পদার্থবিজ্ঞানে স্ট্রিং থিওরি হচ্ছে একধরনের গণিতনির্ভর তাত্ত্বিক কাঠামো দ্বারা বিন্দু সদৃশ কণা বা কণা পদার্থবিজ্ঞানকে একমাত্রিক তার বা স্ট্রিং দ্বারা প্রতিস্থাপন করা
অর্থাৎ স্ট্রিং তত্ত্ব অনুযায়ী দৈর্ঘ্য প্রস্থ উচ্চতা বিহীন কোনো গোল বিন্দু নেওয়া হলে এবং তাকে বহুগুণে বিবর্ধন করা গেলে সেখানে শুধু একমাত্রিক বিশাল লম্বা তার বা স্ট্রিং দেখা যাবে
স্ট্রিং তত্ত্ব অনুসারে প্রকৃতিতে প্রাপ্ত সকল মৌলিক কণাই আসলে একরকমের তার
এসব তার আবার বিভিন্ন কম্পাঙ্কে কাঁপছে
এসব তারের কম্পাঙ্কের ভিন্নতার কারণে বিভিন্ন রকম বৈশিষ্ট্যের মৌলিক কণিকার সৃষ্টি হয়
তারের কম্পণের পার্থক্যই এসব কণিকার আধান ভর নির্দিষ্ট করে দিচ্ছে
স্ট্রিং থিওরী একটি বিস্তৃত ও বৈচিত্রময় বিষয় যা পদার্থবিজ্ঞানের মৌলিক প্রশ্নগুলির সমাধান করার চেষ্টা করে
স্ট্রিং থিওরী দ্বারা কৃষ্ণগহ্ববর প্রারম্ভিক মহাবিশ্বের গঠনকৌশল পারমাণবিক পদার্থবিজ্ঞান এবং ঘনীভূত পদার্থবিজ্ঞানের নানাবিধ সমস্যাগুলিতে প্রয়োগ করা হয়েছে এবং এটি বিশুদ্ধ গণিতের বেশ কয়েকটি বড় উন্নয়নকে অনুপ্রাণিত করেছে
যেহেতু স্ট্রিং তত্ত্ব মহাকর্ষ এবং কণা পদার্থবিজ্ঞানের একটি সম্ভাব্য সমন্বিত বিবরণ প্রকাশ করে এজন্য স্ট্রিং তত্ত্বকে সবকিছুর তত্ত্ব বলেও অভিহিত করা হয়
সবকিছুর তত্ত্ব এমন এক গাণিতিক মডেল যা দ্বারা পদার্থের অবস্থা এবং সমস্ত বলকে একত্রে ব্যাখ্যা করা যায়
কোয়ান্টাম ক্রোমোডাইনামিক্সের অনুপস্থিতিতে স্ট্রিং থিওরিটি প্রথমত এর দশকে শক্তিশালী নিউক্লিয়ার পারমাণবিক তত্ত্বের তত্ত্ব হিসাবে গবেষণা করা হয়েছিল
পরবর্তীকালে এটি উপলব্ধি করা হয় যে বহুমাত্রিক বৈশিষ্ট্যগুলি যা পারমাণবিক পদার্থবিজ্ঞানের একটি তত্ত্বের মত স্ট্রিং তত্ত্বকে অনুপযুক্ত করে তোলে এটি মহাকর্ষের একটি কোয়ান্টাম তত্ত্বের জন্য একটি সম্ভাব্য প্রার্থী করেছে
স্ট্রিং তত্ত্বের প্রথম সংস্করণ বোসোনিক স্ট্রিং থিওরিটি বোসনের নামে পরিচিত কণার মাত্রা অন্তর্ভুক্ত করে
এটি পরে সুপার স্ট্রিং তত্ত্বের মধ্যে বিকশিত হয় যা বোসনগুলির মধ্যে সুপারসোমমেট্রি এবং ফাংশন নামে কণার শ্রেণীবিন্যাসের একটি সংযোগ স্থাপন করে
সুপার স্ট্রিং তত্ত্বের পাঁচটি সামঞ্জস্যপূর্ণ সংস্করণগুলি এর দশকের মাঝামাঝি সময়ে ধারণা করা হয়েছিল যে তারা একক তত্ত্বের একক তত্ত্বের সবকটি সীমিত ক্ষেত্রে এমথিওরি নামে পরিচিত
সালের শেষের দিকে তত্ত্ববিদরা অ্যাডএসসিএফটি পত্রিকা নামে পরিচিত একটি গুরুত্বপূর্ণ সম্পর্ক আবিষ্কার করেন যা স্ট্রিং থিওরিটিকে অন্য ধরনের শারীরিক থিওরির সাথে সম্পর্কিত করে যা কোয়ান্টাম ফিল্ড তত্ত্ব নামে পরিচিত
স্ট্রিং তত্ত্বের একটি চ্যালেঞ্জ হল যে সম্পূর্ণ তত্ত্বটি সব পরিস্থিতিতে সন্তোষজনক সংজ্ঞায়িত করে না
আরেকটি বিষয় হল তত্ত্বটি সম্ভাব্য ব্রডকাস্টের একটি বিশাল আড়াআতকে বর্ণনা করার কথা বলে মনে করা হয় এবং স্ট্রিং থিওরির উপর ভিত্তি করে কণা পদার্থবিজ্ঞানের তত্ত্বগুলি বিকাশের প্রচলন রয়েছে
এই সমস্যাগুলি সম্প্রদায়ের কিছু পদার্থবিদ্যা পদার্থবিজ্ঞানের এই পন্থা সমালোচনা এবং স্ট্রিং তত্ত্ব একীকরণ উপর অব্যাহত গবেষণা মূল্য দাবি করেছে
বিংশ শতাব্দীতে পদার্থবিজ্ঞানের আইন প্রণয়নের জন্য দুটি তাত্ত্বিক কাঠামো আবির্ভূত হয়
প্রথম আলবার্ট আইনস্টাইনের আপেক্ষিকতার সাধারণ তত্ত্ব একটি তত্ত্ব যা মহাকর্ষ বল এবং স্থান ও সময় গঠনকে ব্যাখ্যা করে
অন্যটি কোয়ান্টাম মেকানিক্স যা পরিচিত সম্ভাব্যতা নীতিগুলি ব্যবহার করে শারীরিক ঘটনা বর্ণনা করার জন্য একটি সম্পূর্ণ ভিন্ন সূত্র
এর দশকের শেষের দিকে এই দুইটি কাঠামো মহাবিশ্বের পর্যবেক্ষণযোগ্য বৈশিষ্ট্যসমূহকে ব্যাখ্যা করার জন্য পর্যাপ্ত প্রমাণিত হয়েছে মৌলিক কণাসমূহ থেকে পরমাণু থেকে নক্ষত্র এবং সমগ্র মহাবিশ্বের বিবর্তন
এই সফলতা সত্ত্বেও এখনও অনেক সমস্যা আছে যা সমাধান করা হবে
আধুনিক পদার্থবিজ্ঞানে গভীরতম সমস্যা হল কোয়ান্টাম মাধ্যাকর্ষণ সমস্যা
আপেক্ষিকতার সাধারণ তত্ত্বটি ক্লাসিক্যাল পদার্থবিজ্ঞানের কাঠামোর মধ্যে প্রণয়ন করা হয়েছে অন্য মৌলিক বাহিনীগুলি কোয়ান্টাম মেকানিক্সের কাঠামোর মধ্যে বর্ণনা করা হয়েছে
কোয়ান্টাম মেকানিক্সের মূলনীতির সাথে সাধারণ আপেক্ষিকতার সমন্বয় করার জন্য মাধ্যাকর্ষণের একটি কোয়ান্টাম তত্ত্ব প্রয়োজন কিন্তু যখন গুরুত্ত্বের প্রয়োগে কোয়ান্টাম তত্ত্বের স্বাভাবিক প্রক্রিয়াকরণ প্রয়োগ করা হয় তখন সমস্যাগুলি দেখা দেয়
কোয়ান্টাম মাধ্যাকর্ষণের ধারাবাহিক তত্ত্বের বিকাশের সমস্যা ছাড়াও পারমাণবিক নিউক্লিয়াস কালো গর্ত এবং প্রথম মহাবিশ্বের পদার্থবিজ্ঞানের অন্যান্য মৌলিক সমস্যা রয়েছে
স্ট্রিং থিওরিটি একটি তাত্ত্বিক কাঠামো যা এই প্রশ্নগুলির সমাধান করার চেষ্টা করে এবং অন্যান্য অনেকগুলি স্ট্রিং থিওরির জন্য প্রারম্ভিক বিন্দু হল ধারণা যে কণা পদার্থের বিন্দুমত কণাগুলিকে স্ট্রিং বলে একমাত্রিক বস্তু হিসেবে মডেল করা যায়
স্ট্রিং তত্ত্ব বর্ণনা করে কিভাবে স্ট্রিংটি স্পেস দ্বারা স্পেস করে এবং একে অপরের সাথে ইন্টারঅ্যাক্ট করে
স্ট্রিং তত্ত্বের একটি প্রদত্ত সংস্করণে কেবলমাত্র এক ধরনের স্ট্রিং রয়েছে যা সাধারণ স্ট্রিংয়ের একটি ছোট লুপ বা সেগমেন্টের মত দেখতে পারে এবং এটি বিভিন্ন উপায়ে কম্পন করতে পারে
স্ট্রিং স্কেলের চেয়ে বড় দূরত্বের স্কেল একটি স্ট্রিং কেবল একটি সাধারণ কণার মত দেখতে হবে যার ভর চার্জ এবং স্ট্রিং এর কম্পনশীল রাষ্ট্র দ্বারা নির্ধারিত অন্যান্য বৈশিষ্ট্য
এই ভাবে বিভিন্ন মৌলিক কণাগুলির সমস্ত স্ট্রিং হিসাবে দেখা যাবে
স্ট্রিং থিওরিতে স্ট্রিং এর কম্পনশীল স্টেটগুলির মধ্যে একটি মহাকর্ষীয় শক্তি বৃদ্ধি করে একটি কোয়ান্টাম মেকানিক্যাল কণা যা মহাকর্ষীয় শক্তি বহন করে
সুতরাং স্ট্রিং তত্ত্ব কোয়ান্টাম মাধ্যাকর্ষণ তত্ত্ব
গত কয়েক দশক ধরে স্ট্রিং থিওরির প্রধান বিকাশের একটি নির্দিষ্ট দ্বৈততা আবিষ্কার ছিল গাণিতিক রূপান্তরগুলি যা অন্যের সাথে একটি শারীরিক তত্ত্বকে সনাক্ত করে
স্ট্রিং থিওরি অধ্যয়নরত পদার্থবিদরা স্ট্রিং থিওরির বিভিন্ন সংস্করণগুলির মধ্যে কয়েকটি দ্ব্যর্থতা আবিষ্কার করেছেন এবং এর ফলে ধারণা করা হয়েছে যে স্ট্রিং থিওরির সমস্ত সুসংগত সংস্করণ এমতত্ত্ব নামে পরিচিত একক কাঠামোর মধ্যে রয়েছে
স্ট্রিং থিওরির গবেষণায় কালো ছিদ্রের প্রকৃতি এবং মহাকর্ষীয় মিথস্ক্রিয়া সম্পর্কে অনেকগুলি ফলাফল দেখা যায়
কালো বিভ্রমের কোয়ান্টাম দিক বুঝতে একটি প্রচেষ্টা যখন উত্থাপিত কিছু বিবাদ আছে এবং স্ট্রিং তত্ত্ব কাজ এই বিষয় স্পষ্ট করার চেষ্টা করেছে
সালের শেষের দিকে এই লাইনটি ডিসিটারকনফরমাল ফিল্ড থিওরির সাথে যোগাযোগ বা এডএসসিএফটি আবিষ্কারের পরিণতির পরিণতি লাভ করে
এটি একটি তাত্ত্বিক ফলাফল যা স্ট্রিং তত্ত্বকে অন্যান্য শারীরিক তত্ত্বের সাথে সম্পর্কিত করে যা তত্ত্বগতভাবে ভাল বোঝা যায়
অ্যাডএসসিএফটি পত্রিকাটি ব্ল্যাক হোল এবং কোয়ান্টাম মাধ্যাকর্ষণ গবেষণার জন্য প্রযোজ্য এবং পারমাণবিক এবং ঘনবসতিযুক্ত পদার্থবিজ্ঞান সহ অন্যান্য বিষয়গুলিতে এটি প্রয়োগ করা হয়েছে
যেহেতু স্ট্রিং তত্ত্ব মহাকর্ষ সহ সব মৌলিক মিথস্ক্রিয়া সংযোজন করে তাই অনেক পদার্থবিজ্ঞানী আশা করেন যে এটি আমাদের মহাবিশ্বকে সম্পূর্ণরূপে বর্ণনা করে যা সবকিছুকে একটি তত্ত্ব বলে
স্ট্রিং থিওরির বর্তমান গবেষণার একটি লক্ষ্য হল তত্ত্বের একটি সমাধান খুঁজে বের করা যা মৌলিক কণাগুলির পরিমার্জিত বর্ণালীকে পুনরাবৃত্তি করে একটি ছোট মহাজাগতিক ধ্রুবক সঙ্গে অন্ধকার বিষয় এবং মহাজাগতিক মুদ্রাস্ফীতির জন্য একটি সুসংহত প্রক্রিয়া
এই লক্ষ্যগুলির দিকে অগ্রগতি থাকলেও স্ট্রিং থিওরিটি কতটুকু বর্ণনা করে তা বাস্তব জগৎ বা তত্ত্ব কতটুকু স্বাধীনতা বর্ণনা করে তা বর্ণনা করে
স্ট্রিং তত্ত্বের একটি চ্যালেঞ্জ হল যে সম্পূর্ণ তত্ত্বটি সব পরিস্থিতিতে সন্তোষজনক সংজ্ঞায়িত করে না
স্ট্রিং এর ছড়িয়ে পড়া সবচেয়ে সহজবোধ্যভাবে প্রতিবন্ধকতা তত্ত্বের পদ্ধতি ব্যবহার করে সংজ্ঞায়িত করা হয় তবে সাধারণভাবে স্ট্রিং তত্ত্বকে অনাবশ্যকভাবে সংজ্ঞায়িত করার জন্য তা জানা যায় না
এটি এমন কোনও নীতিমালা নাও পরিষ্কার করে যে স্ট্রিং থিওরিটি তার ভ্যাকুয়াম রাষ্ট্রকে বেছে নেয় এমন কোনও তত্ত্ব নেই যা আমাদের মহাবিশ্বের বৈশিষ্ট্য নির্ধারণ করে এমন শারীরিক অবস্থা
এই সমস্যাগুলি সম্প্রদায়ের কিছু কিছু পদার্থবিজ্ঞানের একীকরণ এই পন্থা সমালোচনা এবং এই সমস্যার উপর অবিরত গবেষণা মূল্য জিজ্ঞাসা নেতৃত্বে আছে
ইলেকট্রোম্যাগনেটিক ফিল্ডের মতো শারীরিক বস্তুর কোয়ান্টাম মেকানিক্স প্রয়োগ যা স্থান ও সময়কে বর্ধিত করে কোয়ান্টাম ফিল্ড তত্ত্ব নামে পরিচিত
কণার পদার্থবিজ্ঞানে কোয়ান্টাম ফিল্ড থিওরিগুলি মৌলিক কণার বোঝার জন্য ভিত্তি তৈরি করে যা মৌলিক ক্ষেত্রগুলির মধ্যে উত্সাহ হিসাবে বিবেচিত হয়
কোয়ান্টাম ফিল্ড থিওরিতে এক সাধারণত বিশৃঙ্খলা তত্ত্বের কৌশল ব্যবহার করে বিভিন্ন শারীরিক ঘটনাগুলির সম্ভাব্যতাগুলি নির্ণয় করে
বিংশ শতাব্দীর প্রথমার্ধে রিচার্ড ফাইমান এবং অন্যদের দ্বারা উন্নত প্রতিক্রিয়াশীল কোয়ান্টাম ক্ষেত্র তত্ত্ব গণিত সংগঠিত করার জন্য ফেয়েনম্যান ডায়াগ্রামস নামে বিশেষ চিত্র ব্যবহার করে
এক এই চিত্রটি যেভাবে বিন্দুমত কণা এবং তাদের মিথস্ক্রিয়াগুলির পাথকে চিত্রিত করে
স্ট্রিং থিওরির জন্য প্রারম্ভিক বিন্দু হল ধারণা যে কোয়ান্টাম ফিল্ড তত্ত্বের বিন্দুমত কণার স্ট্রিংগুলি একমাত্রিক বস্তু হিসাবে মডেল করা যায়
সাধারণ কোয়ান্টাম ফিল্ড থিওরিতে ব্যবহার করা প্রতিক্রিয়া তত্ত্ব সাধারণকরণ দ্বারা স্ট্রিংগুলির মিথস্ক্রিয়াটি বেশ সহজভাবে সংজ্ঞায়িত করা হয়