Real Time Web Analytics فضا چیست؟ رازهای شگفت‌انگیزی در مورد ماهیت فضا (قسمت سوم) | دیپ لوک

فضا چیست؟ رازهای شگفت‌انگیزی در مورد ماهیت فضا (قسمت سوم)

1

در قسمت اول و دوم نوشتار سه قسمتی «فضا چیست»، دیدیم که ایده‌ی سیال بودن فضا می‌تواند پدیده‌هایی مثل گسترش فضا، خمیدگی مسیر نور و آشکارسازی امواج گرانشی بر روی زمین را به خوبی توضیح دهد. وقتی قبول می‌کنید فضا گستره‌ی خالی بینهایتی نبوده، بلکه ترجیحا یک شی فیزیکی بینهایت است که ویژگی‌های خاصی دارد، می‌توانید انواع سوالات عجیب و غریب در مورد آن بپرسید. در این قسمت، سوال‌های جالبی در مورد ماهیت فضا را مطرح و در پایان نیز رازهای دیگری در مورد فضا را برایتان فاش خواهیم کرد. با دیپ لوک همراه باشید….

شکل  ماهیت فضا

یکی از سوالات عجیب و غریبی که در مورد ماهیت فضا می‌توان پرسید این است که اندازه و شکل فضا چیست؟ اندازه و شکل فضا به ما می‌گوید چقدر فضا وجود دارد و چگونه به خودش متصل می‌شود. ممکن است فکر کنید چون فضا تخت است و مانند یک سیب‌زمینی یا یک زین اسب (یا یک سیب‌زمینی بر روی زین اسب) شکل نمی‌گیرد، سوال در مورد اندازه و شکل آن، هیچ معنایی ندارد یا اگر فضا تخت است، یعنی باید برای همیشه ادامه یابد؛ ولی نه، اینطور نیست!

ماهیت فضا 1

فضا می‌تواند تخت و بینهایت یا تخت و دارای مرز و لبه باشد و یا حتی عجیبتر، می‌تواند تخت و در عین حال به خودش متصل شود. فضا چگونه می‌تواند مرزی داشته باشد؟ در واقع، هیچ دلیلی وجود ندارد که فضا نتواند مرزی داشته باشد، حتی در صورتیکه تخت باشد. مثلا یک دیسک با سطحی دو بعدی، لبه‌ی پیوسته‌ی صافی دارد. شاید فضای سه بعدی نیز به لطف برخی از ویژگی‌های هندسی عجیب در بعضی نقاط، دارای لبه باشد.

امکان اینکه فضا تخت و در عین حال به خودش نیز متصل شود بسیار جذاب است. این درست مثل یکی از آن بازی‌های ویدیویی (مانند Asteroids یا Pac-Man) است که در آن اگر از یک مرز خارجی صفحه بیرون بروید، به‌طور همزمان در نقطه‌ی مرزی دیگری به درون صفحه وارد می‌شوید(شکل زیر). فضا ممکن است به نحوی به خودش متصل باشد که ما هنوز به طور کامل از آن آگاه نیستیم. به عنوان مثال، کرم‌چاله‌ها پیش‌بینی‌های نظری نسبیت عام هستند. در یک کرم‌چاله، دو نقطه‌ی مختلف در فضا که بسیار از هم دور هستند می‌توانند به یکدیگر متصل شوند (یکی از گزینه‌های سفر در زمان). اگر همه‌ی لبه‌های فضا به هم متصل شوند، چه می‌شود؟ ما هیچ نظری نداریم.

ماهیت فضا 2فضای کوانتومی

سوال دیگری که در مورد ماهیت فضا می‌توانید بپرسید این است: آیا فضا در واقع از بیت‌های ریز مجزایی تشکیل شده، درست مثل پیکسل‌های صفحه‌ی تلویزیون یا صفحه‌ی بینهایت صافی است که بی‌ نهایت مکان بین دو نقطه‌ی آن وجود دارد؟ دانشمندان دوران باستان احتمالا تصور نمی‌کردند هوا از مولکول‌های کوچک جدا از هم تشکیل شده؛ گذشته از این، هوا پیوسته به نظر می‌رسد و تراکم پذیر است و خواص دینامیکی جالبی (مانند باد، آب و هوا) دارد. با این وجود، همه‌ی ویژگی‌هایی که در مورد هوا می‌‌بینیم (مثل حفظ ما از خفگی)، در واقع رفتار ترکیبی از میلیاردها مولکول هواست، نه ویژگی اساسی تک تک مولکول‌های آن.

سناریوی فضای کوانتومی، مفاهیم بیشتری را نشان می‌دهد، همچنین، تجربه‌ی حرکت ما در فضا این است که در آن به آسانی و در مسیر پیوسته‌ای حرکت می‌کنیم. ما به طور نامنظم، از پیکسلی به پیکسل دیگر و به روشی که کاراکتر بازی ویدیویی بر روی صفحه حرکت می‌کرد، جهش نمی‌کنیم.

ماهیت فضا 3با توجه به درک فعلی ما از جهان، شگفت‌انگیز خواهد بود اگر معلوم شود فضا صفحه‌ی بینهایت و صافی است؛ زیرا نشان می‌دهد هر چیزی کوانتیزه است. ماده، انرژی، نیروها و شیرینی‌های کوکی و … کوانتیزه هستند. علاوه بر این، فیزیک کوانتومی پیشنهاد می‌کند کوچکترین فاصله‌ی معنادار باید در حدود ۳۵-۱۰ متر (در مقیاس طول پلانک) باشد، بنابراین کوانتیزه بودن فضا از دید مکانیک کوانتومی، منطقی خواهد بود، اما دوباره، واقعا هیچ نظری نداریم! در هر صورت، نداشتن ایده، باعث نشده فیزیکدانان، تصورات دیوانه‌کننده نکنند! اگر فضا کوانتیزه باشد، این بدان معناست وقتی در فضا حرکت می‌کنیم، در واقع از نقاط کوچکی به نقاط کوچک دیگری می‌پریم. در این دیدگاه، فضا شبکه‌ای از گره‌های متصل است، مانند ایستگاه‌های مترو. هر گره یک مکان را نشان می‌دهد و ارتباط بین گره‌ها ارتباط بین این مکان‌ها را نشان می‌دهد (به عنوان مثال، کدام یک در کنار کدام یکی است). این ایده با ایده‌ای که در آن فضا صرفا روابط میان ماده بود، فرق دارد، زیرا این گره‌های فضایی می‌توانند خالی باشند، ولی همچنان وجود داشته باشند. جالب است که این گره‌ها نیاز به قرارگرفتن در فضا یا چارچوبی بزرگتر ندارند، آن‌ها صرفا می‌توانند باشند. در این سناریو، آنچه ما فضا می‌نامیم، فقط ارتباط بین گره‌هاست و همه‌ی ذرات جهان، حالت‌های نوسانی این گره‌ها هستند.

ماهیت فضا 4این دیدگاه در مورد ماهیت فضا خیلی شبیه به نظریه‌ی میدان‌های کوانتومی در فیزیک ذرات است. بر پایه‌ی این نظریه‌، همه جا پر از میدان‌هایی برای تمام ذرات زیراتمی شناخته شده، است و ذرات، فقط ارتعاشات متمرکز شده‌ی این میدان‌ها هستند؛ بنابراین ما از این نوع نظریه خیلی دور نیستیم. به هر حال، فیزیکدانان این ایده را دوست دارند، اما چیزی که به نظر ما بنیادی است (مانند فضا)، از چیز عمیق‌تری سرچشمه می‌گیرد. این ایده به ما می‌گوید باید به فکر کشف لایه‌ای عمیق‌تر از واقعیت باشیم. حتی برخی بر این باورند ارتباط بین گره‌های فضایی به واسطه‌ی درهم تنیدگی ذرات کوانتومی شکل می‌گیرد، اما این، حدس و گمان ریاضی تعدادی از نظریه پردازان است.

اسرار و ماهیت فضا

اگر تا اینجا همه‌ی مطالب قبلی را خوانده و آن را عمیقا درک کرده باشید یا حداقل آژیرهای نامفهوم خود را خاموش کرده باشید، بهتر است برای کشف عجیب‌ترین مفهوم در مورد ماهیت فضا، تعلل نکنیم (بله، دیوانه کننده‌تر هم می‌شود!). اگر فضا یک شی فیزیکی (نه یک پس‌زمینه یا یک قاب) به صورت شاره فضایی با خواص دینامیکی مانند پیچش و انتشار ارتعاشات باشد، یا شاید حتی از بیت‌های کوانتیده‌ی فضا ساخته شده باشد، پس احتمالا از کارهای دیگری که می‌تواند انجام دهد، شگفت زده خواهیم شد. شاید فضا نیز مانند آب دارای حالت‌ها و فازهای مختلفی باشد یا شاید می‌تواند تحت شرایط خاص، ویژگی‌های غیر منتظره‌ی عجیبی داشته باشد، درست به همان شیوه‌ای که آب در حالت‌های مایع، گاز و یا جامد رفتار متفاوتی از خود نشان می‌دهد. شاید فضایی که ما می‌شناسیم و به آن علاقه داریم و آن را تصرف کرده‌ایم تنها نوع نادری از فضاست و انواع دیگری از فضا در جهان وجود دارد.

ماهیت فضا 5

با استفاده از این واقعیت که جرم و انرژی موجب خمیده شدن فضا می‌شود، می‌توان جواب این سوال را پیدا کرد. برای درک ماهیت فضا و کارهایی که می‌تواند انجام دهد، بهترین کار، بررسی نقاطی از فضاست که جرم‌های عظیم کیهانی، آن را فشرده و متلاطم می‌کند: یعنی سیاهچاله‌ها. اگر بتوانیم اطراف سیاهچاله‌ها را کاوش کنیم، ممکن است فضا را تکه تکه و خرد شده ببینیم به گونه‌ای که موجب ترکیدن آژیرهای نامفهوم مغزمان شود. مطلب هیجان انگیز این است که آشکارسازی امواج گرانشی به ما امکان داد تا بیش از هر زمان دیگری بتوانیم این تغییرات و آشفتگی‌های شدید فضا را بررسی کنیم. قبلا فقط می‌توانستیم به آسمان نگاه کنیم اما اکنون می‌توانیم صدای رویدادهای کیهانی که باعث لرزش و آشفتگی شاره فضایی و انتشار امواج گرانشی به سراسر جهان می‌شوند را بشنویم (با استفاده از آشکارسازهای لیگو). شاید در آینده‌ای نزدیک، ماهیت فضا را بیشتر درک کنیم و جواب همه‌ی این پرسش‌های ژرف در مورد ماهیت فضا را بدست آوریم. پس بهتر است همچنان در فضا بمانیم!

دانشجوی دکترای فیزیک نظری در دانشگاه محقق اردبیلی. علاقمند به دینامیک سیاه‌چاله‌ها، همجوشی هسته‌ای، درهمتنیدگی کوانتومی، گرانش کوانتومی، فلسفه‌ی کوانتومی و در کل عاشق یادگیری و کشف رازهای طبیعت.

گفتگو۱ دیدگاه

  1. سلام بنظرم پیوستگی کاملی جهان ماده داره درواقع یک وحدت وجود کاملی داره . این ازلحظه انفجار وایجادجهان مشخص هست چیزی بنام فضانداریم چیزی خالی نداریم چیزی خالز بنام فضانیست ک زمین وما و…دراون باشیم بلکه همه دریک وحدت مادی هستیم این ازلحظه تشکیل جهان واضح هست ‌ . درواقع دکترحسابی اینهارااثبات کار دانشمندان راراحت کرد. و انیشتین هم نظریه بیمکانی را ارائه داد . البته بحث جهان هولوگرافیک بسیارزیبا ومشخص و بیانگر ماهیت نزدیک تربه حقیقت جهان هست

ارسال نظر

*