یک “خورشید گرفتگی” فیزیک را برای همیشه تغییر داد!

0
1792

بیگ بنگ: در روز ۲۹ می ۱۹۱۹ ، یک خورشید گرفتگی مفهوم ذهنی ما از جاذبه را برای همیشه تغییر داد، قوانین فیزیک را بازنویسی کرد و یک مرد ۴۰ ساله با موهای در هم ریخته را به یک چهره سرشناس جهانی تبدیل نمود. آن روز، روز خوبی برای «آلبرت اینشتین» بود.

eclipse positiveبه گزارش بیگ بنگ، خورشید گرفتگی سال ۱۹۱۹ برفراز آمریکای جنوبی و آفریقا مدرک مستقیم و محکمی را برای نظریه جاذبه اینشتین فراهم آورد. او در سال ۱۹۱۵ پیشنهاد داد که گرانش یک نیروی فرضی نیست که از میان فضا عمل کند، بلکه یک ویژگی از ماهیت فضا و زمان است. گرانش عبارتست از پیچیدگی و انحنای بافت کیهان.

نظریه نسبیت عام اینشتین توسط یک فیزیکدان بنام جِی جِی تامسون بعنوان “یکی از بزرگترین دستاوردهای ذهنی بشر” مورد ستایش قرار گرفت. این نظریه توسط شواهد بسیار زیادی از جمله تشخیص امواج گرانشی، و نیز اولین تصویر از یک سیاهچاله که در سال جاری بدست آمد، مورد تایید قرار گرفته است. اینشتین یک کد رمز اساسی از جهان را شکست. و با این حال: یک چیز درست به نظر نمی آید!

اگر چه به نظر می رسد اینشتین حرف آخر را در مورد چگونگی شکل‌گیری جهان بیان نمود، اما بر اساس تحقیقات بیشتر در عمق فضا و نیز کارکرد درونی اتم‌ها، مکان‌هایی یافت شدند که نظریۀ وی در آنها صدق نمی کرد و شکست خورد.  برای مثال، در داخل یک سیاهچاله، معادلات اینشتین پیشنهاد می کنند که ماده و انرژی به قدری فشرده می شوند که به تراکم بی‌نهایت می رسند. اما این به چه معناست؟ محققان معتقدند این حالت نشان می دهد که آنها به یک نظریه‏ بهتر نیاز دارند.

امیل موتولا، فیزیکدان ِ نظری در آزمایشگاه ملی لوس آلاموس می گوید: «به محض آنکه اعداد به بی‌نهایت می رسند شما دیگر نمی توانید چیزی را فراتر از آن نقطه محاسبه کنید. شما تمام کنترل را از دست داده‌اید.  این به آن معنی نیست که طبیعت نمی تواند آن کار را انجام دهد، بلکه بسیار مشکوک است.»

Star Positionsهمین حالت زمانی اتفاق می افتد که کیهانشناسان فیلم انبساط جهان را برای ۱۳ میلیارد سال به عقب برده و به نقطه آغازین زمان و فضا برسند، جایی که به آن بیگ بنگ گفته می شود. نظریه اینشتین کارآیی‌اش را از دست می دهد. متاسفانه – دست کم در میان فیزیکدانان نظری- نسبیت عام توضیح نمی دهد که چگونه گرانش در کوچکترین مقیاس‌ها، یعنی قلمرو ذرات زیر اتمی کار می کند.

ماده تاریک هرگز به طور مستقیم دیده نشده، اما وجود آن از طریق اثرات گرانشی‌اش قابل استنتاج است، مانند حرکت ستارگان در کهکشان‌ها. لی اسمولین، نظریه‌پرداز در مؤسسه پِریمیتِر، می گوید: «تصور می شود که یک نوع اصلاح نیروی گرانشی است که توسط اینشتین پیش‌بینی نشده بود.»

انرژی تاریک، نیز یکی از رمز و رازهای کیهان است که سرعت انبساط جهان را شتاب می دهد. این شتاب ِ به ظاهر ضد گرانشی در اواخر دهه ۱۹۹۰ کشف شد و قویاً موید آن است که جهان برای همیشه گسترش خواهد یافت. پس چرا این اتفاق می افتد؟ گابریلا گونزالس، استاد اخترفیزیک دانشگاه ایالتی لوییزیانا می گوید: «ما نمی دانیم، به همین دلیل است که آن را “انرژی تاریک” می نامیم. به نظرم اسرار زیادی وجود دارند که امیدوارم راه حل آنها را در طول زندگی‌ام ببینم. همۀ این چیزها به نظریه‌هایی نیاز دارند که بتوانند با آزمایشات تایید شوند. آنها به نظریه‌هایی نیاز دارند که بتوانند پیش‌بینی کنند.»

اینشتین در سال ۱۹۰۵ با مجموعه‌ای از مقالات شگفت‌آور که مفاهیم کلاسیک درباره زمان و فضا را از بین می بردند به شهرت رسید. اما بزرگترین دستاوردش یک دهه بعد، در سال ۱۹۱۵ و هنگامی که معادلات حاکم بر گرانش را شرح داد، حاصل شد. او یکی از ویژگی‌های اساسی کیهان را، تنها با استفاده از قدرت ذهنش، کشف کرد. اما آیا حقیقت داشت؟ چه اتفاقی می افتاد اگر معادلات او تنها سرگرمی‌های ریاضی بودند؟ چیزهایی که تنها بر روی کاغذ جذاب بودند، اما با واقعیات فیزیکی منطبق نمی شدند!

EinsteinsEclipseاینشتین یک آزمایش تجربی را پیشنهاد کرد. یک خورشید گرفتگی جلوی نور خورشید را می گیرد و دانشمندان می توانند نور ستاره‌هایی که از نزدیک خورشید عبور می کنند را مطالعه نمایند. نظریۀ او پیش‌بینی می کرد که میدان گرانشی خورشید نور ِ ستاره‌‌ها را به مقدار مشخصی نسبت به مکانی که تحت نظریه‌های کلاسیک گرانش باید قرار گیرد، خم می کند.

آرتور ادینگتون، اخترشناس بریتانیایی، افرادی را جهت مشاهده خورشید گرفتگی از دو نقطه، یکی در برزیل و دیگری در جزیره پرنسیپ در نزدیکی ساحل آفریقا، هدایت کرد. هنگامی که اخترشناس سلطنتی، سِر فرانک دایسون، نتایج خود را در ماه نوامبر همان سال اعلام کرد، روزنامه‌ها موضوع را تیتر اول خود کردند و اینشتین در سراسر سیاره معروف شد.

از زمان اقلیدس و ارسطو، به فضا و زمان بعنوان یک مرحله منفعل برای حوادث جهان نگاه شده که تحت تأثیر آمد و رفت سیارات و ستارگان قرار نگرفته است. اما اینشتین گفت که چنین نبوده است: «فضا و زمان تحت تأثیر ماده بوده و حتی نور باید از هندسه فضای منحنی اطاعت کند.»

Eddington plate
این عکس، یکی از نخستین عکس هایی است که از خورشید گرفتگی سال ۱۹۱۹ ثبت شده است.

جهان مدرن وابسته به پذیرش این حقیقت ِ کیهانی است. مسیرهای فضاپیماها باید نسبیت عام را در محاسبات خود در نظر گیرند. همینطور جی پی اس، و همینطور هدف‌گیری‌های نظامی. همچنین نظریه اینشتین مفاهیم شگفت‌آور کیهانی از جمله سیاهچاله‌ها را هستند. شاید به روزترین تایید برای نظریه‌های اینشتین امواج گرانشی حاصل از برخورد سیاهچاله‌ها است. اینشتین وجود امواج گرانشی را پیش‌بینی کرده بود؛ یک قرن بعد، دانشمندان آنها را یافتند.

شگفتی‌های جهان پایان نیافته، و فیزیکدانان ِ نظری به کار خود ادامه می دهند. پرسش‌ها در گذر زمان آسان‌تر نمی شوند. هنگامی که از موتولا دربارۀ آنچه که دقیقاً در ابتدای جهان اتفاق افتاده سوال شد، او پاسخ داد: «گاهی اوقات شما باید بگویید که نمی دانید.»

ترجمه: عبدالرضا سلیمان/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: sciencealert.com


دیدگاهتان را بنویسید

Please enter your comment!
Please enter your name here

این سایت از اکیسمت برای کاهش هرزنامه استفاده می کند. بیاموزید که چگونه اطلاعات دیدگاه های شما پردازش می‌شوند.