Tag: کیهان شناسی

در جستجوی انرژی تاریک

عرفان‌ کسرایی| تلویزیون ایران اینترنشنال

لینک این برنامه

عرفان کسرایی | بی بی سی فارسی نوزدهم سپتامبر 2018

از نگاه ناظران باستانی ، تمام جهان هستی شامل زمین مسطحی بود که سقفی از ستارگان در بالای آن قرار داشت. احتمالا از زمانی که بشر دریافت که خورشید، خود یک ستاره است، این ایده شکل گرفت که چه بسا ستارگان بالای سر ما هر کدام خود خورشیدی برای سیارات مسکونی دیگر باشند. آنچه که انسان را بیش از هر چیز به حیرت وا می دارد این است که فهم امروزین ما از ابعاد کیهان چندان عقبه تاریخی ندارد. تا همین ۹۵ سال پیش، یعنی تا سال ۱۹۲۳ میلادی بشر بر این باور بود که تمام جهان هستی تنها از کهکشان راه شیری درست شده است. این ادوین هابل کیهان شناس بود که نشان داد آندرومدا بر خلاف تصور آن زمان، درون کهکشان راه شیری نیست و بلکه جایی آن بیرون و میلیون ها سال نوری دور از کهکشان ما قرار دارد. امروزه ما با وجود تلسکوپ های فضایی و رادیوتلسکوپ ها بخش هایی از کیهان را رصد می کنیم که پیش از اینها بشرهیچ شناخت و درکی از آن نداشت. کیهان شناخته شده در زمانه ما به مراتب بزرگتر از آن است که گالیله و نیوتن و کپلر و کپرنیک تصور می کردند. امروزه دانشمندان قطر جهان قابل مشاهده را حدود ۹۳ میلیارد سال نوری تخمین می زنند. جهانی که به گفته آنها حدود چهارده میلیارد سال پیش آغاز شده، در حال انبساط است و صدها میلیارد کهکشان دارد. استیون هاوکینگ بر این باور بود که در عالمی با بیش از ۱۰۰ میلیارد کهکشان، که در هر یک از آنها صدها میلیون ستاره وجود دارد بعید است زمین تنها جایی باشد که در آن موجودات زنده پدیدار شده اند. امروزه کیهان شناسان نه تنها در پی کشف رمز و راز کیهان وچگونگی پیدایش جهان اند بلکه با یک پرسش بنیادین مواجه اند که در حیطه اخترزیست‌شناسی قرار می گیرد. آیا در بین صدها میلیارد کهکشان و ساختارهای عظیم کیهانی، جایی اثری از حیات پیدا خواهد شد؟ آیا ما تنها موجوداتی هستیم که تصادفا گوشه ای در این کیهان پهناورظاهر شده ایم و می توانیم چنین سوالاتی را بپرسیم؟ آرتور سی کلارک نویسنده بریتانیایی داستان های علمی-تخیلی جایی گفته بود:”  دو حالت وجود دارد. یا ما در این گیتی تنهاییم یا تنها نیستیم. هر دو به یک اندازه ترسناک است.”

تلاش برای برقراری تماس یک طرفه

ارتباط احتمالی با بیگانگان فضایی نظیر هر تماس دیگری دو سو دارد: گیرنده و فرستنده. لیکن انسان تا کنون هیچ پیامی که دال بر وجود موجودات هوشمند فرازمینی باشد دریافت نکرده است. تنها سیگنال مشکوک ، سیگنال فضایی مرموز و ناشناخته واو بود که منشاء آن هم پس از چهار دهه رمزگشایی شد. با مطالعات دانشمندان در سال های اخیر مشخص شد که این سیگنال دریافتی، سیگنال ایجاد شده توسط یک دنباله دار بوده است و نه پیام ارسالی از یک حیات هوشمند فرازمینی. با این تفاسیر ظاهرا بشر با پیشرفت تکنولوژی به تدریج به این ایده رسیده که خود برای ایجاد ارتباط با بیگانگان فضایی احتمالی پیش ‌قدم شود. کیهان شناسان می ‌دانند که اگر حیات هوشمند فرازمینی وجود داشته باشد لااقل این نزدیکی ‌ها و در منظومه شمسی خبری از آن نیست و ما احتمالا در محله ‌ای متروکه و بدون همسایه در فضا زندگی می‌ کنیم. این بدان معنی نیست که جایی در ماه یا مریخ نشانه هایی از حیات پیدا نخواهد شد اما مقصود ما در اینجا از حیات فرازمینی، موجودات هوشمند و تمدن های فرازمینی است و نه به عنوان مثال حیات باکتریایی.

پیام های بشر برای بیگانگان فرازمینی

ارسال پیام برای بیگانگان فضایی موضوع تازه ای نیست. بشر از حدود ۷۰ سال پیش به این سو به شکلی غیرعامدانه در حال ارسال سیگنال‌های رادیویی و تلویزیونی به فضا بوده است. به عبارت دیگر کره‌ای پر از سیگنال‌های رادیویی و تصاویر تلویزیونی با شعاع بیش از ۷۰ سال نوری زمین را احاطه کرده و همچنان با آهنگ یک سال نوری در حال رشد است. تا حدود ۳۰ سال آینده، این کره هر جامعه احتمالی از موجودات هوشمند فرازمینی در فاصله ‌ی ۱۰۰ سال نوری از زمین را  پوشش خواهد داد. تمدن های فرازمینی اگر وجود داشته باشند خواهند توانست به آثار گفتاری و تصویری و صوتی ما دسترسی پیدا کرده و زندگی روزمره ما را بررسی کنند. البته سیگنال های رادیویی و تلویزیونی تنها پیام هایی نیستند که از ما به دست تمدن های احتمالی هوشمند در کیهان می رسند. فضاپیماهای پایونیر۱۰ و ۱۱ که منظومه‌ی شمسی را ترک کرده‌اند الواحی به همراه دارند که بر آن طرحی از مرد و زن، از اتم هیدروژن و همچنین از موقعیت زمین و خورشید نقش بسته است. اگر یک موجود هوشمند فرازمینی به صورت اتفاقی این الواح را در نقطه‌ ای دور در فضا پیدا کند یک نمودار تصویری خواهد یافت که نشان می‌دهد ما در کجای عالم هستیم. ماموریت‌ های پایونیر تنها سازه های دست بشر نیستند که به فضاهای دوردست فرستاده شده و پیام انسان برای تمدن های بیگانه فضایی را با همراه خود دارند. هر دو فضاپیمای وییجر ، لوحی را حمل می کنند که در آن هم نشانی جایگاه زمین در منظومه شمسی و کهکشان راه شیری را می توان یافت و هم صدای رعد و برق و یا صدای برخورد امواج به ساحل وهم گزیده ای از موسیقی ملل. با گذشت چهار دهه از پرتاب دو کاوشگر وییجر ۱  و ۲ این دو منظومه شمسی را ترک کرده اند و اینک وییجر ۱  چیزی حدود ۲۱ میلیارد کیلومتر از زمین دور شده است. (برای  به دست آوردن درک بهتر از این فاصله کافیست تصور کنیم که فاصله میان زمین و پلوتو چیزی در حدود ۵ میلیارد کیلومتر است.) اعجاب آور ترین داده هایی که بر روی صفحه طلایی وویجر ضبط شده اما شاید پیام هایی با محتوای درود و تهنیت به بیگانگان فضایی باشد. پیام هایی کوتاه در ۵۵ زبان مختلف که زبان فارسی را نیز شامل می شود. پیامی با شعر سعدی که اینجا در وبسایت ناسا قابل شنیدن است.

طرح جستجوی خانه به خانه

ارسال پیام توسط کاوشگرها یا استفاده از رادیوتلسکوپ ها تنها روش های ارتباط با بیگانگان احتمالی فضایی نیستند. هنوز یک راه دیگر ممکن است وجود داشته باشد. یعنی روش جستجوی خانه به خانه. اما این روش در عمل با دشواری های بسیاری روبروست و تکنولوژی های حال حاضر بشر، چنین امکانی را به ما نمی دهد.  نخست این که سرعت محدود فضاپیماها و کاوشگرها و سفینه های فضایی ساخت بشر عملا دست انسان را برای جستجوی خانه به خانه حیات فرازمینی در کیهان بسته است. حتی اگر که می توانستیم با سرعت یک دهم سرعت نور به نزدیکترین ستاره بعد از خورشید یعنی آلفا قنطورس برویم در حدود ۹۰ سال برای رفت و برگشت زمان نیاز داشتیم. به فرض که پیشرفت های تکنولوژی به انسان این امکان را بدهد که بتوان سفینه ای ساخت که با ۹۸ درصد سرعت نور حرکت کند. در اینجا با یک مشکل بزرگ دیگر در ساختار فیزیکی جهان مواجه خواهیم شد. در این صورت نسبیت خاص اینشتین اثر خود را به شکلی نشان خواهد داد که عطای این طرح را به لقایش ببخشیم. اگر چنین سفینه ای در اختیار داشتیم، زمان برای سرنشینان سفینه کندتر می گذشت. سرنشینان سیاره در حالی به آلفا قنطورس رفته و باز می گشتند که از دید خود ۴۰ سال در سفر بوده اند، اما از دید ناظران زمینی این سفر ۲۰۰ سال زمان برده و همه دوستان آن ها روی زمین در این مدت درگذشته اند. همه اینها درباره نزدیک ترین ستاره بعد از خورشید یعنی آلفا قنطورس بود و نه ستارگان دوردست در کیهان. شاید همین مساله کافی باشد که از طرح جستجوی خانه به خانه در پی یافتن حیات فرازمینی منصرف شویم.

بیدار کردن شیر خفته

در سال ۲۰۱۷ پژوهشگران مرکز ارتباط پیامی با فضا  *از طریق آنتن رادیویی در نروژ پیامی به سمت ستاره کوتوله سرخ جی جی 273 ** در فاصله ۱۲٫۳۶ سال نوری زمین ارسال کردند. پیامی که حدود دوازده سال در راه رفت و دوازده سال هم در راه برگشت خواهد بود و اگر فرض بگیریم که آنجا تمدنی فرازمینی وجود دارد و فورا به پیام ما پاسخ می دهد ، می توانیم در سال ۲۰۴۲ گوش به زنگ باشیم و ببینیم آیا پاسخی به زمین می رسد یا خیر. تکلیف ارسال پیام به سمت ستاره جی جی 273 البته خیلی زود روشن خواهد شد. اگر حیات هوشمند فضایی در آنجا وجود داشته باشد که پیام ما را دریافت کند و به آن پاسخ دهد، همه چیز نهایتا ظرف حدود ۲۵ سال مشخص خواهد شد. لیکن همه پروژه‌های ارتباط با بیگانگان هوشمند در کیهان در این حد زودبازده نیستند و اهداف نزدیک را برای انتقال پیام در نظر نگرفته ‌اند. مثال مشهور آن پیام آرسیبو*** است که ۴۴ سال پیش به جایی در دوردست‌های کیهان فرستاده شد. وقتی از دوردست ‌ها صحبت می‌کنیم مقصودمان واقعا جایی در دوردست ‌های کیهان است. به حدی دور که مدت زمان لازم برای رسیدن پیام به آنجا، از تمام تاریخ تمدن انسان بر روی زمین طولانی تر است.  پیام آرسیبو که در ۱۶ نوامبر ۱۹۷۴ و به صورت سیگنال‌های رادیویی از رصدخانه آرسیبو به فضا ارسال شد پیامی با محتوای پیچیده‌ بود که توسط دو اخترفیزیکدان مشهور یعنی فرانک دریک و کارل سیگن  نوشته شد. مقصد این پیام نیز جایی در خوشه ستاره ‌ای کروی مسیه ۱۳ **** واقع در صورت فلکی هرکول تعیین شده بود که چیزی در حدود ۲۵ هزار سال نوری از زمین فاصله دارد. خوشه ‌ای با بیش از ۳۰۰ هزار ستاره که به باور بسیاری از ستاره‌ شناسان چه بسا بخت وجود حیات در آن نیز وجود داشته باشد. اگر تمدن‌های فرازمینی هوشمندی این پیام را دریافت و رمزگشایی کنند اطلاعات بسیاری درباره زندگی ما بر روی زمین به دست خواهند آورد.  ازعدد اتمی عناصر تشکیل دهنده‌ی دی ان ای گرفته تا جمعیت زمین و از همه مهم ‌تر: آدرس زمین در کیهان. مساله ای که نگرانی برخی از دانشمندان را نیز برانگیخته است. بسیاری نگرانند که شاید پیامی ارسالی ما نجوایی باشد که شیر خفته را بیدار کند و از کجا معلوم که یک تمدن فرازمینی ویرانگر، برای غارت و نابودی حیات روی زمین به سراغ مان نیاید؟ مارتین رایل و تعداد دیگری از ستاره‌ شناسان این نگرانی را به سطح اتحادیه بین‌المللی اخترشناسی کشانده و خواستار آن شده اند که ارسال پیام‌هایی ازاین دست متوقف شوند. استیون هاوکینگ حدود ۸ سال پیش گفته بود „اگر موجودات فضایی به دیدار ما بیایند به نظر من پیامد آن مانند کشف قاره آمریکا توسط کریستف کلمب خواهد بود. می ‌دانید که نتیجه این سفر برای بومیان آمریکا چندان مطلوب نبود.“ با این وجود برخی دیگر از دانشمندان چنین نگرانی هایی را موجه نمی‌ دانند و بر این باورند که فاصله مسیه ۱۳ تا زمین به قدری زیاد است که حتی به فرض وجود تمدن‌ های فوق پیشرفته و در عین حال نابودگر و یا بی ‌رحم، باز هم خطری زمین را تهدید نخواهد کرد.

*METI (Messaging Extraterrestrial Intelligence)

**GJ273

***Arecibo message

****(M13)

لینک این مقاله در وبسایت بی بی سی فارسی

عرفان کسرایی| شماره ۳۱۱۶ – پنج شنبه ۱۶ فروردین۱۳۹۷ روزنامه شرق

ريسه‌هاي نواري، لامپ‌ها و صفحات بزرگ نمايش در خيابان‌ها، از ديد بسياري هم به طبيعت آسيب مي‌رساند و هم زندگي و سلامت انسان را دچار اختلال کرده است. يک گروه از پژوهشگران از چند سال پيش به اين سو راهکارهايي براي کنترل و سازگاري نورهاي مصنوعي شهري معرفي کرده‌اند که مي‌توانند به عنوان يک دستورالعمل استاندارد، براي ساخت شهرهاي آينده در نظر گرفته شوند. مسئله بر سر اين است که بشر امروز در دنياي مدرن، با روشنايي مصنوعي، شب‌ها را مانند روز روشن کرده تا کار و توليد را حتي در تاريکي شب نيز ادامه دهد. در واقع بيش از ۸۰ درصد مردم جهان ديگر تاريکي مطلق را تجربه نمي‌کنند. بنا بر مطالعات انجام‌شده حدود يک‌سوم از مردم جهان بخت تماشاي کهکشان راه شيري را ندارند. تصاوير ارسالي از مدار زمين نشان مي‌دهند که روشنايي شب، چگونه منظره زمين را تغيير داده است. اين آلودگي نوري نه‌تنها براي ستاره‌شناسان نامطلوب است، بلکه پيامدهاي منفي بسياري براي انسان و حيوانات نيز به دنبال داشته است. اندکي نور اضافي در زمان نامناسب مي‌تواند تنظيمات ساعت دروني ما را به هم بريزد. تنظيمات هورموني و بسياري پيامدهاي ديگر که به گفته پزشکان چه بسا مي‌توانند به بروز برخي سرطان‌ها نيز منجر شوند. براي کاستن از اين پيامدهاي نامطلوب، يک شبکه تحقيقاتي که پروژه «ازدست‌دادن شب» نام گرفته، دستورالعمل‌هاي جالبي را ارائه کرده است. دستورالعمل‌هايي با محوريت ساخت پايدار شهرهاي آينده و همچنين سلامت انسان و حفاظت از طبيعت و محيط زيست. آلودگي نوري ارتباط مستقيمي با مسئله سلامت انسان دارد. به گفته متخصصان، ساعت دروني بدن انسان و حيوانات در برابر رنگ نورها به شکل يکسان واکنش نشان نمي‌دهد. نورهاي موج‌کوتاه مثلا آبي بيش از ساير نورها بر ريتم روز و شب بدن انسان تأثير مي‌گذارند. نورهاي رنگ سرد که در ال‌اي‌دي‌ها و لامپ‌هاي کم‌مصرف و همچنين در صفحات نمايش گوشي‌هاي تلفن همراه و تبلت‌ها وجود دارند، از اين دسته به شمار مي‌روند. اين پژوهشگران در دستورالعمل خود توصيه مي‌کنند در به‌کارگيري روشنايي‌هاي شهري، بايد صرفا نورهاي با حداکثر سه‌ هزار کلوين به کار گرفته شود. بر اساس پژوهش‌هاي انجام‌شده که اين گروه به آنها استناد مي‌کنند، نورهاي گرم تأثير کمتري بر زندگي جانوران و همچنين تغيير ساعت دروني بدن انسان‌ها مي‌گذارند. دماي رنگ يا به عبارتي درجه حرارت رنگ، معياري است که با واحد کلوين سنجيده مي‌شود. اين معيار بيانگر روشني و رنگ نور موردنظر است. هرچه اين مقدار کلوين بيشتر باشد، نور موردنظر نيز اصطلاحا خنک‌تر و روشن‌تر خواهد بود. به طريق مشابه، نورهاي گرم مانند زرد و قرمز، کلوين پايين‌تر و کمتري دارند. به بيان ساده‌تر، دماي رنگ بالاتر از چهار هزار کلوين به عنوان نور سرد و دماي رنگ پايين‌تر از سه ‌هزار کلوين به عنوان نور گرم در نظر گرفته مي‌شود.
يک دستورالعمل مهم: کنترل جهت پخش نور
اغلب منابع روشنايي شهري يک مشکل بزرگ دارند. آنها نور را تقريبا در همه جهات منتشر مي‌کنند. از اين رو اين تنها خيابان و پياده‌رو نيست که روشن مي‌شود بلکه به صورت هم‌زمان، مناطقي که اساسا هيچ نيازي به روشنايي ندارند نيز در معرض نور قرار مي‌گيرند. براي نمونه نوري که به سمت بالا و در جهت آسمان منتشر مي‌شود، پس از انعکاس توسط ابرها به روشن‌شدن سطح بزرگي از زمين مي‌انجامد. بر اساس پيشنهاد اين گروه از پژوهشگران و در قالب دستورالعمل‌هاي پيشنهادي اين پروژه، بهتر است منبع نور به سمت زمين جهت‌گيري شود. «توماس پوش» از انستيتو فيزيک نجوم دانشگاه وين در‌اين‌باره مي‌گويد: «بايد از به‌کاربردن منابع نوري که روي زمين نصب شده‌اند و در جهت بالا نور پخش مي‌کنند، پرهيز کرد».
استفاده از منابع نور، تنها به اندازه نياز
يکي از مهم‌ترين پيشنهادات اين پژوهشگران به منظور کاستن از آلودگي‌هاي نوري، خاموش‌کردن روشنايي‌هاي غيرضروري خيابان‌ها و همچنين صفحات نمايش تبليغاتي در طول شب يا ساعات اوليه بامداد است. بر اساس برآورد اين پژوهشگران، در صورت عمل به اين پيشنهاد، ميزان نور منتشرشده در جهان بين ۵۰ تا ۸۰ درصد کاهش خواهد يافت. در اين ساعات ترافيک شهري معمولا بسيار بسيار سبک است و حتي به ندرت عابر پياده‌اي در سطح شهر در حال تردد است. به گفته اين پژوهشگران، در حال حاضر بسياري از خيابان‌ها به مراتب بيش از حد لزوم، روشن شده‌اند. نکته جالب اينجاست که پژوهش‌هايي انجام شده که نشان مي‌دهند کاستن از منابع نور داخل شهرها تأثيري منفي روي امنيت زندگي شهري نيز ندارد. بر اساس گفته «توماس پوش» يکي از پژوهشگران اين پروژه، چگالي شار نوري بيش از حد، در عين حال که منجر به آلودگي نوري و همچنين مصرف بيهوده انرژي مي‌شود، امنيت بيشتري براي زندگي شهري به همراه ندارد و در واقع عملا بي‌فايده است.

فایل پی دی اف این مقاله

برنامه آموزشی علمی مِهبانگ، دوم آوریل ۲۰۱۸

:محورهای برنامه

عقلانیت و منطق در روش علمی

علم به مثابه نهاد و نگاهی به موانع توسعه علم در ممالک خاورمیانه

عرفان کسرایی| مجله دانستنیها، آبان ۱۳۹۳

تحقیقات روی ویروس ابولا و راه های درمان آن ، بررسی انفجار ابرنواختری در کهکشان ام 82* کشف فسیل ماهی مربوط به ۴۱۹ میلیون سال پیش و … همگی در رده موضوعات علمی طبقه بندی می شوند. اما به راستی کدامیک از این پژوهش های علمی از بقیه مهمتر و از درجه اعتبار بالاتری برخوردار است؟ کشف کهکشان کوتوله  دی دی او 68** در فاصله ۳۹ میلیون سال نوری از ما توسط تلسکوپ فضایی هابل؛ یا تلاش برای یافتن واکسن موثری در درمان بیماری ایدز؟

پاسخ به این پرسش ها چندان ساده نیست. پیش از هر چیز باید مقصودمان از کلمه‌ی (فایده) را روشن کنیم. آیا ارضای حس جستجوگری و کنجکاوی انسان و تلاش او برای فهم بهتر جهان را نیز می توان یک سنخ (فایده) به شمار آورد؟ یا اینکه (فایده) فقط آن دسته از دستاوردهایی است که به بهبود کیفیت زندگی انسان یا کاهش آلام و رنج ها و بیماری های او منتج می شود؟

اگر از شما بپرسند که کشف پنی سیلین توسط الکساندر فلمینگ مهمتر بود و یا کشف ذره بوزون هیگز در مرکز تحقیقات سرن؛ چه پاسخ خواهید داد؟ شاید بهتر باشد موضوع را زاویه ای دیگر و با طرح تعدادی پرسش مورد کنکاش قرار دهیم. احتمالاْ هر فردی بنا به تجربه شخصی می داند که با قرار دادن انگشت جلوی بخشی از دهانه خروجی شلنگ آب؛ سرعت خروج از دهانه افزایش پیدا می کند. برای انجام این کار لازم نیست که حتماْ مهندس مکانیک در گرایش سیالات باشیم و بدانیم که معادله برنولی***  چیست! این قاعده در طبیعت بدون آنکه فرمالیسم ریاضی آن را بدانیم نیز کار می کند! سوالی که پیش می آید این است: پس فایدهء دانستن معادله برنولی چیست؟

بیایید موضوع را به شکل دیگری بررسی کنیم. طبق فرضیات جدید مشخص شده که به احتمال زیاد آبی که در دریاهای کره زمین موجود است زمانی قبل از بوجود آمدن خورشید در دورترین نقاط کهکشان بوده و روزی با ستاره‌های دنباله‌دار به زمین رسیده است. اما آیا دانستن این موضوع کمکی هم به بحران کم آبی در جهان می کند؟ کارل پوپر فیلسوف علم، علوم را به دو دسته تقسیم می کند: یکی به معنای علوم کبیر**** و برجسته با عمق تئوریک و غنای محتوایی بالا که برای صورت بندی آنها و به عبارتی برای تولید این علوم علی الاصول نیاز به صرف هزینه بخصوصی نیست و می شود با بکارگیری اندیشه حتی با یک قلم و کاغذ نیز آنها را توسعه داد.

در مقابل آن ، بیگ ساینس***** علوم با هزینه های سرسام آوری هستند که در آن از ابزارهای بسیار پرهزینه و روشهای مکانیکی پرخرج بهره گرفته میشود. مثل شتاب دهنده های مرکز سرن، یا تلسکوپ های غول آسا که در فضا نصب می شوند. از دیگر سو بخشهایی از علوم ؛ نتایج و دستاوردهای عاجلی در فناوری دارند. بعبارت دیگه از دل این دانش ها، نتایج ملموس و اصطلاحاً نمود عینی یک ابزار یا روش صنعتی در می آید که معمولاً زندگی بهتر یا راحت تری را برای بشر به ارمغان می آورد. مثلاْ صورتبندی قوانین ترمودینامیک و همچنین فهم بشر از قواعد الکتریسیته و مغناطیس منجر به آن شد که انسان بتواند بر مبنای آن سیستمهای خنک کننده مثل کولر و یخچال طراحی کند و در نواحی گرمسیر زندگی راحت تری داشته باشد. همچنین بعضی از شاخه های علوم و پژوهش هایی که در زمینه دیرینه شناسی ؛ فسیل شناسی و زمین شناسی انجام می شود سوای اینکه به تکمیل بانک اطلاعاتی ما از تاریخچه حیات روی زمین و خاستگاه انسان یاری می رساند می توانند در مطالعات آناتومی و حتی بررسی ساختار ژنتیکی انسان امروزی یا حتی در اکتشاف معادن نیز تاثیرگذار باشد.

اما در مقابل، تعدادی از پژوهش ها در شاخه های مختلف علوم هستند که دستاوردهای عاجل در فناوری ندارند و بعبارتی فی الفور، به نتایجی منجر نمیشوند که بتوان از آن استفاده کرد. لیکن این نوع دانش ها به باز شدن افق دید ما می انجامند و به تعبیر دیگر سبب غنای اندیشه انسانی می شوند. از این میان می توان به پژوهش هایی که در خصوص ابعاد کیهان، ماهیت زمان؛ منشاء جهان و … انجام می شود اشاره نمود.

*M82

**DDO 68

***ρ1 A1V1 = ρ2A2V2

****Great Sciences

***** Big Sciences

فایل پی دی اف این مقاله در مجله دانستنیها

 عرفان کسرایی|ماهنامه دانشمند، شماره ۶۴۵

 اگر به فیلم های علمی علاقمند باشید احتمالا فیلم نظریه‌ی همه‌چیز با موضوع زندگی شخصی و علمی استیون هاوکینگ را دیده اید. اما نظریه همه چیز چیست؟ آیا نظریه ی همه چیز وجود دارد یا می تواند وجود داشته باشد؟ در قرن ۱۹ میلادی به نظر می رسید چیزی برای کشف و نظریه پردازی در فیزیک باقی نمانده است. تقریبا همه چیز اینطور به نظر می رسید که پرونده فیزیک در حال بسته شدن است و بشر به فهم کاملی از طبیعت دست یافته است. انسان می دانست که نیرویی که باعث افتادن سیب از درخت می شود همان نیرویی است که باعث گردش ماه به دور زمین می شود. ماشین های بخار ساخته می شد و خیلی چیزهای دیگر. بسیاری بر این عقیده بودند که به زودی مسایل باقی مانده نیز حل شده و پرونده فیزیک به کلی بسته خواهد شد و دیگر چیز تازه ای برای فهمیدن از طبیعت وجود ندارد.

گرانش کوانتومی – راز بزرگ فیزیک

همه ما گرانش و  آثار ناشی از آن را می شناسیم. زمانی که اشیاء را رها می کنیم می بینیم که به سوی زمین حرکت می کنند و یا همه ما بر حسب تجربه می دانیم که دویدن به سمت بالای تپه به مراتب سخت تر از دویدن به پایین آن است. با این وجود آثار ناشی از گرانش از دید یک فیزیکدان بسیار فراتر از این دست مثال های ساده و دم دستی است. نقش گرانش در مقیاس اشیاء بسیار بزرگ ؛ خیلی مهم تر هم می شود. این نیروی گرانش است که سبب گردش زمین به دور خورشید و یا گردش ماه به دور زمین است. این گرانش است که باعث می شود مثلا خورشید به دور مرکز کهکشان راه شیری در گردش باشد. گردشی طولانی که با سرعت ۲۲۰ کیلومتر بر ثانیه چیزی در حدود ۲۵۰ میلیون سال طول می کشد. در طبیعت ۴ نیروی بنیادی وجود دارد. گرانش، الکترومغناطیس و نیروی هسته ای ضعیف و قوی. از دیدگاه فیزیکدانان ، عمومیت داشتن گرانش (یعنی اینکه همواره به صورت جاذبه عمل می کند) آن را از ۳ نیروی دیگر متمایز کرده است. مثلا در  مقایسه با نیروی الکتریکی میان اجسام باردار . می دانیم که بارهای الکتریکی دو نوع هستند. مثبت و منفی. بنابراین نیروی الکتریکی می تواند برای بارهای ناهمنام به صورت جاذبه ظاهر شود  و برای بارهای همنام به صورت دافعه.

در حالی که نیروی گرانش فقط به صورت جاذبه وجود دارد و اتفاقا به همین دلیل است که گرانش برای کیهان شناسان از اهمیت فوق العاده ای برخوردار است. اگر می توانستیم در زمان به عقب سفر کنیم و به عبارتی به زمانهای اغازین شکل گیری جهان یعنی نزدیک بیگ بنگ بر گردیم چهار نیروی بنیادی طبیعت با یکدیگر ادغام می شوند. اگر این امکان وجود داشت که در زمان تا لحظه بیگ بنگ به عقب بر گردیم  و آغاز جهان را شبیه سازی کنیم گرانش اولین نیرویی است که بعد از بیگ بنگ، بصورت دقیق تر در زمان پلانک یعنی ۱۰ به توان منفی ۴۳ ثانیه پس از انفجار بزرگ، اعلام استقلال کرده و به عنوان یک نیروی مستقل جدا می شود. پس از گرانش به ترتیب نوبت به نیروی هسته ای قوی می رسد و بعد هم نیروی هسته ای ضعیف و دست آخر نیروی الکترومغناطیس. فیزیکدانان می گویند ادغام سه نیرو همگی با نظریه ی کوانتوم تبیین می شود. تمام تلاش ها برای اراﯬ نظریه همه چیز در این راستاست که این نیروی چهارم یعنی گرانش را تبیین کند. اولین قدم برای انجام چنین کاری ، متحد کردن فیزیک کوانتومی با نظریه ی گرانش است. به عبارت ساده تر به وجود آوردن یک نظریه ی گرانش کوانتومی! یعنی همان چیزی که در فیلم اینترستلار شخصیتی به نام پروفسور براند  ۴۰ سال برای حل آن زمان صرف کرده بود.

آیا نظریه همه چیز ممکن است؟

قوانین فیزیک که به عنوان قوانین بنیادی طبیعت شناخته می شوند ابزار اصلی علم فیزیک هستند. این قوانین شامل معادلاتی ریاضی هستند که رفتار ماده به صورت ذرات بنیادی  را تبیین می کنند.  کیهان شناسان سالهاست که در پی ایجاد وحدت بین فیزیک کوانتومی و نظریه گرانش بوده اند. از دید آنها این هدف غایی علم است. نوشتن قوانین ریاضی که همه نیروهای شناخته شده طبیعت را به صورت یک معادله واحد در می آورد. پیتر کلز در کتاب خود با نام کیهان شناسی می نویسد شاید در این صورت دیگر احساس پوشیدن چند لباس روی هم نداشته باشیم. در هر صورت باید در باره ی سرشت تبیینی که نظریه ای برای همه چیز فراهم می آورد احتیاط به خرج داد. مثلا باید بفهمیم که چگونه این نظریه تبیین خواهد کرد که چرا “نظریه ای برای همه چیز” اینگونه است و به شکل دیگری نیست. باید بفهمیم آیا نظریه ای که بر پایه ی مکانیک کوانتومی باشد می تواند از هر لحاظ کامل باشد در حالی که خود نظریه ی کوانتومی در ذات خودش نامعین است؟ ضمن اینکه پیشرفت های منطق ریاضی در قبال این موضوع که نظریه ای بتواند کاملا خودبسنده باشد ایجاد تردید کرده است. کرت گودل منطق دان مشهور قضیه ای را اثبات کرده بود که به نام خود او به قضیه ناتمامیت گودل معروف است و نشان می دهد هر نظریه ی ریاضی همواره شامل مواردی است که در درون همان نظریه قابل اثبات نیستند. با این اوصاف آیا نظریه همه چیز وجود خواهد داشت؟ هنوز راه درازی در پیش داریم تا بتوانیم به این پرسش پاسخ بدهیم.

فایل پی دی اف آیا “نظریه همه چیز” وجود دارد؟ در مجله دانشمند