دانشمندان به تازگی مقدار جدیدی را برای ثابت جهانی نیوتن G گزارش داده‌اند که تفاوت فاحشی با مقدار قبلی آن دارد.

به گزارش انجمن فیزیک ایران، G ثابت گرانش نیوتن، یکی از ثابتهای بنیادینِ طبیعت است که نیروی گرانش بین دو جسم جرم‌دار را تعیین می‌کند. اگر چه این ثابت اولین بار حدود 200 سال پیش توسط نویل ماسکلاین(Nevil Maskelyne) اندازه‌گیری شد، اما تعیین ِمقدار دقیق آن همواره یکی از اهداف فیزیکدانانِ تجربی بوده است: گزارش‌های اخیر نشان می‌دهد که مقدار G بیش از 400 میلیونیوم متفاوت است، یعنی 20 برابر بزرگتر از خطای موجود در هر اندازه‌گیری است. برای فهم بهتر این مغایرت، تری کویین (Terry Quinn) به همراه همکارانش در دفتر بین‌المللی وزن‌ها و اندازه‌گیری‌ها در فرانسه، به دنبال خطاهای سیستماتیک موجود در آزمایش، ابزار اندازه‌گیری و آزمایش را مجدد سرهم‌بندی کردند و نتایج بدست آمده را با وسیله‌ای که دوازده سال پیش برای اندازه‌گیری G استفاده شده بود مقایسه کردند.

PhysRevLett

گرانش ضعیف‌ترین نیروی شناخته شده است، و اندازه‌گیری اثرات آن بر روی اجسام در مقیاس آزمایشگاهی واقعا دشوار است. برای تعیین مقدار G، محققان از ابزاری به نام ترازوی چرخشی استفاده می‌کنند که در آن به چیدمانی از چند جرم معلق، گشتاوری ناشی از نیروهای گرانش وارد می‌شود. اگرچه، یکی از مشکلات موجود در این آزمایش تغییرات دما است، که باعث انبساط یا انقباض مولفه‌های مشخصی در ترازو می‌شود. با وجودی که انحرافات اندازه‌گیری شده بسیار کوچک هستند-درحدود یک صدم درجه-اما افت‌وخیزها می‌توانند اثر قابل‌ملاحظه‌ای بر روی نتایج داشته باشند.

در این آزمایش جدید، کویین و همکارانش از یک ترازوی چرخشی با روبانی معلق استفاده کردند که امکان اندازه‌گیری G را از دو طریق ممکن می‌سازد: با استفاده از انحراف زاویه‌ای و نیز از طریق نیروی الکتروستاتیکی لازم برای خنثی کردن اثرات نیروی گرانش. همان‌طور که در Physical Review Letters گزارش شده، مقدار جدیدِ G که توسط این محققان بدست آمده برابر با 10 -11 m3/(kg s2) 6.67545(18) X است. کویین و همکارانش علت این اختلاف زیاد در مقدار G را نمی‌دانند، اما گمان می‌کنند این اختلاف ناشی از خطاهای ناشناخته آزمایشگاهی باشد.




طبقه بندی: فیزیك،

تاریخ : چهارشنبه 17 مهر 1392 | 09:58 ب.ظ | نویسنده : physicfa | نظرات

ممکن است شواهد وجود جهان های موازی که اساساً با جهان ما متفاوتند، فراتر از دامنه علم قرار گرفته باشد و جهان در حال انبساطی که ما اطراف خود می بینیم تنها جهان موجود نباشد؛ بلکه میلیاردها جهان دیگر نیز وجود داشته باشند.

universe

در این دیدگاه نه تنها جهان ما یکی است در میان انبوهی از سیاره ها، بلکه تمام جهان ما نیز در مقیاس کیهانی ناچیز است و تنها یکی از جهان های بی شماری است که هر یک کار خودشان را انجام می دهند. کلمه «چند جهانی» معانی گوناگونی دارد. اخترشناسان می توانند تا فاصله ای به اندازه 42 میلیارد سال نوری را مشاهده کنند؛ افق دیداری کیهان. ما هیچ دلیلی نداریم که تردید کنیم که جهان در آن جا تمام می شود. فراتر از آن می تواند دامنه های زیاد و حتی بی نهایت زیادی بسیار شبیه به آنچه ما می بینیم، وجود داشته باشد. که هر یک توزیع نخستین متفاوتی از ماده دارد، اما همان قوانین فیزیک در همگی کارگر است.



ادامه مطلب

طبقه بندی: فیزیك،

تاریخ : چهارشنبه 17 مهر 1392 | 09:57 ب.ظ | نویسنده : physicfa | نظرات
مجموعه‌های سببی

چنین ناکامی‌هایی برخی کاشفان را به سوی آن برده‌ است که یک برنامه‌‌ای به نام نظریه‌ی مجموعه‌ی سببی را دنبال کنند. این نظریه که رافائل سورکین فیزیکدانی از موسسه‌ی Perimeter، در Waterloo، در کانادا، معرفی‌اش کرده‌است، اجزای تشکیل‌دهنده‌ی ساختمان فضا-زمان را نقاط ساده‌ی ریاضی فرض می‌کند که با پیوندهایی به یکدیگر مرتبط‌ اند؛ هر پیوند از گذشته به آینده اشاره دارد. چنین پیوندی یک نمایش اساسی از علیت است یعنی یک نقطه‌ زودتر می‌تواند آن بعدی را متاثر کند اما نه برعکس آن را. شبکه‌ی به‌دست‌آمده شبیه به یک درخت است که رشد می‌کند و دست آخر فضا-زمان را می‌سازد. سورکین می‌گوید: «می‌توان فضا را مانند دما که از اتم‌ها گسیل می‌شود، در نظر گرفت که از یک نقطه گسترش می‌یابد.» … «معنی ندارد که بپرسیم دمای یک اتم تنها چقدر است برای آن که این مفهوم منطقی باشد باید یک مجموعه داشته‌باشیم.»

در دهه‌ی ۱۹۸۰، سورکین این چارچوب فکری را به کار بست تا شمار نقاطی که جهان قابل‌مشاهده می‌تواند داشته‌باشد را تخمین بزند، و دلیل آورد که باید به یک انرژی کوچک ذاتی که باعث می‌شود جهان در انبساطش شتاب بگیرد، ارتقا یابند. چند سال بعد، کشف انرژی تاریک حدس او را تایید کرد. جو هنسون، پژوهشگری در زمینه‌ی گرانش کوانتومی در کالج سلطنتی لندن می‌گوید: «عموما تصور می‌شد گرانش کوانتومی نمی‌تواند پیش‌ بینی های قابل آزمایشی کند اما می‌بینیم که توانست.» … «اگر اندازه‌ی انرژی تاریک بزرگتر یا صفر بود، نظریه‌ی مجموعه‌ی سببی نامحتمل می‌شد.»

quantum-gravity-nature--online

4- مثلث‌بندی دینامیکی سببی

آن دلایل، به همراه نظریه‌ی مجموعه‌ی سببی پیش‌بینی‌های دیگری نیز کرده‌اند که می‌توان آن‌ها را آزمود. در این راه برخی فیزیکدان‌ها باور دارند که شبیه‌سازی‌های کامپیوتری می‌توانند مفید‌ باشند. این ایده که به اوایل دهه‌ی ۱۹۹۰ برمی‌گردد این است که اجزای سازنده‌ی بنیادین ناشناخته را با تکه‌های کوچکی از فضا-زمان معمولی که در یک دریای متلاطم از افت‌وخیزهای کوانتومی‌ هستند، تقریب زده و بررسی کرد که چگونه این تکه‌های کوچک ناگهان به یکدیگر چسبیده و ساختاری درشت‌تر می‌سازند.

به گفته‌ی رنت لول، فیزیکدانی از دانشگاه رادبود در Nijmegen، در هلند، نخستین تلاش‌ها ناامیدکننده بودند. واحدهای سازنده‌ی فضا-زمان ابرچهار وجهی‌های –همتای چهاربعدی چهار وجهی‌های سه‌بعدی- ساده‌ای بودند و بنا بر قوانین چسبیدن، در این شبیه‌سازی، آزادانه به یکدیگر می‌چسبیدند. نتیجه مجموعه‌ای از جهان‌های عجیب بود که تعداد زیادی (یا تعداد خیلی کمی) بعد داشتند و بر خودشان پیچ‌خورده یا به قطعه‌های کوچک‌تری می‌شکستند. لول می‌گوید: «آزادی کامل بود که هیچ ربطی به چیزی که پیرامون ماست، نداشت.»

5- مثلث‌بندی دینامیکی سببی

این نسخه‌ی ساده‌ شده از مثلث‌بندی دینامیکی سببی تنها دو بعد را به کار می‌بندد: یکی برای فضا و یکی برای زمان. پویانمایی (ویدئو) موجود، جهان‌های دوبعدی را که از بخش‌هایی از فضا که با توجه به قوانین کوانتومی به یکدیگر پیوسته‌اند، نشان می‌دهد. هر رنگ یک برش از جهان را در زمانی بعد از بیگ بنگ که با یک گلوله‌ی سیاه نمایش داده‌شده‌است، نشان می‌دهد.

اما سورکین، لول و هم‌کاران دریافته‌اند که افزودن علیت همه چیز را تغییر می‌دهد. بنا بر گفته‌ی لول، بعد زمان کاملا شبیه به سه بعد فضا نیست. او می‌گوید: «نمی‌توانیم در زمان به جلو و عقب برویم». بنابراین این گروه شبیه‌سازی‌شان را به گونه‌ای تغییر دادند که معلول‌ها نمی‌توانستند پیش از علت خود ظاهر شوند –و دریافتند که تکه‌های فضا-زمان به صورت خودسازگاری به شکل جهان‌های چهاربعدی با ویژه‌گی‌هایی شبیه به آن خودمان سرهم می‌شوند.

این شبیه‌سازی‌ها نشان می‌دهند که اندکی پس از بیگ بنگ، جهان یک فاز نوباوه‌گی، با تنها دو بعد –یکی برای فضا و یکی برای زمان- را گذرانده‌است. این را پیش تر دیگرانی که در تلاش اند معادله‌هایی از گرانش کوانتومی به دست آورند، و یا آن‌‌هایی که پیشنهاد می‌دهند وجود ماده‌ی تاریک نشان از آن دارد که جهان ما دارد یک بعد چهارم فضایی به دست می‌آورد، نیز به صورت جداگانه گفته‌بودند. دیگران نشان داده‌اند که یک فاز دوبعدی در جهان ابتدایی می‌تواند الگویی از تابش‌های کیهانی پس‌زمینه که امروز دیده‌می‌شود، درست کند.

6 – هولوگرافی

ون رامسدونک یک ایده‌ی بسیار پیچیده درمورد لزوم گسترش فضا-زمان دارد که بر پایه‌ی اصل هولوگرافیک است. جوان مالداسنا، نظریه‌پرداز ریسمانی از موسسه‌ی مطالعات پیش‌رفته‌ در Princeton ، New Jersey، مدل تاثیرگذار جهان هولوگرافیک را در ۱۹۹۸ نوشته‌است۱۱؛ وی با الهام از روش هولوگرافی سیاه‌چاله‌ها که تمام انتروپی‌شان را روی سطح ذخیره می‌کنند، ریاضیات این مدل را ارائه داده‌است. در آن مدل، سه بعد داخلی جهان ریسمان‌ها و سیاه‌چاله‌هایی دارند که تنها با گرانش گرد هم آمده‌اند؛ و مرز دو بعدی‌اش ذرات بنیادین و میدان‌هایی دارد که قوانین کوانتومی ساده را، بدون گرانش، دنبال می‌کنند.

احتمالا ساکنان سه بعد، هرگز این مرز را نمی‌بینند چراکه بی‌نهایت دور است. اما این، ریاضی را تغییر نمی‌دهد: هر آن چه که در جهان سه‌بعدی روی می‌دهد به خوبی با معادله‌هایی در مرز دوبعدی هم‌ارزند، و البته برعکس. در ۲۰۱۰، ون رامسدونک به مطالعه‌ی معنی «درهم‌تنید‌گی» ذره‌های کوانتومی -اندازه‌گیری روی یکی، ناچار دیگری را نیز متاثر می‌کند۱۲ – در مرز پرداخت . او دریافت که درهم‌تنید‌گی میان هر دو منطقه‌ی جدا در مرز به صفر کاهش یافته و درنتیجه پیوند کوانتومی میان‌شان از میان می‌رود. با تکرار این فرایند، فضای سه‌بعدی مرتبا تقسیم‌بندی‌های ریزتری می‌شود تا آن که تنها مرز دوبعدی متصل می‌ماند. بنابراین، ون رامسدونک نتیجه‌گیری کرد که در عمل، جهان سه‌بعدی با درهم‌تنید‌گی‌‌های کوانتومی روی مرز نگاه داشته‌شده‌است –به نوعی یعنی درهم‌تنید‌گی و فضا-زمان یکی هستند. یا آن طور که مالداسنا فکر می‌کند:‌ «این نشان می‌دهد که کوانتوم بنیادین است و فضا-زمان از آن می‌آیند.»




طبقه بندی: فیزیك،

تاریخ : چهارشنبه 17 مهر 1392 | 09:52 ب.ظ | نویسنده : physicfa | نظرات

بسیاری از پژوهشگران باور دارند که تنها زمانی فیزیک کارش را انجام داده که افزون بر دانستن رفتار فضا و زمان، دریابیم که این دو از کجا می‌آیند و یا چگونه ساخته‌می‌شوند. برای پاسخ‌‌گویی به این پرسش‌ها و برای پوشش دادن آن‌چه که با مدل‌های پیشین توجیه نمی‌شود، دست به توسعه‌ی مدل‌هایی جدید زده و با وجود دشواری فراوان آن‌ها را می‌آزماییم. این روزها شبیه‌سازی تبدیل به ابزاری مهم در این مسیر شده‌است. در شبیه‌سازی‌های اخیر مشاهده‌شده که افزودن علیت می‌تواند به تولید جهان‌هایی شبیه به جهان ِ ما بیانجامد.

به گزارش انجمن فیزیک ایران، مارک ون رامسدونک در توضیح آن که داستان تا چه اندازه شبیه به نقطه‌ی اوج فیلم‌های علمی-تخیلی است، می‌گوید:‌ «یک روز صبح را در خیال آورید که از خواب برخواسته و ناگهان درمی‌یابید که در یک بازی کامپیوتری زند‌گی می‌کنید». اما برای مارک ون رامسدونک، فیزیک‌دانی از دانشگاه British Columbia، در Vancouver، Canada، این نمایش‌نامه، روشی‌ست برای اندیشیدن به حقیقت. او می‌گوید: «اگر درست باشد، هر آنچه که در پیرامون ماست –تمام این دنیای ملموس سه بعدی- توهمی‌ست زاییده‌ی داده‌هایی که جایی دیگر، مثلا روی یک تراشه‌ی دو بعدی، نوشته‌شده‌اند». این گونه، دنیای ما، با تمام سه بعد فضایی‌اش، گونه‌ای ازتصویر برجسته‌نما یا هولوگرام است که بر رویه‌ای با ابعاد کم‌تر تصویر شده‌است.

این اصل هولوگرافی حتی برای فیزیک نظری هم عجیب است. اما ون رامسدوک از جمله اندک پژوهش‌گرانی‌ است که می‌اندیشند هنوز حرف عجیبی نزده‌اند. از نظر آن‌ها، هیچ یک از دو حرکت نوین در فیزیک -نسبیت عام که گرانش را به عنوان خمیده‌گی فضا-زمان توصیف می‌کند، و مکانیک کوانتومی که در محدوده‌ی اتمی حاکم است- وجود فضا و زمان را توجیه نمی‌کند. نظریه‌ی ریسمان هم که به مسائل پایه‌ در انرژی می‌پردازد، کاری از پیش نمی‌برد.

ون رامسدوک و همکاران، قانع شده‌اند که فیزیک تا زمانی که توضیح ندهد فضا و زمان چه‌گونه از یک چیز بنیادی‌تر به وجود آمده‌اند، کامل نمی‌شود –هدفی که در راه آن به مفاهیمی شگفت مانند اصل تمام‌نگاری، نیاز داریم. به سبب وجود تکینگی در مرکز سیاه‌چاله‌ها، ساختار فضا-زمان تغییر می‌کند؛ از سوی دیگر علاقه‌مندیم نظریه‌ی کوانتومی و نسبیت عام را یکی کنیم -برنامه‌ای که سال‌هاست با وجود تلاش پژوهش‌گران بی‌نتیجه مانده‌است؛ بنابر نظر این دانشمندان، برای روبه‌رو شدن با این مسائل، باید به دنبال مفهوم جدیدی از حقیقت باشیم.

آبهای آشتکار، فیزیکدانی در دانشگاه ایالتی Pennsylvania ، در دانشگاه Park، می‌گوید: «تمام تجربه‌های‌مان می‌گویند که نباید دو مفهوم به شدت متفاوت از حقیقت داشته‌باشیم –باید یک نظریه‌ی همه‌کاره‌ وجود داشته‌باشد». یافتن آن تک‌نظریه‌ی بزرگ یک دشواری جدی‌است. در اینجا، Nature برخی مسیرهای امیدوارکننده‌ی بررسی این مساله را –به همراه نظراتی پیرامون چگونگی بررسی این مسائل (‘ساختار حقیقت ‘ ) -توضیح می‌دهد.

quantum-gravity-nature-onlinee

1- گرانش مانند ترمودینامیک

یکی از بدیهی‌ترین پرسش‌ها این است که آیا این تلاش بیهوده است. چه شاهدی وجود دارد که در واقع چیزی بنیادی‌تر از فضا و زمان وجود دارد؟ در اوایل دهه‌ی ۱۹۷۰ که آشکار شد مکانیک کوانتومی و گرانش با ترمودینامیک، دانش مربوط به گرما، از نزدیک با یکدیگر مرتبط هستند، مجموعه‌ای کشف تکان‌دهنده انجام شد. از این مجموعه نشانه‌ای برمی‌آید که بسیار بحث‌برانگیز است.

شناخته‌شده‌ترین مورد، در ۱۹۷۴، کاری از استیون هاوکینگ از دانشگاه Cambridge، در بریتانیای کبیر، بود؛ هاوکینگ نشان داد که اثرهای کوانتومی در فضای پیرامون یک سیاه‌چاله به فوران تابش‌هایی می‌انجامند؛ چنان که گویی سیاه‌چاله گرم است. دیگر فیزیکدان‌ها به سرعت، تعیین کردند که این پدیده کاملا همه‌گیر است. آن‌ها دریافتند که حتی یک فضانورد که در فضای کاملا خالی شتاب می‌گیرد نیز حس می‌کند که با یک حمام گرما احاطه شده‌است. این اثر کوچک‌تر از آن خواهد بود که برای راکت‌ها با هر شتابی که بدان دست می‌یابند، محسوس باشد، اما بنیادی به نظر می‌آید. اگر نظریه‌ی کوانتومی و نسبیت عام –که هردو به دفعات با آزمایش تایید شده‌اند– درست باشند، آن‌گاه وجود تابش هاوکینگ گریزناپذیر به نظر می‌رسد.

یک کشف کلیدی دیگر نیز در همین زمینه انجام شد. در ترمودینامیک استاندارد، یک شی می‌تواند با کاهش انتروپی‌ که نماینده‌ی تعداد حالت‌های کوانتومی درونی‌اش می‌باشد، تابش کند. برای سیاه‌چاله‌ها هم همین گونه است: حتی پیش از مقاله‌ی هاوکینگ در ۱۹۷۴ نیز، ژاکوب بکنشتاین نشان داده‌بود که سیاه‌چاله‌ها انتروپی دارند. اما یک تفاوت وجود دارد؛ در بیش‌تر اشیا، انتروپی با تعداد اتم‌هایی‌ که آن شی دارد، و در نتیجه حجمش تناسب دارد. اما دریافته‌اند که انتروپی یک سیاه‌چاله با سطح افق رویدادش متناسب است –مرزی که حتی نور هم نمی‌تواند از آن بگریزد. گویی سطح، داده‌های درون را رمزگذاری (کد) کرده‌است، همان‌گونه که یک همانمای دوبعدی یک تصویر سه‌بعدی را رمزگذاری می‌نماید.

در ۱۹۹۵، تد جاکوبسون، فیزیکدانی از دانشگاه Maryland، در College Park، این دو دسته داده را ترکیب و فرض کرد که هر نقطه در فضا روی مرز یک سیاه‌چاله‌ی کوچک که از رابطه‌ی انتروپی-سطح نیز تبعیت می‌کند، قرار می‌گیرد. او، از آن جا، ریاضیاتی که به معادلات نسبیت عام انشتین می‌انجامد را به دست آورد -اما تنها با استفاده از مفاهیم ترمودینامیک و نه نظریه‌ی خم شدن فضا-زمان.

جاکوبسون می‌گوید: «به نظر می‌رسید که در این جا، نکته‌ای عمیق درمورد منشا گرانش وجود داشته‌باشد». نمونه‌اش این که قوانین ترمودینامیک در طبیعت آماری‌اند – یک میانگین‌گیری بزرگ‌مقیاس بر بی‌شمار اتم و ملکول. بنابر یافته‌های او، گرانش نیز آماری‌ست یعنی یک تقریب بزرگ‌مقیاس، بر اجزای نامرئی فضا و زمان، می باشد. در سال ۲۰۱۰، این ایده یک گام جلوتر رفت؛ اریک ورلینده، نظریه‌پرداز ریسمانی از دانشگاه آمستردام، نشان داد که ترمودینامیک آماری ِ اجزای فضا و زمان –هر آن چه که هستند- می‌تواند به طور خودکار قانون جاذبه‌ی گرانشی نیوتون را بدهد.

ثانو پادمانابهام، کیهان‌شناسی از مرکز دانشگاهی ستاره‌شناسی و اخترفیزیک در Pune، در هند، در کاری جداگانه، نشان داد که –همانند بسیاری از نظریه‌های گرانشی دیگر -می‌توان معادله‌های اینشتین را به شکلی نوشت که با قوانین ترمودینامیک هم‌ارز شوند. پادمانابهام این روزها برای توضیح منشا و بزرگی انرژی تاریک، ره‌یافت ترمودینامیکی ارائه داده‌است: یک نیروی کیهانی رازآلود که انبساط فضا را تندتر می‌کند.

بررسی چنین ایده‌هایی درآزمایشگاه بسیار سخت خواهد بود. همان طور که آب تا زمانی که در مقیاس ملکول‌هایش –کسری از نانومتر- بررسی نشود، کاملا نرم و سیال به چشم می‌آید، فضا-زمان هم بنابر تخمین‌ها تا مقیاس پلانک پیوسته دیده‌می‌شود: ۳۵-۱۰ متر یا ۲۰ مرتبه‌ی کوچک‌تر از اندازه‌ی یک پروتون. اما نمی‌تواند غیرممکن باشد. برای بررسی وجود اجزای گسسته در فضا-زمان، بیش‌تر به جست‌وجوی تاخیر در فوتون‌های پرانرژی‌ در سفرشان از پدیده‌های کیهانی (مانند انفجار پرتوی گاما و ابرنواختر) به زمین، پرداخته‌می‌شود. در واقع، فوتون‌های دارای طول‌موج کوتاه، این گسسته‌گی‌ها را که مایه‌ی کند شدن‌شان می‌شوند، مانند دست‌اندازهایی ظریف در مسیر سفر احساس می‌نمایند.

جیوانی آملینو-کاملیا، یک پژوهشگر گرانش کوانتومی از دانشگاه Rome، و هم‌کارانش نشانه‌هایی از چنین فوتون‌های تاخیری، از یک انفجار پرتوی گاما که در آوریل ثبت شده‌است، یافته‌اند. آملینو-کاملیا می‌گوید این یافته‌‌ها تعیین‌کننده نیستند اما این گروه گسترش این پژوهش را در برنامه‌ی خود داشته و به زمان مسافرت نوترینوهای پرانرژی که در روی‌دادهای کیهانی تولید شده‌اند، خواهدپرداخت. او می‌گوید که اگر نتوان نظریه‌ها را آزمود، «دست کم برای من دیگر دانش به حساب نمی‌آیند. تنها خرافه‌اند و برای من جذابیتی ندارند.»

فیزیکدان‌های دیگری نیز بر آزمون‌‌های تجربی کار می‌کنند. به عنوان نمونه، در ۲۰۱۲، پژوهشگرانی از دانشگاه Vienna و کالج سلطنتی لندن، آزمایشی را پیشنهاد دادند که در آن یک آینه‌ی ریزمقیاس با لیزر چرخانده می‌شود. به نظر آن‌ها باید دانه‌بندی‌های مقیاس پلانک در فضا-زمان تغییرات ملموسی در نور بازتابیده از آینه ایجاد کند (به Nature http://doi.org/njf  نگاه کنید ).

2- گرانش کوانتومی حلقه‌ای

حتی اگر درست هم باشد، ره‌یافت ترمودینامیکی نمی‌گوید که این اجزای بنیادین فضا و زمان چه هستند یا می‌توانند باشند. اگر فضا و زمان یک سازه است، رشته‌ها‌ی پیوند‌دهنده‌اش چیستند؟

نخستین پاسخی که به ذهن می‌آید کاملا ساده است؛ نظریه‌ی گرانش کوانتومی حلقه‌ای، از نیمه‌ی دهه‌ی ۱۹۸۰ به دست آشتکار و دیگران در حال توسعه است. در این نظریه سازه‌ی فضا-زمان به عنوان شبکه‌ای عنکبوتی از رشته‌ها توصیف شده‌است؛ این رشته‌ها داده‌هایی درمورد سطح کوانتیده یا حجم نواحی که از میانش می‌گذرند، در خود دارند۶. رشته‌های منفرد در این شبکه باید دست آخر دو سرشان را به هم متصل کنند –همان طور که از نام نظریه برمی‌آید- اما باید توجه داشت که ارتباطی با ریسمان‌های نظریه‌ی ریسمان ِ شناخته‌شده وجود ندارد. اگر این رشته‌ها به راستی فضا-زمان باشند، داده‌هایی در خود دارند و شکل سازه‌ی فضا-زمان را در همسایه‌گی خود تعیین می‌کنند.

از آن جا که این حلقه‌ها اجسامی کوانتومی‌اند، همانند انرژی حالت پایه‌ی الکترون در اتم هیدروژن، باید سطح این اجسام، اندازه‌ی کمینه‌ای داشته‌باشند. این بسته‌ی سطح یک لکه خواهد بود که در هر سو به اندازه‌ی یک مقیاس پلانک است. اگر بکوشید رشته‌ای که سطح کم‌تری دارد را وارد کنید، از کل شبکه جدا خواهد شد؛ نمی‌تواند به هیچ چیز دیگری متصل شده و در عمل از فضا-زمان جدا می‌شود. یک نتیجه‌ی دل‌خواه وجود سطح کمینه این است که گرانش کوانتومی حلقه‌ای نمی‌تواند در یک نقطه‌ی کوچک با تقعر بی‌نهایت چلانده‌شود. دیگر آن‌که وجود تکینگی به شکستن معادله‌های نسبیت عام انشتین در لحظه‌ی بیگ بنگ یا مرکز سیاه‌چاله‌ها می‌انجامد؛ با توجه به وجود سطح کمینه، در این جا چنین تکینگی نمی‌تواند ایجاد شود.

در ۲۰۰۶، آشتکار و همکاران یک مجموعه شبیه‌سازی‌ معرفی کردند. این مجموعه با توجه به این حقیقت و با به کار بستن نسخه‌ی گرانش کوانتومی حلقه‌ای معادله‌های انشتین کار کرده و در آن تلاش شده زمان را به عقب بازگردانده و به پیش از بیگ بنگ بپردازند. همان طور که انتظار می‌رفت، کیهان معکوس و منقبض شده، و به ببگ بنگ می‌رود. اما زمانی که به حد بنیادینی که گرانش کوانتومی حلقه‌ای بر اندازه می‌گذارد، می‌رسد، یک نیروی دافعه وارد شده و تکینگی را باز نگاه داشته و آن را تبدیل به تونلی می‌کند که به کیهانی که از آن ما پیشی گرفته‌است، می‌رود.

رودولفو گمبینی، فیزیکدانی از دانشگاه Uruguayan،در سال جاری، یک شبیه‌سازی مشابه برای سیاه‌چاله‌ها گزارش کرده‌‌اند. آن‌ها دریافتند که وقتی یک مشاهده‌گر به قلب سیاه‌چاله سفر می‌کند، تکینه‌گی نمی‌بیند مگر یک تونل فضا-زمان نازک که به یک بخش دیگر فضا می‌رود. آشتکار که به هم‌راه دیگر پژوهشگران بر شناسایی تکینه‌گی‌هایی که از یک جهش، و نه انفجار، ایجاد شده و بر تابش کیهانی پس‌زمینه برجای مانده‌اند، –تابشی که از انبساط جهان در لحظه‌ی تولدش مانده‌است- کار می‌کنند، می‌گوید «خلاص شدن از دست مسئله‌ی تکینگی یک موفقیت بزرگ است.»

گرانش کوانتومی حلقه‌ای یک نظریه‌ی یک‌پارچه‌ی کامل نیست چراکه نیروی دیگری در خود ندارد. افزون بر این، فیزیکدان‌ها هنوز باید نشان دهند که چه‌گونه این شبکه‌ی داده، فضا-زمان معمولی را می دهد. از طرفی فیزیکدان‌های ماده‌ی چگال فازهای عجیبی از ماده را که گذار تجربه می‌کنند، ایجاد می‌نمایند؛ این گذارها عموما با نظریه‌ی میدان‌های کوانتومی توضیح داده‌می‌شوند. دنیل اریت، فیزیکدانی از موسسه‌ی فیزیک گرانشی Max Planck در Golm امید دارد که در این کارها سرنخ‌‌هایی بیابد. اوریتی و همکاران به دنبال روابطی هستند که توضیح دهد چه‌گونه ممکن است جهان نیز تغییر فاز داده و از یک مجموعه‌ی حلقه‌ها به یک فضا-زمان هموار و پیوسته برود. اریتی می‌گوید: «به زودی خواهد بود… البته بسیار سخت است… چراکه مانند ماهی‌هایی هستیم که درون این فضا-زمان شناوریم.»




طبقه بندی: فیزیك،

تاریخ : چهارشنبه 17 مهر 1392 | 09:51 ب.ظ | نویسنده : physicfa | نظرات

فیزیکدان مشهور بریتانیایی برایان کاکس در جشنواره علم بریتانیا گفت: سفر در زمان ممکن است چندان هم یک نظریه علمی تخیلی نباشد و ساخت یک ماشین زمان امکان پذیر است.

به گزارش مهر، برایان کاکس فیزیکدان ذرات که در حال حاضر روی آزمایش اطلس برخورد دهنده بزرگ هادرون در سرن کار می کند با اشاره به این که سفر به زمان فقط در رابطه با آینده عملی می شود توضیح داد که وقتی که این سفر صورت بگیرد بازگشت از آینده غیر ممکن است. پرفسور کاکس قرار است هفته آینده به مناسبت پنجاهمین سالگرد پخش برنامه علمی تخیلی ” Doctor Who” در لندن سخنرانی درباره نظریه سفر در زمان داشته باشد. وی در سخنرانی که در جریان جشنواره علم بریتانیا در بیرمنگهام داشت اظهار داشت تاکنون سفر در زمان در مقیاس بسیار کوچک انجام شده است.

وی افزود که اگر این فناوری برای شتاب بخشیدن به اجسام بزرگ نیز توسعه می یافت، سفر انسان به آینده امکان پذیر بود، اما درحال حاضر این فناوری وجود ندارد و هرگز نیز برای سفر به گذشته وجود نخواهد داشت. شاید بتوان به آینده سفر کرد و در آینده در آزادی کامل حرکت داشت. اگر سریع بروید، ساعت شما نسبت به افرادی که ساکن هستند کند می شود. درحالی که به سرعت نور نزدیک می شوید ساعت شما به قدری آرام می شود که می توانید به 10 هزار سال در آینده بروید.

این نظریه براساس نظریه ” نسبیت خاص” انیشتین است که اظهار می دارد برای سفر به جلو در زمان، یک شی باید به سرعتی نزدیک به سرعت نور برسد. درحالی که این شی ء به چنین سرعتی نزدیک می شود، زمان تنها برای این شی خاص کند می شود.برای مثال، افرادی که برفراز اقیانوس اطلس سفر می کنند گذر زمان را کندتر از افرادی که روی زمین هستند حس می کنند. کاکس ادامه داد: در نظریه نسبیت عام ، می توان این کار را به طور کلی انجام داد. انجام چنین کاری به ساخت کرمچاله* بستگی دارد، کرمچاله ها میانبرهایی بین فضا و زمان هستند اما اکثر فیزیکدانها نسبت به کارکرد آن تردید دارند.

*کرمچاله (Wormhole) در فیزیک یک پل میانبر فرضی در فضا و زمان است. کرمچاله‌ها ساختارهای فضازمانی پل مانندی هستند که دو گستره جدا از یک فضا-زمان یا دو فضا-زمان جدا از هم را به یکدیگر پیوند می ‌دهند. کرمچاله‌ها مسافت و زمان برای رسیدن از یک نقطه به نقطه دیگر را کوتاه و آسان می کنند.


طبقه بندی: فیزیك،

تاریخ : چهارشنبه 17 مهر 1392 | 09:40 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 | Buy Targeted Website Traffic