بیگ بنگ: برای هیجان زده شدن در مورد پیشرفت‌های چشمگیر فیزیک نظری، لازم نیست دانشمند باشید. کشفیاتی مانند امواج گرانشی و بوزون هیگز، بدون توجه به اینکه تا چه حد برای شما قابل درک هستند، میتوانند بیانگر زیبایی پیچیده‌ی جهان ما باشند.
به گزارش بیگ بنگ، این سوال در ذهن برخی از مردم شکل می‌گیرد که با وجود اینکه این پیشرفت‌های علمی تاثیر آشکاری بر زندگی روزمره ی آنها ندارد، چرا باید به این پیشرفت‌ها اهمیت داده و هزینه ی زیادی برای آنها صرف شود؟ مطمئناً، مطالعه ی سیاهچاله‌هایی که هزاران سال ِ نوری با ما فاصله دارند بسیار شگفت انگیز است و نبوغ سرشار اینشتین را بیش از پیش برای ما نمایان می‌‌کند ولی آیا تاثیری بر روش زندگی و کار کردن انسان امروزی خواهد داشت؟ در حقیقت گاهی اوقات اینگونه مطالعات نظری در فیزیک، تغییرات شگفت انگیزی در جامعه ی ما دارد. بسیاری از پایه‌های کلیدی و مهم جامعه ی امروزی ما، از ماهواره‌ها گرفته تا کامپیوترها، حاصل مطالعاتی هستند که در زمان خودشان کاربردی به نظر نمی رسیدند.
جهش کوانتومی
در حدود ۱۰۰ سال پیش، مکانیک کوانتومی کاملا یک موضوع نظری بود و فقط برای فهم برخی از ویژگی‌‌های اتم‌ها مطرح شده بود. ورنر هایزنبرگ و اروین شرودینگر، پدران فیزیک کوانتوم، در آن زمان هیچ کاربرد خاصی برای این نظریه در ذهن نداشتند. آنها کارشان را با طرح این سوال آغاز کردند که؛ جهان ما از چه به وجود آمده است؟ مکانیک کوانتومی بیان می کند که بدون ایجاد تغییر اساسی در نگرش خود به یک سیستم نمی توانید آن را مشاهده کنید و این نگرش و اثرات آن بر جامعه دارای ماهیت فلسفی است، نه ماهیتی کاربردی.
اما امروزه، مکانیک کوانتوم پایه ی ساخت نیمه رساناهای به کار رفته در کامپیوترها و گوشی‌های تلفن همراه است. برای ساخت یک نیمه رسانا مورد نیاز در یک کامپیوتر، شما باید مفاهیمی از قبیل چگونگی رفتار الکترون‌ها زمانی که اتم‌ها در یک ماده ی جامد گرد هم آمده اند را با استفاده از مکانیک کوانتوم توضیح و توجیه کنید. در غیر این صورت، مجبور به استفاده از کامپیوترها با لوله‌های خلأ خواهید بود. همزمان با پیشرفت‌های مهم در فیزیک کوانتوم، آلبرت اینشتین در حال تلاش برای فهم بهتر گرانش، نیروی مسلط در کیهان، بود. اینشتین، علاوه بر مشاهده ی گرانش به عنوان نیرویی بین دو ماده، آن را به صورت منحنی فضا-زمان در اطراف هر ماده تشریح کرد، درست مانند یک صفحه ی پلاستیکی که با قرار دادن یک توپ سنگین روی آن خمیده میشود. این توضیح اینشتین، به نظریه ی نسبیت عام معروف شد.
امروزه، رایج‌ترین کاربرد این نظریه در جی پی اس به چشم می‌خورد. به منظور پیدا کردن موقعیت مکانی با استفاده از سیگنال‌های ماهواره ها، ما نیاز داریم که زمان دقیقی که سیگنال از ماهواره جدا میشود و زمانی که به زمین می‌رسد را بدانیم. نظریه نسبیت عام اینشتین بیان می‌‌کند که فاصله‌ای که یک ساعت از گرانش مرکز زمین دارد، بر سرعت تیک تاک کردن آن تاثیر می‌گذرد. همچنین طبق نظریه ی نسبیت خاص اینشتین، سرعتی که خود ساعت هم در حین حرکت دارد بر سرعت تیک تاک آن موثر است. بدون دانستن اینکه چگونه ساعت‌ها مطابق با این قوانین کار میکنند، نمی توانیم از سیگنال‌های ماهواره‌ای برای تعیین موقعیت زمینی خود بهره ببریم. اینشتین با وجود هوش سرشار و شگفت انگیزش، احتمالا نمی‌توانست کاربرد نظریه اش را یک قرن پیش حتی تصور کند.
فرهنگ علمی
انجام تحقیقات و مطالعات بنیادی علمی، در کنار کاربرد‌های احتمالی و بالقوه، سود مالی هم به همراه خواهد داشت. اغلب دانشجویانی که بر روی پروژه‌های تحقیقاتی بزرگ مانند برخورد دهنده ی بزرگ هادرون کار میکنند، در سطح آکادمیک و دانشگاهی محدود نمیشوند بلکه معمولا به بخش صنعت راه پیدا میکنند. مدت زمانی که آنها روی فیزیک بنیادی در چنین محیط‌هایی کار میکنند، در واقع در حال آموزش دیدن در بالاترین سطح تکنیکی موجود هستند و در نتیجه تجربیات به دست آمده از این محیط‌های تحقیقاتی را به بخش صنعت و کمپانی‌هایی که در آن مشغول به کار میشوند، انتقال میدهند. این درست مثل این است که یک مکانیک ساده ماشین در گروه مسابقه فرمول یک تحت آموزش قرار بگیرد.
با وجود همه ی مزایای مستقیم و غیر مستقیمی که گفته شد، بیشتر فیزیکدانان نظری انگیزه‌های متفاوتی برای کارشان دارند. هدف آنها گسترش فهم بشر از جهان است. اگرچه دنبال کردن این هدف، تاثیر سریعی بر زندگی روزمره ی ما نخواهد داشت اما دلیل مهمی برای پیگیری و دنبال کردن این نوع مطالعات خواهد بود. این انگیزه و هیجان ممکن است از زمان انسان‌های اولیه، وقتی برای اولین بار بشر به آسمان خیره شده و به جستجوی آسمان شب پرداخت، آغاز شده باشد. در واقع آنها به دنبال درک جهانی بودند که در آن زندگی میکردند، به همین دلیل زمانی را صرف تماشای طبیعت اطراف خود و ساخت نظریه‌هایی در مورد آن میکردند، به طوری که بیشتر این نظریات شامل خدایان و یا موجودات فراطبیعی بودند. امروزه انسان به پیشرفت‌های چشمگیری در این زمینه دست یافته است، چه در سطح ستاره‌ها و کهکشان‌ها و چه در مقیاس بسیار کوچک تر یعنی ذرات بنیادی سازنده ی ماده.
برخی اوقات اینطور به نظر می‌رسد که هرچه بیشتر درک می‌کنیم و به سطح بالاتری از آگاهی دست می‌یابیم، پرسش‌های بنیادی تری برای ما مطرح میشود. هیچوقت دانسته‌های ما کافی نیست. ما همواره به دنبال کشفیات تازه هستیم. به همین خاطر، پرداختن به فیزیک نظری میتواند به عنوان بخش اساسی از فرهنگ انسانی به شمار آید. حالا ما میتوانیم کنجکاوانه به دنبال فرایندها و نتایج غیر قابل پیش بینی باشیم که کشفیات اخیر مانند بوزون هیگز یا امواج گرانشی، در مدت زمان طولانی در آینده میتوانند به وجود بیاورند. در کنار آن می‌توان امیدوارانه منتظر دریچه‌های جدیدی از طبیعت که به روی ما باز میشود و پرسش‌های جدیدی که مطرح میشوند، باشیم.
ترجمه: تحریریه سایت علمی بیگ بنگ / منبع: phys.org
لینک کوتاه نوشته : https://bigbangpage.com/?p=45081
(۳۱ نفر , میانگین : ۴,۸۱ از ۵)
سلام و با تشکر فراواننننن
برام این سوال پیش اومده که آیا رشته فیزیک نظری با فیزیک کوانتوم فرق داره؟
و اینکه معلم فیزیک ما گفته اگه فیزیک کوانتوم بخونی آخرش میشی نظریه پرداز کوانتوم که همون فیزیکدان نظری کوانتومه!
فرقی دارن؟ لطفا یکم توضیح بدید.
با سلام
آیا فیزیک نظری جزء علوم تجربی یا ساینس رده بندی میشه؟
عاشق عکس اولیه شدم … دقیقا من موقع حل تمرینات تابع مثلثاتی اینطوری شده بودم … گیج و سردرگم
فوق العاده بود، من همیشه وقتی دیگران ازم سوال میکردن که فیزیک نظری چه نقشی تو زندگی روزمره ما داره، بی جواب میموندم … ممنون