد .

وقتي اين دو نقشه را با هم مقايسه كردند ، تفاوت هاي كوچك اما مهمي را بين آن دو به دست آوردند .
نتيجه هاي آن ها نشان مي دهد كه طرح هاي خاص انرژي كيهاني سر نخ هايي را درباره ي اين شش شكل اضافي در اختيار مي كزارد كه به گفته ي تاي – اولين نوع از داده هاي قابل مشاهده ي نويد بخش است .
به گفته شيو ، گرچه داده هاي فعلي براي مقايسه با يافته هاي مربوط به عالم ما به اندازه ي كافي دقيق نيستند ، اما آزمايش هاي بعدي ، مانند آنچه ماهواره ي پلانك آژانس فضايي اروپايي انجام خواهد داد ، بايد داراي حساسيت كافي براي آشكار سازي تغيير هاي ظريف بين هندسه هاي مختلف باشند .

او مي گويد ، " نتيجه هاي حاصل از شكل هاي ساده و خوبي شناخته شده ثابت مي كنند كه هندسه ابعاد پنهان را مي توان از طرح انرژي كيهاني رمز گشايي كرد . اين فرصت نادري براي آزمودن نظريه ي ريسمان است ."
پيشرفت هاي فناورانه براي ثبت جزئيات نقشه هاي كيهاني بايد به دقيق تر كردن امكان هايي كمك كند كه دانشمندان را قادر مي سازد رمز نقشه ي انرژي كيهاني را بگشايند – و به شناسايي هندسه اي نزديك تر شوند كه به عالم ما برازش مي يابد .

تاي مي گويد ، " پيامد هاي اين امكان بسيار عميق است ، اگر بتوان اين شكل را اندازه گرفت ، معلوم خواهد شد كه نظريه ي ريسمان صحيح است ."

ترجمه :دكتر منيژه رهبر