اشتباهات بزرگ اینشتین

در نظریه‌هایش همه‌چیز می‌توان یافت: از اتم تا جهان هستی و از پی‌ریزی فناوری باتری‌های خورشیدی تا ارسال ماهواره به فضا. اما برخی از اکتشافات جدید، تهدیدی برای شهرت او محسوب می‌شوند.

کد خبر: ۴۹۵۱۱۰

تاریخ: ۰۸ ارديبهشت ۱۳۹۴ - ۰۲:۴۰

به گزارش همشهری آنلاین، مطالب و گزارش‌های زیادی داشتیم که در آنها ردپای آثار و نظریه‌های اینشتین دیده‌می‌شد، از پرونده تله‌پاتی گرفته تا اخبار مربوط به گرانش و حتی ماجرای ازدواج مرلین مونرو و آلبرت اینشتین.

به‌هرحال، آلبرت اینشتین، یکی از معروف‌ترین دانشمندان تاریخ است. نقش او در تحریک روزولت به ساخت بمب‌ اتمی برای پایان جنگ جهانی یکی از عوامل شهرت او شده‌است.

اما این دانشمند یهودی‌تبار، فعالیت‌های زیادی هم درزمینه حقوق بشر انجام داده‌است. معروف است که بعد از تاسیس رژیم صهیونیستی در سرزمین‌های اشغالی، نخستین ریاست ‌جمهوری این رژیم، به او پیشنهاد شد.

اما اینشتین درجواب گفت که این رژیم برمبنای یک فلسفه نژادپرستانه شکل گرفته و از همکاری با این رژیم خودداری کرد.

به‌هرحال، شما خوانندگان عزیز هم تماس‌های زیادی داشته‌اید و خواسته‌اید درمورد نظریات علمی آلبرت اینشتین، گزارشی داشته‌باشیم.

در اینجا، خلاصه‌ای از نظرات او را می‌بینید که بعضی از آنها رد شده‌اند و بعضی دیگر از محکم‌ترین نظریه‌های علمی تاریخ هستند و گروهی دیگر هم لب مرز رد‌شدن یا تایید قرار دارند.

این نظریات، خیلی پیچیده‌تر از آن هستند که در کتاب‌های درسی بیایند. اما دانشجویان سال‌های اول دانشگاه در رشته‌های فنی با آنها آشنا خواهند شد.

و یک سوال اینکه آیا شهرت اینشتین در سرازیری سقوط افتاده است؟ از زمانی‌که او به‌عنوان مغز متفکر هزاره سوم انتخاب شد، تنها یک دهه می‌گذرد.

نظریه‌های او در تمام ابعاد، از اتم تا جهان هستی، رو به کهنگی و زوال افتاده‌اند. جهان در چنگال نیرویی است که اینشتین از پذیرفتن آن امتناع کرد، درحالی که نظریه کوانتوم با تشریح قوانین حاکم بر دنیای اتم‌ها، روزبه‌روز موفق‌تر می‌شود.

حتی باور عمیق او به وجود یک نظریه جهانشمول درباره «همه‌چیز» ساده‌لوحانه به‌نظر می‌آید. بنابراین اگر تصور می‌کنید می‌توانید وارث اینشتین شوید لازم است از چالش‌های پیش رو آگاهی داشته‌ باشید...

انرژی تاریک

اینشتین فکر می‌کرد بزرگ‌ترین اشتباهش این است که معادلاتش در نسبیت عام نشان می‌دهد که جهان منبسط می‌شود!

اکنون می‌دانیم که او نکته مهم‌تری را از دست داده‌ است: جهان منبسط می‌شود، آن هم با شتاب فزاینده و این ماجرا گردن چیزی‌ است به‌نام انرژی تاریک. اینشتین اعتقاد داشت جهان ایستا و تغییرناپذیر است.

اما وقتی معادله زیبای او، پویا بودن جهان هستی را نشان داد، شگفت‌زده شد. او خودش معادله را دستی تغییر داد تا نتیجه همان بشود که خودش فکر می‌کرد. اما در همان زمان ستاره‌شناسان در حال کشف حقیقت بودند؛ کهکشان‌های دوردست از هم دور می‌شوند، پس جهان منبسط می‌شود.

وقتی اینشتین در بزرگ‌ترین پیش‌بینی علمی دنیا شکست خورد، گفت: «عدم اطمینان به معادله‌اش ‌بزرگ‌ترین گاف زندگی حرفه‌ای‌اش بود.» ۴۰ سال پس از مرگ اینشتین، در اواسط دهه ۱۹۹۰ تحقیقات کیهان‌شناسان نشان داد که انبساط جهان با سرعتی بیش ‌از حد تصور، زیاد می‌شود.

دلیلش هم وجود نیرویی به مراتب قوی‌تر از گرانش و درخلاف جهت آن و با منبعی نامشخص است. الان به منبع این نیرو «انرژی تاریک» می‌گویند که مقدارش از معادله نسبیت‌ عام اینشتین به‌دست می‌آید.

اغلب فیزیکدانان می‌گویند منشا انرژی تاریک، در قوانین کوانتوم و در سطوح زیراتمی است که باعث می‌شود فضای ظاهرا خالی هم پر از انرژی باشد.

باتوجه به نفرت اینشتین از نظریه کوانتوم، بعید به‌نظر می‌رسد او از الحاق انرژی تاریک به معادله معروفش، خوشحال باشد!

نظریه همه‌چیز

اینشتین در طول زندگی حرفه‌ای‌اش، باور وجود وحدت بنیادین در جهان هستی را از دست نداد. او ده‌ها سال تلاش کرد تا قوانین فیزیک را با یک الگوی واحد بیان کند.

شکست اینشتین در پیداکردن چنین راهی، باعث دلسردی دیگران نشده و هنوز هم با گذشت بیش ‌از ۵۰ سال از مرگ او، تلاش‌ها ادامه دارد.

طولانی‌شدن نفرت و انزجار اینشتین از نظریه کوانتوم باعث ‌شد امید او برای رسیدن به نظریه همه ‌چیز از بین برود. اما نظریه کوانتوم به‌خوبی از عهده توصیف عملکرد ذرات سازنده جهان و نیروهای بنیادی آن برآمده و تنها می‌ماند نیروی گرانش.

در ۲۵ سال اخیر، توجه پژوهشگران برای رسیدن به نظریه همه ‌چیز (ToE) از طریق نظریه‌ای به اسم «اَبَرریسمان» متمرکز شده‌ است.

اَبَرریسمان به عبارت ساده می‌گوید؛ تمام ذرات و نیروهای موجود در جهان ناشی از لرزش ساختارهای ریز چند بعدی هستند که «ریسمان» نامیده می‌شوند.

این نظریه، نشانه‌هایی از وحدت جهان را در خود دارد که شاید ما را به هدفی که اینشتین دنبالش بود، برساند. اما برای دستیابی به نظریه همه چیز باید نسبیت عام اینشتین و نظریه کوانتوم با هم ترکیب شوند. نظریاتی که هرکدام به تنهایی خوب عمل می‌کنند ولی با هم ناسازگارند.

برخی ارزیابی‌ها، مدعی‌اند بیش‌ از ۱۰۵۰۰ راه‌حل وجود دارد. برای همین، تردید فزاینده‌ای وجود دارد که کل ایده نظریه همه‌چیز را زیر سوال می‌برد. شاید هم اینشتین ساده‌لوح بوده که بخش زیادی از عمرش دنبال چنین نظریه‌ای بوده ‌است!

نسبیت عام

اگر همه موفقیت‌های اینشتین را به یک تاج تشبیه کنیم، نظریه گرانش یا نسبیت عام، گوهر آن تاج است. این نظریه در سال ۱۹۱۵ ارائه شد و بسیار پیچیده بود.

نسبیت عام، ۲۵۰ سال پس از کشف گرانش توسط نیوتن، بزرگ‌ترین موفقیت علمی تمام تاریخ بشر است. نسبیت عام به زبان ساده: «نیروی جاذبه بین دو جسم، در واقع نتیجه انحنای فضا-زمان در اطراف آن دو جسم است.

این انحنا به‌خاطر جرم اجسام به وجود می‌آید.» در زندگی روزمره، این خمیدگی فضا- زمان آن‌قدر جزئی است که قانون گرانش نیوتن برای توصیف حرکات، به تنهایی کافی است.

اما در ابعاد کیهانی، باید دست‌ به دامن نسبیت عام شد. نسبیت‌ عام تاکنون بسیاری از آزمایش‌ها و چالش‌ها را با موفقیت پشت سر گذاشته است. تنها مساله انرژی تاریک باقی مانده که...

نظریه کوانتوم

اینشتین در موفقیت‌های اولیه نظریه کوانتوم در توصیف رفتار اتم‌ها، نقش عمده‌ای داشت.

اما به‌شدت به اصل «عدم قطعیت» که هایزنبرگ وارد کوانتوم کرد، بدگمان بود. این اصل می‌گوید که مکان و سرعت ذرات اتمی را نمی‌توان همزمان با دقت اندازه ‌گرفت و برای هرکدام «احتمالی» وجود دارد.

اما اینشتین دیدگاهش نسبت به نظریه کوانتوم را با این جمله معروف بیان می‌کند: «خدا تاس نمی‌ریزد!» و منظورش هم این بود که قوانین جهان، همچین شانسی هم نیست.

ولی اکثر فیزیکدانان با او مخالف هستند و می‌گویند این ربطی به شانس ندارد. آوریل ۲۰۱۰، یک تیم بین‌المللی از پژوهشگران با استفاده از اثرات کوانتومی، حرکت ذرات نور (فوتون) را ثبت کردند.

برخلاف ظاهر، تاس انداختن واقعا تصادفی نیست. حداقل با یک کامپیوتر قوی می‌توان عدد تاس را پیش‌بینی کرد. اما اگر اتم با لیزر بمباران شود، ذرات نور طبق پیش‌بینی نظریه کوانتوم، در جهات کاملا تصادفی پراکنده می‌شوند.

این پژوهشگران ذرات نور را براساس جهت تابش (پولاریزاسیون) تفکیک کردند که دقیقا مانند اعداد روی تاس قابل پیش‌بینی باشد. اما شدت تابش آنها کاملا تصادفی است. درواقع چیزی که اینشتین رویش اصرار می‌کرد، غیرممکن بود.

انفجار بزرگ (مهبانگ)

نسبیت عام اینشتین، نشان می‌دهد که «انفجار بزرگ» آغاز هستی را رقم زده ‌است. جورج لومت، ریاضیدان بلژیکی پس از بررسی این نظریه، با لحنی تحقیرآمیز به اینشتین گفت: «محاسبات شما صحیح است اما فیزیک شما افتضاح است.»

فهمیدن علت این ادعا، چندان هم دشوار نیست. نسبیت عام نمی‌تواند دقیقا لحظه وقوع انفجار بزرگ را توضیح دهد. برای این‌کار باید نظریه بهتری وجود داشته‌ باشد.

الان فیزیکدانان نظری مدعی‌اند که آن نظریه بهتر را پیدا کرده‌اند؛ همان چیزی که اینشتین نخواست بپذیرد: نظریه کوانتوم. اگر نسبیت عام با نظریه کوانتوم ترکیب شود شاید بتواند پدیده انفجار بزرگ را توضیح دهد یا حتی آنچه را که قبل از انفجار بزرگ رخ داده.

کرم‌چاله‌ها

دهه ۱۹۳۰، اینشتین و شاگردش، ناتان روزن فهمیدند که نسبیت‌عام نشان می‌دهد تکه‌های دورافتاده از جهان هستی می‌توانند با یک ساختار تونلی که به «کرم چاله»معروف‌شده، به‌هم وصل شوند.

به این‌ترتیب در زمانی سریع‌تر از مسافرت نور، می‌توان بین دو نقطه حرکت کرد.

اما کرم‌چاله‌ها به‌شدت ناپایدارند. طول عمر کرم‌چاله‌ها از خلقت تا نابودی، آن‌قدر کم است که هیچ انسانی، تابش یا سیگنالی نمی‌تواند درون آن، از یک دهانه تا دهانه دیگر سفر کند.

اما یک نکته مسلم است؛ اگر روزگاری امکان چنین رویدادی ممکن شود، به‌خاطر آثار کوانتومی‌خواهد بود که هرگز با باورهای اینشتین همخوانی ندارد.

امواج گرانشی

یکی دیگر از نظریه‌های اینشتین وجود امواج گرانشی است. براساس نسبیت عام، حرکت اجرام سماوی امواجی در فضا ایجاد می‌کند که در سراسر جهان منتشر می‌شوند و اصطلاحا به آن «امواج گرانشی» می‌گویند.

اما محاسبات نشان می‌دهد حتی پدیده‌ای به عظمت «انفجار ستاره‌ها» فقط می‌تواند موجی به اندازه کمتر از عرض یک اتم در کل منظومه شمسی ایجاد کند!

با این‌حال، کیهان‌شناسان در دهه ۱۹۸۰ فهمیدند که کجا باید دنبال این امواج بگردند. ستاره‌های سنگینی که دورهم می‌چرخند‌، باید این امواج را ساطع کنند.

اما با این‌کار انرژی‌شان کم شده و دوره مداری‌شان هم کاهش می‌یابد. کاهش‌هایی با دقت ۰/۵ درصد در زمان تناوب ثبت شده و با نتایج محاسبات نسبیت عام مطابق است.

نسبیت خاص

اینشتین نوجوان، دلش می‌خواست بداند اگر بشود با سرعت نور حرکت کرد، دنیا چطور دیده می‌شود. او پاسخ سوالش را سال ۱۹۰۵، در سن ۲۵ سالگی در نظریه «نسبیت خاص» نشان داد.

اصل اساسی این نظریه به زبان ساده؛ سرعت نور در خلأ برای همه ثابت و برابر ۳۰۰ هزار کیلومتر در ثانیه است و به سرعت چشمه نور یا حرکت ناظر بستگی ندارد. این اصل نتایجی دارد که برخلاف شهود و تجربه‌های روزمره ما هستند.

با این وجود، این پیامدها بارها در آزمایش‌های گوناگون آزمود ه و تایید شده‌اند.

E=mc2

طبق معادله معروف اینشتین، ماده و انرژی به‌هم تبدیل‌پذیرند. یعنی ماده به انرژی و انرژی به ماده تبدیل می‌شود. این مساله را بارها و بارها، همه اندازه‌گیری‌ها نشان داده‌اند.