امروزه هیچ دانشمندی به خود جرئت نمی‌دهد، نظریه‌ای مانند آنچه لُرد کلوین گفت، بر زبان براند. به‌نظر می‌رسد فیزیک، جعبه‌ی پاندورای شگفت‌انگیزی است که با هر جواب ،سؤالات بیشتر و بزرگ‌تری در آن مطرح میشود. سرشناس‌ترین دانشمندان دنیا سال‌ها است پیشرفته‌ترین تجهیزات علمی را با هزینه‌های سرسام‌آور دراختیار گرفته‌اند و عمر خود را صرف تحقیق روی عجایب جهان میکنند؛ اما اگر واقع‌بین باشیم یافته‌های بی‌شمار هر روزه‌ی ما در برابر چیزی که نمی‌دانیم ناچیز به‌نظر می‌رسد. در ادامه با ۱۰ سؤال از بزرگترین شگفتی‌های علم فیزیک آشنا خواهید شد.
general information
اطلاعات عمومی در همه حوزه هاgeneral information
اطلاعات عمومی در همه حوزه ها۱۰ راز نامکشوف بزرگ علم فیزیک
لُرد کلوین در سال ۱۹۰۰ میلادی اعلام کرد که مورد جدیدی برای کشف در فیزیک باقی نمانده و تنها اندازه‌گیری‌های بیشتر و دقیق‌تر است که باقی می‌ماند. در طول سه دهه پس از این نظریه عجیب، مکانیک کوانتوم و نظریه‌ی نسبیت انیشتین آنچه را که انسان تا آن زمان از فیزیک می‌شناخت، تغییر داد.
لُرد کلوین در سال ۱۹۰۰ میلادی اعلام کرد که مورد جدیدی برای کشف در فیزیک باقی نمانده و تنها اندازه‌گیری‌های بیشتر و دقیق‌تر است که باقی می‌ماند. در طول سه دهه پس از این نظریه عجیب، مکانیک کوانتوم و نظریه‌ی نسبیت انیشتین آنچه را که انسان تا آن زمان از فیزیک می‌شناخت، تغییر داد.
۱- ماهیت انرژی تاریک
تمامی محاسبات، مقداری بسیار بیشتر از ماده‌ی قابل مشاهده در جهان را نشان می‌دهند. درحالی‌که نیروی جاذبه با کشیدن فضا-زمان به داخل سعی دارد از‌هم‌گسستگی و انبساط جهان جلوگیری کند؛ اما کهکشان‌ها سریعتر از گذشته و با سرعتی بیشتر از سرعت نور از یکدیگر دور می‌شوند، به‌نظر می‌رسد نیرویی منفی مانند سپری نامرئی، نیروی جاذبه را از فضا-زمان جدا می‌کند. در مدل پذیرفته‌شده از جهان از این سپر با نام ثابت کیهانی یاد میشود، همان چیزی که به‌عنوان انرژی تاریک مشهور شده است. با گسترش جهان هر لحظه فضای بیشتری ایجاد میشود و به همان میزان، مقدار انرژی تاریک جهان نیز بیشتر میشود. براساس نرخ مشاهدات از گسترش فضا-زمان دانشمندان حدس می‌زنند درمجموع بیشتر از ۷۰ درصد از کل نیروهای موجود در جهان را این انرژی ناشناخته تشکیل می‌دهد؛ در حقیقت ما می‌دانیم که جهان مملو از این انرژی است؛ اما نمی‌دانیم که چگونه باید به آن نگاه کنیم.
تمامی محاسبات، مقداری بسیار بیشتر از ماده‌ی قابل مشاهده در جهان را نشان می‌دهند. درحالی‌که نیروی جاذبه با کشیدن فضا-زمان به داخل سعی دارد از‌هم‌گسستگی و انبساط جهان جلوگیری کند؛ اما کهکشان‌ها سریعتر از گذشته و با سرعتی بیشتر از سرعت نور از یکدیگر دور می‌شوند، به‌نظر می‌رسد نیرویی منفی مانند سپری نامرئی، نیروی جاذبه را از فضا-زمان جدا می‌کند. در مدل پذیرفته‌شده از جهان از این سپر با نام ثابت کیهانی یاد میشود، همان چیزی که به‌عنوان انرژی تاریک مشهور شده است. با گسترش جهان هر لحظه فضای بیشتری ایجاد میشود و به همان میزان، مقدار انرژی تاریک جهان نیز بیشتر میشود. براساس نرخ مشاهدات از گسترش فضا-زمان دانشمندان حدس می‌زنند درمجموع بیشتر از ۷۰ درصد از کل نیروهای موجود در جهان را این انرژی ناشناخته تشکیل می‌دهد؛ در حقیقت ما می‌دانیم که جهان مملو از این انرژی است؛ اما نمی‌دانیم که چگونه باید به آن نگاه کنیم.
۲- ماده تاریک چیست؟
می‌دانیم که حدود ۸۴ درصد از ماده در جهان نه نوری را جذب میکنند و نه نوری از خود منتشر میکنند، چیزی که به آن ماده‌ی تاریک گفته میشود. ماده‌ی تاریک حتی به‌صورت غیر مستقیم نیز قابل مشاهده نیست؛ اما وجود آن ازطریق تأثیر بر نیروی گرانشی ماده‌ی مرئی، اشعه و ساختار انبساطی جهان قابل اثبات است. به‌نظر می‌رسد فضاهای بین کهکشانی مملو از این ماده‌ی عجیب باشند و ممکن است آنها از ذرات بنیادی ناپایداری که بنا بر قوانین مکانیک کوانتوم دائماً در فضای بین کهکشانی به وجود می‌آیند و از بین می‌روند (WIMP) به وجود آمده باشند. تلسکوپ و آشکارسازهای زیادی در سراسر کره‌ی زمین و خارج از جو به بررسی WIMP ها اختصاص یافته‌اند؛ اما هنوز هیچ‌کس نمی‌داند ماده‌ی تاریک از چه ساخته شده است.
می‌دانیم که حدود ۸۴ درصد از ماده در جهان نه نوری را جذب میکنند و نه نوری از خود منتشر میکنند، چیزی که به آن ماده‌ی تاریک گفته میشود. ماده‌ی تاریک حتی به‌صورت غیر مستقیم نیز قابل مشاهده نیست؛ اما وجود آن ازطریق تأثیر بر نیروی گرانشی ماده‌ی مرئی، اشعه و ساختار انبساطی جهان قابل اثبات است. به‌نظر می‌رسد فضاهای بین کهکشانی مملو از این ماده‌ی عجیب باشند و ممکن است آنها از ذرات بنیادی ناپایداری که بنا بر قوانین مکانیک کوانتوم دائماً در فضای بین کهکشانی به وجود می‌آیند و از بین می‌روند (WIMP) به وجود آمده باشند. تلسکوپ و آشکارسازهای زیادی در سراسر کره‌ی زمین و خارج از جو به بررسی WIMP ها اختصاص یافته‌اند؛ اما هنوز هیچ‌کس نمی‌داند ماده‌ی تاریک از چه ساخته شده است.
۳- آیا جهان‌های موازی وجود دارند؟
اطلاعات اختر فیزیک‌شناسان نشان می‌دهد که فضا-زمان ممکن است به‌جای مسطح‌بودن، منحنی باشد و این یعنی در تمام جهات، فضا-زمان تا بی‌نهایت ادامه خواهد داشت. اگر چنین باشد پس منطقه‌ای که ما می‌توانیم ببینیم و فکر میکنیم جهان هستی باشد فقط قسمتی در بی نهایت است، اما هم‌زمان فیزیک کوانتوم به ما می‌گوید فقط تعداد محدودی از تنظیمات ذرات (۱۰^۱۰^۲۲) در هر تکه‌ی کیهانی می‌تواند وجود داشته باشد و با این تعداد محدود در تکه‌های نامحدود از جهان، ذرات مجبورند تنظیمات خود را بارها و بارها تا بی‌نهایت تکرار کنند. این به‌معنای آن است که تکه‌های کیهانی دقیقاً همانند جهان ما (حاوی کسی مثل من و شما) وجود خواهند داشت، همچنین تکه‌های کیهانی وجود خواهند داشت که دقیقاً شبیه ما هستند اما فقط با یک ذره تفاوت، و تکه‌های کیهانی دقیقاً شبیه ما با دو ذره تفاوت و... این منطق عجیب که قوانین فیزیک به ما دیکته می‌کند همان چیزی است که به‌نام جهان‌های موازی می‌شناسیم. اما اگر بی‌نهایت جهان شبیه به جهان ما وجود دارد؛ چرا تاکنون نتوانسته‌ایم آنها را کشف کنیم و اصولاً چگونه باید آنها را ببینیم؟
اطلاعات اختر فیزیک‌شناسان نشان می‌دهد که فضا-زمان ممکن است به‌جای مسطح‌بودن، منحنی باشد و این یعنی در تمام جهات، فضا-زمان تا بی‌نهایت ادامه خواهد داشت. اگر چنین باشد پس منطقه‌ای که ما می‌توانیم ببینیم و فکر میکنیم جهان هستی باشد فقط قسمتی در بی نهایت است، اما هم‌زمان فیزیک کوانتوم به ما می‌گوید فقط تعداد محدودی از تنظیمات ذرات (۱۰^۱۰^۲۲) در هر تکه‌ی کیهانی می‌تواند وجود داشته باشد و با این تعداد محدود در تکه‌های نامحدود از جهان، ذرات مجبورند تنظیمات خود را بارها و بارها تا بی‌نهایت تکرار کنند. این به‌معنای آن است که تکه‌های کیهانی دقیقاً همانند جهان ما (حاوی کسی مثل من و شما) وجود خواهند داشت، همچنین تکه‌های کیهانی وجود خواهند داشت که دقیقاً شبیه ما هستند اما فقط با یک ذره تفاوت، و تکه‌های کیهانی دقیقاً شبیه ما با دو ذره تفاوت و... این منطق عجیب که قوانین فیزیک به ما دیکته می‌کند همان چیزی است که به‌نام جهان‌های موازی می‌شناسیم. اما اگر بی‌نهایت جهان شبیه به جهان ما وجود دارد؛ چرا تاکنون نتوانسته‌ایم آنها را کشف کنیم و اصولاً چگونه باید آنها را ببینیم؟
۴- چرا ماده بیشتری در برابر ضد ماده به وجود آمده است؟
جواب به این سؤال، چگونگی به‌وجود آمدن جهان ما را توضیح می‌دهد. بر طبق قوانین فیزیک، فرض بر این است که در لحظه‌ی مهبانگ باید مقدار برابری ماده و ضد ماده به وجود آمده باشد، اما اگر چنین بود جهان تاکنون باید از بین می‌رفت. الکترون‌ها در برخورد با پوزیترون، نورترون‌ها با ضد نوترون و به همین ترتیب سایر ذرات در برخورد با ضد خود باید از بین می‌رفتند و در نهایت تنها چیزی که باقی می‌ماند دریایی از فوتونها در جهانی بدون ماده است. به دلایلی مقدار بیشتری از ماده نسبت به ضد ماده به وجود آمده است که درنتیجه باعث تشکیل جهان ما شده است، اما هنوز توضیح قابل قبولی برای این حقیقت وجود ندارد.
جواب به این سؤال، چگونگی به‌وجود آمدن جهان ما را توضیح می‌دهد. بر طبق قوانین فیزیک، فرض بر این است که در لحظه‌ی مهبانگ باید مقدار برابری ماده و ضد ماده به وجود آمده باشد، اما اگر چنین بود جهان تاکنون باید از بین می‌رفت. الکترون‌ها در برخورد با پوزیترون، نورترون‌ها با ضد نوترون و به همین ترتیب سایر ذرات در برخورد با ضد خود باید از بین می‌رفتند و در نهایت تنها چیزی که باقی می‌ماند دریایی از فوتونها در جهانی بدون ماده است. به دلایلی مقدار بیشتری از ماده نسبت به ضد ماده به وجود آمده است که درنتیجه باعث تشکیل جهان ما شده است، اما هنوز توضیح قابل قبولی برای این حقیقت وجود ندارد.
۵- سرنوشت نهایی جهان چه خواهد بود؟
سرنوشت جهان شدیداً به عامل ناشناخته‌ی Ω وابسته است. Ω میزان چگالی ماده در برابر انرژی پراکنده شده در سراسر جهان را نشان می‌دهد و سه حالت می‌تواند داشته باشد، کمتر از یک، بیشتر از یک و برابر با یک.
اگر Ω بزرگتر از یک باشد یعنی فضا-زمان بسته است مانند سطح یک کره‌ی فوق‌العاده بزرگ که از هر طرف به‌جای اول می‌رسد. اگر جهان را بسته متصور شویم و انرژی تاریک را در نظر نگیریم، سرنوشت جهان ما این‌گونه رقم خواهد خورد که انبساط جهان زمانی متوقف شده و سپس انقباض جهانی شروع خواهد شد و این انقباض سرانجام کل جهان را در نقطه‌ای جمع و فشرده خواهد کرد. این له‌شدگی بزرگ برخلاف انفجار بزرگی است که جهان از آن زاییده شده است. اما اگر همچنان جهان را بسته تصور کنیم و انرژی تاریک نیز وجود داشته باشد، جهان کروی ما تا ابد گسترش خواهد یافت.
اما اگر Ω را کمتر از یک در نظر بگیریم پس فضا-زمان باز خواهد بود، سطح یک زین را تصور کنید! در این حالت سرنوشت نهایی جهان ابتدا انجماد بزرگ و سپس از‌هم‌گسستگی بزرگ خواهد بود. در این نظریه، در زمانی سرعت انبساط جهان به‌حدی خواهد رسید که ستاره‌ها و کهکشان‌ها از هم گسسته شده و در فضای بین‌کهکشانی پخش خواهند شد، درنتیجه‌ی آن تمام ذرات هستی تنها و بسیار سرد رها خواهند شد. اما این پایان نهایی دنیا نیست، پس از این مرحله رشد بسیار قوی انبساط، جهان را به جایی خواهد رساند که حتی اثر نیروهای بین اتمی نیز خنثی شده و ذرات بنیادی از درون متلاشی خواهند شد و در فضای بی‌کران پراکنده می‌شوند.
حالت سوم این است که Ω برابر با یک باشد. در این حالت، جهان ما بدون خمیدگی و صاف خواهد بود و در تمام جهات به‌صورت نامحدود گسترش خواهد یافت. اگر انرژی تاریک وجود نداشته باشد این جهان مسطح برای همیشه با یک نرخ شتاب منفی گسترش خواهد یافت تازمانی که این شتاب به صفر برسد و جهان در حالتی پایدار باقی بماند، اما اگر انرژی تاریک وجود داشته باشد، سرنوشت نهایی جهان گسترش همیشگی و در نهایت انجماد بزرگ و سپس از هم گسستگی بزرگ خواهد بود.
سرنوشت جهان شدیداً به عامل ناشناخته‌ی Ω وابسته است. Ω میزان چگالی ماده در برابر انرژی پراکنده شده در سراسر جهان را نشان می‌دهد و سه حالت می‌تواند داشته باشد، کمتر از یک، بیشتر از یک و برابر با یک.
اگر Ω بزرگتر از یک باشد یعنی فضا-زمان بسته است مانند سطح یک کره‌ی فوق‌العاده بزرگ که از هر طرف به‌جای اول می‌رسد. اگر جهان را بسته متصور شویم و انرژی تاریک را در نظر نگیریم، سرنوشت جهان ما این‌گونه رقم خواهد خورد که انبساط جهان زمانی متوقف شده و سپس انقباض جهانی شروع خواهد شد و این انقباض سرانجام کل جهان را در نقطه‌ای جمع و فشرده خواهد کرد. این له‌شدگی بزرگ برخلاف انفجار بزرگی است که جهان از آن زاییده شده است. اما اگر همچنان جهان را بسته تصور کنیم و انرژی تاریک نیز وجود داشته باشد، جهان کروی ما تا ابد گسترش خواهد یافت.
اما اگر Ω را کمتر از یک در نظر بگیریم پس فضا-زمان باز خواهد بود، سطح یک زین را تصور کنید! در این حالت سرنوشت نهایی جهان ابتدا انجماد بزرگ و سپس از‌هم‌گسستگی بزرگ خواهد بود. در این نظریه، در زمانی سرعت انبساط جهان به‌حدی خواهد رسید که ستاره‌ها و کهکشان‌ها از هم گسسته شده و در فضای بین‌کهکشانی پخش خواهند شد، درنتیجه‌ی آن تمام ذرات هستی تنها و بسیار سرد رها خواهند شد. اما این پایان نهایی دنیا نیست، پس از این مرحله رشد بسیار قوی انبساط، جهان را به جایی خواهد رساند که حتی اثر نیروهای بین اتمی نیز خنثی شده و ذرات بنیادی از درون متلاشی خواهند شد و در فضای بی‌کران پراکنده می‌شوند.
حالت سوم این است که Ω برابر با یک باشد. در این حالت، جهان ما بدون خمیدگی و صاف خواهد بود و در تمام جهات به‌صورت نامحدود گسترش خواهد یافت. اگر انرژی تاریک وجود نداشته باشد این جهان مسطح برای همیشه با یک نرخ شتاب منفی گسترش خواهد یافت تازمانی که این شتاب به صفر برسد و جهان در حالتی پایدار باقی بماند، اما اگر انرژی تاریک وجود داشته باشد، سرنوشت نهایی جهان گسترش همیشگی و در نهایت انجماد بزرگ و سپس از هم گسستگی بزرگ خواهد بود.
۶- چگونه اندازه‌گیری باعث فروپاشی تابع موج میشود؟
در قلمرو عجیب و غریب الکترون‌ها، فوتونها و دیگر ذرات بنیادی؛ قوانین فیزیک کوانتوم رفتارها را مشخص میکنند. در این اندازه، ذرات نه مانند توپ‌های کوچک بلکه مثل امواجی که در فضایی بزرگ رها شده باشند، رفتار میکنند. هر ذره با یک تابع موج یا توزیع احتمال توضیح داده میشود. این توزیع احتمال به ما می‌گوید که مکان، سرعت و دیگر خواص هر متغیر چه مقادیری می‌تواند داشته باشد، اما دقیقاً نمی‌توانیم مقدارها را از آن به دست بیاوریم. تابع موج، دامنه‌ای از احتمالات را به ما می‌دهد تا زمانی‌که بتوانیم با آزمایش و به‌صورت تجربی، میزان و مکان دقیق هر ذره را به دست بیاوریم. اما برای به دست آوردن مقدار دقیق مانعی وجود دارد. هنگام اندازه‌گیری خواص ذرات تغییر کرده و نمی‌توانیم نتیجه‌ای را به دست بیاوریم. اما چگونه و چرا اندازه‌گیری یک ذره باعث فروپاشی تابع موج آن میشود؟ این مشکل که به‌نام خطای اندازه‌گیری شناخته میشود، مانع بزرگی در برابر شناخت ما از جهان است. درک اینکه واقعیت چیست و آیا اصلاً واقعیتی وجود دارد همه در گرو جواب به این سؤال است.
در قلمرو عجیب و غریب الکترون‌ها، فوتونها و دیگر ذرات بنیادی؛ قوانین فیزیک کوانتوم رفتارها را مشخص میکنند. در این اندازه، ذرات نه مانند توپ‌های کوچک بلکه مثل امواجی که در فضایی بزرگ رها شده باشند، رفتار میکنند. هر ذره با یک تابع موج یا توزیع احتمال توضیح داده میشود. این توزیع احتمال به ما می‌گوید که مکان، سرعت و دیگر خواص هر متغیر چه مقادیری می‌تواند داشته باشد، اما دقیقاً نمی‌توانیم مقدارها را از آن به دست بیاوریم. تابع موج، دامنه‌ای از احتمالات را به ما می‌دهد تا زمانی‌که بتوانیم با آزمایش و به‌صورت تجربی، میزان و مکان دقیق هر ذره را به دست بیاوریم. اما برای به دست آوردن مقدار دقیق مانعی وجود دارد. هنگام اندازه‌گیری خواص ذرات تغییر کرده و نمی‌توانیم نتیجه‌ای را به دست بیاوریم. اما چگونه و چرا اندازه‌گیری یک ذره باعث فروپاشی تابع موج آن میشود؟ این مشکل که به‌نام خطای اندازه‌گیری شناخته میشود، مانع بزرگی در برابر شناخت ما از جهان است. درک اینکه واقعیت چیست و آیا اصلاً واقعیتی وجود دارد همه در گرو جواب به این سؤال است.
۷- آیا نظریه ریسمان صحیح است؟
زمانی فیزیک‌دانان تصمیم گرفتند تمام ذرات بنیادی را ریسمان‌های تک‌بعدی تصور کنند. ریسمان‌هایی که به دور خود پیچیده شده و تفاوت آنها در فرکانس متفاوت ارتعاشات آنها است. با به وجود آمدن این نظریه، علم فیزیک بسیار ساده‌تر شد؛ با نظریه‌ی ریسمان فیزیک‌دانان توانستند قوانین فیزیک کوانتوم را با قوانین حاکم بر فضا-زمان یعنی نسبیت عام آشتی دهند و چهار نیروی طبیعت را در قالب یک چارچوب و نظریه‌ی واحد جای دهند. اما مشکل از آن جایی شروع میشود که نظریه‌ی ریسمان فقط در فضایی ۱۰ یا ۱۱ بعدی می‌تواند کار کند. ۳ بعد فضای بزرگ که آن را می‌توانیم ببینیم به‌علاوه‌ی ۶ یا ۷ بعد فضای فشرده و بسیار ریز و بُعد زمان. اندازه‌ی فضاهای فشرده همانند خود این ریسمان‌های لرزنده چیزی حدود یک میلیاردم اندازه‌ی هسته‌ی اتم هستند. هیچ راه شناخته شده یا حتی قابل تصوری برای بررسی اندازه‌ای به این کوچکی وجود ندارد و درنتیجه هیچ راهی نیز برای اثبات تجربی نظریه‌ی ریسمان وجود نخواهد داشت.
زمانی فیزیک‌دانان تصمیم گرفتند تمام ذرات بنیادی را ریسمان‌های تک‌بعدی تصور کنند. ریسمان‌هایی که به دور خود پیچیده شده و تفاوت آنها در فرکانس متفاوت ارتعاشات آنها است. با به وجود آمدن این نظریه، علم فیزیک بسیار ساده‌تر شد؛ با نظریه‌ی ریسمان فیزیک‌دانان توانستند قوانین فیزیک کوانتوم را با قوانین حاکم بر فضا-زمان یعنی نسبیت عام آشتی دهند و چهار نیروی طبیعت را در قالب یک چارچوب و نظریه‌ی واحد جای دهند. اما مشکل از آن جایی شروع میشود که نظریه‌ی ریسمان فقط در فضایی ۱۰ یا ۱۱ بعدی می‌تواند کار کند. ۳ بعد فضای بزرگ که آن را می‌توانیم ببینیم به‌علاوه‌ی ۶ یا ۷ بعد فضای فشرده و بسیار ریز و بُعد زمان. اندازه‌ی فضاهای فشرده همانند خود این ریسمان‌های لرزنده چیزی حدود یک میلیاردم اندازه‌ی هسته‌ی اتم هستند. هیچ راه شناخته شده یا حتی قابل تصوری برای بررسی اندازه‌ای به این کوچکی وجود ندارد و درنتیجه هیچ راهی نیز برای اثبات تجربی نظریه‌ی ریسمان وجود نخواهد داشت.
۸- چرا پیکان زمان یک طرفه است؟
حرکت رو به جلوی زمان را با ویژگی از جهان به‌نام آنتروپی توضیح می‌دهند. تقریبا آنتروپی را می‌توان با میزان بی‌نظمی در جهان توضیح داد. همان‌گونه که بی‌نظمی رو به افزایش است، زمان نیز رو به جلو حرکت می‌کند. این حقیقت که آنتروپی در حال افزایش است را می‌توان با این منطق توضیح داد که میزان بیشتری از ترتیب‌های بی‌نظم نسبت به ترتیب‌های منظم در جهان وجود دارد و به همین دلیل ذرات تمایل دارند به سمت بی‌نظمی حرکت کنند تا به سمت منظم شدن. اما سؤال پیش آمده این است که چرا آنتروپی در گذشته بسیار پایین بوده است؟ به بیان دیگر آیا به دلیل همین آنتروپی بسیار پایین، جهان در آغاز خود از بی‌نهایت ماده و انرژی در نقطه‌ای بسیار کوچک تشکیل شده بود و پس از تولد به سرعت به اطراف منتشر شده است؟ برای درک بهتر این موضوع توصیه میکنیم مقاله‌ی پیشین ما در مورد حرکت رو به جلوی پیکان زمان مطالعه کنید.
حرکت رو به جلوی زمان را با ویژگی از جهان به‌نام آنتروپی توضیح می‌دهند. تقریبا آنتروپی را می‌توان با میزان بی‌نظمی در جهان توضیح داد. همان‌گونه که بی‌نظمی رو به افزایش است، زمان نیز رو به جلو حرکت می‌کند. این حقیقت که آنتروپی در حال افزایش است را می‌توان با این منطق توضیح داد که میزان بیشتری از ترتیب‌های بی‌نظم نسبت به ترتیب‌های منظم در جهان وجود دارد و به همین دلیل ذرات تمایل دارند به سمت بی‌نظمی حرکت کنند تا به سمت منظم شدن. اما سؤال پیش آمده این است که چرا آنتروپی در گذشته بسیار پایین بوده است؟ به بیان دیگر آیا به دلیل همین آنتروپی بسیار پایین، جهان در آغاز خود از بی‌نهایت ماده و انرژی در نقطه‌ای بسیار کوچک تشکیل شده بود و پس از تولد به سرعت به اطراف منتشر شده است؟ برای درک بهتر این موضوع توصیه میکنیم مقاله‌ی پیشین ما در مورد حرکت رو به جلوی پیکان زمان مطالعه کنید.
۹- آیا در بی‌نظمی، نظمی نهفته است؟
فیزیک‌دانان نمی‌توانند بعضی از رفتارهای سیالات، از مایعات مانند آب گرفته تا گازها و دیگر سیالات را پیشبینی کرده و به جواب‌های منطبق بر آزمایش‌های تجربی برسند. در حقیقت حتی مشخص نیست که آیا راه حلی کلی برای آنچه معادلات ناویر-استوکس نامیده میشود وجود دارد و اگر وجود دارد آیا می‌تواند رفتار مایعات را در همه‌جا به درستی تشریح کرده و نقاط ناشناخته‌ی تکینه را توضیح دهد. به‌علت همین مشکلات به‌نظر می‌رسد ماهیت هرج‌و‌مرج هنوز به خوبی شناخته نشده است. فیزیک‌دانان و ریاضی‌دانان متعجب می‌شوند وقتی به درستی نمی‌توانند وضعیت آب‌و‌هوا را پیشبینی کنند. آیا این آشفتگی‌ها ذاتاً غیر قابل پیشبینی است؟ آیا توربولانس از معادلات ریاضی فراتر می‌رود؟ یا سرانجام با معادله‌ی ریاضی صحیح به نتیجه‌ای کلی خواهیم رسید؟
فیزیک‌دانان نمی‌توانند بعضی از رفتارهای سیالات، از مایعات مانند آب گرفته تا گازها و دیگر سیالات را پیشبینی کرده و به جواب‌های منطبق بر آزمایش‌های تجربی برسند. در حقیقت حتی مشخص نیست که آیا راه حلی کلی برای آنچه معادلات ناویر-استوکس نامیده میشود وجود دارد و اگر وجود دارد آیا می‌تواند رفتار مایعات را در همه‌جا به درستی تشریح کرده و نقاط ناشناخته‌ی تکینه را توضیح دهد. به‌علت همین مشکلات به‌نظر می‌رسد ماهیت هرج‌و‌مرج هنوز به خوبی شناخته نشده است. فیزیک‌دانان و ریاضی‌دانان متعجب می‌شوند وقتی به درستی نمی‌توانند وضعیت آب‌و‌هوا را پیشبینی کنند. آیا این آشفتگی‌ها ذاتاً غیر قابل پیشبینی است؟ آیا توربولانس از معادلات ریاضی فراتر می‌رود؟ یا سرانجام با معادله‌ی ریاضی صحیح به نتیجه‌ای کلی خواهیم رسید؟
۱۰- گرانش چگونه کار می‌کند؟
همه‌ی ما می‌دانیم که گرانش ماه باعث به وجود آمدن جز و مد در زمین و گرانش خورشید باعث گردش زمین به دور آن و ماندن سیاره‌ی ما در مدار خورشید میشود. اما درک ما از این واقعیت چقدر است؟ گرانش نیروی قدرتمندی است که از مواد ایجاد میشود و اجسام سنگینتر با گرانش بالاتر اجسام سبک‌تر را به سمت خود جذب میکنند. درحالی‌که دانشمندان تحقیقات زیادی را روی تأثیرات این نیرو انجام داده‌اند اما هنوز مطمئن نشده‌اند که چرا این نیرو وجود دارد. چرا نیرویی که اتمها را درکنار یکدیگر نگه می‌دارد متفاوت از جاذبه است؟ آیا جاذبه یک ذره است؟ این‌ها سؤالاتی است که هنوز دانش کنونی ما از فیزیک توانایی پاسخ گویی به آنها را ندارد.
همه‌ی ما می‌دانیم که گرانش ماه باعث به وجود آمدن جز و مد در زمین و گرانش خورشید باعث گردش زمین به دور آن و ماندن سیاره‌ی ما در مدار خورشید میشود. اما درک ما از این واقعیت چقدر است؟ گرانش نیروی قدرتمندی است که از مواد ایجاد میشود و اجسام سنگینتر با گرانش بالاتر اجسام سبک‌تر را به سمت خود جذب میکنند. درحالی‌که دانشمندان تحقیقات زیادی را روی تأثیرات این نیرو انجام داده‌اند اما هنوز مطمئن نشده‌اند که چرا این نیرو وجود دارد. چرا نیرویی که اتمها را درکنار یکدیگر نگه می‌دارد متفاوت از جاذبه است؟ آیا جاذبه یک ذره است؟ این‌ها سؤالاتی است که هنوز دانش کنونی ما از فیزیک توانایی پاسخ گویی به آنها را ندارد.
26 دانستنی تاریخی که برایتان جالب خواهد بود!
۱ـ انسانها نسبت به آنچه در بیشتر طول تاریخ بوده اند، در ۱۰۰ سال گذشته ۵۰٪ سنگین تر و ۴ اینچ بلندتر شده اند.
۲ـ در ۵ هزار سال تاریخ تمدن بشری فقط یک بیماری ریشه کن شده: آبله
۳ـ وقتی کریستف کلمب آمریکا را کشف کرد، همان موقع ۹۰ میلیون نفر که برابر با یک سوم جمعیت جهان میشده در آن قاره ساکن بوده اند.
۴ـ Leif Erikson اولین اروپایی ای است که حتی ۵۰۰ سال قبل از کریتف کلمب وارد شمال آمریکا شد.
۲ـ در ۵ هزار سال تاریخ تمدن بشری فقط یک بیماری ریشه کن شده: آبله
۳ـ وقتی کریستف کلمب آمریکا را کشف کرد، همان موقع ۹۰ میلیون نفر که برابر با یک سوم جمعیت جهان میشده در آن قاره ساکن بوده اند.
۴ـ Leif Erikson اولین اروپایی ای است که حتی ۵۰۰ سال قبل از کریتف کلمب وارد شمال آمریکا شد.
۵ـ ما در حال حاضر در صلح آمیز ترین قسمت تاریخ بشیریت زندگی میکنیم.
۶ـ جنگ جهانی اول ششمین جنگ مرگبار در تاریخ دنیا به حساب می آید.
۷ـ جنگ افغانستان طولانی ترین جنگ تاریخ آمریکا به حساب می آید.
۸ـ در سال ۶۳۶ بعد از میلاد، یک ابر گرد و غبار در کل دنیا ایجاد شد که باعث پوشاندن و مسدود شدن خورشید به مدت یک سال و نتیجتا ایجاد قحطی و بیماری در کل دنیا شد.
۹ـ در تمام تاریخ بشریت حدود ۱۰۰ میلیارد نفر مرده اند.
۱۰ـ فوران آتشفشان Krakatoa در سال ۱۸۸۳، بلندرتین صدایی بود که در تاریخ ثبت شده که تا ۴۸۰۰ کیلومتری آن هم شنیده شده بود.
۱۱- ازدواج بین نژادهای مختلف در بیشتر طول تاریخ آمریکا از ۱۷۷۶ تا ۱۹۶۷ ممنوع بوده است.
۱۲ـ اهرام مصر توسط کارگران مزد بگیر ساخته شده است نه بردگان. این افسانه ای است که توسط Herodotus مورخ یونانی بیان شده است.
۱۳ـ بریتانیایی های عصر یخ بندان از جمجمه ی انسان به عنوان فنجان استفاده میکردند.
۱۴ـ اولین تصادف ماشین در سال ۱۸۹۱ در اوهایو اتفاق افتاد.
۱۵ـ دموکراسی یونان باستان که اولین دموکراسی دنیا به حساب می آید فقط ۱۸۵ سال به طول انجامید.
۱۶ـ کریسمس تا سال ۱۸۳۶ در آمریکا غیرقانونی بود، چون یک جشن غیر مذهبی(غیر مسیحی) به حساب می آمد.
۱۷ـ در بین سالهای ۱۵۳۰ تا ۱۷۸۰ بیش از یک میلیون اروپایی به عنوان برده به آفریقای شمالی فروخته شدند.
۱۸ـ ۳۰ هزار کودک دواطلب یک جنگ مذهبی کودکان برای تصرف اورشلیم در سال ۱۲۱۲ پس از میلاد شدند که بیشترشان در سفر مردند یا به عنوان برده فروخته شدند.
۱۹ـ کل انسانهای کشته شده در جنگ در کل تاریخچه ی بشریت بین ۱۵۰ میلیون تا ۱ میلیارد تخمین زده شدند.
۲۰ـ اگر کل تاریخ زمین را ۲۴ ساعت در نظر بگیریم، ۴ صبح حسات بوجود آمده، ۱۰:۲۴ گیاهان بوجود آمدند، دایناسورها ۱۱:۴۱ منقرض شدند و تاریخ بشر از ۱۱:۵۸:۴۳ بوجود آمده.
۲۱ـ امپراطوری روم بزرگترین امپراطوری تاریخ نبوده است بلکه ۲۸ امین بوده است.
۲۲ـ تعداد افرادی که امروزه در بردگی هستند بیشتر از هر زمان دیگری در طول تاریخ است.
۲۳ـ حدود ۷ درصد تمام جنگ ها در تاریخ با انگیزه ی مذهبی انجام شده.
۲۴ـ در طول جنگ جهانی دوم هند بزرگترین ارتش داوطلب را در تاریخ دنیا ایجاد کرد، بیش از ۲ و نیم میلیون نفر
۲۵ـ در دهه ی ۱۸۰۰، مردم مومیایی میفروختند و مهمانی باز کردن مومیایی راه می انداختن!!
۲۶ـ دوره ی زندگی کلئوپاترا به اختراع آیفون نزدیک تر است تا ساختن اهرام مصر.
10 حقیقت شگفت‌انگیز علم فیزیک
حقیقت شگفت انگیز علم فیزیک با کمک تعدادی از کاربران توئیتر انتخاب شده و با همکاری یک کیهان شناس تشریح شده است. خورشید می توانست از موز ساخته شده باشد، تقریبا همه جهان گم شده است و سیاهچاله ها سیاه نیستند سه نمونه از این حقایق شگفت انگیز هستند.
فیزیک بدون شک علمی شگفت انگیز است، ذراتی که وجود ندارند در احتمالات به حساب می آیند، و زمان متناسب با سرعت حرکت شیئی تغییر می کند. نشریه تلگراف 10 پدیده عجیب از این عجایب در علم فیزیک را با کمک تعدادی از کاربران توئیتر و کیهان شناسی به نام مارکوس چاون ارائه کرده است که در ادامه ارائه خواهد شد.
خورشید می توانست از موز ساخته شده باشد: خورشید بسیار پر حرارت است زیرا وزن چند میلیارد میلیارد میلیارد تنی آن گرانش عظیمی به وجود می آورد که در نتیجه هسته ستاره را تحت فشاری غیر قابل تصور گذاشته و در نتیجه فشار بالا حرارت فوق العاده تولید می کند. در صورتی که به جای گاز هیدروژن از میلیاردها میلیارد میلیارد تن موز استفاده می شد نیز همان میزان فشار و در نتیجه همان مقدار حرارت در خورشید به وجود می آمد. با این حال با افزایش حرارت، اتمها با بخشهای مختلف ساختار ستاره ای برخورد کرده و انرژی اتمی را به وجود می آورند که در اینجا تفاوت میان حضور هیدروژن و موز در ساختار خورشید آشکار خواهد شد.
تمام ماده ای که نسل بشر را به وجود آورده است در یک حبه قند جا می گیرد: اتم ها 99.9999999999999 درصد فضای خالی هستند و به همین دلیل در صورتی که تمامی اتم ها را به گونه ای به هم بفشاریم که فضای خالی میان آنها از بین برود، یک قاشق چای خوری یا حجمی برابر یک حبه قند از این ماده در حدود پنج میلیارد تن وزن خواهد داشت، وزنی 10 برابر مجموع وزن تمامی انسانهایی که در حال حاضر در جهان حضور دارند. این در واقع همان پدیده ای است که در ستاره های نوترونی رخ می دهد و وزن آنها را تا حد غیر قابل باوری افزایش می دهد.
آنچه آینده است می تواند آنچه گذشته بوده است را تغییر دهد: شگفتی جهان کوانتوم به اثبات رسیده است، آزمایش دو جداره که نور را در دو حالت موج و ذره به اثبات می رساند به اندازه کافی عجیب و غیر قابل تصور هست. به خصوص زمانی که اعلام شود مشاهده نور می تواند آن را از موج به ذره و یا برعکس تبدیل کند. اما پدیده های عجیبتر این جهان پس از آزمایش جان ویلر فیزیکدان در سال 1978 خود را نمایان کرد. آزمایش وی نشان داد مشاهده یک ذره در حال می تواند سرنوشت ذره مشابه دیگری در گذشته را متحول سازد.
طبق آزمایش دو جداره در صورتی که هر یک از پرتوهای نوری خارج شده از یکی از شکافهای صفحه آزمایش را مشاهده کنید، در واقع پرتو را مجبور کرده اید خصوصیات ذره ای به خود بگیرد و اگر به هدف برخورد پرتو چشم بدوزید خصوصیت موج گونه به پرتو نور بخشیده اید اما در صورتی که پس از عبور پرتو نور از شکاف به مسیری که از آن ناشی شده است چشم بدوزید آنگاه است که پرتو نور می تواند در هر دوحالت شکل بگیرد.
به بیانی دیگر زمان حال بر گذشته پرتو نوری تاثیر گذاشته است. این آزمایش در آزمایشگاه تنها چند صد هزارم ثانیه به طول می انجامد اما در مشاهده نورهای ناشی از ستاره های دوردست نیز صدق می کند. در واقع مشاهده اکنون ستاره های دوردست می تواند گذشته چند هزار یا میلیون ساله آنها را تغییر دهد.
تقریبا همه جهان گم شده است: می توان به جرات گفت در حدود 100 میلیارد کهکشان در جهان هستی وجود دارد که هر یک از آنها از 10 میلیون تا 10 تریلیون ستاره را در خود گنجانده اند. خورشید زمین در مقایسه با این ستاره های یکی از کوچکترین و ضعیفترین ستاره ها به شمار می رود و حتی می توان نام کوتوله زرد رنگ را بر روی آن گذاشت. در واقع در جهان هستی مقادیر ترسناک و عظیمی از ماده مرئی وجود دارد که انسان تنها قادر به مشاهده دو درصد از آن است.
وجود این حجم ماده به واسطه نیروی گرانش آنها پیش بینی می شود و ماده تاریک نیز که مقدار آن 6 برابر جرم ماده مرئی تخمین زده می شود، نیز بخش نامرئی جهان را تشکیل داده است. وجود انرژی تاریک به عنوان بخشی دیگر از جهان که در واقع مابقی جهان را تشکیل داده است، موضوع را پیچیده تر خواهد کرد، انرژی که با گسترش سریع جهان در ارتباط است و به همراه ماده تاریک همچنان ناشناخته باقی مانده است.
جسم می تواند سریعتر از نور حرکت کند و نور همیشه بسیار سریع حرکت نمی کند: سرعت نور در خلا 300 هزار کیلومتر بر ساعت است با این حال نور همیشه در خلا حرکت نمی کند. برای مثال نور در آب با سرعتی یک سوم سرعت گفته شده حرکت می کند. در واکنش های اتمی برخی از ذرات به سرعت های بسیار بالایی دست پیدا می کنند که بخشی از سرعت نور است و در صورتی که از میان رابطی که سرعت نور را خواهد کاست عبور کنند، در واقع می توانند سریعتر از نور حرکت کنند.
چنین پدیده ای درخششی آبی رنگ از خود به وجود می آورد که به «تشعشعات شرنکوف» شهرت داشته و با بمبهای صوتی قابل مقایسه است. کمترین سرعتی که تا کنون برای نور به ثبت رسیده است 17 متر بر ثانیه یا 61 کیلومتر بر ساعت بوده که به واسطه عبور از میان روبیدیوم منجمد با حرارتی برابر صفر مطلق ایجاد شده است. در این حرارت این ماده حالتی به نام میعان «بوز- انشتین» را تجربه می کند.
تعداد نامحدودی نویسنده مطلب را نوشته و تعداد نامحدودی خواننده آن را می خوانند: بر اساس مدلهای استاندارد کیهان شناسی جهان مرئی با تمامی میلیاردها کهکشان و تریلیون تریلیون ستاره هایش تنها یکی از بی نهایت جهانهایی است که مانند حبابهای صابون در یک اسفنج در کنار یکدیگر قرار گرفته اند. به دلیل بی نهایت بودن آنها می توان هر تاریخچه ممکنی را برایشان در نظر گرفت. اما تعداد تاریخچه های ممکن برای این جهانها متناهی است زیرا تعداد محدودی پدیده و تعداد محدودی نتیجه در بر داشته اند.
تعداد این پدیده ها بسیار زیاد اما متناهی است پس همین پدیده عینی و کنونی که نویسنده این مطلب را نوشته و شما آن را می خوانید، باید بی نهایت بار در زمان رخ داده باشد. شگفت انگیز تر از آن این است که بدانیم نزدیکترین همتای ما در چه فاصله ای از ما قرار گرفته است. این فاصله عددی برابر 10 به توان 10 به توان 28 متر تخمین زده شده است که در صورت علاقمندی به محاسبه آن می توانید از عدد یک و 10 میلیارد میلیارد میلیارد صفر در برابر آن استفاده کنید!
سیاهچاله ها سیاه نیستند: به طور حتم سیاهچاله ها بسیار تاریکند اما سیاه نیستند زیرا این پدیده ها درخشان بوده و به آرامی نور خود را در تمامی طیفهای نوری از جمله نور مرئی به اطراف منتشر می کنند. این تشعشعات که «تشعشعات هاوکینگ» نام دارد نور خود و جرم سیاهچاله ها را به تدریج کاهش داده و با از دست دادن منبع جرم سیاهچاله ها تبخیر می شوند.
سیاهچاله های کوچک در مقایسه با جرمشان و نسبت به سیاهچاله های بزرگتر با سرعتی بالاتر از خود نور منتشر می کنند و بر همین اساس در صورتی که برخورد دهنده بزرگ هادرون بر اساس برخی نظریه ها از خود میکروسیاهچاله هایی تولید کند، آنها به سرعت تبخیر خواهند شد و دانشمندان پس از آن قادر خواهند بود بقایای تابشهای آنها را مشاهده کنند.
تصور بنیادین از جهان مسئول گذشته، حال و آینده آن نیست: بر اساس نظریه نسبیت خصوصی چیزی به نام اکنون، گذشته یا آینده وجود ندارد و قالبهای زمانی به یکدیگر وابسته اند زیرا همه هستی در سرعتی برابر در حرکت است. درصورتی که انسان با سرعتی کاملا متفاوت در حرکت بود شاهد پیر شدن زودهنگام یکی از نزدیکان و یا دیر پیر شدن وی نسبت به دیگران می بود.
ذره ای در اینجا می تواند به صورت آنی بر روی ذره ای در آن طرف جهان تاثیر بگذارد: زمانی که یک الکترون همتای ضد ماده خود یا پوزیترون را ملاقات می کند، هر در درخشش کوچکی از انرژی خنثی می شده و دو فوتون از این برخورد متولد می شوند. ذرات ساب اتمیکی مانند فوتونها یا کوارکها از ویژگی به نام اسپین برخوردارند که به مفهوم چرخش است، اما این ذرات در واقع حرکت چرخشی ندارند اما به گونه ای رفتار می کنند که انگار در حال چرخشند.
جهت اسپین فوتونها در زمان تولد در برابر یکدیگر بوده و در نتیجه خنثی می شوند. با توجه به رفتارهای غیر قابل پیشبینی کوانتومی گفتن اینکه کدام فوتون در مسیر چپگرد و کدام یک در مسیر راستگرد حرکت خواهد داشت غیر ممکن است و در واقع تا زمانی که یکی از آنها مشاهده نشود، هر دو در هر دو جهت حرکت خواهند داشت اما به محض اینکه یکی از آنها مشاهده شود جهت راست یا چپگرد را به خود گرفته و به هر جهتی که حرکت کند، همتایش در مسیر متضاد آن حرکت خواهد کرد. این واقعیتی است که در آزمایشها به اثبات رسیده است.
هرچه سریعتر حرکت کنید سنگینتر می شوید: در صورتی که بسیار سریع بدوید به صورت لحظه ای و نه دائم، سنگین وزن خواهید شد. سرعت نور مرز سرعت در جهان است در این صورت زمانی که جسمی با سرعتی نزدیک به نور در حرکت است و شما به آن نیرویی وارد کنید، به سرعت آن نخواهید افزود بلکه تنها به آن انرژی اضافی وارد کرده اید که این انرژی باید در جایی قرار بگیرد. بهترین مکان برای قرارگیری این انرژی جرم جسم است.
بر اساس قانون نسبیت جرم و انرژی با یکدیگر برابرند پس هر چه انرژی وارد شده بیشتر باشد جرم افزایش پیدا خواهد کرد. البته این افزایش وزن در انسان قابل چشم پوشی بوده و درعین حال غیر قابل انکار است
آیا میدانید؟
آیا میدانید:شبکه چشم 135 میلیون سلول احساس دارد که مسئولیت گرفتن تصاویر و تشخیص رنگها را بر عهده دارد
آیا میدانید در آمریکا میزان فولاد استفاده شده در تهیه تشتک بطری های نوشابه بیشتر از فولاد بکار رفته در تهیه بدنه اتومبیل هاست!
آیا میدانید کشور تایوان از نظر موقیعت جغرافیائی در خطرناکترین نقطعه جهان قرار دارد
آیا می دانید:هر فردی در طول 24 ساعت 23 هزار بار نفس می کشد
آیا می دانید یک لامپ 75 وات بیشتر از سه لامپ 25 وات نور تولید می کند!
آیا میدانید:اگر جمعیت چین به شکل یک صف از مقابل شما راه بروند، این صف به خاطر سرعت تولید مثل هیچ وقت تمام نخواهد شد.
آیا می دانید تمام کتب آسمانی در ماه رمضان نازل شدند
آیا میدانید: چشم انسان حدود 135 میلیون سلول بینایی دارد که معادل یک دوربین 135 مگاپیکسل عمل می کند
آیا میدانید:ونگوگ در طول حیاتش تنها یکی از نقاشی های خود را به فروش رساند
آیا میدانید:مورچه ها نمیخوابد.
آیا میدانید اگر در 1 سال هیچ مگسی نمیرد حجم مگسهای متولد شده با حجم زمین برابر میشود
آیامیدانید روزه عملی برای جوانی و طول عمر است، روزه موجب می شود تا فرآیند تخریب یافته های فرسوده بدن، سرعت یافته و با تغذیه سالم، بافت های جدید شکل بگبرند که عامل جوانی است
آیا میدانید:نمک از 5 هزار سال پیش در سفره ما انسانها بوده است
آیامیدانید یک درخت زیتون تا 1511 سال عمر می کند
آیایمیدانید لکه ی بزرگ سرخ سیاره مشتری طوفان عظیمی است که بیشتر از 311 سال است دیده می شود
آیا می دانید:عقرب ها تنها موجوداتی هستند که اشعه رادیواکتیو تاثیری بر آنها ندارد
آیا میدانید کرگدنها قادرند سریعتر از انسانها بدوند!
آیا می دانید که چشم یک شترمرغ از مغز آن بزرگ تر است؟
آیامیدانید طبق آمار 68درصد افرادی که در سوانح هوایی کشته می شوند، در مرحله آتش سوزی پس از سقوط می میرند
آیا میدانید گرمترین سیاره زهره می باشد این سیاره درجه حرارت ثابتی دارد که 462 می باشد
آیا میدانید خوردن کاهو مانع ریزش و سفید شدن موها میگردد
آیامیدانید کسانی که صبحانه نمی خورند قند خونشان به سطح پائین تری افت می کند. این امر باعث تامین نامناسب مواد غذائی برای مغز و در نتیجه افت فعالیت مغزی می شود.
آیا می دانستید الفبای زبان هاوایی شامل 12 حرف بیشتر نیست؟
آیا میدانید پارچه کتان در زمان خیس بودن، سخت تر و مقاوم تر است!