الأوتار (الفيزياء)

📅 آخر تحديث: ٢٣ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٣ يوليو ٢٠٢٦
الموسوعة الحرة

في الفيزياء ، يُعدّ الوتر كيانًا فيزيائيًا يُفترض وجوده في نظرية الأوتار والمواضيع ذات الصلة. وعلى عكس الجسيمات الأولية ، التي تُعرّف بأنها عديمة الأبعاد أو نقطية، فإن الأوتار كيانات ممتدة أحادية البعد. [ 1 ] غالبًا ما يهتم الباحثون بنظريات الأوتار لأن النظريات التي تكون فيها الكيانات الأساسية أوتارًا بدلًا من جسيمات نقطية تتمتع تلقائيًا بالعديد من الخصائص التي يتوقع بعض الفيزيائيين وجودها في نظرية أساسية للفيزياء. ومن أبرز هذه الخصائص، أن نظرية الأوتار التي تتطور وتتفاعل وفقًا لقواعد ميكانيكا الكم ستصف تلقائيًا جاذبية الكم .

ملخص

في نظرية الأوتار، قد تكون الأوتار مفتوحة (تشكل قطعة مستقيمة بنقطتي نهاية) أو مغلقة (تشكل حلقة دائرية)، وقد تمتلك خصائص مميزة أخرى. [ 2 ] قبل عام 1995، كانت هناك خمس نسخ معروفة من نظرية الأوتار تتضمن فكرة التناظر الفائق (تُعرف هذه الخمس بنظريات الأوتار الفائقة )، ونسختان لا تتضمنان التناظر الفائق تُعرفان بنظريات الأوتار البوزونية ، والتي اختلفت في نوع الأوتار وفي جوانب أخرى. يُعتقد اليوم أن هذه النظريات المختلفة للأوتار الفائقة تنشأ كحالات حدية مختلفة لنظرية واحدة تُسمى نظرية-إم .

في نظريات الأوتار في فيزياء الجسيمات، تكون الأوتار متناهية الصغر، أصغر بكثير مما يمكن رصده في مسرعات الجسيمات الحالية. يبلغ طول الأوتار المميز عادةً حوالي طول بلانك ، أي ما يقارب 10⁻³⁵ متر ، وهو المقياس الذي يُعتقد أن تأثيرات الجاذبية الكمومية تصبح عنده ذات أهمية. لذلك، على مقاييس طول أكبر بكثير، مثل تلك المرئية في مختبرات الفيزياء، تبدو هذه الكيانات كجسيمات نقطية صفرية الأبعاد. تستطيع الأوتار الاهتزاز كمذبذبات توافقية ، وتُفسَّر حالات الاهتزاز المختلفة للوتر نفسه على أنها أنواع مختلفة من الجسيمات. في نظريات الأوتار، تُشكِّل الأوتار المهتزة بترددات مختلفة الجسيمات الأساسية المتعددة الموجودة في النموذج القياسي الحالي لفيزياء الجسيمات. كما تُدرس الأوتار أحيانًا في الفيزياء النووية حيث تُستخدم لنمذجة أنابيب التدفق .

أثناء انتشار الوتر عبر الزمكان ، يرسم سطحًا ثنائي الأبعاد يُسمى سطح العالم . وهذا يُشابه خط العالم أحادي البعد الذي يرسمه جسيم نقطي. تُوصف فيزياء الوتر باستخدام نظرية المجال المطابق ثنائية الأبعاد المرتبطة بسطح العالم. كما أن لصيغة نظرية المجال المطابق ثنائية الأبعاد تطبيقات عديدة خارج نظرية الأوتار، على سبيل المثال في فيزياء المادة المكثفة وبعض فروع الرياضيات البحتة .

أنواع السلاسل النصية

الأوتار المغلقة والمفتوحة

يمكن أن تكون الأوتار مفتوحة أو مغلقة. الوتر المغلق هو وتر ليس له طرفان، وبالتالي فهو مكافئ طوبولوجيًا لدائرة . أما الوتر المفتوح ، فله طرفان، وهو مكافئ طوبولوجيًا لخط مستقيم. لا تحتوي جميع نظريات الأوتار على أوتار مفتوحة، ولكن يجب أن تحتوي كل نظرية على أوتار مغلقة، لأن التفاعلات بين الأوتار المفتوحة يمكن أن تؤدي دائمًا إلى أوتار مغلقة.

كانت نظرية الأوتار من النوع الأول أقدم نظرية للأوتار الفائقة التي تتضمن أوتارًا مفتوحة . ومع ذلك، فقد أظهرت التطورات في نظرية الأوتار في التسعينيات أنه ينبغي دائمًا اعتبار الأوتار المفتوحة منتهية عند درجة حرية فيزيائية جديدة تسمى أغشية D ، وقد اتسع نطاق الاحتمالات للأوتار المفتوحة بشكل ملحوظ.

ترتبط الأوتار المفتوحة والمغلقة عمومًا بأنماط اهتزازية مميزة. أحد أنماط اهتزاز الوتر المغلق يُعرف باسم الجرافيتون . في بعض نظريات الأوتار، يُعتبر الاهتزاز ذو الطاقة الأدنى للوتر المفتوح هو التاكيون ، ويمكن أن يخضع لتكثيف التاكيون . تُظهر أنماط اهتزازية أخرى للأوتار المفتوحة خصائص الفوتونات والغلوونات .

توجيه

يمكن أن تمتلك الأوتار أيضًا اتجاهًا ، والذي يمكن اعتباره "سهمًا" داخليًا يميز الوتر عن الوتر ذي الاتجاه المعاكس. في المقابل، الوتر غير الموجه هو الوتر الذي لا يحتوي على مثل هذا السهم.

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ بيكر، كاترين؛ شوارتز، جون هـ.؛ بيكر، ميلاني (2007). نظرية الأوتار ونظرية إم: مقدمة حديثة . كامبريدج، نيويورك: مطبعة جامعة كامبريدج. ص  6. ISBN 978-0-511-25653-0.
  2. ↑ بولشينسكي، جوزيف جيرارد (2004). نظرية الأوتار. المجلد 1: مقدمة في الأوتار البوزونية / جوزيف بولشينسكي (طبعة معاد طباعتها ). كامبريدج: مطبعة جامعة كامبريدج. ISBN  978-0521633031.