جستجو در تالارهای گفتگو

یک خط فکری آزاردهنده و جنجالی در جامعۀ فیزیک شکل گرفته است. این خط فکری از این تفکر ناشی می‌شود که ما در حال رسیدن به حد نهایت قطعی در درک جهان پیرامون خود هستیم و علم بیش از این راهگشا نخواهد بود. فرادید| یک خط فکری آزاردهنده و جنجالی در جامعۀ فیزیک شکل گرفته است. به گزارش فرادید به نقل از ایندیپندنت، این خط فکری از این تفکر ناشی می‌شود که ما در حال رسیدن به حد نهایت قطعی در درک جهان پیرامون خود هستیم و علم بیش از این راهگشا نخواهد بود. هری کلیف، دانشمندان فیزیک ذرات در سازمان اروپایی پژوهشهای هسته‌ای (سِرن)، اخیراً در جریان یک گفتگوی TED در ژنو گفته است: "چند سال آینده آشکار خواهد که آیا می‌توانیم درکمان را از طبیعت افزایش دهیم و یا اینکه شاید برای اولین بار در تاریخ علم به سوالهایی برسیم که توان پاسخگویی به آن را نخواهیم داشت." دلیل رسیدن به این نهایت هولناک، آنگونه که کلیف می‌گوید این است که "قوانین فیزیک مانع از پیشروی بیشتر می‌شود." اساس استدلال کلیف، چیزی است که او دو عدد خطرناک کیهان می‌نامد. این اعداد مسئول وجود تمام ماده، ساختار و حیاتی هستند که ما در سراسر کیهان مشاهده می‌کنیم. اعدادی که کلیف می‌گوید که اگر حتی ذره‌ای متفاوت بودند، کیهان به جایی تهی و فاقد حیات بدل می‌شود. عدد خطرناک اول: توان میدان هیگز اولین عدد خطرناک مدنظر کلیف، ارزشی است که توان چیزی را که میدان هیگز نامیده می‌شود را نشان می‌دهد. سازوکار هیگز، یک میدان نامرئی انرژی است که کم و بیش با میدانهای مغناطیسی دیگر که در سراسر کیهان شاهدیم مشابه است. همچنان که ذرات در میدان هیگز شناور می‌شوند، جرم می‌گیرند و نهایتاً بدل به پروتونها، نوترونها و الکترونهایی می‌شوند که کل اتمهایی را ساخته‌اند که شما، من و هر آنچه اطراف خود را می‌بینید را تشکیل داده‌اند. بدون این عدد، ما اینجا نبودیم. ما تقریباً با قطعیت می‌دانیم که میدان هیگز وجود دارد و آن هم به مدد کشف عظیمی بود که در سال 2012 فیزیکدانان در پژوهشگاه سِرن انجام دادند و به وجود ذرۀ بنیادینی به نام بوزان هیگز پی بردند. برمبنای نظریۀ موجود، شما نمی‌توانید بدون وجود میدان هیگز، بوزان هیگز داشته باشید. اما موضوعی رازآلود در رابطه با میدان هیگز وجود دارد که همچنان ذهن فیزیکدانانی نظیر کلیف را به خود مشغول داشته است. بر اساس نظریۀ نسبیت عمومی انیشتین و نظریۀ مکانیک کوانتوم (دو نظریه در فیزیک عامل درک ما از کیهان در مقیاسهای فوق‌العاده عظیم و شدیداً کوچک هستند) آنچه که میدان هیگز انجام می‌دهد از دو حالت خارج نیست. یا باید خاموش باشد، یعنی اینکه ارزش توان آن صفر باشد و در این حالت کار نمی‌کند که به ذرات جرم دهد؛ یا اینکه باید روشن باشد و بر مبنای نظریه "روی ارزش باشد" که و این ارزش عددی بسیار بزرگ است. اما هیچ یک از این سناریوها چیزی نبوده که فیزیکدانها مشاهده کرده‌اند. کلیف می‌گوید: "در واقع، میدان هیگز تنها قدری روشن است. صفر نیست، اما ده هزاران تریلیون بار ضعیفتر از ارزش کاملاً روشن است؛ قدری شبیه به کلید لامپی که بین روشن و خاموش گیر کرده باشد. این ارزش حیاتی است. اگر عدد آن ذره‌ای فرق می‌کرد، هیچ ساختار فیزیکی‌ای در کیهان وجود نداشت." اینکه چرا توان میدان هیگز اینقدر ضعیف است، از درک ما خارج است. فیزیکدانان امیدوارند که با کشف ذرات جدید در شتاب‌دهندۀ ارتقایافتۀ سرن، به پاسخی برای این سوال برسند. تا اینجا اما، هنوز تلاششان ادامه دارد. عدد خطرناک دوم: توان انرژی تاریک عدد خطرناک دومی که کلیف از آن صحبت می‌کند، به چیزی بازمی‌گردد که فیزیکدانان به آن لقب "بدترین پیش‌بینی تئوریک در تاریخ فیزیک" را داده‌اند. این عدد خطرناک با اعماق فضای تاریک و پدیده‌ای به شدت پیچیده به نام انرژی تاریک سروکار دارد. انرژی تاریک، نیروی دافعه‌ای است که مسئول افزایش شتاب انبساط کیهان ماست و اولین بار در سال 1998 اندازه‌گیر شد. کلیف می‌گوید: "همچنان نمی‌دانیم که انرژی تاریک چیست. اما بهترین نظریه‌ در این مورد این است که این انرژیِ خود فضای تهی است؛ انرژی خلاء." اگر این موضوع حقیقت داشته باشد، شما برای محاسبۀ ارزش توان انرژی تاریک، باید مجموع کل انرژی خلاء را محاسبه کنید. و اگرچه فیزیکدانان تئوریک چنین کرده‌اند، اما یک مشکل عظیم در رابطه با پاسخشان وجود دارد که کلیف به شکل زیر آن را شرح می‌دهد. کلیف می‌گوید: "انرژی تاریک باید 10120 برابر قوی‌تر از ارزشی باشد که ما از نجوم به آن می‌رسیم. این عدد چنان بزرگ است که درک آن غیر ممکن است. این عدد از هر عدد دیگری در نجوم بزرگتر است. این عدد هزار تریلیون تریلیون تریلیون برابر از تعداد اتمهای موجود در کیهان بزرگتر است. این یک پیشگویی خیلی بد است." ما خوش شانس هستیم که انرژی تاریک کوچکتر از آن میزانی است که تئوریسین‌ها پیش‌بینی می‌کنند. اگر انرژی تاریک بر مبنای مدلهای نظری ما بود، آنگاه نیروی دافعۀ انرژی تاریک چنان عظیم می‌شد که کیهان را متلاشی می‌کرد. نیروهای بنیادینی که اتمها را کنار هم نگاه می‌دارد، در برابر این انرژی بی‌دفاع می‌ماند و هیچ چیز نمی‌توانست شکل بگیرد و خبری از کهکشانها، ستاره‌ها، سیارات و حیات وجود نداشت. از سوی دیگر، اینکه نمی‌توانیم با استفاده از نظریه‌های کنونی‌مان اندازه‌گیری بهتری از انرژی تاریک انجام دهیم که مطابق با مشاهدات موجود باشند، شدیداً ناامید کننده است. یافتن پاسخ ممکن است غیرممکن باشد کلیف می‌گوید که یک راه ممکن برای یافتن پاسخ برخی از این سوالات وجود دارد، اما ممکن است هیچگاه توان اثبات آن را نیابیم. اگر می‌توانستیم به طریق اثبات کنیم که کیهان ما فقط یکی از کیهانها در میان میلیاردها کیهان دیگر است، به گفتۀ کلیف، "ناگهان می‌توانیم ارزشهای این دو عدد خطرناک را که به شکلی عجیب تنظیم شده هستند و با هم هماهنگند را درک کنیم، چر که در اغلب کیهانهای تئوری چندکیهانی، انرژی تاریک چنان قوی است که کیهان فرو می‌پاشد یا میدان هیگز چنان ضعیف است که هیچ اتمی نمی‌تواند شکل بگیرید." برای اثبات این موضوع، فیزیکدانان می‌بایست ذرات جدیدی را کشف کنند که با تئوری‌های رادیکالی نظیر نظریۀ ریسمان که وجود چندکیهانی را پیش‌بینی می‌کنند جور دربیایند. در حال حاضر، تنها جایی در جهان که امکان احتمال تولید چنین ذراتی را، در صورت وجود، دارد، هادرون کلایدر بزرگ در سرن است. فیزیکدانان تنها دو تا سه سال وقت دارند، چرا که سرن قرار است برای ارتقا دادن هادرون کلایدر بزرگ آن را تعطیل کند. کلیف می‌گوید که اگر تا آن زمان چیزی یافت نشود، ممکن است آغاز یک پایان رقم بخورد. او می‌گوید: "ما داریم وارد عصر جدیدی در فیزیک می‌شویم. عصری که در آن به ویژگی‌های عجیبی در کیهان برمی‌خوریم که قادر به توضیحشان نیستیم. عصری که نشانه‌هایی از جهان چندکیهانی را شاهد هستیم، اما این نشانه‌ها فراتر از دسترس ما هستند. عصری که قادر نخواهیم به این پرسش پاسخ دهیم که چرا به جای هیچ، چیزی هست." منبع: Independent ترجمه: فرادید مترجم: بهزاد ساعدپناه

سیاهچاله‌ها زمانی‌ به وجود می‌‌آیند که ستاره‌ها در یک ابرنواختر می‌میرند. حال سوال اینجاست که سفیدچاله چیست؟ می‌خواهیم از قدرت تخیل خود استفاده کنیم و در مورد موجودات خیالی صحبت کنیم، مانند اسب تک شاخ، یا حتی عجیب‌تر و نادرتر از آن‌. قصد داریم راجع به سفیدچاله‌ها صحبت کنیم ولی‌ قبل از شروع بحث، بهتر است اطّلاعات کمی در مورد سیاهچاله‌ها داشته باشیم. سیاهچاله‌ها به محل‌هایی‌ در کیهان گفته می‌‌شود که ماده و انرژی به صورت بسیار متراکم و فشرده در کنار هم قرار دارند به طوری که سرعت فرار آنها از سرعت نور بسیار بیشتر است. اگر بخواهیم سیاهچاله را به طور کامل توضیح دهیم به روابط فانتزی ریاضی‌ نیز داریم، اما از نظر فیزیکی این طور می‌توان گفت که سیاهچاله‌ها واقعی‌ هستند و توسط نظریه نسبیت اینشتین پیش بینی‌ شده و در طول چند دهه ی گذشته کشف و مشاهده شده اند. وقتی‌ که ستاره های عظیم- بسیار بزرگ تر از خورشید ما-در یک ابرنواختر می‌‌میرند، یک سیاهچاله به وجود می‌‌آید. حال ببینیم سفیدچاله چیست و چگونه به وجود می آید؟ زمانی که متخصصان نجوم و فیزیک در حال بررسی‌ فضای اطراف سیاهچاله از نظر ریاضی‌ بودند، سفیدچاله تجسم و ساخته شد. با مطرح کردن سفیدچاله، فرض بر این شد که هیچ جرمی در افق رویداد سیاهچاله وجود ندارد. حالا با وجود این فرض که تکینگی سیاهچاله یا به عبارتی مرکز سیاهچاله هیچ جرمی ندارد، چه اتفاقی‌ خواهد افتاد؟ سفیدچاله‌ها مفاهیم ریاضی‌ و انتزاعی هستند که وجود خارجی‌ ندارند و نظریه‌ای نیست که ستاره شناسان به منظور توجیه یک مشاهده ی غیر معمول مثل ظهور تابش غیر عادی‌ ارائه داده باشند. حال اگر سفیدچاله‌ها واقعا وجود داشته باشند که بعید به نظر می‌‌رسد، رفتاری بر عکس سیاهچاله‌ها خواهند داشت- درست مانند همان چیزی که ریاضیات در این زمینه پیش بینی‌ می‌‌کند. یعنی‌ به جای اینکه مانند سیاهچاله‌ها همه چیز را در خود ببلعند، آن‌ را مانند فواره‌ای از شکلات سفید به بیرون پرتاب می‌کند. یکی‌ دیگر از مفاهیم ریاضی‌ سفیدچاله این است که سفیدچاله‌ها از نظر تئوری وجود دارند اگر کوچکترین ذره‌ای از ماده به محدوده ی افق رویداد سیاهچاله وارد نشود. به محض این که حتی یک اتم هیدروژن وارد این محدوده شود، کل سفیدچاله فرو خواهد ریخت. از آنجایی که کیهان در حال حاضر مملو از ماده‌های سرگردان است، حتی اگر سفیدچاله‌ها از آغاز کیهان و تولد کیهان به وجود آماده باشند، تا به امروز حتما از هم پاشیده اند. با وجود آنچه گفته شد، هنوز هم تعدادی از فیزیکدانان هستند که سفیدچاله‌ها را فراتر از یک فرضیه می‌دانند. هال هاگرد و کارلو روولی از دانشگاه اکسی‌ مارسی در فرانسه در حال مطالعه بر روی عملکرد سیاهچاله‌ها با استفاده از شاخه‌ای از فیزیک نظری به نام گرانش کوانتومی حلقوی هستند. از نظر تئوری، تکینگی یک سیاهچاله تا کمترین حد پیش بینی‌ شده در فیزیک به سمت پایین فشرده خواهد شد. و سپس به صورت یک سفیدچاله به مکان اولیه باز خواهد گشت( جهشی به حالت اولیه اما این دفعه به صورت یک سفیدچاله خواهد داشت). اما به دلیل اتساع زمانی‌ شدیدی که در اطراف سیاهچاله وجود دارد، میلیاردها سال طول خواهد کشید که حتی کمترین جرم‌ها ظاهر شوند. اگر پس از بیگ بنگ، سیاهچاله‌هایی‌ در مقیاس بسیار کوچک به وجود آمده بود، امروزه احتمالاً ما باید منتظر پدیدار شدن آنها به صورت سفیدچاله می‌بودیم. مگر اینکه طبق گفته ی استیون هاوکینگ، این سفیدچاله ها محو شده باشند. در نظریه ی جالب دیگری که توسط فیزیکدانان ارائه شده است بنابر تعریف سفیدچاله‌ها- محل‌هایی‌ که مقدار عظیمی‌ از ماده و انرژی خود به خود در کنار هم قرار گرفته اند- سفیدچاله‌ها ممکن است توضیحی راجع به بیگ بنگ ارائه دهند. در همه ی این نظریه ها، سفیدچاله‌ها در حد روابط فانتزی ریاضی‌ هستند و از آنجایی که روابط ریاضی‌ به ندرت با واقعیت همخوانی دارد، سفیدچاله‌ها احتمالا تخیلی‌ بیش نیستند! منبع: سایت بیگ بنگ

[TABLE] [TR] [TD=colspan: 2]دستورالعمل ساخت کیهان مجازی/ تصاویری زیبا از شبیه سازی جهان [/TD] [/TR] [TR] [TD=colspan: 2]محققان در مرکز مطالعات "ایمز" ناسا ابررایانه ای پرسرعت در اختیار دارند که با کمک آن و با استفاده از اطلاعات به دست آمده از تلسکوپهای زمینی و فضایی جهانی مجازی را خلق می کنند تا بتواند هویت پنهان ماده و انرژی تاریک را شناسایی کنند.[/TD] [/TR] [TR] [TD=colspan: 2] به گزارش خبرگزاری مهر، در صورتی که بخواهید جهانی مجازی را خلق کنید به رایانه ای بسیار بزرگ نیاز خواهید داشت، رایانه ای مشابه ابررایانه Pleiades یا ستاره پروین در مرکز مطالعات "ایمز" ناسا در کالیفرنیا که محققان آن را برای دقیق ترین شبیه سازی های رایانه ای به منظور نمایش دادن تکامل ساختارهای بزرگ در جهان هستی ساخته اند، شبیه سازی هایی که به "بولشوی" شهرت داشته و فیزیک اخترشناسان سرتاسر جهان می توانند به آنها دسترسی داشته باشند. بولشوی که نام آن از عبارت روسی به معنی زمین یا بزرگ برگرفته شده است، اطلاعات خود را از تلسکوپهای زمینی و فضایی از قبیل کاوشگر WMAP ناسا به دست می آورد. سپس ابررایانه Pleiades که به عنوان هفتمین ابررایانه پر سرعت جهان شناخته می شود، در حدود 6 میلیون ساعت پردازش انجام می دهد تا تمامی این اطلاعات را زیر و رو کرده و نمونه ای مجازی از تکامل جهان در طول زمان را ارائه کند. این شبیه سازی به گنجایش حافظه ای در حدود 90 تریلیون بایت نیاز دارد، حجمی که با حجم مورد نیاز برای ذخیره 10 هزار فیلم DVD معمولی برابری می کند. تا امروز، شبیه سازی ها برای اخترشناسان یکی از قابل قبول ترین و پذیرفته ترین شکل از شمایل جهان حقیقی بوده اند. مدل استاندارد نشان می دهد تنها چهار درصد از محتوی جرم-انرژی جهان از ماده معمولی تشکیل شده و 22 درصد دیگر جهان را ماده تاریک فرا گرفته است، ماده ای که تنها می توان آن را به واسطه تاثیرات گرانشی که بر روی اجرام دارد ردیابی کرد. فیزیکدانان گمان می برند ماده تاریک از ذرات مرموزی که تنها می توانند با ماده عادی تعامل ضعیفی داشته باشند، ساخته شده اما هنوز توانایی شناسایی این ذرات به وجود نیامده است. این سنگینی ماده تاریک است که منجر به شکل دادن به خوشه های کهکشانی و ایجاد شبکه کیهانی می شود. بزرگترین بخش از ساختار جهان را انرژی تاریک تحت سلطه خود درآورده است، این انرژی مرموز که 74 درصد از جرم جهان را به خود اختصاص داده، با نیروی گرانش تقابل کرده و منجر به گسترش سریع جهان هستی می شود. وجود این انرژی نیازمند تطبیق دادن نظریه های کیهانی با رصدهای WMAP و همچنین رصدهای ابرنواخترهای دورافتاده است، اما هنوز کسی موفق به شناسایی هویت واقعی این انرژی نشده و از این رو برخی از اخترشناسان برای توضیح آن نظریه های جایگزینی ارائه کرده اند. محققان در مرکز محاسبات نجومی دانشگاه کالیفرنیا می گویند تحلیل و بررسی دقیق شبیه سازی بلوشوی می تواند مسیر توضیح بهتر تاثیرات انرژی تاریک را هموار سازد. به گفته "جوئل پریمک" رئیس این مرکز این شبیه سازی های بزرگ کیهانی برای تفسیر نتایج رصدهای در حال اجرای نجومی بسیار حیاتی بوده و می توانند به برنامه ریزی برای اکتشافات گسترده در جهان هستی با امید تعیین طبیعت انرژی تاریک کمک کنند. اولین نتایج و مقاله منتشر شده از این شبیه سازی بر روی نقش حفره های ماده تاریک بر روی رشد جهان هستی بوده و مقاله دوم بر اساس پیش بینی بولشوی از فروانی و ویژگی های کهکشانها رائه شده است. محققان دریافته اند که این شبیه سازی ها می توانند به درستی تعداد کهکشانهایی به درخشش کهکشان راه شیری را که از کهکشانهای اقماری به درخشانی کهکشانهای اقماری راه شیری از جمله ابرهای ماژلانی بزرگ و کوچک برخوردار است، شناسایی کند. بر اساس گزارش ان بی سی، پریمک می گوید اطلاعاتی که تا کنون از پروژه بولشوی منتشر شده تنها ذره ای از یک دریا است، زیرا تا کنون کمتر از یک درصد از خروجی این پروژه منتشر شده است. محققان در تیم شبیه سازی بولشوی تا کنون تصاویر ویدیویی بسیار زیبایی را از شبیه سازی هایی که از جهان هستی انجام داده اند، ارائه کرده اند که حتی برای افرادی که اطلاعات زیادی از علم فیزیک و نجوم ندارند، می تواند زیبا و جذاب باشد. در ادامه تصاویری زیبا از شبیه سازی های این پروژه علمی را که از روی وب سایت رسمی پروژه انتخاب شده اند را مشاهده می کنید: بخشی از شبیه سازی تراکم توزیع ماده تاریک شبیه سازی تکامل جرم گازی ذرات ماده تاریک که بر اساس شتابی که دارند رنگ آمیزی شده اند شبیه سازی تکامل جرم گازی روند تکامل تراکم ماده تاریک تکامل تراکم ستاره ای از خوشه 001 [/TD] [/TR] [/TABLE]