علوم و فنون جدید

 نظرسنجي شماره 1
در مورد كدام‌يك از موضوعات مطرح شده مايل به كسب اطلاعات بيشتر هستيد؟






ارائه نظر 
 آیا طبیعت غیرطبیعی است؟ - بخش دوم
آیا طبیعت غیرطبیعی است؟ - بخش دوم
کشف بوزون هیگز در جولای 2012، تئوری چگونگی بدست آوردن جرم توسط ذرات بنیادی را تأیید کرد اما یافتن این ذره به معنای پایان فیزیک نبود!
مطلب قبلي: آیا طبیعت غیرطبیعی است؟ - بخش نخست   مطلب بعدی: حلقه گمشده ژنتیک در زنجیره تکامل انسان - بخش نخست

 

 

 

توضیحات کنونی ما از فعل و انفعالات نخستین طبیعت، بر اساس مدل استاندارد فیزیک ذرات و نسبیت عام، و البته در توافقی تماشایی با همه آزمایش های شناخته شده است. با این حال، توضیحات ما تقریباً بطور بنیادی ناقص است. علاوه بر مشکلات مرتبط با اثرات قوی گرانش کوانتومی در طول پلانک در نظریه معقول مکانیک-کوانتومی گرانش، دو واقعیت قابل توجه درباره سرنخ های طبیعت، ما را در حال از دست دادن بخش بزرگی از تصویر نشان می دهد: ضعف شدید گرانش نسبت به نیروهای دیگر و همچنین اندازه بزرگ و مسطح بودن جهان قابل مشاهده ما، به تنظیم شدن ظریف پارامترهای نظریه نیاز دارد.


یکی از برجسته ترین پدیدارشناسان نسل فیزیک ذرات، نیما ارکانی حامد؛ علاقمند به ارتباط بین نظریه و آزمایش است که پژوهش های او در فیزیک نظری، تلاشی برای حل این رمز و راز است و بخش عمده ای از کارش، در محدوده پرداختن به سلسله مراتب این مشکل تمرکز دارد. او به همراه ساواس دیموپولاس (Savas Dimopoulos) و جیا دوالی (Gia Dvali) نشان داد که چگونه می توان با ابعاد اضافی فضا، ضعف شدید گرانش را در مقایسه با دیگر نیروهای طبیعت توضیح داد، و چگونه ساختار فیزیک نسبتاً کم انرژی در چارچوب نظریه ریسمان محدود شده است.
  

  

 

نیما ارکانی حامد (Nima Arkani-Hamed)؛ استاد دانشگاه هاروارد (Harvard University) و دارای کرسی استادی در موسسه مطالعات پیشرفته پرینستون است که از سال 1933 تا 1955 به آلبرت اینشتین تعلق داشت. ارکانی حامد رهبری نظریه های جدید فیزیک را که می تواند در LHC مورد آزمایش قرار گیرد، بر عهده دارد.

 

 

 
اخیرا، او همراه با دیموپولاس، این امکان را بررسی کرده که تنظیم شده ها برای ثابت کیهانی و سلسله مراتب مشکلات در یافتن توضیحی معمول برای چشم اندازی بزرگ از جهان کم انرژی ممکن، می تواند در نظریه ریسمان وجود داشته باشد که به طرح جدید "تقسیم" ابرتقارن در برخورد دهنده بزرگ هادرونی (LHC) سرن در سوئیس منجر شده است.


ارکانی حامد با غیرممکن خواندن و اجتناب ناپذیر بودن جهان، مفاهیمی دوگانه و به ظاهر متناقض را از نتایج تجربی اخیر در برخورد دهنده بزرگ هادرونی اروپا آشکار ساخته است. رویای آلبرت اینشتین برای زیبا بودن قوانین طبیعت، در خطر است! فیزیکدانان به دلیل وجود ثابت های اساسی بسیار بعیدی که زندگی را ممکن می سازد، نمی خواهند به شانس اعتقاد بیاورند، اما حرف حساب LHC برای ما، زندگی غیرطبیعی است! یا در جهانی ابر پیچیده اما مستقل و یا در حباب چندجهانی!

 


 

برخورد دهنده بزرگ هادرونی (LHC) که قلب سرن به حساب می آید، با هزینه ای چند میلیارد دلاری ساخته شده و در تلاش برای توضیح نظریه ابر ریسمان است ولی از سال گذشته، به خوابی 2 ساله فرو رفته زیرا نیاز به تعمیر و بروز رسانی دارد. LHC پروتون های خرد شده را در سال 2015 و در آخرین امید جستجوی پاسخ ها، از سر خواهد گرفت. اما پیش از آن، ارکانی حامد و بسیاری از فیزیکدانان برجسته دیگر در مقاله ها، سخنرانی ها و مصاحبه ها، با احتمال غیر طبیعی بودن جهان مواجه می باشند.

 

معمای تاریک!

 

انرژی موجود در فضای خلاء ( که به عنوان انرژی خلاء، انرژی تاریک و یا ثابت کیهانی شناخته می شود)، به طرزی گیج کننده، تریلیون تریلیون تریلیون تریلیون تریلیون تریلیون تریلیون تریلیون تریلیون تریلیون بار کمتر از مقدار محاسبه شده برای طبیعی بودن، و البته خود-تخریبی است.
هیچ نظریه ای که بطور طبیعی بتواند این شکاف بزرگ را از بین ببرد، وجود ندارد اما روشن است که ثابت کیهانی باید به صورت فوق العاده تنظیم شده، از انفجار سریع و یا فروریختن جهان در یک نقطه جلوگیری کند. پس به منظور فرصتی برای زندگی، مجبور به تنظیم شده بودن است.
  

 

 

 

برای توضیح دادن این شانس مسخره، ایده چندجهانی در طول چند دهه گذشته، تبدیل به جریان اصلی رو به رشد در محافل کیهان شناسی شده است. این باور در سال 1987 قوت گرفت، زمانی که با محاسبات استیون واینبرگ (Steven Weinberg)؛ برنده جایزه نوبل و استاد فیزیکدان دانشگاه تگزاس (University of Texas) نشان داد که ثابت کیهانی جهان ما، در سناریوی چندجهانی مورد انتظار است.

 

 

 

 

 

 از بین جهان های ممکن و حامی زندگی (فقط آنهایی که بتوانند در وهله اول مشاهده شده و در نظر گرفته شوند) در زمره تنظیم شده ها هستند. اکثر فیزیکدانان ذرات امیدوارند که توضیحی آزمایشی تر برای مشکل ثابت کیهانی پیدا خواهد شد ولی اکنون، هیچ ندارند!

 

 

 

اگر ثابت کیهانی بسیار بزرگتر از مقدار مشاهده شده بود (بگوییم فاکتوری از 10)، آنگاه هیچ کهکشانی نداشتیم . الکساندر ویلنکین (Alexander Vilenkin)؛ کیهان شناس و نظریه پرداز چندجهانی از دانشگاه تافتز (Tufts University) چنین توضیح داده و اضافه می کند: « تصور وجود داشتن و چگونگی زندگی در چنین جهان هایی دشوار است.»

 

 

 

 

 

 به گفته فیزیکدانان در حال حاضر، غیر طبیعی بودن هیگز باعث می شود که غیر طبیعی بودن ثابت کیهانی معنی دار تر باشد. ارکانی حامد فکر می اندیشد که حتی ممکن است این موضوعات بهم مربوط باشند؛ ما از این واقعیت فوق العاده اساسی درباره جهان خود درک درستی نداریم که :

«جهان بزرگ است و چیزهای بزرگی در آن است.»


تبدیل شدن چندجهانی به کمی بیش از استدلالی که فقط دست تکان می داد، هنگامی بود که در سال 2000، بوسو به همراه جو پوشینسکی (Joe Polchinski)، استاد فیزیک نظری از دانشگاه کالیفرنیا (University of California) در سانتا باربارا، مکانیسمی یافتند که می توانست در پانورامایی از جهان های موازی ظهور کند.


نظریه ریسمان، فرضیه ی "نظریه همه چیز" است که در یک فضا-زمان 10 بعدی، ذرات به صورت ریسمان های مرتعش و کوچک نامرئی قرار گرفته اند. در مقیاس بشری، ما تنها سه بعد فضایی و یک بعد زمانی را تجربه می کنیم، اما نظریه پردازان ریسمان استدلال می کنند که شش بعد فشرده اضافی وجود دارد که به هر نقطه از تار و پود واقعیت چهار بعدی ما گره خورده اند.

 

 

 بوسو و جو پوشینسکی محاسبه کردند که حدود 10500 روش مختلف برای گره خوردن آن شش بعد وجود دارد (مقید کردن همه مقادیر متغیر انرژی) وجود دارد که آرایه ای گوناگون و بطور باورنکردنی گسترده از جهان های ممکن می سازد. به عبارت دیگر، نیاز به طبیعی بودن نیست.

جهانی کامل، اجتناب ناپذیر و منفرد وجود ندارد!

 

بوسو می گوید:« یقیناً برای من یک جرقه بود.»

« فیزیکدانان ذرات، بویژه نظریه پردازان ریسمان، رویای چنین پیش بینی منحصربه فردی را برای تمام ثابت های طبیعت داشتند.» بوسو افزود: «همه چیز فقط از درون ریاضی و پی ها و تاوها بیرون می آمد. ما داخل رفتیم و گفتیم: ببینید! اتفاق نخواهد افتاد و برای اتفاق نیوفتادن آن دلیلی وجود دارد. در مجموع فکر می کردیم که این روش اشتباه است.»

اما این مقاله خشم و انزجار دیگران را برانگیخت!

 

زندگی در یک چند جهانی

 

 

 

 

 

بیگ بنگ در سناریوی چند جهانی بوسو-پوشینسکی، نوسان می کند. یک گره شش بعدی فشرده که باعث می شود تا یک بخیه در تار و پود واقعیت، به طور ناگهانی دگرشکل شده و با آزاد کردن انرژی، حباب فضا و زمان را تشکیل دهد. خواص این جهان جدید بطور شانسی تعیین می شود: مقدار انرژی رها شده در طول نوسان.  

 

 

 

 

 

 اکثر قریب به اتفاق جهان هایی که پشت سر هم با این روش به وجود آمده اند، انباشته از انرژی خلاء هستند؛ آنها با گسترش و یا سقوط سریع تکثیر پیدا می کنند، بنابراین در آنها زندگی نمی تواند بوجود آید. اما برخی از جهان های غیرمعمول، بسیار شبیه به جهان ماست که در آنها حذف شدن های غیرمحتمل به یک مقدار ناچیز برای ثابت کیهانی منجر می شود.

 

بوسو و لورنس هال (Lawrence Hall)،  در مقاله ای استدلال می کنند که جرم هیگز در سناریوی چند جهانی نیز فهمیده می شود. آنها دریافتند که حباب جهان هایی که به اندازه کافی حاوی ماده مرئی (در مقایسه با ماده تاریک) برای امکان زندگی هستند، اغلب ذراتی ابرتقارن دارند که فراتر از محدوده انرژی LHC و بوزون هیگز تنظیم شده است. بطور مشابه، دیگر فیزیکدانان در سال 1997 نشان دادند که اگر بوزون هیگز پنج بار سنگین تر از آنچه که هست می بود، این امر مانع از تشکیل اتم هایی به غیر از هیدروژن شده و در نتیجه، جهان عاری از زندگی بود.


با وجود این توضیحات بظاهر موفق، نگرانی بسیاری از فیزیکدانان آنست که در اتخاذ جهان بینی چندجهانی، دستاورد کمی وجود دارد. جهان های موازی نمی توانند آزمایش شوند و بدتر آنکه، جهان غیرطبیعی در برابر درک، ایستادگی می کند.
فیر بلوم (Kfir Blum) فیزیکدانی از موسسه مطالعات پیشرفته می گوید: « بدون طبیعی بودن، انگیزه ما برای فیزیک جدید از دست می رود.»

به گفته راندل :« می دانیم که وجود دارد، اما هیچ استدلال قوی برای لزوم پیدا کردنش وجود ندارد.» این احساس در واقع پژواک دوباره و دوباره ای است از اینکه: «من جهان را به طبیعت ترجیح می دهم.»


اما نظریه می تواند با فیزیکدانان رشد کند. با گذشت بیش از یک دهه از مأنوس شدن با نظریه چندجهانی، اکنون ارکانی حامد آن را پذیرفتنی می داند. (و مسیری با دوام برای روش های درک جهان) او می گوید: « تا جایی که به من مربوط است، اساسا هر نتیجه ای در LHC با درجه ای متفاوت از وادار شدن به یکی از این مسیرهای مختلف، ما را هدایت خواهد کرد. این نوع انتخاب، نقطه ای شگفت انگیز و یک معامله بسیار بسیار بزرگ است.»

 


طبیعی بودن می تواند در تنگنا به کمک آید و یا می تواند امیدی کاذب در جیب عجیب و غریب اما آسان چندجهانی باشد. پس همان طور که ارکانی حامد به حضار دانشگاه کلمبیا گفت،

منتظر باشید!

 

مطلب قبلي: آیا طبیعت غیرطبیعی است؟ - بخش نخست   مطلب بعدی: حلقه گمشده ژنتیک در زنجیره تکامل انسان - بخش نخست

 

1392/8/8Copyright ©2014 دبير سرويس علوم جديدلينک مستقيم

فرستنده :
ناشناس HyperLink HyperLink 1394/3/9
مـتـن : باسلام
بنده معتقدم بسیاری ازعلوم هنوز زوده که بشر بداند وقتی کسی هم بخواهد اثباتش کند با مشکل مواجع خواهد شد

فرستنده :
ناشناس HyperLink HyperLink 1392/11/26
مـتـن : بسیار عالی بود.
لطفا از این گونه مقالات بیشتر بگذارید.
متشکرم.
پاسـخ : از حسن توجه شما سپاسگزاریم.

نظر شما پس از تاييد در سايت قرار داده خواهد شد
نام :
پست الکترونيکي :
صفحه شخصي :
نظر:
تاییدانصراف

 فعاليت هاي علمي
 تماس با ما
 بازديدها
كاربران غيرعضو آنلاينكاربران غيرعضو آنلاين:  1214
 كاربران عضو آنلاين:  0
  کل كاربران آنلاين:  1214