آرزوهای علمی دانشمندان (۲)
گجت نيوز/ علم روزبهروز در حال پيشرفت است ولي بازهم پديدههاي علمي زيادي وجود دارد که تاکنون دانشمندان بهطور مستقيم قادر به مشاهدهي آنها نبودند. جمشيد اللهوردي پور: در قسمت قبلي به چند مورد از پديدههاي علمي مانند ابر اورت که دانشمندان قادر به مشاهدهي مستقيم آنها نيستند اشاره کرديم. در اين فهرست بلندبالا پديدههاي ديگري نيز به چشم ميخورند که هرچند وجود برخي از آنها را در حد يقين باور داريم، اما مشخص نيست به اين زوديها (شايد هرگز) بتوانيم آنها را ببينيم، يا نشانهاي مستقيم بر تاييدشان بيابيم. با ما همراه باشيد تا به 8 پديدهي شگفتانگيز علمي که در کمال ناباوري، دانشمندان در آرزوي ديدن مستقيم آنها لحظهشماري ميکنند، بپردازيم. 5. گلوبال ها اگر جدايهاي جنگ ستارگان از دانش مکانيک کوانتومي آگاهي داشتند، شمشير هاي ليزري خود را به جاي ليرز از گلوبال ها (Glue ball) ميساختند، ذراتي که تمام و کمال از نيرو تشکيل شدهاند! فيزيکدانان نظري سالهاست که اصرار دارند که گلوبالها بايد وجود داشته باشند و فيزيکدانان تجربي نيز به همان اندازه اصرار دارند که بعيد است هرگز بتوان وجودشان را اثبات کرد، چرا که نميتوان آزمايشي ترتيب داد که آنها را آشکار کند. گلوبال، اين پديدهي شگفتانگيز علمي تودهاي تشکيل يافته از گلوئونهاست، ذراتي که نيروي هستهاي قوي را بين کوارکها منتقل ميکنند و با کنار هم نگاه داشتن کوارکها، باعث تشکيل و پايدار ماندن ذراتي مانند پروتون و نوترون درون هسته اتم ميشوند. گلوئونها ويژگي بهظاهر متناقضي دارند، آنها علاوه بر انتقال نيروي هستهاي از بار هستهاي قوي نيز برخوردارند و بنابراين ميتوانند به هم بچسبند. نيروي هستهاي قوي در کنار نيروي هستهاي ضعيف، الکترومغناطيس و گرانش، چهار نيروي بنيادين عالم هستند. نيروي هستهاي قوي، قويترين و کوتاهبردترين نيروي عالم است که باعث چسبيدن کوارکها به يکديگر، شکلگيري پروتون و نوترون و پايدار ماندن هستهي اتمها ميشود. شبيهسازيهاي کامپيوتري جهاني مملو از گلوئونها نشان داده که حدود 1500 مگاالکترون ولت انرژي (تقريبا 1/5 برابر انرژي ذخيره شده در پروتون) براي چسباندن تعدادي گلوئون به هم و پديد آوردن يک گلوبال کافي است. در سال 1995 فيزيکداني نظري به نام «کلاود امسلر» از دانشگاه زوريخ نشان داد، دو ذرهاي که در انرژيهاي 1370 و 1500 مگاالکترونولت دچار تشديد ميشوند، ميتوانند نامزد گلوبال باشند. اين دو ذره در همان سالها در سرن (آزمايشگاه هستهاي اروپا) کشف شد و با مشاهدهي ذرهاي ديگر در انرزي 1710 مگاالکترونولت، تعداد نامزدهاي گلوبال به عدد سه رسيده است. اما محاسبات نيروي هستهاي قوي بسيار دشوار است و به همين دليل براي تسهيل محاسبات، در شبيهسازيها فرض ميشود که جهان فقط از گلوئونها و نه هيچ ذرهي ديگري تشکيل شده است؛ فرضي که در واقعيت درست نيست. در عالم واقعيت، زماني که حالت يک گلوبال را اندازهگيري ميکنيم، کوارکها هم شروع به چسبيدن به آن ميکنند و به همين دليل غيرممکن است که بتوان اثبات کرد آن جسم يک گلوبال خالص است. محتملترين توضيح براي سه نامزد گلوبال ديده شده در انرژيهاي 1370، 1500، 1710 مگاالکترونولت نيز ترکيبي از گلوئونهاست که مقادير متفاوتي از کوارکهاي مختلف به آن چسبيدهاند. به نظر ميرسد چارهاي نيست جز اينکه خودمان را با اين وضع وفق دهيم و منتظر لطف طبيعت بمانيم تا شايد براي لحظاتي چند نقاب از چهرهي گلوبال خالص بردارد! با اين حساب اگر هنوز علاقهمند به ساخت شمشير هاي ليزري هستيد، بهتر است از همان فناوري قديمي جدايها استفاده کنيد. 6. بي نهايت با ابداع بينهايت يکي از 10 پديدهي شگفتانگيز علمي ، انسانها ناخواسته هيولايي عجيب را خلق کردهاند. ذهن ما انسانها نيازمند وجود مفهوم بينهايت است و بر وجود آن اصرار ميورزد، اما کمي تامل در اين مفهوم کافي است تا مغز در برابر ابعاد آن تسليم شده و از فکرش خارج شود. لذت و رنج کار با بينهايت، زماني سراغ انسان آمد که تصميم گرفت همهي اعداد (طبيعي) را بنويسد: 1،2،3،4 و … بشر خيلي زود متوجه شد که اين رشته را انتهايي نيست و از اينرو آن را انتهاناپذير، نهايتناپذير يا بينهايت ناميد. بعدها که با اعداد حقيقي آشنا شد و مجموعهاي از اعداد طبيعي و اعداد گويا و اعداد گنگ بين آنها را پيشروي خود ديد، متوجه شد که بين هر دو عدد معمولي مانند 2 و 3 هم بينهايت عدد ديگر وجود دارد. طولي نکشيد که بشر فهميد برخي بينهايتها از برخي بينهايتهاي ديگر بزرگترند. در اين پديدهي شگفتانگيز علمي مجموعه از بينهايت وجود دارد و هرقدر که در اين مسير پيش برويد، باز ميتوانيد به بينهايت بزرگتري برسيد. جالب اينجاست که بخش عظيمي از رياضيات به مفهوم بينهايت متکي است و بدون آن و مشتقاتش (مانند بينهايت کوچک) جواب نميهد. حساب ديفرانسيل و انتگرال که دقيقترين پاسخهاي رياضي را توليد ميکند، بدون بينهايت معني ندارد. براي تعريف دايرهاي کامل به بينهايت رقم از عدد Л نيازمنديم و محاسبهي دقيق حرکت اجسام نيازمند تقسيم زمان به بازههاي زماني بينهايت کوچک است. اما آيا هيچ يک از اين مفاهيم واقعيت دارد؟ همان مثال (تمام اعداد طبيعي) را در نظر بگيريد، هرگز نميتوان تمام اين اعداد را نوشت، چراکه نه عمر همهي انسانها به انجام اين کار قد ميدهد و نه جهان محدود ما فضاي کافي براي نوشتن همهي آنها دارد. محدوديتهاي علمي از اين دست باعث شده که فيزيکدانان در محاسبات خود از مواجه با هر بينهايتي خودداري کنند که البته اين کار فقط به زبان ساده است. براي مثال، نظريهي مهبانگ ميگويد عالم به شکل يک تکنيگي با چگالي و دماي بينهايت آغاز شد، اما رياضيات بهکاررفته در بهترين نظريات فعلي فيزيک نميتوانند چنين شرايطي را توصيف کنند و با افزايش شديد گرانش در فضاهاي بسيار کوچک تسليم بينهايت ميشوند. حتي جايگزينهايي مانند نظريهي ريسمان که تلاش ميکند تعريفي غير بينهايت از شرايط تکنيکي ارائه دهد، وجود بينهايت جهان ديگر را پيش بيني ميکند و از توضيح اينکه چرا جهان ما به شکل فعلي ديده ميشود، باز ميماند. گروه کوچکي از فيزيکدانان و رياضيدانان از بينهايت روي گردانده و معتقدند که بينهايت در جهان بانهايتي مثل جهان ما، جايي ندارد. چنين ادعايي براي اغلب دانشمندان و عموم مردم به سادگي قابل پذيرش نيست، چرا که مفهوم بينهايت بياندازه کاربردي است و بسياري از مسائل دشوار را ساده ميکند؛ اما آنچه عموم مردم از آن خبر ندارند، اين است که همين پديدهي شگفتانگيز علمي در اغلب مسائل علمي، پيشرفت دانشمندان را سد کرده است. 7. امواج گرانشي 98 سال پيش، آلبرت اينشتين در نظريه نسبيت عام خود، به امواج گرانشي اشاره کرد، موجهايي که در بعد فضا – زمان حرکت ميکنند. اما حالا پس از يک قرن، دانشمندان موفق شدند تا وجود چنين پديدهي شگفتانگيز علمي را در دنياي پيرامون تاييد کنند. بهجرات، اين اتفاق، يکي از بزرگ ترين يافتههاي چندين دههي اخير دنياي علم و دانش است. رصدخانه LIGO و دانشمنداني که روي اين پروژه کار مي کردند، مسئوليت اکتشاف اين امواج را به عهده دارند. رصدخانه ليگو دو ساختار L مانند دارد که در واشنگتن و لوييزيانا واقع شدهاند و به وسيله سنسورهاي آن، دانشمندان توانستهاند امواج را رصد نمايند. اين موجها زماني ايجاد مي شوند که دو سياه چاله، دو ستاره نوتروني يا يک ستاره نوتروني و يک سياه چاله، با يکديگر برخورد کنند. در اين حالت، آنها سبب خميدگي در بعد فضا-زمان شده و آن را به فضاي پيرامون خود منتقل ميسازند. اين چنين است که انسانها در زمين هم تاثير آن را حس خواهند کرد. نظريه نسبيت عام، دو مسئله کاملا متفاوت را با يکديگر ترکيب ميکند تا شيوه کارکرد دنيا را توصيف نمايد. نسبيت اينشتين نشان داد که چگونه جرم و انرژي با يکديگر در ارتباط هستند و از سوي ديگر، قانون جاذبه نيوتن هم توضيح ميدهد که چگونه اشيا در دنيا به يکديگر متصل باقي ماندهاند يک قرن پيش آلبرت اينشتين در نظريهي نسبيت عام خود وجود امواج گرانشي را پيشبيني کرده بود. ولي ثبت آنها نيازمند فناوريهاي بسيار پيشرفته بود. امواج گرانشي که به ما ميرسند به ميزاني فوقالعاده کم و باورنکردني فضا-زمان را کج و معوج ميکنند و به همين دليل ثبت آنها به ابزارهاي علمي فوقالعاده حساس احتياج دارد. مثلا موج گرانشي حاصل از برخورد دو سياه چاله که لايگو کشف کرد، کل کرهي زمين را تنها به اندازهي يک-صد هزارم نانومتر يا در حقيقت قطر يک پروتون منبسط و منقبض کرد. اين ثبت مهر تاييد ديگري بر نظريهي نسبيت عام اينشتين و البته وجود سياه چالهها بود. 8. هوشياري هوشياري يکي از مرموزترين پديدهي شگفتانگيز علمي در اين ليست است. اصول علمي مانند فيزيک فقط ميتوانند به شيوهاي غيرمستقيم استنتاج شوند اما تنها چيزي که بهطور قطع مطمئنم اين است که من هوشيارم. ممکن است ندانيم خواستگاه اين پديدهي شگفتانگيز علمي کجاست اما در وجود آن شبههاي نيست. از طرفي ديگر از نظر زيستشناسي همهي حيوانات داراي فيزيولوژي پيچيدهاي هستند و اين صرفا مختص انسان نيست و در سطح يک ذره از مادهي مغز هيچ چيز استثنايي در مورد مغز انسانها وجود ندارد. تنها متخصصين، آن هم زير ميکروسکوپ ميتوانند تشخيص دهند که تکهاي از مغز متعلق به انسان است يا موش و يا ميمون. جانوران هم رفتار پيچيدهاي دارند، حتي زنبورهاي عسل چهرههاي خاص را تشخيص ميدهند و با رقص قرقرهاي (Waggle Dance) رقصي است که در آن زنبور به ديگر همنوعان خود منبع غذايي را با اعلام مسافت و زاويه نسبت به خورشيد معرفي ميکنند، کيفيت و موقعيت منابع غذايي را اعلام ميکنند و به کمک نشانههاي ذخيره شده در حافظهي کوتاه مدتشان مارپيچهاي پيچيده را طي ميکنند. اگر رايحهاي را به درون کندوي زنبورها بدميد آنها به محلي که پيشتر با اين عطر مواجه شده بودند باز خواهند گشت. اين همان حافظهي تداعي است. توضيح سادهي آن اين است که آگاهي به تمامي اين موجودات بسط مييابد که اين يک ويژگي اصلي مادهاي با ساختارهاي سازمان يافته مانند مغز است. اين پديدهي شگفتانگيز علمي صرفا يک ويژگي داشتن مغز پيچيده و فعال نيست، زيرا وقتي مغز سالم و فعال است هشياري ممکن است موقتا محو گردد. بيشتر انسانها يک سوم زندگي خود را در خواب ميگذرانند و در اين زمان هيچ حس هشياري ندارند اما ثبت فعاليت الکتريکي مغز نشان ميدهد که يک مغز خواب اغلب همانند يک مغز بيدار مشغول کار است. هشياري با وجود آنکه ذهني است ولي يک پديده ويژه و نه صرفا يک اثر جانبي محسوب ميشود؛ يعني دچار تحول شده و داراي هدف بيولوژيکي ميباشد. علم مغز تا حد زيادي بر مطالعۀ مغزهاي آسيب ديده متکي است. مطالعه پديده هشياري نيز از اين امر مستثني نيست. يکي از موارد بسيار جالب پديدهاي به نام کوربيني است که در اوايل دههي 1970 توسط لارنس وايزکرانتز از دانشگاه آکسفورد مورد مطالعه قرار گرفت. کوربيني در بيماراني ديده ميشود که کوري آنها بر اثر آسيب به قشر مخ ديداري مغز آنها به دليل سکته مغزي يا تومور پديد آمده است و ناشي از آسيب به چشم يا عصبهاي بينايي نيست. کساني که دچار کوربيني هستند هيچگونه هشياري آگاهانه نسبت به توانايي بينايي خود ندارند. ولي در عين حال ميتوانند به اشيايي که در دامنه ديد آنها قرار گرفته است اشاره کنند و حتي آنها را به چنگ بگيرند. با کانال تلگرامي «آخرين خبر» همراه شويد