زنگ تفريح شماره 80
«آیزاک نیوتون» را بزرگ‌ترین دانشمند تمام تاریخ می دانند. او خدمات زیادی به علم کرده است که مهم ترین آن، کشف قانون عمومی گرانش (جاذبه) و ابداع حسابان(حساب دیفرانسیل و انتگرال) برای محاسبه حرکات اجسام با استفاده از قوانین نیرو هاست. با هر دوی این نظریه‌ها در دو درس فیزیک و ریاضیات دبیرستان آشنا شده ایم، اما دو قرن بعد از نیوتون آزمایش هایی انجام شد که نشان می داد، قانون گرانش نیوتون نقص های کوچکی دارد. مثلا مدار سیاره تیر به دور خورشید، مقدار بسیار کمی با آنچه که محاسبات نشان می داد، تفاوت داشت.
اوایل قرن بیستم، «آلبرت اینشتین» بود که با تدوین نظریه «نسبیت عام»، این مشکلات را بر طرف کرد و یک نظریه کامل تر برای توضیح نیروی جاذبه ارائه داد. نسبیت عام تا امروز یکی از کامل‌ترین، بی‌نقص ترین و سازگارترین نظریه های علمی تاریخ است اما یک ایراد کوچک در این بین هنوز وجود دارد.
ایرادی که البته خود «آلبرت اینشتین» به دنبال حل آن بود: «ارائه یک نظریه علمی واحد که همه نظریه های فیزیکی را در بر بگیرد» برای اینکار باید نسبیت عام با بخش دیگری از فیزیک که موضعش مطالعه ذرات بسیار ریز است یعنی «فیزیک کوانتومی»، ترکیب شود.
«استیون هاوکینگ» که به این نظریه کلی علاقه داشت، در دهه 1970 خیلی در این باره سر و صدا کرد و چندین بار مدعی شد که این نظریه تا پایان قرن بیستم به دست می آید که البته این گونه نشد.
الان پژوهشگران فیزیک نظری، در نظریه ابر ریسمان (Super string) دنبال پیدا کردن راهی هستند که همه نظریه های فیزیکی را در این نظریه واحد( نظریه همه چیز) بیان کنند.
این تلاش تا کنون بی نتیجه مانده است اما اخر یک فیزیکدان هلندی به اسم «اریک ورلینده» با انجام یک سری محاسبات پیچیده ریاضی نشان داده که ممکن است همه تلاش هایی که در نیم قرن گذشته در این باره انجام شده، بیهوده باشد.
در طبیعت چهار نیروی بنیادی داریم که همه ما اسم آن ها را شنیده ایم و در زندگی روزمره هم آنها را حس می کنیم. یکی از آنها گرانش است که ما را روی زمین، زمین را در مدار خود دور خورشید و خورشید را در مداری به گرد مرکز کهکشان راه شیری نگه داشته است. نیروی دیگر نیروی الکترو مغتاطیسی است. با این نیرو بیش‌تر آشنا هستیم.
از واکنش های شیمیایی در بدن ما که باعث زنده نگه داشتن ما می‌شود بگیرید تا نیروی برقی که در لامپ‌ها تبدیل به نور شده یا بنزینی که در موتور ماشین می‌سوزد و انرژی حرکتی تولید می‌کند، همه از این نیروی بنیادی هستند.
دو نیروی دیگر، نیرو های هسته ای هستند که به یکی هسته ای ضعیف و به دیگری قوی می گویند. واکنش های هسته ای که در مرکز خورشید اتفاق می افتد، مهم ترین عامل شکل گیری حیات در روی زمین هستند. الان نظریه ای وجود دارد که توانسته است هر سه نیروی الکترو مغناطیسی، هسته ای ضعیف و قوی را با هم توضیح بدهد. اسم این نظریه «مدل استاندارد ذرات بنیادی» است.
تنها مانده ترکیب این نظریه با نسبیت عام ( که گرانش را توضیح می دهد). اگر این اتفاق بیفتد، نظریه ای خوهیم داشت که همه نیرو های بنیادی طبیعت را توضیح می دهد. برای همین اسم ژورنالیستی آن را نظریه «همه چیز» گذاشته اند. اما مسأله این است که حدود نیم قرن تلاش برای رسیدن به این نظریه، تا کنون بی نتیجه مانده و حتی آینده روشنی هم در این بین دیده نمی شود. حالا اریک ورلینده با محاسباتش نشان داده که اصلا شاید این را په اشتباه بوده.
محاسبات او نشان می دهد که ممکن است بشر( نیوتون و اینشتین) در ماهیت نیروی گرانش از ابتدا به راه نا درستی رفته باشد. البته خود این ادعا چیز جدیدی نیست و قبلا هم فیزیکدانانی بوده اند که ایراداتی به نسبیت عام گرفته بودند اما بیش تر نظریات آنها، ایرادهای دیگری داشتند و برای همین در جامعه علمی برگزیده پذیرفته نشدند.اما اریک ورلینده راه دیگری را برگزیده است، نظریه ریاضی او بسیار پیچیده است اما نتیجه اش این است که «گرانش یک نیروی بنیادی نیست، بلکه شکلی از بی نظمی است.» البته نظریه ورلینده هنوز در جامعه علمی خیلی طرفدار پیدا نکرده و دانشمندان تمایل دارند که به نسبیت عام به عنوان یک نظریه موثق نگاه کنند.
E=mc2
منبع:مجله دانستنیها