سفارش تبلیغ
صبا ویژن
بدى را از سینه جز خود بر کن با کندن آن از سینه خویشتن . [نهج البلاغه]
وبلاگ تخصصی فیزیک
پیوندها
وبلاگ شخصی محمدعلی مقامی
* مطالب علمی *
ایساتیس
آقاشیر
.: شهر عشق :.
جملات زیبا
تعقل و تفکر
دکتر رحمت سخنی
بیگانه ، دختری در میان مردمان
تا ریشه هست، جوانه باید زد...
اس ام اس عاشقانه
خاطرات خاشعات
اس ام اس سرکاری اس ام اس خنده دار و اس ام اس طنز
وسوسه عقل
پرهیزکار عاشق است !
فروش و تعمیر موبایل در استان یزد
آموزش
وبلاگ تخصصی کامپیوتر
هک و ترفند
فروش و تعمیر موبایل در استان یزد
انجمن فیزیک پژوهش سرای بشرویه
عاشقان خدا فراری و گریزان به سوی عشق و حق®
وبلاگ عشق و محبت ( اقا افشین)
باید زیست
دست نوشته های دو میوه خوشمزه
در دل نهفته ها
روزگاران(حتما یه سری بهش بزن ضرر نمی کنی)
فقط برای ادد لیستم...سند تو ال
تجربه های مدیریت
سولات تخصصی امتحان دکترا دانشگاه آزاد
سولات تخصصی امتحان دکترا دانشگاه آزاد
ارزانترین و بزرگترین مرکز سوالات آزمون دکترا
عکس و اس ام اس عشقولانه
دانلود نرم افزار های روز دنیا
شاهرخ
مکانیک هوافضا اخترفیزیک
مکانیک ، هوافضا ،اخترفیزیک
وبلاگ تخصصی فیزیک و اختر فیزیک
وبلاگ تخصصی فیزیک جامدات
همه با هم برای از بین نرفتن فرهنگ ایرانی
انتخاب
فیزیک و واقعیت
ترجمه متون کوتاه انگلیسی
دنیای بیکران فیزیک
آهنگ وبلاگ

بیشتر ماده هایی که ما درعـــالم می شناسیم ، ستاره هـــا ، سحابی ها ، سیارات وغبارهـــای مــــیان ستاره ای و . . . . از پروتون ها و نوترون ها ساخته شده اند . تا مـدت ها گمان براین بــودکه این ذرارت ( پروتون . نوترون و الکترون ) ذرات بنیادی سازنده عـــالم هستند ونمی توان آنــهارا به اجزای کوچکتــری تقسیم کرد . ایــن باور هنوز در مورد الکترون وجـود دارد . اما تبدیل پروتون و نوترون به یکدیگر دربرخی واکنش های هسته ای وآزمایش هـای پیشرفـته تــری که درشتاب دهنده هــای ذرات بنیادی انجام شد ، نشان دادکه آنـها از ذرات سازنده کوچکتـری به نام کوارک ساخته شده اند . البته کوارک هـانیزانواع مختلفی دارند . تـا کنون شش نوع کـوارک شناخته شـــده است که با اسامی جالبی نـامگذاری شده انــد: بالا وپایین (up,down) ،افسون وشگفت (charm,strange) وسر و ته (top,dottom) . انتخاب ایـــن اسامی معنی خاصی ندارد ، چــون کـوارک هــا نه بالا و پایین دارنــد ونه سر وته ! پروتون هــا ونوترون هـا از دو کـوارک اول ساخـته می شونـد. دو کوارک d ویک کوارک u پروتون رامی سازنـد. دوکوارک u و یـک کوارکd نـــوترون را می سازنــد . بــرای نـــگه داشتن کوارک هـا کنار یکدیگرچسب مخصوصی لازم است . این وظیفه به عهده ذرات دیــگری است که گلوئون نام دارنـد . درحالت طبیعی نمی تـوان کوارک هـا را بـه صورت آزاد و مـنفرد یافت . بیشتر مـاده موجــود درعــالم از کوارک هــا ساخته شده است . ایــن کوارک ها درگروهای سه تایی دربسته ای از جنس گلوئون ها مقید شده انـد . اما در مـرکز یک ستاره نوترونی بی انـدازه چگال ممکن است نوترون ها آن چنان فشرده شونـد که ساختارشان درهم بشکند و ماده به دریایی ازکوارک های آزاد وگلوئون ها و الکترونها تبدیل شود. حروف u و d کوارک های اولیه در نوترون و پروتون و s کوارک دیگری است که دراین تبد یل وتحت فشار زیاد به وجـود آمده است. e الکترون و g گلوئون است . اما اگر چگالی و فشارآن قـدرزیاد باشدکه ساختار پروتون هـا و نوترون هـا درهـم بشکند . شاید ماده جدیدی خلق شودکه دیگر ساختارشناخته شده قبلی ماده را ندارد . دیگرنمی توان از ذره یا ذرات به صورت مشخص نام برد ، چرا که ماده به دریای یکپارچه ای از کوارک ها ، الکترون ها وگلوئون ها تبد یل شده است . چگالی این مـاده از چگالی هستهء اتـم هـاکه شامل پروتون ها ونوترون هـای مجزاست ، بسیار بیشتر است و خاصیت های آن نیز با خواص ماده معمولی بسیار متفاوت خواهد بود . دانشمندان این ماده جدید را ماده کوارکی یا "ماده شگفت" نامیده‌اند . ماده شگفت ممکن است پایدارترین شکل ممکن ماده باشد . تا کنون این عنوان به هسته اتم آهن اطلاق می شد که نقطه پایانی واکنش های هسته ای در مرکز ستاره های سنگین و پر جرم است . اگر چنین باشد ، پس ازساخته شدن ماده شگفت ، برای نگهداری آن به همین شکل فشرده نیازی به گرانش نخواهد بود . برخی نظریه پردازان معتقد ند این ماده بسیار چگال می تواند هر شکل دیگری از ماده راکه با آن برخوردکند درهم بشکند وتبدیل به ماده شگفت کند . اما جای نگرانی نیست ، چــرا که حتی اگرایــن اتفاق بیفتد ، سرعت انجام آن بسیار کم است . به هرحال اگر کمی ماده شگفت روی زمین یا خورشید بریزد ، به سرعت به سمت مرکز می رود و در همان جا باقی می ماند ، بدون اینکه آسیبی به محیط اطراف وارد کند . فیزیکدانان ذرات بنیادی نیز امیدوارند بتوانند با استفاده از شتاب دهنده نسبیتی آزمایش بروکهاون در مدت بسیار کوتاهی کوارک وگلوئون های آزاد ایجاد کنند (که البته این وضعیت بسیار ناپایدار است). آسمان بالای سر ما و اجرام گوناگونی که در این فضای بی انتها قرار دارند آزمایشگاهی طبیعی در اختیار اختر شناسان قرار داده اند تا بتوانند گاهی فیزیکدان ها را پشت سر بگذارند و خیلی سریعتر از آزمایشگاه های زمینی به نتیجه برسند.


کلمات کلیدی: فیزیک نوین


نوشته شده توسط مهدی 86/3/17:: 5:37 عصر     |     () نظر
 معرفى دستاوردهاى برندگان نوبل فیزیک 2004 برهم کنش ذرات رنگى

اکتشافى که جایزه نوبل فیزیک امسال را از آن خود کرد اهمیتى اساسى در فهم ما از چگونگى کارکرد یکى از نیرو هاى بنیادین طبیعت داشته است. نیرویى که کوچک ترین ذرات ماده یعنى کوارک ها را به یکدیگر مى چسباند. دیوید گراس، دیوید پولیتزر و فرانک ویلچک توانستند با کار هاى تئوریک خود مدل استاندارد ذرات بنیادى را کامل کنند. مدلى که کوچک ترین ذرات طبیعت و برهمکنش بین آنها را توضیح مى دهد.

دیوید گراس (David J. Gross)

از موسسه فیزیک نظرى دانشگاه کالیفرنیا در سانتابارباراى آمریکا.شهروند آمریکا، متولد سال 1941 در واشینگتن دى سى آمریکا (63 ساله) دانشنامه دکتراى خود در رشته فیزیک را در سال 1966 از دانشگاه کالیفرنیا در برکلى اخذ کرد. استاد فیزیک نظرى موسسه کاولى در دانشگاه کالیفرنیاى آمریکاست.

دیوید پولیتزر ( David Politzer H.)

از مرکز فیزیک انرژى زیاد در موسسه فناورى کالیفرنیا. شهروند آمریکا، متولد سال 1949 (55 ساله) دانشنامه دکتراى خود در رشته فیزیک را در سال 1974 از دانشگاه هاروارد اخذ کرد. استاد گروه فیزیک موسسه فناورى کالیفرنیا (کلتک) در پاسادناى کالیفرنیا است.

فرانک ویلچک (Frank A. Wilczek)

از مرکز فیزیک نظرى موسسه فناورى ماساچوست. شهروند آمریکا، متولد 1951 (53 ساله) در کوئینز نیویورک آمریکا. دانشنامه دکتراى خود را در رشته فیزیک در سال 1974 از دانشگاه پرینستون اخذ کرد. استاد گروه فیزیک در MIT در ماساچوست آمریکاست.

نیروى برهمکنش قوى

نیروى برهمکنش قوى که اغلب به آن برهمکنش رنگى نیز مى گویند یکى از چهار نیروى بنیادین طبیعت است. این نیرو بین کوارک ها که ذرات بنیادى سازنده پروتون ها، نوترون ها و نوکلئون ها هستند عمل مى کند. دیوید گراس، دیوید پولیتزر و فرانک ویلچک خاصیتى از نیروى برهمکنش قوى را کشف کردند که به کمک آن مى توان توضیح داد به چه علت رفتار کوارک ها تنها در انرژى هاى بسیار زیاد مانند رفتار ذرات آزاد است. (در حالى که بقیه ذرات بنیادى در انرژى هاى معمول نیز چنین رفتارى را از خود بروز مى دهند. به عبارت دیگر کوارک ها در انرژى هاى پایین همیشه در دل ذرات که از دو یا سه کوارک ساخته شده اند محبوس هستند. آنها در انرژى هاى پایین همیشه به صورت ترکیب شده با کوارک هاى دیگر دیده مى شوند.



شکل 1


این تئورى از بسیارى جهات توسط آزمایش هاى مختلفى به خصوص در سال هاى اخیر در آزمایشگاه سرن (CERN) بررسى شده است. این کشفیات توانسته اند پایه اى براى تئورى برهمکنش رنگ ها (کرومودینامیک کوانتومى (QCD پى ریزى نمایند.

مدل استاندارد و چهار نیروى بنیادى طبیعت

اولین نیرویى که انسان ها با آن آشنا شدند نیروى گرانش است. این نیرو باعث افتادن اجسام بر روى زمین و همچنین گردش سیارات به دور خورشید و حرکت ستاره ها در کهکشان است. به نظر مى رسد که نیروى گرانش نیروى بسیار قوییاى است به عنوان مثال ارسال یک موشک به خارج از جو زمین احتیاج به صرف انرژى و سوخت بسیارى دارد. با این حال در جهان ریز (میکرو سکوپیک) در مقایسه با نیروى بین ذراتى از قبیل الکترون و پروتون نیروى گرانش نیروى بسیار ضعیفى است [شکل (1)]. سه نیروى دیگر طبیعت که اثر آنها اغلب در حوزه جهان هاى ریز (میکروسکوپیک) دیده مى شود عبارتند از نیرو هاى برهمکنش.

الکترو مغناطیسى بر همکنش ضعیف و برهمکنش قوى. چگونگى عملکرد این سه نیرو توسط نظریه مدل استاندارد توضیح داده مى شود. این نظریه، نظریه اى بسیار قوى است براى اینکه مى تواند نظریه نسبیت خاص اینشتین و مکانیک کوانتومى را یکجا دربربگیرد. (البته به خاطر مسائل و مشکلات تکنیکى هنوز نمى توان آن را نظریه اى کامل و سازگار دانست.)

مدل استاندارد مى تواند توضیحى براى کوارک ها، لپتون ها و ذراتى که نیروها را حمل مى کنند ارائه کند. کوارک ها به عنوان نمونه سازنده ذراتى مانند پروتون ها نوترون ها هستند.

الکترون ها که سازنده پوشش بیرونى اتم ها هستند در دسته لپتون ها قرار دارند. تا جایى که مى دانیم الکترون ها خود از ساختار هاى ریزترى تشکیل نشده اند.

7برهمکنش الکترومغناطیسى سازنده نور و چسبندگى مواد

برهمکنش الکترو مغناطیسى مى تواند توصیفى مشترک براى بسیارى از پدیده ها که در جهان ما را دربرگرفته اند ارائه دهد. به عنوان نمونه اصطکاک، مغناطیس و علت اینکه چرا جسمى بر روى میز از درون میز عبور نمى کند، به کمک این نیرو قابل توضیح هستند.نیروى الکترومغناطیسى که در اتم هیدروژن، الکترون و پروتون را به هم پیوند مى دهد به اندازه غیرقابل تصور 1041 بار از نیروى گرانشى بین آ نها قوى تر است. اندازه این دو نیرو متناسب با مربع فاصله کاهش مى یابد با این حال نیروى هاى بلند برد محسوب مى شوند.

هر دوى این نیرو ها یعنى الکترو مغناطیس و گرانش توسط ذرات حامل که به ترتیب فوتون (ذرات نور) و گراویتون هستند حمل مى شوند. برخلاف فوتون ذره گراویتون هنوز به صورت آزمایشگاهى کشف نشده است. دلیل بلندبرد بودن این دو نیرو را مى توان به کمک این واقعیت که ذرات حامل این نیرو ها بدون جرم هستند توضیح داد.فیزیکدانان توانسته اند به کمک تئورى الکترودینامیک کوانتومى QED توصیف مناسبى براى برهمکنش الکترو مغناطیسى ارائه نمایند. این تئورى یکى از موفقیت آمیزترین تئورى هاى فیزیکى است که با دقت یک در ده میلیون با نتایج آزمایشگاهى توافق دارد. توموناگا، جولیان شوینگر و ریچارد فاینمن جایزه نوبل فیزیک در سال 1965 را براى این نظریه از آن خود کردند. یکى از دلایل موفقیت این نظریه وجود یک ثابت کوچک به اسم ثابت کوپلاژ با مقدار 137/1 در معادلات است. وجود این ثابت کوچک تر از یک این امکان را فراهم مى سازد که براى محاسبه اثر نیروى الکترو مغناطیس از بسط سرى ها در معادلات استفاده شود. این روش ریاضى که به آن روش حل اختلالى مى گویند توسط فاینمن بسط و گسترش یافت.

یکى از خواص مهم نظریه الکترو دینامیک کوانتومى (QED) این است که ثابت کوپلاژ در انرژى هاى مختلف مقادیر مختلفى دارد. این مقدار با افزایش انرژى افزایش مى یابد. به عنوان نمونه در شتاب دهنده CERN مقدار آن به جاى 137/1 ، 128/1 در انرژى حدود 100 بیلیون الکترون ولت اندازه گیرى شده است. اگر نمودار اندازه ثابت کوپلاژ نسبت به انرژى رسم شود، آن گاه این منحنى داراى یک شیب آرام به سمت بالا خواهد بود که فیزیکدانان اصطلاحاً مى گویند شیب منحنى یا تابع بتا مثبت است.

7برهمکنش ضعیف و واپاشى رادیواکتیویته

نیروى برهمکنش ضعیف توسط ذرات بوزونى +- Wو Z0 حمل مى شود که برخلاف فوتون و گراویتون داراى جرم هستند (حدود 100 برابر جرم پروتون!) و این توضیحى است براى اینکه چرا این نیرو یک نیروى کوتاه برد است. این نیرو هم بر روى کوارک ها و هم بر روى لپتون ها اثر مى کند و علت واپاشى رادیواکتیویته است. این نیرو نسبت بسیار نزدیکى با نیروى الکترو مغناطیس دارد به طورى که فیزیکدانان توانستند هر دوى آنها را به صورت نیروى واحدى به نام برهمکنش الکترو ضعیف وحدت ببخشند (1970). جرارد هوفت و مارتینز ولتمن به خاطر فرمول بندى این دو نیرو در یک نظریه واحد جایزه نوبل سال 1999 را از آن خود کردند.



شکل 2


برهمکنش قوى _ بار و رنگ

از دهه 1960 مشخص شده بود که پروتون و نوترون از ذرات بنیادى ترى به اسم کوارک ساخته شده اند. اما نکته عجیب این بود که امکان ساخت ذره کوارک به صورت آزاد وجود نداشت. آنها همیشه محبوس هستند و این خاصیتى بنیادى براى این ذرات است.

تنها جمع کوارک ها به صورت دوتایى و سه تایى مى تواند وجود داشته باشد. بار الکتریکى کوارک ها کسرى از بار الکتریکى پروتون است به صورت یک سوم یا دو سوم بار پروتون و این خاصیتى است عجیب که هنوز توضیحى براى آن یافت نشده است. هر کوارک علاوه برداشتن بار الکتریکى خاصیت ویژه دیگرى نیز دارد که مانند بار الکتریکى کمیتى کوانتنیزه است و تنها مى تواند مقادیر ویژه اى داشته باشد. به این خاصیت بار رنگى گفته مى شود. کوارک ها مى توانند بار رنگى قرمز، آبى و سبز داشته باشند. براى هر کوارک یک پادکوارک نیز وجود دارد مانند پوزیترون که پاد ذره الکترون است. پادکوارک ها داراى بار رنگى پاد قرمز، پاد آبى یا پاد سبز هستند. جمع کوارک هایى که در طبیعت مى توانند وجود داشته باشند باید داراى بار رنگى خنثى باشند همانطور که تشکیل مولکول هاى خنثى (از نظر الکتریکى) به خاطر جاذبه الکتریکى بین اجزاى مثبت و منفى آن است. نیروى بین پروتون ها و نوترون ها در هسته اتم ها به خاطر نیروى بین بار هاى رنگى کوارک هاى تشکیل دهنده آنها به وجود مى آید.نیروى بین کوارک ها توسط ذرات حاملى به اسم گلوئون ها حمل مى شود. این ذرات مانند فوتون بدون جرم هستند ولى برخلاف فوتون ها داراى بار رنگى هستند. همین خصوصیت باعث پیچیدگى توضیح این نیرو و تفاوت آن با نیروى الکترو مغناطیس است.

براى سال ها فیزیکدانان اعتقاد داشتند که نمى توان روشى براى محاسبه برهمکنش قوى میان کوارک ها یافت که شبیه روش محاسبات برهمکنش هاى الکترو مغناطیسى و ضعیف باشد. به این دلیل که ثابت کوپلاژ براى برهمکنش قوى بزرگ تر از یک است و نمى توان روش اختلالى فاینمن (که در بالا توضیح داده شد) را براى محاسبات این نظریه به کار برد. متاسفانه تا به امروز نیز روش رضایت بخشى براى محاسبه برهمکنش قوى یافت نشده است.به نظر مى رسد که شرایط در انرژى هاى بالا بدتر هم باشد البته به شرط آنکه تابع بتا براى این تئورى مثبت باشد که در نتیجه ثابت کوپلاژ با بالا رفتن انرژى افزایش مى یابد و محاسبات را دشوارتر مى سازد.کورت زیمانسکى فیزیکدان آلمانى دریافت که تنها راه رسیدن به یک نظریه معقول پیدا کردن یک تابع بتا منفى براى این نظریه است. این رهیافت همچنین مى تواند علت آنکه گاهى اوقات کوارک ها در داخل پروتون به صورت ذره هاى آزاد خود را آشکار مى سازند توضیح دهد. اثرى که در آزمایش برخورد میان الکترون و پروتون دیده مى شود.

متاسفانه زیمانسکى خود نتوانست به این نظریه دست یابد حتى جرارد هوفت در تابستان 1972 به این کشف نزدیک شده بود ولى فیزیکدانان دیگر ناامید شده بودند زیرا شواهد نشان مى داد که یک نظریه واقعى باید داراى تابع بتاى مثبت باشد. اما امروزه دیگر مشخص شده است که این موضوعى نادرست است زیرا در ژانویه 1973 دو مقاله پى در پى در مجله فیزیکال ریویولترز توسط گراس و ویلچک و دیگرى توسط پولیتزر به چاپ رسیدند که در کمال تعجب نشان مى دادند تابع بتا مى تواند مقادیر منفى داشته باشد. آنها زمانى این کشف را انجام دادند که کاملاً جوان بودند در این حد که حتى گراس و ویلچک هنوز دانشجویان تحصیلات تکمیلى بودند.مطابق نظریه آنها حامل هاى نیروى برهمکنش قوى یعنى گلوئون ها داراى خاصیتى غیرمنتظره و ویژه هستند به این صورت که آنها نه تنها با کوارک ها بلکه خودشان نیز برهمکنش مى کنند.طبق این خاصیت هنگامى که کوارک ها به یکدیگر نزدیک مى شوند برهمکنش بار رنگى میان آنها کاهش مى یابد. کوارک ها موقعى به یکدیگر نزدیک مى شوند که انرژى آنها افزایش یافته باشد و طبق این نظریه اندازه برهمکنش در این هنگام کاهش مى یابد. این خاصیت که به آن «آزادى مجانبى» مى گویند به معنى منفى بودن تابع بتا است. به عبارت دیگر برهمکنش با افزایش فاصله افزایش مى یابد که این مى تواند توضیحى براى این باشد که چرا کوارک ها همیشه در نوکلئون ها محبوس هستند. آزادى مجانبى این امکان را فراهم مى سازد که بتوان فاصله اى را که در آن کوارک ها و گلوئو ن ها به صورت ذرات آزاد رفتار مى کنند، محاسبه کرد. با برخورد دادن ذرات در انرژى هاى بسیار زیاد با یکدیگر مى توان آنها را به اندازه کافى به یکدیگر نزدیک کرد. هنگامى که آزادى مجانبى کشف شد و نظریه QCD فرمول بندى شد محاسبات توانستند توافق بسیار خوبى با نتایج آزمایشگاهى از خود نشان دهند. شکل 27 آبشار ذرات حقیقت را فاش مى کند.

یکى از مهم ترین اثبات هاى نظریه QCD توسط آزمایش برخورد الکترون و پاد ذره آن یعنى پوزیترون در انرژى هاى بالا صورت مى گیرد. در این آزمایش الکترون و پوزیترون یکدیگر را نابود مى کنند و مطابق معادله اینشتین E=mc2 انرژى این ذرات مى تواند به صورت ذرات جدیدى ظاهر شود، به عنوان مثال ذرات کوارک. در این فرآیند ذرات کوارک در فواصل بسیار نزدیک به هم آفریده مى شوند و با سرعت بسیار زیادى از یکدیگر دور مى شوند. امروزه مى توان این فرآیند را به کمک مفهوم آزادى مجانبى به دقت محاسبه کرد.در حقیقت وقتى کوارک ها مى خواهند از یکدیگر دور شوند تحت تاثیر نیروى افزایش یابنده برهمکنش قوى قرار مى گیرند (در بخش قبل توضیح داده شد) که این نیرو باعث تولید زوج ذرات جدید کوارک مى شود و بدین ترتیب آبشارى (رگبارى) از ذرات در جهت کوارک و پادکوارک اولیه تولید مى شود. با این حال این فرآیند خاطره اى از آزادى مجانبى ذرات اولیه را در خود نگه مى دارد که مى توان تاثیر آن را بر احتمالات وقایعى که در آبشار ذرات اتفاق مى افتد محاسبه کرد. نتایج این محاسبات با آزمایش ها توافق زیادى دارد.واقعه بسیار قانع کننده دیگرى که در شتاب دهنده DESY در هامبورگ آلمان در اواخر 1970 یافت شد وجود سه آبشار در آ زمایشات بود که این فرآیند را مى توان در نظر گرفتن تابش گلوئون از کوارک _ پادکوارک اولیه به خوبى توضیح داد. (شکل سه)آزادى مجانبى حتى توانست پدیده اى را که قبلاً در شتاب دهنده استانفورد دیده شده بود توجیه نماید. (فریدمن_ کندال و تیلور- جایزه نوبل 1990) اجزاى سازنده پروتون ها که داراى بار الکتریکى هستند (کوارک ها) در انرژى هاى بالا به صورت ذرات آزاد عمل مى کنند در این حالت اندازه حرکت کوارک ها تنها نصف اندازه حرکت پروتون ساخته شده از آنها است و بقیه اندازه حرکت پروتون ناشى از اندازه حرکت گلوئون ها است.

آیا مى توان نیروهاى طبیعت را وحدت بخشید



شکل 3


به وجود آمدن امکان توصیف واحد براى نیروهاى طبیعت

QCD یکى از جالب ترین آثار آزادى مجانبى در نظریه است. هنگامى که نمودار مقدار ثابت کوپلاژ بر حسب انرژى را براى برهمکنش هاى الکترومغناطیسى، ضعیف و قوى بررسى مى کنیم، این موضوع آشکار مى شود که این سه نمودار یکدیگر را در یک نقطه اى با انرژى بالا (به طور تقریبى نه به صورت دقیق) قطع مى کنند و در این نقطه مقدار یکسانى دارند. بدین ترتیب مى توان دید که این سه نیرو با همدیگر یکى شده اند و این یکى از رویاهاى قدیمى فیزیکدانان است که دوست دارند قوانین طبیعت را به ساده ترین زبان ممکن توضیح دهند.با این حال براى آنکه رویاى وحدت نیروها به واقعیت بپیوندد باید اصلاحاتى در مدل استاندارد به وجود آورد. یک راه ممکن در نظر گرفتن ذرات جدیدى به اسم ذرات ابرتقارن است که اگر جرمشان به اندازه کافى کم باشد مى توان وجود آنها را در شتاب دهنده در حال ساخت LHC در CERN بررسى کرد.اگر ابرتقارن کشف شود مى تواند پشتوانه قویى براى نظریه ابرریسمان ها باشد که آن نیز شاید بتواند نیروى گرانش را با بقیه نیروها وحدت ببخشد. صرف نظر از این پیشرفت ها کشف آزادى مجانبى در QCD تغییرات عمیقى را در فهم ما از نیروهاى بنیادین طبیعت به وجود آورده است.

کلمات کلیدی: کوانتوم


نوشته شده توسط مهدی 86/3/8:: 8:0 عصر     |     () نظر
 

 کاوشگر گرانش B ماهواره اى است که به تازگى در مدار قرار گرفته و مامور آزمایش یکى از پیش بینى هاى نسبیت عام است.

مهندسان معمولاً درباره چیز هایى که ساخته اند مبالغه نمى کنند، پس بى گمان ماهواره «گاوشگر گرانش B (GP-B) منحصر به فرد است که دانشمندان براى توصیف آن از لغات «زیبا» و «هنرمندانه» استفاده مى کنند.

این ماهواره که در بیستم آوریل براى تحقیق یکى از پیش بینى هاى نسبیت عام اینشتین به فضا پرتاب شد، دلیل واضحى بر نبوغ و کاردانى بشر است. اگرچه نظریه ساخت GP-B از دهه 1950 مطرح بوده اما از لحاظ فنى امکان ساخت آن به تازگى فراهم شده است. «جف کولد زیجزاک» رئیس پروژه در مرکز پرواز هاى فضایى «مارشال» ناسا درباره GP-B مى گوید: «اگر علم تجربى یک هنر است پس من هم به GP-B به عنوان یک شاهکار رنسانس نگاه مى کنم.» زیبایى و عظمت طراحى GP-B در این است که این ماهواره باید در اطراف سیاره زمین که مملو از اجرام گوناگون است به کشفیاتى بسیار دقیق بپردازد که اثر هر کدام از این اجرام ممکن است در نتیجه آزمایش تاثیر داشته باشد. دانشمندان امیدوارند که به وسیله این ماهواره خمیدگى فضا _ زمان در اطراف زمین را بسنجند و این عمل آن چنان دقیق باید انجام شود که حتى لحظه اى دخالت یک نیروى خارجى دیگر یا یک نقص کوچک و میلى مترى در داخل ماهواره موجب ایجاد یک خطاى سیستماتیک در نتیجه آزمایش شده و باعث پنهان شدن تاثیرى مى شود که دانشمندان به دنبال آن هستند. (نظریه نسبیت عام که در سال 1916 توسط اینشتین تدوین شد، پیش بینى مى کند که زمین با حرکت وضعى به دور خود، فضا _ زمان را به همراه خود مى کشد و یک مارپیچ از فضا _ زمان در اطراف زمین تشکیل مى شود.م) دانشمندان به این پدیده «کشیدگى چارچوب» مى گویند. با توجه به اثبات بسیارى از پیش بینى هاى نظریه نسبیت عام، اکثر فیزیکدانان معتقدند که چنین وضعیت گردابى در فضا _ زمان حقیقت دارد. اما پیش از این هیچ آزمایشى براى تایید این پیش بینى نظریه انجام نشده بود.

کاوشگر گرانش B

ایده آزمایش بسیار ساده است. ژیروسکوپ در حال دوران که محور دوران در چارچوب ستاره هاى ثابت وضعیت مشخصى را دارد، در مدار زمین قرار مى دهیم و تلاش مى کنیم که نیرو هاى خارجى بر آن تاثیر نداشته باشند. بنابراین محور دوران ژیروسکوپ نباید تغییر جهت دهد و همواره باید ثابت باشد. اما اگر فضا _ زمان در اثر جرم و حرکت دورانى زمین به صورت یک مارپیچ درآمده باشد، محور دوران باید تحت تاثیر خمیدگى فضا _ زمان به آرامى تغییر جهت بدهد و با اندازه گیرى این تغییرات کوچک مى توان نظریه نسبیت عام را تحقیق کرد. اصول آزمایش ساده است ولى مشکل در نحوه انجام آن است. طبق محاسبات محور ژیروسکوپ باید 0‎/420 ثانیه قوسى در سال نسبت به چارچوب ثوابت تغییر زاویه بدهد. (هر ثانیه قوسى یک سه هزار و ششصد درجه است.) براى تحقیق این چرخش باید دقت اندازه گیرى GP-B کمتر از 0005/0 ثانیه قوسى باشد.

کولد زیجزاک مى گوید: «این آزمایش باید از هر نظر کامل باشد. زیرا 40 سال برنامه ریزى، تحقیق و تلاش دانشمندان و مهندسین دانشگاه استانفورد مرکز پرواز هاى، فضایى مارشال و شرکت هواپیماسازى لاکهید مارتین را به همراه دارد. تیم سازنده GP-B توانستند کروى ترین گوى هایى را که تاکنون بشر ساخته است براى ژیروسکوپ هاى این ماهواره بسازند. این گوى ها باید در مدار زمین در یک محفظه اى که با پوششى فلزى از نفوذ هرگونه میدان الکترومغناطیسى جلوگیرى مى کند، قرار بگیرند. حرکات چرخشى ماهواره هم اثرات گرانش زمین را خنثى مى کند. بنابراین محور چرخش گوى ها تحت تاثیر هیچ نیروى خارجى نیست و تنها خمیدگى فضا _ زمان است که مى تواند روى آن تاثیر بگذارد. این محفظه را محفظه بدون لرزش (drag-free) مى گویند. ساخت چنین محفظه اى بسیار مشکل است. زیرا میدان مغناطیسى زمین چنان گسترده است که GP-B را که 400 کیلومتر بالاى سطح زمین قرار دارد احاطه مى کند. گوى هاى ژیروسکوپ به اندازه یک توپ پینگ پنگ با قطر 5/1 اینچ هستند که از جنس آلیاژ کوارتز و سیلیسیم ساخته شده اند. این گوى ها توخالى هستند و بدنه آنها به حدى نازک است که اگر گوى ها به اندازه کره زمین بودند ضخامت جدار آنها تنها حدود 10 متر مى شد! اگر این جدار نازک کاملاً کروى نباشد، محور دوران آن خود به خود دچار تغییر جهت مى شود (در اثر گرانش زمین) و تمام تلاش هاى آزمایشگران از بین مى رود. قرار گرفتن در مدار موجب مى شود که گوى ها به حالت بى وزنى در محفظه خود شناور شوند اما بدون کنترل ممکن است گوى هاى چرخان چنان منحرف شوند که به بدنه ماهواره برخورد کنند. ماهواره توسط تاثیرات آیرودینامیک کندرو در حالت بى وزنى قرار دارد. در حالى که گوى هاى شناور در داخل سفینه این گونه نیستند. براى جلوگیرى از برخورد ژیروسکوپ با بدنه ماهواره تیم GP-B از یک بدنه ماهواره ضدلرزش استفاده کرده اند. در درون ماهواره دستگاه هاى اندازه گیرى فاصله ژیروسکوپ تا بدنه محفظه با دقتى حدود یک نانومتر در حال کنترل آن هستند و موتور هاى ماهواره کوچک ترین تغییرى در این فاصله را تصحیح مى کنند. در نتیجه در حقیقت گوى هاى ژیروسکوپ در حالى به دور زمین مى چرخند که درون یک محفظه اى قرار دارند که هیچ گونه تماسى با آن ندارند اما این محفظه همواره آنها را از شر هر نیروى خارجى در امان نگه مى دارد. براى جلوگیرى از نفوذ میدان مغناطیسى زمین که باعث به هم خوردن محور دوران ژیروسکوپ ها مى شود چه باید کرد؟ میدان هاى الکترومغناطیسى در داخل فلزات نفوذ نمى کنند به همین دلیل ژیروسکوپ ها در محفظه اى سربى قرار دارند که پیرامون آن را حدود 400 گالون هلیم مایع فراگرفته که دماى محیط را به حدود 7/1 کلوین (271 _ درجه سانتى گراد) مى رساند. این امر باعث ایجاد خاصیت ابررسانایى در سرب مى شود و به این ترتیب از نفوذ هرگونه میدان الکترومغناطیسى از جمله میدان مغناطیسى زمین و یا میدان هاى تابشى خورشید، به درون محفظه ژیروسکوپ ها، جلوگیرى مى کند، در حقیقت میدان مغناطیسى در مدارى که این ماهواره در آن قرار دارد حدود 003/0 گاوس است (در سطح زمین این میزان 5/0 گاوس است) اما اثر همین مقدار کم هم باید از بین برود تا نتایج کاملاً صحیح باشند. سرماى شدید ناشى از هلیم مایع فایده دیگرى هم دارد و آن این است که باعث ایجاد خلا با حداقل فشار ممکن در درون محفظه مى شود. بعد از خارج کردن هوا از محفظه آن میزان از مولکول هاى گاز که در محیط باقى مى مانند، در اثر سرماى ایجاد شده (7/1 کلوین) عملاً به سختى حرکت مى کنند و مشکلى براى چرخش ژیروسکوپ ها به وجود نمى آورند. تجهیزات ایجاد خلأ بالا (High _ Vacum) محفظه قادرند با سرعت 10 هزار دور در دقیقه به مدت هزار سال بدون کاهش حتى 1 درصد در سرعتش بچرخد. نکته مهم بعدى اندازه گیرى محور دوران ژیروسکوپ ها است که این عمل باید بدون کوچک ترین ضربه به آن انجام شود. این بار نیز از خواص ابررسانا استفاده مى شود. وقتى یک گوى رسانا مى چرخد میدان مغناطیسى ضعیفى تولید مى کند. به همین دلیل گوى ها از لایه نازکى از فلز «نیوبیوم» پوشیده شده است. در دماى محفظه فلز نیوبیوم خاصیت رسانایى دارد و در اثر چرخش میدانى ایجاد مى شود که توسط SQUID هاى به کار رفته در بدنه محفظه قابل ردیابى هستند.

SQUID ها وسیله اى براى سنجش میدان هاى مغناطیسى هستند که قادرند میدان مغناطیسى به کوچکى 50 میلیاردم یک میکروگاوس (1014*5 گاوس) را آشکار کنند. در اثر تغییر هوا چرخش ژیروسکوپ، تغییرات ایجاد شده در میدان مغناطیسى در همین حدود اند و قابل ردیابى توسط SQUID ها هستند. در داخل ماهواره یک تلسکوپ کار گذاشته شده که به سمت یک ستاره دوردست و تقریباً ثابت (در مدت دو سال ماموریت GP-B به نام IM-Pegasus نشانه گیر شده است. اگرچه این ستاره کاملاً ثابت نیست اما کیهان شناسان تمام حرکات آن را کنترل مى کنند. این ستاره به عنوان یک نقطه مرجع خارجى براى اندازه گیرى انحراف محور ژیروسکوپ ها به کار مى رود. ژیروسکوپ ها محفظه اى سربى ابررسانا SQUID ها، تلسکوپ ها و سایر تجهیزات GP-B کاوشگر گرانش B باعث شده که فیزیکدانان به این نتیجه برسند که این ماهواره واقعاً شاهکار فرد بشرى است.


کلمات کلیدی: کوانتوم


نوشته شده توسط مهدی 86/3/8:: 7:54 عصر     |     () نظر
 
برای اولین بار رادیواکتیویته زمین اندازه گیری شد. این اندازه گیری ها به زمین شناسان کمک خواهد کرد تا بفهمند واپاشی هسته ای به چه میزان عامل گرمای زیاد زمین است.

گرمای خروجی از زمین باعث میشود که آهن مذاب به قسمت های خارجی تر رانده شود و موجب افزایش میدان مغناطیسی زمین بشود. سوال اصلی این است که این حرارت دقیقا از کجا میآید. اندازه گیری های گرادیان حرارت از صخره های معادن به تخمینی در حدود 30 تا 44 تراوات گرمای تولیدی این سیاره منتهی شده است.

قسمتی از این گرما توسط عناصر رادیواکتیو تولید میشود. زمین شناسان با مطالعه سنگ های آسمانی قدیی مقدار اورانیوم و توریم (thorium) را تخمین زده و محاسبه کرده اند که 19 تراوات گرما از رادیواکتیویته بوجود میآید.

بیل مک دانو (Bill McDonough ) زمین شناس دانشگاه میریلند (Maryland ) میگوید: " تا کنون چیز دقیقی در مورد مقدار اورانیوم داخل این سیاره نمیدانیم. نامعلومات بنیادی هستند". یک راه برای کم کردن این نامعلومی ها وجود دارد و آن پیداکردن آنتی نوترینو ها (antineutrinos) است. این ذرات معادل ضد ماده ای ذرات بی بار و تقریبا بر جرم نوترینو هستند و وقتی اورانیوم یا توریم تبدیل به سرب میشوند بوجود میآیند. اگرکه آنتی نوترینو های زیادی از زمین در حال تولید هستند باید بشود آنها را آشکار سازی کرد چونکه تقریبا از همه مواد عبور میکنند.

اکنون در کامیوکای ژاپن (Kamioka, Japan) یک آشکارساز آنتی نوترینو به نام KamLAND توانسته این آنتی نوترینو ها را بشمارد. تیمی از دانشمندان بین المللی با آنالیز داده ها ی این آشکارساز فهمیدند که 16.2 میلیون آنتی نوترینو بر سانتیمترمربع بر زمان از هسته زمین بیرون میآید. آنها محاسبه کردند که فعالیت های هسته ای بوجود آورنده این ذرات میتوانند تا 60 تراوات گرما تولید کنند اما معمولا حدود 24 تراوات است. جان لیرند (John Learned) از دانشگاه هاوایی (Hawaii in Manoa) میگوید :" ما برای اولین بار اندازه گیری رادیو اکتیویته کل زمین را انجام داده ایم. "



با آشکارسازی آنتی نوترینو های بیشتر در طول زمان ، KamLAND قادر خواهد بود یکبار برای همیشه تعیین کند که آیا رادیواکتیویته مسئول اصلی گرمایش زمین است یا منابع دیگری مثل جامد شدن آهن و نیکل مایع در بیرون هسته .

آنتی نوترینو ها میتوانند ساختار ترکیبی پوسته و جبه زمین را مشخص کنند و از این طریق سرنخ هایی به دست زمین شناس دهند که چگونه و چه موقع تشکیل شده اند. اما برای انجام این کار ، آنها باید بفهمند که آنتی نوترینو ها دقیقا از کجا میآیند و خود این هم مجموعه ای از آشکارساز های را میطلبد.

جان لیرند میگوید " ما به سوی توموگرافی (tomography) کل زمین پیش میرویم و هنوز در اولین گام ها هستیم.

کلمات کلیدی: کوانتوم


نوشته شده توسط مهدی 86/3/8:: 7:50 عصر     |     () نظر
 این سوال ساده امروز شاید بیشتر از هر زمان دیگری پرسیده شود. در جامعه ساعت زده ما هیچ گاه پاسخ، چیزی بیشتر از یک نیم نگاه نیست و ما می توانیم برای انجام وظایف زمان بندی شده خود که دائم فشرده تر می شود، روزها را به قسمت های کوچکتر و کوچکتری تقسیم کنیم و مطمئنا همیشه می دانیم که مثلا الان ساعت هفت و سه دقیقه است. به هر حال رازگشایی های علمی نوین در مورد زمان این سوال را به شکل بی پایانی آزاردهنده می سازد. در جست وجوی شناختی دقیق از زمان، لحظه گریزپای حال در ازدحام محو شونده نانوثانیه ها گم می شود. ادراک ما از زمان حال به علت محدودیت ناشی از سرعت نور و تکانه های عصبی جهان را آن گونه که لحظه ای پیش بود ترسیم می کند. تنها بدان دلیل که خودآگاهی ما طور دیگری وانمود می کند، لحظه اکنون را هرگز درک نمی کنیم. در اصل حتی انطباق کامل رویدادها نیز از دست ما خارج می شود. نسبیت حکم می کند که زمان همچون معجونی عجیب و غریب در ترن های متحرک کندتر از ایستگاه ها و در کوه ها سریع تر از دره ها جاری می شود. زمان ساعت مچی ما دقیقا همانی نیست که در سر ماست. الان «تقریبا» هفت و چهار دقیقه بعد از ظهر است. دریافت های درونی ما از زمان به شدت متناقض اند. زمان هر زخمی را مرهم است اما در عین حال خود ویرانگری است بزرگ. زمان نسبی، اما مداوم است. اینجا زیر بهشت زمان برای هر کاری هست (از کتاب سلیمان در عهد عتیق - م) اما هرگز کافی نیست. زمان جاری است، می خزد و به شتاب می رود. ثانیه ها می توانند هم شکافته شوند و هم کش آیند. زمان بسان رودی روان منتظر هیچ کس نمی ماند اما در لحظات هیجان انگیز می ایستد. زمان به اندازه ضربان های قلب هر کس خصوصی و همچون برج ساعت میدان شهر عمومی است. به هر حال ما برای رفع این تضادها هر کاری از دستمان برآید انجام می دهیم. ظاهرا حالا هفت و پنج دقیقه بعدازظهر است و البته وقت طلاست. زمان، شریک تغییر، حریف سرعت و پول رایجی است که این همه به آن اهمیت می دهیم. زمان گرانبهاترین و بی همتاترین کالای ماست. با این حال هنوز می گوییم نمی دانیم به کجا می رود، یک سوم آن را در خواب به سر می بریم و هیچ کس حقیقتا نمی تواند حساب کند چقدر از چوب خطتمان باقی مانده است. ما می توانیم صدها راه برای صرفه جویی در وقت بیابیم اما به هر حال مقدار باقی مانده پیوسته کاهش می یابد.الان کمی پیش از هفت و شش دقیقه بعدازظهر است.زمان و حافظه به درک ما از هویت مان شکل می دهند. شاید احساس می کنیم که در پناه تاریخ هستیم اما در عین حال خود را عوامل مختاری در آینده می پنداریم، مفهوم زمان به طور نگران کننده ای در ایده های فیزیکدانان و فلاسفه ناقص است. اگر زمان مثل ابعاد فضایی یک بعد است پس باید دیروز، امروز و فردا به یک اندازه مشخص و ملموس باشند. آینده همانقدر بقا دارد که گذشته داشت و تنها در جایی است که ما هنوز ندیده ایم. به هر حال اکنون جایی ساعت هفت و هفت دقیقه بعدازظهر است. خورخه لوئیز بورخس (L.G. Borges) نویسنده آرژانتینی می نویسد «زمان جوهری است که من از آن ساخته شده ام، زمان رودخانه ای است که مرا با خود می برد اما من خود آن رودخانه ام. زمان ببری است که مرا می بلعد اما من خود آن ببرم، آتشی است که مرا می سوزاند اما من خود آن آتشم. اکنون هفت و هشت دقیقه بعدازظهر است، ساعت هایتان را تنظیم کنید.

شماره سپتامبر 2002 نشریه Scientific American ویژه نامه ای بود که تماما به زمان اختصاص داشت. در آن زمان با موضوعات فیزیک، فلسفه، زیست شناسی، انسان شناسی و. . . مورد بررسی قرار گرفته است. در این ویژه نامه خلاصه ای از آنچه علم در مورد چگونگی سیطره و کنترل زمان بر دنیای خارجی و داخلی مان کشف کرده است، بیان شد. این آگاهی تصور ما از زمان را پربارتر خواهد کرد و برای کسانی که آرزو دارند بر زمان غلبه کنند یا دست کم با آن همگام شوند امتیازهایی عملی به حساب می آید. آنچه در زیر می آید مقدمه ای است که توسط گری استیکس (G. Stix) مسئول پروژه های ویژه بر این مجموعه نوشته شده است.

بیشتر از دویست سال پیش بنجامین فرانکلین (Franklin.B) ضرب المثل مشهوری را ابداع کرد که گذر دقایق و ساعت ها را با شیلینگ ها و پوندها برابر می گرفت. هزاره جدید و آخرین دهه های پیش از آن مفهوم حقیقی سخنان وی را به نمایش گذاشته است. زمان در قرن بیست و یکم به همان چیزی تبدیل شده است که سوخت های فسیلی و فلزات گرانبها در دوره های پیشین بودند. این ماده خام حیاتی با اندازه و نرخی ثابت عامل محرک رشد اقتصادهای مبتنی بر ترابایت و گیگابایت در ثانیه (اقتصاد بر پایه تجارت اطلاعات) است. حتی یک اقتصاددان انگلیسی کوشید تا با بیانی عددی از ضرب المثل فرانکلین روح هزاره ای زمان را تسخیر کند. براساس فرمول استنتاج شده توسط یان واکر (I. Walker) از دانشگاه وارویک، سه دقیقه مسواک زدن دندان های شخصی معادل 45 سنت است، دستمزدی که (بعد از محاسبه مالیات ها و بیمه بازنشستگی) بریتانیایی های با درآمد متوسط با پرداختن به کارهای جانبی از آن چشم پوشی می کنند. براساس این فرمول نیم ساعت شستن ماشین با دست معادل 5/4 دلار است. شاید این ساده سازی زمان به پول، دیدگاه فرانکلین را به نهایتی مضحک بکشاند اما این تمسخر زمان، حقیقی و ناشی از تناوبی ریشه ای در چگونگی نگرش ما به گذر حوادث است. از عصر حجر در هزاران هزار سال پیش تاکنون سائق های بنیادی ما تغییر نکرده است. بسیاری از دغدغه های امروزی ما پیرامون همان انگیزه های خوردن، تولیدمثل و جنگ و گریز، دور می زند. فرهنگ بشری با وجود پایداری این انگیزه های ابتدایی، از زمانی که اجداد شکارچی ـ جمع آورنده ما در جنگل های ساوانا پرسه می زدند، پی درپی دچار تحول شده است. شاید ژرف ترین دگرگونی در گذر طولانی از عصر حجر به عصر اطلاعات پیرامون تجربه شخصی ما از زمان می چرخد.

در یک تعریف، زمان پیوستاری است که در آن رویدادها، از گذشته تا آینده، از پی یکدیگر می آیند. امروزه تعداد رویدادهایی که در یک مدت مشخص فشرده می شود خواه یک سال باشد یا یک نانوثانیه (میلیاردم ثانیه) به شکل بی پایانی افزایش می یابد. عصر تکنولوژی به یک بازی چشم و هم چشمی بدل شده است که در آن بیشتر همیشه بهتر است. جیمز گلیک ( J. Gleik) در کتابش با عنوان «جهان در شتاب» اشاره می کند که پیش از فراگیر شدن ناوگان پست فدرال (نوعی پست هوایی سریع السیر با تحویل خانه به خانه موسوم به FedEX) در دهه ،1980 معمولا تحویل دقیقا یک شبه مبادلات اوراق تجاری نیازی به بسته بندی نداشت. در ابتدا FedEX مشتری هایش را تحت تأثیر قرار داد اما به زودی تمام دنیا انتظار داشتند که اجناس صبح فردا برسند. گلیک می نویسد: «زمانی که همگان پست یک شبه را پذیرفتند بار دیگر مساوات برقرار شد و تنها نوبت یک گام سریع تر جهانی بود. »

ظهور اینترنت بار انتظار برای رسیدن ماشین محموله های پست فدرال در صبح فردا را از میان برداشت. در زمان اینترنتی همه چیز در همه جا به یک باره اتفاق می افتد. کاربران کامپیوترهای متصل به شبکه، در نیویورک یا داکار، می توانند در لحظه ای واحد شاهد آخرین خبر در یک صفحه اینترنتی باشند. در حقیقت زمان بر فضا برتری یافته است. شرکت ساعت سازی سواچ با تلاش برای برچیدن مرزهای زمانی ای که نقاط مختلف را مجزا می کند، گامی بلند در راستای این روند برداشت. سواچ با قسمت کردن روز به 1000 جزء که در همه جای دنیا یکسان هستند و تعیین نصف النهار در شهر بیل سوئیس، محل اداره مرکزی سواچ، استانداردی برای ثبت زمان اینترنتی ایجاد کرد که مناطق زمانی را حذف کرده است. این ساعت اینترنتی دیجیتالی هنوز با گام هایش در حال پیشروی در شبکه اینترنت و ساختمان شرکت سواچ در بیل است. اما دورنمای آن به عنوان استاندارد زمان همگانی فراگیر مشابه آرزوهای بر باد رفته برای تبدیل شدن اسپرانتو به زبانی جهانی است.

به دور از هرگونه فریبکاری دنیای ارتباطات حصارهای زمان را از میان برداشته است. این موفقیت برپایه قابلیت همواره در حال پیشرفت اندازه گیری هرچه دقیق تر زمان استوار است. در طول اعصار، توانایی اندازه گیری زمان مستقیما با افزایش کنترل ما بر محیط زندگی مان مرتبط بوده است. ثبت زمان عملی است که بیش از بیست هزار سال پیش، زمانی که شکارچیان عصر یخبندان احتمالا برای دنبال کردن روزها بین هلال های ماه روی چوب یا استخوان شکاف هایی ایجاد می کردند، برمی گردد و در حدود پنج هزار سال پیش یا بیشتر بابلی ها و مصری ها تقویم هایی برای کشاورزی و سایر فعالیت های حساس به زمان اختراع کردند. ساعت سازان اولیه دیوانه های دقیقی نبودند. آنها چرخه های طبیعی مثل روز خورشیدی، ماه قمری و سال خورشیدی را دنبال کردند. ساعت خورشیدی، اگر ابرها و شب آن را به دکوری بی فایده تبدیل نمی کردند، نمی توانست کاری بیشتر از توصیف یک سایه انجام دهد. اما ساعت مکانیکی که آغاز آن در قرن سیزدهم بود انقلابی را به راه انداخت که هم پای تحول به وجود آمده توسط اختراع بعدی یعنی صنعت چاپ به دست گوتنبرگ، بود. زمان دیگر جاری نشد آنچنان که به معنی واقعی کلمه در یک ساعت آبی می شد. بلکه این بار با مکانیزمی تقسیم شده بود که می توانست تپش های یک نوسانگر را دنبال کند. زمانی که این وسیله اصلاح شد اجازه داد تا گذر زمان در کسرهایی از ثانیه اندازه گیری شود. سرانجام ساعت مکانیکی امکان کوچک شدن ساعت را فراهم کرد. روزگاری آنها با یک فنر مارپیچ و بدون وزنه کار می کردند که می توانست مانند یک جواهر حمل یا پوشیده شود. تکنولوژی قواعد ما را در روش سازماندهی جامعه دگرگون کرد. ساعت ابزاری بود که به افراد امکان داد تا فعالیت هایشان را با سایرین هماهنگ کنند. دیوید لندز (D. Landes) تاریخ دان دانشگاه هاروارد در کتابش با عنوان «انقلاب در زمان: ساعت ها و شکل گری دنیای مدرن» می نویسد: «وقت شناسی از آن منشا گرفته است نه بدون آن. خوب یا بد، این ساعت مکانیکی است که تمدنی را ممکن ساخت که مراقب گذشت زمان و در نتیجه بهره وری و عملکرد است. »

ساعت های مکانیکی قرن ها به عنوان دقیق ترین انواع باقی ماندند. به نسبت 700 سال گذشته در پنجاه سال اخیر شاهد پیشرفت بیشتری در جست وجو برای وقت بودیم. این تنها اینترنت نبود که موجب غلبه بر فضا شد. زمان نسبت به سایر ماهیت های فیزیکی با دقت بیشتری اندازه گیری شده است. به طور مثال از زمان سپری شده برای تخمین زدن ابعاد فضایی استفاده شده است. امروزه استانداردسازان واحد متر را با فاصله ای که نور در 1299792458 ثانیه در خلاء طی می کند، اندازه می گیرند. ساعت های اتمی علاوه بر اینکه در چنین سنجش هایی مورد استفاده قرار می گیرند در تعیین موقعیت نیز نقش دارند. در برخی از آنها فرکانس تشدید اتم های سزیم به طور شگفت آوری پایدار می ماند و تبدیل به پاندول کاذبی می شود که قادر به حفظ دقت در حدود یک نانوثانیه است. ماهواره های سیستم تعیین موقعیت جهانی (GPS) دائما موقعیتشان را اعلام و زمان را توسط ساعت های اتمی که روی آنها نصب شده ثبت می کنند. یک دستگاه گیرنده این اطلاعات را نهایتا از چهار ماهواره دریافت و برای تعیین مختصات زمینی عابر، کشتی یا هواپیمایی در پاتاگونیا (منطقه ای در جنوب آرژانتین) یا لاپلند (ناحیه ای در شمال اروپا و در مجاورت قطب شمال) پردازش می کند. شرایط کاملا دقیق هستند. یک خطای زمانی در حدود میلیونم ثانیه از یکی از ماهواره ها می تواند سیگنالی به گیرنده GPS بفرستد که بیشتر از 400 متر اختلاف به وجود آورد (اگر این خطا از سوی سایر ماهواره ها نیز ارسال شود). پیشرفت ها در زمینه ثبت دقیق زمان به سرعت ادامه می یابد. در واقع شاید تا چند سال آینده ساعت سازان از خودشان پیشی بگیرند. آنها احتمالا چنان ساعت های اتمی دقیقی می سازند که همزمان کردن آنها با سایر ساعت ها غیرممکن خواهد بود. علاوه بر این محققان به اصرار خود برای دقیق تر قسمت کردن و کوچک کردن ثانیه ادامه می دهند. نیاز به سرعت به سنگ بنای عصر اطلاعات بدل شده است. در آزمایشگاه ترانزیستورها می توانند سریع تر از یک پیکوثانیه، یک هزار میلیاردم ثانیه، سوئیچ بزنند. یک تیم فرانسوی ـ هلندی رکورد سرعت جدیدی در تقسیم ثانیه به اجزای کوچک ثبت کردند. براساس گزارشی که در سال گذشته منتشر شد یک چراغ چشمک زن لیزری پالس هایی با عمر 250 آتوثانیه (250 میلیارد میلیاردم ثانیه) ساطع کرد. شاید روزی این چشمک زن به شکل یک دوربین فیلمبرداری درآید که می تواند حرکت اتم های منفرد را دنبال کند. عصر مدرن اهداف ثبت شده ای در ارزیابی زمان های بزرگ نیز دارد. روش های تاریخ گذاری رادیومتریک، اندازه گیری زمان های دور، نشان می دهند که اکنون زمین حقیقتا چقدر پیر است. قابلیت تسلط آسان بر زمان و فضا چه در اینترنت و چه در هدایت یک هواپیمای مسافربری تحت کنترل GPS به ما اجازه می دهد کارها را سریع تر انجام دهیم. تنها این مسئله برای آزمایش باقی مانده است که محدوده های سرعت تا کجا می توانند امتداد یابند.

کنفرانس ها و کتاب های عمومی ایده های ماشین زمان کیهانی، مفهومی در سفر به جلو یا عقب در زمان، را به بازی می گیرند اما با وجود توانایی ساعت سازان، زمانی که از «پرواز زمان» سخن می گوییم نه فیزیک دانان و نه فلاسفه هیچ توافقی با آنچه ما در سر داریم، ندارند. سرگشتگی در مورد ماهیت زمان، شگفتی سه جانبه ای که به گذشته، حال و آینده تجزیه می شود، قرن ها پیش تر از دوران صنعتی وجود داشت. سنت آگوستین این معمای توصیفی را روشن تر از هر کسی تشریح کرد. وی در کتاب اعترافاتش پرسید «و سپس زمان چیست؟ می دانم، اگر هیچ کس از من نپرسد و نمی دانم، اگر بخواهم آن را برای کسی که پرسیده توضیح دهم» سپس وی تلاش می کند تا علت دشواری تعریف زمان بندی را توضیح دهد «و سپس چگونه دو نوع زمان، گذشته و آینده، می توانند باشند در حالی که گذشته دیگر نیست و آینده هنوز نیامده است» فیزیکدانان متعصب نیز، آنهایی که با قید و بندهای غیرعملی از مسئولیت شانه خالی می کنند، به سختی با این پرسش درگیر هستند. ما می گوییم زمان در حرکت است همانطور که به سوی مرگ ناگزیرمان می شتابیم. اما این توصیف دقیقا چه مفهومی دارد. بار علمی بیان این مطلب که زمان با سرعت یک ثانیه بر ثانیه سپری می شود به مراتب بیشتر از گفته نن کوان (معمایی ضد و نقیض گونه به مفهوم کسب دانش شهودی که در ذن بودا از آن برای کمک به عبادت استفاده می شود) است. می توان برای جریان جاری زمان نیز نوعی شدت جریان فرض کرد. اما احتمالا چنین مقیاسی به سادگی در دسترس نخواهد بود. در واقع یکی از داغ ترین آنها در فیزیک نظری این است که آیا زمان به خودی خود غیرواقعی است یا نه. اغتشاش، یکی دیگر از آنهاست. فیزیکدانان به قدری در آن پیش رفتند که فلاسفه را به تحقیق در مورد افزایش یا عدم افزایش متغیر زمان به معادلاتشان واداشته اند. جوهر زمان معمای کهنی است که نه تنها ذهن فیزیکدانان و فلاسفه را به خود مشغول کرده بلکه انسان شناسانی که فرهنگ های غیرغربی را بررسی می کنند را نیز جلب کرده است. در واقع این فرهنگ ها سیر حوادث و رویدادها را به شکل حرکت یک توالی دایره وار غیرخطی تلقی می کنند. برای بسیاری از ما زمان نه تنها یک حقیقت بلکه عامل اصلی همه کارهایی است که انجام می دهیم. ما چه به طور ذاتی و چه اکتسابی زمان مدار هستیم. احتمالا احساسی که ما از بودن میان آینده و گذشته و یا در یک مفهوم سنتی از اسیر بودن در ماندالای بزرگ ریتم های طبیعی برگشتی داریم به یک حقیقت زیستی وابسته است. (ماندالا یا نقش نمادین جهان در مراسم مذهبی هندوئیسم و بودائیسم به عنوان ابزاری برای عبادت به کار می رود. اساسا ماندالا نماینده جهان است، ناحیه ای مقدس برای حضور خدایان و نقطه ای برای تجمع نیروهای جهانی. انسان یا همان جهان کوچک با ورود ذهنی به ماندالا و پیشروی به مرکز آن به طور تمثیلی به واسطه فرآیندهای کیهانی، فروپاشی و تجمع مجدد هدایت می شود. ) این حقایق زیستی همان هایی هستند که مقرر می کنند چگونه توپی را با چوب بیسبال بزنیم، کی احساس خواب آلودگی کنیم و چه وقت زمان ما به سر آمده است. امروزه این ریتم های زیستی حقیقی خودشان را به زیست شناسان نشان می دهند. دانشمندان در حال نزدیک شدن به مناطقی از مغز هستند که احساس گذر زمان را در مواقع تفریح به وجود می آورند، در واقع همان قسمت هایی که احساس رخوت تدریجی را به هنگام نشستن در کنفرانسی و گوش دادن به سخنرانی های کسل کننده، تحریک می کنند. همچنین آنها در تلاشند تا با اتصالات میان انواع مختلف حافظه و چگونگی سازماندهی و بازخوانی رویدادها به ترتیب زمانی، پی ببرند. بررسی انجام شده روی بیماران عصبی با حالت های متفاوتی از فراموشی که برخی از آنها توانایی قضاوت دقیق در مورد گذر ساعت ها، ماه ها و حتی دهه ها را از دست داده اند، به تشخیص مناطقی از مغز که در بردارنده چگونگی تجربه ما از زمان است کمک می کند. به خاطر آوردن اینکه در کجای ترتیب رویدادها قرار گرفته ایم معین می کند که ما کیستیم. بنابراین نهایتا این موضوع که در اصطلاح کیهان شناختی زمان در بردارنده یک حقیقت فیزیکی بنیادی است، اهمیتی ندارد. اگر این خیالی واهی است، همانی است که ما قاطعانه به آن چسبیده ایم. احترامی که نسبت به بعد چهارم، مکمل سه بعد فضایی دیگر، قائل می شویم ارتباط تنگاتنگی با یک نیاز روانی عمیق و به غنیمت شمردن نقاط عطف گذرای پرمعنایی دارد که همه ما در آن سهیم هستیم. مثل کریسمس، چهارم جولای و روزهای تولد، جز این چگونه می توان هیجان جشن ژانویه 2000 برای تاریخی را که نه مشخص کننده مهم ترین بخش زندگی مسیح و نه براساس بسیاری از شواهد هزاره واقعی است، توصیف کرد. به هر حال ما جشن هزاره آینده را اگر هنوز به عنوان یک گونه بر این سیاره حضور داشته باشیم، برگزار خواهیم کرد و در همان حال پنجاهمین سالگرد ازدواج پدر و مادرمان و بیستمین سال تأسیس ساختمان محل آتشنشانی داوطلبانه را گرامی می داریم. انجام کارهایی از این دست تنها راه پیاده کردن نظم و سلسله مراتب در دنیایی است که در آن ارسال پیام های فوری، عکس یک ساعته، تصفیه حساب پستی و تحویل مرسولات در همان روز، ما را به از دست دادن حس زنده بودن تهدید می کند.

کلمات کلیدی: کوانتوم


نوشته شده توسط مهدی 86/3/8:: 7:48 عصر     |     () نظر
<   <<   6   7   8   9   10      >