English

Contact us

نظر دهید

تماس با ما

فارسی

اخبار

آرشیو مقالات

پديده هاى ناشناخته در علم

ماده تاريك

اگر كامل ترين شناختى را كه اكنون نسبت به نيروى گرانش داريم، براى تبيين چگونگى چرخش كهكشان ها به كار بگيريم با مسئله عجيبى مواجه خواهيم شد: كهكشان ها با چنان سرعتى در حال چرخشند كه بايد تاكنون مضمحل مى شدند. به عبارت ديگر، در كهكشان ها آنقدر جرم وجود ندارد كه آنها را با سرعتى كه اكنون مشاهده مى كنيم به چرخش درآورد. «ورا روبين» (Vera Rubin) اخترشناس موسسه كارنگى واشينگتن، اولين كسى بود كه در دهه ۱۹۷۰ به اين مسئله عجيب و ناشناخته پى برد. بهترين عكس العمل فيزيكدان ها براى حل اين مسئله آن بود كه فرض كنند ماده بيشترى در فضاى درون كهكشان ها وجود دارد؛ ماده اى كه براى ما غير قابل مشاهده است. اما مشكل اساسى در اينجا است كه تاكنون هيچ كس نتوانسته در مورد چيستى اين «ماده تاريك» توضيح قابل قبولى ارائه دهد. در واقع بايد گفت كه مسئله «ماده تاريك» شكافى اساسى را در دانش امروز بشر ايجاد كرده است. مشاهدات اخترشناسى حاكى از آن است كه ماده تاريك بايد حدود ۹۰ درصد كل جرم جهان را تشكيل دهد و اين مسئله وحشتناكى است كه ما از ماهيت اين ۹۰ درصد جرم جهان هيچ چيز ندانيم.
 

نتايج آزمايشات هوميوپاتى

«مادلين انيس» (Madeleine Ennis)، دانشمند داروشناس دانشگاه كوئينز ايرلند از مخالفان سرسخت هوميوپاتى (Homeopathy) بود. در هوميوپاتى گفته مى شود كه اگر يك ماده دارويى را در آب حل كرده و فرآيند انحلال را آن قدر ادامه دهيم كه به لحاظ آمارى حتى يك مولكول از ماده مزبور نيز در حجم مورد نظر باقى نماند، اثر دارويى اين آب (كه از نظر علم شيمى عملاً با آب خالص تفاوتى ندارد) همچنان حفظ مى شود. اما مخالفت «انيس» با هوميوپاتى همچنان ادامه داشت تا زمانى كه تصميم گرفت عملاً دست به كار شده و با انجام آزمايشى علمى، يك بار براى هميشه پوچ بودن هوميوپاتى را نشان دهد. او در مقاله اى كه اخيراً منتشر كرده آزمايش هاى گروه خود را در مورد تاثير هاى محلول فوق خالص هيستامين روى گلبول هاى سفيد خون كه در بروز التهاب مؤثر بودند توضيح مى دهد. آزمايش «انيس» در چهار آزمايشگاه علمى ديگر نيز عيناً تكرار شده و با كمال شگفتى مشخص شده است محلول هاى - هوميوپاتيك هيستامين - آنقدر رقيق شده اند كه احتمال وجود حتى يك مولكول هيستامين نيز در حجم معينى از آنها وجود ندارد، دقيقاً همانند هيستامين عمل مى كنند (Inflammation Research, vol.53,p.181). «انيس» در انتهاى مقاله خود چنين مى نويسد: «از آنجايى كه ما از توضيح اين پديده عجيب و غريب عاجز بوديم، نتيجه آزمايش هاى خود را منتشر كرديم تا بدين وسيله ديگران نيز به تحقيق بيشتر در مورد اين مسئله تشويق شوند.» و ادامه مى دهد: «اگر آنچه اتفاق افتاده واقعيت داشته باشد، تاثيرات ژرفى بر علم خواهد گذاشت و در آن صورت ناگزير خواهيم بود در بنيادهاى تمامى فيزيك و شيمى تجديد نظر كنيم.» 
 

سيگنال فضايى ناشناخته 

«جرى امان» (Jerry Ehman) از دانشگاه ايالتى اوهايو در ۱۵ آگوست ۱۹۷۷ اين سيگنال اسرارآميز را با استفاده از راديوتلسكوپ بيگ اير (Big Ear به معناى گوش بزرگ) ثبت كرد. طول زمانى اين سيگنال ۳۷ ثانيه بود.

امروزه پس از گذشت ۲۸ سال هنوز هيچ كس منبع آن سيگنال ناشناخته را كه از اعماق فضا منتشر مى شد نمى داند. «امان» مى گويد: «هنوز هم در پى توضيح قابل قبولى در مورد منبع آن سيگنال عجيب هستم.»

اين سيگنال كه از سوى منبعى در صورت فلكى قوس منتشر مى شد، محدوده فركانسى باريكى حول و حوش ۱۴۲۰ مگاهرتز داشت. اين فركانس در محدوده اى از فركانس ها واقع است كه براساس توافق هاى بين المللى براى استفاده هاى مخابراتى ممنوع بوده و از آن استفاده نمى شود و همين امر، احتمال اينكه سيگنال ثبت شده، حاصل از تداخل امواج مخابراتى زمينى باشد را عملاً منتفى مى كند، اما منابع نجومى ديگرى نيز كه به طور طبيعى تابش مى كنند، عموماً گستره فركانسى بسيار بالاترى دارند. پس منشاء اين سيگنال فضايى اسرارآميز چه بوده است؟ آيا ممكن است اين سيگنال، توسط يك تمدن فرازمينى بسيار پيشرفته و از طريق يك آنتن فرستنده فوق العاده بزرگ و قدرتمند ارسال شده باشد؟
 

انرژى تاريك

اين مسئله يكى از مشهورترين و چالش برانگيزترين مسائل در حوزه فيزيك است. تا سال ۱۹۹۸ تمامى دانشمندان بر اين باور بودند كه سرعت انبساط جهان در حال كاهش است اما در آن سال اخترشناسان با كمال شگفتى كشف كردند كه برعكس، انبساط جهان در حال شتاب گرفتن است. «كاترين فريز» (Katherine Freese)، كيهان شناس دانشگاه ميشيگان در اين باره مى گويد: «نظريه پردازان كه هنوز از اين اكتشاف شگفت انگيز بهت زده هستند، از آن زمان تاكنون براى ارائه توضيحى قابل قبول براى تبيين اين پديده اسرارآميز دست و پا مى زنند. ما اميدواريم كه مشاهده هاى آينده در مورد ابر نواخترها، خوشه هاى كهكشانى و غيره سرنخ هاى جديدى را به ما ارائه دهند.»

يك احتمال آن است كه ويژگى خاصى از خلأ كه اختر فيزيكدان ها آن را «انرژى تاريك» ناميده اند، عامل شتاب گرفتن انبساط جهان باشد. احتمال ديگر آن است كه لازم باشد نظريه نسبيت عام اينشتين را در مقياس هاى كيهان شناختى اصلاح كنيم. به هر حال اين مسئله يكى از بزرگ ترين پرسش هاى بى پاسخ براى بشر امروز است. 
 

اثر پلاسبو

براى نشان دادن اين اثر به يك نفر داوطلب نياز است. آزمايش به اين ترتيب انجام مى شود كه به مدت چندين روز و در هر روز چندين مرتبه توسط عاملى، دردى در بدن شخص داوطلب ايجاد مى شود. در هر بار، درد با استفاده از مرفين از بين مى رود. آزمايش به همين ترتيب تا روز آخر ادامه مى يابد. در روز آخر، بدون اطلاع شخص داوطلب به جاى مرفين از محلول آب نمك (سالين) استفاده مى شود. حدس بزنيد چه اتفاقى مى افتد؟ در كمال شگفتى، سالين درد را از بين مى برد. اين اثر شگفت انگيز، اثر پلاسبو (Placebo Effect) نام گرفته است. 

«فابريتزيو بنوتى» (Fabrizio Benedetti) از دانشگاه تورين ايتاليا، آخرين مرحله از آزمايش پلاسبو را تغيير داد. او در آخرين مرحله آزمايش (كه از آب نمك به جاى مرفين استفاده مى شود) بدون اطلاع شخص داوطلب، ماده اى به نام نالاكزون (Naloxone) را نيز به محلول سالين اضافه نمود (نالاكزون دارويى است كه تاثيرات مرفين را خنثى مى كند). آزمايش نتيجه اى كاملاً غير قابل انتظار داشت. در اين حالت، سالين ديگر درد را از بين نمى برد. اما چگونه مى توان پديده عجيب پلاسبو را توضيح داد؟ اكنون چندين دهه است كه پزشكان اين اثر را كه حاكى از تاثير ذهن انسان بر روى جسم او است، مى شناسند. نتايج جديد حاصل از افزودن نالاكزون به آزمايش پلاسبو نيز به خوبى نشان مى دهد كه ذهن مى تواند اثرى معادل فرآيندهاى بيوشيميايى در بدن داشته باشد.

بنوتى در آزمايش ديگرى نشان داد كه طى آزمايش پلاسبو حتى مى توان رعشه عضلانى را در بيماران مبتلا به پاركينسون كاهش داد (و به ياد داشته باشيد كه اين كار، تنها با استفاده از محلول آب نمك انجام مى شود!) (Nature Neuroscience, vol.7,p.587). او در مورد نتايج اين آزمايشات مى گويد: «يك چيز مسلم است و آن اين است كه ذهن بر روى سيستم بيوشيميايى بدن تاثير مى گذارد.» اما مسئله اساسى آن است كه اكنون هيچ توضيح علمى براى تبيين چگونگى تاثير متقابل ذهن- جسم وجود ندارد. 
 

مسير عجيب و غريب كاوشگر پايونير

اين داستان واقعى مربوط به دو سفينه فضايى است. كاوشگر اول يعنى پايونير ۱۰ در ۱۹۷۲ و ديگرى يعنى پايونير ۱۱ يك سال بعد از آن به فضا پرتاب شد. هر دوى اين كاوشگرها طى اين مدت (بيش از ۳۰ سال) در حال دور شدن از سياره ما و عبور از نواحى كاوش نشده منظومه شمسى بودند. اما مسئله عجيب در مورد آنها مسيرى است كه تاكنون در اعماق فضا پيموده اند.

اندازه گيرى ها نشان مى دهد كه نيرويى ناشناخته در اعماق فضا سبب شتاب گرفتن و افزايش سرعت اين كاوشگرها شده است. هرچند ميزان اين شتاب اندك است (حدود يك نانومتر بر مجذور ثانيه يا معادل يك ده ميليارديم شتاب گرانش زمين) اما همين شتاب اندك تاكنون موجب تغيير مسير پايونير ۱۰ به اندازه ۴۰۰ هزار كيلومتر نسبت به مسير پيش بينى شده گرديده است. در مورد پايونير ۱۱ هرچند كه ارتباط مركز كنترل ناسا با اين كاوشگر در سال ۱۹۹۵ قطع شد اما تا آن زمان، ميزان تغيير مسير آن از مسير پيش بينى شده دقيقاً مشابه پايونير ۱۰ بوده است. اما چه اتفاقى براى اين دو سفينه در اعماق فضا افتاده است؟

هيچ كس پاسخ اين پرسش را نمى داند. تاكنون چندين فرضيه نظير وجود خطاى نرم افزارى، تاثير باد خورشيدى و همچنين وجود نشتى در منبع سوخت اين كاوشگرها مطرح شده اند، اما بررسى هاى بيشتر تمامى اين فرضيه ها را رد كرده است. بنابراين ممكن است عامل اين نيرو، نوعى تاثير گرانشى باشد كه براى بشر كاملاً ناشناخته است. در واقع برخى از فيزيكدان ها كه از توضيح اين پديده اسرارآميز درمانده شده اند، آن را با برخى پديده هاى غيرقابل توضيح ديگر (نظير انرژى تاريك و يا متغير بودن ثابت هاى بنيادين فيزيك) مرتبط مى دانند.به هر حال دانشمندان براى بررسى دقيق تر اين مسئله نيازمند ارسال كاوشگر جديدى به مرزهاى منظومه شمسى هستند تا به طور ويژه به بررسى تاثيرهاى ناشناخته و غيرعادى گرانش در آن منطقه بپردازند. بنابر نظر برخى فيزيكدان ها، چنين بررسى هايى ممكن است به نگرشى كاملاً جديد در فيزيك منجر شود.

همجوشى هسته اى سرد

به نظر مى رسد پس از گذشت ۱۶ سال از مطرح شدن اين پديده، موج همجوشى سرد (Cold Fusion) دوباره به آزمايشگاه هاى تحقيقاتى جهان بازگشته است. در واقع مسئله همجوشى سرد، هيچ گاه از آزمايشگاه ها كاملاً بيرون نرفت. به عنوان مثال، تنها در آزمايشگاه هاى نيروى دريايى آمريكا در فاصله زمانى ۱۹۸۹ تا ،۱۹۹۹ بيش از ۲۰۰ آزمايش بر روى همجوشى سرد انجام شد تا مشخص شود آيا امكان وقوع واكنش هاى هسته اى انرژى زا در دماى اتاق وجود دارد يا خير و اكنون بسيارى از محققان بر اين باورند كه وقوع چنين پديده شگفت انگيزى ممكن است (واكنشى كه تا پيش از آن تصور مى شد تنها در دماى چندين ميليون درجه اى قلب ستاره ها ممكن است).

اگر همجوشى سرد قابل كنترل شود، بسيارى از مسائل انرژى جهان حل خواهد شد و بنابراين جاى تعجب نيست كه وزارت انرژى آمريكا به نتيجه تحقيقات همجوشى سرد، علاقه مند باشد. وزارت انرژى آمريكا در دسامبر ۲۰۰۴ طى يك بررسى مشروح بر روى مجموعه آزمايش هاى انجام شده در ارتباط با همجوشى سرد اين مسئله را يك مسئله باز اعلام كرد و از تامين منابع مالى براى انجام آزمايش هاى بيشتر در مورد اين پديده ناشناخته خبر داد.

اين حركت وزارت انرژى آمريكا، چرخشى ۱۸۰ درجه اى در باورهاى قبلى محسوب مى شود. اولين گزارش رسمى اين وزارتخانه در مورد مسئله همجوشى سرد به ۱۵ سال پيش بازمى گردد. در آن گزارش آمده بود كه آزمايش هاى «مارتين فلشمن» (Martin Fleischmann) و «استنلى پونز» (Stanley Pons) از دانشگاه يوتا كه براى اولين بار در جهان، امكان وقوع همجوشى سرد را در ۱۹۸۹ مطرح كرده بودند، غير قابل تكرار و احتمالاً نادرست است. اين دو فيزيكدان طى آزمايشى به اين نتيجه رسيده بودند كه با فروبردن الكترودهايى از جنس پالاديم در آب سنگين مى توان مقدار فراوانى انرژى آزاد كرد. آنها معتقد بودند كه اِعمال ولتاژى بر روى الكترودهاى مزبور، منجر به نفوذ و حركت هسته هاى دوتريم در شبكه مولكولى پالاديم شده و با غلبه بر نيروى دافعه الكترواستاتيك، اين هسته ها به همديگر جوش خورده و انرژى آزاد مى كنند. اما مسئله اصلى در مورد پديده همجوشى سرد آن است كه براساس تمامى نظريه هاى پذيرفته شده علمى، وقوع همجوشى هسته اى در دماى اتاق، پديده اى غيرممكن است. «ديويد ناگل» (David Nagel) از دانشگاه جورج واشينگتن در اين باره معتقد است همان گونه كه ۴۰ سال طول كشيد تا پديده ابررسانايى توسط علم تبيين شد، نمى توان امكان وقوع همجوشى سرد را (حتى اگر علم فعلى بشر آن را غيرممكن بداند) ناديده گرفت. 
 

مسئله افق كيهانى

جهان ما در مقياس كيهانى به طرز شگفت انگيزى يكنواخت به نظر مى رسد. اگر از يك سوى جهان قابل مشاهده تا سوى ديگر آن نظر افكنيم، خواهيم ديد كه تابش ريزموج پس زمينه كيهانى (Cosmic Microwave Background Radiation) كه تمامى كيهان را پر كرده است، در سرتاسر جهان دمايى يكسان دارد. ممكن است اين مسئله در نگاه اول، چندان عجيب و غريب به نظر نرسد اما به ياد داشته باشيم كه دو سوى كيهان قابل مشاهده، ۲۸ ميليارد سال نورى با همديگر فاصله دارند و اين در حالى است كه از عمر جهان ما تنها ۱۴ ميليارد سال مى گذرد.

از آنجايى كه هيچ چيز نمى تواند سريع تر از نور حركت كند پس براى تابش گرمايى هيچ راهى وجود نداشته كه در اين مدت كوتاه، از يك افق كيهانى به افق ديگر رسيده و نقاط گرم تر و سردتر را متعادل كرده و تعادل گرمايى موجود در كيهان را كه امروزه مشاهده مى شود ايجاد نمايد.

اين «مسئله افق كيهانى» دردسر بزرگى براى كيهان شناسان محسوب مى شود، آنچنان دردسرى كه در بعضى موارد براى رهايى از آن، دست به دامان راه حل هاى نه چندان معقولى نظير مدل «تورم كيهانى» ((Inflationary Model شده اند (و اصطلاحاً خود را از چاله به چاه انداخته اند). در مدل تورمى چنين فرض مى شود كه كل جهان در اولين لحظات پس از پيدايش خود دچار يك انبساط ناگهانى فوق العاده عظيم شده است، به طورى كه تنها ظرف^۳۳-۱۰ ثانيه، 10⁵⁰ برابر شده است! هرچند با چنين فرضى مى توان مسئله افق كيهانى را حل شده پنداشت، اما همان طور كه «مارتين ريس» (Martin Rees)، اخترفيزيكدان مشهور دانشگاه كمبريج مى گويد: «مشكل اصلى اينجاست كه هيچ كس نمى داند چه عاملى مى توانسته اين انبساط ناگهانى (تورمى) را ايجاد كرده باشد.»

بنابراين در عمل، نظريه تورمى يكى از مسائل جهان را حل مى كند اما مسئله ديگرى به جاى آن ايجاد مى كند. فرض ديگرى كه مى تواند مسئله افق كيهانى را حل كند، فرض متغير بودن سرعت نور است، اما باز هم چرايى اين تغيير، بى پاسخ مى ماند. خلاصه اينكه بايد گفت يكنواختى تابش ريز موج پس زمينه كيهانى، علتى ناشناخته دارد.
 

پرتوهاى كيهانى با انرژى فوق العاده زياد

بيش از يك دهه است كه فيزيكدان ها پرتوهاى كيهانى اى را مشاهده كرده اند كه براساس نظريه هاى موجود نبايد وجود داشته باشند! پرتوهاى كيهانى ذراتى زير اتمى هستند كه با سرعتى نزديك به سرعت نور در گستره كيهان در حركتند. اين ذرات عموماً پروتون  هستند، هرچند كه هسته هاى اتمى سنگين نيز در ميان آنها به چشم مى خورد. دانشمندان بر اين باورند كه منبع برخى از اين پرتوها احتمالاً انفجار هاى عظيم ابر نواخترى است، اما چگونگى ايجاد پرانرژى ترين اين پرتوها - كه پرانرژى ترين ذراتى هستند كه در جهان مشاهده شده اند - هنوز براى بشر ناشناخته است. براساس نظريه هاى پذيرفته شده در فيزيك، اين پرتوهاى كيهانى تنها مى توانند از منبعى در درون كهكشان ما ايجاد شده باشند و نه خارج از آن. اما اخترشناسان هيچ منبعى را در درون كهكشان پيدا نكرده اند كه بتواند چنين ذرات پرانرژى اى ايجاد كند. پس اين ذرات پرانرژى از كجا آمده اند؟
 

ثابت هاى متغير فيزيك 

در سال ،1997 اخترشناسى به نام «جان وب» (John Webb) با همكارى گروهش از دانشگاه نيوساوث ولز استراليا، نورى را كه از اختروش هاى دوردست به زمين مى رسد، تجزيه و تحليل كرد. نور اين اختروش ها طى سفر ۱۲ ميليارد سال نورى تا زمين از ميان ابرهاى ميان ستاره اى حاوى عنصر هاى فلزى نظير آهن، نيكل و كرم عبور مى كنند. وِب دريافت كه انرژى فوتون هاى جذب شده از نور اختروش ها توسط اتم هاى فلزى مزبور با آنچه مورد انتظار است، تفاوت دارد.

اگر چنانچه مشاهد ه هاى انجام شده صحت داشته باشد، تنها توضيح قابل قبول براى اين پديده عجيب آن است كه بايد ثابت آلفا (كه يكى از ثابت هاى بنيادين فيزيك محسوب مى شود) در زمانى كه نور اختروش در حال عبور از ميان ابرهاى ميان ستاره اى بوده، مقدارى متفاوت از مقدار فعلى داشته باشد. اما اين امر خود، تحولى اساسى در علم فيزيك محسوب مى شود، چرا كه آلفا ضريب ثابت فوق العاده مهمى است كه چگونگى برهم كنش نور با ماده را تعيين مى كند. علاوه بر آن، اين كميت براساس نظريه هاى فعلى بايد مقدارى ثابت داشته باشد، چراكه خود به ثابت هاى بنيادين ديگرى نظير بار الكترون، سرعت نور و ثابت پلانك وابسته است (مگر آنكه برخى از اين ثابت هاى بنيادين نيز متغير بوده و با گذشت زمان تغيير كنند).

در ابتدا هيچ فيزيكدانى نمى خواست صحت اندازه گيرى هاى انجام شده توسط وِب را بپذيرد. حتى خود «وب» و تيمش نيز سال ها در تلاش بوده اند تا بلكه خطايى در اندازه گيرى هاى خود بيابند، اما تمامى اين تلاش ها تاكنون بى نتيجه بوده است.

New Scientist,Mar.19.2005 
 

مايل بروكس
ترجمه: شهاب شعرى مقدم
 

نقل از شرق

آخرین مقالات

LEIBNITZ'S MONADS & JAVADI'S CPH

General Science Journal

World Science Database

Hadronic Journal

National Research Council Canada

Journal of Nuclear and Particle Physics

Scientific Journal of Pure and Applied Science

Sub quantum space and interactions from photon to fermions and bosons

مرز بین ایمان و تجربه  

نامه سرگشاده به حضرت آیت الله هاشمی رفسنجانی

اختر فیزیک

اجتماعی

الکترومغناطیس

بوزونها

ترمودینامیک

ذرات زیر اتمی

زندگی نامه ها

کامپیوتر و اینترنت

فیزیک عمومی

فیزیک کلاسیک

فلسفه فیزیک

مکانیک کوانتوم

فناوری نانو

نسبیت

ریسمانها

سی پی اچ

 فیزیک از آغاز تا امروز

زندگی نامه