تبلیغات
انجمن علمی نجوم و فیزیك - شگفتی های عظیم در جهان فیزیك - بخش اول

شگفتی های عظیم در جهان فیزیك - بخش اول

شنبه 31 اردیبهشت 1390 10:06 قبل از ظهرنویسنده : فرهاد

 

 ۱) جهان هستی چگونه برپاست؟

ما به جایی رسیده‌ایم كه كه بدون حل كردن برخی از مشكلات و مسایل فیزیك، نمی‌توانیم در مورد حقایق و پدیده‌های جالب و شگفت‌انگیز دیگر فیزیكی، اطلاعات بیشتری كسب كنیم. برای درك مفاهیمی مثل خاستگاه و بنیاد جهان هستی، سرنوشت نهایی سیاهچاله‌های فضایی یا امكان سفر در زمان، نیاز داریم كه بدانیم جهان هستی چگونه ادامه‌ی حیات می‌دهد.
هم‌اكنون یك ایده‌ی خوب در ذهن ما هست كه می‌تواند منتج به كشف حقیقت و بنیاد هستی شود. علم فیزیك در قرن بیستم بر پایه‌ی انقلابهای دوگانه‌ی مكانیك كوانتومی (تئوری ماهیت جسم) و نظریه‌ی معروف اینشتین در مورد فضا، زمان و جاذبه معروف به نسبیت، بنا شده است. اما وقتی شما به دو تعریف نهایی از واقعیت دست پیدا می‌كنید زمانی كه تنها یك واقعیت را موجود می‌بینید، این راضی‌كننده نیست

تلاش برای یگانه‌سازی این دو تئوری، موانع تكنیكی فنی و مفهومی وحشتناكی را بر سر راه بهترین نظریه‌پردازان فیزیك در طول دهه‌های گذشته قرار داده و آنان را به چالش كشیده است. برای مثال از آنجایی كه جاذبه، خودش را به عنوان یك عامل ایجاد انحراف در فضای چهاربعدی زمان-مكان معرفی می‌كند، پذیرش نظریه‌ی كوانتومی در مورد جاذبه ایجاد مشكل می‌كند. از یك جهت، این به معنای پذیرش شك و تردید هایزن‌برگ در مورد فرضیات موجود راجع به زمان – مكان به شكل فی‌نفسه است كه قطعاً مشكل‌ساز خواهد بود.
اما ممكن است این تردیدها، یك معنای دیگر هم داشته باشند و آن به معنای وجود یك مشكل در رابطه با گرایش و رویكرد ما نسبت به قضیه است. شاید ما نباید مفهوم جاذبه را به تنهایی بررسی كنیم. اكثر تلاشهایی كه برای یكسان‌سازی نظریات موجود در مورد جاذبه انجام شدند، خود منجر به این گشتند كه تعریف كیفیت و كمیت جاذبه، وارد یك بحث و میدان جدید شود كه به ناچار همه‌ی نیروهای طبیعت مانند همه‌ی اجزای زیراتمی را به یك چارچوب تئوریك محدود می‌كند. این ایده‌یی است كه برخی از فیزیك‌دانها آن را "تئوری همه‌چیز" می‌خوانند.
نظریه‌ی جدیدی كه در حال حاضر مطرح می‌شود، نظریه‌ی "فرا-رشته‌یی" است كه به وجود حلقه‌های كوچك و ریز رشته‌یی اتمی به عنوان سازنده‌ی همه‌ی مواد حكم می‌دهد. فرضیه‌ی دیگری كه وجود دارد و به تئوری ام مشهور است هنوز كمی پیچیده و مبهم به نظر می‌رسد و می‌تواند به عنوان لایه‌یی كه در ابعاد وسیعتر فضایی حركت دارد، تصویر شد. اما مرحله و روند پیشرفت در این نظریه‌ها در بهترین حالت، اینگونه جمع‌بندی می‌شود كه هیچ كس دقیقاً به یاد نمی‌آورد وجود حرف "M” در نظریه‌ی ام، دقیقاً به چه دلیلی است و چه واژه‌یی را تداعی می‌كند. راه درازی در پیش است...

2) آیا "ضدجاذبه‌"ی اینشتین واقعاً یك اشتباه بود؟
اینشتین، ضدجاذبه را بزرگترین اشتباه خود می‌شمارد. اما به نظر می‌رسد كه او با اضافه كردن یك نظریه‌ی ضدجاذبه به فرضیه‌ی نسبیت خود كه آن را شرط فلسفه‌ی انتظام گیتی می‌خوانند، كار درستی انجام داده است.
این شرط اضافه در فرضیه‌ی نسبیت، به فضا یك خاصیت تدافعی نسبت می‌دهد به این معنا كه فضا خودش را دفع می‌كند، گسترده‌تر می‌شود و هرچه سریعتر این روند افزایش گستردگی ادامه می‌یابد. اینشتین این عامل به ظاهر بی‌ارزش را اضافه كرد چرا كه تصور می‌شد جهان هستی ثابت است و بی‌حركت. در نتیجه نیاز بود تا نیرویی وجود داشته باشد و قدرت كشش جاذبه‌یی زمین را بالانس و دچار تعادل كند كه مواد موجود بر روی زمین، كوچك و كوچكتر نشوند.
اما در دهه‌ی ۱۹۲۰، ادوین هابل كشف كرد كه جهان هستی خود به خود در حال گسترش و افزایش است. در نتیجه اینشتین نیز نظریه‌ی "تعادل انتظامی گیتی" را به دلیل ترس، پس گرفت!
اما به نظر می‌رسد این ایده نباید محو شود. نظریه‌ی كوانتومی میدانها، ثابت می‌كند كه حتی فضاهای خالی نیز با انرژی زیاد در حال طغیان و جنب و جوش هستند. در واقع همان تاثیر جاذبه‌یی g=۱۰ كه نظریه‌ی ضدجاذبه‌ی اینشتین را توصیف می‌كند. این نظریه در مورد قدرت دافعه‌ (كه در مقابل جاذبه مطرح می‌شود) مقداری گنگ و مبهم است اما به آن یك ارزش تخمینی می‌دهد.
تقریباً 10 سال پیش، فضانوردان متوجه شدند كه سرعت گسترش ابعاد جهان هستی در حال افزایش است و در نتیجه نظریات آزمایش خود در مورد نیروی ضدجاذبه را مطرح كردند. در عین ناباوری و سرگردانی فیزیكدانها هم این فضانوردان، قدرت ضدجاذبه را شامل ۱۲۰ نیرو دانستند كه ۱۰ بار از مقدار پیش‌بینی‌شده‌ی قبلی كوچكتر است.
این نتیجه، بسیار گمراه‌كننده و عجیب است. اگر تعادل برقرار شده میان جاذبه و دافعه، مقداری برابر با صفر بود، در نتیجه یكی از قوانین عمیق و مهم طبیعی در موردش صدق می‌كرد اما یك عدد غیرصفر كه تازه با تئوری ابتدایی نیز غیرقابل مقایسه شناخته شده را نمی‌شود تعبیر كرد.
برای وخیم‌تر كردن شرایط، كیهان‌شناسان به ایده‌یی علاقه‌مند شدند كه نیروی دافعه‌ی بسیار قوی و بزرگی در اولین مرحله‌ی تفكیك پس از انفجار بزرگ یا Big Bang را مطرح می‌كند چرا كه این نظریه، سناریوی جذاب و محبوب مربوط به زمین غیرمسطح و در حال افزایش حجم را تایید می‌كند. با توجه به این تئوری، جهان هستی پس از تولد و شكل‌گیری، با سرعتی غیرقابل باور توسط یك عامل قدرتمند و عظیم، تغییر حجم داد و این نیرو را قدرت ضدجاذبه یا دافعه ایجاد نمود.

در نتیجه اگر بخواهیم دلیل و برهانی بر این افزایش حجم سریع و روزافزون بیابیم، به نظریه‌یی نیاز داریم كه توضیح دهد چرا ضدجاذبه در ابتدا بسیار قوی و شدید بود، سپس با شتاب و سرعت كاهش مقدار پیدا كرد و سپس به مقداری در حوالی صفر رسید. به عبارت دیگر، ما می‌خواهیم بدانیم كه چرا نیروی ضدجاذبه، تقریباً در اولین فازهای شكل‌گیری جهان هستی حذف و محو شد اما به طور كلی از بین نرفت؟
یك احتمال این است كه نیرو بر اثر گذشت زمان، محو می‌شود. احتمال دیگر می‌تواند این باشد كه نیرو در فضا تغییر می‌كند و در نتیجه ممكن است از ورای دوربین تلسكوپهای ما، همه چیز بسیار بزرگتر از آنچه هستند نشان داده شوند. اگر اینگونه است، در نتیجه هر جسمی در آن منطقه، با سرعت در كهكشانها و ستاره‌های دیگر پخش و متلاشی می‌شد و در نتیجه اصلاً هیچ ناظری نمی‌توانست حضور داشته باشد تا نیرو را اندازه بگیرد.
آنچه كه ما نیاز داریم، یك تئوری است كه قدرت نیروی دافعه یا ضدجاذبه را به اندازه‌ی بخشی از قدرت همه‌ی نیروهای موجود در طبیعت برای ما تعریف كند. متاسفانه به نظر نمی‌رسد كه تئوریهای موجود مثل تئوری فرارشته‌یی یا تئوری "ام"، این میزان خاص را مشخص كنند و مقدار كمی كه باقی می‌ماند هم همچنان ناشناخته و اسرارآمیز خواهد بود. در نتیجه باید دوباره به سوال یك رجوع كنیم!


۳) چرا ما در سه بعد زندگی می‌كنیم؟
آیا اینكه زمین ما سه بعد دارد، اتفاقی است یا باید برایش دنبال یك تعبیر عمیقتر گشت؟ بعضی از تئوریسین‌ها معتقدند كه فضای به وجودآمده بر اثر انفجار بزرگ، تنها به صورت اتفاقی از سه بعد تشكیل گشت و ممكن است قسمتهای دیگری از جهان هستی وجود داشته باشند كه ابعادشان متفاوت باشد.
مثلاً هیچ دلیل منطقی نمی‌توان یافت برای پاسخ به این سوال كه چرا مثلاً جهان هستی فقط دو بعد ندارد. چندصد سال پیش، ادوین آبوت اثری به نام "زمین مسطح" نوشت كه در آن جهانی دوبعدی را تصویر كرد. جهانی كه در آن اجسام و موجودات حیات خود را تنها بر روی "سطح" ادامه می‌دادند. اما فیزیك جهان دوبعدی با فیزیك جهان ما بسیار متفاوت خواهد بود. برای مثال در فضای دو بعدی، امواج به شفافیت انتشار در فضای سه بعدی، پخش نمی‌شوند و باعث ایجاد انواع مشكلات در سیگنال‌رسانی و انتقال اطلاعات می‌گردند. و نیز از آنجایی كه زندگی آگاهانه، به فرآیند انتقال درست و صحیح اطلاعات بستگی دارد، در نتیجه این تفاوتها كافی خواهند بود برای اینكه مشاهدات ما را تنها در حد مناطقی ناشناخته محدود نگاه دارند.
تصور كردن فراتر از سه بعد نیز مشكلات مختلفی به همراه خواهد داشت. در چنین حالتی، سیستمهای نجومی و سیاره‌یی غیرممكن می‌شوند چرا كه عكس قانون جاذبه یعنی قانون قدرتهای افزایشی به وجود خواهد آمد. در نتیجه به نظر می‌رسد كه جهان سه بعدی تنها جهانی است كه وجود دارد و فیزیكدانها می‌توانند درباره‌اش بنویسند. اما نكات ریزی وجود دارد كه باعث می‌شود این فرضیه با شك و تردید همراه باشد.
شاید فضا سه بعدی نیست و تنها اینگونه برای ما نشان داده می‌شود. شاید فضا ۹ یا ۱۰ بعد دارد و حتی ابعاد بیشتر! برخی از تئوریهایی كه قصد یكپارچه‌سازی نیروهای طبیعت را دارند مانند فرضیه‌ی فرا-رشته‌یی، امكان وجود تعداد ابعاد بیشتری نسبت به آنچه كه ما می‌بینیم را رد نمی‌كنند.
دلیلشان نیز این است كه بسیاری از معادلاتی كه برای توصیف وضعیت موجود به كار می‌روند، با در نظر گرفتن تعداد بیشتر ابعاد، نتایج بهتری می‌دهند! در نتیجه نمی‌توان آن را كاملاً بی‌معنی دانست. ابعاد اضافی فضا، سابقه‌ی حل بسیاری از مشكلات و مسایل حل‌ناشدنی فیزیك را دارند. برای مثال اینشتین برای توصیف كردن جاذبه، به یك بعد اضافی نیاز داشت و آن، زمان بود. و تئودور كالوتزا نیز یك بعد به سه بعد اثبات شده اضافه كرد چرا كه می‌خواست نظریات جاذبه را با فرضیات ماكس‌ول در مورد الكترومغناطیس، همگون سازد.
مطمئناً ما نمی‌توانیم بعد چهارم را ببینیم اما این هم احتمالاً یك دلیل دارد. این بعدهای اضافه، می‌توانند بسیار كوچك و فشرده شوند. یك لوله‌ی پلیمری آب را از دور در نظر بگیرید. مانند یك خط دراز و معوج به نظر می‌رسد. از یك بعد نزدیكتر آن را نگاه كنید. به شكل تیوب یا لوله دیده می‌شود. اما آنچه كه در حقیقت این لوله را می‌سازد، یك سطح دایره‌یی شكل كوچك است كه دور محیط لوله چرخیده است. به طور مشابه، بعد چهارم نیز می‌تواند چنین لوله‌یی باشد كه دور فضای سه‌بعدی می‌چرخد اما آنقدر كوچك است كه دیده نمی‌شود.
در نتیجه تصور كردن ابعاد بسیار زیادتری كه اینگونه در فضا پنهان‌ شده‌اند، به راحتی ممكن است. اما متاسفانه نظریه‌ی فرا-رشته‌یی هنوز دقیقاً سه بعد گشوده‌شده را تایید نمی‌كند در نتیجه برای تصور ما نسبت به جهان هستی هم تعریف درستی نمی‌توان ارایه داد.
اما برای تصور كردن یك بعد جدید، راههای دیگری هم هست. فرض كنید نیروهای فیزیكی بتوانند نور و جسم را به یك صفحه‌ی سه‌بعدی مسطح یا ورقی‌شكل تقلیل دهند و محدود كنند در حالی كه به برخی پدیده‌های دیگر فیزیكی اجازه می‌دهند تا وارد بعد چهارم شوند. ساكن شدن سطوح دو بعدی به جای اجسام سه‌بعدی در فضاهای مشخص باعث می‌شود تا هر جسم و پدیده‌یی به شكل طرح و نقشه‌اش نشان داده شود. مثلاً ما یك توپ كره‌یی شكل را به صورت دایره ببینیم! به طریق مشابه، ممكن است ادعا شود كه ما در حال حاضر تنها تصویری سه بعدی از اجسام و مفاهیمی را می‌بینیم كه در واقع چهاربعدی هستند.
اما فضای "سه لایه‌یی" ما می‌تواند تنها در چهار بعد نیز محدود نشود. لایه‌های قابل كشف دیگری نیز می‌توانند وجود داشته باشند كه در فضای چهاربعدی حضور دارند. اثبات این فرضیه، انجام آزمایشهایی تازه را می‌طلبد كه وجود بعد چهارم را نیز به ما نشان دهد. اما این نظریه وجود دارد كه برخورد لایه‌های چندبعدی در مقیاسهای این‌چنینی می‌تواند به تكرار شدن "انفجار بزرگ" منجر گردد در نتیجه حضور ما بر روی كره‌ی زمین شاید اصلاً موید همین مطلب باشد كه فضا واقعاً سه‌بعدی نیست!

 

 


آخرین ویرایش: یکشنبه 19 شهریور 1391 11:55 بعد از ظهر

 
پنجشنبه 29 شهریور 1397 04:05 قبل از ظهر
Many thanks HubPages and my fellow Hubbers for helping me find my vocals.
شنبه 24 شهریور 1397 03:35 بعد از ظهر
Can you tell us more about this? I'd like to find out some additional
information.
چهارشنبه 7 شهریور 1397 11:21 قبل از ظهر
Submitted on Aug 06, 2017 from KidGuard Inc.
شنبه 22 اردیبهشت 1397 05:07 قبل از ظهر
займ срочно без отказа на карту
гроші в кредит на карточку
займ онлайн без отказа украина
взять кредит онлайн без отказа в украине
займы онлайн украина
взять кредит онлайн на карту любую
займи онлайн на карту
سه شنبه 11 اردیبهشت 1397 10:34 قبل از ظهر
украина купить фитнес резинки
ekostail
фитнес резинки цена украина
резиновые петли купить
фитнес резинка днепр купить
набор эспандеров для фитнеса
یکشنبه 19 فروردین 1397 11:58 قبل از ظهر
Have been taking little over a month.
یکشنبه 19 فروردین 1397 08:59 قبل از ظهر
Cashmere worked in with common wool and mohair is mixed
to give the materials a light-weight yet visibly textured look.
پنجشنبه 16 فروردین 1397 12:09 بعد از ظهر
It's going to elaborate some troubleshooting solutions to over
come the problem.
پنجشنبه 16 فروردین 1397 12:07 بعد از ظهر
Updating process may decelerate computer.
پنجشنبه 16 فروردین 1397 11:54 قبل از ظهر
Campus life is a few of a top several years of a adult's life.
چهارشنبه 15 فروردین 1397 11:26 بعد از ظهر
Have actually been taking little over a month.
سه شنبه 14 فروردین 1397 11:35 قبل از ظهر
Better reconsider that practice. Realise why you may be at risk.
سه شنبه 14 فروردین 1397 01:47 قبل از ظهر
Using one of the inexpensive clays for fillers (within larger beads) is another option to
minimize some costs down.
سه شنبه 14 فروردین 1397 01:01 قبل از ظهر
Most girls have ovarian cysts at a while during their
lives however most ovarian cysts disappear with out treatment within a few months..
سه شنبه 14 فروردین 1397 12:28 قبل از ظهر
The playing-dumb poker face just works once, but it still produces a fantastic upset if you're
able to pull it well.
دوشنبه 13 فروردین 1397 11:44 قبل از ظهر
The borrower should not neglect that the repayments need to be made on time.
Visit Stones and Findings for extra great free jewellery data.
دوشنبه 13 فروردین 1397 09:53 قبل از ظهر
Have been taking little over a month.
 
لبخندناراحتچشمک
نیشخندبغلسوال
قلبخجالتزبان
ماچتعجبعصبانی
عینکشیطانگریه
خندهقهقههخداحافظ
سبزقهرهورا
دستگلتفکر