چگونه قوانين فيزيک را به مبارزه بطلبيم

مطابق افسانه ها در قرن 11 ميلادي کانوت ، شاه انگلستان تلاش کرد بر قوانين فيزيک فرمانروايي کند . او در حالي که از روي اسبش فرود آمده بود . به مد دريا فرمان داد تا عقب نشيني کند و بالا نيايد . اما نيروي جاذبه کار خودش را کرد و سر تا پاي جناب شاه را خيس کرد . قوانين فيزيک از او فرمانبرداي نمي کردند . قانون گرانش با استفاده از نيروي جاذبه ماه روزي دو بار آب درياها را بالا آورده و بعد پايين مي آورد و براي اين کار از هيچ کس هم فرمان نمي برد . چه پادشاه چه يک رهگذر عادي . با اين همه ، زمان تغيير کرد و ما با فهم قوانين فيزيک توانستيم دستاوردهاي به ظاهر غير عادي داشته باشيم . حالا ما راه حل هايي براي تبديل سرب به طلا پيدا کرده ايم که روياي کيميا گران قديمي را به واقعيت رسانده است . شاه کانوت فهميد که قوانين فيزيک ، نديمان مجيز گوي او نيستند او متوجه شد که اين قوانين از او فرمان نمي برند . با اين همه به نظر مي رسد تلاش براي فهم و تسلط بر قوانين فيزيک هنوز ادامه دارد . حالا ما مي توانيم با هواپيما پرواز کنيم . زيرا آب نفس بکشيم يا آن سرکائنات را ببينيم . با اين همه هنوز هم محدوديت ها و روياهايي براي ما وجود دارد . دانش جديد ،روياهاي جديدي به همراه آورد . حالا ما در آرزوي آن هستيم که پيغام هايمان را با سرعتي بيشتر از نور ارسال کنيم يا اينکه به مرکز سياه چاله ها سفر کنيم يا مواد ضد جاذبه بسازيم . اي ميل ها و سايت هايي که هر روزه خبرهاي نادرستي در اين باره پخش مي کنند . نشان دهنده واقعيت آرزوهاي دروني ما هستند . در اين مقاله را بررسي خواهيم کرد .

- تبديل سرب به طلا
 

تبديل کردن فلزات به هم از دير باز روياي شيميدان ها يا کيمياگران بوده است . آنها دنبال اکسير کيميا مي گشتند که کاربردش تبديل هر فلزي به طلا بود . خيلي طبيعي است که ما تلاش و تقلاي آنها را نوعي جادو جمبل حساب کنيم . اما ناگهان در 1901 همه چيز تغيير کرد. ارنست رادرفورد و فردريک سادي توجهات را به مساله جالبي درباره عناصر راديواکتيو جلب کردند آنها کشف کردند که بعضي عناصر مي توانند بعد از مدت زمان معيني به چند عنصر ديگر تبديل شوند مشاهدات آنها نشان داد عنصر راديواکتيو « توربوم » تشعشعاتي دارد و بعد از مدتي معين تبديل به راديوم مي شد اين يعني کيمياگري اتفاق افتاده بود ، آن هم خود به خود و بي هيچ تلاشي . اما چرا ؟ سال 1911 تيم ديگري به رهبري رادرفورد کشف کرد که بيشتر جرم يک اتم در حجم کوچکي در مرکز آن متمرکز شده ، چيزي که اسمش شد « هسته اتم » . کمي بعد ، فيزيکدان آلماني آنتونيوون دن بورک کشف کرد که عناصر با مقدار بار الکتريکي که در هسته شان جمع شده از هم متمايز مي شوند ، چيزي که به آن « عدد اتمي » گفته مي شود . حالا ديگر همه چيز داشت مشخص مي شد . توريوم از خودش ذراتي ساطع مي کرد که بار الکتريکي داشتند . جمع عدد بار اثين تشعشع و عدد اتمي ( بار ) راديوم ، برابر عدد اتمي توريوم مي شد ،به همين سادگي . در 1919 رادرفورد قدم بعدي را برداشت . او نشان داد که روشي براي تبديل يک عنصر به عنصر ديگر وجود دارد . او ابري از گاز نيتروژن را با ذرات هسته اي باردار بمباران کرد . سپس نيتروژن ها را وارسي کرد . نتيجه شگفت انگيز بود و رادرفورد واقعا اولين کيمياگري تاريخ را انجام داده بود . بعضي از اتم هاي نيتروژن به اکسيژن تبديل شده بودند ! سال 1980 فيزيکدان آمريکايي گلن سي بورگ کارهاي را درفورد را به ايستگاه آخر رساند و روياي شيميدان هاي باستان را به واقعيت تبديل کرد . گلن با بمباران سرب با ذرات هسته اي باردار آنها را تبديل به طلا کرد . با اين همه طبيعت آخرين بازي اش را رو کرد ! در روش سي بورگ آن قدر انرژي صرف بمباران ذرات سرب مي شود که پول برق دستگاه ، از ارزش طلاي به دست آمده بيشتر است . طلاي کيمياگري آن قدر گران است که کسي خريدار آن نيست .

- سقوط در يک سياه چاله
 

سياه چاله ها مناطقي در فضا هستند که ديده نمي شوند چون جاذبه شان آن قدر زياد است که حتي نورهم نمي تواند از آن فرار کند . سياه چاله ها تنها از روي اثر جاذبه شان بر اطراف شناخته مي شوند . پس يک مسافر فضايي بايد بسيار بدشانس باشد که در سفرش با يکي از آنها برخورد کند . آن هم وقتي که سفينه اش از مرز سياه چاله ( افق رويداد ) جلوتر رفته باشد ؛ جايي که جاذبه در کسري از ثانيه ، سفينه را به شکل رشته اي دراز و باريک در آورده و مي بلعد با اين همه ، دو فيزيکدان آمريکايي ريچارد گات و دبورا فريدمن نظريه جالبي ارائه دادند . آنها مي گويند اگر يک حلقه بزرگ فلزي ( به جرم يک خرده سياره ) در اطراف مسافران فضايي ما باشد، آن وقت ماجرا به اين بدي ها هم نيست . اين حلقه مي تواند بخش زيادي از جاذبه را به خودش جذب کرده و براي دو مسافر سياه چاله ،زمان بيشتري بخرد . خيلي دور تر از سياه چاله که نيروي جاذبه به نسبت کمتر است ، اين حلقه بايد خيلي بزرگ باشد . شايد چيزي در اندازه يکي از حلقه هاي کيوان . اما به تدريج که مسافران ما به مرز سياه چاله نزديک تر

- حضور همزمان در دو مکان
 

بيشتر مردم مي گويند فيزيک کوانتو چيز عجيبي است . اين دانش نشان مي دهد که امواج ( مثلاً نور ) مي تواند در عين حال که خاصيت موجي دارند ، رفتاري شبيه ذرات هم از خود نشان بدهند . يکي از نتايج اين تئوري پيچيده اين است که ذرات مي توانند در يک زمان در دو جا حضور داشته باشند . مهم ترين دليل اين مساله ، آزمايش توماس يانگ است . يانگ 200 سال قبل براي اثبات موج بودن نور ، دو اشعه را روي پرده انداخت که دو شکاف باريک موازي روي آن وجود داشت . نور از شکاف عبور کرده و روي پرده دوم که پشت اولي است ، مي افتد . نتيجه جالب بود . يک الگوي تناوبي از نوارهاي تاريک و روشن روي پرده دوم بود . اين نوارها به دليل خاصيت موجي نور به وجود مي آيند . امواج در بعضي نقاط همديگر را تقويت کرده و نوار پررنگي تشکيل مي دهند در حالي که در نقاط ديگر ، همديگر را خنثي کرده و سايه مي سازند . بعد از تدوين نظريه کوانتوم در اوايل قرن بيستم ، فيزيکدانان دوباره آزمايش يانگ را تکرار کردند ، البته با يک فرق اساسي . آنها به جاي يک دسته نور ،به کمک يک پروژکتور خاص ، ذرات نور (فوتون ) را تک تک به سوي دو شکاف يانگ روان کردند و يک فيلم عکاسي پشت دو شکاف گذاشتند .
مي شوند ، حلقه روي خودش فشرده شده و کوچک تر مي شوند و به اين مساله اثرش روي جاذبه رو به فزوني سياه چاله بيشتر مي شود گات و فريد من زماني را که استفاده از اين حلقه براي مسافران سياه چاله مي خرد ،محاسبه کرده اند ، زياد نيست و چندان مايه دلگرمي نمي شود . با اين همه اگر مقصد يک سياه چاله چرخان باشد ، اين حلقه مي تواند جان مسافران را نجات دهد . مرکز سياه چاله معمولي جايي است که هيچ تلاشي مانع سقوط به آن نمي شود . اما اگر سياه چاله دور خودش بچرخد آن وقت همان نقطه تبديل به يک حلقه مي شود . حلقه اي که اندازه کافي بزرگ است تا يک انسان بتواند با استفاده از اثر متقابل يک حلقه آهني ، به طرف آن سفر کرده و سالم از آن بيرون بيايد . البته هر جايي که مسافر ما از آن بيرون بيايد ، آن طور که کيهان شناسان حدس مي زنند ،جاي ديگري در کيهان خواهد بود يا شايد يک جهان ديگر . با اين همه خبر خوب اين است که محاسبات مي گويد آنها زمان کافي دارند تا به سمت ديگر فرار کرده يا اينکه به سمت مرگ و مرکز سياه چاله شيرجه بزنند .
تا برخورد جداگانه فوتون ها به پرده دوم را ثبت کنند . آنها استدلال مي کردند که هر فوتون مي تواند فقط از يک شکاف عبور کند ، پس از اين بار نبايد تداخلي رخ دهد و الگويي از نوارهاي تناوبي شکل بگيرد بلکه بايد تنها دو محدوده روشن ( ناشي از عبور ذرات نور از شکاف ها ) ، روي فيلم ثبت شود . اما اين طور نشد و نه تنها تداخل اتفاق افتاد بلکه همان الگوي تداخلي يانگ ايجاد شد . اين يعني هر فوتون در آن واحد با خودش تداخل مي کرد و اين فقط در صورتي ممکن بود که هر فوتون از هر دو شکاف عبور کرده باشد ؛ يعني در يک زمان در دو جا حضور داشته است !فيزيک کوانتومي چيز عجيبي است .

- قطع برق از راه دور
 

کمي بعد از نيمه شب نهم جولاي 1962 ، بدون هيچ دليل قابل توضيحي ، برق در جزاير هاوايي قطع شد . هيچ کابلي قطع نشده بود اما بدون ثبت هيچ عللي ، تجهيزات برق رساني سوخته بودند . دليل اين اتفاق چند روز بعد مشخص شد ؛ يک آزمايش اتمي که در فضا انجام شده بود . آزمايش با انفجار يک بمب 1/4 مگاتني در ارتفاع 400 کيلومتري بالاي اقيانوس انجام شده بود . هدف اين آزمايش ، بررسي تاثيرات انفجار اتمي در ارتفاع زياد بود . اما هاوايي هدف يک پالس قوي الکترومغناطيسي از تاثير متقابل ميدان هاي الکتريکي و مغناطيسي به وجود مي آيند . امواج الکترومغناطيسي به تجهيزات برق رساني برخورد کرده بودند . در نتيجه موج بزرگي از جريان در سيم ها راه افتاد که باعث پريدن فيوزهاي حساس شد . علت اين اتفاق ، القاي الکترومغناطيسي در رساناها بود . اين پديده ماهيتا همان اتفاقي است که باعث فرستاده شدن و دريافت امواج راديويي مي شود . از نظر فيزيکي ، در اواخر قرن نوزدهم ماهيت اين پديده ها با کارهاي ماکسول شناخته شده بود .اما بعد از آزمايش هاي اتمي دهه 1950 اين پديده بسيار مورد توجه قرار گرفت . البته با سپاس از خميدگي وقوس پوسته زمين که باعث کشف چنين پديده اي شد . امروزه پالس هاي الکترومغناطيسي تنها با انفجارهاي اتمي توليد نمي شوند .اين پالس ها در سلاح هايي استفاده مي شوند که هدفش نابودي و تجهيزات الکترونيکي دشمن است . تاثير اين سلاح ها به مراتب بيشتر از نابودي سخت افزارهاي دشمن در جنگ هاي آينده خواهد بود .

- ساختن ماشين ضد جاذبه
 

هر کسي در ناسا مي تواند برايتان بگويد که سفر به فضا ارزان نيست ارزش آن براي هر کيلوگرمي که به فضا مي رود تا دور زمين بچرخد ، هزاران دلار است ؛ مثلاً هر پرواز با شاتل ، براي هر کيلوگرم 60 ميليون دلار آب مي خورد . بيشتر اين هزينه ، صرف سوخت مي شود ؛ سوختي گران که بايد در موتور موشک ها ديوانه وار بسوزد تا سفينه از دام جاذبه زمين خارج شود ، جاذبه اي که تلاش مي کند سفينه را به زمين بچسباند . با اين همه تصور کنيد چقدر راحت بود اگر ما مي توانستيم با يک دکمه ، جاذبه را خاموش کنيم . اما چطور مي شود اين کار را کرد و آيا از نظر علمي امکان پذير است ؟ سپرها مي توانند جلوي بعضي چيزها را بگيرند ؛ مثلاً فلزات مي توانند مي توانند جلوي عبور فوتون ها ( اجزاي سازنده نور که حامل نيروي الکترومغناطيسي هستند ) را بگيرند و آنها را برگردانند . سال هاست که ما از اين پديده در ساختن آينه استفاده مي کنيم ! اما آيا مي توان سپري ساخت که جلوي گراويتون ها ( اجزاي سازنده موج گرانشي که حامل نيروي جاذبه هستند ) را بگيرند و آنها را برگرداند ؟ شايد ،اما مشکل اينجاست که فيزيکدان ها هنوز فاصله زيادي تا فرمول بندي نظريه گرانش کوانتومي دارند ؛ دانشي که مي تواند توضيح دهد ذرات گراويتون چطور کار مي کنند . اما همه اين مسائل ، فيزيکدان روسي يوگن پوخلتنوف را دلسرد نکرد . او در سال 1996 مدعي شد سپري براي متوقف کردن جاذبه ساخته است . ادعا مي کرد ديسکي ساخته است . او ادعا مي کرد ديسکي ساخته که اگر به اندازه منفي 230 درجه سرد شده و با سرعت 5000 دور دردقيقه بچرخد ، مي تواند مقداري ( بسيار ناچيز ) از جاذبه کم کند . بر اساس اندازه گيري ها ، ديسک پوخلتنوف در اين شرايط دو درصد از وزن اجسامي که بالايش بودند را کم مي کرد . پژوهشگراني از سراسر دنيا آزمايش را در اختيار ديگران بگذارد . با اين همه آزمايش هاي بعدي نشان دادند که ابررساناها مي توانند ري جاذبه هم تاثير بگذارند ( اثر « گراويتومگنتيگ » که شايد ترجمه درست فارسي اش « گرانش مغناطيسي » باشد ) . سال 2006 سازمان فضايي اروپا ادعا کرد که توانسته اثر گراويتومگنتيگ ( ايجاد ميدان گرانشي با حرکت دادن ماده بالاي ابر رساناي چرخان ) را ثبت کند . البته ميزان اثر اندازه گيري شده ، ميلياردها بار بيشتر از چيزي بود که با بهترين نظريه گرانشي ( نسبيت عام اينشتين ) محاسبه مي شود . اما آيا اين اولين اثري است که ما از گرانش کوانتومي مي بينيم ؟ و از همه مهم تر آيا نتيجه اين پژوهش منجر به ساخت اولين دستگاه حقيقي ضد جاذبه مي شود ؟ هنوز معلوم نيست .
منبع:دانستنيها ش 21