تازه های جهان فیزیک

يك - همه نظريه هاى امروزى به طور ضمنى بيان مى كنند كه جهان بايد حتى در خالى ترين مناطق آن شامل تراكم شديد انرژى باشد. اثرات گرانشى اين پديده كه آن را انرژى خلأ مى نامند، يا مى بايست جهان را مدت ها پيش درهم تنيده باشد يا باعث گسترش آن به مقدارى بسيار بيش از اندازه كنونى شده باشد. مدل استاندارد نمى تواند براى فهميدن اين نكته كه مسئله ثابت كيهان شناسى ناميده مى شود، كمكى كند.

ديدگاه سي. پي. اچ.

نحوه ي توليد انرژي در فضا در آغاز اين نوشته بيان شد. آنچنان كه در بالا اشاره شد و نظريه سي. پي. اچ. تصريح مي كند، گراويتونها داراي جرم هستند و اندازه حركت خاص خود را حمل مي كنند. براي تعيين مقدار ثابت كيهان شناسي لازم است كه ديدگاه خود را در مورد نيرو و انرژي تغيير دهيم. بدون پذيرش هم ارزي نيرو و انرژي هيچ يك از مشكلات كيهان شناختي قابل حل نمي باشد. از ديدگاه سي. پي. اچ.، هرچند كه خلاء انرژي توليد مي كند، اما اين توليد نوعي تبديل است نه آفرينش. انرژي گرانشي به انرژي الكترومغناطيسي تبديل مي شود و در كل انرژي موجود در جهان اثري ندارد. لذا ثابت كيهان شناسي بايد مورد بررسي مجدد قرار گيرد.

ديدگاه سي. پي. اچ.

همه ي اطلاعات ما در مورد كيهان از طريق امواج الكترومغناطيسي (فوتونها) بما مي رسد. در واقع تنها منبع خبري ما فوتونها هستند. زماني مي توانيم به دانش خود در مورد كيهان اطمينان كنيم كه اطلاعات كاملي در مورد فوتون و ساختمان آن داشته باشيم. انبساط و شتاب جهان را بايستي با در نظر گرفتن اينكه «آيا در يك سفر ميليادرها سالي از كهشاني دور دست تا زمين، فوتون تحت تاثير عوامل دروني (برخورد اسيني سي. پي. اچ. ها) هيچگونه تغييري نمي كند؟ »

علاوه بر آن با در نظر گرفتن اينكه همه ي اجسام از سي. پي. اچ. تشكيل شده اند و انرژي سي. پي. اچ. ها ثابت است و تنها انرژي انتقالي آنها به انرژي اسپيني (و بالعكس) تبديل مي شود، يعني:

بايد اثر انفجارات ستاره اي را كه طي آن مقادير متنابهي انرژي اسپيني به انرژي انتقالي تبديل مي شود نيز در نظر گرفت. بايد ديد فشار ناشي از اين تغييرات بر سيستم (جهان قابل رويت) چقدر است؟

سه - دلايل بسيار خوبى وجود دارد كه در اولين كسرهاى ثانيه از انفجار بزرگ، جهان در مرحله انبساط بسيار سريعى به نام مرحله تورم قرار داشته است. ميدان هايى كه مى توانسته اند تورم را ايجاد كنند در محدوده مدل استاندارد قرار نمى گيرند.

ديدگاه سي. پي. اچ.

با توجه به تعريف سي. پي. اچ. و در نظر گرفتن اينكه V_CPH>c  در آغاز بيگ بنگ سرعت حد c نبوده است.

چهار - اگر جهان با انفجار بزرگ يعنى انفجار مقدار عظيمى انرژى آغاز شده باشد، بايد سهم ماده و پادماده در آن مساوى مى بود.  اما ستاره ها و سحابى ها از پروتون ها، نوترون ها و الكترون ها تشكيل شده اند و نه پادذرات آنها. اين ناتقارنى در ماده با مدل استاندارد قابل توجيه نيست.

ديدگاه سي. پي. اچ.

در نظريه بيگ بنگ دو مسئله بايد در نظر گرفته شود، يكي اينكه انرژي نيز داراي حجم است (فصل 82: تابع زمان و قضيه كار انرژي ) و دليل بيگ بنگ چه بوده است؟ دوم اينكه در فرايند تبديل انرژي به ماده تساوي تعداد بار-رنگهاي مثبت و منفي مهم است، نه جرم ذرات توليد شده كه تابع مكانيزم ميدان هيگز است.

پنج - حدود سه چهارم جهان ماده تاريك سرد و غيرقابل مشاهده است كه خارج از قلمرو ذرات مدل استاندارد قرار دارد.

ديدگاه سي. پي. اچ.

در اينكه مدل استاندارد نياز به بررسي مجدد دارد، شكي نيست. اما دليل ما در مورد وجود ماده تاريك و مقدار آن جهان ناشي از نظريه هاي قديمي در مورد گرانش (قانون جهاني گرانش نيوتن و نسبيت عام انيشتين) است. بدون تركيب مكانيك كوانتوم و نسبيت عام ما نمي توانيم در مورد جهان نظر قطعي بدهيم.

اما تركيب نسبيت عام و مكانيك كوانتوم هم زماني امكان پذير است كه هم ارزي نيرو و انرژي را بپذيريم و سپس هر چهار نظريه مكانيك كلاسيك، مكانيك كوانتوم، نسبيت و نظريه هيگز را همزمان مورد بررسي قرار دهيم و اين چهار نظريه را با هم تركيب كنيم. منظور از همزماني در اينجا اين است كه هنگام بررسي يك پديده اگر با شتاب سرو كار داريم از قاونون دوم نيوتن استفاده كنيم، و چنانچه اين شتاب موجب تغيير سرعت مي شود بايستي تغييرات جرم را كه نسبيت تصريح مي كند نيز منظور كنيم. چون كسب جرم توسط ذرات به نظريه هيگز مربوط مي شود، بايد مكانيزم تغيير جرم را با در نظر گرفتن نظريه هيگز بررسي كنيم. و در نهايت در اين تغييرات با كوانتومها رو به رو هستيم. بنابراين توجه به دو مورد حائز اهميت است، يكي هم ارزي نيرو و انرژي و ديگري بررسي همزمان چهار نظريه فيزيك نظري. 

شش - در مدل استاندارد برهم كنش با ميدان هيگز (كه به بوزون هيگز مربوط مى شود) باعث جرم دار شدن ذرات مى شود. مدل استاندارد نمى تواند ساختار بسيار خاص برهم كنش هيگز را توضيح دهد.

ديدگاه سي. پي. اچ.

پاسخ اين مورد را مي توان در مكانيزم ميدان هيگز مشاهده كرد.

هفت - تصحيحات كوانتومى به وضوح براى بوزون هيگز جرم  بزرگى را محاسبه مى كنند كه نتيجه آن جرم بسيار زياد براى همه ذرات است. مدل استاندارد نمى تواند از چنين مشكلى اجتناب كند و در نتيجه مشكلات مفهومى مهمى را به وجود مى آورد.

ديدگاه سي. پي. اچ.

مكانيزم هيگز بايد بر مبناي كوچكرين مقدار ممكن انرژي بنا كرد.

چيزي كه در مكانيك كوانتوم براي جرم بوزون هيگز محاسبه مي كنند، در واقع بوزون هيگز واقعي نيست، بلكه تركيبي از سه بار- رنگ منفي، بار- رنگ مثبت و مغناطيس رنگ است. بوزون هيگز كمترين جرم ممكن در طبيعت را دارد.

هشت - مدل استاندارد نمى تواند گرانش را دربر گيرد، زيرا ساخت اين نيرو با سه نيروى ديگر يكسان نيست.

ديدگاه سي. پي. اچ.

گرانش خواص الكتريكي و مغناطيسي نشان مي دهد. بنابراين بايستي قبل از توضيح گرانش كوانتومي الكترومغناطيس و گرانش را با هم تركيب كرد. فصل 83: معادلات الكترومغناطيس و ميدان گرانشي

نه - مقدار جرم كوارك ها و لپتون ها (مثل الكترون نوترينوها) را نمى توان به وسيله مدل استاندارد توجيه كرد.

ديدگاه سي. پي. اچ.

بايستي با در نظر گرفتن هم ارزي نيرو و انرژي مدل جديدي جايگزين مدل استاندارد كرد.

ده - مدل استاندارد داراى سه فرآيند توليد ذرات است. جهان پيرامون ما فقط از ذرات فرآيند اول پر شده و اين فرآيند خودش به تنهايى يك نظريه سازگار ايجاد مى كند. مدل استاندارد هر سه فرآيند را توصيف مى كند، اما نمى تواند توضيح دهد چرا بيشتر از يك فرآيند وجود دارد.

ديدگاه سي. پي. اچ.

پاسخ را تنها مي توان در هم ارزي نيرو و انرژي جستجو كرد. اين ديدگاه مي تواند ما را به وحدت نيروها رهنمون شود. علاوه بر آن هم ارزي نيرو و انرژي بما نشان خواهد داد كه چگونه فرميونها توليد كننده ي بوزون هستند و بوزونها به نوبه خود فرميونها را توليد مي كنند.

توضيح گوردن كانه: در توضيح اين مسائل لازم به ذكر است، وقتى كه مى گويم مدل استاندارد نمى تواند پديده اى را توجيه كند، منظورم اين نيست كه نظريه تاكنون نتوانسته است آن را توجيه كند، ولى روزى خواهد توانست. بلكه مدل استاندارد بسيار مقيد است و هرگز نخواهد توانست پديده هاى فهرست شده بالا را توضيح دهد. تفسيرهاى محتملى وجود دارد. يكى از دلايلى كه توسعه به نظريه ابرتقارن را براى بسيارى از فيزيكدان ها جذاب مى كند، اين است كه اين نظريه مى تواند توضيحى را براى موارد بالا، غير از مورد دوم و سه تاى آخر ارائه دهد. نظريه ريسمان (كه در آن ذرات به جاى موجودات نقطه اى، موجودات يك بعدى بسيار كوچك هستند) سه تاى آخر را توضيح مى دهد. نگاه كنيد به پديده هايى كه مدل استاندارد قادر به توضيح آنها نيست، راهنماهايى براى چگونگى توسعه اين مدل هستند. اينكه مدل استاندارد نمى تواند به سئوالاتى جواب بدهد، چندان عجيب نيست. هر نظريه موفقى در علم تعداد پاسخ به پرسش ها را افزايش مى دهد ولى هنوز سئوالات بدون پاسخى هم وجود دارند. گذشته از اين، بالا رفتن آگاهى سئوالات جديدى پديد مى آورد كه قبلاً قابل بيان نبودند، اما تعداد پرسش هاى بنيادى پاسخ داده نشده كاهش مى يابد.
 

توضيح سي. پي. اچ. : مدل استاندارد و تئوري بيگ بنگ از نظريه هاي بسيار خوب و موفق هستند. اين نظريه ها نيز مانند همه ي نظريه هاي علمي در روند تاريخ علم نارسايي و مشكلات خود را بروز دادند. لذا نياز به جايگزين نظريه ي كامل تري دارند. نظريه سي. پي. اچ. بسيار ساده و شهودي است. علاوه بر آن با هم ارز سازي نيرو و انرژي مي تواند مرزهاي ناشناخته به روي ما بگشايد و مفاهيم جديدي در مورد فضا - زمان و بطوركلي از جهان ارائه مي دهد. نظريه سي. پي. اچ. در توجيه طبيعت فيزيكي اجسام، ابزار بسيار قدرتمندي است كه مي تواند كل ديدگاه هاي فلسفي و علمي بشريت را دگرگون كند. نظريه سي. پي. نيز مانند همه ي نظريه ها داراي اشكالات و ابهامات خاص خود است كه زمينه ي پژوهشهاي آتي را فراهم مي كند.

شاد و پيروز باشيد

حسين جوادي