فیزیک کوانتوم و حقایق شگفت انگیزش

خورشید بسیار پرحرارت است زیرا وزن چند میلیارد میلیارد میلیارد تنی آن گرانش عظیمی به وجود می آورد که در نتیجه هسته ستاره را تحت فشاری غیرقابل تصور گذاشته و در نتیجه فشار بالاحرارت فوق العاده تولید می کند. در صورتی که به جای گاز هیدروژن از میلیاردها میلیارد میلیارد تن موز استفاده می شد نیز همان میزان فشار و در نتیجه همان مقدار حرارت در خورشید به وجود می آمد. با این حال با افزایش حرارت، اتم ها با بخش های مختلف ساختار ستاره یی برخورد کرده و انرژی اتمی را به وجود می آورند که در اینجا تفاوت میان حضور هیدروژن و موز در ساختار خورشید آشکار خواهد شد.

 

در اتم ها، 9999999999999/99 درصد فضا، خالی است و به همین دلیل در صورتی که تمامی اتم ها را به گونه یی به هم بفشاریم که فضای خالی میان آنها از بین برود، یک قاشق چایخوری یا حجمی برابر یک حبه قند از این ماده حدود پنج میلیارد تن وزن خواهد داشت: وزنی 10 برابر مجموع وزن تمامی انسان هایی که در حال حاضر در جهان حضور دارند. این در واقع همان پدیده یی است که در ستاره های نوترونی رخ می دهد و وزن آنها را تا حد غیرقابل باوری افزایش می دهد.

 

شگفتی جهان کوانتوم به اثبات رسیده است. آزمایش دو جداره که نور را در دو حالت موج و ذره به اثبات می رساند به اندازه کافی عجیب و غیرقابل تصور است به خصوص زمانی که اعلام شود مشاهده نور می تواند آن را از موج به ذره یا برعکس تبدیل کند. اما پدیده های عجیب تر این جهان پس از آزمایش «جان ویلر» فیزیکدان در سال 1978 خود را نمایان کرد. آزمایش وی نشان داد مشاهده یک ذره در زمان حاضر می تواند سرنوشت ذره مشابه دیگری در گذشته را متحول سازد. طبق آزمایش دو جداره در صورتی که هر یک از پرتوهای نوری خارج شده از یکی از شکاف های صفحه آزمایش را مشاهده کنید، در واقع پرتو را مجبور کرده اید خصوصیات ذره یی به خود بگیرد و اگر به هدف برخورد پرتو چشم بدوزید خصوصیت موج گونه به پرتو نور بخشیده اید.

 

اما در صورتی که پس از عبور پرتو نور از شکاف به مسیری که از آن ناشی شده است، چشم بدوزید آنگاه است که پرتو نور می تواند در هر دوحالت شکل بگیرد. به بیانی دیگر زمان حال بر گذشته پرتو نوری تاثیر گذاشته است. این آزمایش در آزمایشگاه تنها چند صد هزارم ثانیه به طول می انجامد، اما در مشاهده نورهای ناشی از ستاره های دوردست نیز صدق می کند. در واقع مشاهده اکنون ستاره های دوردست می تواند گذشته چند هزار یا میلیون ساله آنها را تغییر دهد.

می توان به جرات گفت حدود 100 میلیارد کهکشان در جهان هستی وجود دارد که هر یک از آنها از 10 میلیون تا 10 تریلیون ستاره را در خود گنجانده اند. خورشید زمین در مقایسه با این ستاره ها یکی از کوچک ترین و ضعیف ترین ستاره ها به شمار می رود و حتی می توان نام کوتوله زردرنگ را روی آن گذاشت. در واقع در جهان هستی مقادیر ترسناک و عظیمی از ماده مرئی وجود دارد که انسان تنها قادر به مشاهده دو درصد از آن است.

 

وجود این مقدار ماده به دلیل نیروی گرانش آنها پیش بینی می شود و ماده تاریک نیز که مقدار آن شش برابر جرم ماده مرئی تخمین زده می شود بخش نامرئی جهان را تشکیل داده است. به گزارش مهر به نقل از منابع علمی جهان وجود انرژی تاریک به عنوان بخشی دیگر از جهان که در واقع مابقی جهان را تشکیل داده است، موضوع را پیچیده تر خواهد کرد. این نوع انرژی با گسترش سریع جهان در ارتباط است و به همراه ماده تاریک همچنان ناشناخته باقی مانده است.

 

سرعت نور در خلا300 هزار کیلومتر بر ساعت است با این حال نور همیشه در خلاحرکت نمی کند. برای مثال نور در آب با سرعتی یک سوم سرعت گفته شده حرکت می کند. در واکنش های اتمی برخی از ذرات به سرعت های بسیار بالایی دست پیدا می کنند که بخشی از سرعت نور است و در صورتی که از میان رابطی که سرعت نور را خواهد کاست عبور کنند، در واقع می توانند سریع تر از نور حرکت کنند.

 

چنین پدیده یی درخششی آبی رنگ از خود به وجود می آورد که به «تشعشعات شرنکوف» شهرت دارد و با بمب های صوتی قابل مقایسه است. کمترین سرعتی که تاکنون برای نور به ثبت رسیده است 17 متر بر ثانیه یا 61 کیلومتر بر ساعت بوده که به واسطه عبور از میان روبیدیوم منجمد با حرارتی برابر صفر مطلق ایجاد شده است. این ماده در این حرارت در حالتی به نام چگالش «بوز- اینشتین» قرار دارد.

 

به طور حتم سیاهچاله ها بسیار تاریکند اما سیاه نیستند، زیرا این پدیده ها درخشان بوده و به آرامی نور خود را در تمامی طیف های نوری از جمله نور مرئی به اطراف منتشر می کنند. این تشعشعات که «تشعشعات هاوکینگ» نام دارد نور خود و جرم سیاهچاله ها را به تدریج کاهش داده و با از دست دادن منبع جرم سیاهچاله ها تبخیر می شوند.

 

به گزارش مهر به نقل از منابع علمی جهان، سیاهچاله های کوچک در مقایسه با جرم شان و نسبت به سیاهچاله های بزرگ تر با سرعتی بالاتر از خود نور منتشر می کنند و بر همین اساس در صورتی که برخورددهنده بزرگ هادرون براساس برخی نظریه ها از خود میکروسیاهچاله هایی تولید کند، آنها به سرعت تبخیر خواهند شد و دانشمندان پس از آن قادر خواهند بود بقایای تابش های آنها را مشاهده کنند.

 

براساس مدل های استاندارد کیهان شناسی جهان مرئی با تمامی میلیاردها کهکشان و تریلیون تریلیون ستاره هایش تنها یکی از بی نهایت جهان هایی است که مانند حباب های صابون در یک اسفنج در کنار یکدیگر قرار گرفته اند. به دلیل بی نهایت بودن آنها می توان هر تاریخچه ممکنی را برایشان در نظر گرفت. اما تعداد تاریخچه های ممکن برای این جهان ها متناهی است زیرا تعداد محدودی پدیده و تعداد محدودی نتیجه در بر داشته اند.

 

تعداد این پدیده ها بسیار زیاد اما متناهی است، پس همین پدیده عینی و کنونی که نویسنده این مطلب نوشته و شما آن را می خوانید، باید بی نهایت بار در زمان رخ داده باشد. شگفت انگیزتر از آن این است که بدانیم نزدیک ترین همتای ما در چه فاصله یی از ما قرار گرفته است. این فاصله عددی برابر 10 به توان 10 به توان 28 متر تخمین زده شده است که در صورت علاقه مندی به محاسبه آن می توانید از عدد یک و 10 میلیارد میلیاردمیلیارد صفر در برابر آن استفاده کنید.

 

براساس نظریه نسبیت خاص چیزی به نام اکنون، گذشته یا آینده وجود ندارد و قالب های زمانی به یکدیگر وابسته اند زیرا همه هستی در سرعتی برابر در حرکت است. درصورتی که انسان با سرعتی کاملاً متفاوت در حرکت بود شاهد پیر شدن زودهنگام یکی از نزدیکان یا دیر پیر شدن وی نسبت به دیگران می بود.

 

زمانی که یک الکترون با همتای ضدماده خود یا پوزیترون روبه رو می شود، هر دو در درخشش کوچکی از انرژی خنثی شده و دو فوتون از این برخورد متولد می شود. ذرات زیراتمی مانند فوتون ها یا کوارک ها یک ویژگی به نام اسپین دارند که به مفهوم چرخش است. این ذرات در واقع حرکت چرخشی ندارند، اما به گونه یی رفتار می کنند که انگار در حال چرخشند. جهت اسپین فوتون ها در زمان تولد در برابر یکدیگر است و در نتیجه خنثی می شوند.

 

با توجه به رفتارهای غیرقابل پیش بینی کوانتومی، گفتن اینکه کدام فوتون در مسیر چپ گرد و کدام یک در مسیر راست گرد حرکت خواهد داشت، غیرممکن است و در واقع تا زمانی که یکی از آنها مشاهده نشود، هر دو در هر دو جهت حرکت خواهند داشت اما به محض اینکه یکی از آنها مشاهده شود جهت راست یا چپ گرد را به خود گرفته و به هر جهتی که حرکت کند، همتایش در مسیر متضاد آن حرکت خواهد کرد. این واقعیتی است که در آزمایش ها به اثبات رسیده است.

 

در صورتی که بسیار سریع بدوید به صورت لحظه یی و نه دائم، سنگین وزن خواهید شد. سرعت نور مرز سرعت در جهان است در این صورت زمانی که جسمی با سرعتی نزدیک به نور در حرکت است و شما به آن نیرویی وارد کنید، به سرعت آن نخواهید افزود بلکه تنها به آن انرژی اضافی وارد کرده اید که این انرژی باید در جایی قرار بگیرد. بهترین مکان برای قرارگیری این انرژی جرم جسم است. براساس قانون نسبیت جرم و انرژی با یکدیگر برابرند پس هر چه انرژی وارد شده بیشتر باشد، جرم افزایش پیدا خواهد کرد. البته این افزایش وزن در انسان قابل چشم پوشی بوده و در عین حال غیرقابل انکار است.