چگونگی توسعه‌ی اصل هم ارزی اینشتین به دنیای کوانتومی، معمایی است که فیزیکدانان دهه‌هاست با آن مواجه‌اند. اکنون گروهی از دانشمندان دانشگاه کوییزلند پاسخی برای این معما پیدا کرده‌اند. آنها چگونگی برهمکنش اشیای کوانتومی با گرانش را فقط از طریق فضا-زمان منحنی بررسی کرده‌اند. نتیجه‌‌ی این پژوهش جذاب چند روز پیش در مجله معتبر Nature Physics منتشر شد. با دیپ لوک همراه باشید…
اصل هم ارزی اینشتین ادعا می‌کند که اینرسی کل و جرم گرانشی هر جسمی، هم ارز هستند و هنگامی که اجسام، تحت تاثیر گرانش قرار می‌گیرند، همگی به شیوه‌ی یکسانی سقوط می‌کنند. در مورد چگونگی توسعه‌ی اصل هم ارزی به دنیای کوانتومی، بحث گسترده‌ای بین فیزیکدانان وجود دارد. به منظور ترجمه‌ی این اصل در دنیای کوانتومی باید بفهمیم ذرات کوانتومی چگونه با گرانش برهمکنش می‌کنند. فیزیکدانان اکنون دریافته‌اند که برای اینکار باید به جرم نگاه کنند.
جرم، یک کمیت دینامیکی است و می‌تواند مقادیر متفاوتی داشته باشد. در فیزیک کوانتومی، جرم یک ذره می‌تواند در یک برهم نهی از مقادیر متفاوت باشد. بنابر رابطه‌ی مشهور E=mc۲، جرم هر شی، متناسب با انرژی است. در یک حالت منحصربفرد در فیزیک کوانتومی، انرژی و جرم می‌توانند در یک برهم نهی کوانتومی قرار داشته باشند، گویی به طور همزمان مقادیر متفاوتی دارند. دانشمندان می‌گویند:
باید ببینیم ذراتی که در چنین حالت‌های کوانتومی از جرم قرار دارند، چگونه رفتار می‌کنند تا بفهمیم یک ذره‌ی کوانتومی، عموما گرانش را چگونه می‌بیند. ما در این پژوهش دریافتیم در مورد ذرات کوانتومی که در برهم نهی جرم های متفاوت هستند، این اصل، محدودیت‌های اضافی اعمال می‌کند که برای ذرات کلاسیکی وجود ندارد و این چیزی است که قبلا کشف نشده بود. در واقع مطالعات قبلی که تلاش می‌کردند اصل هم ارزی را در دنیای کوانتومی ترجمه کنند، ناکامل بودند، زیرا روی مسیرهای ذرات تمرکز می‌کردند، اما از جرم، غافل می‌شدند.
گفتگو۲ دیدگاه
ممنون از همکاری صمیمانه شما
با سلام خدمت خانم ریاحی و خوانندگان گرامی،
فرمول ریاضی اصل هم ارزی جرم و انرژی انشتاین فقط در هندسه مسطح یا دو بعدی و یا هندسه اقلیدسی اعتبار و حقیقت دارد و نه در هندسه سه بعدی یا فضایی. زیرا ضریب ثابت تناسب این فرمول یعنی c بتوان ۲ در هندسه فضائی باید برابر باشد با ۴ تقسیم بر ۳ ضربدر عدد پی ضربدر c بتوان ۳. زیرا اگر یک کیلو گرم از هر عنصری در طول یک ثانیه بطور کامل در سطح یک مربع به انرژی تبدیل شود ، آنگاه مساحت آن مربع برابر خواهد بود با ct بتوان ۲ و از آنجاییکه مقدار t برابر با یک ثانیه می باشد ، آنگاه مساحت مربع برابر خواهد بود با c بتوان ۲ تقسیم بر t بتوان ۲ یعنی سیصد هزار کیلومتر به توان ۲. حال اگر همان کیلوگرم در یک کره و در طول یک ثانیه بطور کامل به انرژی تبدیل شود ، آنگاه حجم آن کره بر اساس ضریب ثابت c بتوان ۲ محاسبه نخواهد شد بلکه با ضریب ثابت ۴ تقسیم بر ۳ ضربدر عدد پی ضربدر c بتوان ۳.