نظریه سی پی اچ بر اساس تعمیم سرعت نور از انرژی به ماده بنا شده است.
سی پی اچ در ژورنالها
|
جهان در پوست گردو
|
|
كتاب جهان در پوست گردو يكى از پر فروش ترين كتاب هاى علمى عامه فهم است كه توسط استفن هاوكنيگ برترين فيزيكدان معاصر تاليف شده است كه خوانندگان شرق نقدى بر آن را روز شنبه ۲۲ فروردين در صفحه كتاب خوانده اند.از اين پس به تدريج ترجمه اين كتاب را در صفحه علم خواهيم خواند. انــتظار نداشتم كتاب عامه فهم من، تاريخچه زمان (A Brief History of Time) به چنين موفقيتى دست يابد. اين كتاب طى چهار سال در صدر پرفروش ترين كتاب هاى ساندى تايمز لندن بود. هيچ كتاب ديگرى چنين مدت طولانى در صدر نبود، و مخصوصاً از اين لحاظ چشمگير است كه اين عنوان به يك كتاب علمى تعلق گرفت كه خواندن آن چندان هم لذت بخش نيست. پس از آن مردم مدام از من مى پرسيدند كتاب بعدى را كى خواهم نوشت. اما من از نوشتن كتاب بعدى خوددارى مى كردم، چرا كه نمى خواستم كتابى با نام «دنباله تاريخچه زمان» يا «تاريخ مشروح تر زمان» بنويسم، گذشته از آن مشغول پژوهش بودم. اما بعداً جاى خالى كتاب ديگرى را كه درك آن آسان تر باشد، احساس كردم. كتاب تاريخچه زمان به شيوه خطى تنظيم شده بود، به طورى كه هر فصل آن دنباله فصل قبلى بود و منطقاً به فصل هاى پيش از خود مربوط مى شد. اين شيوه براى بعضى از خوانندگان كتاب جالب بود، اما بعضى ديگر در همان فصل هاى اول سردرگم شده و هيچ گاه به مطالب هيجان انگيز فصل هاى بعد نمى رسيدند. در مقابل كتاب حاضر شباهت زيادى به درخت دارد: فصل هاى ۱ و ۲ تنه اصلى درخت را تشكيل مى دهد كه ساير فصل ها از آن منشعب مى شود. اين شاخه ها نسبتاً مستقل از يكديگر هستند و خواننده مى تواند پس از مطالعه فصل هاى اول و دوم، به هر ترتيبى كه مايل است، بقيه فصل ها را مطالعه كند. موضوعات اين كتاب به حوزه هايى مربوط مى شود كه پس از انتشار كتاب تاريخچه زمان در مورد آنها پژوهش كرده يا انديشيده ام. به همين دليل اين كتاب نشان دهنده تصويرى از بعضى از پرجنب وجوش ترين حوزه هاى تحقيقات جديد است. علاوه بر آن كوشيده ام كه در هر فصل نيز از ساختار خطى واحد اجتناب كنم. همانند كتاب تاريخچه مصور زمان (The Illustrated Brief History of Time) كه در سال ۱۹۹۶ منتشر شد، تصويرها و شرح عكس ها، مسير ديگرى براى درك متن كتاب فراهم مى آورد. ستون ها و حواشى نيز مجال ديگرى، بيش از آنچه كه در متن اصلى ممكن است، براى كنكاش در بعضى از موضوعات خاص در اختيار ما مى گذارد. در سال ۱۹۸۸ كه براى اولين بار كتاب تاريخچه زمان منتشر شد، به نظر مى رسيد كه تئورى همه چيز (Theory of Everything) نهايى كاملاً در افق ديد ما قرار دارد. از آن زمان تاكنون وضعيت ما چه تغييرى كرده است؟ آيا به هدفمان نزديك تر شده ايم؟ همان طور كه در اين كتاب شرح خواهم داد، از آن زمان تاكنون پيشرفت هاى زيادى صورت گرفته است. اما هنوز در سفريم و پايان آن در ديدرس ما نيست. يك ضرب المثل قديمى مى گويد با اميد سفر كردن لذت بخش تر از رسيدن است. كاوش براى اكتشاف محرك خلاقيت ما در تمام حوزه ها و از جمله علم است. اگر به پايان راه برسيم، روح آدمى افسرده شده و مى ميرد. اما من فكر مى كنم هيچ گاه دچار سكون نخواهيم شد: حتى اگر وسعت حوزه ها افزايش پيدا نكند، بر پيچيدگى آنها افزوده خواهد شد، و بنابراين هميشه در مركز افق در حال گسترشى از احتمال ها قرار داريم. مى خواهم خوانندگان را در شور و شوق ناشى از اكتشاف هايى كه صورت مى گيرد و تصويرهايى از واقعيت كه هر روزه سر برمى آورد، سهيم سازم. در اين كتاب بيشتر روى حوزه هايى تمركز كرده ام كه خود روى آنها كار كرده ام، چرا كه برايم ملموس تر است. جزئيات اين تحقيق ها بسيار فنى است، اما به نظر من ايده هاى كلى را مى توان بدون نياز به رابطه هاى پيچيده رياضى بيان كرد. فقط اميدوارم كه در ارائه اين دستاوردها موفق شده باشم. براى تاليف اين كتاب ازكمك هاى بسيارى برخوردارشدم. به ويژه مايلم از توماس هرتوگ (Thomas Hertog) و نيل شيرر(Neel Shearer) براى يارى شان در تهيه شكل ها، شرح عكس ها و حاشيه ها، آن هريس (Ann Harris) و كيتى فرگوسن(Kitty Ferguson) كه ويراستار دستنويس (يا به عبارت دقيق تر ويراستار فايل هاى كامپيوترى؛ چون من تمام مطالب را به صورت الكترونيك مى نويسم) بودند فيليپ دان (Philip Dunn) از Book Laboratory و Moonrunner Design كه تصويرها را تهيه كرده اند، تشكر كنم. اما گذشته از اين، مايلم از تمام كسانى كه زندگى طبيعى را براى من امكان پذير ساختند تا من بتوانم به پژوهش هاى علمى بپردازم، تشكر كنم. بدون يارى آنان، اين كتاب نوشته نمى شد.
تئورى نسبيت عام اينشتين فضا و زمان را از زمينه اى غيرفعال كه حوادث در آن روى مى دهند به عامل فعالى بدل ساخت كه در رويداد هاى جهان موثر است. اين امر به بروز مسئله اى مهم منجر شده است كه در قرن بيست و يكم پيشاپيش علم فيزيك قرار دارد. جهان انباشته از ماده است و ماده، فضا زمان را خميده مى سازد، به گونه اى كه اجسام جذب يكديگر مى شوند. اينشتين دريافت كه اين معادله جوابى ندارد كه يك جهان ايستا را كه با گذشت زمان بدون تغيير مى ماند، توصيف كند. اينشتين به جاى آنكه از ايده جهان پايدار كه وى و اكثر مردم به آن اعتقاد داشتند دست بكشد، با افزودن عبارتى به نام ثابت كيهان شناختى (cosmological constant) اين معادله را تغيير داد، به طورى كه فضا زمان را در جهتى ديگر خميده مى ساخت و بنابراين اجرام از يكديگر دور مى شدند. اثر دافعه ثابت كيهان شناختى مى توانست اثر جاذبه ماده را خنثى كرده و بدين ترتيب راه حلى براى جهان ايستا فراهم آورد. اين مورد يكى از بزرگ ترين فرصت هاى فيزيك نظرى بود كه از دست رفت. اگر اينشتين به معادله اوليه خود پايبند بود، مى توانست پيش بينى كند كه جهان يا بايد در حال انبساط يا در حال انقباض باشد، ولى باز هم مثل گذشته، احتمال وجود جهان وابسته به زمان تا دهه ۱۹۲۰ كه رصد هايى با استفاده از تلسكوپ ۱۰۰ اينچى مونت ويلسون (Mount Wilson) انجام گرفت، چندان جدى تلقى نشد. با اين مشاهدات مشخص شد كه كهكشان هايى كه از ما دورترند، با سرعت بيشترى از ما فاصله مى گيرند. جهان در حال انبساط است، به طورى كه فاصله بين هر دو كهكشان با گذشت زمان به طور پيوسته افزايش مى يابد اين كشف نياز به ثابت كيهان شناسى را به منظور ايجاد حالتى ايستا براى جهان، منتفى ساخت. بعد ها اينشتين از ثابت كيهان شناسى با عنوان بزرگ ترين اشتباه زندگى خود ياد كرد. با اين همه اكنون به نظر مى رسد ثابت كيهان شناسى چندان هم اشتباه نبوده است. مشاهدات جديد كه در فصل سوم شرح داده شده است بيان مى كند كه شايد ثابت كيهان شناسى كوچكى وجود داشته باشد. نسبيت عام بحث در مورد سرآغاز انجام جهان را كاملاً تغيير داد. جهان ايستا مى توانست تا ابد باقى بماند يا مى توانست به همين شكل كنونى خود در زمان هاى گذشته خلق شده باشد. با اين همه اگر امروزه كهكشان ها از يكديگر دور مى شوند، لزوماً در گذشته به يكديگر نزديك تر بودند. حدود ۱۵ ميليارد سال پيش تمام اين اجرام مى بايست بسيار نزديك به يكديگر باشند و چگالى آنها بسيار زياد باشد. جورج لماتره (G.Lemaitre) كشيش كاتوليك كه اولين كسى است كه به پژوهش در مورد منشاء جهان پرداخت، اين حالت را «ذره اوليه» (primeval atom) نامگذارى كرد كه ما امروزه آن را انفجار بزرگ (Big Bang) مى ناميم. به نظر مى رسد اينشتين هيچ گاه ايده انفجار بزرگ را جدى تلقى نكرد. ظاهراً وى تصور مى كرد كه اگر حركت كهكشان ها طى زمان را رو به گذشته دنبال كنيم، مدل ساده جهان در حال انبساط با شكست مواجه مى شود. از طرف ديگر سرعت هاى كم كهكشان هايى كه از كنار يكديگر عبور مى كنند، باعث مى شود كه به يكديگر نرسند. وى فكر مى كرد ممكن است جهان در گذشته يك مرحله انقباض را پشت سر گذاشته و طى يك جهش به مرحله كنونى انبساط با چگالى نسبتاً متوسط رسيده است. به هر حال امروزه مى دانيم براى آنكه اين ميزان از عنصر هاى سبكى را كه در اطراف خود مشاهده مى كنيم طى واكنش هاى هسته اى در جهان اوليه توليد شود، دانسيته جهان مى بايست حداقل ده ها تن بر سانتى متر مكعب و دمايش ده ها ميليارد درجه باشد. حتى بيشتر از اين؛ مشاهده پس زمينه پرتو هاى ريز موج تاكيد مى كند كه شايد چگالى جهان يك تريليون تريليون تريليون تريليون تريليون تريليون (عدد يك با ۷۲ صفر جلوى آن) تن بر سانتى متر مكعب بود. علاوه بر آن امروزه مى دانيم تئورى نسبيت عام اينشتين جهش از مرحله انقباض به مرحله انبساط كنونى را مجاز نمى داند. همان طور كه در فصل ۲ شرح خواهم داد، من و راجر پن رز (R.Penrose) توانستيم نشان دهيم كه نسبيت عام آغاز جهان با انفجار بزرگ را پيشگويى مى كند. بنابراين تئورى اينشتين بيانگر آن است كه زمان آغازى دارد، هر چند كه هيچ گاه اين نظر خوشايند خود وى نبود. اينشتين حتى با اين نظر موافق نبود كه نسبيت عام پيش بينى مى كند هنگامى كه ستاره هاى سنگين به پايان عمرشان مى رسند و ديگر نمى توانند گرمايى توليد كنند تا با نيروى گرانش خودشان كه آنها را كوچك تر مى كند، مقابله كند، زمان نيز به پايان مى رسد. اينشتين فكر مى كرد كه چنين ستاره هايى بايد نهايتاً فروخفته و به حالت پايانى برسند. اما امروزه، مى دانيم براى ستاره هايى كه جرمشان بيش از دو برابر خورشيد است، هيچ صورت بندى پايانى وجود ندارد. چنين ستاره هايى آن قدر به انقباض خود ادامه مى دهند تا با سياهچاله تبديل شوند. سياهچاله ها، محدوده هايى از فضا زمان است كه چنان خميدگى زيادى دارد كه نور نمى تواند از آنها بگريزد. من و پن رز نشان داديم كه مطابق پيش بينى اينشتين زمان در سياهچاله، هم براى خود ستاره و هم براى فضانورد بخت برگشته اى كه به درون آن سقوط كرده است، به پايان مى رسد. اما هم آغاز و هم پايان زمان جايى است كه معادلات نسبيت عام در آن تعريف نمى شود. بنابراين تئورى نمى تواند پيش بينى كند كه از انفجار بزرگ چه چيزى بايد سربرآورد. به ديده بعضى ها اين موضوع مبين اختيار خداوند براى آغاز جهان مطابق اراده اوست،بعضى ها هم فكر مى كنند كه آغاز جهان بايد تحت سيطره همان قوانينى باشد كه در زمان هاى ديگر جارى است. همان طور كه در فصل ۳ خواهم گفت، براى دستيابى به اين هدف پيشرفت هايى نيز داشتيم، اما هنوز به درك كاملى از مبدأ جهان دست نيافتيم. دليل آنكه نسبيت عام در انفجار بزرگ با شكست مواجه مى شود آن است كه با تئورى كوانتوم، يكى ديگر از تحولات فكرى بزرگ ابتداى قرن بيستم، سازگار نبود. اولين گام به سوى تئورى كوانتوم در سال ۱۹۰۰ برداشته شد، در آن زمان ماكس پلانك (M.Plank) مقيم برلين كشف كرد تابش هاى ساطع شده از يك جسم كه تا دماى سرخ گرم شده است، فقط وقتى قابل تفسير است كه نور به صورت بسته هاى مجزايى كه كوانتا (Quanta) ناميده مى شود، جذب يا نشر شود. اينشتين در سال ۱۹۰۵ كه در اداره ثبت اختراعات مشغول به كار بود، مقاله اى تحول آفرين نگاشت و در آن نشان داد كه فرضيه كوانتوم پلانك مى تواند پديده فتوالكتريك را تشريح كند. در اين پديده بعضى فلزات هنگام برخورد نور، از خود الكترون نشر مى كنند. اين پديده اساس آشكارسازهاى جديد نور و دوربين هاى تلويزيونى است و به خاطر همين پژوهش است كه اينشتين جايزه نوبل فيزيك را از آن خود ساخت. اينشتين پژوهش هاى خود در زمينه كوانتوم را تا دهه ۱۹۲۰ ادامه داد، اما وى عميقاً از نتايج تحقيق هاى انجام شده توسط ورنر هايزنبرگ، W.Heisenberg ِ) در كپنهاگ، پاول ديراك (P.Dirac) در كمبريج و اروين شرودينگر (E.Schrodinger) در زوريخ و تصوير جديدى از واقعيت را كه آن را مكانيك كوانتوم مى ناميدند، مشوش شد. از اين پس ذرات ريز مكان و سرعت دقيقاً مشخصى نداشتند. در عوض، شخص هر چه دقيق تر موقعيت ذره را معين كند از دقتش در تعيين سرعت ذره كاسته مى شود و برعكس. اينشتين از وجود اين عنصرهاى تصادفى و غيرقابل پيش بينى در قوانين بنيادى به وحشت افتاد و هرگز مكانيك كوانتوم را به طور كامل نپذيرفت. وى احساسش را در اين گفته مشهور بيان كرده است: «خداوند تاس نمى اندازد.» با اين همه اغلب دانشمندان ديگر اعتبار كوانتوم نوظهور را به دليل ارائه تفسير براى گستره وسيعى از پديده هايى كه پيش از آن قابل تبيين نبودند و توافق بسيار عالى آن با مشاهدات پذيرفتند. اين تفسيرها اساس پيشرفت هاى جديد در شيمى، زيست شناسى مولكولى و الكترونيك است و مبانى فناورى اى محسوب مى شود كه جهان را طى ۵۰ سال گذشته متحول كرده است. اينشتين در دسامبر سال ۱۹۳۲ كه از به قدرت رسيدن نازى ها در آينده باخبر شد، آلمان را ترك كرد و چهار ماه بعد از تابعيت خود دست كشيد و بيست سال بعدى زندگى خود را در موسسه تحقيقات پيشرفته در پرينستون نيوجرسى سپرى كرد. نازى ها در آلمان مبارزه اى عليه «علم يهودى» و بسيارى از دانشمندان آلمان كه يهودى بودند به راه انداختند و اين يكى از دلايلى است كه آلمان نتوانست بمب اتمى بسازد. اينشتين و نسبيت هدف اصلى اين مبارزه بودند. وقتى اينشتين را از انتشار كتابى با عنوان «يكصد نويسنده عليه اينشتين» آگاه كردند، پاسخ داد: «چرا يكصد نويسنده؟ اگر اشتباه كرده باشم، يك نفر هم كافى است.» وى پس از پايان جنگ جهانى دوم به متفقين فشار آورد تا سازمانى جهانى براى كنترل بمب اتمى تاسيس كنند. در سال ۱۹۴۸، رياست جمهورى كشور تازه تاسيس اسرائيل را به وى پيشنهاد كردند، اما وى از پذيرش اين پيشنهاد خوددارى كرد. وى زمانى گفت: «سياست امرى زودگذر است، اما معادله ها براى ابد باقى مى مانند.» معادلات نسبيت عام اينشتين بهترين سنگ نوشته مزار و يادبود وى محسوب مى شود. تا جهان باقى است، اين معادلات نيز ماندگارند. جهان طى يكصد سال گذشته بسيار بيشتر از هر قرن ديگرى تغيير يافته است. دليل آن نيز مكتب هاى سياسى يا اقتصادى جديد نيست، بلكه پيشرفت هاى وسيع صورت گرفته در فناورى است كه با رشد علوم پايه ممكن شده است و چه كسى بهتر از اينشتين مى تواند نماد اين پيشرفت ها باشد؟
منبع: شرق
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 |
|
Sub quantum space and interactions from photon to fermions and bosons |
آرشیو موضوعی
|
|
از آغاز کودکی به پدیده های فیزیکی و قوانین حاکم بر جهان هستی کنجکاو بودم. از همان زمان دو کمیت زمان و انرژی بیش از همه برایم مبهم بود. می خواستم بدانم ماهیت زمان چیست و ماهیت انرژی چیست؟