اگر سفر با سرعت بیش از نور ممکن بود؟
اگرچه نظریات اینشتین بر این پایه
هستند که هیچ چیز قادر به سفر با سرعت بیش از نور نیست، اما دو دانشمند
معادلات وی را گسترش داده‌اند تا رویدادهای احتمالی را در صورت امکان‌پذیر
بودن عکس این نظریات به نمایش بگذارند.
دانشمندان دانشگاه آدلاید استرالیا با وجود منع واضح
برای وجود چنین سرعتی در نظریه نسبیت خاص اینشتین اظهار کرده‌اند که این
نظریه در حقیقت خود را براحتی معطوف توصیفی از سرعتهای بیشتر از سرعت نور
کرده است.
نظریه نسبیت خاص که در سال ۱۹۰۵ توسط
اینشتین مطرح شده، از ارتباط مفاهیمی مانند سرعت سخن گفته است. یک ناظر
متحرک سرعت یک جسم در حال حرکت را متفاوت از آنچه یک ناظر ثابت می‌بیند،
اندازه‌گیری می‌کند. 
علاوه بر آن نسبیت از مفهوم اتساع زمان
رونمایی کرده که طبق آن هر چه سریع‌تر حرکت کنیم، زمان آرامتر می‌گذرد. از
این رو مسافران بر روی یک فضاپیمای فوق سریع مدت زمان سفر خود را بسیار
کمتر از ناظران زمینی درک خواهند کرد.
در عین حال اثر نسبیت خاص زمانی که سرعت
نسبی دو انسان یا تفاوت میان سرعتهای مربوطه آنها به بیش از سرعت نور برسد،
در هم خواهد شکست. این محققان در پژوهش خود که در مجله Proceedings of the
Royal Society A: Mathematical and Physical Sciences منتشر شده، این
نظریه را برای جایگزینی یک سرعت نسبی نامحدود گسترش داده‌اند.
جالب‌تر این که هیچ یک از معادلات اصلی
اینشتین و نه نظریه جدید گسترش یافته، نمی‌توانند اجسام عظیم در حال حرکت
در سرعت نور را توصیف کنند. در این جا هر دو گروه معادلات به تکینگی‌های
ریاضی تجزیه شده‌اند که ویژگیهای فیزیکی در آن قابل توصیف نیست.
در واقعیت، تکیدگی، جهان را به دو بخش
تقسیم می‌کند: جهانی که همه چیز آهسته‌تر از سرعت نور حرکت می‌کند و جهانی
که همه‌چیز از سرعت بیشتری برخوردار است. قوانین فیزیک در این دو عرصه
کاملا متفاوت می‌تواند باشد.
از بعضی جهات، جهان پنهان، ماورای سرعت
نور بنظر کاملا نامعلوم است. معادلات این محققان نشان داده که برای مثال با
بیشتر شدن سرعت فراصوت یک فضاپیما، احتمالا جرم بیشتری را از دست بدهد و
در سرعت نامحدود، جرم آن صفر می‌شود.
اگرچه این دانشمندان علیرغم تکیدگی برای
قبول کردن اینکه سرعت نور مانند یک دیوار غیر قابل عبور بوده، آماده
نیستند. آنها این مسأله را با عبور از دیوار صوتی مقایسه کرده‌اند. پیش از
اینکه چاک ییگر به عنوان اولین انسان با سرعت بیشتر صوت در سال ۱۹۴۷ سفر
کند، بسیاری از کارشناسان امکان آن را زیر سوال برده بودند.
منبع : علم پرس
تله‌پورتیشن کوانتومی و روشی جدید برای رمزنگاری اطلاعات
بعد از اعلام رسمی انتقال اطلاعات در
دوربری کوانتومی اطلاعات در مسافت ۱۵۰ کیلومتری آنهم در جو پرتلاطم جزایر
قناری، حالا آنها برای چالش جدی‌تری آماده می‌شوند که نقل و انتقال ذره‌ای
بنیادین در فضاست.
هر چند مثل مجموعه استار ترک (پیشتازان
فضا) نمی‌توان انسان‌ها را به این طریق منتقل کرد، اما نقل و انتقال
اطلاعات به صورت رمز گذاری شده و غیر قابل دسترس به صورت کوانتومی امروز از
همیشه نزدیکتر است.
بر اساس اطلاعات منتشر شده در مجله نیچر،
آنتوان زیلینگر و همکارانش از موسسه اپتیک و اطلاعات کوانتومی در وین
توانسته‌اند یک فوتون را در فاصله ۱۴۳ کیلومتری بین دو جزیره تنریف و
لاپالما از مجمع‌الجزایر قناری دوربری کنند.
دوربری کوانتومی (کوانتوم تله‌پورتیشن)
روشی است که در آن اطلاعات را بین دو نقطه بدون پیمودن فاصله بین آن دو
نقطه جابجا می‌کنند. پیش از این یک تیم چینی گزارش کرده بود که توانسته
دوربری کوانتومی یک فوتون را در فاصله ۹۰ کیلومتری انجام دهد.
در این اقدام تعدادی فوتون واقعا از نظر
فیزیکی بین دو نقطه جابجا شده‌اند، اما این کار فقط با انجام درهم‌تنیدگی
منابع انجام می‌شود. اطلاعات نشان می‌دهد که فوتون‌ها باید واقعا منتقل شده
باشند، چون قطبیدگی و بقیه مشخصات فوتون‌ها منتقل شده‌اند، یعنی ذره
دوربری شده ابتدا در یک مکان بوده و سپس در مکان دیگری پدید آمده آست.
پیوستگی کوانتومی
این اتفاق کاملا
امکان‌پذیر است، زیرا فوتون‌ها در یک تجربه دوربری پیوند ناگسستنی با هم
پیدا می‌کنند و هر چه برای یکی روی دهد، بدون در نظر گرفتن فاصله آنها
برای آن یکی هم روی خواهد داد. این چیزی است که اینشتین آن را کنش شبح‌وار
فاصله می‌نامید. این اتفاق چیزی شبیه ارسال فکس است، با این تفاوت که در
لحظه انتقال اطلاعات، اصل اطلاعات از بین می‌رود و کپی بدون تفاوتی از آن
به وسیله پیچیدگی کوانتومی پدید می‌آید.
روش درهم‌تنیدگی انتخابی هم به ذره‌ای
بستگی دارد که قرار است دوربری شود. برای مثال برای دوربری اتم‌های باردار
باید از یونهای درهم‌تنیده استفاده کنید؛ اما برای فوتون‌ها باید
فوتون‌های قطبی شده را درهم‌تنیده کنید. روش‌های متفاوتی برای این
درهم‌تنیدگی وجود دارد که با هر مطالعه جدید جزئیات بسیار زیاد و پیچیده به
آن اضافه می‌شود. با این همه انجام این کار در فواصل طولانی بسیار مشکل
است و هر گونه اغتشاش جوی می‌تواند در روند آن اخلال ایجاد کند.
زیلینگر و همکارانش هم اختلال‌های محیطی
را از چالش‌های مهم بر سر راه تکنیک‌های حال حاضر دوربری می‌دانند. در
آزمایش جزایر قناری زیلینگر و همکارانش از دو مسیر نوری، یکی کلاسیک و
دیگری نوری استفاده کردند. هدف آنها هم دوربری فوتون‌های قطبی شده بین دو
نقطه بود که معمولا در آزمایش‌های انتقال اطلاعات با نام‌های آلیس و باب
شناخته می‌شوند. مسیر کلاسیک می‌تواند دو فوتون را بین دو نقطه جابجا کند،
یکی به آلیس و دیگری به باب که برای ایجاد در منبع درهم‌تنیده به کار
می‌روند. اما مسیر کوانتومی به آلیس و باب اجازه می‌دهد که اطلاعات قطبش
فوتون‌ها را با هم به اشتراک بگذارند. سپس در این فرآیند این فوتون‌ها
جابجا می‌شوند. اما فایده این همه دردسر کوانتومی چیست؟
نقل و انتقال امن اطلاعات مهم‌ترین فایده
این همه دردسر است. تیم تحقیقات این پروژه می‌گویند در آینده نقل وانتقال
کوانتومی بین ماهواره و زمین انجام‌پذیر خواهد بود که امنیت بسیار بالایی
دارد. در واقع پیمودن این فاصله بسیار سخت‌تر از طی کردن فاصله بین زمین و
ماهواره‌هاست. تنها مشکل در این میان دقت بسیار بالایی است که کنترل
سیستم‌های کوانتومی می‌طلبد. مثلا کنترل جابجایی‌های کوانتومی در یک
کامپیوتر بسیار آسان‌تر از کنترل آنها در فواصل طولانی با ذرات بزرگتر
است. زیلینگر می‌گوید: «برای اشیاء معمولی وماکروسکوپیک درهم‌تنیدگی بسیار
پیچیده می‌شود و لحظه‌ای قطع ارتباط، آن را از بین می‌برد.» بنابراین چنین
کاری برای ابعاد بزرگ به هیچ عنوان امکان‌پذیر نیست.
برهم‌نهی کوانتومی
گربه شرودینگر مثالی از برهم‌نهی کوانتومی
کوانتومی است که قابل انطباق بر دو اشعه نور است که به ترتیب می‌توانند به
جای گربه مرده و گربه زنده در نظر گرفته شوند. این مثال اشاره می‌کند که
یک گربه که در جعبه‌ای در بسته قرار دارد، تاوقتی جعبه بسته بماند، به صورت
متناقضی می‌تواند در یک زمان هم زنده و هم مرده باشد. این نمودارها از روی
آمار و ارقام به دست آمده در ورودی و خروجی این آزمایش به دست آمده است.
برگرفته از خبرآنلاین
کوچکترین شیء کائنات چیست؟
شاید اندازه کوچکترین شیء جهان چیزی در حدود طول پلانک برابر با ۱٫۶ در ۱۰ به توان منفی ۳۵ باشد.
پیش از این تصور می شد که دانه های ریز شن، قدیمی ترین
شیئ در عالم محسوب می شوند، اما این نظریه با کشف اتم و قابلیت تقسیم شدن و
شناسایی پروتون، نوترون و الکترون منتفی شد.
سپس دانشمندان کشف کردند که پروتون و نوترون از ذرات بنیادی ریزتری به نام کوارک تشکیل شده اند.
پروفسور «اندی پارکر» محقق فیزیک انرژی بالا (ذرات بنیادی) دانشگاه
کمبریج تأکید می کند: در شرایط فعلی قادر به مشاهده شواهدی از وجود چیزی
درون کوارک نیستیم.
وی در خصوص غیر قابل تقسیم بودن کوارک ها خاطر نشان می کند: محققان هنوز
نمی دانند که آیا آنها کوچکترین بیت ماده هستند یا ذرات جزئی تر دیگری نیز
در کائنات وجود دارد.
به نظر می رسد که ذرات بنیادی مانند کوارک و الکترون مانند نقاط منفرد
از ماده عمل می کنند. بر اساس نظریه ابرریسمان، تمام ذرات به جای حالت نقطه
مانند در واقع حلقه های کوچکی از رشته هستند و هیچ چیزی امکان نزدیک شدن
به این حلقه رشته ای را ندارد، اما دانشمندان تاکنون شواهد تجربی برای صحت
این نظریه به دست نیاورده اند.
یکی دیگر از مدعیان کوچکترین شیئ کائنات، مرکز سیاهچاله است. در زمانیکه
ماده در یک فضای کوچک متراکم شده است، سیاهچاله شکل می گیرد، اما
دانشمندان معتقد نیستند که سیاهچاله ها دارای چگالی بی نهایت باشند.
«پروفسور» پارکر تأکید می کند: حدس من این است که سیاهچاله ها کمی
کوچکتر از کوارک هستند، اما دارای چگالی بی نهایت نیستند. آنها احتمالا
چندین میلیون برابر کوچکتر از فاصله ای هستند که تاکنون مشاهده کرده ایم.
طول پلانک (۱٫۶ در ۱۰ به توان منفی ۳۵) بیش از اندازه کوچک است که توسط
دستگاه های مختلف قابل اندازه گیری باشد؛ احتمالا ذرات ابرریسمان یا ذرات
بنیادی دیگر می توانند اندازه ای در حد طول پلانک داشته باشند.
منبع : علم پرس
تأکید دوباره بر امکان سفر به آینده؛ سفر به گذشته و تضادهای پیچیده
درحالی که ایده سفر در زمان به عنوان یکی از موضوعات فیلمهای علمی تخیلی
به تصویر کشیده می شود یک دانشمند موسسه فناوری ماساچوست با تصدیق اینکه
سفر در زمان با قوانین فیزیک سازگار است، گفت: تردیدی در این مسئله نیست که
می‌توان به آینده سفر کرد.
ادوارد فرهی مدیر مرکز فیزیک نظری موسسه فناوی ماساچوست
اظهار داشت: سفر در زمان با قوانین فیزیک برای تغییر سرعت حرکت ساعت سازگار
است، تردیدی نیست که می توان به آینده سفر کرد.
این درحالی است که فرهی یادآور شد: اکثر فیزیکدانها فکر می کنند که می توان به آینده سفر کرد اما بازگشت از آن مسئله پیچیده تری است.
ریشه ایده سفر در زمان از نظریه نسبیت انیشتین گرفته شده که نشان می
دهند چگونه مسئله گذشت زمان نسبتی است و بستگی به سرعت سفر در زمان دارد.
هرچقدر سریع تر پیش ببرید به زمان بیشتری برای حرکت آرام نیاز دارید، برای
مثال فردی که با یک فضاپیمای بسیار سریع سفر می کند سفری را در دو هفته
تجربه می کند که برای افرادی که روی زمین هستند ۲۰ سال بوده است.
در این میان، فردی که می خواهد به یک دوره مشخص از آینده سفر کند باید سوار یک وسیله نقلیه بسیار سریعی شود که زمان را بکشد.
فرهی یادآور شد: وقتی که انیشتین این مسئله را بیان کرد که جریان زمان یک مسئله ثابت نیست، موضوع بسیار مهمی بود.
اگرچه این نوع دستکاریها بر سرعتی تأثیر می گذارد که زمان به جلو حرکت
می کند، مهم نیست که سرعت شما چقدر است، زمان همچنان به آینده حرکت می کند و
دانشمندان نمی توانند پیش بینی کنند که سفر به گذشته چگونه امکان پذیر می
شود.
برخی راه حلهای عجیب و غریب برای معادلات انیشتین وجود دارد که اظهار می
دارد سفر به گذشته ممکن است میسر باشد اما این کار نیازمند نیمی از جرم
کیهان در قالب انرژی است و ممکن است کل کیهان را از بین ببرد.
حتی اگر علم یک شیوه برای سفر به گذشته بیابد، تضادهای مشکل آفرین در این میان مطرح می شوند.
براساس اظهارات فرهی، اگر بتوانید به گذشته سفر کنید ممکن است والدین
خود را از ازدواج و به دنیا آوردن خودتان منصرف کنید، و برخی از افراد ممکن
است تصور کنند در اینجا داستان خاتمه می یابد.
اما از آنجا که فیزیک ایده سفر در زمان را غیر ممکن نمی داند درها برای راه حل های آینده باز می ماند.
منبع : علم پرس
پرندگان و ریاضی فراکتالی
به تازگی گروهی از محققان اروپایی در مطالعاتی دریافته‌اند الگوی
پرواز برخی پرندگان مانند مرغان دریایی از الگوهای ریاضی پیچیده‌ای به نام
فراکتال‌ها تبعیت می‌کند. فراکتال مبحثی در علم ریاضی است که موضوع آن،
الگوهاو مدل‌های تکرار شونده است.
واژه
فراکتال مشتق از واژه لاتینی فراکتوس به معنی تکه‌تکه شده و بخش‌بخش شده
است که برای اولین بار سال۱۳۵۴ خورشیدی توسط بنوت مندل بروت طی نظریه‌ای
برای شرح مسائل جهان هستی ارائه شد.
او در این نظریه عنوان کرد که تمامی پدیده‌های طبیعی به نوعی فراکتال‌هایی هستند که در جهان هستی برای ما ناشناخته‌اند.
فراکتال‌ها شکل‌هایی هستند که بر خلاف شکلهای هندسی به هیچ وجه منظم نیستند، اما میزان بی‌نظمی آنها در همه ابعاد یکسان است.
اشکال
فراکتالی دارای سه ویژگی عمومی: تشابه به خود، تشکیل از راه تکرار و بعد
کسری هستند. فراکتال‌ها به وسیله «تکرار» توسعه می‌یابند و به این معنی است
که تغییرشکل مکرراً ایجاد شده و وابسته به موقعیت شروع است. خصوصیت دیگرش
این است که فراکتال «مرکب» است.
اما با
این حال می‌توان آن را به وسیله الگوریتم‌های ساده نشان داد. بنابراین
می‌توان گفت که در پس عناصر نامرتب طبیعی یک رشته قوانین دقیق ریاضی نهفته
است و به عبارتی، در پس هر بی‌نظمی، نظمی وجود دارد.
محققان
با مطالعه دقیق مرغان دریایی دریافتند که شیوه پرواز آنها از الگوهای خاص
ریاضی فراکتالی تبعیت می‌کند. در حقیقت آنها هنگام پرواز و شکار کردن طوری
حرکت می‌کنند و پیچ و تاب می‌خورند که مسیر حرکت آنها بسیار شبیه به اشکال و
مدل‌های فراکتالی است.
آنها در این مطالعه از دستگاه‌های GPS
استفاده کردند و روی بدن ۸۸ مرغ دریایی این دستگاه‌ها را وصل کردند. این
دستگاه‌های ردیاب طوری تنظیم شده بودند که هر ۱۰ ثانیه یک بار حرکات پرنده
را ثبت و مخابره می‌کرد.
محققان
دریافتند که این پرندگان به طور معمول ابتدا در یک مسیر مستقیم حرکت
می‌کنند و همان‌گونه که به دنبال غذا و شکار کردن هستند، وقتی به منطقه
مورد نظر می‌رسند، تغییر مسیرهای زیادی داده و در فواصل بسیار کوتاه‌تر
پرواز می‌کنند تا منطقه مورد نظر را برای یافتن غذا به دقت بررسی کنند، سپس
آنها دوباره در مسیری مستقیم پرواز کرده و روند را قبل از تکرار می‌کنند.
این نحوه حرکت پرنده یکسری الگوهای تکرار شونده خاصی را ایجاد می‌کند که شبیه به الگوهای فراکتالی است.
محققان
معتقدند احتمالا دنبال کردن چنین الگو و چنین مسیری به این جانداران در
یافتن غذای بیشتر و دسترسی سریع‌تر به غذا کمک می‌کند.
در این
مطالعه هیچ‌یک از دانشمندان مدعی نیستند که مرغان دریایی آگاهانه از علم
ریاضی برای شکار استفاده می‌کنند، اما براین باورند که پرندگان گرسنه
براساس یک نیروی غریزی قادرند براساس یکسری از الگوهای پیچیده ریاضی مانند
فراکتال‌ها، در مدت زمانی کمتر به مواد غذایی بیشتری دسترسی پیدا کنند.
منبع : علم پرس
زندگی ارشمیدس، غرق در فرمولهای ریاضی
ارشمیدس،
ریاضیدان و فیزیکدان یونانی سال ۲۱۲ قبل از میلاد مسیح در سیراکوز به دنیا
آمد. او بزرگ‌ترین و برجسته‌ترین دانشمند و ریاضیدان دوران گذشته است.
رازهای بسیاری از فعالیت‌های این دانشمند دوران باستان ناشناخته مانده است.
ارشمیدس فرمولهای زیادی را در ریاضیات، فیزیک، هندسه و علوم مهندسی کشف
کرد که یکی از مهم‌ترین آنها، تعادل مایعات است که برای اجسام غوطه‌ور به
کار می‌رود.
جمله معروف «یافتم، یافتم» ارشمیدس در پی کشف راز جدیدی از علم او را در میان دانشمندان دیگر متمایز کرده است.
وی تا آخرین لحظات زندگی‌اش مشغول تفکر در مسائل علمی بود و هر روزش را
با کشیدن دایره‌ها و اشکال هندسی مختلف و انجام آزمایشات روی معادلات
کشف‌شده‌اش، سپری می‌کرد.
اختراع مشهور ارشمیدس آب را به زمین‌های خشک باستان رساند و ارتش روم را برای سه سال پشت دروازه‌های یونان نگه داشت.
از آثار علمی او می‌توان به کشف قانون شناورهای (معروف به قانون
ارشمیدس)، تعیین جرم حجمی طلا و نقره و بعضی فلزات دیگر و اختراع پیچ مخصوص
و حلزونی شکلی به نام پیچ ارشمیدس برای بالا بردن آب اشاره کرد.
با توجه به نوشته‌های اندک در مورد زندگی این دانشمند، بیشتر تلاش‌ها
برای شناخت زندگی ارشمیدس به گونه‌ای از افسانه‌ها و حقایق تشکیل شده و
برخلاف فعالیت‌های ریاضی ارشمیدس مقالات کمی برای توضیح اختراعاتش نوشته
است.
شرح زندگی او چند دهه بعد از فوتش نوشته شد به این ترتیب جنبه‌های
مختلفی در مورد موفقیت‌ها و ویژگیهای اخلاقی او نانوشته و نامعلوم باقی
مانده است.
نوشته‌های ارشمیدس نشان می‌دهد که او در ایالت سیراکوز که مهم‌ترین بندر یونان بوده به دنیا آمده است و پدرش ستاره‌شناس بوده است.
او سال‌هایی را که اندیشه‌اش شکل گرفت در آکادمی الکساندرای مصر گذراند،
جایی که طبق گزارشات با جانشین بهترین ریاضیدان ـ اقلیدس ـ درس خواند و
کار کرد، هنگامی که به اسکندریه آمد با بسیاری از دانشمندان آشنا شد و با
آنها ارتباط دوستی برقرار کرد.
علاقه و اشتیاق شدید ارشمیدس به مسائل هندسی باعث شد از مهندسی روی
برگرداند. او پرآوازه‌ترین و پرکاربردترین وسیله مهندسی یعنی پیچ ارشمیدس
را کشف کرده است.
به این ترتیب برای نخستین بار کاری کرد که زمین‌های زراعی دلتای نیل را
آبیاری کنند. پیچ آبی ارشمیدس، برای زهکشی آب از زیرزمین استفاده می‌شد که
با آن زمین‌ها را آبیاری می‌کردند.
امروزه این امر فعالیتی استاندارد در مدیریت فاضلاب، آبیاری و سایر
کاربردها در جایی است که جابه‌جایی حجم زیادی از آب با کمترین تلاش لازم
است.
در طول زندگی ارشمیدس، معروف‌ترین اختراعاتش و احتمالا بیشتر حقوقش، از
دوستی او با پادشاه هیرون دوم است. هیرون از ارشمیدس در تعجب بود و گاهی او
را می‌آزمود.
یکبار پادشاه از ارشمیدس پرسید که چگونه با نیروی کم می‌توان وزن زیادی
را جابه‌جا کرد؟ ارشمیدس تلاش کرد تا به پادشاه نشان دهد که چگونه این کار
ممکن است.
از این رو شاهکار مهندسی ترکیب قرقره و تئوری هیدرواستاتیک را نشان داد و
تنها با مجموعه‌ای از قرقره‌ها توانست به تنهایی سه کشتی بزرگ را که بیرون
از لنگرگاه و در ساحل بودند، بکشد.
یکی دیگر از دستاورد‌های این دانشمند مربوط به این می‌شود که ارشمیدس
از فهم یگانه خودش در مورد اجسام استفاده کرد تا به اختراع بمب‌های
مبتکرانه و ویران‌کننده‌ای در طول دومین جنگ کارتاژی اقدام کند.
او سنگ‌انداز مخصوصی را توسعه داد که توده‌های سنگ و کنده درخت را به
سمت کشتی‌های مهاجم پرتاب می‌کرد. او یافته‌هایش را توسعه داد و یک جرثقیل
مخفی با قلاب بزرگی ایجاد کرد که کشتی مهاجمان را بلند می‌کرد، آنها را به
بالا و پایین تکان می‌داد یا باعث می‌شد به عقب برگردند و تکه‌تکه شوند.
به احتمال کم او توانسته بود با استفاده از آینه‌های بزرگ و بازتاب نورخورشید کشتی دشمنان را به خاکستر تبدیل کند.
برخلاف اینکه توانسته بود ارتش روم را برای سه سال پشت دروازه‌های
یونان نگه دارد، اما در نهایت مستعمرات جزیره سیسیل به زیر آب رفت. در این
میان امپراتور روم به طور خاص درخواست کرده بود که ارشمیدس را برای او زنده
بیاورند؛ اما سربازان روم او را در حالی که روی یک مسأله ریاضی پشت میزش
کار می‌کرد پیدا کردند و تلاش کردند که او را دستگیر کنند، آنها به اشتباه
فکر کردند که ابزار ریاضی او یک سلاح عجیب است و یک سرباز او را در همان
محل به قتل رساند.
برگرفته از ASME/جام جم
محققان مؤسسه فناوری ماساچوست یک گونه جدید ماده و نوع جدیدی از مغناطیس
را کشف کرده‌اند که می‌تواند شیوه ذخیره اطلاعات در رایانه‌ها را تغییر
دهد.
این دستاورد به دو حالت شناخته شده مغناطیس اضافه شده و سومین حالت مغناطیسی به شمار می‌رود.
این کار تجربی که وجود یک ماده جدید موسوم به «مایع چرخشی کوانتومی(QSL)» را نشان داده، در مجله نیچر منتشر شده است.
یک بلور، جامد است، اما حالت مغناطیسی آن به عنوان یک مایع توصیف
می‌شود. بر خلاف دو نوع دیگر مغناطیس، جهت‌های مغناطیسی هر ذره درون آن
بطور مداوم نوسان داشته و شبیه به حرکت مداوم مولکولها در یک مایع واقعی
است.
به گفته محققان، هیچ نظم ایستایی برای جهت‌های مغناطیسی موسوم به لحظات
مغناطیسی درون ماده وجود ندارد. اما یک تعامل قوی میان آنها وجود داشته و
به دلیل تاثیرات کوانتومی در یک محل نمی‌مانند.
اگرچه اندازه‌گیری یا اثبات وجود این حالت عجیب سخت است، این یکی از قوی‌ترین مجموعه داده‌های تجربی است که این کار را انجام می‌دهد.
فرومغناطیس که مغناطیس ساده یک آهنربا یا سوزن قطب‌نما بوده، از قرنها پیش شناخته شده بوده است.
پیش‌بینی و کشف ضد فرومغناطیس که پایه مغناطیس‌خوانها در دیسکهای سخت
رایانه‌های امروزی است، در سال ۱۹۷۰ منجر به دریافت جایزه نوبل فیزیک توسط
لوئی نیل و در سال ۱۹۹۴ برای کلیفورد شال، استاد بازنشسته موسسه فناوری
ماساچوست شد.
در نوع دوم مغناطیس یعنی ضد فرومغناطیس، میدانهای مغناطیسی یونهای درون یک فلز یا آلیاژ یکدیگر را خنثی می‌کنند.
در هر دو مورد موجود، مواد تنها زمانی که تا زیر یک دمای خاص سرد شوند، خاصیت مغناطیسی پیدا می‌کنند.
فیلیپ اندرسون، یک نظریه‌دان ارشد، ابتدا مفهوم یک گونه سوم را در سال
۱۹۸۷ مطرح و اظهار کرد که این حالت می‌تواند با ابررساناهای با حرارت بالا
مرتبط باشد.
از آن زمان فیزیکدانان به دنبال چنین حالتی بوده‌اند و تنها در سالهای اخیر بوده که پیشرفتهایی حاصل شده است.
این ماده یک بلور ماده معدنی موسوم به «هربرت‌اسمیت» است که نام خود را
از هربرت اسمیت، معدن شناس انگلیسی گرفته است که این ماده را برای اولین
بار در سال ۱۹۷۲ در شیلی کشف کرد.
محققان ابتدا در سال گذشته توانستند یک بلور بزرگ خالص از این ماده را
در فرآیندی که ۱۰ ماه بطول انجامید، بسازند و از آن زمان تاکنون به بررسی
دقیق ویژگیهای آن پرداخته‌اند.
در حالیکه بیشتر مواد از حالت کوانتومی گسسته برخوردارند که تغییرات
آنها به شکل اعداد صحیح بیان می‌شود، ماده QSL حالتهای کوانتومی کسری را به
نمایش گذاشته است.
در حقیقت محققان دریافتند که این حالتهای برانگیخته موسوم به اسپیونها
یک تسلسل را ایجاد می‌کنند. به گفته محققان، این مشاهدات برای اولین بار
است که انجام شده است.
اگرچه به گفته محققان، کاربردی کردن این پژوهش ابتدایی زمان زیادی را
خواهد برد. این کار می‌تواند به پیشرفتهایی در حوزه ذخیره داده‌ها یا
ارتباطات با استفاده از پدیده برانگیخته کوانتومی موسوم به درهم‌تنیدگی
دوربرد منجر شود که در آن دو ذره با مسافت بسیار می‌توانند بطور آنی یکدیگر
را تحت تاثیر قرار دهند.
این یافته‌ها همچنین می‌تواند در پژوهشهای ابررساناهای با حرارت بالا
مورد استفاده قرار گرفته و در تهایت منجر به توسعه‌های جدید در این حوزه
شود.
منبع : ایسنا
شگفتی رامانوجن در سیاهچاله ها
محققان دانشگاه «اموری» پس از نزدیک به یک قرن توانسته‌اند معمایی را که
سرینیواسا رامانوجن، ریاضیدان هندی در بستر مرگ مدعی شده بود که در رویا
به وی الهام شده، حل کنند.
رامانوجن در سال ۱۹۲۰ در بستر مرگ در نامه ای به معلم
خود، گادفری هارولد هاردی، ریاضیدان انگلیسی به ترسیم چندین تابع جدید
ریاضی به همراه توضیحاتی در مورد شیوه عملکرد آنها پرداخت که تا آن زمان
ناشناخته بود.
اکنون محققان بعد از چندین دهه اعلام کرده اند که حق با این ریاضیدان
بوده و اینکه این فرمول می‌تواند رفتار سیاه‌چاله‌ها را توضیح دهد.
رامانوجن که یک ریاضیدان خودآموخته بود، در یک دهکده محلی در جنوب هند
متولد شد و به قدری در مورد ریاضی تفکر می‌کرد که دو بار از دانشکده اخراج
شد.
نامه این ریاضیدان محتوی چند تابع بوده که نسبت به توابع کنونی تتا یا
شکلهای مدولار متفاوت هستند با اینحال همچنان از آنها تقلید می‌کند.
توابع به معادلاتی مانند موج سینوسی گفته می‌شود که به شکل یک نمودار بر
روی محور کشیده شده و با محاسبه هر ورودی یا ارزش انتخاب شده، یک نتیجه به
دست آید.
این ریاضیدان هندی حدس زده بود که شکلهای مادولار تقلیدی وی با شکلهای
مادولار رایج که پیشتر توسط کارل جاکوبی شناسایی شده بود، مطابقت دارد و
اینکه نتیجه هر دو، خروجی‌های مشابه برای ریشه‌های یک است.
رامانوجن تصور می‌کرد که این الگوها توسط یک خدای هندی بر وی الهام شده
است با این حال کسی در آن زمان نفهمید که وی به چه دست یافته است.
وی پیش از اینکه بتواند ظن خود را اثبات کند، درگذشت اما بیش از ۹۰ سال
پس از مرگ وی، محققان توانستند اثبات کنند که این توابع در حقیقت از شکلهای
مادولار تقلید می‌کنند اما خصوصیات توصیف‌کننده خود مانند ابرتقارن را به
اشتراک نمی‌گذارند.
توسعه این توابع می‌تواند به فیزیکدانان در محاسبه آنتروپی یا سطح اختلال سیاه‌چاله‌ها کمک کند.
این یافته‌ها در آستانه صد و بیست و پنجمین سالگرد تولد رامانوجن در کنفرانس ۱۲۵ رامانوجن در دانشگاه فلوریدا ارائه شده است.
منبع : علم پرس
دیوارهای قلمرو کیهانی
تیمی بین‌المللی از فیزیکدانان در حال اعتبار بخشیدن به نظریه‌یی است که
می‌تواند ماهیت ماده تاریک و انرژی تاریک را با استفاده از مغناطیس
سنج‌هایی که به طور استراتژیک حول زمین کار گذاشته می‌شوند، توضیح دهد.
هدف از این مطالعات اندازه‌گیری انرژی موجود در دیوارهای
قلمروهای تئوریک است که هر دوی انرژی تاریک و ماده تاریک را کنترل
می‌کنند.
به مدت چندین سال است که فیزیکدانان به طور بیهوده‌ای در جست‌وجوی توضیح ماده تاریک و انرژی تاریک بوده‌اند.
ماده تاریک “ماده”یی نامرئی است که تصور می‌شود حدود ۸۶ درصد تمامی
ماده را تشکیل می‌دهد و انرژی تاریک نیز نیروی مرموزی است که گمان می‌رود
مسؤول انبساط سریع جهان باشد.
به این دلیل که تاکنون مدرکی برای حمایت از هیچ یک از نظریه‌های
توضیح‌دهنده این دو مفهوم ارائه نشده است، توضیحات جدید در حال گسترش
هستند.
یکی از این تئوری‌ها دیوارهای قلمرو کیهانی نام دارد.
این تئوری بر این ایده متکی است که زمان کوتاهی پس از «انفجار بزرگ» یا
«بیگ‌بنگ»، جهان دارای میدانهای انرژی تصادفی بود، اما به محض این که همه
چیز خنک شد، قلمروهای متعدد انرژی شروع به شکل‌گیری کردند که یک عامل انرژی
بر آنها غلبه می‌کرد و در این بین دیوارهایی بین قلمروهای مختلف وجود
داشتند و دلیل این که همه چیز به شکل امروزی وجود دارد، درست همین
رخدادهاست.
یک مدل ارائه شده به خوشه‌یی از حباب‌های صابون شباهت دارد که به یکدیگر
فشرده شده‌اند. دیوارهای مسطحی که در نقاط تقاطعی وجود دارند، نشان‌دهنده
دیوارهای قلمرو کیهانی هستند.
هدف تحقیق جدید، اندازه‌گیری انرژی موجود در این دیوارهاست به امید آن
که اطلاعات بیشتری در خصوص آنها و به طور ضمنی در مورد ماده تاریک و انرژی
تاریک به دست آید.
اعضای تیم علمی حاضر در این مطالعه بر این باورند که انجام آزمایشاتی با
هدف جستجوی انرژی با استفاده از مغناطیس‌سنج‌های ساده امکان‌پذیراست.
البته وسائل دیگری نیز باید به کار روند زیرا موضوعات فراوانی وجود
دارند که می‌توانند با چنین ابزاری ثبت شوند و نسبت دادن هر مطالعه با
استفاده از صرفا یک یا دو ابزار به دیوارهای قلمرو کیهانی دشوار خواهد بود.
دانشمندان حاضر در این مطالعه تعبیه کردن پنج ابزار در مکان‌های متعدد
اطراف زمین را پیشنهاد می‌کنند و این که برای جلوگیری کردن از دخالت یا
نویز دیگری آنها به یکدیگر مرتبط کنیم.
این تیم مدعی نیستند که در صورت یافتن آن چه آنها معتقدند دیوارهای
قلمرو کیهانی باشد، موضوع ماده تاریک و انرژی تاریک به سرعت حل می‌شود؛
بلکه محققان صرفا امیدوارند اعتباری را به این نظریه دیوارهای قلمرو کیهانی
بیافزایند که بسیاری در حال حاضر آن را خارج از حوزه اصلی علم می‌دانند.
جزئیات این ادعای علمی در مجله Physical Review Letters انتشار یافت.
منبع : علم پرس
اریک اسکری: آیا شما تاکنون وسوسه شده‌‌اید که بپرسید آیا مولفه‌هایی
همچون الکترونها، سیاه‌چاله‌ها یا بوزون هیگز واقعا وجود دارند یا خیر؟ به
عنوان یک شیمی‌دان، من درباره آنچه در حوزه کاری من واقعی و قابل اعتماد
است، نگرانم. آیا این «مولفه»ها و «نظریه»های شیمی و مکانیک کوانتوم است
که تاحد زیادی جدول تناوبی را توضیح می‌دهد؟ همچنین دلیل دیگر نگرانی من
این است که تمام این مسئله مستقیما به قلب یه بحث قدیمی، مهم (و حل نشده)
درباره چگونگی درنظرگرفتن کشف های علمی مربوط می‌شود.
دو جبهه در این بحث وجود دارد: واقعگرایی علمی و
ضد واقعگرایی علمی. واقعگرایی علمی مستلزم این است که اگر علم توانسته
با مفروض قرار دادن وجود مولفه‌هایی مانند الکترون به چنین پیشرفت‌های
بزرگی دست یابد، در آن صورت ما باید قدم بعدی را با پذیرش اینکه آنها واقعا
وجود دارند، برداریم. آن جهانی که بوسیله علم توصیف شده است، جهان واقعی
است. نظریه‌های کنونی ما به عنوان چیزی که به طور تصادفی به دست آمده، بیش
از حد موفقیت‌آمیز هستند: ما به نحوی به نقشه‌های طراحی دنیا علاقه‌مند
شده‌ایم.
این به مذاق هر کسی خوش نمی‌آید. ضد واقع‌گراها پیشرفتی را که به‌وسیله
علم ایجاد شده، می‌پذیرند اما در مورد گام اضافی ایمان به جنبه مادی
موجوداتی که خود نمی‌توانند در عمل ببینند، کم می‌آورند. افراد ضد واقع‌گرا
معمولا استدلال متقابل خود را در راستای این خطوط بیان می‌دارند: بسیاری
از نظریه‌های گذشته و مولفه‌های تبدیل به نظریه شده، آمده و رفته‌اند ( آیا
اتر و مایه آتش را به‌خاطر نمی‌آورید)، چرا ما باید هیچ کدام از آنها را
واقعی تلقی کنیم؟ این برای ما سخت است که بگوییم که چه تعداد دانشمند به هر
کدام از دو اردوگاه (اعم از واقع گرا و ضد واقع‌گرا) تعلق دارند؛ به‌علاوه
شما ممکن است درباره برخی از تئوری‌ها واقع‌گرا و درمورد بیشتر تئوری‌های
خلاصه همچون مکانیک کوانتم ضد واقع‌گرا باشید.
ضد واقع‌گراها همچنین ادعا می‌کنند که وقتی یک مولفه یا نظریه منحصر
به‌فرد تکراری می‌شود، رویکردشان آنها را در موقعیت بهتری برای سازگاری با
تغییر قرار می‌دهد. آنها ادعا می‌کنند که خرج نکردن اعتقاد در یک نظریه خاص
و ایمان نیاوردن به آن، به آنها اجازه می‌دهد تا با راحتی بیشتری به سمت
جایگزین‌های آن حرکت کنند.
در مقابل واقع‌گراها ادعا می‌کنند یک چنین رویکردی اهانت آمیز یا حتی
خطرناک است. علم پیشرفت خود را مدیون حرکت بی سروصدا در پشت سر واقعیت در
مورد جهان است: اگر نظریه‌های موفق تنها جایگزین نظریه‌های موفق دیگر
می‌شدند، آن پیشرفت واقعا معجزه آسا می‌بود. نگرانی آنها از این است که ضد
واقعگرایی می‌تواند منجر به دیدگاهی شود که طی آن همه نظریه‌ها نسبی
هستند؛ و به این ترتیب بتوانند بخش عمده‌ای از مفهوم پیشرفت علمی را تهدید
کنند. شاید فکر کنید که این تنها مجادله‌ای بین فیلسوف‌های علم است، اما
این بسیار مهم است که ببینیم دانشمندان چگونه خود را ارائه می‌کنند و چطور
هر شخص دیگری وضعیت علم را به نظاره می‌نشیند.
آیا راه گریزی از این تنگنا وجود دارد؟ در سال ۱۹۸۹/۱۳۶۸، جان ورال که
یک فیلسوف علم از دانشکده اقتصادی لندن بود، مقاله‌ای را تحت عنوان
«واقعگرایی ساختاری: بهترین هردو جهان» در ژورنال Dialectica منتشر کرد.
در این مقاله او شمای کلی واقعگرایی ساختاری را مطرح کرد، رویکردی که او
ریشه آن را تا هنری پوانکاره، ریاضیدان شهیر فرانسوی ردگیری کرده بود و او
را مبدع آن می‌دانست. برای ورال، زمانی که نظریه‌های علمی تغییر می‌کند،
آنچه می‌ماند بیشتر از اینکه محتوی (مولفه‌ها) باشد، دربرگیرنده فرم
(ساختار ریاضی) است.
یک مثال تاریخی
ورال برای در دفاع از دیدگاه خود، از مثال هایی از نظریه‌های نوری قرن
نوزدهم استفاده کرد. برای مثال، در سال ۱۸۱۲ یک مهندس فرانسوی به نام
آگوستین جین فرسنل، یک نظریه را درباره ماهیت نور مطرح کرد که پیش‌بینی‌های
موفقیت آمیزی از آن حاصل شد. فرنسل براین باور بود که امواج نور به صورت
اختلالی در یک محیط مکانیکی کاملا باز محسوب می‌شدند. اما نظریه تابش
الکترومغناطیسی جیمز کلرک ماکسول، که در آن نور به‌عنوان اختلالی در یک
میدان مغناطیسی دیده می‌شد، جای این نظریه را گرفت.
ورال و دیگران چنین استدلال می‌کنند که به‌رغم این شکست، اگر فرنسل
مفهوم درستی از نور نداشت، در عوض ساختار صحیح نور را فهمیده بود، چراکه
برخی از معادلات او به طور موفقی در تئوری ماکسول قرار می‌گرفتند و رفتار
نور در نظریه ماکسول از قوانینی شبیه با تئوری فرنسل تبعییت می‌کرد.
ورال از حمایت فیلسوفانی چون جیمز لادیمن از دانشگاه برستول، و فلاسفه
فیزیک همچون استیون فرنچ در دانشگاه لیدز و سیمون ساندرز در دانشگاه
اکسفورد برخوردار شده است.
در این بین، آنها محدوده واقعگرایی ساختاری را تا حدی گسترش داده‌اند
که گذار از مکانیک کلاسیک به نسبیت و از مکانیک کلاسیک به کوانتم را شامل
شود. این ایده که ذرات مولفه‌های نهایی نیستند، کاملا جدید نیست، اما برخی
از منتقدین بیان می‌کنند که نظریه‌پردازی در مورد ریسمان‌های کوانتومی
نظریه ریسمان، تنها یک مولفه را با دیگری جایگزین می‌کند. واقعگرایی
ساختاری از این هم فراتر می‌رود و توجه را از هر شکلی از مولفه‌ها حذف
می‌کند.
و در سال ۲۰۰۷/۱۳۸۶، لیدیمن و دیگران کتابی تحریک کننده را با عنوان
«همه چیز باید برود» منتشر کردند. عمده استدلال آنها در این کتاب، در رد یک
هستی‌شناسی علمی مبتنی بر چیزهایی همچون ذرات ودر عین حال تمرکز کردن بر
روی ساختار بنیادین ریاضی بود.
در باب جدول تناوبی عناصر
می‌توانیم بگوییم که برای اینکه واقع گرایی ساختاری یک راه جدی را به
سمت جلو ارائه کند، مجبور خواهد بود که برای دیگر حوزه‌های علم نیز کار
کند. بنابراین من مشغول اعمال کردن آن به جدول تناوبی بوده‌ام. جدول تناوبی
عناصر یک سیستم طبقه بندی برای رفتار همه عناصر شیمیایی و در برخی موارد
ترکیبات آنها است. خواص این عناصر که در این جدول مطابق با افزایش عدد اتمی
(تعداد پروتونها) آرایش یافته اند، تکرر تقریبی را به‌طور منظم اما با
فواصل متفاوت(۲، ۸، ۸، ۱۸، ۳۲، ۳۲و …) نشان می‌دهد.
در سال ۱۸۶۹، هنگامی که دیمیتری مندلیف جدول تناوبی خود را منتشر کرد،
کسی چیزی درباره ساختار اتم و یا اینکه حاوی پروتون ،الکترون و نوترون است،
نمی‌دانست. این دانش، که به توضیح درباره علت اینکه جدول تناوبی اینگونه
کار می‌کند کمک می‌کند، از تئوری کوانتوم به دست آمده که در سال ۱۹۲۰ توسط
نیلز بوهر، ولفگانگ پولی،ورنر هایزنبرگ واروین شرودینگر تدوین شد.
به‌طور کلی، الکترونها در لایه‌های کوانتومی یافت می‌شوند. تعداد
الکترونهای لایه خروجی، شیمی یک عنصر را تعیین می‌کند و اینکه در کدام
ستون از جدول تناوبی باید قرار بگیرد. نظریه نسبیت خاص البرت انیشتین در
ابتدا تاثیر کمی بر روی شیمی داشت اما حالا برای شیمی‌دان‌ها از نان شب هم
واجب‌تر است، به‌خصوص در محاسبات نظری بر روی همه نوع خصوصیت‌های اتم و
مولکولها. برای مثال، از نظریه نسبیت برای توجیه اینکه چرا طلا برخلاف همه
عناصر اطراف خود رنگ زرد منحصر به فردی دارد، استفاده شده بود. و با
به‌کاربردن نسبیت و همچنین مکانیک کوانتم برای شیمی، وجود ترکیبات جدیدی
پیش‌بینی شده بودند (شامل مولکول فلورنWAu12 ، که حاوی تنگستن است).
آنچه باقی مانده است و به احتمال خیلی زیاد پس از این هم باقی بماند،
نسبت بین عناصری است که در جدول تناوبی وجود دارند. به معنای واقعی کلمه،
این ساختار یا مبنای سازمان دهی شیمی است تا محتوی. آیا این ساختار یک
مفهوم ریاضی است؟ این سوال اصلا پاسخ روشنی ندارد، و انجمن‌های علمی سعی
می‌کنند تا پاسخ را با تحلیل ریاضیات جدول تناوبی با استفاده از نظریه
گروه‌ها به دست بیاورند. گمان من بر این است که مشخص خواهد شد که اینگونه
است.
آیا واقعگرایی ساختاری در زیست‌شناسی مدرن نیز نقشی خواهد داشت؟ از
برخی جهات، این علم هم خط سیری شبیه به شیمی داشته است. زمانی که چارلز
داروین نظریه خود در مورد تکامل توسط انتخاب طبیعی را در سال ۱۸۵۹ منتشر
کرد، نظریه او یک مکانیزم فیزیکی را کم داشت که انتخاب با استفاده از آن
انجام شود. این کسری سرانجام با کشف DNA تامین شد، که نقش آن برای زیست
شناسی، مشابه نقشی است که الکترون در شیمی بازی کرده است.
اما دی‌ان‌ای تا به اینجا تنها چیزها را دربر می‌گرد: ما برای بیشتر
رفتن به عمق این دانش، نیاز به یک مسیر ریاضی داریم. دی‌ان‌ای کد ژنتیکی
را مطابق با توالی پایه‌های A، T، G و C تعیین می‌کند. و به این ترتیب
مسئله تبدیل به یک مسئله ترکیبات ریاضی و انواع مباحث محاسباتی می‌شود، که
در طول پروژه ژنوم انسان از سال ۱۹۹۰، و حالا در اصلاح ژنتیک نقش بازی کرد.
واقعگرایی ساختاری ورال در مسیر درست قرار دارد؛ نه فقط در مورد فیزیک،
بلکه برای شیمی و زیست شناسی هم به همچنین. اگر اشتباه نکرده باشم، او و
همکارانش سزاوار تقدیر برای معرفی راهی برای حل این معمای دراز مدت، مناقشه
برانگیز و کاملا بنیادین هستند.
* اریک اسکری استاد شیمی و تاریخ فلسفه علم در دانشگاه
کالیفرنیا در لس آنجلس (یو.سی.ال.ای) است. او مقالات و کتاب‌های زیادی در
زمینه جدول تناوبی منتشر کرده که «معرفی یسیار کوتاه جدول تناوبی»، منتشر
شده توسط انتشارات آکسفورد هم جزو آنها است.
برگرفته از خبرآنلاین
ذره پروتن در حال آب رفتن است!؟
یک تیم بین‌المللی از دانشمندان با اندازه‌گیری دقیق پروتون دریافتند که این ذره در حال کوچکتر شدن است.
این محققان پی بردند که قطر این ذره ۰٫۸۴۰۸۷ فمتومتر
بوده که حدود چهار درصد کوچکتر از قطر پذیرفته شده ۰٫۸۷۶۸ فمتومتر است.
هر فمتومتر برابر با یک میلیارد میلیاردم متر بوده که برای نمایش کوچک
بودن آن باید گفت که طول موج پرتو گاما ۱۰۰ برابر طولانی‌تر است.
اگراین اندازه کوچکتر درست باشد، باید مشکلی در درک فیزیکدانان از
الکترودینامیک کوانتومی وجود داشته باشد که چگونگی تعامل نور و ماده را
کنترل می‌کند.
به گفته دانشمندان، این تفاوت می‌تواند به معنی سه چیز باشد. اول اینکه
در کار اولیه اشتباهی وجود داشته است که البته احتمال آن به دلیل تکرار
آزمایشات مختلف بسیار کم است.
احتمال دوم این است که بخشی از محاسبات اندازه پروتون گم شده باشد.
توضیح سوم این است که نظریه‌های کنونی الکترودینامیک کوانتومی غلط
باشند، اگرچه احتمال آن بدلیل اینکه تاکنون این نظریات بخوبی کار کرده و به
کرات آزمایش شده، بسیار کم است.
این اولین بار نیست که چنین اختلافی در نتایج بوجود آمده است. در سال
۲۰۱۰ نیز محققان موسسه مکس‌پلانک دریافتند که شعاع پروتون بنظر ۰٫۸۴۱۸۵
فمتومتر است.
محققان برای اندازه گیری اندازه پروتون از سه شیوه استفاده کرده‌اند.
یکی از آنها پراکندگی الکترون است که در آن الکترونهای بار منفی به پروتون
شلیک شده و انحراف آنها اندازه‌گیری می‌شود. این الگوی پراکندگی می‌تواند
بزرگی ناحیه بار مثبت را نشان دهد.
در شیوه دوم، انرژی مورد نیاز برای حرکت دادن الکترون به مناطق مداری
مختلف در اطراف یک هسته اندازه‌گیری می‌شود. الکترونها معمولا در مناطقی که
از مسافت خاصی با هسته برخوردارند، باقی می‌مانند. افزایش انرژی آنها باعث
حرکت شدید این ذرات و حرکت آنها به یک ناحیه متفاوت موسوم به مداری
می‌شود. الکترونها سپس به حالت اولیه خود بازگشته و یک فوتون منتشر
می‌کنند. با اندازه گیری دقیق میزان انرژی مورد نیاز برای حرکت یک الکترون
از یک مدار به مدار پرانرژی‌تر و طول موج فوتون می‌توان اندازه پروتون را
برآورد کرد.
شیوه آخر که در آخرین مجموعه از تجربیات مورد استفاده قرار گرفته، شامل
هیدروژن موآنی بوده که از یک پروتون و یک موآن بجای الکترون برخوردار است.
موآنها مانند الکترونها از بار منفی برخوردارند اما وزن آنها ۲٫۷ برابر
بیشتر است. این امر به معنی امکان حرکت نزدیکتر آنها به پروتون و همچنین
نیاز به انرژی بیشتر برای حرکت آنها به مداری‌های پرانرژی است. انرژی بیشتر
باعث تسهیل در اندازه‌گیری آنها می‌شود. مانند شیوه قبلی، یک لیزر به
هیدروژن موآنی تابیده شده و موآن به مداری متفاوتی حرکت داده می‌شود که با
بازگشت به حالت اولیه یک فوتون پرتو ایکس منتشر می‌کند.
دو شیوه اول که برای دهه‌های متوالی مورد استفاده بودند، به نتایجی با
ارزشهای بالاتر برای شعاع پروتون دست می‌یافتند. اما شیوه آخر که از عدم
قطعیت کمتری برخوردار بوده، میزان کمتری را محاسبه کرده است. اگرچه این
محاسبات بسیار پیچیده‌تر از انواع دیگر هستند.
محققان نه تنها آزمایش هیدروژن موآنی را دوباره تکرار کردند بلکه
اقداماتی را برای یک سنجش دقیقتر نیز انجام دادند اما این تفاوت باقیمانده
است و محققان معتقدند که شاید چیزی در ساختار پروتون باشد که تنها با موآن
برجسته‌تر می‌شود.
از این رو این مسأله به شکل یک معما در آمده‌است. به گفته کارشناسان،
الکترومکانیک کوانتومی عاری از اشتباه بوده و اشتباه بودن کل آزمایشات
اولیه به دلیل چند مشکل کوچک قابل قبول نیست.
منبع : علم پرس
اگر روزی بفهمید دنیایی که در آن زندگی می‌کنید چیزی جز یک شبیه‌سازی
رایانه‌ای نیست، چه احساسی به شما دست می‌دهد؟ احتمال واقعیت داشتن چنین
چیزی چندان هم دور از ذهن نیست؛ هرچند راهی هم برای دریافتن آن وجود دارد.
سه‌گانه
محبوب ماتریکس دنیایی مجازی را به تصویر می‌کشید که در آن، انسان‌ها درون
یک واقعیت شبیه‌سازی شده که توسط ماشین‌های هوشمند خلق شده بود زندگی
می‌کردند. اکنون، یک استاد فلسفه و گروهی از فیزیکدانان این ایده را مطرح
کرده‌اند که شاید ما واقعا درون یک جهان خلق شده توسط رایانه‌ها به نام
Lattice (شبکه) زندگی می‌کنیم. علاوه بر آن، ما قادریم تا آن را شناسایی و
آشکار کنیم.
به گزارش دیسکاوری، در سال ۲۰۰۳ / ۱۳۸۲ فیلسوف انگلیسی
به نام نیک بوستروم مقاله‌ای را منتشر کرد که در آن این مساله را مطرح
کرده بود که شاید ما واقعا درون یک شبیه‌سازی عددی رایانه‌ای زندگی
می‌کنیم. بوستروم برای اینکه به ایده خود پیچیدگی ترسناک نامانوسی نیز
ببخشد، پیشنهاد کرده بود که نوادگان دور بسیار پیشرفته ما ممکن است چنین
برنامه‌ای را ساخته باشند؛ با این هدف که گذشته را شبیه‌سازی، و نحوه زندگی
نیاکان دور خود را دوباره بازآفرینی کنند.
وی احساس می‌کرد که چنین آزمایشی برای یک تمدن فوق پیشرفته
اجتناب‌ناپذیر است. بوستروم استدلال کرد که اگر چنین اتفاقی تا کنون
نیفتاده باشد، به این معناست که بشریت هرگز به اندازه کافی تکامل نیافته و
ما محکوم بوده‌ایم تا یک گونه با دوران حیاتی کوتاه باشیم.
حتی برای اینکه پا را از این فراتر گذاشت، می‌توان فرض کرد که هویت‌های
هوش مصنوعی که نوادگان دور ما به شمار می‌روند؛ خیلی کنجکاو بودند که در
زمان به عقب باز گردند و جهان نیاکان بیولوژیک خود را شبیه‌سازی کنند.
واقعی، مضحک و امکان‌پذیر
این موضوع مضحک و عجیبی است، اما اخیرا گروهی از فیزیکدانان دانشگاه
واشنگتن اعلام کرده‌اند که آزمایش بالقوه‌ای وجود دارد که با انجام آن
می‌توان دریافت که آیا ما واقعا درون شبکه زندگی می‌کنیم یا نه. نکته
طعنه‌آمیز این است که چنین مشاهده‌ای، نخستین مدرک علمی از طراحی
هوشمندانه‌ای است که پشت کیهان وجود دارد.
گروه دانشگاه واشنگتن همچنین پیشنهاد می‌کند که هویت‌های فوق هوشمند که
از جهان خود خسته شده بودند، شبیه‌سازی‌هایی عددی انجام داده‌اند تا تمام
احتمالات ممکن را در چشم‌انداز فضای کوانتومی زیرساخت خود (که مهبانگ از آن
تراوش کرده است) سیاحت کنند. آنها می‌گویند: «این احتمالا ژرف‌ترین تلاشی
است که توسط یک گونه دارای قوه ادراک انجام شده است.»
پیش از آنکه این ایده را به عنوان یک دیوانه‌بازی تمام عیار کنار
بگذارید، بهتر است بدانید که واقعیت وجود چنین «شبه‌جهانی» ممکن است بسیاری
از معماهای وهم‌آور کیهان را حل کند. حدود بیست مورد از ثابت‌های بنیادین
کیهانی در بازه‌ای چنان محدود و دقیق قرار گرفته‌اند، که تصور می شود تنها
دلیل آن سازگاری داشتن با پیدایش حیات است. در یک نگاه، این موضوع به همان
اندازه که بتوان تعادل خودکار را روی نوک آن برقرار کرد، غیرممکن است. کافی
است تنها یکی از این ثوابت را اندکی تغییر دهید تا حیاتی که ما می‌شناسیم
دیگر وجود نداشته باشد. حتی ستارگان و کهکشان‌ها نیز دیگر نخواهند بود. این
چیزی است که اصل پیدایش انسان نامیده می‌شود.
چرا من؟ چرا الان؟
کشف انرژی تاریک در بیش از یک دهه قبل، عجیب و غریب بودن جهان را بیشتر
کرد. این نوع از «ضد گرانش» که مشغول از هم گسیختن ساختار فضا-زمان است،
نزدیک‌ترین چیز به این مفهوم است که «هیچ چیز نیست و در عین حال چیزی هست».
این انرژی از خلاء فضا، از نظر اندازه ۶۰ مرتبه ضعیف‌تر از چیزی است که
فیزیک کوانتوم پیش‌بینی می‌کند. کیهان‌شناس برجسته، مایکل ترنر، انرژی
تاریک را به عنوان «ژرف‌ترین معمای تمام دانش» رتبه‌بندی می‌کند.
ما همچنین در زمان خاصی از تاریخ جهان زندگی می‌کنیم که طی آن و تحت اثر
انرژی تاریک، جهان از شتاب کندشونده به شتاب تندشونده تغییر وضعیت داده
است. واقعا آدم احساس می‌کند باید فریاد بزند: «چرا من؟ چرا الان؟»
اگر انرژی تاریک تنها اندکی قدرتمندتر بود، جهان حتی پیش از آنکه
ستارگان شکل بگیرند از هم گسیخته بود. اگر هم اندکی ضعیف‌تر بود، جهان
مدتها پیش رمبیده و مهبانگی دیگر ایجاد کرده بود. اندازه ضعیف باورنکردنی
آن به عنوان مدرکی ضمنی برای جهان‌های موازی در نظر گرفته شده است، که هر
کدام انرژی تاریک خود را دارند که می‌تواند مخرب هم باشد. مثل این است که
بگوییم در میان انبوه جهان‌های موازی، این جهان ماست که بخت‌آزمایی را برده
و تمام پارامترهای فیزیکی مقداری را به خود گرفته‌اند که ما بتوانیم وجود
داشته باشیم.
در نهایت؛ یک جهان مصنوعی می‌تواند پاسخی برای پارادوکس فرمی باشد
(اینکه پس بقیه موجودات هوشمند فضایی کجا هستند)، چرا که در حقیقت ما در
این دنیا تنها هستیم. این جهان توسط اولاد بسیار دور خود ما، به طور
اختصاصی برای ما ساخته شده است.
شاهد خبرچین
در حال حاضر، ابر رایانه‌هایی که از تکنیک تاثیرگذار «کرومودینامیک
کوانتومی شبکه‌ای» استفاده می‌کنند، تنها می‌توانند بخش کوچکی از جهان را
شبیه‌سازی کنند. به گفته مارتین ساویج، فیزیکدان دانشگاه واشنگتن، این
مقیاس تنها اندکی بزرگتر از هسته اتمها است. فرا‌رایانه‌های
(Mega-Computers) آینده خیلی دور احتمالا می‌توانند اندازه این شبه‌جهان را
گسترش دهند.
اگر ما در چنین برنامه‌ای زندگی می‌کنیم، به گفته محققان شاهد خبرچینی
برای شبکه زیرساخت مورد استفاده در مدل‌سازی پیوستار فضازمان آن وجود دارد.
این ردپا یا امضاء می‌تواند خود را به صورت محدودیتی در انرژی پرتوهای
کیهانینشان دهد. این پرتوهای ساختگی به صورت قطری در جهان مدل حرکت می‌کنند
و در تمام جهات اندرکنش یکسانی ندارند؛ واین بر خلاف آن چیزی است که
دانشمندان بر اساس کیهان‌شناسی فعلی انتظار آن را دارند.
اگر چنین نتایجی را بتوان اندازه‌گیری کرد، فیزیکدانان مجبور خواهند
بود تا تمام توضیحات طبیعی دیگر چنین نابهنجاری را به نفع ایده طراحی
هوشمند کنار بگذارند.
اگر جهان ما یک شبیه‌سازی باشد؛ پس آن هویت‌های هوشمندی که آن را کنترل
می‌کنند؛ می‌توانند شبیه‌سازی‌های دیگری را برای خلق جهان‌هایی موازی با ما
انجام دهند. در این صورت و بدون هیچ شکی، می‌توان ایده جهان‌های موازی را
صرفا یک «پردازش موازی کلان» نامید.
شبکه لایه لایه
اگر تمام چیزهایی که تا اینجا بدان اشاره شد برای منفجر شدن مغز شما
کافی نیست، بوستروم سطوح واقعیت «ردیفی» را تصور می‌کند. وی می‌گوید: «ما
می‌توانیم فکر کنیم انسان‌هایی که شبیه‌سازی ما را اجرا می‌کنند، خود
موجوداتی شبیه‌سازی شده باشند؛ و خالقان آنها نیز ممکن است موجوداتی
شبیه‌سازی شده باشند. جای کافی برای تعداد بی‌شمار از سطوح واقعیت وجود
دارد، و این تعداد با گذشت زمان می‌تواند افزایش یابد.»
برای اینکه مساله از این هم پیچیده‌تر شود، بوستروم سلسله مراتبی از
الهه‌های باستانی را تصور می‌کند. وی می‌گوید: «به نوعی انسان‌هایی که یک
شبیه‌سازی را اجرا می‌کنند همچون یک الهه‌اند. با این وجود، تمام
نیمه‌الهه‌ها به جز آنهایی که در سطح بنیادی واقعیت قرار دارند، در معرض
مجازات توسط الهه‌های قدرتمندتر سطوح پایین‌تر هستند.»
اگر جهان‌های موازی همگی بر روی یک پایگاه رایانه‌ای یکسان در حال اجرا
باشند، آیا می‌توان با آنها ارتباط برقرار کرد؟ اگر این چنین باشد، بهتر
است امیدوار باشیم که مامور اسمیت دیوانه ماتریکس هیچگاه صورت خارجی و مادی
به خود نگیرد.
برگرفته از خبرآنلاین
محبوب ترین معادلات ریاضی
معادلات
ریاضی نه تنها کاربردی، بلکه بسیار زیبا هستند و دانشمندان زیادی اذعان
کرده‌اند که اغلب آنها شیفته فرمولهای خاص نه به دلیل کاربرد بلکه به دلیل
فرم و حقایق ساده و شاعرانه درونشان می‌شوند.
در حالیکه برخی معادلات مشهور مانند معادل‌بودن جرم با انرژی، یا E =
mc^2 اینشتین بیشتر افتخار بشری را به خود اختصاص داده‌اند، بسیاری از
فرمولهای کمتر شناخته شده از اهمیت خاص خود در میان دانشمندان برخوردارند.
در این گزارش از فیزیکدانان، ستاره‌شناسان و ریاضیدانان در مورد معادلات مورد علاقه آنها سوال شده و برترین‌ها به نمایش درآمده است.
- نسبیت عام
این معادله توسط اینشتین به عنوان بخشی از نظریه چشمگیر نسبیت عام در
سال ۱۹۱۵ طراحی شد. این نظریه درک دانشمندان را از گرانش با توصیف نیرو به
عنوان یک خمیدگی تار و پود فضا و زمان متحول کرد.
ماریو لیویو، فیزیک‌اخترشناس موسسه علمی تلسکوپ فضایی که این معادله را
عنوان معادله محبوب خود معرفی کرده، اظهار کرد. بخش راست این معادله به
توصیف محتویات انرژی جهان مانند ماده تاریک و بخش چپ آن به هندسه فضا-زمان
پرداخته است. این معادله این حقیقت را منعکس می‌کند که در نسبیت عام
اینشتین، جرم و انرژی به تعیین هندسه و بطور همزمان انحنا پرداخته که یکی
از مظاهر آنچه گرانش می‌خوانیم، است.
- مدل استاندارد
مدل استاندارد یکی دیگر از نظریات حاکم بر فیزیک است که مجموعه ذرات
بنیادی سازنده جهان را توصیف می‌کند. این نظریه را می‌توان در مدل
استاندارد لاگرانژی قرار داد.
این در حالیست که مدل استاندارد هنوز با نظریه نسبیت متحد نشده و از آن جهت نمی‌تواند گرانش را توصیف کند.
- حسابان
در حالیکه دو معادله اول جنبه‌های خاص جهان را توصیف می‌کنند، معادله
دیگر مورد علاقه دانشمندان می‌تواند بر تمامی شکلهای شرایط اعمال شود. قضیه
بنیادی حسابان، ستون اصلی شیوه ریاضیاتی حساب و دیفرانسیل را تشکیل داده و
دو ایده اصلی آن یعنی مفهوم انتگرال و مشتق را مرتبط می‌کند.
پایه‌های حسابان در روزگاران قدیم چیده شده اما بسیاری از آن در قرن ۱۷
میلادی توسط نیوتون در کنار هم قرار گرفت که از حسابان برای توصیف حرکات
سیارات در اطراف خورشید استفاده کرده است.
- قضیه فیثاغورث
یکی از معادلات قدیمی اما خوب، قضیه معروف فیثاغورث است که تمام دانش‌آموزان با آن یادگیری هندسه را آغاز می‌کنند.
این فرمول به توضیح این مطلب می‌پردازد که در هر مثلث قائم‌الزاویه،
توان دوم طول وتر(بلندترین ضلع مثلث) با جمع توان دوم طول دو ضلع دیگر
برابر است.
- ۱=۰٫۹۹۹۹۹۹۹
این معادله ساده که مقدار ۰٫۹۹۹۹ را که با تعداد بی‌نهایت از ۹ دنبال
شده، مساوی با یک می‌داند، یکی دیگر از معادلات محبوب دانشمندان بوده است.
- نسبیت خاص
اینشتین یکبار دیگر نام خود را در لیست مورد علاقه‌ها با فرمول نسبیت
خاص تکرار کرده که بر اساس آن مفاهیم فضا و زمان مطلق نبوده بلکه بر اساس
سرعت مشاهده‌گر تا حدی مرتبط هستند. این معادله نشان می‌دهد که هرچه سرعت
فرد در هر جهت بیشتر باشد، زمان آهسته‌تر می‌شود.
- معادله اویلر-لاگرانژ یا معادله اویلر
این فرمول ساده در نوع خود، موردی ناب درباره ذات کره است. اگر سطح یک
کره را به وجوه، لبه‌ها و رئوس تقسیم کرده و F را بعنوان عدد وجوه، E را
برای لبه‌ها و V را برای عدد رئوس انتخاب کنیم، همیشه این معادله را خواهیم
داشت: V – E + F = 2
- قضیه ی نوتر
قضیه نوتر بر این اساس است که برای هر تقارن پیوسته ای، کمیت پایسته ای
در سیستم وجود دارد. این فرمول که شکل جدیدت معادله لاگرانژی است، پس از
قرن ۲۰ میلادی توسط امی نوتر، ریاضیدان آلمانی طراحی شده است. این فرمول
برای فیزیک و نقش تقارن بسیار اهمیت دارد.
- معادله کالان-سیمانزیک
مت استراسلر، فیزیکدان نظری دانشگاه راتگرز اظهار کرد: معادله
کالان-سیمانزیک یکی از معادلات اساسی اصول اول از سال ۱۹۷۰ بوده که برای
توصیف چگونگی شکست انتظارات ساده در یک جهان کوانتومی نقش مهمی داشت.
این معادله از کاربردهای زیادی مانند ارزیابی اندازه و جرم پروتون و نوترون توسط فیزیکدانان برخوردار است.
فیزیک پایه بر این اساس است که نیروی گرانشی و نیروی الکتریکی بین دو
جسم با معکوس مجذور فاصله بین آنها متناسب است. در یک سطح ساده، این امر
برای نیروی اتمی نیرومندی که پروتونها و نوترونها را برای شکل‌دادن به هسته
اتمها پیوند داده، نیز مشابه است. با این حال، نوسانات ریز کوانتومی
می‌تواند وابستگی یک نیرو به مسافت را تغییر داده که عواقب چشمگیری بر
نیروی قدرتمند اتمی دارد.
آنچه معادله کالان-سیمانزیک انجام می‌دهد، ارتباط دادن این تاثیر چشمگیر
و غیرقابل محاسبه به تاثیرات کوچکتر و قابل محاسبه‌تر با قابلیت سنجش در
مقیاسهای کوچکتر از پروتون است.
- معادله سطح حداقل
در ریاضیات، سطح حداقل به سطحی گفته می‌شود که بصورت محلی خود را کوچک می‌کند. این امر برابر با داشتن یک میانگین انحنای صفر است.
- خط اویلر
خط اویلر نشان می دهد در هر مثلث مرکز ارتفاعی، مرکز دایره محیطی و مرکز
ثقل بر یک خط واقع هستند و این پاره خط توسط مرکز ثقل به نسبت ۲ بر ۱
تقسیم می شود.
گلن ویتنی، موسس موزه ریاضی در نیویورک این معادله را به عنوان فرمول
محبوب خود انتخاب کرده که نام خود را از لئونارد ایولر، ریاضیدان و
فیزیکدان سوئیسی در قرن ۱۸ گرفته است.
به گفته ویتنی این نظریه دربرگیرنده زیبایی و قدرت ریاضی بوده که اغلب
الگوهای شگفت‌انگیز را در شکلهای ساده و آشنا به نمایش می‌گذارد.
برگرفته از ایسنا
خویشاوندی دایره با موج سینوسی
توضيحات :
در سمت راست تصوير فوق ، دايره
مثلثاتي را به 12 قسمت مساوي و هر كدام 30 درجه يا π/6 تقسيم
كرده‌ايم . در سمت چپ
تصوير فوق ، دستگاه مختصاتي رسم شده است كه محور افقي آن به طول 2πr
يعني محيط دايره و محور عمودي آن ، محور سينوسها ميباشد . طول
افقي به 12 قسمت مساوي تقسيم شده كه هر قسمت نشانگر طول كمان 30 درجه
است . محور عمودي با خطوط قرمز از مبدا سينوسهاي 30 و 30- ، 60 و 60- ،
90 و 90- مدرج شده و منحني موج سينوسي نقطه‌يابي و رسم شده است . اين
رابطه مابين دايره و موج سينوسي به دفعات در فيزيك مشاهده شده است و در رياضيات نيز توجيه پذير
است به طور مثال با دوران ( سرعت زاويه‌اي ثابت ) رتور در ميدان مغناطيسي داخل يك دينام
، جرياني با ولتاژ متناوب و به صورت سينوسي پديدار و توليد ميشود .
همانطور كه ميدانيم در مكانيك كوانتومي انرژي فوتون از رابطه
معروف پلانك بدست مي‌آيد :
E=hν
در واقع انرژي هر تواتر ( سيكل ) موج الكترومغناطيس برابر h
ميباشد . به طور خلاصه انرژي يك سيكل طيف قرمز برابر انرژي يك سيكل طيف
بنفش است و اين مقدار مستقل از انرژي كلي موج در واحد زمان تعريف شده است و مقدار آن
به ثابت پلانك معروف است . اينك اگر اين انرژي ( يك كوانتوم انرژي ) را
بر محيط يك دايره به شعاع واحد يك ( مدار فرضي الكترون ) تقسيم كنيم
خواهيم داشت :
ћ=h/2π
كه اين مقدار جديد
ћ در مكانيك كوانتومي كاربرد دارد
و معني آن توزيع انرژي يك سيكل موج بر روي مدار الكترون پيرامون هسته
است زيرا الكترون برانگيخته با يك دور كامل چرخش به دور هسته يك سيكل
موج الكترومغناطيس توليد و منتشر ميكند .
منبع : اندیشه های نو در فیزیک
حدودا بيست سال است كه هر چند يك بار در يكي از
كشورهاي اروپايي واقعه عجيبي اتفاق مي‌افتد . داستان هم اين است كه شب
مي‌خوابند و صبح كه بيدار ميشوند مي‌بينند كه در مزارع گندم دايره‌هاي
بزرگي ايجاد شده است . اين اتفاق نميتواند عادي و يا شوخي و جعلي باشد
. گذشته از اين يك شبه نمي‌شود چنين اشكالي را با آن دقت در مزارع
ايجاد كرد . در اين بين بحران
دايره‌هاي گندمزاري متوقف
نشده است ، بلكه توسعه نيز يافته و جالب است كه اشكال هندسي ، سال به
سال هندسي‌تر ، پيچيده‌تر و پركارتر شده‌اند .
ژاپني‌ها
موضوع را آنقدر جدي تلقي كرده‌اند كه هيات‌هايي را براي بازديد از اين
دايره‌ها به اروپا و آمريكا فرستادند . نظر نهايي اينست كه اين اشكال
ثمره هنرنمايي موجودات فضايي باهوشي است كه سوار بر بشقاب پرنده به
زمين مي‌آيند و بوسيله اشكال مرموز براي ما پيغام مي‌گذارند و دوباره
به سياره خود بر مي‌گردند .
آزمايشها و بررسي‌هاي شبانه با كمك دوربينهاي مادون قرمز و ميكروفن‌ها
ثابت كرده‌اند كه اين اشكال عجيب و غريب و شايد در باطن پر معني ، شب
هنگام و در كوتاه‌ترين زمان و بدون ايجاد كمترين سر و صدايي يا تظاهرات
عيني و گويي كه بطور صد در صد نامريي بوجود آمده‌اند .
اين اشكال در طول ۲۰ سال گذشته هندسي‌تر ، هنري‌تر ، پيچيده‌تر و پر
طرح‌تر شده‌اند . مثلا دايره‌ها بزرگتر شده‌اند . گاهي دايره‌ها مانند
حلقههاي سمبل المپيك تو در تو هستند و در يك مورد هم يك مثلث نيز به
آنها اضافه شده است . اشكالي هم شبيه حشرات و ماهي‌ها عينا مانند آثار
نقاشي ماقبل تاريخ كه در غارها كشف شده ديده شده‌اند . در كل كسي كه اين اشكال را ايجاد كرده است در نوعي خط تصويري
نظير خط هيروگليف مهارت داشته و خواسته است كه با زبان بي زباني به ما چيزهايي
بگويد .
برخي از محققيني كه ماجرا را مورد بررسي قرار داده‌اند ، مي‌گويند كه
اين اشكال از فضا و با كمك نوعي اشعه شبيه اشعه ليزر دايره‌وار سوزانده
ميشوند و بعيد نيست كه در حين عمل ، صداي خش و خش مانندي نيز بلند شده
باشد . ولي در كل از روي شكل‌هاي اين مزارع بايد نتيجه گرفت كه فاعل هر
كسي كه باشد ، روحيه اعتدالي دارد و از هندسه و هنر چيزهايي سرش ميشود و
در ضمن با طبيعت هم سر و كار دارد . بطور كلي ميتوان گفت كه آنها
موجودات بي آزار و صلح جويي هستند و مي‌خواهند ، خود را به نحوي از انحا
با طبيعت زمين تطبيق دهند و به ما حالي كنند كه ما هم هستيم .
نيرويي كه بتواند ساقه‌هاي گندم را خم كند ، الزاما بايد ويژگيهاي خاصي
نيز داشته باشد . چون در بعضي از گندمزارها ساقه‌هاي گندم در اين اشكال
بريده و يا سوزانده نشده‌اند ، بلكه خيلي تميز و پاكيزه با زاويه ۹۰ درجه
خم و خوابانده شده‌اند . يعني به بوته گندم امكان داده شده است كه به
رشد خود ادامه دهد ولي نه بصورت قائم ، بلكه بصورت افقي .
مسئله كشف و تشخيص
آثار راديواكتيو در اين اشكال
، موضوع را پيچيده تر كرده است . در تمام اشكال ، آثار تشعشعات راديو
اكتيو بتا و گاما ( البته با شدت ضعفهاي متفاوت ) تشخيص داده شده
است و آزمايشگاه‌ها نظر داده‌اند كه در بعضي از مزارع ، مقدار اشعه بتا و
گاما زياد و در برخي كم است .
تشكيلات موسوم به حلقههاي كشتزار ، اغلب در مزارع غلات پديد مي‌آيند و
طي فرآيندي كه به پيدايش آنها مي‌انجامد ، گياهان به نحوي اسرار آميز بر
روي زمين مي‌خوابند . بدين صورت الگو‌هايي پديد مي‌آيد كه يك باره و بي
آنكه در روشنايي روز پيش از آن ، كسي آنها را ديده باشد ، توجه مردم را به
خود جلب ميكنند .
شواهد موجود نشان
ميدهند كه وقوع اين پديده‌ها ،
از اوايل قرن بيستم به بعد ، سال به سال
افزايش يافته است ، به طوري كه در دهه ۱۹۶۰ به رويدادي آشنا تبديل شده و
از دهه ۱۹۷۰ به بعد توجه اذهان عمومي را به خود جلب نموده است . از سال
۱۹۷۲به بعد ( يعني سال مشاهده عيني صحنه وقوع توسط باند و شاتل وود )
تاكنون در حدود ده هزار گزارش از پيدايش مستند حلقههاي كشتزار با
اشكال گوناگون ، در نقاط مختلف جهان ارائه شده است . قطر بعضي از اين
حلقه‌ها به يك كيلومتر ميرسد و برخي ديگر از آنها مساحتي بالغ بر ۱۹ هزار
متر مربع را مي پوشانند .
در اين تصوير ،
صورت يك موجود نقش بسته است !
نكته جالب و شگفت انگيز ديگري كه در اين باره وجود دارد ، مسئله تحول و
تكامل تدريجي اين طرح‌ها ميباشد .
امروزه شاهد پديدار شدن نگاره‌هاي هندسي بغرنجي هستيم كه از روابط
رياضي پيچيده‌اي پيروي ميكنند و جالب آنكه در برخي موارد ، اين
نگاره‌ها ، نمايانگر نقوش و طرح‌هاي مقدس اقوام و ملل مختلفي از سراسر جهان
هستند .
نكته قابل ذكر
ديگر ، نحوه خميده شدن ساقه‌ها و ارتباط آن با ساختمان آنهاست .
ساقه گياهان علفي ، بندها يا گره‌هايي دارند كه از وظايف آنها ، ايجاد
استحكام در گياه است . اين بندها ، مجهز به روزنه‌هايي براي ايجاد امكان
خروج بخار آب هستند . تجمع آب در محل بندها و فشار آن ، موجب راست
ايستادن
ساقه و در نتيجه ، موجب سر پا ماندن گياه ميشود . در صورتي كه دما
افزايش يابد ، آب به بخار تبديل ميشود و منافذ موجود در بندها ، راه را
براي خروج
بخار مي‌گشايند . اين ساز و كار ، راهي براي تنظيم دما و خنك نگه داشتن
گياه است ، كه البته به از دست رفتن عامل استحكام و خميده شدن ساقه گياه
مي‌انجامد .
بررسي‌هاي
ميكروسكوپي نشان داده است كه به هنگام پيدايش حلقههاي كشتزار ، دقيقا همين
عامل است كه به خوابيدن رستني‌ها بر روي زمين مي‌انجامد . در واقع ، چنين
به نظر ميرسد كه نوعي عامل خارجي باعث ميشود در
ناحيه بندها ، دما افزايش يابد . البته اين خوابيدن براي رستني‌هاي خشك
شده و آماده درو نيز گزارش شده است .
نكته شگفت انگيز ديگر اينكه اثر اين عامل خارجي ، انتخابي است . يعني
بندهايي كه تحت تاثير قرار ميگيرند و جهت و ميزان خميدگي آنها ، بسته به
طرحي كه پياده ميشوند ، در بخش‌هاي مختلف تغيير ميكند . مثلا ممكن است
در يك سمت الگو ، نخستين بندهاي بالاتر از سطح زمين ، آب از دست بدهند و
در سمت ديگر ، دومين بندها . به اين ترتيب ، به راحتي ميتوان آثار تقلبي را
از نمونه‌هاي اصلي تشخيص داد . خم كردن ساقه‌ها با دست يا هر وسيله
مكانيكي ديگري ، علاوه بر ايجاد آسيب در گياه ، منجر به بروز خميدگي‌هايي
ميشود كه عمدتا در ميان فواصل بندها و نه در خود آنها به وجود مي‌آيند .
ساز و كار فوق نشان ميدهد كه احتمالا تابش امواجي نظير مايكروويو كه
به صورت منفرد بر برخي از بندها اثر ميكند ، عامل پيدايش الگوي خميدگي
هاست . با توجه به پيچيدگي هندسي طرح‌ها ، چنين مي‌نمايد كه نوعي وسيله
هدايت كننده اصلي ( نظير يك رايانه ) فرمان‌هاي مقدماتي را به يك دستگاه
عمل كننده نهايي ( نظير دستگاه مولد پرتوها ) مي‌فرستد و اين دستگاه
دوم ، اثر قابل مشاهده را بر بندهاي ساقه اعمال ميكند .
بررسي خاك مزارع در بخش داخلي طرح‌هاي مربوط به حلقههاي كشتزار ، توسط
دانشمندي به نام كالين اندروز ، نشان داده است كه ميزان تشعشع
الكترومغناطيسي آن ، تا ۱۰۰ ٪ بيشتر از حد عادي است و گزارش‌هاي ارائه
شده ، مشخص كرده‌اند كه در سالهاي متعاقب اين رويداد ، منطقه تحت تاثير ، تا ۴۰
٪ با افزايش محصول رو به رو شده است .
همچنين ، اندازه‌گيري‌هاي مربوط به گسيل انرژي ، آشكار ساخته‌اند كه تا چندين روز پس از
پيدايش حلقه‌ها ، نوعي انرژي در محدوده فركانس ۵ كيلو هرتز ، از منطقه ساطع
ميشود كه برخي از افراد حساس ، آن را در قالب صدايي لرزان مي‌شنوند .
بسياري از كساني كه از اين حلقه‌ها بازديد ميكنند ، دچار واكنشهاي جسمي
خاصي ميشوند كه از آن جمله ميتوان به حالت تهوع ، سردرد ، گيجي ، احساس
قلقلك و دردهاي گوناگون اشاره كرد . نظير اين نشانگان را مي توان در
ناخوشي‌هاي حاصل از تاثير پرتو راديو اكتيو نيز مشاهده كرد .
گفته ميشود كه ساعت‌ها ، تلفن‌هاي همراه ، دوربينهاي عكاسي و به ويژه
دستگاههاي الكترونيكي كه براي بررسي وارد منطقه ميشوند ، دچار اختلال
ميشوند و نيز ادعا ميشود كه قطب نماي هواپيماها ، در بالاي اين
مناطق ، به صورت ديوانه وار به چرخش در‌مي‌آيد .
اشخاصي كه شاهد پيدايش حلقههاي كشتزار بوده‌اند ، متوجه تابش سرخ رنگي
بر سطح زمين شده‌اند . خميده شدن گياهان در ۵ دقيقه اتفاق مي‌افتد و در
اين مدت ، هيچ كس ، شخص يا وسيله‌اي را كه بتوان اين رويداد را به آن نسبت داد ، نديده است .
در برخي موارد ، پيدايش اشكال پيچيده اين حلقه‌ها با برخي حوادث عجيب
همراه بوده است . مثلا ديده شده است كه سگ‌هاي مجاور يك منطقه در فاصله
ساعت ۲ تا ۴ بامداد پارس كرده‌اند و صبح روز بعد ، پيدايش حلقه‌اي در آن
منطقه گزارش شده است ، و يا ديده‌اند كه احشام ، پس از ورود به محوطه
حلقه‌ها بيمار شده‌اند . در دامنه تپه‌ها ، متوجه وزش بادهاي عجيب شده‌اند
و همچنين مشاهده گوي‌هاي نارنجي نوراني ، شنيدن صداهاي خش خش مانند عجيب
و ظهور مكرر اشياء پرنده ناشناس ، از ديگر وقايع پس از ظهور حلقه‌ها بوده‌اند .
اين تصوير عينا بر
روي پلاك همسر توت ان خامون فرعون مصر نقش بسته بود و موجب تعجب
دانشمندان گرديده است ! اين تصوير عينا در اهرام مصر باستان وجود
دارد ! اين تصاوير و اشكال هندسي دليلي بر اثبات وجود رابطه‌اي مابين
فراعنه مصر و سرنشينان يوفو ميباشد .
مشهورترين تصوير قديمي مستندي كه وقوع پديده حلقههاي كشتزار را نشان
ميدهد ، يك گراور يا حكاكي چوبي ، متعلق به سال ۱۶۷۸ ميلادي در انگلستان
است . در اين اثر ، موجودي شيطاني به تصوير در آمده است كه با داسي
بلند ، مشغول دروي مزرعه غلات در قالب الگويي عجيب و خاص است .
اين تصوير در سال
۱۹۹۲ ايجاد شده است . اگر دقت كنيد عين همين تصوير در آثار باستاني
اينكاها در امريكا ديده ميشود . واقعا باور نكردني است ! طول اين تصوير
۱۳۰متر و عرض آن ۴۰ متر است !
مكان در گراسدورف آلمان ميباشد . اين تصاوير و اشكال هندسي
دليلي بر اثبات وجود رابطه‌اي مابين سرخ پوستان امريكا و سرنشينان يوفو
ميباشد .
منبع : اندیشه های نو در فیزیک
دنباله دارهالی توسط یونانیان دیده شد
در
جريان يک رويداد آسماني در قرن پنجم پيش از ميلاد، براي اولين بار
دنباله‌دار هالي مشاهده شد و نقطه تحولي در تاريخ علم نجوم ايجاد شد. طبق
نسخ باستاني از دوران ارسطو به بعد، شهاب‌سنگي به اندازه يک "واگن باري" در
سالهاي بين 466 و 468 پيش از ميلاد به بخش شمالي
يونان برخورد کرد. اين برخورد ساکنان محلي را ترساند و اين سنگ به مدت 500
سال به عنوان يک جاذبه توريستي محسوب مي‌شد. طبق گزارش‌ها، هنگامي‌كه
شهاب‌سنگ سقوط کرد، دنباله‌داري در آسمان ديده شد. مشاهده اين دنباله‌دار
چندان مورد توجه قرار نگرفت، در حالي كه زمان ظهور اين دنباله‌دار با زمان
مورد انتظار براي رويت دنباله‌دار هالي که هر 75 سال يا بيشتر رخ ميدهد،
مطابقت مي‌کند.
"دنيل
گراهام"، فيلسوف و "اريک هينز"، اخترشناس، مسير طي شده توسط دنباله‌دار
هالي را مدل‌سازي کرده و آن را با آنچه يونانيان از اين دنباله‌دار ثبت
کرده‌اند، مقايسه کردند. مثلا گفته شده بود كه دنباله‌دار به مدت 75 روز
قابل رويت بوده و وزش باد و تير شهاب‌هايي آن را همراهي مي‌کرده‌اند و
هنگامي‌كه شهاب‌سنگ سقوط کرد اين دنباله‌دار در بخش غربي آسمان ديده شد.
طبق
پژوهش‌هاي محققان، دنباله‌دار هالي در طول مدت 82 روز بين 4 ژوئن و 25
آگوست سال 466 پيش از ميلاد قابل رويت بوده است. از 18 جولاي به بعد، اين
منطقه در معرض بادهاي شديدي که در بخش غربي آسمان به وقوع پيوست، قرار
گرفت. در اين زمان از سال زمين در حال حرکت از ميان بقاياي دم‌دنباله‌دار
بود، وجود اين ذرات غبار در مسير حرکت زمين منجر به پيدايش شهاب‌ها در
آسمان مي‌شد.
اما
هيچ‌يك از اين استدلال‌ها هويت دنباله‌دار را مشخص نمي‌کنند. گراهام
مي‌گويد مشاهده چنين دنباله‌دار بزرگي نادر است. بنابراين هالي ميتواند
گزينه مناسبي باشد. پيش از اين، اولين مشاهده ثبت شده از هالي در سال 240
پيش از ميلاد به منجمان چيني نسبت داده شده بود. اگر گراهام و هينز درست
بگويند، يونانيان اين دنباله‌دار را بيش از دو قرن زودتر ديدند.
تجزيه
و تحليل پژوهشگران، اين لحظه را که نقطه تحول در تاريخ نجوم نام گرفت،
آشکار مي‌کند. در قرن اول پس از ميلاد "پلوتارک" نوشت که يک منجم جوان به
نام "آناکساگوراس" سقوط شهاب سنگي را بر زمين پيشگويي کرد. اين پيشگويي
مورخان را حيرت زده کرد، چون چنين رويدادهايي اساسا پيشامدهايي تصادفي
هستند. گراهام پس از مطالعه بر روي آنچه آناکساگوراس گفته بود، به اين نتيجه رسيد که اين
تنها يک پيشگويي از سقوط شهاب سنگ نبود، بلکه به عنوان نقطه تحولي براي
نجوم يونان باستان محسوب مي‌شد. وي معتقد است که آناکساگوراس با اظهار اين
پيشگويي درصدد بيان اين مطلب بود که سنگ‌ها ممکن است از آسمان سقوط کنند.
گراهام
مي‌گويد در آن زمان مردم تصور مي‌کردند اجرام سماوي همچون ماه و سيارات
سبک‌تر از هوا و آتشين بودند. اما پس از مشاهده يک خورشيد گرفتگي در سال
478 پيش از ميلاد، آناکساگوراس پي برد که آنها توده‌هاي سنگي سنگيني بودند
که توسط نيروي گريز از مرکز در آسمان نگه داشته شده بودند و خورشيد گرفتگي
زماني اتفاق مي‌افتد که ماه، نور خورشيد را سد مي‌کند. همچنين وي به اين
نتيجه رسيد که اگر موقعيت چنين سنگ‌هايي دستخوش تغيير شود ممکن است با زمين
برخورد کنند.
گراهام مي‌گويد: "هنگامي‌كه شهاب‌سنگ سقوط کرد هيچ كس نتوانست آن را انکار کند. سرخط خبرها اين بود: آناکساگوراس درست گفته بود."
آيا
دنباله‌دار هالي نقشي را ايفا مي‌کرد؟ ممکن است دنباله‌دار، سيارکي نزديک
به زمين را از مسيرش منحرف کرده و به سوي بخش شمالي يونان پرتاب کرده
باشد.
از آن زمان ايده وجود سنگ‌ها در آسمان پذيرفته شد و يونانيان به درک جديدي از کيهان رسيدند.
منبع : دانشمند
دانشمندان مركز فيزيك نجوم اسميت سونين دانشگاه هاروارد تئوري
جديدي را با عنوان « تارهاي كيهاني » (cosmic web) ارائه كردند كه نشان مي دهد ماده
تاريك به همان روشي كه تارهاي عنكبوت تشكيل مي شوند ، در جهان پخش مي شود . اين
دانشمندان در اين خصوص اظهار داشتند ؛ « ما با روش هاي شبيه سازي توانستيم گستردگي
ماده تاريك در جهان نزديك را مورد بررسي قرار دهيم و مشاهده كنيم كه اين ماده به
طرف گرمايي كه به سبب تاثيرات جاذبه اي ماده تاريك شكل گرفته است ، جذب مي شود »
براساس تئوري هاي موجود ، ۹۵ درصد از كيهان را ماده تاريك تشكيل مي دهد . اين
دانشمندان با استفاده از رصدهاي تلسكوپ هاي اشعه ايكس چاندرا و «XMM-Newton» تئوري
جديد « تارهاي كيهاني » را مطرح كردند . به گفته اين دانشمندان « اين رشته‌ها همچنين می‌توانند
كليد شناخت بيشتر ماده زنده باشند . ماده زنده بخشي از ماده مرئي كيهان است
كه حدود ۵/۲ درصد از ۵ درصد ماده معمولي جهان را تشكيل مي دهد. » به گفته اين
دانشمندان ، اين رشته‌ها مي توانند توسط ماده تاريك و ماده معمولي ساخته شوند .
در حقيقت ماده تاريك واقعي كه در كتاب قرآن از
آن دخان نام برده شده است با امواج الكترومغناطيسي يا نور ( حرارت و
گرما ) برهمكنش قوي
دارد . ميتوانيم چنين تصور كنيم كه چون دخان جاذب نور و گرما است هرگز رصد
نخواهد شد ، مگر اينكه سايه آن را رويت كنيم ، ولي چون نور را تبديل به
ميدان مغناطيسي ميكند اين ميدان قابل شناسايي ميباشد .
منبع : اندیشه های نو در فیزیک
تعريف جرم بحراني براي عناصر
راديواكتيو :
كمترين جرمي از ماده
راديواكتيو است كه در آن نوترونها پيش از آن كه از آن جرم خارج شوند
در زمان كوتاه به هسته‌اي ديگر برخورد نمايند و براي هر شكافت ؛ به طور
متوسط يك شكافت ديگر ايجاد گردد .
جرم بحراني به نوع ماده راديواكتيو ؛ درجه خلوص و شكل نمونه‌اي كه از
آن خواهيم ساخت بستگي دارد .
براي اينكه جرم بحراني با كمترين مقدار ممكن تهيه شود بايد كمترين سطح
را با جرم معين ايجاد كنيم . يعني كروي بودن سطح مناسب‌ترين شكل است .
چون حجم عمده اتم فضاي خالي است . هنگام شكافت هر هسته لازم است
نوترونهاي حاصل به طور ميانگين مسافتي در حدود 5 تا 7 سانتيمتر را درون
ميلياردها اتم بپيمايند تا به هسته ديگري برخورد كنند و سبب شكافت شوند
. مثلاً اگر حدود 2 كيلو گرم اورانيوم 235 را به شكل كروي در آوريم
شعاع آن حدود 3 سانتيمتر خواهد بود . و نوترونها اغلب ( بدون آن كه
باعث شكافت بعدي شوند ) از آن خارج مي شوند .
معمولاً در اطراف گوي از پوشش فلزي چگال ( كه باز تابنده نام دارد )
استفاده می‌شود تا نوترونها را به درون گوي باز گرداند همچنين از
انبساط و گسترش هسته شكافت جلوگيري شود . در اين صورت به جرم كمتري
نياز خواهد بود .
جرم بحراني اورانيوم 235 در شرايط مناسب حدود 900 گرم و براي پلوتونيوم
239 ؛ جرم بحراني 283 گرم است .
اگر به طور متوسط بيش از يك نوترون آزاد به هسته هاي ديگر اورانيوم 235
برخورد كند و موجب شكافت آن گردد جرم اورانيوم را فوق بحراني گوييم .
در اين حالت واكنش شكافت از كنترل خارج مي شود و دما به سرعت بالا مي
رود و انفجار رخ خواهد داد .
اگر به طور متوسط كمتر از يك نوترون آزاد به هسته اورانيوم 235 برخورد
و موجب شكافت آن گردد جرم اورانيوم زير بحراني است و اين شكافت القايي
در نهايت متوقف مي گردد .
علت عدم انفجار در معادن اورانيوم نيز ؛ فراهم نبودن جرم بحراني و از
طرفي پايين بودن درجه خلوص اورانيوم 235 در معادن مي باشد .
با اين وجود در يك مورد در معادن اوكلو در كشور گابن در غرب آفريقا
فرآورده‌هايي از شكافت اورانيوم 235 يافت شده‌اند كه نشان مي دهند در
حدود دو ميليون سال پيش اورانيوم 235 در آن معدن خود به خود به حد
بحراني رسيده است .
تعريف جرم بحراني براي اجرام نوتروني :
با افزايش جرم
اجرام نوتروني ، فشار در داخل آنها به بينهايت ميل ميكند و تحمل اين
فشار براي نوترونها و كواركها و .... غير
ممكن خواهد بود . نوترونها ، كواركها و ... مجبورند در هم ادغام و
تركيب شوند ، يعني در هم فرو
روند و ذرات جديدي را بوجود آورند كه اين تبديلات ذرات به يكديگر در
عالم فيزيكي همواره انرژي‌زا است و يك نوع واكنش هسته‌اي محسوب ميشود .
جرم بحراني
براي اجرام نوتروني كمترين جرمي از نوترونها يا نوكلئونها و
همچنين كواركها محسوب ميشود كه در آن اينگونه ذرات در زمان بسيار كوتاهي در هم ادغام
و يا تركيب شوند . محاسبه اين جرم بحراني كار ساده‌اي نيست ، ولي در رمبش ( فرو
ريزش جرم به طرف مركز ) يك ستاره بسيار بسيار بزرگ يا يك كوازار و يا
يك كهكشان ، حتي يك خوشه ستارهاي و يا خوشه كهكشاني ، بسيار محتمل و قابل
دستيابي است . و همچنين در زمان بلعيده شدن تعداد زيادي از ستارگان توسط يك سياه‌چاله
و يا يك ستاره نوتروني كه همواره باعث افزايش جرم آنها خواهد شد .
جرم بحراني به نوع جرم
نوتروني يعني شكل هندسي و در نتيجه سرعت زاويه‌اي آن بستگي دارد . به
اين معني كه هر چه قدر سرعت زاويه‌اي آن كم باشد ، شكل هندسي آن به كره
تمايل داشته و فشار در مركز آن افزايش يافته و در نتيجه جرم بحراني آن
كم خواهد بود ، ولي اگر سرعت زاويه‌اي آن زياد باشد ، به علت نيروي
گريز از مركز ، شكل هندسي آن نزديك به يك تورس بوده و از فشار داخل آن
كاسته شده و در نتيجه جرم بحراني آن افزايش خواهد داشت .
منبع : اندیشه های نو در فیزیک
3- ماده تاريك
با تعريف جديد ( دخان ) چيست ؟
از حدود بيست سال پيش حدس زده شد كه در جهان
ماده‌اي غير از عناصري كه ما مي‌شناسيم وجود دارد زيرا در آن زمان چنين
دريافتند كه عالم به گونه‌اي رفتار ميكند كه انگار بسيار سنگين‌تر از
چيزي است كه واقعا به نظر ميرسد و چون اين ماده مشاهده نمي‌شود و مريي
نيست و معمولا با اندازه گيري نيروهاي گرانشي قابل شناسايي است ، نام
آن را ماده تاريك ( ماده مجهول ) نهاده‌اند ، البته در اين مبحث از درست بودن يا
نادرست بودن فلسفه وجودي كه براي ماده تاريك مطرح شده است صرف نظر
مي‌كنيم و همچنين از درست بودن يا نادرست بودن ماهيت ذره‌اي امواج و
ميادين ( توضيحات بيشتر در مبحث پديده دوران ميادين گرانشي و توجيه چرخش ستارگان درون كهكشاني ، 90 درصد خطا در محاسبات فيزيك كلاسيك و فيزيك مدرن ) . تجربه‌اي كه ما از
جسم سياه داريم اين است كه يك جسم سياه ميتواند تمامي طيفهاي مريي نور
را در حرارتهاي نسبتا پايين جذب كند و به همين دليل سياه ديده ميشود
( يك جسم توخالي كه تنها سوراخ كوچكي براي ورود يا خروج تابش دارد
[كاواك] تقريب خوبي براي جسم سياه ايده‌آل است. تابشي كه از راه اين
حفره وارد ظرف شود ، احتمال باز تابيدن بسيار اندكي دارد. اين تابش
پی‌درپي در ديواره‌هاي داخلي جسم باز می‌تابد تا سرانجام در آشاميده
شود . به همين دليل ، اگر از سوراخ به درون جسم بنگريم آن را سياه يا
تاريك خواهيم ديد ) ، ولي
همين جسم سياه همان طيفهاي مريي نور را در حرارتهاي نسبتا بالا از خود
منتشر ميكند ، ولي براي ماده تاريك قسمت اول قضيه صادق است و قسمت دوم
جاري نيست ، چرا كه ماده تاريك تا به امروز به طور مستقيم با هيچ
وسيله‌اي ديده نشده است و فعلا ما ميتوانيم با استدلال فيزيكي زير پي
به وجود ماده تاريك با تعاريف جديد ببريم !
دماي متوسط سطح خورشيد ما چيزي نزديك به 5700 درجه اندازه
گيري شده است و حتي بيشتر از آن نيز ممكن است ، از ديدگاه مكانيك كوانتومي تمامي عناصر
شناخته شده توسط ما در اين برد حرارتي مولد نور هستند و ميبايست تمامي
انرژي دريافتي را مجددا به صورت نور دفع كنند تا به تعادل حرارتي برسند و از طرفي تمامي عناصر در اين
برد حرارتي به صورت
بخار يا گاز بوده و
بعد از يونيزه شدن تمايل حركت به طرف پلاسما شدن را دارند ، ولي با رصد خورشيد لكه‌هاي تيره‌اي در سطح آن ديده ميشود
كه به شدت مغناطيسي بوده و جامد و متراكم نيز به نظر ميرسند . حال اين سوال مطرح ميشود كه اين مواد با
گازهاي سطح خورشيد يا عناصر ديگر چه تفاوتي دارند كه اينگونه كم نور تر
يا سردتر ديده ميشوند
؟ گاهي اوقات اين لكه‌ها حتي با يك عينك آفتابي نيز قابل تشخيص هستند
البته در زمان غروب خورشيد كه اينگونه رصد خورشيد را توصيه نمي‌كنيم ، به دليل اينكه براي بينايي انسان
بسيار خطرناك است . در حقيقت سياه‌ترين مواد در اين برد حرارتي منير
بوده و تمامي عناصر در اين وضعيت بخار يا گاز هستند !
جواب سوال ميتواند
اين باشد كه ماهيت اين لكه‌ها
به طور كامل از
عناصري ( ماده باريوني ) كه ما مي‌شناسيم نيست ، زيرا در مكانيك كوانتومي قادر به توجيه آن
نيستيم ، اين مواد قادرند در مجاورت دماي 5700 درجه و حتي بيشتر از آن جاذب نور باشند
و نور خورشيد را با آن فاصله نزديك جذب كنند ولي آن را به صورت نور
مجددا دفع
نكنند ، حال اين سوال مطرح ميشود
كه نور جذب شده توسط اين مواد مخلوط يا محلول اگر به صورت نور تابش نمي‌شود پس چه ميشود ؟
قدر مسلم چون ماهيت نور امواج الكترومغناطيس است
، پس نوري كه توسط محلول يا مخلوط اين ماده با هيدروژن در سطح خورشيد جذب ميشود به صورت پديده‌هاي
مغناطيسي خورشيدي آشكار ميشود ، در واقع اين ماده سياه رنگ همان ماده
تاريك ( دخان ) است كه مقدار بسيار كمي از آن در واكنشهاي هسته‌اي خورشيد توليد
و بر سطح آن تجمع ميكند كه به مرور زمان از سطح خورشيد تبخير شده و در
فضا پراكنده ميشود يا با جذب انرژي ، مجددا به اتم‌هاي هيدروژن تبديل
ميشود و چنين پيش بيني ميشود كه نيروي گرانش خورشيد قدرت نفوذي كمي در جذب اين ماده تاريك دارد
و اين ماده به صورت سر باره بر سطح خورشيد تجمع ميكند !
ماده تاريك به صورت پودري شكل در فضا پراكنده و معلق است همچون دود
آتش ، بدون اينكه تجمعي
در نقطهاي از عالم داشته باشد ، پخش ميشود مگر اينكه نيرويي باعث آن
تجمع باشد و توليد ميدان مغناطيسي قوي توسط ماده
تاريك به علت جذب امواج الكترومغناطيس و مغناطيسي شدن آن ميتواند ذرات آن را همانند براده‌هاي آهن گرد هم آورد و به صورت
لكه بر سطح خورشيد تجمع كنند ! آنچه كه مسلم است اينكه فعاليت خورشيد هر
11 سال به گونه‌اي تغيير ميكند كه ميزان توليد ماده تاريك در آن افزايش
يافته و خاصيت مغناطيسي در خورشيد افزايش مي‌يابد و لكه‌هاي خورشيدي در سطح آن توسعه مي‌يابند
و مي توانيم قبول كنيم كه اگر ميادين مغناطيسي در مناطقي از خورشيد
توليد و پديدار شود ، اجبارا مواد تاريك نيز در اين مناطق تجمع خواهند
كرد . در هنگام تشديد فعاليت خورشيد اين لكه‌ها نيز گسترش مي‌يابند .
لكه‌هاي خورشيدي از سال 1700 ميلادي
رصد شده‌اند .
داده‌هاي رصدي از دهه 80 قرن بيستم نشان می‌دهند كه تعداد لكه‌هاي
خورشيدي با شدت تابش خورشيد مرتبط است . جالب اينكه هر چه تعداد لكه‌ها
بيشتر باشد ، شدت تابش نور خورشيد بيشتر است ، چون كه مناطق اطراف لكه‌ها
درخشان‌تراند .
نظريه موجود فعلي در مورد لكه‌هاي خورشيدي چنين
بيان ميكند كه به خاطر خروج ميادين مغناطيسي در مناطقي از سطح خورشيد
به صورت حبابي شكل كه مانع از جريان همرفت مواد از زير سطح ستاره ميشود ،
موجب سرد شدن لكه‌ها نيز
می‌شود كه حرارتي مابين 2700 الي 3400 درجه دارند كه عكس اين قضيه درست است
، يعني بعد از پديدار شدن لكه‌هاي خورشيدي ميادين مغناطيسي در كنار
لكه‌ها بوجود يا ميادين موجود تشديد ميشوند و اينك اين سوال مطرح
ميشود كه چگونه ممكن است جسمي چسبيده به خورشيد دمايي
پايين‌تر از سطح آن داشته باشد ؟ مثل اينكه سوزني را به داخل حوضچه‌اي
بزرگ از فلز مذاب همجنس خودش بياندازيم و انتظار داشته باشيم كه اين سوزن
ذوب نشود و سردتر از فلز مذاب باقي بماند و تيره‌تر ديده شود ، با آب كه
ظرفيت گرمايي زيادي دارد نيز نمي‌توان بر سطح خورشيد اين اختلاف
حرارت را ايجاد كرد ، حتي اگر تمام آب سياره زمين مصرف شود ! چرا كه انتقال حرارت در خورشيد بيشتر به صورت
تشعشعي و تابشي است تا همرفتي و پتانسيل انرژي خورشيد بسيار بسيار زياد
است !
جواب اين است كه
ماده تاريك يا دخان به علت جذب شديد نور دريافتي و گذر اندك نور از خود ، حرارت
محيط خود را پايين‌تر نشان ميدهد يعني باعث سرد شدن هيدروژن پيرامون
خود ميشود . به هر
حال شكل گيري لكه‌هاي خورشيدي تا به امروز يك معما فرض شده است ولي علت
تيرگي آنها پايين بودن حرارت ميباشد كه تا به امروز توجيه قانع
كننده‌اي براي آن ارايه نشده است .
درخشش ناگهاني معمولا در
مجاورت يك گروه لكه خورشيدي با برون ريزي شديد مواد همراه است .
يك
شراره نوعا در مساحتي به قطر 200.000 km رخ ميدهد و دماي آن از 100 ميليون
درجه كلوين تجاوز مي كند . بروز
شراره غالبا در امتداد مرز ميان نواحي گروهي از لكه‌هاي خورشيدي كه به
طور مثبت و منفي قطبيده شده‌اند صورت مي گيرد .
نظريه و توجيه فعلي براي لكه‌هاي
خورشيدي ايراد جدي دارد :
به شكل زير توجه نماييد ؛
با توجه به جهت جريان الكتريسيته ، جهت خطوط ميدان
مغناطيسي از قاعده دست راست مشخص ميشود . يعني ذرات مثبت هميشه در جهت
خطوط ميدان مغناطيسي آنهم به صورت مارپيچي حركت ميكنند .
در عكس فوق يونهاي مثبت هيدروژن داغ از زير لايه
شيد سپهر به بيرون كشيده شده و بعد از طي مسير مارپيچي و قوسي شكل ، از قطب
N به قطب S حركت
ميكنند . همانطور كه كاملا مشخص است يونها در قطب
N داغ بوده ولي به مرور زمان و با پيمودن مسافتي در قطب
S سرد ميشوند .
نكته قابل توجه اين
است كه ، با فرض اينكه ميدان الكترومغناطيسي در قطب S
مانع جريان همرفت گاز داغ به شيد سپهر و سطح آن شود ، ولي
ميبايست در
قطب N باعث شدت جريان همرفت گاز داغ و پرتاب
و فوران آن به بيرون شود كه در اين صورت ما بايد شاهد رويت دو لكه
باشيم ، يكي تيره
و تاريك‌تر از سطح شيد سپهر ولي دومي روشن و نوراني تر از سطح شيد سپهر
، كه اينگونه نيست ! بلكه ما همواره شاهد دو لكه تيره و تاريك تر از سطح شيد سپهر هستيم كه اين مشاهده
عيني ناقض و مردود كننده نظريات فعلي در مورد
لكه‌هاي خورشيدي ميباشد . پس تنها دليل تيره ديده شدن لكه‌ها در شيد
سپهر ، ميتواند تجمع ماده تاريك و يا ذره اوليه ( دخان ) در قطبين
مغناطيسي باشد و تنها زماني
شاهد نقاط پر نور در شيد سپهر خواهيم بود كه ميدان مغناطيسي فوقالعاده
قوي تشكيل شود كه اين پديده خيلي نادر ميباشد . در واقع لكه‌هاي خورشيدي منفذي
براي خروج يا ورود يونهاي مثبت فوقالعاده داغ خورشيد هستند ولي با اين
حال سردتر از حرارت ناچيز سطح خورشيد ديده ميشوند و اين حاكي از قدرت
جذب فوقالعاده زياد حرارت توسط ماده تاريك يا دخان است . در واقع دخان
سردترين چيز ممكن در ميان مواد شناخته شده در كيهان است .
كدري شيد سپهر را با جذب پيوسته نور توسط
يون منفي هيدروژن توجيه نموده‌اند . طبق اين نظريه عامل كدري پيوسته شيد
سپهر ، يون منفي هيدروژن است . اين يون به علت اينكه تنها الكترون اتم
هيدروژن خنثي نميتواند به طور كامل پروتون مثبت را بپوشاند ، بوجود
مي‌آيد . از اينرو ، يك الكترون ديگر ميتواند به طور ضعيف به اتم
پيوند پيدا كند ، جذب نور توسط واكنش جداسازي ( الكترون‌آزاد+هيدروژن→نور+يون‌منفي‌هيدروژن
)
بوجود می‌آيد . ولي همانطور كه ميدانيم اين واكنش برگشت پذير است و
برعكس آن نيز روي ميدهد ، يعني واكنش نور+يون‌منفي‌هيدروژن→الكترون‌آزاد+هيدروژن
كه با دفع نور همراه خواهد بود و اين فرايند دو طرفه به اين معني است
كه مقدار نور ورودي به سامانه ( شيد سپهر ) تقريبا معادل مقدار نور
خروجي از سامانه ( شيد سپهر ) خواهد بود ، پس طبق اين فرايند دو طرفه ،
نور خورشيد
در هنگام گذر از شيد سپهر دچار اختلاف شدت قابل توجهي نخواهد شد ، كه
در عمل اينگونه نيست ! بلكه نور خورشيد در حال گذر از شيد سپهر دچار
اختلاف شدت قابل
ملاحظه‌اي ميشود . اين لايه براي اشعه ايكس نيز كدر بنظر ميرسد تا حيات
در روي زمين به مخاطره نيافتد ، اين پديده در
حالي صورت مي‌گيرد كه الكترون اضافي در يون منفي مربوط به ترازهاي اتم
هيدروژن و طيفهاي مريي ميشود ، ولي توليد و جذب اشعه ايكس بيشتر مربوط
به ترازهاي هسته عناصر
يعني طيف غير مريي پايين تر از ماوراي بنفش ميشود و با اين اوصاف ، يون
منفي هيدروژن نميتواند جذب اشعه ايكس توسط شيد سپهر را توجيه كند
. پس ميتوان چنين برداشت كرد كه مقداري دخان يا ماده تاريك همواره در
لايه‌هاي بيروني خورشيد محلول يا مخلوط است و علت كدري يا سرد بودن اين
لايه نسبت به لايه‌هاي ديگر ( پاييني ) خورشيد همين موضوع است . توضيحات
بيشتر در
مبحث هندسه دوجيني و ساختار خورشيد ؛ ذره يا ماده اوليه ( دخان ) را باور كنيم ارايه شده است .
حال ميتوانيم درك
كنيم كه مبدا پيدايش ( خلقت ) گاز هيدروژن در عالم همان ماده تاريك است و عناصر
در عالم ، در نهايت تمايل به از دست دادن جرم و انرژي و در نتيجه برگشت به حالت اوليه خود را دارند و
سياه‌چاله‌ها در نهايت تبديل به راكتور مبدل نوترون يا كوارك به ماده تاريك و
مولد امواج گرانشي خواهند شد و در نهايت هستي به حالت اوليه خود بر خواهد گشت
. يعني دريايي از ماده تاريك شناور شده
در ظلمت مطلق فاقد هرگونه موج و تشعشع الكترومغناطيسي .
خبر علمي جالب از ماده تاريك توسط خبرگزاري
يونايتدپرس اعلام شده است :
" تلسكوپ فضايي هابل " يك حلقه "شبح گونه" از
ماده تاريك پيدا كرده است كه مدتها پيش در
جريان برخورد عظيم ميان دو خوشه كهكشان راه
شيري تشكيل شده است
به گزارش خبرگزاري يونايتدپرس از بالتيمور ،
گفته ميشود اين كشف از جمله محكمترين دلايلي
است كه نشان ميدهد ماده تاريك وجود دارد .
با وجود اينكه ستاره شناسان نمي‌‌دانند ماده
تاريك از چه درست شده است اما فرض ميكنند كه
يك نوع ذره ابتدايي است كه در كهكشان پخش شده
است .
"ام جيمز جي" يك ستاره شناس از "دانشگاه
جانز هاپكينز" گفت ، اين اولين باري است كه
تشخيص داده‌اند ماده تاريك داراي ساختار منحصر
به فردي است كه هم با گاز و هم با كهكشانهاي
موجود در اين خوشه تفاوت دارد .
جي يكي از اعضاي گروهي است كه اين حلقه
ماده تاريك را پيدا كرده است.
اين حلقه كه عرض آن 2.6 ميليون سال نوري
است در خوشه CL0024+17 كه پنج ميليارد سال
نوري از زمين فاصله دارد ، كشف شده است .
اين تصوير بيانگر اين موضوع جالب است كه ماده تاريك تحت شرايط
بخصوصي قابل رويت و رصد است ، همانطور كه ماده تاريك در سطح خورشيد قابل
رويت و رصد ميشود ، حال اين شرايط چيست ؟ جواب اين سوال نكات جالبي در
مورد ماهيت واقعي ماده تاريك خواهد بود ! اما ما ميتوانيم چنين استنباط
كنيم كه در هنگام آتش سوزي در روز روشن در سوختن ناقص مواد ، مقداري كربن
خالص به صورت دوده توليد ميشود كه اين دوده به علت جذب نور و مانع شدن
از عبور نور ، باعث كدر شدن هوا شده و در كل ، دود آتش سوزي به صورت
شبح وار ديده ميشود كه در تصوير فوق همين واقعه روي داده است و ماده
تاريك همچون دود در فضا ، حالت مه گونه‌اي ايجاد كرده است ! و به
احتمال بسيار زياد با توده‌اي گازي شكل مخلوط و همراه شده است و اينگونه به
نظر ميرسد كه نيرو و انرژي عجيبي در حال تبديل ماده تاريك به گاز
هيدروژن است و اين نيرو باعث گرد آمدن ماده تاريك به حالت يك حلقه بزرگ
در يك منطقه از فضا شده است و اين نيرو يا انرژي به صورت دايره‌وار در حال اثر است !
البته اين عكس دست كاري شده عكس زير است :
در واقع اين هاله با چشم غير مسلح قابل شناسايي نيست ، بلكه اين
هاله توسط ابزارهاي اپتيكي قوي شناسايي و براي اينكه قابل تشخيص توسط
چشم ما شود ، تاثيرات ماده تاريك در نور پس زمينه ، چند برابر شده است
و علت آنهم رقيق بودن فوقالعاده زياد ماده تاريك در فضاست .
منبع : اندیشه های نو در فیزیک
موج گرانشي چيست ؟
الف - برسي موج گرانشي از ديدگاه فيزيك كلاسيك:
اگر طبق شكل فوق ، مركز جاذبه سنگيني همچون
خورشيد را در نقطه C
در نظر بگيريم و با دامنه‌اي كوتاه و فركانسي ( تواتري ) نسبتا زياد در
امتداد يك خط مستقيم ( فلش‌هاي سبز رنگ ) شروع به نوسان كند ، بديهي
است كه انرژي اين نوسانات به صورت موجهايي به تمامي اجرام حاضر در
ميدان جاذبه خورشيد انتقال مي‌يابد كه انرژي آن بستگي به فاصله از
خورشيد و ساير پارامترها دارد منجمله بسامد نوسان خورشيد . در اين وضعيت
، ميدان گرانش
خورشيد زمينه و محيط انتقال يا انتشار موج خواهد بود . اگر ميدان گرانش
خورشيد را به صورت بردارهايي فرض كنيم ، بردار عمود بر امتداد نوسانات
خورشيد به صورت عرضي ( منحني قرمز رنگ ) و بردار هم سو با امتداد
نوسانات ( خطوط آبي رنگ ) به صورت طولي مواج ميشوند . اين امواج را موج
گرانشي تعريف مي‌كنيم و استفاده از اين واژه در اين مبحث قراردادي و
اختياري است و در مباحث ديگر ، اين واژه ميتواند تعاريف ديگر و معني
خاص خودش را داشته باشد . البته تصور ظهور اين پديده نوسانات خورشيد
براي ما كه بر روي سياره زمين مقيم هستيم بسيار هولناك است ، چرا كه سياره
زمين
در اين نوسانات خورشيد با بالاترين سطح زلزله به
لرزه در خواهد آمد و در نهايت تكه تكه و خرد خواهد شد . اين امواج براي
اجرام صلب همچون جامدات بسيار خرد كننده و شكننده است ولي گازها انعطاف
نسبتا بيشتري در مقابل امواج گرانشي دارند ، البته با تشديد و تمركز موج
گرانشي ، ميتواند تاثيرات بسيار مخربي نيز بر گازها داشته باشد.
ب - برسي
موج گرانشي از ديدگاه نسبيت :
ايده امواج گرانشي
در نسبيت الهام گرفته از توليد امواج الكترومغناطيسي توسط چرخش
الكترونها در يك اتم است . در تعاليم نسبيت نيرويي به نام گرانش وجود
ندارد و به جاي آن نظريه انحناي فضا - زمان ارايه شده است . به طور
مثال خورشيد فضا - زمان پيرامون خود را انحنا داده و سيارات در اين
مسيرهاي منحني به دور خورشيد مي‌چرخند . چرخش سيارات به دور خورشيد اين
انحناي فضا - زمان را مواج ميكند همانند سنگي كه در آب سقوط كند و سطح
آن را موج دار كند و اين موجها امواج گرانشي ناميده ميشوند كه طبق اين
نظريه با سرعت نور منتشر ميشوند . اما اين نظريه را ميتوان چنين
اصلاح كرد كه اگر چنين باشد در اين صورت سيارات به مرور زمان انرژي خود
را به صورت امواج گرانشي تابش كرده و در نهايت ميبايست به طرف خورشيد
سقوط كنند ، ولي لازمه توليد و انتشار امواج گرانشي توسط سيارات اين
است كه همانند الكترونها در ترازهاي برانگيخته نوسان داشته باشند .
يعني فاصله آنها ميبايست با خورشيد يا سرعت آنها روي مدار چرخش تغيير و
نوسان داشته باشد تا امواج گرانشي توليد و منتشر شوند .
پ - برسي موج گرانشي از ديدگاه
مكانيك كوانتومي :
ابتدا بايد بدانيم كه ميدان هيگز چيست ؟
ميدان هيگز نوع جديدي از ميدان فرض ميشود كه طبق تعريف ، تمام عالم را فرا
گرفته است و چنين تصور ميشود كه جرم تمامي ذرات بنيادي و ... در برهمكنش آنها
با اين ميدان حاصل ميشود . يعني ميدان هيگز انرژي جنبشي حاصل از
نوسانات يا حركات سريع ذرات را تبديل به جرم آنها ميكند . به
بيان ساده ، ميدان هيگز يك مبدل انرژي به جرم است كه منشاء انديشه و تئوري
آن نظريه نسبيت است . همانطور كه فوتون ، ذره يا بوزون الكترومغناطيس فرض
ميشود ، ذره‌اي به نام بوزون هيگز نيز ذره ميدان هيگز در نظر گرفته ميشود
كه البته تا به امروز بوزون هيگز در هيچ آشكار سازي مشاهده نشده و صرفا
تئوري است .
به طور مثال براي اينكه به جرمي معادل يك كيلوگرم در حالت سكون ، شتابي
برابر يك متر بر مجذور ثانيه بدهيم نياز به يك نيوتن نيرو داريم و اين
ميدان هيگز است كه در مقابل شتاب جرم مقاومت ميكند و اين نيرو صرف
خنثي كردن مقاومت ميدان هيگز در مقابل شتاب ميشود و در نهايت اين نيرو
يا انرژي به جرم شي افزوده ميشود .
طبق يك نظريه ديگر چون ماهيت نور را ذره‌اي و از جنس فوتون ميدانند
، پس ميدان گرانش نيز متشكل از ذراتي
به نام گراويتون خواهد بود . سرعت انتشار گراويتون را با در نظر گرفتن
مفاهيم نسبيت ، معادل سرعت نور
تصور ميكنند ، هرچند كه سرعت برقراري و انفصال ميادين گرانشي در عالم
تقريبا آني و بلادرنگ
حدس زده ميشود كه نظريه نسبيت آن را رد كرده است و اين تئوري با نظريه نسبيت
كه گرانش را انحناي فضا - زمان مي‌داند ، سازگاري ندارد
. انيشتين خود مثال جالبي زده است ، وي گفته است : " نور فاصله خورشيد
تا زمين را تقريبا در هشت دقيقه طي ميكند . فرض كنيم خورشيد در يك
لحظه معدوم گردد . اثر گرانشي آن ، همان لحظه از روي زمين برداشته
ميشود و زمين از مسير خود منحرف ميشود ، در حالي كه نور تا هشت دقيقه
ديگر ، همچنان به زمين ميرسد " آنچه كه روي ميدهد اين است كه خورشيد
ديده ميشود ، در حالي كه وجود خارجي ندارد و اثر گرانشي آن نيز از بين
رفته است . و اين مثال خود دليل قانع كننده‌اي است كه چون سرعت انفصال
ميدان گرانشي آني است پس سرعت تشكيل و انتشار آن نيز آني خواهد بود
، يعني موضوعي كه با اصول اوليه نسبيت در تناقض است ولي واقعيت فيزيكي
دارد . بوزون گراويتون نيز تا به امروز در هيچ آشكار سازي مشاهده نشده است
و صرفا فرضيه است .
به طور خلاصه نظر نسبيت در مورد گرانش انحناي فضا - زمان است ولي
مكانيك كوانتومي خاصيت ذره‌اي براي گرانش قائل شده است كه اين دو نظريه با هم
سازگاري ندارند .
در يك سيستم
سياه‌چاله‌اي اكثرا دو پارامتر جرم و گرانش در حال افزايش است ، براي
اينكه گرانش تابعي از جرم است ولي هاوكينگ نظر ديگري دارد ،
"سياه‌چاله‌ها به مرور زمان تبخير ميشوند ( جرم از دست ميدهند ) " كه
البته ممكن است شرايط براي سياه‌چاله‌ها متفاوت باشد و آنها رفتارهاي
مختلف و غير قابل پيش بيني داشته باشند ولي در كل ، جرم اكثر سياه‌چاله‌ها رو به افزايش است
مخصوصا در هسته يا پيرامون هسته كهكشانها ، و از طرفي طبق نظريه
مكانيك كوانتومي ، امواج الكترومغناطيس حاصل نوسانات الكترونها در
لايه‌ها و زير لايه هاي ( ترازهاي انرژي ) اتم‌هاست و چون هسته عناصر نيز داراي نوسانات مشابهي
هستند و رفتار آنها نيز كوانتومي محسوب ميشود ، پس
هسته‌ها نيز ميتوانند امواج الكترومغناطيس منجمله گاماي پر انرژي توليد نمايند . البته تواتر در داخل هسته
اتمها با دامنه نوساناتي كوتاه‌تر و با فركانسهاي بيشتري است ، هرچند كه
ميدانيم با بالا رفتن فركانس موج الكترومغناطيس
، انرژي و
قدرت نفوذ آن هم
افزايش مي‌يابد .
اينك ميتوان دريافت
كه با توجه به قطر بسيار كوچك
نوترونها و دامنه حركتي يا نوساني بسيار
محدودي كه ميتوانند داشته باشند ، در زمان ادغام يا تركيب نوترونها چه
امواجي با فركانس بسيار بسيار زياد و طول موج بسيار بسيار كوتاهي توليد
خواهد شد ، يعني پر انرژي‌ترين امواجي كه ميتوانيم در ذهن خود تجسم
كنيم ، كه البته ماهيت آنها از جنس الكترومغناطيس است منتها به صورت
طولي منتشر خواهند شد و نه مثل نور كه موج عرضي است كه اين امواج
گرانشي را ميتوانيم حتي ذرات فرضي گراويتون با جرم و انرژي مشخص در نظر
بگيريم . دليل اين مسئله اين است كه شروع يك
چنين واكنش هسته‌اي قوي ميتواند كل پيكره‌ي يك سياه‌چاله را با فركانس
بسيار بالا به لرزه درآورد و در نتيجه تمامي اجرام سماوي پيرامون
سياه‌چاله به لرزه در خواهند آمد ، اما شروع اين لرزشهاي شديد ميتواند
در كل ميدان هيگز
منتشره در سرتاسر عالم اثر داشته باشد و انرژي اين لرزه‌ها را به ساير
ذرات بنيادي و اجرام سماوي كيهان منتقل كند ، اين اثر را ميتوانيم اثر
متقابل جرم ذرات بر
ميدان هيگز تعريف كنيم ، زيرا در اين نظريه جرم ذرات متناسب با شدت
ميدان هيگز ضرب در شدت برهمكنش است ، يعني همانطور كه ميدان هيگز باعث
بوجود آمدن جرم ذرات
ميشود و در آنها تاثير
دارد ، تغيير ناگهاني جرم ذرات نيز ميتواند بر ميدان هيگز اثر كند ، حتي
تغيير تكانه‌هاي سريع و شديد ذرات در فضا نيز در ميدان هيگز موثر است .
اين دقيقا به معني به هم خوردن تعادل اجرام
سماوي در كل عالم به علت تغيير در جرم حالت سكون آنهاست ، در مراحل
ابتدايي شروع اين
واكنش در يك سياه‌چاله يك شوك خفيف به ميدان هيگز وارد ميشود كه اجرام
سماوي در كل عالم احساس سبك و سنگين شدن خفيفي را خواهند داشت و در
مراحل تشديد واكنش ، ستارگان به علت از دست دادن تعادل فيزيكي ، با سرعت
به كام
سياه‌چاله‌هاي ديگر فرو ميروند و با رسيدن سياه‌چاله‌ها به جرم بحراني
خود ، واكنشهاي جديد نوتروني در تمامي نقاط هستي شروع ميشود ، و دليل
آن اين است كه تمامي اجرام سماوي مخصوصا سياه‌چاله‌ها از طريق اين ميدان
فرضي هيگز به همديگر
مربوط ميشوند و همگي آنها جرم خود را مديون اين ميدان يكپارچه هستند كه
ميتوان اين پديده را انقلاب دوم ستارگان نوتروني ناميد . نكته
مهم اينكه انرژي حاصل از ادغام نوترونها نميتواند به صورت امواج
الكترومغناطيس
عرضي ( نور ) باشد
، چرا
كه اين امواج قدرت خروج و فرار از ميدان جاذبه يك سياه‌چاله معمولي را
نخواهند داشت و
نيرو و فشار گرانشي بسيار قوي در داخل سياه‌چاله اجازه توليد امواج
الكترومغناطيس عرضي را نخواهد داد و اگر مقداري از امواج الكترومغناطيس
عرضي هم توليد شود ، در همان بطن
سياه‌چاله
باقي خواهد ماند و باعث وارد كردن شوك به كل جرم سياه‌چاله خواهد شد .
اصولا سرعت انتشار امواج گرانشي ( الكترومغناطيسي طولي ) خيلي بيشتر از سرعت امواج
الكترومغناطيسي عرضي است و دليل آن وجود ميدان قوي گرانشي پيرامون سياه
چاله است كه اگر اينطور نبود گرانش سياه چاله هرگز نميتوانست خارج از
جرم نوتروني پديدار شود ، يعني همانطور كه هيچ روشنايي محسوسي پيرامون
سياه چاله‌ها قابل رويت نيست و به اين دليل نام آنها را سياه چاله
گذارده‌اند . نكته بسيار مهم ديگر اينكه چنين به نظر ميرسد كه اگر سرعت
انتشار امواج گرانشي در
عالم آني نباشد ولي بسيار زياد خواهد بود و خبر روي داد انفجار اولين
سياه‌چاله در عرض چندين هزار سال به
تمام نقاط عالم سرايت مي كند ، البته بسته به اينكه اين انفجار در كجاي
عالم روي دهد . در حقيقت انرژي و قدرت نفوذ آن به واسطه فركانس بسيار
بسيار بالا افزايش چشم گيري خواهد داشت و دليل اين پديده‌ها از ديدگاه
مكانيك كوانتوم اين است كه
در فضاي دور از ماده و غبار
كيهاني ، يعني آنجايي كه هيچ نشانه‌اي از ماده مشاهده نمي‌شود ، گرانش و
به بياني ديگر كوانتومهاي حامل نيروي گرانش ، يعني گراويتونها حضوري
انكار ناپذير دارند ، يعني در هر نقطهاي از فضا آثار گرانشي وجود دارد
كه تعداد زيادي گراويتون وجود خواهد داشت ، امواج گرانشي را
ميتوانيم موج گرانش حامل يا نوسان دهنده ذرات فرضي گراويتون يا ساير
ذرات بدانيم كه با سرعت سرسام آوري در فضا در حال گسترش است كه هر كجا
با ماده و پاد ماده تصادمي داشته باشد آن را منهدم ميكند . تراكم
سياه‌چاله‌ها در مراكز كهكشانها بيشتر از مكانهاي ديگر عالم حدس زده
ميشود ، يعني
در مكاني كه تراكم ستارگان نيز زياد است ، اين مسئله بدين معني است كه جرم
بسيار زيادي در كنار سياه‌چاله‌ها
فراهم و مهياي انفجار گرانشي شده است ، واكنش هسته‌اي از نوع چهارم از
مراكز كهكشانها شروع ميشود و بسيار سريع گسترش مي‌يابد و كل جرم كهكشان
را فرو ميريزد و به كهكشانهاي ديگر نيز سرايت ميكند . شواهد تجربي وجود دارد كه نشان ميدهد كه گرانش
تحت شرايطي ميتواند انرژي الكترومغناطيس توليد كند هر چند كه اين
پديده اين نظريه را تقويت ميكند كه نيروهاي گرانشي و
الكترومغناطيسي مبدا واحدي دارند يا بهتر است بگوييم از نيروي واحدي نشات
ميگيرند ، ولي اين احتمال وجود دارد كه در زمان شروع واكنش در يك
سياه‌چاله
، در خارج از آن امواج الكترومغناطيس پر قدرتي همچون اشعه ايكس يا
پرتوهاي گاما نيز توليد و گسترش يابد
.
معادلات ميدان نسبيت عام نشان ميدهد كه چگالي تا
بينهايت قابل افزايش است و به همين ترتيب حجم ميتواند تا صفر هم كاهش
يابد ولي قبول اين مسئله بسيار دشوار است براي اينكه ماده بدون حجم
موجوديت فيزيكي و حتي تعريف فيزيكي ندارد ، زيرا يكي از خصوصيات و تعاريف ماده اشغال فضاست
، جرم بدون اشغال فضا بي معني و تعريف نشده است .
تحت هر شرايطي ماده ميبايست موجوديت خود را حفظ و اعلام كند و اين موجوديت در
داشتن حجم و اشغال فضاست . در واقع هر جسمي
قبل از آنكه حجمش به صفر برسد منفجر ميشود و علت آن را ميتوانيم چنين
بيان كنيم كه ماده در گذشتن از مرز بقا به طرف فنا مجبور است جرم خود
را به انرژي تبديل كند و تغيير حالت و فرم دهد و بعد از اينكه جرمش نابود و صفر شد حجمش به صفر برسد
و فاني شود كه اين مسئله يكي از نقاط ضعف نظريه نسبيت است .
اصولا چون چگالي حاصل تقسيم جرم بر حجم است و با
افزايش جرم كلي يك سياه‌چاله ، نيروي فشار گرانشي درون آن افزايش مي‌يابد
و چگالي در مركز سياه‌چاله به طرف بينهايت و حجم به طرف صفر ميل ميكند
، انفجار در داخل سياه‌چاله‌ها اجتناب ناپذير بوده و هيچ راه ممكني
براي جلوگيري از آن موجود نمي‌باشد و هستي در نهايت به پايان عمر خود
خواهد رسيد .
بعضي از كيهان
شناسان بر اين باور هستند كه در سياه چاله ها ، نوكلئونها ( نوترونها و
پروتونها ) به علت فشار و تراكم خيلي زياد به كواركها تجزيه شده و در
واقع ستارگان نوتروني به ستارگان كواركي تبديل ميشوند . با توجه به
اينكه تركيبات بيش از سه كوارك بشدت ناپايدار است و تشكيل ذره اي به
اين بزرگي ( شكل زير ) با اين همه كوارك ، بعيد و دور از انتظار به نظر
ميرسد ، از طرفي تجزيه نوكلئونها به كواركها نيز انرژي فوقالعاده
زيادي مي‌خواهد كه بعيد به نظر ميرسد انفجار ابر نو اختري بتواند آن
انرژي را تامين كند . به هر حال امكان تركيب و يا ادغام كواركها نيز
دور از ذهن نيست و بعيد هم به نظر نمي رسد كه اينبار اين واكنش ( تركيب
و يا ادغام ) كوارك با كوارك ميتواند انرژي توليد امواج گرانشي و
انهدام كيهان را برآورده كند . بهترين گزينه تركيب و ادغام يك كوارك
بالا با يك كوارك پايين است چون همانطور كه ميدانيم يك پروتون از دو
كوارك بالا و يك كوارك پايين تشكيل يافته و يك نوترون از دو كوارك
پايين و يك كوارك بالا تشكيل شده است و چنين به نظر ميرسد كه در هنگام
انفجار ابر نو اختران و تشكيل ستارگان نوتروني و روند افزايش جرم آنها
و تشكيل سياه چاله و ........... اين ذرات به وفور در آنها موجود
و به كواركهاي بالا و پايين به تعداد مساوي تجزيه شوند .
منبع : اندیشه های نو در فیزیک
انقلاب دوم ستارگان نوترونی
واكنش هسته‌اي از نوع چهارم چيست و در چه مكان‌هايي
روي خواهد داد ؟
همانطور كه ميدانيم يك ابر نو اختر (
supernova ) بعد از مدتي نور دهي شديد در
پايان عمر خود و بعد
از طي مراحل بخصوصي منفجر شده و مقداري از جرم آن به خارج پرتاب ميشود ، ولي
بيشتر جرم آن به طرف مركز جاذبه سقوط كرده و الكترونها و پروتون‌هاي عناصر
موجود ، تحت شرايطي ادغام و تبديل به نوترونها ميشوند . از اينرو آنها را ستارگان نوتروني ناميده‌اند ، بديهي است كه جرم
حجمي ( چگالي ) اين اجرام بسيار زياد است ، در اين حالت بخصوص
از ماده ، فضاي داخل اتم و فضاي بين
اتمها حذف شده است و نوترونها تقريبا در كنار همديگر به رديف و منظم
چيده شده‌اند ، يك قاشق چاي خوري ( تقريبا
يك سانتي متر مكعب ) از اين ماده ، يك ميليارد تن جرم دارد ، اما نكته
حائز اهميت اين است كه جرم اينگونه اجرام
سماوي ثابت نمي‌ماند ، زيرا آنها به واسطه داشتن نيروي گرانشي بسيار
قوي
، شروع به بلعيدن مواد در حوزه جاذبه
خود ميكنند و رفته رفته به جرم آنها افزوده ميشود ، ابتدا گازها جذب
آنها شده و بعضي از آنها ميتوانند ستارگان را در كام خود فرو برند و
سرنوشت مواد جذب شده ، تبديل شدن به نوكلئونها
( پروتونها و نوترونها ) و الحاق به پيكره سياه‌چاله است . همانطور
كه ميدانيم اسم اين اجرام را به اين دليل سياه‌چاله گذاشته‌اند كه نور
و بهتر است بگوييم امواج الكترومغناطيس توان خروج و فرار از ميدان
گرانشي آنها را ندارند . مسئله مهم ديگر اين است كه سياه‌چاله‌ها در
تراكم جرم در پيكره خود محدوديت
دارند ، يعني همانطور كه ستارگان در تراكم گاز در خود محدوديت دارند و
جرم اضافي ستارگان باعث كوتاه
شدن عمر ، عدم تعادل و در نهايت انفجار آنها ميشود . با افزايش جرم
سياه‌چاله‌ها
، فشار در داخل آنها به بينهايت ميل ميكند و تحمل اين فشار براي
نوترونها و ... غير ممكن خواهد بود ، نوترونها مجبورند در هم ادغام
شده و تركيب شوند
، يعني
در هم فرو روند و ذرات جديد را بوجود آورند كه اين تبديلات ذرات به
يكديگر در عالم فيزيكي همواره انرژي‌زا است و يك نوع واكنش هسته‌اي محسوب
ميشوند . جرم بعضي از اين
سياه‌چاله‌ها چند هزار برابر جرم خورشيد ما تخمين زده
ميشود .
شكل فوق چينش نوترونها را در حالت هرمي شكل نشان
ميدهد ، البته اين شكل صرفا يك مثال هندسي ساده جهت درك چينش نوترونها در داخل
يك سياه‌چاله است و شكل هندسي واقعي يك سياه‌چاله بسته به سرعت
دوران (
سرعت زاويه‌اي ) ميتواند از يك كره تا شايد يك تورس
( Torus ) متغير باشد ، يعني تصوير زير !
علت اختيار شكل تورس براي بعضي از سياه‌چاله‌ها اين است كه سرعت
دوران ( سرعت زاويه‌اي ) بعضي از آنها آنقدر زياد است كه نيروي گريز از
مركز باعث پخ و تو خالي شدن آنها ميشود ، سرعت دوران بعضي از آنها چند
هزار دور در ثانيه تخمين زده ميشود و سرعت حركت بعضي از ستارگان
نوتروني 4000 كيلومتر بر ثانيه اندازه گيري شده است . طبق تعريف ، يك
ستاره نوتروني بعد از افزايش جرم و چند برابر شدن جرمش ، سياه‌چاله
ناميده ميشود كه در كل معني و مفهوم يكساني دارند ، يعني اجرام سماوي
كه ماهيت و جنس آنها از نوترون‌هاست كه ميتوانند در مشخصات فيزيكي بسيار
متنوع و گوناگون نيز باشند .
منبع : اندیشه های نو در فیزیک
نوترينوها: همة آنچه مي‌خواهيد درباره‌شان بدانيد
نوترينوها: همة آنچه مي‌خواهيد درباره‌شان بدانيد
"...ما
در اينجا به نوترينوهايي که سريع‌تر از نور حرکت کنند، اجازه ورود نخواهيم
داد"، اين گفته‌هاي يک پيشخدمت رستوران است. وي در ادامه مي‌گويد: "يک روز
نوترينويي به اين رستوران آمد...". همچنان که گزارش‌هايي منتشر ميشود
مربوط به ذراتي زيراتمي‌که سريع‌تر از نور جابه جا ميشوند و آرزوي سفر در
زمان را زنده مي‌کنند، يک چنين شوخ‌طبع‌هايي نيز پيدا ميشوند. اما بهتر
است بدانيد اين جابه‌جايي شتابناکِ ظاهري، تنها نکته عجيب در خصوص
نوترينوها نيست.
آنها دقيقا چيستند؟
با
باري خنثي و جرمي نزديک به صفر، نوترينوها مرموزترين ذرات شناخته شده
هستند که بسيار به ندرت با ماده عادي واکنش ميدهند؛ و با سرعت گيج‌کننده
چند تريليون در ثانيه، در بدن ما، ساختمان‌ها، و زمين فرومي‌روند و بيرون
مي‌آيند. اولين بار وجود اين ذرات در سال 1930 توسط "ولفگانگ پائولي"
پيش‌بيني شد -کسي که به خاطر کار بر روي همين مسئله، در سال 1945 جايزه
نوبل فيزيك را به دست آورد. همچنين، اين ذرات در واکنش‌هاي هسته‌اي متفاوتي
توليد ميشوند: فوزيون يا همجوشي هسته‌اي، که در خورشيد اتفاق مي‌افتد؛
فيزيون يا شکافت هسته‌اي که اين روزها توسط انسان‌ها کنترل شده و براي
ساختن سلاح و ايجاد انرژي استفاده ميشود؛ و همچنين در خلال واپاشي‌هاي
پرتوزاي درون زمين.
اگر آنها تا اين اندازه منزوي هستند، چگونه پي به وجودشان برده‌ايم؟
هرچند
که نوترينوها بسيار به ندرت با ماده عادي واکنش ميدهند، اما گاهي اوقات
با ذرات داخل اتم برخورد مي‌کنند و ردي از خود برجا مي‌گذارند که با رديابي
آن ميتوانيم موفق به شناسايي‌شان شويم. "فردريک رينز" به خاطر اولين
آشکارسازي اين ذرات در سال 1956، توانست جايزه نوبل فيزيك را در سال 1995
به دست آورد.
در
اکثر موارد، آزمايش‌هاي آشکارسازي در استخرهاي بزرگي از آب يا مواد روغني
انجام ميشود. وقتي نوترينوها با الکترون‌هاي مولکول‌هاي اين آب يا روغن‌ها
برخورد مي‌کنند، پرتوي از نور ساطع مي‌کنند که حسگرها قادر به
آشکارسازي‌شان هستند.
يافته‌هاي اخير در کجا به دست آمده‌اند؟
اين
روزها، مقادير زيادي سرمايه و مهندساني بسيار توانا براي رسيدگي به حسگرها
به خدمت گرفته شده‌اند. حسگرها در اعماق زمين ساخته شده‌اند، و اين مسئله
باعث ايجاد حفاظي براي آنان در برابر ذرات مضر است. براي مثال، آشکارساز
اپرا، که نوترينوهاي سريع‌تر از نور را که از طرف سرن فرستاده شده بود
آشکار کرد، در درون کوهستان "گرن ساسو" در ايتاليا واقع شده است. همه اين
کارها به اين خاطر است که نوترينوها از چنين موانعي هم توان عبور دارند و
بنابراين بايد امنيت را با بالاترين دقت رعايت کرد.
بعضي
ديگر از آشکارسازها بر روي نوترينوهايي که به طور طبيعي توليد ميشود کار
مي‌کنند. مانند آشکارساز "آنتراس" که در اعماق درياي مديترانه قرار گرفته
است، يا يکي ديگر همچون "آيس‌کيوب" که در درون يخ‌هاي قطب جنوب فرورفته
است.
چه نکته‌اي درباره نوترينوها جالب است؟
انزواي نوترينوها، باعث ميشود اهميت بالقوه آنها را ناديده بگيريم. نفوذ
به ابعاد اضافي، يکي از نکات جالب درمورد نوترينوهاست. ذرات در زمينة
گردش، به دو گروه تقسيم ميشوند: يک گروه در جهت عقربه‌هاي ساعت به دور خود
مي‌چرخند يا در اصطلاح داراي "اسپينِ ساعت گرد" هستند، و گروهي ديگر که در
خلاف جهت عقربه‌هاي ساعت به دور خود مي‌چرخند که در اصطلاح داراي اسپين
پادساعت‌گرد هستند. نوترينوها تنها ذراتي هستند که به نظر ميرسد فقط داراي
انواعي از گروه "اسپينِ پادساعت‌گرد" هستند. به عبارتي ديگر، گروهي از
ذرات نوترينو که به صورت ساعت‌گرد به دور خود بچرخند، مشاهده نشده است.
بعضي نظريه‌پردازان مي‌گويند اين مدرکي است براي ابعاد اضافي، که احتمالا
ميزبان آن دسته از نوترينوهايي است که گم شده به حساب مي‌آيند.
نکته ديگري هم هست؟
همين نوترينوهاي ساعت گردِ ديده نشده، ميتوانند نامزدي باشند براي چيستي ماده تاريک – 80 درصد
از کل ماده که براي از هم نپاشيدن جهان ما لازم است. عقيده بر اين است که
مقدار اين "ديگرگروهِ گم شده"، بايد بسيار بيشتر از گروه شناخته شده باشد،
تا بدين‌گونه نيروي گرانشيِ مورد نظر تامين شود.
اما منظور از اينكه آنها چند شخصيتي و چند ماهيتي هستند چيست؟
ديگر
نکته عجيب در خصوص نوترينوها، اين است که آنها ميتوانند حداقل سه ماهيت
متفاوت به خود بگيرند که عبارتند از تائو، الکترون و موئون و جالب‌تر
اينكه ميتوانند از يک ماهيت به ماهيت ديگري خود را تغيير دهند. تحقيقات
اخير پيشنهاد مي‌کند که ممکن است روش‌هاي متفاوتي براي کنش و واکنش
نوترينوها و پادنوترينوها با هم وجود داشته باشد. اين بدان‌معناست که ممکن
است وقتي نوعي از نوترينو با پاد نوترينوي مشابهش واکنش ميدهد، در
بازتوليد نوترينو، نوعي ديگر از آن توليد شود؛ که در اين صورت ممکن است
توضيحي براي اين موضوع پيدا شود که چگونه اين عدم تعادلِ موجود بين ماده و
پادماده، در اوايل ايجاد جهانمان به وجود آمده است.
و سوال آخر اينكه آيا اين ذرات، کاربرد عملي هم دارند؟
يک
چندتايي و موارد بيشتر هم در دست بررسي است. بعضي از فيزيکدان‌ها
اميدوارند با پيدا کردن روش‌هاي آسان‌تري براي آشکارسازي نوترينوها،
رآكتورهاي هسته‌اي مخفي و غيرقانوني بر روي کره زمين را پيدا کنند. روياي
ديگري که در استفاده از آنها وجود دارد و اساسي براي نوشتن يک رمان علمي‌ـ
تخيلي با موضوع سيستمي ارتباطي بر مبناي نوترينوها نيز قرار گرفته، اين
مسئله است که احتمالا با نوترينوها ميتوان پيام‌ها و اطلاعات را بدون نياز
به سيم، ماهواره يا وسايلي از اين قبيل، به هر نقطه از جهان منتقل کرد؛
البته واضح است که اين امر بسيار رويايي و دور از دسترس به نظر ميرسد. اما
کاربرد ديگري که به خاطر نوترينوها به وجود آمده، مربوط ميشود به
آشکارساز زيردريايي "آنتراس" که قابليت استفاده به عنوان تلسکوپِ رصد حيات
دريايي را هم داراست. اين بدان‌سبب است که آنتراس قادر است نوري را که توسط
سازواره‌ها، موجودات و باکتري‌هاي درخشان ساطع ميشود، به خوبي نوترينوها
آشکار کند.
منبع : دانشنمد
گامي ديگر براي شناسايي ماهيت ماده تاريك
ماده تاريك باعث ايجاد نقطهاي تاريك در مركز ستارگان نوتروني ميشود
ماده
تاريك به طور طبيعي سبب ايجاد سياه‌چاله‌ها در مركز ستارگان دورافتاده
ميشود. در اين صورت، اين پديده ممكن است به طبيعت ماده تاريك اشاره داشته
باشد.
"آرناد د لوالاز" و "مالكولم فيربيرن" از
كالج كينگ در لندن با اين سوال مواجه شدند كه هنگام كشيده شدن ماده تاريك
(كه قسمت زيادي از جرم كهكشانها را تشكيل ميدهد) به سوي مركز ستارگان
نوتروني، چه اتفاقي رخ ميدهد. اين ستارگان، كه از انفجارهاي ابرنواختري به
جا ماندهاند، چگالترين ستارگان شناخته شده در سطح جهانند. پيداست اين
پديده به ماهيت ماده تاريك بستگي دارد. بر اساس اكثر نظريههاي مورد قبول
در رابطه با ماده تاريك، هر ذره از ماده خود يك پادذره نيز هست، بدين معني
كه آنها در صورت برخورد بايد يكديگر را نابود كنند. اما فيربيرن و د لوالاز
ذره ماده تاريكي از نوع ديگر را بررسي كردند كه پادذره خود نيست.
اين
دو نفر محاسبه كردند اگر ذرات ماده تاريكي در اثر گرانش فوقالعاده زياد
ستارگان نوتروني جذب شوند چه اتفاقي رخ خواهد داد. از آنجايي كه اين ذرات
يكديگر را نابود نميكنند ذرات ماده تاريك به ستارهاي كوچكتر و چگال در
مركز ستاره نوتروني تبديل ميشوند. به عنوان مثال، اگر ستاره نوتروني در
نزديكي مركز كهكشان قرار داشت و توسط انبوهي از ماده تاريك احاطه شده بود،
در آن صورت ستاره نوتروني همچنان به ماده تاريك متصل ميماند.
در
نهايت، جرم ستاره ماده تاريك از "حد چاندراسخار" فراتر ميرود كه فراتر از
آن حد هيچ ستاره هاي نميتواند در برابر فشار گرانشي مقاومت كند. ستاره
ماده تاريك به يك سياه‌چاله مبدل ميشود.
منبع : دانشمند
قلب كوچك مشتري
مدل‌سازي‌هاي رايانه‌اي اخير نشان داده كه چرا مشتري ـ كه بزرگ‌ترين سياره منظومه شمسي است
شبيه‌سازي‌هاي
جديد نشان ميدهند چرا مشتري كه به عنوان بزرگ‌ترين سياره منظومه شمسي
شناخته شده است، قلب نسبتا كوچكي دارد. همچنين، اين شبيه‌سازي‌ها تصويري
وحشتناك از دوران آغازين زندگي منظومه شمسي را به نمايش مي‌گذارد. در آن
زمان، اَبَرزمين‌هاي1 سنگي و پُرجرم، به غول‌هاي گازي برخورد مي‌كردند.
گمان
ميرود كه زحل و مشتري، حيات خود را با جرم حداقل چند برابر زمين به صورت
جهان‌هاي سنگي شروع كرده‌اند. سپس گرانش آنها باعث جذب گاز از سحابي اوليه
و تشكيل جوي چگال براي آنها شد.
اگر اين فرضيه را بپذيريم، همه غول‌هاي گازي بايد هسته‌هايي تقريبا هم اندازه داشته باشند. اما اندازه گيري‌هاي انجام شده نشان ميدهند كه هسته مشتري تنها 2 تا 10 برابر زمين وزن دارد، درحالي‌كه وزن هسته زحل 15 تا30 برابر زمين است.
شبيه‌سازي‌هاي
جديدي كه توسط "شولين لي" از دانشگاه پكن در چين و همكارانش صورت گرفت،
شايد بتواند علت را شرح دهد. آنها به بررسي نتيجه برخورد يك ابرزمين با
جرمي معادل 10 برابر جرم سياره ما با غولي گازي پرداختند. زماني‌كه جرم
سنگي به جو غول گازي برخورد كرد، مانند يك "پن كيك"2، پهن شد و سپس با سرعت به سمت هسته غول حركت كرد. انرژي ناشي از اين
برخورد توانست مقدار زيادي از هسته غول گازي را تبخير كند. سپس اين
عناصر سنگين تبخير شده، با هيدروژن و هليوم جو غول گازي مخلوط شدند و به
اين ترتيب بخش كوچكي از هسته باقي ماند. اين شبيه‌سازي نه تنها علت كوچك
بودن هسته مشتري را شرح مي‌داد، بلكه توانست نشان دهد كه چرا جو مشتري
سرشار از عناصر سنگين است.
سياره
زحل، همچون مشتري، در جو خود مقدار زيادي عناصر سنگين دارد. بررسي‌هاي اين
گروه پژوهشي نشان ميدهد كه وجود عناصر سنگين در جو زحل، شايد به سبب
برخوردهايي توسط اجرام سنگي كوچكتر از زمين باشد كه پيش از آنكه بتوانند
به هسته زحل برسند، سرعتشان كم شده و تجزيه و منحل شده‌اند. شبيه‌سازي‌هاي
گروه يادشده، نشان ميدهد كه اين جرمِ منحل شده، يا هسته را سالم و دست
نخورده باقي گذاشت يا به صورت باراني از ذرات كوچك بر روي آن فرود آمد و به
جرم هسته اضافه كرد.
"ويليام
هوبارد" از دانشگاه آريزونا مي‌گويد: "اين فرضيه ميتواند توضيح جالبي
درخصوص علت گوناگوني جرم هسته سيارات غول‌پيكر ارائه دهد."
پژوهش‌هاي
انجام شده نشان ميدهند كه دوران آغازين زندگي منظومه شمسي بسيار پرتلاطم و
آشفته بوده است؛ چراكه پنج تا از هشت سياره آن، در معرض برخوردهاي شديدي
قرار مي‌گرفتند كه توسط اجرامي با اندازه سياره و يا كوچكتر صورت
مي‌گرفت. شايد بتوان به وجود آمدن قمر زمين و تغيير شكل نيم‌كره شمالي مريخ
را معلول اين برخوردها دانست. همانطور كه مي‌دانيد، استواي سياره
اورانوس، با مدار آن به دور خورشيد زاويه 82 درجه مي‌سازد؛ يعني محور اين
سياره تقريبا در صفحه مدار آن قرار دارد. شايد بتوان گفت اين برخوردها در
اين امر تاثير داشته است، همچنين احتمالا اين تصادفات منجر به كند شدن حركت
وضعي سياره زهره و به وجود آمدن يك قمر براي نپتون شد.
پژوهش‌هاي انجام شده، همچنين اين ايده را تقويت ميكند كه اين برخوردها نقش بزرگي را در تعيين خصوصيات سياره ايفا ميكنند.
برخوردهاي
عظيم نه تنها توانستند علت برخي از تفاوت‌هاي ديده شده در سيارات منظومه
شمسي را شرح دهند، بلكه به توصيف سيستم‌هاي سياره‌اي اطراف ديگر ستاره‌ها
نيز پرداختند. لين مي‌گويد: "اينگونه برخوردها بسيار رايج‌اند."
برخوردهاي خارجي
نتايج
به‌دست آمده از پژوهش‌هاي صورت گرفته، نشان ميدهد كه برخوردهاي عظيم تنها
مختص به سيارات منظومه شمسي ما نيستند؛ بلكه برخي از سيارات خارج از
منظومه شمسي نيز متحمل اين برخوردها بوده اند. اندازه و جرم برخي از سيارات خارجي نشان ميدهد كه آنها داراي جوي رقيق اما هسته‌اي بينهايت پرجرم هستند. به عنوان، مثال قلب Corot 13-b جرمي حداقل 140 برابر جرم زمين دارد.
در
سال 2006 ، "ماساهيرو ايكوما" از موسسه فناوري توكيو در ژاپن و همكارانش
فرضيه‌اي را پيشنهاد دادند مبني بر اين كه برخورد بين غول‌هاي گازي، سبب
به هم پيوستن هسته‌هاي آنها شد. ممكن است اين فرايند در مورد Corot 13-b روي داده باشد.
شايد
اين برخوردهاي عظيم بر روي ديگر خصوصيات سيارات خارجي تاثير گذاشته باشد،
كه از جمله اين خصوصيات ميتوان به مدار آنها اشاره كرد. تصور شده است كه
سيارات در ابتداي زندگي‌شان، مسيرهاي دايره‌اي را مي‌پيمايند. اما برخي از
آنها مدارهاي بسيار كشيده‌اي دارند. "داگلاس لين" از دانشگاه كاليفرنيا مي‌گويد: "ما در حال بررسي علت اين پديده هستيم."
پي‌نوشت:
1- Super-earths
2- كيكي گرد و كم ضخامت كه در ماهي‌تابه پخته ميشود.
آيا عالم واقعا تخت است؟
تاثير‌گذاري انرژي تاريك روي شكل عالم، سرنوشت كيهان را نامعين كرده است
پدرو فريرا
ما
در دوران ويژه‌اي زندگي مي‌كنيم. از دو دهه پيش تاكنون، من به همراه تعداد
زيادي از دانشجويانم در اين خيال بوديم كه ميتوان همه چيز را راجع به
عالم فهميد. ميتوان به مقدار ماده و انرژي در عالم پي برد. باور ما اين
بود كه عالم تخت است. ميتوان رد پاي تاريخ را تنها پس از گذشتن چند لحظه
از وقوع انفجار بزرگ پيدا كرد و حتي ميتوان به سرنوشت عالم پي برد. يا
حداقل فكر مي‌كرديم كه بتوانيم.
اما چرا اين‌قدر مطمئن بوديم؟
نتايج
آزمايش‌هاي دقيق روي اندازه‌گيري پرتوهايي كه از زمان انفجار بزرگ باقي
مانده بود، ما را واداشت تا باور كنيم كه ميتوانيم معماي خميدگي عالم را
حل كنيم. ما در عمل، مقدار انرژي كلي را كه عالم ميتواند داشته باشد
محاسبه كرديم، كه بخش زيادي از آن انرژي تاريك بود و همان باعث انبساط عالم
است.
در
هر حال، نتايج تحقيقاتي كه اخيرا انجام شده‌اند نشان داده است كه اين ادعا
نادرست است. هرچه بيشتر در مورد انرژي تاريك و تاثيرش روي فضا-زمان
مي‌فهميم، متوجه مي‌شويم كه انرژي تاريك و شكل -و هندسه– عالم به طرز
نگران‌كننده‌اي در هم پيچيده‌اند.
با تغيير دادن ادعاهايمان در مورد انرژي تاريك، ميتوانيم خواسته‌هاي خود را روي شكل عالم اجرا كنيم.
در
واقع، بدون افزايش دادن ضريب دقت در محاسبه كردن هندسه عالم ناممكن است كه
بتوانيم به ماهيت و سير تكامل انرژي تاريك پي‌ببريم. البته تا حدي تصور ما
از عالم بهتر شده است. تغيير تصور ما نسبت به عالم، تاثير عميقي بر چگونگي
انجام تحقيقات روي كيهان گذاشته است. درهمين راستا، ماموريت‌هايي به منظور
شناسايي دقيق‌تر انرژي تاريك در حال برنامه‌ريزي هستند؛ اما احتمال
بي‌نتيجه ماندن تحقيقات هم وجود دارد، حتي با بالا بردن دقت محاسبات در
هندسه فضا.
اينشتين
مي‌گفت چيزي كه ما به آن "گرانش" مي‌گوييم، در واقع هندسه خاصي در
فضا-زمان است. نسبيت عام اينشتين توضيح ميدهد كه چگونه فضا-زمان بر اثر
اجرام موجود در آن در هم مي‌پيچد. در كل، تمام اجرام موجود در عالم ميان
گره‌هاي فضا-زمان به دام افتاده‌اند. اگر نظريه اينشتين در مورد فضا-زمان
را بپذيريم، به اين نتيجه مي‌رسيم كه عالم ما در حال انقباض است.
هندسه
عالم ميتواند يكي از سه شكل تخت، خميدة مثبت يا خميدة منفي را داشته
باشد؛ كه هر شكل بستگي به كل جرم و انرژي در واحد حجم دارد. اگر در عالم
ميزان جرم و انرژي بسيار زياد باشد، در اين‌صورت خميدگي عالم مثبت خواهد
بود، شبيه به يك توپ گرد كه ميتواند به صورت انفجاري مهيب از بين برود.
اگر ميزان جرم و انرژي خيلي كم باشد، خميدگي عالم منفي خواهد بود؛ مثل زين يك اسب كه بر اثر گرانش نابود خواهد شد.
تنها
در صورتي كه عالم چگالي صحيح را داشته باشد (تعداد اندكي پروتون در هر متر
مكعب)، ميتواند بدون خميدگي و در نتيجه، "تخت" باشد. چنين عالمي ميتواند
تا بينهايت منبسط شود.
يكي
از اهداف بزرگ علم كيهان‌شناسي، پي‌بردن به نوع خميدگي عالم است؛ به اين
علت كه دانستن آن، به فهم سير تدريجي تحول عالم كمك ميكند. تا پيش از سال
1990 ميلادي، همه بر اين باور بودند كه عالم تخت است و اين نتيجه‌گيري بر
اساس اطلاعات نه چندان دقيق آن زمان بود. حتي در همايش‌‌هاي علمي هم سخني
از خميدگي به ميان نمي‌آمد. موضوع همايش‌ها دو چيز بود: عالم تخت با ماده
تاريك، عالم تخت با انرژي تاريك. پس از گذشت چند سال، اندك افرادي به فكر
خميدگي منفي افتادند. اما تاكنون بحث‌هاي استوار و دقيقي درباره مثبت بودن
خميدگي عالم نشده است.
باورها
در مورد تخت بودن عالم در سال 1960 تغيير كرد. در اين سال دانشمندي به نام
"ياكو زلدوويچ" اهل شوروي سابق، به همراه گروهي از دانشمندان، با ارائه
مقاله‌اي نشان داد كه نقشه‌اي دقيق و همچنين صحيح از تابش زمينه ريزموج
كيهاني ميتواند تركيب ويژه‌اي داشته باشد، اين نقشه بايد شامل نقاط داغ و
سردي باشد كه به طور نامنظم توزيع شده‌اند.
گروه
زلدوويچ اندازه لكه‌ها را در 370هزار سالگي عالم محاسبه كرد، يعني زماني
كه 370هزار سال از وقوع انفجار بزرگ (مهبانگ) گذشته بود. اين زمان،
دوره‌اي در تاريخ كيهان‌شناسي است كه به آن دوره جفت‌گيري يا هماوندي گفته
ميشود. اندازه اين لكه‌ها ارتباط مستقيم با سرعت انبساط يا انقباض عالم
دارد. با در نظر گرفتن يك فرض معقول از آنچه كه عالم، از آن تشكيل شده
است، ميتوان با تقريب خوبي فاصله تا اين لكه‌ها را محاسبه كرد. با داشتن
فاصله و تخت فرض كردن عالم، ميتوان با استفاده از مثلثات، اندازه زاويه‌اي
اين لكه‌ها را در آسمان محاسبه كرد.
گفتيم
با فرض اينكه عالم تخت باشد؛ حال اگر فرض خود را تغيير دهيم و به عالم
خميدگي بدهيم، بايد از روابط و فرمول‌هاي ديگري استفاده كرد. اندازه تقريبي
اين لكه‌ها در آسمان بايد حدود 1 درجه باشد (ماه كامل در آسمان نيم درجه
قوسي است).
حال
اگر اندازه واقعي لكه‌ها از اندازه‌اي كه در محاسبات به‌دست آمده بزرگتر
بود، عالم خميدگي مثبت دارد و اگر از اندازه محاسبه شده كوچكتر بود،
خميدگي عالم منفي است.
در سال 1992 ماهواره COBE
ناسا براي نخستين بار يك نقشه از تمام لكه‌هاي داغ و سرد آسمان تهيه كرد.
اما تصاوير اين ماهواره بيش از حد تيره و تار بود و نمي‌شد بر اساس آنها به
هندسه عالم پي برد. با اين حال، گروه نااميد نشد و به تحقيقاتش ادامه داد،
به اين اميد كه اندازه زاويه‌اي لكه‌ها همان 1 درجه باشد.
در
سال 1995 در دانشگاه كاليفرنيا گروهي از كيهان‌شناسان روي تابش زمينه
ريزموج كيهاني تحقيق مي‌كردند. اين گروه، دو بالن به نام‌هاي "ماكسيما" و
"بومرنگ" داشتند كه وظيفه اين دو، دريافت و ثبت اين تابش بود.
هر
دو بالن مجهز به تجهيزاتي با حساسيت بسيار بالا بود و تا پيش از آن از
چنين تجهيزات پيشرفتهاي استفاده نشده بود. هركدام از آنها به تلسكوپي مجهز
شده بود كه آنها هم از تلسكوپ ماهواره COBE
قوي‌تر بودند. اين دو قابليت، يعني قدرتمند بودن در يافتن تابش زمينه و
توانايي بالاي تلسكوپ‌ها، به ترسيم نقشه‌اي دقيق‌تر از اين تابش كمك كرد.
در آزمايشMAT/TOCO
كه در سال دو هزار ميلادي انجام شد، همچنان آثار لكه‌هاي سال 1997 به چشم
مي‌خورد و در تصاوير اين آزمايش هم اندازه لكه‌ها همان 1 درجه قوس بود. با
مقايسه اين دو آزمايش، نتيجه‌اي كه دانشمندان گرفتند اين بود كه ما در
دنيايي تخت زندگي مي‌كنيم.
نتايج دو آزمايش WMAPو MAT/TOCO
شك و ترديد در مورد هندسه عالم را تا حد زيادي كاهش داد. همين نتايج،
كارها را براي دانشمندان و كيهان‌شناسان ساده‌تر كرد. آنها در حال تحقيق
روي تئوري‌هاي مختلف نوع زندگي بشر در انواع مختلف از هندسه عالم بودند؛
اين كه مثلا زندگي انسان در عالمي با خميدگي مثبت چگونه است. اما پس از به
دست آمدن نتيجه آزمايشها، آنها فقط در يك مورد مي‌نوشتند: عالم تخت است.
در نهايت، همه به اين باور رسيده بودند كه عالم ما تخت و بدون خميدگي است.
داستان
غم‌انگيز بعدي، پس از مطمئن شدن از وضعيت خميدگي عالم شروع شد. تمام
دانشمندان مي‌دانستند كه تعداد اتم‌هاي موجود در ستاره‌ها، گازها و گرد و
غبار ميان ستارهاي روي هم تنها 4 درصد از مجموع جرم و انرژي است كه طبق
محاسبات در عالم وجود دارد. حتي با محاسبه ماده تاريك باز هم اين عدد به
100 نرسيد و براي تخت بودن عالم كافي نبود.
با
اين محاسبات، آنها حدود 70درصد ماده موجود در عالم را شناسايي كرده بودند و
اگر اين عدد درست مي‌بود، عالم ما بايد خميدگي منفي مي‌داشت. باز هم شك‌ها
برانگيخته شد كه بيرون از زمين، جايي در اعماق كيهان، بايد چيزي باشد كه
اين كمبود را جبران كند.
ماده دفع‌كننده
در
سال 1998، دو گروه مجزا همزمان به جواب اين سوال رسيدند. آنها آثاري از
يك ابرنواختر بسيار دور را پيدا كردند و متوجه شدند اين ابرنواختر از چيزي
كه بايد ديده شود تاريك‌تر و كم نورتر به نظر ميرسد. بالاخره آنها با يك
توضيح ساده، گفتند كه عالم با شتاب در حال انبساط است.
حال
اگر عالم با شتاب در حال انبساط است، پس چيزي بايد وجود داشته باشد كه
فضا-زمان را تحت فشار قرار دهد. اينشتين يك نامزد مناسب براي اين نوع انرژي
دافع پيشنهاد كرده است: ثابت كيهاني يا«لاندا». لاندا توسط بسياري از
كيهان‌شناسان پذيرفته شده است. مدلي هم براي آن ساخته شد كه امروزه به نام
ماده سرد و تاريك شناخته ميشود و يكي از ويژگيهاي اصلي‌اش اين است كه در
آن، عالم به صورت تخت فرض ميشود.
مفهوم
لاندا آن‌قدر‌ها هم ساده نيست. اگر بخواهيم صادقانه بگوييم، هيچ كس به
خوبي نمي‌داند لاندا در فيزيك چه مي‌گويد. حتي بهترين حدس‌ها با بالاترين
مقدار دقت هم به ما جواب غلط ميدهند، به برنامه‌هاي ما مهر ابطال مي‌زنند و
ما را مجبور ميكنند از راه و روش ديگري استفاده كنيم: شايد انرژي تاريك
در فضا-زمان ثابت نباشد!
پس آيا هنوز هم ميتوان عالم را تخت فرض كرد؟ تا چند وقت پيش، عقيده من همين بود؛ تا اينكه اكتشافي در اين زمينه مرا شگفت زده كرد.
"كريس
كلاركسون" و همكارانش در دانشگاه كيپ تاون در آفريقاي جنوبي به اين فكر
افتادند كه تاثير فهم ما از انرژي تاريك را روي محاسبان درباره خميدگي فضا و
بالعكس، بررسي كنند.
براي
پي بردن به نتايج اين گروه، طرز محاسبه خميدگي فضا ـ زمان با استفاده از
اندازه لكه‌ها در تصاوير تابش زمينه را به ياد بياوريد. اندازه ظاهري
لكه‌ها براي دانشمندان به دو مجهول بستگي دارد: نور آنها چه مسيري را طي
كرده تا به ما برسد، و همچنين هندسه فضا – زمان.
با
افزودن ثابت كيهاني، ميتوان اين فاصله را با حل كردن معادلات نسبيت عام
با دقت خوبي به‌دست آورد. اما هنوز نمي‌توان با قاطعيت گفت كه انرژي تاريك،
ثابت كيهاني است. اگر انرژي تاريك يك حقيقت با سير تكاملي پيچيده باشد،
بايد گفت كه ما هيچ چيزي راجع به فاصله تا مكان هماوندي نمي‌دانيم، و بدون
داشتن فاصله تا لكه‌هاي سرد و داغ تصاوير تابش زمينه ريزموج كيهاني،
نمي‌توان نوع خميدگي عالم را مشخص كرد.
سپس
در يك دايره ناقص به دام مي‌افتيم: براي دانستن نوع هندسه عالم نياز به
مشخص كردن ماهيت انرژي تاريك داريم، و براي مشخص كردن مقدار انرژي تاريك در
عالم، بايد هندسه عالم را دانست! دانستن يكي بدون پي بردن به ديگري،
بيهوده و پوچ است.
به
ياد داشتن اين نتايج، دانشمندان را هُشيار ميكند. يدك كشيدن كشف بزرگ
هزاره، كه عالم تخت است، باعث شد خود من در مسيري كه آمده‌ام به عقب برگردم
و احساسي در من پديد آيد كه اشتباه مي‌كردم و شايد هيچ گاه بشر نتواند نوع
خميدگي عالم را همانطور كه دوست دارد، مشخص كند.
هيچ
كس فكر نمي‌كرد انسان وارد دوره‌اي جديد و در عين حال بلندپروازانه از
كيهان‌شناسي شود. در سالهاي دهه 1990 اين علم تنها در پي محاسبه نوع هندسه
عالم بود، اما امروزه كيهان‌شناسان به دنبال كشف ماهيت مجهولي بزرگتر
هستند: ماده تاريك.
چطور ميتوان به ماهيت ماده تاريك بدون دانستن هندسه فضا پي برد؟
خوشبختانه
براي دانشمندان همه چيز به صورت علامت سوال نيست، و اطلاعاتي هست كه بتوان
به صحت آنها اطمينان كرد. هم اينك برخي از آزمايشها در حال طراحي هستند
تا به‌وسيله آنها بتوان به رخدادهاي گوشه و كنار كيهان پي برد و از سير
تكامل عالم اطلاعات بيشتري به‌دست آورد.
هرچه
اطلاعات بيشتري از مراحل مختلف تكامل عالم به دست آوريم، راحت‌تر ميتوان
هم به عملكرد ماده تاريك در زمان‌هاي مختلف پي برد و هم به عملكرد هندسه
فضا در مكانهاي مختلف.
برنامه‌هايي
در جريان هستند تا راديو تلسكوپ "گارگانتوآن" ساخته شود كه آرايه‌اي به
شكل مربع است و قرار است در استراليا يا آفريقاي جنوبي به بهره‌برداري
برسد؛ كه به دانشمندان و كيهان‌شناسان، قدرت مكان‌يابي ميلياردها ستاره را
در آسمان ميدهد.
همچنين،
يك ماموريت ماهواره‌اي جديد توسط ناسا و سازمان فضايي اروپا در حال
برنامه‌ريزي است تا در آينده اجرا شود و هدف آن، بررسي چگونگي تاثير‌گذاري
انرژي تاريك روي سير تكاملي كهكشانها و تاثير متقابل آنها در فواصل زياد
است.
اين
پروژه‌ها قرار است در كمتر از يك دهه به بهره‌برداري برسند. در همين دوره،
پروژه‌هاي كوچك‌تري در حال اجرا هستند يا اجرا خواهند شد. به‌راستي آيا
تحقيقات و آزمايش‌هاي جديد روزي ثمر ميدهند؟ و آيا ما بالاخره خواهيم
توانست هندسه فضا را به طور كامل درك كنيم و دريابيم؟ البته اين هدف كمي
بيش از آنچه فكر مي‌كنيم طول خواهد كشيد.
ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ
پدرو فريرا كيهان‌شناس در دانشگاه آكسفورد انگلستان و نويسنده كتاب "حالتِ عالم" (منتشر شده در سال 2006) است.
منبع : دانشمند
آيا جهان يك هولوگرام خيلي بزرگ است؟
آيا جهان يك هولوگرام خيلي بزرگ است؟
ماركوس چاون
منبع: نيوساينتيست، شماره 2691
اگر از ناحيه جنوبي شهر هانوفر در آلمان عبور كنيد، قادر به ديدن پروژه "جي اي اُ 600" نخواهيد بود. از نماي دور عظمت اين پروژه چندان به چشم نمي‌آيد. اما هر چه به آن نزديك مي‌شويم، مجموعه‌اي از ساختمان‌هاي موقتي و مكعبي
شكل نمايان ميشوند كه در آن، دو كانال طولاني و پوشيده با آهن كركره‌اي
در يك زاويه قائمه به هم رسيده‌اند. در قسمت پايين ورقه‌هاي آهني، يك
آشكارساز به طول 600 متر قرار دارد.
در هفت سال گذشته، اين پروژه آلماني به دنبال موج‌هاي خفيف گرانشي در فضا- زمان بوده است، موجهايي كه در پي اجرام نجومي ابرچگال مي‌آيند، مانند ستاره‌هاي نوتروني و سياه‌چاله‌ها.
جي اي اُ 600، تا به حال نتوانسته است امواج گرانشي را آشكارسازي كند، اما
ناخواسته به كشف بسيار مهمي در علم فيزيك در نيم قرن حاضر رسيده است.
اعضاي
گروه جي اي اُ 600 ماه‌ها در جست‌وجوي منشا نويزي بودند كه آشكارساز
عظيم‌شان را مختل كرده بود؛ اما توضيح قابل قبولي را نتوانستند در اين
زمينه ارائه دهند. همزمان با فعاليت‌هاي اعضاي گروه مذكور، فيزيكداني با
نام "هوگان" از آزمايشگاه فرمي در ايالات متحده، نظريه‌اي را در مورد نويز
ارائه كرد. به گفته وي، جي اي اُ 600 به طور اتفاقي به اساسي‌ترين حد فضا-
زمان برخورد كرده است، همان نقطهاي كه در آن فضا- زمان ديگر داراي ويژگي
پيشنهادي اينشتين، ويژگي پيوستار ملايم و بدون اصطكاك، نخواهد بود، بلكه
تبديل به ذره ميشود. درست همانند زماني كه اگر روي عكس چاپ شده در روزنامه
تمركز كنيم، تبديل به الگويي نقطه نقطه خواهد شد.
هوگان مي‌گويد: "اين پديده شبيه اين است كه جي اي اُ 600 تحت ضربه كوانتومهاي ميكروسكوپي فضا- زمان قرارگرفته است."
اگر
اين ادعا شما را خيلي شگفت زده نكرده، بهتر است بدانيد هوگان شگفتي بزرگ
ديگري را نيز در آستين دارد: "اگر نتيجه پروژه جي اي اُ 600 همان باشد كه
من حدس مي‌زنم، در اين صورت ما در يك هولوگرام بزرگ كيهاني زندگي مي‌كنيم."
اين فكر كه ما در يك هولوگرام بزرگ زندگي مي‌كنيم شايد معقول به نظر
نيايد، اما اين امر يك تعميم طبيعي از بهترين دانسته‌هاي ما در مورد
سياه‌چاله‌هاست و حتي شايد بتوان گفت كه ادعايي با يك پايه نظري تقريبا
محكم است. جالب است بدانيم كه اين نتيجه‌گيري، براي فيزيكدانان درگير با
نظريههاي مربوط به سازوكار بنيادين عالم نيز بسيار مفيد بوده است.
هولوگرام‌هايي
كه شما روي كارت‌هاي اعتباري و اسكناس مي‌بينيد، روي پوسته پلاستيكي دو
بعدي چاپ شده‌اند و وقتي نور تابيده شده به آنها بازگردانده ميشود، تصويري
سه بعدي را خلق ميكند. در دهه 1990 دو فيزيكدان "لئونارد ساسكيند" و
"جرارد تهوفت" (برنده جايزه نوبل) اظهار داشتند كه ميتوان اصل هولوگرافي
را به كل جهان اعمال كرد. شايد تجربه‌هاي روزانه ما خودشان تجسم هولوگرافيك
از فرايند‌هاي فيزيكي باشند كه روي يك سطح مبهم دو بعدي اتفاق مي‌افتند.
"اصل
هولوگرافي" درك ما را از مسائل به چالش مي‌كشاند. سخت است باور كردن اين
موضوع كه از خواب بيدار شدن، مسواك زدن و حتي مطالعه خود اين مقاله، به
خاطر اتفاقاتي است كه در مرز عالم به وقوع مي‌پيوندند. هيچكس نمي‌داند
زندگي در يك هولوگرام براي ما چه معنايي خواهد داشت. با اين وجود،
نظريه‌پردازان دلايل خوبي را براي اثبات درستي بسياري از جنبه‌هاي اصل
هولوگرافي در دست دارند.
ساسكيند
و تهوفت تحت تاثير تلاش‌هاي اوليه و نوين "ياكوب بكنشتاين" و استفن
هاوكينگ در مورد سياه‌چاله‌ها، نظريه فوق را ارائه كردند.
در
نيمه دهه 1970 هاوكينگ نشان داد كه سياه‌چاله‌ها در حقيقت كاملا "سياه"
نيستند، در عوض به آرامي پرتو ساطع ميكنند كه اين عمل باعث بخار شدن و
سرانجام ناپديد شدن آنها ميشود. اين خود يك معماست، چرا كه پرتو هاوكينگ
هيچ‌گونه اطلاعاتي در مورد داخل سياه‌چاله نمي‌دهد. با از بين رفتن
سياه‌چاله، تمامي اطلاعات مربوط به ستارهاي كه متلاشي شدن آن به ايجاد
سياه‌چاله انجاميده بود نيز از ميان خواهد رفت، كه اين مسئله در تناقض با
اصل مشهود "زوال‌ناپذيري اطلاعات" است. اين پديده به عنوان "تناقض اطلاعات
سياه‌چاله‌ها" شناخته شده است.
تلاش‌هاي
بكنشتاين سرنخ مهمي در حل اين تناقض به شمار مي‌آيد. او كشف كرد كه كهولت
يك سياه‌چاله (نشان‌دهنده ميزان اطلاعات دروني سياه‌چاله) با مساحت سطحِ
افق رويداد متناسب است. سطح فرضي افق رويداد، سياه‌چاله را پنهان ميكند و
مكان غير قابل بازگشت براي ماده و نورِگير‌افتاده در آن را مشخص ميكند. از
آن پس، نظريه‌پردازان نشان داده‌اند كه حركات موجي كوانتومي ميكروسكوپي
(ريزمقياس) در افق رويداد ميتواند اطلاعات داخل سياه‌چاله را رمزگشايي
كند، بنابراين ميتوان گفت كه اطلاعات ناشناخته سياه‌چاله را قبل از ناپديد
شدن آن، در دست خواهيم داشت.
اساسا،
اين يك درون‌بيني عميق فيزيكي است. ميتوان اطلاعات سه بعدي پيش ستارهاي
را با استفاده از اطلاعات سياه‌چاله -كه با مرگ اين ستاره تشكيل خواهد شد-
در افق دو بعدي آن رمزگشايي كرد، كه بي‌شباهت به رمزگشايي تصوير سه بعدي
شيئي در يك هولوگرام دو بعدي نيست. ساسكيند و تهوفت اين درون‌بيني را به كل
جهان تعميم دادند، بر اين اساس كه كيهان نيز داراي مرز است؛ مرزي كه نور
از آن زودتر از 7/13 ميليارد سال به ما نخواهد رسيد. علاوه بر اين، مطالعات
به عمل آمده از سوي گروهي از نظريه پردازان، به ويژه "خوان مالداسينا" از
موسسه مطالعات پيشرفته در پرينستون، مويد درستي اين ايده است. او نشان داد
كه فيزيك جهان فرضي با 5 بعد، مانند همان فيزيكي است كه در مرز 4 بعدي
اتفاق مي‌افتد.
به
گفته هوگان، اصل هولوگرافي اساسا تصوير ما را از فضا- زمان تغيير ميدهد.
فيزيكدانان نظري باور داشته‌اند كه تاثيرات كوانتومي باعث خواهند شد تا
فضا- زمان به تندي تا كوچك‌ترين ذره تكان بخورد. در اين بزرگنمايي، بافت و
اساس فضا- زمانْ ذره‌اي، و نهايتا مانند واحد‌هاي ريز شبيه پيكسل ، اما 100
ميليارد ميليارد بار كوچكتر از يك پروتون خواهد شد. اين مقياس با عنوان
"طول پلانك" (كه فقط35-10 متراست) شناخته ميشود. طول پلانك
كوچكتر از آن است كه بتوان با فناوري امروز آن‌را مورد آزمايش عملي قرار
داد، بنابراين حتي نمي‌توان ديدن ذرات فضا- زمان را تصور كرد.
البته
ديدگاه فوق فقط تا زماني مورد تاييد بود كه هوگان پي‌برد اصل هولوگرافي
همه چيز را تغيير ميدهد. اگر فضا- زمان يك هولوگرام ذره‌اي باشد، شما
مي‌توانيد جهان را مانند كره‌اي در نظر بگيريد كه سطح خارجي آن پوشيده از
مربع‌هايي به اندازه طول پلانك است و هر كدام حاوي يك بيت از اطلاعات كل
هستند. اصل هولوگرافي مي‌گويد مقادير اطلاعاتي كه سطح بيروني را پوشش
ميدهند، بايد با تعداد بيت‌هايي كه داخل حجم جهان هستند، متناسب باشند.
از
آنجايي كه حجم جهان كره‌اي شكل بسيار بيشتر از مساحت سطح خارجي‌اش است،
چگونه اين تناسب ميتواند صحيح باشد؟ هوگان دريافت كه براي داشتن تعداد
بيت‌هاي مساوي در سطح و داخل جهان ، جهان داخل بايد از ذراتي بزرگتر از
اندازه طول پلانك تشكيل شده باشد، كه اين موضوع، نشان‌دهنده مبهم بودن جهان
هولوگرافي است.
اين
خبري خوب براي هر كسي است كه قصد كاوش در كوچك‌ترين واحد فضا- زمان را
دارد. هوگان مي‌گويد: "برخلاف تمام انتظارات، ساختار ميكروسكوپي كوانتومي
در طول آزمايش‌هاي موجود به چشم مي‌آيد." چون بررسي طول پلانك در
آزمايشها ممكن نيست، پس تجسم هولوگرافي از ذرات ميتواند بسيار بزرگ باشد،
حدود 16-10 متر. او مي‌گويد: "اگر شما داخل يك هولوگرام زندگي مي‌كرديد، مي‌توانستيد اندازه دقيق را به وسيله اندازه گرفتن لكه بفهميد."
وقتي
هوگان براي اول بار به اين موضوع پي برد، اين سوال برايش پيش آمد كه آيا
ميتوان لكه‌هاي هولوگرافي فضا- زمان را آشكار كرد. اين درست زماني است كه
جي اي اُ 600 به كمك هوگان مي‌آيد.
آشكارساز‌هاي
امواج گرانشي مانند جي اي اُ 600، اساسا اندازه‌گير‌هاي بسيار حساسي
هستند. باور بر اين است كه اگر موج گرانشي در طول جي اي اُ 600 عبور كند،
متناوبا فضا را در يك جهت منبسط كرده و در جهت ديگر مي‌فشارد. از اين رو،
اعضاي گروه جي اي اُ 600 يك تك ليزر را در طول آينه
نيمه نقره‌اندود شده به نام شكاف‌دهنده باريكه، برانگيختند. شكاف‌دهنده
پرتو نور را به دو باريكه تقسيم ميكند كه از بازوي600 متري عمودي دستگاه
پايين رفته و بازتاب داده ميشوند. باريكه‌هاي نور بازتاب شده، در
شكاف‌دهنده باريكه ادغام ميشوند و در نقطهاي كه امواج نور همديگر را حذف
يا تقويت ميكنند، يك الگوي تداخلي از نواحي روشن و تاريك را ايجاد
ميكنند. هر گونه تغيير موقعيت اين نواحي، بيانگر تغييرات فاصله‌هاي نسبي
بازوهاست.
هوگان
مي‌گويد: "مسئله كليدي اين است كه چنين آزمايش‌هايي، به تغييراتي در حد
كوچكتر از قطر پروتون در طول اندازه‌گيرها نيز حساس‌اند. پس آيا آنها قادر
به نمايان ساختن تجسمي از ذرات فضا- زمان هستند؟" از پنج آشكارساز امواج
گرانشي در دنيا، هوگان دريافت كه آزمايش جي اي اُ 600 نسبت به آن چيزي كه
ما در ذهن داريم، بهترين خواهد بود.
او
پيش‌بيني كرد كه اگر شكافنده باريكه آزمايش در اثر تكان كوانتومهاي فضا-
زمان دچار تشنج شود، اين تغيير در اندازه‌گيري‌ها نمايان خواهد شد. وي
مي‌گويد: "اين حركت نامنظم غيرمنتظره باعث ايجاد نويز در سيگنال نور ليزر
خواهد شد." وي مي‌گويد: "به طور باور نكردني، متوجه شدم كه نويز‌هاي
پيش‌بيني نشده‌اي، آزمايش جي اي آُ 600 را مختل ميكند." مدير پروژه جي اي
اُ 600، "كارستن دانزمن، اقرار
ميكند كه اختلال اضافي، با فركانس 300-1500 هرتز، مدت طولاني است كه گروه
را آزار ميدهد. او براي هوگان نمونه‌اي از اختلال را فرستاد. هوگان
مي‌گويد: "دقيقا شبيه پيشگويي من بود! طوري بود كه گويي شكافنده باريكه،
حركات نامنظم اضافي داشت." به طور باورنكردني، آزمايش، نويز غيرمنتظره را
افزايش مي‌داد؛ گويي تشنج‌ها و تكان‌هاي كوانتومي باعث حركات نامنظم اضافي
مي‌شدند. هيچ كس حتي هوگان تا به حال ادعايي نكرده‌اند كه جي اي اُ 600
مدركي دال بر زندگي ما در يك جهان هولوگرافي يافته باشد. اظهار مطلبي در
اين مورد هنوز خيلي زود است. هوگان اقرار ميكند كه هنوز هم بايد يك پاسخ
معقول‌تر وجود داشته باشد.
منبع : دانشمند
مسافرت در دل زمان
آيا
تا به حال شده قصد انجام كاري را داشته اما هرگز فرصت انجامش را نيافته
باشيد؟ آرزوي رفتن به سال‌ها پيش و ملاقات با شخصيت‌هاي برجسته تاريخي
چطور؟ ديدن آينده و پيشرفتهاي بشر، وضعيت زمين و ساكنانش، در يك‌صد سال
بعد هم جالب خواهد بو
آيا
تا به حال شده قصد انجام كاري را داشته اما هرگز فرصت انجامش را نيافته
باشيد؟ آرزوي رفتن به سال‌ها پيش و ملاقات با شخصيت‌هاي برجسته تاريخي
چطور؟ ديدن آينده و پيشرفتهاي بشر، وضعيت زمين و ساكنانش، در يك‌صد سال
بعد هم جالب خواهد بود...
همه
اين اي‌كاش‌ها و آرزوها و اما و اگرها، بعضي اوقات ذهن آدمي را عجيب
درگير خود ميكنند. "مسافرت در زمان" شايد راه حل باشد، و يا شايد از چاله
به چاه افتادن. جالب اينجاست كه حتي مسافرت در زمان، خود نيز اما و اگرها و
ناسازگاري‌هايي دارد
هيچ
انگاره‌اي مانند مسافرت در زمان انديشه و تخيل آدمي را به جوش و خروش
نمي‌اندازد. توانايي سفر به هر نقطهاي در گذشته يا آينده. داخل ماشين زمان
خود بنشينيد به عقب برگشته و اتفاقات مهم تاريخي را از نزديك مشاهده و با
مردمي‌كه در آنجا هستند صحبت كنيد. چه كسي را مي‌خواهيد در گذشته ملاقات
كنيد؟ لئوناردو داوينچي؟ فردوسي؟ مي‌توانيد برگرديد و خودتان را در سنين
جوان‌تر ملاقات كنيد و به جلو رفته و ببينيد كه در آينده چه قيافه‌اي خواهد
داشت... اين قابليت‌ها است كه باعث شده مسافرت در زمان موضوع بسياري از
فيلم‌ها و كتاب‌ها شود.
در
هر حال، به نوعي همه ما مسافران زمان هستيم. همانطور كه در حال خواندن
مجله هستيد و كاري جز خواندن "دانشمند" انجام نمي‌دهيد، زمان در اطرافتان
در حال حركت است. آينده پيوسته به گذشته تبديل ميشود، و هر كاري كه
هم‌اكنون در حال انجامش هستيد، در چشم به‌هم زدني تبديل به گذشته‌اي
تغيير‌ناپذير شده است. اين بدان‌معني است كه ما در حال حركت در زمان هستيم.
انگاره
سفر در زمان براي قرنها وجود داشته است، اما با مطرح شدن نظريه نسبيت خاص
توسط آلبرت اينشتين، سفر در زمان از لحاظ نظري ممكن شد. تا به حال امكان
سفر در زمان نه توسط كسي اثبات شده و نه كسي آن‌را انكار كرده است. چندي
پيش استيفن هاوكينگ فيزيكدان مشهور انگليسي، اظهار كرد كه سفر در زمان
تنها رو به جلو و به آينده امكان‌پذير است.
با
وجود اينكه نويسنده‌هاي داستان‌هاي علمي‌ـ‌تخيلي، انگاره‌‌هاي بزرگي چون
ساخت ماشين زمان را براي سفر در زمان، سال‌ها در ذهنشان مي‌پروراندند،
بيشتر فرضيه‌‌هاي سفر در زمان تكيه به چنين ماشيني ندارند. به‌جاي آن، سفر
در زمان احتمالا از راه يك پديده طبيعي انجام خواهد شد كه ما را به طور
هميشگي بين نقاط مختلف منتقل خواهد كرد. اين پديده‌هاي فضايي كه حتي از
وجود برخي از آنها مطمئن نيستيم، شامل موارد زير ميشوند:
• سياه‌چاله‌ها و كرچاله
• كرم‌چاله‌ها
•رشته‌ها يا نوارهاي كيهاني
سياه‌چاله‌ها
وقتي
ستارهاي با اندازه‌اي بيش از چهار برابر جرم خورشيد به پايان عمرش ميرسد
و تمام سوختش را مصرف ميكند و مي‌سوزاند، زير فشار وزن خود فرو مي‌پاشد و
مي‌رُمبد. اين رُمبش و انفجار از داخل، سياه‌چاله‌اي با گرانشي بسيار گران
به‌وجود مي‌آورد كه حتي نور، ياراي فرار از آن را ندارد. هر چيزي به محض
رسيدن به كرانه فرار يا افق رويداد، به داخل سياه‌چاله مكيده ميشود. كرانه
فرار، محدوده يا افقي است در اطراف سياه‌چاله كه هرچيزي پس از گذر از آن،
ديگر امكان فرار از گرانش بسيار زياد سياه‌چاله را نخواهد داشت.
شكل
يك سياه‌چاله شبيه به قيفِ بستني قيفي است كه در بالا گشاد و به سمت پايين
باريك‌تر شده و در انتها به يك نقطه ميرسد، نقطهاي كه تكينگي ناميده
ميشود. در تكينگي، قوانين فيزيك وجود ندارند و كارايي خود را از دست
ميدهند و ماده در آنجا به طور غيرقابل شناسايي درهم مي‌شكند. اين نوع
سياه‌چاله‌هاي بدون چرخش، به خاطر تلاش‌هاي دانشمند آلماني "كارل شوارتز
شيلد"، به سياه‌چاله‌هاي شوارتز شيلد معروف هستند.
نوع ديگري از سياه‌چاله‌ها به نام "كرچاله" معروف هستند. كرچاله‌ها، سياه‌چاله‌هاي
چرخندهاي هستند كه ميتوانند گذرگاه سفر در زمان يا مسيري براي سفر به
دنياهاي موازي باشند. در سال 1963، "رُي كر" رياضي‌دان نيوزلندي، نخستين
نظريه واقع‌گرايانه را براي سياه‌چاله‌هاي چرخنده ارائه كرد. در اين نظريه،
ستارگان در حال مرگ به نوترونهاي چرخندهاي تبديل ميشوند كه ميتوانند
نيروي گرانشي كافي براي جلوگيري از تشكيل تكينگي را ايجاد كنند. وجود
سياه‌چاله بدون تكينگي، باعث شد كه اين دانشمند به اين باور برسد كه
ميتوان بدون خرد شدن توسط نيروي گرانش بينهايت در مركز يك سياه‌چاله،
وارد آن شد.
اگر
سياه‌چاله‌هاي كر واقعا وجود داشته باشند، اين امكان وجود دارد كه بتوان
واردش شد و از سوي ديگرش به سلامت و از يك سفيد‌چاله خارج شد. يك سفيد چاله
دقيقا عملكردي وارونه يك سياه‌چاله دارد، يعني به‌جاي كشيدن همه چيز به
داخل خود به واسطه نيروي گرانش، به خاطر مواد مرموز تشكيل‌دهندة خود با
انرژي منفي، همه چيز را به بيرون مي‌فرستد و از خود دور ميكند. اين
سفيدچاله‌ها راه خواهند بود براي رفتن به زمان يا دنيايي ديگر.
با
توجه به اطلاعات كمي كه راجع به سياه‌چاله‌ها داريم، چاله‌هاي كر امكان
وجود دارند. هرچند "كيپ ثورن" از موسسه فناوري كاليفرنيا (يا همان كلتِك
معروف) معتقد است كه قوانين فيزيك تشكيل چنين ساختار و شكلي را مانع
ميشوند. وي مي‌گويد كه چنين راهي براي وارد شدن به يك سياه‌چاله و خارج
شدن از آن وجود ندارد، و تلاش هر چيزي براي وارد شدن به يك سياه‌چاله، منجر
به نابودي‌اش حتي قبل از رسيدن به تكينگي خواهد شد.
كرم‌چاله‌ها
ثورن
معتقد است امكان وجود نوع ديگري ساختار تونلي‌شكل در كيهان ميرود كه
ميتوان از آن به‌عنوان گذرگاهي براي سفر در زمان استفاده كرد. كرم‌چاله‌ها
كه به پل‌هاي اينشتين ـ روزِن نيز معروف هستند، در صورت وجود، نه تنها
بيشترين پتانسيل را براي سفر در زمان در خود دارند، بلكه اين امكان را
فراهم مي‌آورند كه در كسري از ثانيه، از زمين به نقطهاي از كيهان با فاصلة
چندين سال نوري دورتر سفر كنيم.
كرم‌چاله‌ها
بر اساس نظريه نسبيت عام اينشتين و از اينكه هر جرمي باعث خم شدن منحني
فضا ـ زمان ميشود، نتيجه‌گيري شدند. براي درك اين انحنا و خميدگي، دو نفر
را در نظر بگيريد كه پارچه‌اي را از دو طرف محكم كشيده و نگه داشته‌اند،
طوري كه پارچه مانند سطح ميز بيليارد تراز باشد. اگر توپ بيس بالي را در
ميانة پارچه رها كنيد، توپ به وسط پارچه مي‌غلتد و وزنش باعث انحناي پارچه
در آنجا ميشود. حال اگر يك تيله را در گوشه پارچه قرار دهد و رهايش كنيد،
به سبب انحنايي كه توپ بيس بال در پارچه ايجاد كرده، به سمت توپ بيس بال
حركت خواهد كرد.
در
فضا، حجم‌هايي كه بر قسمت‌هاي مختلف كيهان فشار وارد ميكنند، ممكن است در
نهايت به هم رسيده و تونلي را شكل دهند كه همان كرم‌چاله است. بنابراين ما
قادر خواهم بود از زمين به كهكشاني ديگر رفته و "نسبتا" سريع هم برگرديم.
براي مثال، تصور كنيد كه مي‌خواهم به ستاره شباهنگ واقع
در صورت فلكي سگ بزرگ درست زير صورت فلكي شكارچي سفر كنيم. ستاره شباهنگ
در فاصلة حدود 9 سال نوري (حدود 90 تريليون كيلومتر) از زمين قرار دارد.
واضح است كه اين فاصله براي رفتن و برگشتن چنان دور است كه مسافرانش مجال
بازگو كردن آنچه ديده‌اند را نخواهند يافت. دورترين مكاني كه انسان تا به
حال به آنجا سفر كرده، "ماه" در فاصله حدودا 400 هزار كيلومتري بوده است.
اگر مي‌توانستيم كرم‌چاله‌اي را بيابيم كه ما را به فضاي اطراف ستاره
شباهنگ مرتبط كند، مي‌توانستيم از فاصله چندين تريليون كيلومتري سفر معمول
فضايي صرف‌نظر كرده و تنها در چشم بر هم‌زدني، اين فاصله را از ميان‌بر
كرم‌چاله طي كنيم.
ريسمان كيهاني
نظريه
ديگري كه از آن براي امكان سفر در زمان استفاده شده است، انگاره
ريسمان‌هاي كيهاني (يا تارهاي كيهاني يا نوارهاي كيهاني) است كه توسط "جي
ريچارد گات" فيزيكدان دانشگاه پرينستون در سال 1991 ارائه شد. اين نوارها
همانطور كه از اسمشان پيداست، رشته‌هايي هستند كه در ابتداي شكل‌گيري
كيهان به‌وجود آمدند. اين رشته‌ها ممكن است در تمام طول كيهان زير فشار
بسيار زياد به‌طور خطي قرار داشته باشند.
اين
رشته‌هاي كيهاني با اندازه‌اي كوچكتر از اتم، نيروي گرانشي بسيار زيادي
بر روي اشياي گذرنده از نزديكشان ايجاد ميكنند. اشياي متصل شده به يك رشته
كيهاني قادرند با سرعت غير قابل‌باوري حركت كند. اين سرعت اعجاب‌آور، به
خاطر نيروي گرانشي هنگفت تارها است كه فضا ـ زمان را از شكل انداخته و به
نوعي تاب ميدهند. با نزديك كردن دو رشته به هم، يا يك رشته به يك
سياه‌چاله، ممكن است به اندازه كافي فضا ـ زمان خم شود كه منحني‌هاي نزديك
از لحاظ زماني تشكيل شوند كه ميتوان آنها را براي سفر در زمان مورد
استفاده قرار داد.
يك
فضاپيما با استفاده از گرانش ايجاد شده توسط دو رشته كيهاني، يا يك رشته و
يك سياه‌چاله، ميتواند به يك ماشين زمان براي سفر به گذشته تبديل شود.
براي اين كار، فضاپيما بايد به دور رشتة كيهاني گردش كند. به‌هر حال در
رابطه با عدم وجود يا وجود و شكل اين تارها، گمانه‌زني‌هاي فراواني وجود
دارد. گات خود بر اين باور است كه براي رفتن به يك سال عقب‌تر، به
حلقههاي از تارهاي كيهاني كه نصف جرم ـ انرژي كل كهكشان است نياز خواهد
بود.
منبع : دانشمند
مهار همجوشي هسته‌ها
گامي ديگر براي به خدمت درآوردن انرژي اتم
مقدمه مترجم:
همه
آنهايي كه اندكي با فيزيك آشنايي دارند ميدانند، كه پايه‌هاي فيزيك نوين
را دو نظريه نسبيت و كوانتومي تشكيل ميدهند. اما هر كدام از اين دو نظريه
تا مرزهاي معيني كاربرد دارند و بعد از آن به نتايج غير قابل قبولي
مي‌انجامند. نسبيت كه در ميدان‌هاي گرانشي متداول مثل گرانش كهكشانها
نتايج كاملا درستي ميدهد، وقتي با شرايط ابتداي آفرينش يعني انفجار بزرگ
مواجه ميشود عباراتي نا‌متناسب ارائه ميدهد، تضاد‌هايي مثل ظهور
بي‌نهايت‌ها. نظريه كوانتومي هم كه در مورد فوتون‌ها و الكترونها و ديگر
اجرام ريز پيش‌بيني‌هاي درستي ميكند، وقتي وارد ابعاد هسته‌اي و نيروهاي
مربوطه ميشود به تناقضاتي ميرسد. البته اين بدان معني نيست كه ما
اطلاعاتي در مورد هسته اتمها نداريم، بلكه منظور اين است كه يك نظريه جامع
براي توضيح آن چه در هسته مي‌گذرد وجود ندارد؛ وگرنه بشر سال‌هاست كه با
هسته آشنايي دارد و با فرآيندهاي هسته‌اي، انرژي (و البته سلاح!) توليد
كرده است. ولي اكنون انسان قصد دارد قدمي ديگر بردارد و آن مهار و كاربردي
كردن انرژي گداخت هسته‌اي است. البته در اين راه مشكلات عملي و نظري
بسياري وجود دارد. شايد سال‌ها تا برداشتن اين قدم باقي مانده باشد اما به
نظر ميرسد در موسسه فناوري ماساچوست (MIT (1 خبرهايي است....
×××
نگريستن به داخل خورشيدي مصنوعي
بعد
از حدود پنج دهه تحقيقات، انتظار ميرود طي يك يا دو سال آينده گام‌هاي
مهمي در راستاي مهار نيروي جوش هسته‌اي برداشته شود. اين مرحله كه "اشتعال
همجوشي2" نام دارد، بايد توسط دستگاهي با همين نام كه در
كاليفرنيا ساخته شده است، انجام شود. آخرين آزمايشها مربوط به اين دستگاه
كه اشتعال همجوشي ملي3 (NIF) نام گرفته است، سال گذشته مختصرا با شكست‌هايي مواجه شد. دانشمندان زيادي از جمله پژوهشگران مركز علوم پلاسما و همجوشي (PSFC)4 براي عملي ساختن اين بخش اساسي از عمليات ايفاي نقش كرده‌اند. اگر بخواهيم به طور مختصر شرح دهيم، محققان PSFC معين كرده‌اند كه چگونه ميتوان از يك واكنش همجوشي به عنوان نوعي نور پس زمينه5
استفاده كرد؛ كاري كه به آنها اين توانايي را ميدهد تا مشاهده كنند چه
اتفاقي در واكنشهاي نخستين در حال روي دادن است. گداخت يا جوش هسته‌اي، به
معني تركيب و ممزوج شدن دو اتم كوچك در يك اتم، به همراه آزاد كردن مقدار
حيرت‌آوري انرژي است. اين دقيقا همان فرآيندي است كه در خورشيد هم روي
ميدهد و شايد به گونه‌اي بتوان آن را راه حل نهايي مسئله انرژي جهان نيز
دانست. زيرا اين فرآيند ميتواند مقادير عظيمي از انرژي را بدون
آلودگي‌هاي گلخانه‌اي ايجاد كند. هر چند شايد راه كار عملي كنترل اين انرژي
- مثلا با ساخت نيروگاه – تا يك دهه ديگر دور از دست باقي بماند.
يك
مشكل اساسي پيشاروي محققان و مهندسان اين است كه واكنش واقعي بايد در
كپسولي با مقطع دايره‌اي شكل و قطر 2 ميلي‌متر اتفاق بيفتد كه دما و فشار
آن در حال انفجار حتي بسيار بيشتر از آني ميشود كه در مركز خورشيد موجود
است! در چنين محيطي، تصويرنگاري يا انجام هر نوع اندازه‌گيري به هيچ وجه
كار آساني نيست؛ در حالي كه واضح است چنين اعمالي براي تنظيم سيستم و حصول
نتيجه مطلوب حياتي هستند. يك گروه از MIT كه توسط محقق ارشد PSFC، "ريچارد پتراسو"6
رهبري مي‌شد، در روش استفاده از نور پس زمينه به پيشرفت‌هايي دست
يافته‌اند. اين موضوع براي اولين بار در سال 2008 به اطلاع عمومي‌رسيد.
اكنون اين گروه گزارش ميدهند كه توانسته‌اند در دانشگاه رچستر7
آزمايش‌هاي موفقيت آميزي را ثبت كنند و موفق به يادگيري جزئيات جالبي
درباره ماهيت ميدان‌هاي الكتريكي و مغناطيس اطراف كپسول كوچك شده‌اند.
دكتر
پتراسو در اين مورد مي‌گويد: "ما در حال گرفتن يك تصوير فوري از چيزي
بوديم كه ميدان‌هاي الكتريكي و مغناطيسي بدان شبيه بودند، اين اطلاعاتي است
كه مشكل بتوان از روش ديگري به‌دست آورد."
ساخت يك جرقه‌زن براي گداخت
NIF
از روشي بهره مي‌برد كه "راه اندازي غير مستقيم" ناميده ميشود. در اين
روش، كپسول كوچكي از سوخت هيدروژن را به داخل يك گودال كه " تابشگر كامل8
" نام دارد، مي‌اندازند. سپس پرتوهاي ليزر درون ديواره‌هاي اين گودال را
بمباران ميكنند كه اين كار موجب گرم شدن ديواره‌ها و انتشار پرتوهاي ايكس
ميشود، و اين امر نيز به نوبه خود باعث اشتعال كپسول ميشود. اشتعال يعني
هدف نهايي و اساسي NIF،
به اين معني است كه انرژي ناشي از گداخت اتم‌هاي داخلي كپسول، نقش يك
جرقه‌زن را ايفا ميكنند كه به خودي خود باعث گداخت اتم‌هاي فوق چگال
هم‌جوار ميشود و اين روند همين‌طور در يك فرآيند زنجيره‌اي ادامه مي‌يابد.
دكتر پتراسو توضيح ميدهد: "اما براي رسيدن به نقطه شروع اشتعال به وسايل
خطايابي نياز است، تا جزئيات آنچه داخل كپسول مي‌گذرد را مشخص كنند، جايي
كه دما به 200 مليون درجه كلوين ميرسد و فشار هم ميتواند تا يك تريليون
واحد اتمسفر افزايش يابد!" 9
به
منظور اين كه اشتعال به درستي عمل كند، كپسول حاوي دوتريوم و تريتيوم (دو
شكل سنگين از عنصر هيدروژن) بايد به طور تقريبا كامل كروي باشد، به طور
كامل در مركز تابش‌دهنده قرار گيرد و بايد در حالتي تقريبا كامل از تعادل و
تقارن منفجر شود. پتراسو در اين مورد مي‌گويد: "يك پرسش مهم اين است كه
دست ما چقدر براي خطاهاي آزمايشگاهي باز است؟ اين يكي از چيزهايي است كه
هنوز مشخص نشده، و در واقع پاسخ همين پرسش است كه روشن ميكند چرا روش‌هاي
مشاهده سيستم اين قدر با اهميت هستند." در مركز تحقيقات انرژي ليزر رچستر،
كپسول دومي نزديك كپسول اول جايگذاري و به وسيله پرتوهاي ليزر بمباران شد
كه باريكه‌اي از پروتونها را براي راه انداختن كپسول دوم در داخل تابشگر
كامل توليد كرد.
نلسون هوفمان دانشمند فيزيك پلاسما در آزمايشگاه لوس آلاموس مي‌گويد: "گروه MIT
در چندين روش بسيار موثر، براي اندازه‌گيري جنبه‌هاي مهم آنچه داخل
كپسول‌هاي گداخت روي ميدهد، پيشرفت كرده‌اند. اين جنبه‌ها به عنوان يك
شاخص براي اين كه معلوم شود چقدر به هدف اشتعال نزديك هستيم بسيار
حياتي‌اند. به عنوان يك نتيجه، گروه MIT
هم اكنون نيز پديده‌هاي شگفت‌انگيزي را در روش گسترش ميدان‌هاي الكتريكي و
مغناطيسي يافته‌اند." او اضافه ميكند: "تلاش براي رسيدن به گداخت
هسته‌اي، يكي از سخت‌ترين مشكلات علمي است كه تاكنون با آن درگير
بوده‌ايم. بنابر اين بازنگري مسئله به روشي نوين (مانند تصوير نگاري
پروتوني گروه MIT)براي كشف پديده‌هايي كه در هيچ روش ديگري نمايان نمي‌شوند، ميتواند كارساز باشد."
به عنوان يك نمونه از نتايجي كه اخيرا منتشر شده، گروهMIT همراه با همكاراني از آزمايشگاه ملي "لاورنس ليورمور10"
(آزمايشگاهي براي تحقيقات مربوط به انرژي ليزر) نتايجي را مشاهده كردند كه
از يك آزمايش به اصطلاح خودشان "برخورد پنج چنگاله با الگوي ستارهاي" به
دست آمد. اين نتايج در ميدان‌هاي اطراف كپسول مشاهده شده‌اند. بايد تاكيد
كنيم كه اين ميدان‌ها ميتوانند نقش مهمي را در مشاهدات غير مستقيم بازي
كنند. الگوي مشاهده شده، نتيجه مكان پرتوهاي ليزر فرودي است.
پتراسو انتظار دارد كه در NIF،
مدت زيادي از نخستين آزمايشها بگذرد تا هدف اشتعال حاصل شود. او مي‌گويد:
"اين چيزي است كه قبلا هرگز اتفاق نيفتاده است، بنابراين ما بايد به
شناختي وابسته باشيم كه همزمان خودمان با آزمايش به دست مي‌آوريم، و اين
ماييم كه بايد موقعيت‌هاي بسيار دقيقي كه مورد نياز است را ايجاد كنيم."
وي كه از سال 1978 (1357 ش) در PSFC
مشغول كار بوده است، ادامه ميدهد: "بسياري از بخش‌هاي اين تلاش، پايه‌هاي
نظري-عملي دقيقي دارند؛ اما بسياري ديگر نيز اين طور نيستند. به همين
خاطر، ما بايد نقاط تاريك تئوري‌ها را خودمان پر كنيم تا بتوانيم سرانجام،
شرايط را به درستي مهيا كنيم."
براي اين كار، علاوه بر كمك‌هاي مركز رچستر، محققان MIT شامل 6 دانشجوي دكتر، نقش مهمي را در انجام پروژه NIF ايفا كرده‌اند.
به
بيان پتراسو: "اشتعال نه فقط گام مهمي‌به سوي اتفاقي است كه شايد روزي به
استفاده عملي از نيروي گداخت بينجامد، بلكه همچنين ميتواند وسيله عملي
خوبي باشد تا بفهميم خورشيد و ديگر ستارگان چطور كار ميكنند. شما- حتي در
خلال همين آزمايشها كه فقط چند ميليونيوم ثانيه دوام دارند- شرايطي را
ايجاد مي‌كنيد كه تنها ميتوان در مركز ستارگان يافت، به نظر من
اخترفيزيكدانان نيز اين شرايط را بسيار جالب و مسحوركننده خواهند يافت."
پي‌نوشت:
1- Massachusetts Institute of Technology/
2-fusion ignition/ 3-national fusion ignition/ 4-plasma science and
fusion center/ 5-backlight/ 6-Richard petrasso/ 7-Rochester/ 8- hohlraum
9ـ براي مقايسه، دماي مركز خورشيد تنها 15 ميليون درجه كلوين است- م
10-Lawrence livermor
منبع:دانشمند
