حل معمای جاذبه، هدف نهایی علم فیزیک
ایزاک نیوتن نظریه جاذبه را در سال 1689 نوشت، و معادلات او تا همین امروز برای پرتاب کاوشگرها به کرانه های دوردست منظومه شمسی به کار گرفته می شود. پس درک ما از جاذبه ممکن است دچار چه اشکالی باشد؟
نظریه نیوتن اشکالاتی دارد. این نظریه مدار عطارد، نزدیک ترین سیاره به خورشید، را درست توضیح نمی دهد و همانطور که نیوتن به خوبی می دانست این نظریه چیزی درباره اینکه نیروی جاذبه چیست به ما نمی گوید. 200 سال طول کشید تا نابغه دیگری به نام آلبرت اینشتین با نظریه ای عمیق تر ظاهر شود. نظریه نسبیت عام اینشتین نیروهایی که ما به صورت قوه جاذبه می بینیم را ناشی از انحنای فضا و زمان (یا دقیقتر بگوییم "فضا-زمان") در اثر اجرام سنگین مانند زمین و خورشید می داند. (یعنی مفهوم نیرو را از گرانش حذف کرد.)
آلبرت آینشتاین
نظریه پیشرفته تر:
این مفهومی عجیب است، اما بسیاری از ما هر روز وقتی در اتومبیل می نشینیم و سیستم موقعیت یاب ماهواره ای (GPS) را روشن می کنیم درحال استفاده از نظریه اینشتین هستیم. حیرت انگیز است که باید این واقعیت که زمین، زمان را خم می کند در محاسبات وارد شود، وگرنه ماهواره های موقعیت یاب هر روز 11 کیلومتر از سر جای خود سُر خواهند خورد. نظریه اینشتین به زیبایی مدار عطارد و پدیده های خیلی پیچیده تر در کیهان را پیش بینی می کند.
رصدخانه لیگو به دنبال مشاهده آثار امواج جاذبه:
شاید سخت ترین آزمون برای نظریه اینشتین در قالب تپ اخترهای (پالسار) دوقلو ظاهر شود: دو ستاره با جرمی معادل خورشید اما فشرده شده در ابعاد یک شهر که هر ثانیه هزاران بار دور یکدیگر می گردند.
نظریه نسبیت پیش بینی می کند که این ستاره های عجیب همزمان با آزاد کردن انرژی به شکل امواج گرانشی، باید در حرکتی مارپیچی به سوی یکدیگر بچرخند.
تغییرات مشاهده شده در رقص شدید تپ اخترهای دوقلو دقیقاً همانقدر است که اینشتین با نظریه اش پیش بینی می کند، اما امواج گرانشی هنوز دیده نشده است. یافتن امواج گرانشی وظیفه ای است که به رصدخانه های "لیگو" (Ligo) در نزدیکی شهرهای سیاتل و نیواورلئان سپرده شده است. امواج گرانشی آنچنان که توسط اینشتین پیش بینی شده یکی از عجیب ترین پدیده های طبیعت است.
امواج جاذبه اگر وجود داشته باشند همین حالا که دارید این گزارش را می خوانید درحال حرکت از میان بدن شما هستند، ساعتتان را سریع و کند می کنند، سرتان را کش می دهند یا فشرده می کنند، اما خوشبختانه به میزانی کمتر از یک ذره تشکیل دهنده اتم. به همین دلیل احساسشان نمی کنید، اما خارق العاده اینکه لیگو ممکن است تاثیر آنها را مشاهده کند. رصد امواج گرانشی موفقیت چشمگیر دیگری برای اینشتین خواهد بود، اما حتی این نیز فیزیکدان هایی مثل من را راضی نمی کند.
به خاطر اینکه ما می دانیم مکان هایی در جهان هست که حتی نظریه اینشتین در آنها جواب نخواهد داد. در قلب سیاهچاله ها، یعنی خورشیدهای عظیمی که فروپاشیده اند و به نقطه ای با چگالی بی نهایت بدل شده اند، اینشتین ناکام خواهد ماند. و حتی حیاتی تر اینکه، در آغاز زمان یعنی هنگام انفجار بزرگ (Big Bang) تصویر اینشتین از فضا و زمان دیگر کفایت نمی کند. بنابراین ما فیزیکدان ها با یک مشکل عمیق روبرو هستیم. اگر واقعا بخواهیم درک کنیم که جهان چگونه و حتی چرا شروع شد، آنوقت باید بدانیم که فضا و زمان در آن لحظه آغازین چگونه بود.
چنین نظریه ای اگر وجود داشته باشد آنچیزی خواهد بود که به نظریه کوانتوم جاذبه معروف است. نظریه ای که از اینشتین پیشی می گیرد و نه تنها در عالم سیارات، ستاره ها و کهکشان ها جواب می دهد، بلکه همچنین در جهان اتمی سیاهچاله ها و در لحظه آغاز جهان نیز کار می کند. و این هدف نهایی علم فیزیک در قرن 21 خواهد بود.
منبع:
