پیش‌بینی اینشتین اشتباه از آب درآمد!

اینشتین گرچه سهم به‌سزایی در گسترش فیزیک کوانتوم دارد، اما از منتقدان سرسخت آن نیز به شمار می‌رود. جدیدترین آزمایش تله‌های لیزری نشان داده که حداقل در مورد حرکت براونی، اینشتین اشتباه کرده است!

«غیرممکن است! نمی‌شود سرعت یک ذره میکروسکوپی را ، آن‌هم با حرکت زیک‌زاک در فضا و برخوردهای متعدد، به شکل مستقیم اندازه‌گیری کرد، ذره‌ای که باید انرژی جنبشی آن تابعی از دمای محیط باشد».

شاید به اندازه تعریف نسبیت و قوانین آن پیچیده به نظر نرسد، اما حدس اینشتین در هر دو مورد غلط از آب درآمد!

حرکت ذرات میکروسکپی در محیط‌های مایع یا گاز تابع قوانین حرکت براونی است- حرکتی سریع، تصادفی و غیرقابل پیش‌بینی که حاصل برخورد‌های بی‌شمار با ملکول‌های مجاور است. آلبرت اینشتین که مشغول مطالعه این حرکت بود، در سال 1907 پیش‌بینی کرد انرژی جنبشی این ذره میکروسکوپی که با مجذور سرعت ذره متناسب است، باید تابعی از دمای محیط اطراف آن باشد.

بررسی عملی این ایده که «قضیه هم‌بخشی» نامیده می‌شود، کار ساده‌ای به نظر نمی‌رسد. ذره براونی در حین آزمون برخوردهای بسیاری را تجربه خواهد کرد که هر یک می‌توانند جهت و سرعت آنرا به سرعت تغییر دهند.

استفاده از تله لیزری
اگر بشود موقعیت ذره را بین دو برخورد تعیین کرد، امکان سنجش سرعت آن نیز وجود خواهد داشت. اینشتین پیش‌بینی کرده بود فاصله بسیاراندک بین دو برخورد، ارزیابی موقعیت ذره و سرعت آن را غیرممکن می‌کند.

اما به گزارش نیوساینتیست، گروهی از محققان دانشگاه تگزاس در آستین، راهی برای تعیین موقعیت این ذرات- حداقل در هوا- پیدا کرده‌اند. چگالی هوا از آب کمتر است، در نتیجه دفعات برخوردها کمتر است و ذره فرصت بیشتری تا تغییر مسیر بعدی دارد.

این گروه برای اندازه‌گیری سرعت ذره، از دو پرتوی لیزر برای به دام‌انداختن یک مهره شیشه‌ای 3 میکرومتری- در ابعاد یک ذره گرد‌و‌غبار- استفاده کرد. گروه می‌توانست با اندازه گیری مرتب انحراف‌ پرتوهای لیزر به دلیل برخورد ذره با آن دو، موقعیت این مهره میکروسکوپی را پیش از تصادم بعدی و تغییر مسیر آن، به خوبی ارزیابی کند. اندازه‌گیری موقعیت ذره به محققان اجازه می‌داد سرعت آن را هر 5 میکروثانیه یک ‌بار تعیین کنند و به این شکل صحت قضیه هم‌بخشی را برای یک ذره به صورت مستقیم اثبات کنند. تعیین موقعیت و سرعت ذرات براونی در چنین زمان کوتاهی یک موفقیت بزرگ محسوب می‌شود.

رایزن که رهبری این تیم تحقیقاتی را به عهده داشته، می‌گوید: «امیدوارم در بلندمدت بتوانیم پرتوهای لیزر را برای تأثیر متقابل روی ذره استفاده کنیم و به این روش، آن قدر سرعت حرکت ذره را پایین بیاوریم که بتواند حداقل ممکن سطح انرژی را اشغال کند. در نتیجه تیم می‌تواند این ذره را در شرایطی بررسی کند که فیزیک کوانتوم حاکم است و می‌دانیم که هر ذره براونی حتی در نقطه صفر مطلق هم اندکی انرژی جنبشی دارد».

لیزرهای 5 میلیون کیلومتری برای آزمایش نظریه اینشتین

قرار است سه فضاپیما در فاصله 60 میلیون کیلومتری زمین مستقر شوند و با شلیک پرتوهای لیزر به سمت یکدیگر، مثلثی متساوی‌الاضلاع به ضلع 5 میلیون کیلومتر را تشکیل و نظریه نسبیت آلبرت اینشتین را بررسی کنند.

فیزیکدانان امیدوارند این ماموریت رویایی که لایزا (LISA) نام گرفته، امکان اثبات وجود امواج گرانشی را که در نظریه مشهور نسبیت عام اینشتین پیش‌بینی شده، فراهم کند. وجود امواج گرانشی آخرین قسمت از نظریه نسبیت عام است که هنوز درستی آن اثبات نشده است.

این ماموریت که با همکاری ناسا و آژانس فضایی اروپا، اسا انجام می‌شود، از سه فضاپیما استفاده می‌کند که در هر کدام مکعب‌های پلاتین طلایی رنگی شناور است. پرتوهای لیزری که بین دو فضاپیما شلیک می‌شوند، برای اندازه‌گیری دقیق تغییر فاصله بین مکعب‌ها استفاده می‌شوند. این تغییرات توسط امواج گرانشی تولید می‌شوند که توسط رویدادهای فاجعه‌باری مانند برخورد دو سیاه‌چاله در اعماق فضا منتشر می‌شوند.

نظریه نسبیت عام اینشتین پیش‌بینی می‌کند که وقتی اجسام بزرگی مانند سیاه‌چاله‌ها با هم برخورد می‌کنند، موج‌های کوچکی در فضا منتشر شده و فضا و زمان را در جهت انتشار خود تغییر می‌دهند. این امواج به نام امواج گرانشی شناخته می‌شوند.

حالا در آستانه آغاز این ماموریت، یک گروه از کارشناسان بین‌المللی جزئیات این ماموریت فضایی بزرگ را شرح داده‌اند که در صورت موفقیت می‌تواند بینش‌های جدیدی در مورد جهان اطرافمان به ما بدهد.

پروفسور جیم هوگ، کارشناس امواج گرانشی از دانشگاه گلاسکو و عضو کمیته پیاده‌سازی این طرح‌ها در این باره گفت: «امواج گرانشی آخرین بخش از نظریه نسبت عام اینشتین هستند که هنوز درستی آن اثبات نشده است. این امواج زمانی که اشیای غول‌پیکری مانند سیاه‌چاله‌ها یا ستارگان متلاشی شده در فضا شتاب می‌گیرند، تولید می‌شوند. شاید دلیل این موضوع آن باشد که آن‌ها توسط نیروهای جاذبه قدرتمندتری مانند سیاه‌چاله‌های بزرگ به سمت اشیا دیگر کشیده می‌شوند. متاسفانه ما هنوز هم نتوانستیم آن‌ها را شناسایی کنیم، چرا که این امواج بسیار ضعیفند. اگرچه آزمایش‌های جدیدی که ما در حال کار روی آن‌ها هستیم، پتانسیل بالایی برای کمک به ما در شناسایی و ردیابی این امواج دارند».

تلاش‌هایی که در سطح زمین برای یافتن امواج گرانشی انجام شده، تاکنون با موفقیت همراه نبوده و در این جا فقط می‌توان به دنبال امواج گرانشی با فرکانس‌های بسیار بالا بود.

دانشمندان قبلا توانسته‌اند تعدادی از پیش‌بینی‌های منتج از نظریه نسبت عام اینشتین را اثبات کنند. برای مثال خم شدن نور در اثر نیروی جاذبه، این‌که گرانش با سرعت ثابتی حرکت می‌کند، زمان توسط جاذبه منحرف می‌شوند و زمان و فضا قابل خم شدن هستند، همگی آزمایش و تایید شده‌اند. دیگر پیش‌بینی‌های نظریه نسبیت مانند رابطه مشهور E=mc²

 نیز سالیان سال است که تایید شده‌اند.

لایزا که مخفف عبارت آنتن فضایی تداخل‌سنج لیزری است، با تکیه بر فاصله بسیار زیاد بین سه فضاپیما می‌تواند امواج گرانشی را در فرکانس‌های بسیار پایین شناسایی کند. این بزرگ‌ترین آشکارسازی است که تاکنون ساخته شده است.

البته قبل از اجرای این پروژه بزرگ، ماموریت آزمایشی کوچک‌تری به نام مسیریاب لایزا توسط مهندسان انگلیسی در شرکت فضایی Astrium EADS در حال ساخته شدن و اجراست که سال آینده پرتاب خواهد شد.

البته دانشمندان قبلا شروع ساخت ابزارهایی را که در ماموریت لایزا به کار گرفته خواهند شد را آغاز کرده‌اند، اما انتظار نمی‌رود که آن‌ها تا قبل از سال 2020 آماده به کار شوند.

دانشمندان امیدوارند بعد از شناسایی امواج گرانشی، اطلاعات جدیدی در مورد جهانی که نمی‌توان با پرتوهای الکترومغناطیسی مانند نور ، امواج رادیویی و اشعه‌های ایکس دید، به دست بیاورند.

پروفسور شیلا روان که امواج گرانشی را در دانشگاه گلاسکو مطالعه می‌کند، در این باره اضافه کرد: «سیاه‌چاله‌ها آن‌قدر متراکم هستند که هیچ نور و یا پرتوی نمی‌تواند از داخل آن‌ها خارج شود. اما امواج گرانشی که از فضازمان پیچیده شده در اطراف سیاهچاله‌ها منتشر می‌شود، می‌تواند روش جدیدی برای نگاه کردن به آن‌ها به ما بدهد. هم‌چنین می‌توان در مورد وضعیت ماده در داخل ستاره‌های متلاشی شده اطلاعات زیادی کسب کرد».

دکتر رالف کوردی مدیر توسعه تجارت‌های علمی و اکتشافی در Astrium EADS که در حال ساخت مسیریاب لایزا است، در این باره گفت: «تلاش برای اندازه‌گیری رویدادهای کهکشانی مانند سیستم‌های ستاره‌های در حال نابودی یا برخورد سیاه‌چاله‌های غول‌پیکر نیاز به فناوری‌های بسیار دقیق‌تری دارد. هدف اصلی ما اثبات این موضوع است که این فناوری درست کار می‌کند. بعد از مطمئن شدن از این قضیه، ما می‌توانیم سه فضاپیما را با فاصله 5 میلیون کیلومتری از یکدیگر قرار دهیم، به طوری که فقط از طریق پرتوهای لیزر با هم ارتباط داشته باشند و به این ترتیب می‌توان موقعیت آن‌ها را با دقت بی‌نظیر 40 در هر هزار میلیارد قسمت از یک متر اندازه‌گیری کرد.

تبریک سال نو

سمینار پرفسور Victor Novikov

 

مصاحبه ای صمیمانه با مدیر گروه محترم سرکار خانم دکتر زهرا امامی

دکتر زهرا امامی متولد 1326ـ دکترای فیزیک پلاسما  

(انتشار امواج در پلاسما)  از دانشگاه آتن- یونان  دسامبر1989   

    

 نظرتان راجع به وضعیت دانشگاه در بین  دانشگاه های دیگر

اهمیت یک دانشگاه به مواردی بستگی دارد

۱-تجهیزیات و هیئت علمی

۲-دانشجویان و میزان توفیق آنها

۳-قدمت 

با توجه به سه نکته فوق وضع بسیار خوب است وبسیار بهتر خواهد شد 

راه های ارتقاع کیفیت  دانشگاه

1-تبادل استاد و دانشجو با سایر مراکزعلمی داخل و خارج، که اهمیت نخست را دارد

2- ارتقاء کیفیت منابع مورد استفاده در مقایسه با دانشگاه های خارج برای تدریس

3- افتتاح دوره های تحصیلات تکمیلی در گروههای آموزشی(مخصوص فیزیک)

4-تشویق دانشجویان با این همه پتانسیل برای انجام تحقیقات و تامین بودجه برای آنها

جایگاه فیزیک در ایران

متاسفانه خیلی سطح بالا نیست ! و باید در مقایسه با کشور هایی که چندان هم پر سابقه نیستند اما محل مناسبی اشغال کرده اند وزارت علوم و تحقیقات از دانشگاه های بزرگ استاد برای سخنرانی و انجام پروژه های تخقیقاتی مشترک، تدریس و افتتاح دوره های بین رشته ای دعوت کند. 

وظیفه اساتید نسبت به دانشجویان ونسل جوان

آنها را فرزندان و اعضای خانواده خود بدانند و با آنها بسیار صمیمانه رفتار کنند. و در هر حال دانشجو فرزند عزیز ما است و به بار آوردن این نهال جوان واقعا لیاقت میخواهد انشا الله ما آن لیاقت را داشته باشیم .

فیزیک در زندگی

فیزیک که طبیعت شناختی است برای زندگی انسان مادی آن طور که خداوند میفرماید

" شما را از ماده آفریدیم" محور است. 

گذشته و آینده فیزیک...نهایت کجاست!

اگر از گذشته شروع میکردیم همراه تحول فیزیک پیش میرفتیم،حالا چنین نکردیم. با توجه به اینکه راه آینده از گذشته میگذرد؛ از آنجا که ضرر را از  هرجا بگیری منفعت است حالا هم برای شروع دیر نیست، امید که اهل تمدن فیزیک بلاخره با این جهانی شدنها راهشان بهم برسند. 

ایران و فیزیک آینده

اگر بپذیریم فیزیک الفبای Natureباشد، برای شناخت طبیعت ایران جای برای کار بسیار بسیار زیاد داد. البته دانشگاه ها هم  در ایران منفرد عمل میکنند همین طور که اساتید چنین میکنند علت هم این است که به تکروی بیشتر بها میدهند تا کار جمعی!

مقایسه سطح فیزیک ایران با جهان

اگر فارغ التحصیلان فیزیک در ایران در هر مقطعی ؛ کار، حقوق و شرایط زندگی مناسب را داشته باشند. چرا ابران از نظر فیزیک مثل آلمان یا فرانسه نباشد. چرا بهتر از آنها نباشد، مگر برای این امر آنها چه دارند که ما نداریم؟! 

در ایران با توجه به اینکه رفتن به پزشکی کارمشکلی است

و بااینکه قبول شدن درفیزیک راحت است چرا فیزیک دان کم است!؟

چو دانی و پرسی سوالت خطاست!  این نشان از اهمیتی دارد که به لحاظ

معنوی و مادی در ایران به فیزیکدان در مقایسه با پزشک داده میشود. 

راه های تبادل علمی فیزیک ایران با جهان

دانشگاه ها باید بخشی فعال برای پرداختن به امور بین المللی و برقراری ارتباط با آنها ، دعوت از اساتید در صورت لزوم، فرستادن اساتبد این دانشگاه به آن دانشگاه ها که کارشان فراتر از حرف و کنفرانس باشد داشته باشد.

برگزاری سمینار ها و دعوت از اساتید و برگزاری کنگره چقدر میتواند برای پیشرفت فیزیک کمک نقش داشته باشد؟ 

 در کوتاه مدت این حداقل کاری است که میتواند به ارتقاء سطح علمی کمک کند اما کافی نیست. پیشرفت در فیزیک مستلزم برداشتن گام های مداوم – مستحکم و عمیق تر باشد.

از انگیزه ی جوانان امروزی چه می دانید؟

جوان سرمایه یک کشور است . پول طالب سرمایه نیست. پس این سرمایه که با صرف قرنها بدست آمده و عمر کوتاهی دارد نباید آسان از دست برود . باید میزگردهایی فراهم ساخت تا جوان ها را فراخواند ، برای آنها از گذشته و آینده گفت و خطاست که از آرزو ها و برنامه های آینده بگویند و به دقت در این امر از آنها بیشتر دنبال سرمایه گذاری مالی اند تا تحصیل البته این بشکل بین المللی است اما در ایران وضع حادتر است باید این جوانه ها را طلبید و از توان آنها برایشان گفت. در این صورت ارزش خود را بهتر درک یابند و پشتکار بگیرند. 

برای انگیزه دار کردن دانشجویان چه باید کرد؟

 باید به آنها مسئولیت داد و اگر جوان بداند که بحساب گرفته میشود خود را کنارنمیکشد

وظایف دولت و برنامه ریزی برای پیش برد فیزیک در ایران باید میزگردهای مفصل با اساتید و نه با تعداد معدودی که اصلا واقف به مسئله نیستند برای مشورت و برنامه ریزی راه انداخت و از آنها راهکار خواست؛ کسانی که در این مملکت کار میکنند (منظور اساتید ) دلسوز این آب و خاک و مردم اند چرا کنار گذاشته میشوند؟ 

و در آخر... ما در کجای راه هستیم؟ 

ما هنوز وارد راهی برای  دخول در چرخه تمدن فیزیک هستیم . اگر توانستیم از تولید بمصرف عمل کنیم در علم و فن و کشاورزی و پزشکی مصرف کننده نباشیم . شاید! منظور شایسته  باشد که در این چرخه جایگاهی برای شروع پیدا کنیم.

و با امید برای توفیق به سوی آن روز ها.