تیتر امروز

دیدار آدینه ۳۰

در ۲۱ امین شماره دانش آدینه سروش زمانی مقدم بخشی از میراث شگفت‌آور علمی اینشتین سخن گفته است. میراثی که خالی از اشتباه نیست، اما دریچه‌های عظیمی بر فهم بشر گشوده است.

کد خبر: ۷۹۵۲۰
۱۰:۵۶ - ۱۹ دی ۱۳۹۹

اینشتین

دیدارنیوز ـ سروش زمانی مقدم: به نقل از فیلسوف بزرگ "کارل پوپر"، مردان بزرگ، اشتباهات بزرگ مرتکب می‌شوند. اگر از فیزیک پیشه‌ای درباره دلایل شهرت اینشتین سوال کنید، قطعا می‌تواند ساعت‌های زیادی را برایتان در این باره صحبت کند و قطعا، این صحبت‌ها به مباحثی غیر از نظریات نسبیت خاص و عام، که علت عمده شهرت وی نیز هست کشیده خواهد شد. اما متاسفانه در بین مردم، این شهرت یا ناشی از تکرار‌های بدون درک عمیق است، و یا فقط از عنوان پرآوازه و پرطمطراق نام او می‌آید که از دیرباز به عنوان مظهر شخصی عالِم شناخته شده است، به طوری که وی را قدیسی بی اشتباه در وادی علم می‌دانند و تنها اطلاق نام وی به کسی، مجموعه‌ای از هوش، کمال و بی نقصی را برایش به ارمغان می‌آورد.

اما وضعیت در بین متخصصان به گونه‌ای دیگر است و به هیچ وجه از او به عنوان رویین تنی علمی و بی اشتباه یاد نمی‌شود. متاسفانه، هم توضیح عظمت کار وی و هم نشان دادن محدودیت‌های آن، به زبان غیر فنی کار سختی است. اما در ادامه به طور مختصر، گوشه‌ای از اعجاز یکی از کار‌های علمی وی را بررسی می‌کنیم تا ماجرا کمی روشن‌تر شود. به بیش از صد سال پیش، زمانی که اطلاعات کیهانشناسی بشر، حتی نصف دانسته‌های امروزی اش هم نبود بر می‌گردیم. در آن حدود اینشتین نظریه نسبیت عام خود را منتشر کرد و تقریبا در همان زمان بود که در صدد برآمد که از این نظریه، برای توصیف عالم در مقیاس کیهانی بهره ببرد.

 

بیشتر بخوانید: نگاهی به نظریه جهان تورمی

علیرغم آن که به خاطر نداشتن اطلاعات و داده‌های کافی از کیهان در ابتدا از رسیدن به اهدافش عاجز ماند، اما جالب است بدانیم که در حقیقت عصر جدید کیهانشناسی علمی از همان سال ظهور نظریه نسبیت عام شروع شد. در واقع یکی از مشکلات اصلی، بررسی همخوانی یا عدم همخوانی نظریه با تجربه نیز بود، که آن هم چیزی نبود که در عرصه پهناوری همچون کیهان، تنها بتوان با فکر کردن و قدرت تحلیل ذهن به آن پی برد و بنابراین اینشتین ناگزیر فرض‌هایی کرد که بعد‌ها از آن به عنوان بزرگترین اشتباه علمی خود نام برد. این اشتباه در واقع همان فرض مدل کیهانی ایستا، برپایه نسبیت عام بود. تا قبل از انتشار نسبیت عام، بسیاری از منجمین فکر می‌کردند که کهکشان راه شیری، "تنها جزیره کیهانی" در عالم است و این اینشتین بود که فرض کرد که راه شیری، تنها یکی از کلان جرم‌های بسیاری است که تقریبا به صورت یکنواختی در کیهان توزیع شده اند. تنها حدود چهارده سال بعد از نسبیت عام بود که ادوین هابل، همان که حدود شصت سال بعد، تلسکوپ هابل، که دانسته‌های کیهانی ما را دگرگون کرد، را به نامش کردند، نتایجی منتشر کرد که نشان می‌داد برخلاف فرض اینشتین، کیهان به هیچ وجه ایستا نیست و در واقع در حال انبساط است. نکته جالب تاریخ فیزیک مدرن آنجا است که اینشتین برای فرض ایستایی کیهان، جمله‌ای اضافی را وارد معادله خود کرد که انبساط را از بین ببرد، ولی گذشت زمان نه تنها اشتباه وی را آشکار کرد، بلکه کارکرد این جمله اضافی را به نفع واقعیت کیهان منبسط شونده عوض کرد و آن را در معادلات وی حفظ کرد! و بدینسان اشتباه بزرگ وی، منطبق با برخی پیشرفت‌ها و نظریات مدرن امروزی و کیهانشناسی نوین شد؛ لذا گزافه نیست اگر که ادعا کنیم که نظریه اینشتین، مبنای اصلی مدل جدید انفجار بزرگ باهمه کاستی هایش است.

 

بیشتر بخوانید: ریاضیدانان و داستان نسبیت عام

 

معادلات نشان می‌دهند که جهان با انفجار بزرگ آغاز شده است و تاکنون بهترین توصیف ارائه شده درباره جهان در حال انبساط را نیز ارائه می‌دهند، هرچند که بنا به دلایلی خود نظریه در توصیف لحظات آغازین عالم ناتوان است! انفجار بزرگ توضیح می‌دهد که جهان چگونه از حالت ماده متراکم و داغ اولیه پدید آمده است، اما درباره نحوه پدید آمدن شرایط ابتدایی این حالت، ساکت می‌ماند. به قول آلن گات فیزیکدان برجسته نظری، برخلاف نام نظریه انفجار بزرگ، این نظریه اصلا در مورد خود انفجار بزرگ نیست، بلکه این نظریه در حقیقت، نظریه‌ای درباره پیامد‌های بعد از انفجار بزرگ است.

حال ببینیم که شگفتی این معادلات در کجاست! فرض کنید که اینشتین به دنیا نمی‌آمد و معادلاتش را فرمول بندی نمی‌کرد! در ظاهر مشکلی نیست، چرا که براساس دست کم سه مشاهده اصلی کیهانشناسی و اختر فیزیکی، باز هم می‌توانستیم دریابیم که جهان با انفجار بزرگ یا همان مهبانگ آغاز شده است.
 

بی شک کشف تجربی انبساط جهان از داده‌های سال‌های اخیر تلسکوپ هابل و در آینده نزدیک داده‌های تلسکوپ جیمز-وب که قطعا تحولات شگرفی را در دانسته‌های کیهانی مان رقم خواهد زد، در حکم اولین مشاهداتی هستند که ما را به پذیرش وجود شرایط مهبانگ و انفجار بزرگ اولیه رهنمون می‌کنند.

دومین پدیده‌ای که در حال حاضر به عنوان یکی از قاطع‌ترین دلایل وجود انفجار بزرگ شناخته می‌شود، تابش‌های ریزموج زمینه کیهانی یا همان CMBR، هستند که در واقع باقی مانده تابش رخداد انفجار بزرگ است و بعضا از آن با عنوان "صدای کیهان" یاد می‌شود. پژوهش‌های نظری و تجربی بر روی این تابش، به خوبی گواه وجود انفجار بزرگ در کیهان اولیه، منطبق با پیش بینی‌های تئوری نظریه است. برای درک سرراستی از این تابش، کافیست رادیوی آنالوگی را برداشته و موج آن را بین ایستگاه‌های مختلف تنظیم کنید و یا به برفک‌های تلویزیون پس از اتمام برنامه‌ها توجه کنید. در حقیقت بخشی از صدای "هیس" ممتدی که می‌شنوید، همان صدای باستانی باقی مانده از انفجار بزرگ در کیهان اولیه است. در هر سانتیمتر مکعب از فضای جهان حدود چهارصد فوتون متعلق به این تابش وجود دارد.
 

و، اما سومین دلیل متقن برای این مدعا، همخوانی تجربی فراوانی میزان اندازه گیری شده عناصر سبکی همچون هیدروژن و هلیوم، با میزان پیش بینی شده نظری آن‌ها در دقایق اولیه تاریخ کیهان است. این مشاهدات نیز، میزان فراوانی این عناصر را با دقت بسیار بالایی منطبق با پیش بینی‌های نظری میزان این عناصر، منطبق با وجود انفجار بزرگ اولیه تایید می‌کند.

و، اما شگفتی نظریه کجاست؟

باید به این موضوع دقت کرد که این مشاهدات و یافته‌های تجربی در زمان اینشتین وجود نداشتند.

آن کجا که از یک معادله ریاضی در نظریه، که تنها چند سانتی متر طول دارد، بفهمید که جهان با انفجار بزرگ آغاز شده است و آن کجا که با تلسکوپ و رادیو تلسکوپ‌های مدرن، که در زمان اینشتین وجود نیز نداشتند، وجود این حقیقت را در حدود چهارده میلیارد سال پیش دریابید!
 

ولی عظمت این کار به این مقدار خلاصه نشده و سترگی این دستاورد نظری، به این موضوع بسنده نمی‌شود.

اینشتین تاریخچه کیهان را در برابر چشم آیندگان نیز گشود و میراثی جاودانه را برای نسل‌های آینده به جا گذاشت.

در آینده بسیار دور، وقتی که سن جهان به چند برابر سن کنونی اش برسد، تمام نشانه‌ها و شواهد تجربی مهمی که ما را به سمت انفجار بزرگ سوق داده اند و بر معادلات اینشتین مهر تایید زده اند، محو خواهند شد، چرا که در یک جهان در حال انبساط که با انبساطی شتابدار در حال گسستن است، دیگر کهکشانی در فراسوی ما نخواهد بود تا بتوانیم بر آن معیار، فاصله مان را با آن بسنجیم.

دیگر نمی‌توانیم نحوه تکامل کهکشان‌ها و خوشه‌های کهکشانی را رصد و اندازه گیری کنیم، چرا که کهکشان ما در آن زمان، تنها کهکشان شناخته شده و قابل رصد برای آیندگان خواهد بود!
 
 

همچنین دیگر نمی‌توانیم گواه مهم وقوع انفجار بزرگ یعنی تابش ریزموج زمینه کیهانی را تشخیص دهیم، زیرا انرژی این تابش به شدت کم خواهد شد و طول موج بسیار بلندی پیدا خواهد کرد؛ و در آخر آن که دیگر نمی‌توانیم نحوه و نرخ انبساط جهان را اندازه گیری کنیم، زیرا اشیاء نورانی بسیار دور که مرجع اندازه گیری باشند، دیگر وجود نخواهند داشت و اینجاست که بار دیگر عظمت معادلات او در جایی که احتمالا، دیگر شواهد تجربی شناخته شده فعلی وجود ندارند، آشکار می‌گردد!
 

در انتها بار دیگر درباره اهمیت این معادلات بطور خلاصه خاطر نشان کنیم که انبساط کیهان، از کشف‌های اینشتین نبود، اما برگرفته از پیشگویی‌های نسبیت عام بود. همچنین به طریقی مشابه، انفجار بزرگ نیز برگرفته از پیش بینی‌های ثانویه نسبیت عام بود.
 
ارسال نظرات
نام:
ایمیل:
نظر: