بی نهایت - بخش سوم

تاریخ علم فیزیک تصریح می کند که هر گاه یک بی نهایت در مدلها و فرمولهای نظری پدید می آید، به معنای آن است که یک پدیده جدید حاصل خواهد شد که اساسا با آنچه همین فرمولها تعریف می کنند، متفاوت است.

برای مثال در فرمولهای آئرودینامیک، هنگامیکه سرعت یک جسم در هوا به سرعت صوت نزدیک می شد، یک بی نهایت پدید می آمد ، یعنی مقاومت هوا نسبت به حرکت این جسم. این بدان معنا بود که حرکت مافوق صوت غیر ممکن است. همزمان هواپیماهایی ساخته شد که با سرعت مافوق صوت پرواز می کردند! مشخص بود که تئوری و فرمولهای مربوطه با فرضهای اشتباهی طراحی شده اند. نکته اینجاست که در سرعتهای نزدیک به صوت در مقابل جسم، یک موج ضربه پدید آمده و جهشی در چگالی و فشار محیط در جلوی موج رخ می دهد. بنابراین در علم آئرودینامیک حالت ناپیوستگی محیط مد نظر قرار گرفت و فرمولها تصحیح شد و بی نهایت محو گردید. اکنون این معادلات، مقادیر درست و محدودی را برای مقاومت در مقابل حرکت مافوق صوت ارائه می دهند. فرض پیوستگی محیط به یک بی نهایت اشتباه ختم شد. جالب است بدانید که فرض پیوستگی انرژی نیز به بی نهایتی غلط می رسید که فاجعه فرابنفش را موجب می شد. ظاهرا در جهان پیوستگی وجود ندارد و کوانتوم بر این اساس بنا شده است.

در حالت معمول یک کمیت فیزیکی بی نهایت ، بی معناست. اگر در معادله ای یک کمیت فیزیکی محدود مانند X کمیت فیزیکی دیگری مانند Y را به بی نهایت برساند، بدین معنی است که رسیدن به حد X امکان پذیر نیست. مثلا در معادلات نسبیت خاص ، یک جسم دارای جرم سکون نمی تواند به سرعت نور برسد، زیرا جرم آن به سمت بی نهایت میل می کند ( اینکه فوتونها با سرعت نور پیش می روند به خاطر این است که جرم سکون آنها صفر است). اما اگر تجربه نشان داد که رسیدن به X امکان پذیر است، آنگاه باید معادله مربوطه یا تصحیح شود یا از اساس کنار گذاشته شود. اگر زمانی تجربه نشان دهد که ذرات می توانند به سرعت نور برسند ، معادلات نسبیت در خطر نابودی یا اصلاح قرار می گیرند. البته این نوع اصلاحات می تواند باب یک تئوری جدید و عمیق را بگشاید.

یک نمونه تاریخی از پدید آمدن بی نهایت در فیزیک، مربوط است به فاجعه فرا بنفش که انتشار نور توسط یک جسم داغ را تفسیر می کند. نظریه کلاسیک پیش بینی می کرد که چگالی امواج نوری منتشر شده از یک جسم داغ، در یک دمای محدود و قابل دسترس به سمت بی نهایت میل می کند! نتیجه ای که بدون آزمایش غلط بودن آن محرز است! در فیزیک کلاسیک، انرژی پیوسته بود و هر مقداری می توانست داشته باشد. یک بار دیگر فرض پیوستگی، فیزیک را با بی نهایت روبرو کرد. ماکس پلانگ، فیزیکدان مشهور آلمانی، مشکل را در همین جا یافت و با فرض گسسته و کوانتومی بودن انرژی، مسئله را حل کرد تا پایه گذار یکی از انقلابی ترین نظریه های فیزیک شود : فیزیک کوانتومی!

ادامه دارد ...

نویسنده : احمد مصدر – بیگ بنگ

اطلاعات بیشتر در: Universe, Infinity , youtube

نقل از بیگ بنگ

بی نهایت - بخش دوم

بی نهایت - بخش اول

عطف به عتف - نگاهی به پژوهش و ISI در ایران

امید عمومی - نامه به ریاست جمهوری

مرز بین ایمان و تجربه  

نامه سرگشاده به حضرت آیت الله هاشمی رفسنجانی

آخرین مقالات