X
تبلیغات
رایتل

دنیای علم و تکنولوژی

اخبار و مقالات مربوط به دنیای علم و تکنولوژی ترجمه شده از منابع معتبر

مسایل حل نشده دنیای فیزیک

در سال 1900 فیزیکدان بریتانیایی لرد کلوین چنین گفت: "اکنون در فیزیک هیچ چیز جدیدی برای کشف کردن وجود ندارد. تمام آنچه باقی مانده اندازه‌گیری دقیق است." در طی سه دهه، مکانیک کوانتوم و نظریه نسبیت اینشتاین، دانش فیزیک را متحول ساختند. امروزه هیچ فیزیکدانی جرات اظهار این مطلب را ندارد که دانش فیزیکی ما ازدنیای پیرامون حتی نزدیک به تکامل است. در تباین با این امر باید گفت که هر کشف جدیدی قفلی است بر یک جعبه از معماهایی بزرگتر و بزرگتر از ابهامات فیزیکی. در این مقاله برخی از بزرگترین رازهای دنیای فیزیک معرفی شده است.


انرژی تاریک چیست؟

با وجودی که گرانش تمایل به درون کشیدن اجرام و آهسته کردن سرعت دور شدن کهکشانها از یکدیگر دارد، دنیا با سرعتی فزاینده منبسط می شود. برای توضیح دلیل این پدیده ستاره شناسان یک عامل نادیدنی را پیشنهاد کرده اند که با گرانش مخالفت کرده و فضا-زمان را به بیرون گسترش می دهد. این عامل نامرئی انرژی تاریک نام دارد. در پذیرفتنی ترین مدل از انرژی تاریک، آن را یک ثابت کیهان شناسی فرض می کنند: یک خاصیت ذاتی خود فضا که فشاری منفی وارد کرده و فضا را گسترش می دهد. برپایه نرخ اندازه گیری شده برای گسترش فضا، دانشمندان به این نتیجه رسیده اند که حدود 70 درصد جهان از انرژی تاریک تشکیل شده است. اما هیچکس نمی داند کجا باید به جستجوی آن برآییم.


ماده تاریک چیست؟

شواهد متقنی وجود دارد که حدود 84 درصد ماده موجود در دنیا هیچ نوری از خود ساتع نکرده یا جذب نمی کند. "ماده تاریک" قابل دیدن مستقیم نیست و هنوز به روشهای غیرمستقیم آشکارسازی نشده است. وجود ماده تاریک و خواص آن از آثار گرانشی وارد بر ماده مشهود، تشعشع و ساختار کیهان قابل اثبات است. دانشمندان بر این باورند که این ماده تاریک در مرزهای کهکشانها نقش غالب را دارد و شاید از ذرات چرجرمی با کنش ضعیف برهم (یا WIMP ها) تشکیل شده است. در سراسر کره زمین آشکارسازهای زیادی برای این ذرات نصب شده اند لیکن تاکنون نتیجه ای بدست نیامده است. یکی از تازه ترین مطالعات انجام شده چنین پیشنهاد نموده است که ماده تاریک ممکن است از جریانهای بلند ریزدانه در سراسر کیهان ناشی شود که از زمین مانند رشته های مو ساتع می شوند.


چرا یک پیکان زمان باید وجود داشته باشد؟

بواسطه خاصیتی کیهانی به نام آنتروپی، زمان همواره در حال پیش رفتن است. آنتروپی به بیان ساده به عنوان سطح بی نظمی تعریف می شود که همواره در حال افزایش است و به هیچ طریق نمی توان پس از ایجاد آنتروپی، سطح آن را کاهش داد. این حقیقت که آنتروپی در حال افزایش است موضوع مباحثات منطقی است: تعداد آرایش های نامنظم ذرات بیش از آرایش های منظم آنهاست. بنابراین هر زمان که اشیا تغییر می کنند، به بی نظمی دچار می شوند. اما در اینجا یک سوال بنیادی پیش می آید: چرا آنتروپی در گذشته آنقدر کم بوده است؟ به بیان دیگر، چرا کیهان در آغاز خود آنقدر منظم بوده یعنی زمانی که مقدار عظیمی انرژی در فضای کوچکی متراکم بوده است.


آیا جهان های موازی وجود دارند؟

داده های ستاره شناسی چنین القا می کنند که فضا-زمان بجای منحنی بودن می تواند مسطح باشد و در نتیجه تا ابد گسترش آن ادامه خواهد داشت. اگر چنین باشد، ناحیه ای که می توانیم ببینیم (که از آن به عنوان کیهان تعبیر می‌شود) تنها تکه ای در یک یک کیهان چندگانه بطور نامحدود بزرگ است. در عین حال، قوانین مکانیک کوانتوم چنین اجبار می‌کنند که در هر تکه از کیهان تنها تعداد محدودی از پیکربندی های ممکن ذرات می توانند وجود داشته باشند. بنابراین با فرض وجود تعدادی نامتناهی از تکه های کیهانی،  آرایش های ذرات مجبور به تکرار شدن در آنها هستند: یعنی تکه‌های کیهانی درست مانند آنچه ما در آن زندگی می‌کنیم (شامل فردی دقیقا مثل شما!) ممکن است وجود داشته باشند. گستره آنها از تکه‌های کیهانی است که تفاوت آنها فقط در موقعیت یک ذره است تا تکه هایی که کاملا با هم تفاوت دارند.


سرنوشت کیهان چیست؟

سرنوشت نهایی کیهان قویا به یک ضریب بامقداری در حال حاضر نامعلوم به نام ضریب گاما بستگی دارد. گاما میزانی از چگالی ماده و انرژی در سراسر کیهان است. اگر گاما بزرگتر از 1 باشد، فضا-زمان مانند سطح یک کره عظیم بسته خواهدبود. اگر هیچ انرژی تاریکی وجود نداشته باشد، چنین جهانی نهایتا از انبساط باز خواهد ایستاد و شروع به منقبض شدن می نماید بطوریکه در پایان به درون خود فروریخته و رمبش عظیم را موجب می شود. اگرکیهان بسته بوده و لیکن انرژی تاریک وجود داشته باشد، کیهان کروی شکل برای همیشه انبساط می یابد (مانند توپ در حال باد شدن).

از سوی دیگر اگر گاما کوچکتر از 1 باشد، هندسه فضا مانند سطح یک زین اسب باز است. در این حالت، سرنوشت نهایی یک انجماد عظیم به دنبال یک شکاف عظیم خواهد بود: ابتدا شتاب رو به بیرون کیهان باعث جدایی کهکشان ها و ستاره‌ها خواهد شد و تمامی ماده را منجمد و پراکنده باقی خواهد گذاشت. سپس شتاب گسترش جهان چنان قدرتمند خواهد شد که براثرات نیروهای نگهدارنده اتمها کنار یکدیگر غلبه کرده و همه چیز درکیهان به ذرات مجزا از هم خواهد گسیخت.

اگر مقدار گاما برابر 1 باشد، کیهان مسطح است و مانند یک صفحه نامتناهی در تمامی جهات گسترش خواهد یافت. اگر انرژی تاریکی وجود نداشته باشد، چنین جهان مسطحی برای همیشه انبساط می یابد لیکن شتاب این گسترش رو به کاهش دارد که نهایتا به توقف منجر می شود. اگر انرژی تاریک وجود داشته باشد، انبساط فزاینده جهان به از هم گسیختگی بزرگ نهایی منجر خواهد شد. صرفنظر از نحوه ریواد این سناریو، همچنانکه پاول ساتر در مقاله ای به تاریخ دسامبر 2015 بطورمشروح مورد بحث قرار داده است، کیهان در حال مرگ است.


منبع:

http://www.livescience.com/34052-unsolved-mysteries-physics.html


تاریخ ارسال: شنبه 28 اسفند‌ماه سال 1395 ساعت 10:25 ق.ظ | نویسنده: اصغر ناصری | چاپ مطلب 0 نظر