318380_443470722371895_1930076111_n
میچیو كاكو: من گاهی در دانشگاه، از دانشجویان خود در دوره دكترا، پرسشهای ساده یی می پرسم: مثلا اینكه چقدر احتمال دارد ناگهان محو شده و سپس دوباره در طرف دیگر دیوار ظاهر شوند. براساس نظریه كوانتوم، احتمال كوچك ولی در عین حال قابل محاسبه ای وجود دارد كه این اتفاق بیفتد. یا مثلا احتمال اینكه ما در اتاق خود از هم پاشیده و بر روی مریخ دوباره سر هم شویم. بر اساس نظریه كوانتوم، این امكان وجود دارد كه انسان ناگهان بر روی مریخ ظاهر شود. البته این احتمال چنان كوچك است كه برای رخ دادن آن باید زمانی بیشتر از حتی عمر جهان صبر كنیم. در نتیجه در زندگی روزمره ما می توان چنین رویدادهای غیر محتملی را نادیده گرفت. در حالی كه در سطوح زیر اتمی، چنین احتمالاتی برای عملكرد دستگاههای الكترونیكی، كامپیوترها و لیزرها، بسیار تعیین كننده و حیاتی محسوب می شوند.
در حقیقت درون اجزای كامپیوتر شما الكترونها به طور مرتب ، شكل مادی خود را از دست داده و مجددا در طرف دیگر دیوارها ظاهر می شوند. باید اذعان كرد كه اگر امكان این وجود نداشت كه یك الكترون در هر لحظه در دو مكان حضور داشته باشد، تمدن های مدرن كنونی از هم پاشیده می شدند. مولكولهای بدن ما نیز بدون این اصل عجیب از هم فرو می پاشند. دو منظومه را در نظر بگیرید كه در فضا با هم برخورد می كنند و هر دو از قوانین گرانش نیوتن پیروی می كنند. این دو منظومه در برخورد با یكدیگر به تركیب آشفته ای از سیارات و سیارك ها تبدیل می شوند، به طور مشابه، اگر اتم ها از قوانین نیوتن تبعیت كنند، هر بار كه با یكدیگر برخورد می كنند متلاشی و از هم پاشیده خواهند شد. چیزی كه دو اتم را در یك مولكول پایدار به یكدیگر قفل می كند، به این دلیل است كه الكترونها می توانند به طور هم زمان در مكانهای متعددی حضور داشته باشند. به این ترتیب كه با تشكیل ابر الكترونی، باعث مفید شدن اتم ها به یكدیگر می شوند. بنابراین دلیل این كه چرا مولكولها پایدارند و جهان از هم نمی پاشد، این است كه الكترونها در یك زمان می توانند در مكانهای متعددی حضور داشته باشند.
اما اگر الكترونها بتوانند در حالات موازی، بین بودن و نبودن شناور باشند، چرا جهان نتواند اینگونه باشد؟ مگر نه اینكه جهان در مرحله ای از عمر خود حتی كوچكتر از یك الكترون بوده است. هر بار احتمال اعمال اصل كوانتوم را به جهان مطرح می كنیم، ناچاریم موضوع جهان های موازی را بررسی كنیم.




طبقه بندی: فیزیك،

تاریخ : چهارشنبه 17 مهر 1392 | 11:09 ب.ظ | نویسنده : physicfa | نظرات

در قسمت‌های قبل گفتیم كه بر اساس نظریه چندجهانی، جهان ما صرفاً یكی از بی‌نهایت جهان‌های حبابی است كه پیوسته از یكدیگر مشتق می‌شوند و هر یك پس از بیگ بنگ خود دچار تورم شده و جهانی جدید را ایجاد می‌كنند. هر یك از این جهان‌ها می‌توانند كاملا با جهان ما متفاوت باشند. نیروهای بنیادی و ذرات زیراتمی خاص خودشان را داشته باشند. با تمام این شرایط آنها می‌توانند بر جهان ما تأثیر بگذارند و خوشبختانه این تأثیر، نشانه‌های مشاهده‌پذیری بر جای می‌گذارد. نظریه چندجهانی پیش‌بینی می‌كند اگر جهان ما با یكی از جهان‌های همسایه برخورد كند، انرژی این برخورد ردی حلقوی و كم نور در تابش كیهانی بر جای خواهد گذاشت. فضاپیمای پلانك اكنون سه سالی هست كه به نقشه‌برداری دقیق از شدت و قطبش تابش زمینه كیهانی مشغول است و پژوهشگران امیدوارند بتوانند نشانه‌هایی از این حلقه‌ها را پیدا كنند. برخی فیزیك‌دانان نظری حتی پیش‌نهاد داده‌اند كه ممكن است برخی از این جهان‌های حبابی از طریق كرم‌چاله‌های فضازمان با جهان ما ارتباط داشته باشند.

549609_456871681023521_33084568_n

چندجهانی‌های كاملاً متفاوت :

نظریه مكانیك كوانتومی كه رویدادهای دنیای زیراتمی را با دقتی بی‌نظیر توصیف می‌كند،‌سال‌ها است كه باعث شگفتی فیزیك‌دانان شده است. یكی از بزرگترین اسرار این نظریه این است كه در حالی‌كه چارچوب ریاضی و معادلات این نظریه به مجموعه مختلفی از پاسخ‌ها منجر می‌شود.
چرا همیشه یكی از این جواب‌ها است كه نتایج آزمایش‌های ما را توصیف می‌كند. وجود دیگر مجموعه‌ پاسخ‌ها به چه معنی است؟
پاسخ كتاب‌های درسی به این سوال این بود كه عمل مشاهده‌ ذره، دیگر پاسخ‌های ممكن را از بین می‌برد، حال به چه ترتیب و مكانیسمی مشخص نبود.
اما در سال 1957، هاگ اورت سوم، دانشجوی تحصیلات تكمیلی دانشگاه پرینستون پیشنهاد كرد كه دیگر مجموعه پاسخ‌ها، رویدادهایی را توصیف می‌كنند كه در تعداد بسیار زیادی جهان موازی و همزمان با ما اتفاق می‌افتند. این ایده كه به دیدگاه جهان‌های متعدد نظریه كوانتومی مشهور شده، به وضوح شبیه به ایده چندجهانی اما به مراتب افراطی‌تر است. چرا كه می‌گوید این جهان‌های موازی هزاران میلیارد سال نوری با ما فاصله ندارند، بلكه به نحوی در ارتباط با ما وجود دارند. برخی دیگر از نظریه‌پردازان چنین ادعا می‌كنند كه كامپیوترهای كوانتومی فوق‌ سریع كه به خاطر سرعت فوق‌العاده بالای پردازش اطلاعات مورد توجه قرار گرفته‌اند و هم اكنون در مراحل اولیه طراحی و توسعه قرار دارند، این سرعت نی‌نظیر را از تحلیل اطلاعات در تمام جهان‌های موازی به دست می‌آورند و پاسخ را در جهان ما ارائه می‌دهند.

چندجهانی و پیدایش انسان :

چرا شرایط جهان ما طوری است كه همه چیز برای پیدایش ما انسان‌ها مهیاست؟
دانشمندان سال‌ها است تلاش می‌كنند به این سوال پاسخ دهند. ولی تا همین اواخر تنها چیزی كه فهمیده بودند، این بود كه اگر نیروهای بنیادی و ذرات بنیادی سازنده جهان ما خواصی متفاوت، هر قدر اندك با مقدار فعلی داشتند، حیات انسان در این جهان غیر ممكن می‌شد و ما هم نمی‌توانستیم وجود داشته باشیم (رجوع شود به مبحث شش عدد جادویی). برای مثال اگر نیروی هسته‌ای ضعیف خیلی قوی‌تر از مقدار فعلی بود، انفجارهای ابرنواختری هم نمی‌توانستند عناصر شیمیایی مورد نیاز برای شكل‌گیری حیات را تولید كنند.
مجموعه این مشاهدات منجر به مطرح‌شدن اصل انسان‌دوستی (Anthropic Principle) شد كه می‌گوید نفس وجود ما انسان‌ها می‌تواند شواهدی در مورد برخی ویژگی‌های جهان به دست دهد.
در دهه 1950،‌فرد هویل، منجم انگلیسی با استفاده از همین اصل، وجود خاصیتی شناخته‌نشده از اتم‌های كربن را پیش‌بینی كرد. چرا كه در غیر این صورت ستارگان منفجرشونده نمی‌توانستند عناصر پایه‌ای حیات را تولید كنند. استیون واینبرگ، فیزیك‌دان نظری بزرگ و برنده جایزه نوبل از همین اصل برای پیش‌بینی وجود انرژی تاریك استفاده كرده بود.
حال می‌توان برای پرسشی كه در آغاز این مباحث مطرح شد، توضیحی ارائه داد.

شاید پاسخ این باشد كه تمام این ویژگی‌ها ب‌طور تصادفی كنار هم جمع نشده‌اند و وجود چنین جهانی، عملاً نشانه‌ای است از اینكه این جهان اختصاصاً برای ما آفریده شده است. اما نظریه چندجهانی از زاویه دیگری به ماجرا نگاه می‌كند. طبق این نظریه، تعداد بی‌نهایت جهان‌های موازی بدان معنی است كه می‌توان در برخی از این جهان‌ها، شرایط مستعد حیات را حتی در توزیع اتفاقی ایجاد كرد.

خطرناك‌ترین علم امروز :

تصورش را بكنید وقتی آن سیب مشهور روی سر آیزاك نیوتن افتاد، قانون جاذبه عمومی به او الهام نمی‌شد و مثلاً چنین استدلال می‌كرد كه برخی سیب‌ها به پایین و برخی دیگر به سمت بالا سقوط می‌كنند. ولی ما فقط می‌توانیم سیب‌هایی را ببینیم كه به پایین سقوط می‌كنند. چرا كه سیب‌هایی كه به بالا سقوط می‌كنند، زودتر از آنكه متوجه شویم، از میدان دید ما خارج شده‌اند.
البته مثال بالا فقط یك شوخی است. اما هدف از طرح آن مسئله‌ای جدی است. ایده چندجهانی می‌تواند ما را مرتكب اشتباهی تاریخی كند كه یوهانس كپلر سال‌ها برای یافتن پاسخ آن وقت گذاشت و موفق نشد. اینكه در جست‌وجوی پاسخ به پرسش‌هایی برآییم كه پاسخی ندارند.
از هر منظری كه به چندجهانی بنگرید، در قلمروی علوم پرخطر قرار می‌گیرد.
كافی‌ است اندازه‌گیری‌ جدیدی برای انرژی تاریك انجام شود كه نتیجه آن با محاسبات نظری سازگار باشد، یا مدلی جدید از كیها‌ن‌شناسی تورمی تدوین شود كه فقط به شكل‌گیری یك جهان منجر شود یا حتی مشخص شود كه نظریه ریسمان با جهان‌های متعدد سازگار نیست و مانند آن!!!
هر قلمرو پرخطری می‌تواند جایزه‌های بزرگی را در خود پنهان كرده باشد. در طول پنج قرن گذشته از قدرت مشاهدات و آزمایش‌ و استدلال‌های ریاضی استفاده كرده‌ایم تا سد باورهای اشتباه گذشته را بشكنیم. نوع بشر راهی طولانی و پر فراز و نشیب را در تغییر درك خود از عالم، پشت سر گذاشته است. از عالمی كه زمین كوچك مركز آن بود تا كیهان وسیعی كه صدها میلیارد كهكشان چون ذرات گرد و غبار در آن پراكنده‌اند. آن هم در زمان كوتاهی كه در مقایسه با صدها هزار سال زندگی بشر در این سیاره خاكی به چشم برهم‌زدنی می‌ماند.
ایده چندجهانی هم ممكن است اشتباه باشد و ممكن‌ است واقعیت داشته باشد.
به نظر شما تلاش برای پاسخ به این سوال، ارزش خطركردن را ندارد؟؟؟




طبقه بندی: فیزیك،

تاریخ : چهارشنبه 17 مهر 1392 | 11:08 ب.ظ | نویسنده : physicfa | نظرات

603454_450410915002931_429156791_n
- پلانك قرن بیستم:

سوال اصلی اینجاست كه آیا در طول 14 میلیارد سالی كه از بیگ بنگ جهان ما گذشته، برخوردی بین جهان ما و دیگر جهان‌‌های همسایه اتفاق افتاده است؟ اگر پاسخ مثبت باشد، این برخورد می‌بایست بسیار ملایم رخ داده باشد. چیزی در حد مالیده شدن یا تماس لحظه‌ای دو حباب صابون به یكدیگر. چرا كه در غیر این صورت ما امروز نمی‌توانستیم وجود داشته باشیم.
در طول دو دهه اخیر، دو تلسكوپ فضایی كوبه و WMAP به نقشه‌برداری از تابش زمینه كیهانی مشغول بوده‌اند. كوبه نشان داد كه تابش زمینه كیهانی بسیار یكنواخت است و نوسانات جزئی دما با پیش‌بینی‌های مدل تورمی از آغاز عالم سازگاری دارد. WMAP با رصدهای دقیق‌تر توانست نرخ انبساط عالم را با دقت اندازه‌گیری و مقدار ثابت هابل را 70 كیلومتر بر ثانیه بر مگاپارسك تعیین كند. بر اساس اطلاعات WMAP بود كه ما توانستیم با دقت تعیین كنیم كه بیگ بنگ 13 میلیارد و 700 میلیون سال پیش اتفاق افتاده است. اما اكنون سه سال است كه تلسكوپ بسیار ارزشمند آژانس فضایی اروپا در نقطه دوم لاگرانژی مدار زمین، تغییرات دمایی تابش زمینه كیهانی را با دقیق‌ترین آشكارسازهای فضایی ساخته شده در طول تاریخ نقشه‌برداری می‌كند.
شبیه‌سازی‌های رایانه‌ای نشان داده‌اند، اگر برخوردی بین جهان ما و دیگر جهان‌ها اتفاق بیافتد، یكنواختی تابش زمینه كیهانی تحت تأثیر قرار خواهد گرفت و یك پالس انرژی، الگویی حلقوی ولی كم‌نور را در تابش زمینه كیهانی ایجاد می‌كند كه شاید با آشكارسازهای پلانك قابل تشخیص باشد. البته تاكنون نشانه‌هایی در اطلاعات تحلیل‌شده از پلانك یافت نشده است. اما این تلسكوپ فضایی حجم زیادی از اطلاعات را تولید می‌كند و شاید سال‌ها طول می‌كشد تا همه آنها تحلیل شوند. ولی حتی اگر در آینده نزدیك هم نشانه‌ای از این برخوردهای احتمالی پیدا نشود، بدین معنا نیست كه ایده چندجهانی نادرست است. بلكه می‌توان نتیجه گرفت فرضیاتی كه شامل تعداد بسیار زیادی جهان‌های دیگر هستند و برخوردهای متعددی را پیش‌بینی می‌كنند، احتمالا درست نیستند.
برخی دیگر، نشانه‌های برخورد را در تغییر قطبش تابش زمینه كیهانی جست‌و‌جو می‌كنند.
به زبان ساده، قطبش یعنی جهت نوسان‌های فوتون‌های نور.
پیش‌بینی می‌شود طی برخورد دو جهان با یكدیگر، موجی گردابی از ماده كه روانه جهان ما می‌شود تابش زمینه كیهانی را پراكنده كند. شبیه وقتی كه پرتوهای نور از سطح مواج آب بازتاب می‌شوند و این باعث تغییر قطبش پرتوهای نور می‌شوند.

- جریان تاریك

اما تلسكوپ فضایی پلانك هم تنها ابزار ممكن برای یافتن شواهد جهان‌های دیگر نیست. شاید بتوان شواهدی مستقیم از چندجهانی را در پدیده‌‌ای موسوم به جریان تاریك (Dark Flow) پیدا كرد.
جریان تاریك به حركت كشندی كل خوشه‌های كهكشانی گفته می‌شود كه در اثر انبساط عالم خودمان اتفاق می‌افتد. پژوهشگران مركز پروازهای فضایی گدارد ناسا متوجه شده‌اند كه گویی نیرویی مرموز، كل این مجموعه‌ را با سرعتی بیش از یك میلیون كیلومتر بر ساعت به سوی صورت‌های فلكی قنطورس و بادبان می‌كشد.
البته برای مطمئن‌شدن از درستی این نتایج هنوز خیلی زود است. حتی برخی شك دارند كه جریان تاریك وجود خارجی ندارد و این اثر عجیب و غریب ممكن است در نتیجه اشتباه در پردازش اطلاعات به‌دست آمده باشد. اما اگر این اطلاعات تأیید شوند و كماكان چنین اثری مشاهده شود، می‌توان بدان معنا باشد كه جهان دیگری در جهت صورت‌های فلكی قنطورس و بادبان قرار دارد و گرانش آن ساختارهای ماده جهان ما را به سوی خود می‌كشد. این ساده‌ترین توضیح ممكن برای جریان تاریك است!
اما هستند فیزیك‌دانانی كه امیدوارند نشانه‌های چندجهانی نه در پهنه كیهان و نه در آینده دور، كه همین روزها و روی زمین یافت شود. در بزرگترین شتاب‌دهنده‌ ذرات بنیادی یعنی برخورددهنده بزرگ هادرون در آزمایشگاه هسته‌ای اروپا.
پروتون‌ها آن‌قدر شتاب می‌گیریند تا با انرژی جنبشی زیادی به هم برخورد كنند و مجبور شوند ساختار داخلی خود و ذرات بنیادی تشكیل‌دهنده‌شان را نشان دهند. به‌ تازگی نتایج دو آشكارساز اصلی ال‌اچ‌سی، مشاهده‌ ذره‌ای شبیه به بوزون هیگز را تأیید كرده است. اما گروهی از پژوهشگران دانشگاه كارولینای شمالی در حال بررسی تأثیر احتمالی جهان‌های دیگر بر بوزون‌ هیگز هستند. ذره‌ای كه مسوول پدیدآمدن جرم ماده است.
تحقیقات این پژوهشگران نشان می‌دهد كه منشأ ذره هیگز، ذره‌ای بسیار سنگین‌تر است كه در چندجهانی وجود دارد و فقط با برخورددهنده‌های بسیار بسیار پرانرژی (خیلی بزرگ‌تر از ال‌اچ‌سی در سرن) قابل تشخیص است.
شاید اگر ال‌اچ‌سی اثبات كند كه بوزون‌هیگز، پسرعموی كم‌انرژی یك ذره بنیادی بسیار پرانرژی‌تر باشد، به مدركی دیگر از وجود جهان‌های موازی دست پیدا خواهیم كرد.

ادامه دارد …




طبقه بندی: فیزیك،

تاریخ : چهارشنبه 17 مهر 1392 | 11:08 ب.ظ | نویسنده : physicfa | نظرات

480317_449191345124888_419856742_n

- نظریه ریسمان

در قسمت قبل بیان شد كه انرژی تاریك مقادیر متفاوتی می‌تواند داشته باشد. و برای حصول نتیجه بایستی چگالی انرژی تاریك جهان خودمان را كه اندازه‌گیری كرده‌ایم، جزء مقادیر ممكن برای چگالی انرژی تاریك چندجهانی نیز باشد. اینجاست كه جبهه سوم تحقیقات فیزیك‌دانان ظاهر می‌شود: نظریه ریسمان.
نظریه ریسمان تلاشی است برای به حقیقت پیوستن «نظریه وحدت بزرگ» یا «نظریه یكپارچه» یا «نظریه همه‌چیز» كه رویای بسیاری از فیزیك‌دانان بوده و هست.
در یك كلام، نظریه همه‌چیز تمام مواد و نیروهای موجود در عالم را در قالب یك فرمول‌بندی ریاضی جمع می‌كند. نظریه ریسمان در اواخر دهه 1960 بر اساس این ایده طرح‌ریزی شد كه در ژرفای هر ذره بنیادی، ریسمانی (موجودی شبیه به رشته) ریز و چند بعدی (نه لزوماً همان 3 بعد فضا و یك بعد زمان) از انرژی وجود دارد كه مرتعش است. همان‌طور كه الگوهای ارتعاشی مختلف تارهای یك ساز موسیقی به تولید صداهای مختلفی می‌انجامد، الگوهای نوسانی مختلف این ریسمان‌های ریز هم به ذرات گوناگونی منجر می‌شود.

پیشگامان نظریه ریسمان تصور می‌كردند ساختار ریاضی این نظریه به زودی می‌تواند پیش‌بینی‌هایی قطعی و آزمون‌پذیری را تولید كند. اما سال‌ها گذشت و تحلیل‌های دقیق‌تر معادلات این نظریه از وجود پاسخ‌های فراوانی پرده برداشت كه هر یك می‌توانست متناظر با جهانی خاص باشد. هرچه در وصف تعداد این پاسخ‌های فراوان بگوییم، كم گفته‌ایم!
آخرین تخمین‌ها نشان می‌دهند نظریه ریسمان پیش‌بینی می‌كند كه « 10 به توان 500» جهان می‌تواند وجود داشته باشد!!!!
این عدد چنان بزرگ است كه هیچ‌جور نمی‌توان آن را توصیف كرد. عددی كه بزرگ‌تر از هر عددی است كه تا كنون در دنیای علم مطرح شده است. فیزیك‌دانان، این عدد واقعاً عظیم را چشم‌انداز ریسمان می‌نامند.
برای برخی طرفداران نظریه ریسمان، ناتوانی این نظریه در ارائه پاسخ خاص جهان خودمان به معنی شكست بود. اما تنوع فوق‌العاده زیاد جهان‌های ممكن‌الوقوع در نظریه ریسمان برای طرفداران‌ چندجهانی بسیار دلگرم‌كننده بود. با تركیب كیها‌ن‌شناسی تورمی و نظریه ریسمان می‌توان به بازه‌ای بی‌اندازه بزرگ از مقادیر مختلف برای انرژی تاریك دست یافت كه یكی از آنها مقدار اندازه‌گیری شده برای جهان خودمان است. به عبارت دیگر، با ورود تورم به دنیای ریسمان‌ها، بیگ بنگها یكی پس از دیگری به وقوع می‌پیوندند و جهان‌های ممكن را به جهان‌های حقیقی تبدیل می‌كنند. یكی از این جهان‌ها همان جهان ماست و از آنجا كه شرایط لازم برای پیدایش حیات در این جهان فراهم آمده، 14 میلیارد سال پس از آغاز این جهان، شما روی سیاره زمین و با خیال راحت به مطالعه این مطلب مشغولید.

- شواهد فوق‌العاده

سال‌ها پیش كارل سیگن، منجم و مروج علم مشهور گفت: «برای اثبات ادعاهای فوق‌العاده به دلایل فوق‌العاده نیاز دارید.» آیا ما هم می‌توانیم شواهدی فوق‌العاده دال بر وجود جهان‌های دیگر پیدا كنیم؟
از آنجا كه جهان‌های موازی مرزهای قابل رویت قرار گرفته‌اند، به‌نظر می‌رسد كه پاسخ سوال فوق منفی است و چند جهانی (Mutiverse) را باید خارج از مرزهای علم در نظر گرفت. اما عجله نكنید!
خیلی وقت‌ها شواهد مورد نیاز را می‌توان به دست آورد. حتی در مورد اجسامی كه ذاتاً غیر قابل دسترسی هستند.
سیاه‌چاله‌ها را در نظر بگیرید. كیهان‌شناسان سال‌هاست كه در مورد خواص عجیب و غریب دنیای درون یك سیاه‌چاله با قطعیت صحبت می‌كنند. در حالی‌كه همه ما می‌دانیم كه هیچ‌چیز، حتی نور نمی‌تواند از داخل سیاه‌چاله‌ها به بیرون بیاید و به همین دلیل مرزهای داخلی یك سیاه‌چاله، منطقه ممنوعه و غیرقابل دستیابی است. پس فیزیك‌دانان چطور خواص سیاه‌چاله‌ها را تحلیل می‌كنند؟
پاسخ در اعتبار معادلات ریاضی نهفته است. وقتی نظریه‌ای مانند نسبیت عام مجموعه‌ای از پیش‌بینی‌های دقیق و قابل مشاهده را ارائه می‌دهد و شما با آزمایش‌ و مشاهدات آن را تأیید می‌كنید، اعتبار نظریه و اعتماد ما به آن افزایش می‌یابد و پیش‌بینی‌های نظریه را در مورد پدیده‌هایی مشاهده‌ناپذیر می‌پذیریم.
در مورد چند جهانی نیز همین است. وقتی ایده پیشنهادی چندجهانی با پیش‌بینی‌های درست و دقیق در مورد آنچه می‌توانیم ببینیم و در جهان خود، به آن دسترسی داریم اعتماد ما را به‌دست آورد، آنگاه جرأت پیدا می‌كنیم به پیش‌بینی‌هایش از آنچه در جهان‌های دیگر و خارج از دسترس ما روی می‌دهد نیز اعتماد كنیم.
البته هنوز تا رسیدن به این مرحله راه زیادی در پیش است. كیهان‌شناسی تورمی پیش‌بینی‌های دقیقی در مورد تابش زمینه كیهانی ارائه داده است. انرژی تاریك هم روند انبساط جهان را با دقت توضیح می‌دهد. اما نظریه ریسمان هنوز در حد معادلاتی روی كاغذ است و شاید بهتر باشد بگوییم در مرحله فرضیه متوقف مانده. زیرا پیش‌بینی‌های متفاوت و روح اصلی این نظریه در ابعادی میلیاردها بار كوچك‌تر از آنچه امروز در بزرگ‌ترین شتاب‌دهنده‌های ذرات می‌توانیم بررسی كنیم، ظاهر می‌شوند.
اما این‌ همه ماجرا نیست. شاید بتوانیم شواهدی از وجود جهان‌های دیگر را در برخوردهای احتمالی جهان در حال گسترش خودمان با جهان‌های همسایه پیدا كنیم. چنین برخورد عظیمی حتی اگر در حد مالیده‌شدن (و نه برخورد مستقیم) هم باشد، الگوهای متفاوتی در تغییرات دمایی تابش زمینه كیهانی ایجاد می‌كند كه ممكن است روزی تلسكوپ‌های فوق‌پیشرفته بتوانند آنها را ردیابی كنند.
خیلی‌ها معتقدند نخستین تأیید بر ایده چندجهانی از دل همین برخوردهای احتمالی بیرون خواهد آمد. اما اگر كمی خوش‌شانس باشیم، شاید بتوانیم این شواهد را زودتر از آنچه فكرش را می‌كردیم، بیابیم!

ادامه دارد …




طبقه بندی: فیزیك،

تاریخ : چهارشنبه 17 مهر 1392 | 11:06 ب.ظ | نویسنده : physicfa | نظرات

اسرار جهان‌های موازی - قسمت سوم

- انبساط تند شونده عالم
كشف انبساط عالم، انقلاب عظیمی در نگرش ما نسبت به كیهان پدید آورد. اما همگان انتظار داشتند اثر آشنای گرانش را نیز در مورد این انبساط مشاهده كنند. همان‌طور كه شما توپی را به بالا پرت می‌كنید و سرعت توپ تحت تأثیر جاذبه زمین كاهش می‌یابد، جاذبه گرانشی تك‌تك كهكشان‌ها نیز باید انبساط عالم را كند كند.
در دهه 1990 دو گروه از دانشمندان، یكی به سرپرستی شائول پرلماتر و دیگری به سرپرستی برایان اشمیت و آدام ریس پروژه‌هایی را برای اندازه‌گیری آهنگ كاهش انبساط كیهان آغاز كردند. آنها سال‌ها كهكشان‌های بسیار دوردست را با استفاده از بزرگترین رصدخانه‌های زمین رصد كردند تا با اندازه‌گیری فاصله و سرعت دورشدن آنها از ما تعیین كنند كه نرخ انبساط عالم در طول زمان چطور تغییر كرده است. اما وقتی تحلیل اطلاعات به پایان رسید، هیچ‌كس نتیجه نهایی را باور نمی‌كرد. هر دو تیم به این نتیجه رسیده‌ بودند كه روند انبساط عالم به جای آنكه كند شود، از حدود 7 میلیارد سال پیش به این سو سرعت گرفته و انبساط با شتابی روزافزون ادامه می‌یابد. برای آنكه بهتر بتوانید تعجب دانشمندان را درك كنید، تصور كنید كه توپی را به بالا پرت كردید و توپ تا بخشی از مسیر با سرعت كندشونده بالا می‌رود (به همان روال معمول) اما ناگهان روند تغییر می‌كند و توپ با سرعتی كه لحظه به لحظه بر مقدار آن افزوده می‌شود، از شما دور و دورتر می‌شود.
نتایج شگفت‌انگیز این دو گروه، جایزه نوبل فیزیك 2011 را برای مدیران این پروژه به همراه داشت. اما از آن مهمتر، این بود كه فیزیك‌دانان سراسر جهان تلاشی همه‌جانبه را آغاز كردند تا بتوانند دلیلی برای این انبساط تندشونده به‌دست آورند. چه نیرویی، می‌تواند كهكشان‌ها را با سرعتی كه هر لحظه بیشتر می‌شود، از یكدیگر دورتر كند؟
نخستین‌ حدسی كه مطرح شد، همان ایده قدیمی آلبرت اینشتین بود. یعنی ثابت كیهان‌شناختی.
همه ما می‌دانیم كه نیروی گرانش فقط یك رفتار از خود نشان می‌دهد و آن جاذبه است. یعنی باعث می‌شود كه دو جسم جرم‌دار به سمت یكدیگر كشیده شوند. اما در نظریه نسبیت عام اینشتین، گرانش می‌تواند رفتار دیگری نیز از خود نشان دهد و باعث دور شدن اجسام از یكدیگر شود. یعنی دافعه!
چطور چنین چیزی امكان دارد؟
نیروی گرانش بین اجسام معمولی (به عبارت دیگر، ماده) همان نیروی جاذبه است. اما معادلات اینشتین نشان می‌دهند كه كه اگر فضا چیز دیگری داشته باشد، به‌طور مشخصی نوعی انرژی مرموز كه در فضا پراكنده شده باشد، نیروی گرانشی ناشی از این انرژی از نوع دافعه خواهد بود.
این همان‌ چیزی است كه برای توضیح انبساط فزاینده عالم نیاز داریم. نیروی دافعه گرانشی گسیل‌شده از انرژی نامرئی كه فضا را پركرده و ما آن را از این پس «انرژی تاریك» می‌نامیم، باعث دورشدن كهكشان‌ها از یكدیگر و سرعت‌گرفتن انبساط عالم شده است.
اما یك اشكال كوچك وجود دارد. وقتی اخترشناسان توانستند مقدار انرژی تاریك موجود در عالم را كه باعث تغییرات اندازه‌گیری شده در روند انبساط عالم شده، تخمین بزنند، به عددی رسیدند كه هیچ‌كس نمی‌توانست آن‌را توضیح دهد. این عدد حتی نزدیك به هیچ عدد شناخته شده دیگری هم نبود. اگر آن را برحسب واحدهای مناسب بیان كنیم، چگالی انرژی تاریك در عالم مقدار فوق‌العاده اندكی است:
یعنی 1/38 ضرب‌در 10 به توان منفی 123.
پژوهشگران دیگر ی كه مشغول محاسبه مقدار انرژی تاریك بر اساس قوانین فیزیك بودند، به پاسخی حدود 10 به توان منفی 23 دست یافتند كه 100 مرتبه (ده به توان صد) از مقدار فوق بزرگ‌تر است.
این مسئله در طول تاریخ علم، بزرگترین اختلاف بین مشاهدات و پیش‌بینی‌های نظری است.
این چنین بود كه كشف انرژی تاریك، پرسش‌های بیشتر و دشوارتری را پیش‌روی فیزیك‌دانان قرار داد، طوری كه برخی از آنها برای پاسخ‌دادن به این پرسش، رهیافت كاملاً متفاوتی را در پیش گرفتند و احتمال چند جهانی را مطرح كردند.

- راه‌حل چند جهانی :

باورتان بشود یا نه، رهیافت جدید دانشمندان ریشه در 400 سال پیش دارد. زمانی‌كه یوهانس كپلر، منجم بزرگ آلمانی در تلاش بود راز یك عدد مهم را پیدا كند. 150 میلیون‌ كیلومتر فاصله بین زمین و خورشید.
كپلر سال‌ها تلاش كرد تا بتواند این فاصله را توضیح دهد، اما هرگز موفق نشد. امروزه می‌دانیم كه مشكل چه بود. طی دو دهه اخیر، سیارات فراخورشیدی متعددی را شناخته‌ایم كه در فواصل مختلفی به دور ستاره‌هایشان گردش می‌كنند و همین، اشكال كار كپلر بود. قوانین فیزیك هیچ مقداری را به عنوان فاصله خاص تعیین نمی‌كنند. دلیل خاص بودن فاصله زمین تا خورشید هم چیزی نیست جز اینكه در چنین فاصله‌ای از خورشید، شرایط مساعد برای میزبانی حیات فراهم شده و گونه‌های مختلف حیات از جمله ما انسان‌ها روی زمین زندگی می‌كنیم. اگر از این فاصله به خورشید نزدیك‌تر یا خیلی دورتر می‌شدیم، دمای بسیار بالا یا پایین محیط مانع از شكل‌گیری حیات می‌شد. كپلر تلاش مذبوحانه‌ای را برای یافتن توضیحی بنیادی برای چرایی 150 میلیون كیلومتر فاصله زمین تا خورشید را در پیش‌ گرفته‌ بود. در حالی‌كه این سوال پاسخی نداشت. در مقابل می‌توان توضیح داد كه چرا ما انسان‌ها در چنین فاصله‌ای از خورشید قرار داریم.
در جستجوی توضیحی برای مقدار انرژی تاریك، شاید ما هم مرتكب همان اشتباه تاریخی كپلر شده باشیم.
بهترین نظریه‌ی كیهان‌شناسی در دسترس كه همان نظریه‌ی تورمی است، به‌طور طبیعی وجود جهان‌های دیگر را محتمل می‌داند. شاید همان‌طور كه سیارات متعددی در فواصل مختلفی از ستارگان خود قرار گرفته‌اند، جهان‌های متعددی با مقادیر متفاوت انرژی تاریك وجود داشته باشند. اگر چنین باشد، انتظار اینكه قوانین فیزیك بتوانند مقدار خاصی از انرژی تاریك را توصیف كنند، به همان اندازه اشتباه است كه قوانین نیوتونی بخواهند 150 میلیون كیلومتر فاصله زمین تا خورشید را توضیح دهند. در مقابل شاید پرسش درست این باشد كه چرا ما انسان‌ها در جهانی زندگی می‌كنیم كه از تمام مقادیر مختلف انرژی تاریك، همین مقدار خاصی را دارد كه اندازه‌گیری كرده‌ایم؟
خوشبختانه می‌توانیم به این سوال پاسخ دهیم. در جهان‌هایی كه مقادیر بیشتری از انرژی تاریك را دارند، وقتی توده‌های ماده بخواهند دور هم جمع شوند و كهكشان‌ها را شكل دهند، دافعه گرانشی انرژی تاریك به قدری قوی است كه توده‌های مواد از هم گسیخته خواهد شد و هیچ كهكشانی شكل نخواهد گرفت. در جهان‌های حاوی مقادیر بسیار كم انرژی تاریك، دافعه گرانشی به جاذبه گرانشی تبدیل شده و باعث می‌شود آن جهان‌ها چنان به سرعت منقبض شوند كه باز كهكشان‌ها نتوانند شكل بگیرند. در چنین جهان‌هایی كه كهكشانی وجود ندارد، ستاره‌ای هم نمی‌تواند شكل بگیرد. بالطبع سیاره‌ای هم وجود ندارد و در نهایت اینكه هیچ شانسی برای پدید‌آمدن نوع حیات ما وجود نخواهد داشت.
ما دقیقاً به همان دلیل در این جهان و نه هیچ جهان دیگری وجود داریم كه روی سیاره زمین و نه هیچ سیاره دیگری زندگی می‌كنیم. ما در جایی زندگی می‌كنیم كه همه شرایط برای پدید آمدن حیات فراهم است. این‌چنین است كه حتی بدون امكان مشاهده جهان‌های دیگر وجود آنها نقشی علمی ایفا می‌كند.
چند جهانی راه‌حلی را برای معمای انرژی تاریك و مقداری كه در جهان خودمان اندازه‌گیری كرده‌ایم، ارائه می‌دهد.
شاید بهتر باشد بگوییم این ادعایی است كه طرفداران چندجهانی مطرح می‌كنند. در مقابل دانشمندان متعددی هستند كه نه‌ تنها توضیحات فوق را قانع‌كننده نمی‌دانند،‌كه آن را احمقانه و حتی‌ توهین‌آمیز قلمداد می‌كنند. آنها می‌گویند وظیفه علم ارائه توضیحات كمی دقیق و قطعی است نه مشتی داستان و خیال.
اما نكته اصلی اینجاست اگر آنچه را كه شما تلاش می‌كنید توضیح دهید، در گستره عالم می‌تواند مقادیر ریاضی بسیار متفاوتی داشته باشد، جست‌وجوی توضیحی قطعی برای یك مقدار خاص، كاری اشتباه و بیهوده است.
پیش‌بینی قطعی فاصله یك سیاره تا ستاره‌اش كاملاً بی‌معنی است. چرا كه می‌تواند فاصله‌های مختلفی داشته باشد. درست به همین‌شكل، اگر ما بخشی از یك چندجهانی باشیم، بی‌معنی است در جست‌وجوی توضیح دقیق برای مقدار انرژی تاریك در جهان خودمان باشیم. چرا‌كه انرژی تاریك می‌تواند مقادیر بسیار مختلفی داشته باشد.
ایده چندجهانی به‌ هیچ‌وجه روش علمی و استاندارد توضیح وقایع را دست‌كاری نمی‌كند. اما ما را به این فكر می‌اندازد كه آیا پرسش درستی را مطرح كرده‌ایم یا خیر!

در قسمت بعدی به مبحث نظریه ریسمان‌ می‌پردازیم.




طبقه بندی: فیزیك،

تاریخ : چهارشنبه 17 مهر 1392 | 11:05 ب.ظ | نویسنده : physicfa | نظرات
.: Weblog Themes By BlackSkin :.

تعداد کل صفحات : 17 :: 1 2 3 4 5 6 7 ...

شبکه اجتماعی فارسی کلوب | Buy Website Traffic