مهبانگ 15

مهبانگ 15

پانزدهمین برنامه‌ی “مِهبانگ” و دومین برنامه در سال 2014 با موضوع کیهان شناسی(عالم اولیه)، تقدیم به دوست‌داران دانش و خردورزی. در بخش نخست مِهبانگ، جناب دکتر علی نیّری، نظری دارند بر گزیده‌ی اخبار علمی در روزهای گذشته و در راس آن سیاه چاله‌ها و توضیحات جامعی در مورد آن‌ها؛ در دومین بخش از برنامه، میهمان عزیز و ارزشمند مِهبانگ خانم دکتر غزال گشنیزجانی هستند. ایشان تحصیلات دانشگاهی‌شان را با درخشش در المپیاد ریاضی و تحصیل در رشته فیزیک در دانشگاه شریف آریامهر آغاز کرده و پس از آن ادامه تحصیلاتشان را در مقطع دکترا در دانشگاه برَون (Browne) آمریکا پشت سر گذاشته‌اند؛ و هم اکنون استادیار فیزیک و ریاضیات کاربردی در دانشگاه واترلو هستند؛ تحقیق در زمینه‌ی کیهان شناسی‌ و عالم اولیه از جمله فعالیت‌های چشمگیر ایشان به شمار می‌رود. موضوع این برنامه از مِهبانگ: کیهان شناسی(عالم اولیه) و معمای ماهیت جهان (ماده تاریک)

 گزیده‌ها:

*انیشتین برای اولین بار از واژه سیاه چاله black hole استفاده کرد. به نظر می‌آید که در نقطه ای از عالم چگالی یا تراکم و فشار و دما به بی‌نهایت می‌رسد. ظاهرأ پرده ای بر روی سیاه چاله‌ها وجود دارد که به آن افق رویداد event horizonمی‌گویند. گمان می‌شد افق رویداد سیاه چاله‌ها هم از همین نوع هست. به نوعی مانند پرده ای بود که اطلاعات را مخفی می‌کرد و معروف بود که سیاه چاله‌ها اجازه نمی‌دهند که هیچ چیزی از سطح شان فرار کند حتی نور.

*محدوده دید ما در سواحل محدود است حتی عبور کشتی را که بعد از مدتی می‌بینیم ناپدیده می‌شود؛ درواقع، به دلیل انحنای زمین در افق ناپدید می‌شود. 

*استیون هاوکینگ فیزیکدان بریتانیایی در دهه 70 دو نظریه مهم انقلابی قرن بیستم فیزیک کوانتومی و  نظریه نسبیت عام انیشتین را که در مورد گرانش و ثقل بود با هم ترکیب کرد. از ترکیب این دو به این نتیجه رسید که از لحاظ فیزیک کوانتومی این سیاه چاله‌ها جاودانه نخواهند بود و دچار یک نوع تبخیر کوانتومی خواهند شد. یعنی جرم این سیاه چاله‌ها توسط تابش هاوکینگ کمتر و کمتر می‌شوند و نهایتأ از بین می‌روند. این تبخیر باعث می‌شود که طول عمر سیاه چاله‌ها به نوعی به جرمشان وابسته باشد. طول عمر سیاه چاله نسبت عکس با جرمش دارد. درواقع، هرچقدر جرم یک سیاه چاله کمتر باشد تبخیر کوانتومی هم به همان ترتیب تغییر پیدا خواهد کرد.

*در بدو پیدایش عالم مقداری ریز سیاه چاله mini black holes به وجود آمده است و به علت جرم کمی که داشتند همه آن‌ها از بین رفته اند. و اگر وجود می‌داشتند به دلیل فراوانی آن‌ها عملأ وجود حیات در کهکشان ما غیر ممکن می‌شد.

*منظور استیون هاکینگ از اینکه سیاه چاله وجود ندارد این است که پرده رویداد یا افق رویداد که می‌توانست اطلاعات را از ما مخفی کند در فیزیک کوانتومی واقعأ از بین می‌رود. این نظریه جدید نیست و کسانی که سال‌ها در نظریه ریسمان‌ها کار می‌کردند به این نتیجه رسیده بودند که عملأ اطلاعاتی که به درون سیاه چاله‌ها می‌رسد با تبخیر کوانتومی سیاه چاله قابل بازیافت است. یعنی، اگر کتابی را به درون سیاه چاله بفرستید وقتی که سیاه چاله تبخیر کوانتومی انجام می‌دهد یعنی از جرمش کاسته می‌شود و تبدیل به انرژی می‌شود و آن انرژی به تابشی برمی‌گردد با بررسی طیف آن تابش می‌توان اطلاعات را مورد بازیافت قرار داد. درواقع، استیون هاوکینگ دیگر باور ندارد که سیاه چاله‌ها اطلاعات را از بین می‌برند.

*وقتی توصیف کوانتومی از ذرات می‌شود حتی در کمترین حالت انرژی که صفر باشد باز همواره یک مینیمم انرژی برای توصیف ذرات وجود دارد و به انرژی خلاء یا خلاء کوانتومی مشهور است. با توجه به معادلات گرانشی، وقتی به رفتار انرژی خلاء کوانتومی توجه کردند شبیه رفتار ثابت کیهان شناختی بود که قبلأ انیشتین آن را معرفی کرده بود.

*ثابت کیهان شناختی نیرویی از خودش درست می‌کند که برخلاف نیروی جاذبه یا ثقل، نیروی دافعه را ایجاد می‌کند. یعنی به نوعی به شکل ضد جاذبه یا دافعه عمل می‌کند و به زبان علمی چگالی جرمش مثبت بود ولی فشارش منفی. این باعث می‌شد که آن خاصیت عجیب را داشته باشد که برعکس همه چیزهایی که نیروی جاذبه دارند و همدیگر را جذب می‌کنند این ثابت کیهانی برعکس همه آن‌ها، خنثی بکند و حتی اجرام را از هم دور بکند.

*در نظریه بنیادی هم ثابت شد که انرژی خلاء وجود دارد پس در عالم گرانش این انرژی خلاء چطور می‌شود؟ به نظر می‌رسد که باید همانند ثابت کیهان شناختی در معادلات وارد شود و همان اثر را داشته باشد. معما وقتی پیچیده‌تر می‌شد که فکر می‌کردند اگر تمام ذراتی که شناخته بودند جرم نداشتند باید برای آن‌ها انرژی خلاء در نظر بگیرند. وقتی انرژی خلاء آن‌ها را گرفتند با اینکه در آزمایش‌هایی مانند آشکار سازها و شتاب دهنده‌ها نباید آن انرژی نقشی می‌داشت ولی در گرانش این انرژی مقدارش هم باید بسیار بسیار زیاد می‌بود طوری که با تخمین‌های خیلی ساده و ابتدایی به نظر می‌رسد که مقدار این انرژی آنقدر زیاد ‌بود که جهان باید در ابتدا سریع از هم پاشیده می‌شد.

*گذار از یک فاز ماده به فاز دیگر لزومأ به معنی به وجود آمدنش نیست بلکه همه این مواد به شکلی همیشه بوده اند. منتهی به دلیل اینکه دمای جهان تغییر پیدا می‌کند این مواد گذارهای مختلفی را طی می‌کنند. در اوایل جهان چون دما خیلی بالا بوده و همه مواد متراکم و مخلوط و چسبیده به هم بودند نور به نوعی در اینجا گیر می‌افتد (وقتی ماده خیلی به هم چسبیده باشد یونیزه می‌شود) و نمی‌تواند از آنجا فرار کند و ممکن است یک نوع تاریکی به نظر بیاید. این به آن معنا نیست که نور و فوتون‌ها وجود نداشتند. در ذرات بنیادی برهم کنش‌هایی هم وجود دارند که ذرات به هم تبدیل شوند ولی همیشه بقای جرم و انرژی تقریبأ برقرار بوده  و از یک شکلی به شکل دیگری وارد می‌شوند. بر اثر انبساط جهان چگالی اش پایین می‌آید و وارد فرم‌های جدیدتر می‌شوند. جهان سردتر می‌شود و نیروی جاذبه باعث می‌شود که مواد به سمت هم جذب شوند و به صورت توده درآیند و توده‌ها سردتر شوند. اتم‌هایی که قبلأ یونیزه بودند مثلأ هیدروژن یونیزه به صورت هیدروژن خنثی دربیاید.

*فیزیک کوانتومی تعبیر پذیراست و این تعبیر پذیری باعث شده که مکتب‌های مختلفی به وجود بیاید. ابعاد اتم موجب می‌شود که در فیزیک کلاسیک یا فیزیک نیوتنی و فیزیک کوانتومی خط کشی به وجود بیاید. اگر ابعاد بزرگ‌تر از اتم مربوط به فیزیک کلاسیک است ابعاد کوچک‌تر از اتم هم مربوط به فیزیک کوانتومی است.       

*در اوایل قرن بیستم توسط هابل کشف شد که هر چه به کهکشان‌های بسیار دور نگاه می‌کنند محاسبات انجام شده بر روی آن‌ها نشان می‌دهد که آن کهکشان‌ها از ما دورتر می‌شوند و به نظر می‌رسد که جهان ما بزرگ و بزرگ‌تر می‌شود. به این دلیل نتیجه گرفتند که جهان ایستا نیست. طبق نظریه گرانش نسبیتی خیلی سخت بود اگر جهان به صورت ایستا می‌بود.

اگر خواص ماده و انرژی طوری باشد که تخمین زده بودند، انبساط جهان باید کندتر و کندتر می‌شد چرا که همانند توپی که پرت می‌شود انتظار می‌رود برگشتی هم داشته باشد و نیروی اولیه ای که سرعتی به این انبساط داده دیگر نتواند ادامه بدهد و درواقع شتاب منفی باید داشته باشد ولی متوجه شدند که این سرعت نه تنها کم نمی‌شود بلکه آهنگش بیشتر و شتابدار هم می‌شود.

*چیزی که عجیب است این است که هر چه ما عقب و عقب‌تر می‌رویم مواد به هم فشرده‌تر می‌شوند و بعد از مدتی جهان داغ‌تر و داغ‌تر می‌شود و مانند سوپ داغی می‌شود که در آن فوتون‌ها و انرژی الکترو مغناطیس و تمام مواد با هم مخلوط می‌شوند. اما در همان فاز از جهان انتظار دارید که هر چیزی که در آنجا بوده یا اتفاق افتاده باید ربطی به نوع پراکندگی ماده‌ای داشته باشد که بعدها ما در جهان دیده ایم مانند همین کهکشان‌ها.

*درواقع از دوره باستانی چیزهایی تقریبأ دست نخورده به دست ما رسیده و ما با مطالعه تابش زمین کیهانی می‌توانیم اطلاعاتی در رابطه با عالم اولیه پیدا کنیم.  

 

دریافت فایل صوتی

دریافت فایل صوتی

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

*

Scroll To Top