لئونارد ساسکیند: پدر نظریه ی ریسمان

به گزارش بیگ بنگ، ساسکیند یکی از بزرگترین فیزیکدانان بزرگ نظری در جهان می باشد، اما در آغاز اینگونه نبود، وی در خاطرات خود تعریف می کند: «وقتی ۱۶ سالم بود لوله کش بودم، تعمیر توالت ها، مجاری فاضلاب ها و… در آپارتمان های برانکس جنوبی و این کاری نبود که بخواهم در بقیه ی زندگی خود آن را ادامه دهم! هر وقت در فیزیک تشبیهاتی انجام می دهم به نظر خودم ارتباطی نزدیک با لوله کشی پیدا می کند! تشبیهی که بارها و بارها برای سیاهچاله ها به کار برده ام آبی است که از راه لوله پایین می رود. بعضی ها حتی گفته اند که ابداع تئوری ریسمان که ارتباط نزدیکی با لوله دارد باید کار ساسکیند لوله کش باشد.!»

 اولین پژوهش جدی که ساسکیند انجام داد، زمانی بود که وی مقاله ی گابریل ونزیانو را خوانده بود و معادلاتی که برای توصیف برهمکنش نیروی قوی توسط ونزیانو ارائه شده بودند ساسکیند را حسابی کنجکاو کرده بود. ساسکیند در این رابطه می گوید:« وقتی فرمول را روی کاغذ نوشتم، به خودم گفتم من حتی ازش سر در نمیارم! گفتم این دیگه چیه!؟» ساسکیند برای بررسی بیشتر به اتاق زیر شیروانی خودش پناه برد، او فهمید که روابط ریاضی ونزیانو واقعا نیروی قوی را توصیف می کنند، اما او در پس آن نمادهای انتزاعی ریاضی یک ایده ی جدیدی را در نظر داشت.

 ساسکیند می گوید: « من با آن معادلات گنگ بازی کردم، از روی آنها تقلید کردم، نشستم توی اتاق زیر شیروانی و دو ماه روی آنها فکر کردم. اولین چیزی که توانستم در آنها ببینم این بود که متوجه شدم نوع جدیدی از ذرات را توصیف می کنند، ذراتی که دارای ساختار درونی بودند. ساختاری که می توانست مرتعش شود، این یعنی آنکه آنها تنها ذرات نقطه ای نبودند، من متوجه شدم آن چه در اینجا توصیف شده یک ریسمان است، یک ریسمان ارتجاعی شبیه یک نوار کشی، یا یک نوارکشی که از وسط نصف شده باشد و این نوار کشی نه تنها می تواند کش بیاید بلکه می تواند جنبش هم داشته باشد، این حالت دقیقا با روابط ریاضی همخوانی داشت.»

 ساسکیند ایده ی خود را نوشت و ایده ی انقلابی ریسمان ها را معرفی کرد، اما پیش از آن که مقاله اش منتشر شود می بایستی ابتدا توسط هیئتی از کارشناسان بررسی می شد. وی چنین می گوید: « من کاملا متقاعد شده بودم که وقتی مقاله ی من را برگردانند خواهند گفت که ساسکیند اینشتین بعدی است، یا شاید حتی نیوتن بعدی باشد! اما وقتی جواب آن آمد، گفته بودند که این مقاله آنقدرها هم خوب نیست، شاید بهتر باشد که چاپ نشود. من واقعا خشکم زده بود، افسرده شدم، ناراحت شدم، نتیجه ی آن این شد که رفتم خونه و قهر کردم.»

  در آن دوره جریان اصلی علم می رفت که ظاهر ذرات را به صورت نقطه ای بپذیرد نه به شکل ریسمان، اما در دهه های بعدی هر چه بیشتر فیزیکدانان ذرات بنیادی با مشکلات حل نشدنی روبه رو می شدند، دیده می شد که ایده ی انقلابی ساسکیند می تواند عاری از این تناقضات باشد. یکی از کارهای مهم علمی دیگری که ساسکیند در آن نقش به سزایی داشته، پژوهش درباره ی سیاهچاله هاست. علاقه ی ساسکیند به سیاهچاله ها ۳۰ سال پیش وقتی به سخنرانی استیون هاوکینگ گوش میداد آغاز شد، این سخنرانی واکنش تندی را برانگیخت. ساسکیند: « اولین باری که به حرف های هاوکینگ گوش دادم، او در در سخنرانی خود در سان فرانسیسکو ادعای عجیبی را مطرح کرد، گفت که به نظر می رسد سیاهچاله ها اصل بسیار بنیادی علم فیزیک به نام پایستگی اطلاعات را زیر پا می گذارند.»

 از نظر اصول بنیادی فیزیک این یک فاجعه بود، اصول بنیادی فیزیک می گوید که اطلاعات از بین نمی رود. حال آنکه هاوکینگ ادعا کرده بود که محل های خاصی در جهان وجود دارد که این قانون می تواند شکسته شود! بنابراین هنگامی که اطلاعات وارد یک سیاهچاله می شود چه اتفاقی برای آن می افتد؟ جواب هاوکینگ این بود که اطلاعات پس از ورود به سیاهچاله از جهان ما برای همیشه ناپدید می شود و آنها کاملا از بین می روند. جنگی بین دو دانشمند متفکر روی داده بود. از یک سو استیون هاوکینگ و از سوی دیگر لئونارد ساسکیند(جنگ سیاهچاله ها!) توضیحات بیشتر در خصوص “جنگ سیاهچاله ها” را در ویدئوی زیر مشاهده کنید:

 ساسکیند کاملا با ایده ی هاوکینگ مخالف بود، او ۱۰ سال تلاش کرد اشکالی را در نظریه ی هاوکینگ درباره ی اینکه چگونه سیاهاچاله ها ماده ای بلعیده شده را ساطع می کنند پیدا کند. پس از چندی ساسکیند از زاویه ای دیگر به این مشکل نگریست. او توانست با استفاده از نظریه ی ریسمان که خود از پیشگامان آن بود این تناقض را حل کند. او با محاسبات خود دریافت که می توان به نوعی افق رویداد سیاهچاله را به مرکز سیاهچاله ربط داد. در صورتی که هاوکینگ می گفت که هیچ ارتباط فیزیکی بین مرکز سیاهچاله و افق رویدادش وجود ندارد. ساسکیند در نهایت شگفتی دریافت که اگر یک شیء به مرکز سیاهچاله وارد شود، اطلاعات سه بعدی آن شیء به صورت دو بعد به روی سطح افق رویداد نگاشته می شود! به عبارتی اطلاعات سه بعدی مرکز سیاهچاله بر روی افق رویدادش به صورت دو بعدی نمایش داده می شود.

 ساسکیند برای این روش مشاهده ی وقایع نامی گذاشته است: اصل تمام نگاری. به این ترتیب مشکل فقدان اطلاعات در درون سیاهچاله به راحتی حل شد. هر شیئی که وارد سیاهچاله می شود اثرش را هم بر جرم مرکزی و هم روی تمام نگار لرزان روی افق رویداد می گذارد. در سال ۲۰۰۴ در نهایت استیون هاوکینگ در کنفرانسی شکست خود را پذیرفت. سیاهچاله ها اطلاعات را از بین نمی برند، ساسکیند در نهایت جنگ سیاهچاله ها را برد؛ ولی تنها دستاوردش این نبود چون این نظریه فقط در مورد سیاهچاله ها کاربرد نداشت بلکه دانشمندان را بر آن داشت تا به واقعیت از دریچه ای تازه نگاه کنند. ساسکیند در سال ۱۹۹۸ برنده ی جایزه ی ساکورایی شده است. از کتابهایی که او به نگارش در آورده میتوان به: ۱- چشم انداز کیهانی ۲- جنگ سیاهچاله ها ۳ – مکانیک کوانتومی ۴- سری کتابهای حداقل های نظری، اشاره کرد.