فيزيك روشنگر جهان

202227.jpgيك قرن پيش نظريه هاى اينشتين پيشرفت هاى جديد ماموريت هاى فضايى را به وجود آورد. اكنون ماهواره اى با نام كاوشگر گرانش B كه ۶۵۰ كيلومترى بالاى زمين مى گردد به دنبال پيداكردن تاثيرات پيچيده اى است كه نظريه نسبيت اينشتين پيش بينى كرده است. كشف اين تاثيرها نيازمند دقتى بى نظير است. چرخنده هاى ابزار ژيروسكوپ ماهواره بهترين گوى هايى هستند كه تاكنون به دست بشر ساخته شده اند. اين ماموريت آخرين مدركى است كه نشان مى دهد جست وجو به دنبال مسير اينشتين هرگز پايان نمى يابد.
اكنون ۱۰۰ سال از زمانى كه اينشتين ۵ مقاله را منتشر كرد، مى گذرد. او جايزه نوبل را دريافت كرد و از معروف ترين معادله علمى دنيا پرده برداشت و فيزيك را در مسيرى قرار داد كه تا امروز همچنان دنبال مى شود. كار اينشتين در كنار پيشرفت هاى پى درپى در مكانيك كوانتوم، در كشف هاى علمى شكوفا شد كه از بسيارى جهات زندگى عادى را تحت تاثير قرار مى دهد. «استفن بنكا» (S.Benka) سردبير مجله فيزيكس تودى (Physics Today) مى گويد: «اكنون دوران طلايى فيزيك است. فيزيك نه تنها ما را از جهان طبيعت آگاه مى كند، بلكه زندگى بشر را نيز در بسيارى از موارد كاربردى تحت تاثير قرار مى دهد. براى مثال با استفاده از شبكه هشدار دهنده سونامى به سرعت در مورد زمين و سيستم هاى فيزيكى آن اطلاعات كسب مى كنيم.» به گفته وى: «حوزه زيست شناسى نيز به وسيله فيزيك روشن تر مى شود.»

وى مى گويد: حتى جنبه هاى پيچيده فيزيك كوانتوم استفاده كاربردى به شكل كدهاى غيرقابل شكست (hard*to*break) دارد كه از اطلاعات بانكى آن لاين محافظت مى كند.
ديگر جنبه هاى فيزيك بيشتر به صورت نظريه باقى مانده است: امكان وجود بعدهاى بيشتر، رمزگشايى ديناميك فيزيكى سيستم هاى پيچيده و به شدت غيرقابل پيش بينى مثل وضعيت آب و هواى زمين.
در سال ۱۹۰۵ پنج مقاله اينشتين نشان داد كه چطور به طور قطعى مى توان وجود اتم را ثابت كرد. موضوع وجود يا عدم وجود اتم حتى تا صد سال پيش هم موضوع بحث برانگيزى بود. اينشتين نشان داد كه نور از قسمت هاى مجزا به اسم فوتون تشكيل شده است و ديدگاه ما را نسبت به فضا و زمان براى هميشه تغيير داد. اين دستاوردها براى فرد ۲۶ ساله اى كه به تازگى دكتراى خود را گرفته و در اداره ثبت اختراعات سوئيس كار مى كند، چندان هم بد نيست. يكى از اين مقاله هاى شگفت انگيز كه شهرت كمترى دارد در مورد پرسشى است كه هزاران سال است براى مشاهده كنندگان به صورت معما باقى مانده است. چرا ذرات غبار در هوا و ذرات شن در آب به صورت نامرتب مى چرخند؟
گياه شناسى به نام رابرت براون اين پديده را در سال ۱۸۲۷ بررسى كرد و بعد از آن فيزيكدانان آن را «حركت براونى» نامگذارى كردند. اينشتين علت اين حركت را برخورد ذرات با مولكول ها دانست. او نشان داد اين حركت چگونه محاسبه مى شود و چند مولكول به يك ذره شن ضربه مى زنند و با چه سرعتى حركت مى كنند. ژان پرن (Jean Perrin) فيزيكدان فرانسوى از ديدگاه اينشتين براى انجام چند آزمايش استفاده كرد و يك بار براى هميشه وجود اتم و مولكول را ثابت كرد. اين كارش جايزه نوبل را براى او به ارمغان آورد. ايده اصلى اينشتين كه در سال ۱۹۰۵ منتشر شد اين بود كه نور ذره اى است كه مانند موج رفتار مى كند. اين ايده به اثر فتوالكتريك مربوط مى شود. در اين اثر نور به مواد خاصى مى تابد و جريان الكتريكى ايجاد مى كند. سلول هاى فتوالكتريك كه براى بازكردن در سوپرماركت استفاده مى شود از همين اثر استفاده مى كند. اينشتين در توضيح اين پديده گفت نور مجموعه اى از ذرات به نام فوتون است و انرژى آنها تنها بستگى به رنگ نور دارد. او براى اين ديدگاه جايزه نوبل دريافت كرد. اين كشف همچنين راه را براى گسترش علم فيزيك كوانتوم باز كرد. بسيارى از فيزيكدانان به ديدگاه هاى نسبيت توجه مى كنند كه در سال ۱۹۰۵ ارائه شد. پيامدهاى بعدى بزرگترين دستاورد او بودند. استيون واينبرگ (Steven Weinberg) فيزيكدان دانشگاه تگزاس و برنده جايزه نوبل مى گويد: همه ما تصورى از فضا و زمان داريم كه در ما ايجاد شده است. اين چيزى است كه اينشتين خلاف آن را ثابت كرد. او براى اولين بار نشان داد فضا و زمان بخشى از فيزيك است نه متافيزيك.
نيوتن و فيزيكدانان بعد از او فضا و زمان را اساساً مطلق در نظر گرفتند. فرض مى شد كه فضا و زمان براى تمام مشاهده كنندگان يكسان است. هيچ كس هم در مورد صحت اين فرض شك نكرد. اما اينشتين گفت قانون هاى طبيعت و سرعت نور مطلق هستند و براى تمام مشاهده كنندگانى كه به طور ثابت و وابسته به هم در حركت هستند يكسان است. مشاهده كنندگانى كه با سرعت هاى متفاوت درحركتند بعدهاى فرازمانى كسب كرده و ساعت شان با سرعت متفاوتى كار مى كند. اين اصول مهم پيامدهاى مهمى دارند اين پيامدهاى مهم را كه اينشتين مهم ترين دستاورد زندگى اش مى داند، مشهورترين معادله فيزيك است: E=mc2. اين معادله نشان مى دهد جرم ماده و انرژى هم ارز هستند. اين نظريه موجب پيشرفت بمب اتمى و نيروگاه هاى هسته اى شد. بعد از آن اينشتين اصل هم ارزى نسبيت را اضافه كرد و نظريه خود را با افزودن گرانش به آن گسترش داد. او فرض كرد وقتى به جسمى نيرويى وارد مى شود جرمى كه شتاب را تعيين مى كند و جرمى كه بر اثر جاذبه به وجود مى آيد يكسان هستند. در اين نظريه گرانش كشش بين اجسام نيست.
به همين شيوه است كه جرمى مثل زمين فضا را تغيير مى دهد و بر سرعت حركت ساعت تاثير مى گذارد. امروزه كاوشگر گرانش B مسير منحنى اى را در فضا طى مى كند كه توسط جرم زمين توليد شده است. هيچ نيروى گرانشى آن را در فضا نگه نداشته است و آن فقط مسير مشخص را طى مى كند. ماهواره اى به دقت حركت هاى آن را دنبال مى كند تا دريابيم آيا با پيش بينى هاى اينشتين مطابقت دارد يا خير؟ اينشتين همچنين پيش بينى كرد كه چرخش زمين فضا را به دور خود مى كشد. اين پديده پيش از اين فقط يك بار مشاهده شده بود. دانشمندان اميدوارند كاوشگر گرانش B دقت مشاهده را نسبت به آزمايش هاى قبلى تا ده برابر افزايش دهد.
csmonitor.com

رابرت كاون
ترجمه: مريم افضلى

منبع : روزنامه شرق

1,082 total views, 2 views today

Share

2 فکر می‌کنند “فيزيك روشنگر جهان”

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *