بزرگترین راز های حل نشده علم فیزیک - قسمت اول
همواره در طول تاریخ، کشف رازهای بزرگ با چالشهای بزرگ همراه بوده است. ما بیشتر پاسخهایمان را نسبت به اسرار این جهان یافتهایم؛ از علت افتادن سیب گرفته تا قرارگیری سیارات در مدار خورشید و همچنین آبی بودن رنگ آسمان. مکانیک کوانتوم و تئوری نسبیت اینشتین دیدگاه ما را نسبیت به جهان دگرگون کرد و فیزیک را دستخوش تغییرات بزرگی کرد.
وبسایت گجت نیوز - جمشید اللهویردیپور: همواره در طول تاریخ، کشف رازهای بزرگ با چالشهای بزرگ همراه بوده است. ما بیشتر پاسخهایمان را نسبت به اسرار این جهان یافتهایم؛ از علت افتادن سیب گرفته تا قرارگیری سیارات در مدار خورشید و همچنین آبی بودن رنگ آسمان. مکانیک کوانتوم و تئوری نسبیت اینشتین دیدگاه ما را نسبیت به جهان دگرگون کرد و فیزیک را دستخوش تغییرات بزرگی کرد. در زیر به راز های حل نشده علم فیزیک اشاره میکنیم که دانشمندان از پرداختن به آنها طفره رفتهاند.
انرژی تاریک
برای دهههای متوالی، کیهانشناسان تصور میکردند که جهان پس از انفجار بزرگ نیز همین روند را طی میکند و اگرچه کهکشانها هرکدام به سویی درحرکتند، اما سرعت حرکت جمعی آنها با گذشت زمان رو به کاهش است. اما یک دهه پیش، کیهانشناسان دریافتند که از چند میلیارد سال پیش، سرعت انبساط جهان در حال افزایش است آنها معتقدند که ظاهرا نیرویی پاد گرانش که آن را "انرژی تاریک ” مینامند سبب این انبساط فزاینده است. اما آیا شواهدی بر درستی این فرضیه وجود دارد؟
بنابر مشاهدات صورت گرفته، ابرنواخترهایی که در فاصلههای فوقالعاده زیادی از زمین قرار دارند، دورتر از مکانی هستند که (در صورت کاهش سرعت انبساط جهان) باید باشند. در سالهای اخیر کیهانشناسان در جستجوی شواهدی برای اثبات وجود ماده تاریک، به آنالیز خوشههای کهکشانی بسیار دور متشکل از هزاران کهکشان پرداختهاند که جرم هر کدام از آنها بیش از یک میلیون میلیارد (1015) برابرخورشید ماست. در واقع بررسی این خوشههای کهکشانی به عنوان وسیعترین ساختار گرانشی شناخته شده جهان نشان میدهد که نیرویی ناشناخته تکامل تدریجی آنها را تحت تاثیر خود قرار داده است. با وجود این، دانشمندان تصور میکنند که انرژی تاریک حدود ۷۰ درصد جهان را تشکیل میدهد.
ماده تاریک
دانشمندان نمیتوانند ماده تاریک را مشاهده کنند، بنابراین راه بخصوصی برای مطالعه آن دارند. آنها ماده تاریک را با توجه به این که چگونه بر ماده قابل مشاهده اثر می گذارد مطالعه میکنند. دانشمندان از رایانهها و ماهوارهها استفاده میکنند تا به مطالعه ماده تاریک بپردازند. تلسکوپ فضایی هابل تصاویری گرفته که به دانشمندان کمک کرده کشف کنند ماده تاریک کجاها یافت میشود.
دانشمندان با درهم آمیختن یک مدل نظری درباره ترکیبات تشکیل دهنده جهان با مجموعهای از مشاهدات کیهانی میگویند که بیش از 68 درصد جهان از انرژی تاریک، 27 ٪ از ماده تاریک و حدود 5 درصد از مواد عادی تشکیل شده است. یعنی همه آن چیزهایی که بر روی زمین وجود دارد، همه آن چیزهایی که تاکنون با تمام ابزارهای ممکن مشاهده شدهاند. به این ترتیب اگر همه مواد عادی به هم اضافه شوند کمتر از 5 ٪ جهان را تشکیل میدهند. البته اگر دوباره فکر کنیم میبینیم که شاید نباید به موادی که آنها را عادی مینامیم نام عادی بدهیم چراکه بخش کوچکی از عالم را تشکیل میدهد. در این شرایط ماده تاریک چیست؟
آیا جهانهای موازی وجود دارند؟
دنیای موازی مانند شعبهای از دنیای ما عمل میکند و این دو دنیا ارتباط تنگاتنگی با یکدیگر دارند. امکان دارد جنگها در هر یک از این دنیاها نتایج متفاوتی در برداشته باشد یا حیواناتی که در دنیای ما منقرض شدهاند، در دنیای دیگر رشد و تغییر کرده و به حیات خود ادامه میدهند. حتی این امکان نیز وجود دارد که در دنیای دیگر، نسل انسانها به طور کامل منقرض شده باشند. اطلاعات اختر فیزیکشناسان نشان میدهد که فضا-زمان ممکن است مسطح باشد به جای آن که منحنی باشد و این یعنی در تمام جهات فضا-زمان تا بینهایت ادامه خواهد داشت.
اگر چنین باشد پس منطقهای که ما میتوانیم ببینیم و فکر میکنیم جهان هستی باشد فقط قسمتی در بینهایت است، اما همزمان فیزیک کوانتوم به ما میگوید فقط تعداد محدودی از تنظیمات ذرات (۱۰^۱۰^۲۲) در هر تکهی کیهانی میتواند وجود داشته باشد و با این تعداد محدود در تکههای نامحدود از جهان، ذرات مجبورند تنظیمات خود را بارها و بارها تا بینهایت تکرار کنند. این به معنای داشتن بی نهایت جهان موازی است؛ جهانهایی دقیقا مانند ما، همینطور جهانهایی تنها با یک تفاوت از جهان ما، جهانهایی با دو تفاوت و … آیا این منطق اشتباهی دارد یا نتیجه عجیب آن درست است؟ و اگر درست است آیا ما بالاخره میتوانیم حضور جهانهای موازی را آشکار کنیم؟
ماده و پاد ماده
اختلاف روشنی بین نسبت این دو یعنی ماده و پاد ماده وجود دارد. تصور میشد مقدار مساوی ماده معمول و پاد ماده در جهان اولیه وجود دار؛ ذراتی با جرم مشابه ولی بار مخالف. در حال حاضر جهان با ماده متقارن (و معین) پوشانده شده است. نظریههای بسیاری دربارهی این موضوع وجود دارد، به طور مثال پیدایش ذرات مطلوب یکی از راههای ایجاد ماده است، اما هیچ چیز قطعی بروز نکرده است. رمز و راز چگونگی ”پیروزی" ماده بر پاد ماده، ممکن است در به روز رسانی جدید برخورد دهندهی هادرونی بزرگ سرن آشکار شود.
آیا ما در یک هولوگرام زندگی میکنیم؟
این مورد مغز را متحیر میکند. هر چیزی که ما در جهان میبینیم و حس میکنیم و تجربه میکنیم، در واقع ممکن است دو بعد فضایی داشته باشند. یک هولوگرام دو بعدی، شبیه هولوگرامی است که بر روی پشت یک کارت اعتباری است؛ میتواند همه اطلاعات یک عکس سه بعدی را داشته باشد اما تنها دو بعد دارد. برخی از دانشمندان فرض کردهاند که جهان ما شبیه یک هولوگرام موجود بر روی یک کارت اعتباری است؛ به نظر میرسد فضا سه بعد دارد، اما به نوبه خود ممکن است این تجسمی از یک جهان دو بعدی فراتر از درک ما باشد.
بخش مرکز یادگیری سایت تبیان،تنظیم:نیلوفر یاقوتی