10حقيقت شگفت انگيز و عجيب علم فيزيک

کد خبر: ۷۲۸۵۷

تاریخ: ۲۳ آبان ۱۳۸۸ - ۰۹:۵۰

10 حقيقت شگفت انگيز علم فيزيک با کمک تعدادي از کاربران توئيتر انتخاب شده و با همکاري يک کيهان شناس تشريح شده است. خورشيد مي‌توانست از موز ساخته شده باشد، تقريبا همه جهان گم شده است و سياهچاله‌ها سياه نيستند سه نمونه از اين حقايق شگفت انگيز هستند.

به گزارش مهر، فيزيک بدون شک علمي شگفت انگيز است، ذراتي که وجود ندارند در احتمالات به حساب مي‌آيند، و زمان متناسب با سرعت حرکت شيئي تغيير مي‌کند. نشريه تلگراف 10 پديده عجيب از اين عجايب در علم فيزيک را با کمک تعدادي از کاربران توئيتر و کيهان شناسي به نام مارکوس چاون ارائه کرده است که در ادامه ارائه خواهد شد.

خورشيد مي‌توانست از موز ساخته شده باشد: خورشيد بسيار پر حرارت است زيرا وزن چند ميليارد ميليارد ميليارد تني آن گرانش عظيمي به وجود مي‌آورد که در نتيجه هسته ستاره را تحت فشاري غير قابل تصور گذاشته و در نتيجه فشار بالا حرارت فوق‌العاده توليد مي‌کند. در صورتي که به جاي گاز هيدروژن از ميلياردها ميليارد ميليارد تن موز استفاده مي‌شد نيز همان ميزان فشار و در نتيجه همان مقدار حرارت در خورشيد به وجود مي‌آمد. با اين حال با افزايش حرارت، اتمها با بخشهاي مختلف ساختار ستاره‌اي برخورد کرده و انرژي اتمي را به وجود مي‌آورند که در اينجا تفاوت ميان حضور هيدروژن و موز در ساختار خورشيد آشکار خواهد شد.

تمام ماده‌اي که نسل بشر را به وجود آورده است در يک حبه قند جا مي‌گيرد: اتمها 99.9999999999999 درصد فضاي خالي هستند و به همين دليل در صورتي که تمامي اتمها را به گونه‌اي به هم بفشاريم که فضاي خالي ميان آنها از بين برود، يک قاشق چاي خوري يا حجمي برابر يک حبه قند از اين ماده در حدود پنج ميليارد تن وزن خواهد داشت، وزني 10 برابر مجموع وزن تمامي انسانهايي که در حال حاضر در جهان حضور دارند. اين در واقع همان پديده‌اي است که در ستاره‌هاي نوتروني رخ مي‌دهد و وزن آنها را تا حد غير قابل باوري افزايش مي‌دهد.

آنچه آينده است مي‌تواند آنچه گذشته بوده است را تغيير دهد: شگفتي جهان کوانتوم به اثبات رسيده است، آزمايش دو جداره که نور را در دو حالت موج و ذره به اثبات مي‌رساند به‌اندازه کافي عجيب و غير قابل تصور هست. به خصوص زماني که اعلام شود مشاهده نور مي‌تواند آن را از موج به ذره و يا برعکس تبديل کند. اما پديده‌هاي عجيب‌تر اين جهان پس از آزمايش جان ويلر فيزيکدان در سال 1978 خود را نمايان کرد. آزمايش وي نشان داد مشاهده يک ذره در حال مي‌تواند سرنوشت ذره مشابه ديگري در گذشته را متحول سازد.

طبق آزمايش دو جداره در صورتي که هر يک از پرتوهاي نوري خارج شده از يکي از شکاف‌هاي صفحه آزمايش را مشاهده کنيد، در واقع پرتو را مجبور کرده ايد خصوصيات ذره‌اي به خود بگيرد و اگر به هدف برخورد پرتو چشم بدوزيد خصوصيت موج گونه به پرتو نور بخشيده ايد. اما در صورتي که پس از عبور پرتو نور از شکاف به مسيري که از آن ناشي شده است چشم بدوزيد آنگاه است که پرتو نور مي‌تواند در هر دوحالت شکل بگيرد. به بياني ديگر زمان حال بر گذشته پرتو نوري تاثير گذاشته است. اين آزمايش در آزمايشگاه تنها چند صد هزارم ثانيه به طول مي‌انجامد اما در مشاهده نورهاي ناشي از ستاره‌هاي دوردست نيز صدق مي‌کند. در واقع مشاهده اکنون ستاره‌هاي دوردست مي‌تواند گذشته چند هزار يا ميليون ساله آنها را تغيير دهد.

تقريبا همه جهان گم شده است: مي‌توان به جرات گفت در حدود 100 ميليارد کهکشان در جهان هستي وجود دارد که هر يک از آنها از 10 ميليون تا 10 تريليون ستاره را در خود گنجانده‌اند. خورشيد زمين در مقايسه با اين ستاره‌هاي يکي از کوچکترين و ضعيفترين ستاره‌ها به شمار مي‌رود و حتي مي‌توان نام کوتوله زرد رنگ را بر روي آن گذاشت. در واقع در جهان هستي مقادير ترسناک و عظيمي از ماده مرئي وجود دارد که انسان تنها قادر به مشاهده دو درصد از آن است. وجود اين حجم ماده به واسطه نيروي گرانش آنها پيش بيني مي‌شود و ماده تاريک نيز که مقدار آن 6 برابر جرم ماده مرئي تخمين زده مي‌شود، نيز بخش نامرئي جهان را تشکيل داده است. به گزارش مهر، وجود انرژي تاريک به عنوان بخشي ديگر از جهان که در واقع مابقي جهان را تشکيل داده است، موضوع را پيچيده‌تر خواهد کرد، انرژي که با گسترش سريع جهان در ارتباط است و به همراه ماده تاريک همچنان ناشناخته باقي مانده است.

جسم مي‌تواند سريعتر از نور حرکت کند و نور هميشه بسيار سريع حرکت نمي‌کند: سرعت نور در خلا 300 هزار کيلومتر بر ساعت است با اين حال نور هميشه در خلا حرکت نمي‌کند. براي مثال نور در آب با سرعتي يک سوم سرعت گفته شده حرکت مي‌کند. در واکنشهاي اتمي برخي از ذرات به سرعتهاي بسيار بالايي دست پيدا مي‌کنند که بخشي از سرعت نور است و در صورتي که از ميان رابطي که سرعت نور را خواهد کاست عبور کنند، در واقع مي‌توانند سريعتر از نور حرکت کنند. چنين پديده‌اي درخششي آبي رنگ از خود به وجود مي‌آورد که به «تشعشعات شرنکوف» شهرت داشته و با بمبهاي صوتي قابل مقايسه است. کمترين سرعتي که تا کنون براي نور به ثبت رسيده است 17 متر بر ثانيه يا 61 کيلومتر بر ساعت بوده که به واسطه عبور از ميان روبيديوم منجمد با حرارتي برابر صفر مطلق ايجاد شده است. در اين حرارت اين ماده حالتي به نام ميعان «بوز ـ انشتين» را تجربه مي‌کند.

تعداد نامحدودي نويسنده مطلب را نوشته و تعداد نامحدودي خواننده آن را مي‌خوانند: بر اساس مدلهاي استاندارد کيهان شناسي جهان مرئي با تمامي ميلياردها کهکشان و تريليون تريليون ستاره هايش تنها يکي از بي نهايت جهانهايي است که مانند حبابهاي صابون در يک اسفنج در کنار يکديگر قرار گرفته‌اند. به دليل بي نهايت بودن آنها مي‌توان هر تاريخچه ممکني را برايشان در نظر گرفت. اما تعداد تاريخچه‌هاي ممکن براي اين جهانها متناهي است زيرا تعداد محدودي پديده و تعداد محدودي نتيجه در بر داشته‌اند. تعداد اين پديده‌ها بسيار زياد اما متناهي است پس همين پديده عيني و کنوني که نويسنده اين مطلب را نوشته و شما آن را مي‌خوانيد، بايد بي نهايت بار در زمان رخ داده باشد. شگفت‌انگيزتر از آن اين است که بدانيم نزديکترين همتاي ما در چه فاصله‌اي از ما قرار گرفته است. اين فاصله عددي برابر 10 به توان 10 به توان 28 متر تخمين زده شده است که در صورت علاقمندي به محاسبه آن مي‌توانيد از عدد يک و 10 ميليارد ميليارد ميليارد صفر در برابر آن استفاده کنيد!

سياهچاله‌ها سياه نيستند: به طور حتم سياهچاله‌ها بسيار تاريکند اما سياه نيستند زيرا اين پديده‌ها درخشان بوده و به آرامي نور خود را در تمامي طيفهاي نوري از جمله نور مرئي به اطراف منتشر مي‌کنند. اين تشعشعات که «تشعشعات هاوکينگ» نام دارد نور خود و جرم سياهچاله‌ها را به تدريج کاهش داده و با از دست دادن منبع جرم سياهچاله‌ها تبخير مي‌شوند. به گزارش مهر، سياهچاله‌هاي کوچک در مقايسه با جرمشان و نسبت به سياهچاله‌هاي بزرگتر با سرعتي بالاتر از خود نور منتشر مي‌کنند و بر همين اساس در صورتي که برخورد دهنده بزرگ هادرون بر اساس برخي نظريه‌ها از خود ميکروسياهچاله‌هايي توليد کند، آنها به سرعت تبخير خواهند شد و دانشمندان پس از آن قادر خواهند بود بقاياي تابشهاي آنها را مشاهده کنند.

تصور بنيادين از جهان مسئول گذشته، حال و آينده آن نيست: بر اساس نظريه نسبيت خصوصي چيزي به نام اکنون، گذشته يا آينده وجود ندارد و قالبهاي زماني به يکديگر وابسته‌اند زيرا همه هستي در سرعتي برابر در حرکت است. در صورتي که انسان با سرعتي کاملا متفاوت در حرکت بود شاهد پير شدن زودهنگام يکي از نزديکان و يا دير پير شدن وي نسبت به ديگران مي‌بود.

ذره‌اي در اينجا مي‌تواند به صورت آني بر روي ذره‌اي در آن طرف جهان تاثير بگذارد: زماني که يک الکترون همتاي ضد ماده خود يا پوزيترون را ملاقات مي‌کند، هر در درخشش کوچکي از انرژي خنثي مي‌شده و دو فوتون از اين برخورد متولد مي‌شوند. ذرات ساب اتميکي مانند فوتونها يا کوارکها از ويژگي به نام اسپين برخوردارند که به مفهوم چرخش است، اما اين ذرات در واقع حرکت چرخشي ندارند اما به گونه‌اي رفتار مي‌کنند که انگار در حال چرخشند. جهت اسپين فوتونها در زمان تولد در برابر يکديگر بوده و در نتيجه خنثي مي‌شوند. با توجه به رفتارهاي غير قابل پيشبيني کوانتومي گفتن اينکه کدام فوتون در مسير چپگرد و کدام يک در مسير راستگرد حرکت خواهد داشت غير ممکن است و در واقع تا زماني که يکي از آنها مشاهده نشود، هر دو در هر دو جهت حرکت خواهند داشت اما به محض اينکه يکي از آنها مشاهده شود جهت راست يا چپگرد را به خود گرفته و به هر جهتي که حرکت کند، همتايش در مسير متضاد آن حرکت خواهد کرد. اين واقعيتي است که در آزمايشها به اثبات رسيده است.

هرچه سريعتر حرکت کنيد سنگين‌تر مي‌شويد: در صورتي که بسيار سريع بدويد به صورت لحظه‌اي و نه دائم، سنگين وزن خواهيد شد. سرعت نور مرز سرعت در جهان است در اين صورت زماني که جسمي با سرعتي نزديک به نور در حرکت است و شما به آن نيرويي وارد کنيد، به سرعت آن نخواهيد افزود بلکه تنها به آن انرژي اضافي وارد کرده ايد که اين انرژي بايد در جايي قرار بگيرد. بهترين مکان براي قرارگيري اين انرژي جرم جسم است. بر اساس قانون نسبيت جرم و انرژي با يکديگر برابرند پس هر چه انرژي وارد شده بيشتر باشد جرم افزايش پيدا خواهد کرد. البته اين افزايش وزن در انسان قابل چشم پوشي بوده و درعين حال غير قابل انکار است.