فضا زیر میکروسکوپ چه شکلی است ؟

فضا زیر میکروسکوپ چه شکلی است ؟

 9 ماه قبل

یک نگاهی به فضا زیر میکروسکوپ بیاندازید. چه میبینید؟ هیچی! هزار بار بزرگنمایی کنید. هیچی! یک میلیون بار بزرگنمایی کنید. باز هم هیچی! یک میلیارد بار بزرگنمایی کنید! قطعا هیچی!

در این جا یک فرد معمولی ممکن است به این نتیجه برسد که فضا در حقیقت هیچ چیز نیست. در کنار آن ممکن است این موضوع القا شود که قدرت بینایی ما فراتر از میکروسکوپ های واقعی است.

اما فیزیکدانان کوانتوم از افراد معمولی نیستند. آنها به کمک میکروسکوپ های تئوری به بزرگنمایی عمیق و عمیق‌تر ادامه می‌دهند تا آنجا که از آن "هیچ" فراتر روند و ناگهان چیزی را می‌بینند. آن چیز یک مجموعه ای در هم تنیده است از ذرات مجازی که به طور کلی فوم کوانتومی (Quantum Foam) نامیده می‌شود. بر اساس گفته فیزیک دانان کوانتوم  ذرات مجازی به طور خلاصه در اثر نوسانات کوتاه مدت و گذرا در فضا زمان وجود دارند. چیزی مانند حباب های  موجود در کف های ماءالشعیر !

آقای اریک پرلمن ، استاد فیزیک و دانش فضایی موسسه تکنولوژی فلوریدا در این‌باره میگوید : این "حباب" های کوانتومی کوادرلیون بار‌ (ده به توان بیست و چهار) از هسته اتم کوچک تر هستند و در کثری بی نهایت کوچک از ثانیه(یا به زبان کوانتومی به اندازه یک طول پلانک برای یک زمان پلانک) پایداری دارند.

این موضوع مشهود است که این چیز مطلقا کوچک به طور مستقیم مشاهده نشده است. پس ما چگونه میتوانیم مطمئن باشیم این فوم کوانتومی وجود دارد؟ یکی از بزرگترین شواهد برای این موضوع در سال ۱۹۴۷ توسط دو فیزیکدان هلندی به نام های هندریک کاسیمیر و دیرک پولدر پیش‌بینی شده بود.  آقای دان لینکلن ، فیزیکدان آزمایشی ارشد Fermilab پدیده موسوم به "اثر کاسیمیر" را در مصاحبه با PBS چنین تشریح کرد :

اگر فوم کوانتومی واقعی بود ، آنها {دو فیزیکدان هلندی ، این موضوع را} اثبات می‌کردند. پس ذرات مجازی باید در همه‌جای فضا باشند. به علاوه از آنجایی که ذرات ماهیت موجی دارند ، امواج باید همه جا وجود داشته باشند. بنابراین آنها تصور میکردند اگر دو صفحه موازی داشته باشند که در نزدیکی یکدیگر قرار داشته باشند ، فوم کوانتومی باید در بین صفحات و نیز خارج از محدوده آنها وجود داشته باشد. حال آنکه  چون صفحات در نزدیکی یکدیگر قرار دارند تنها امواج با طول موج کوتاه میتوانند بین آنها وجود داشته باشد ، در حالی که در خارج از صفحات امواج با طول موج های بلند یا کوتاه میتواند وجود داشته باشد. در نتیجه‌ی این عدم تعادل ، زور کثرت امواج در خارج از صفحات بر نیروی کم‌بودن آنها در بین صفحات می چربد و صفحات به هم نزدیک میشوند. سی سال پس از آن پیش بینی و در سال ۱۹۹۷ این موضوع به طور کیفی مشاهده و دقیقا اندازه گیری شد.

این نقطه نظر که فضا در پایه و اساسش یک به هم ریختگی کف مانند است در فهم ما از هستی تاثیر بزرگی دارد.

برایان گرین ، تئوریسین و استاد دانشگاه کلمبیا ، در کتاب خود ، Elegant Universe ، نوشته است : این موضوع در مقیاس کوچک ، از آن مواردی است که ما بعنوان ناسازگاری های اساسی بین نظریه نسبیت عام و مکانیک کوانتومی میشناسیم. مفهوم هندسه فضایی هموار  ، هسته اصلی نسبیت عام ، توسط نوسانات موجود در دنیای کوانتوم قابل بازنگری است.

بنابراین به طور قطع می‌توان گفت که فوم های کوانتومی خواه وجود داشته باشند یا نه ، در فهم ماهیت واقعی حقیقت بسیار مفید خواهند بود. یک روش برای تعیین آنکه فوم های کوانتومی وجود دارند یا نه ، این است که اندازه گیری شود چه مدت طول می‌کشد تا فوتون های خارج شده از انفجار ستاره‌ای ، یک فاصله زیاد و معین را طی کند. اگر فضا زمان مسطح باشد ، دو فوتون خارج شده از یک منبع یکسان برای رسیدن به یک مقصد معین و برابر ، به یک مدت زمان مساوی نیاز دارند. اما اگر فضا زمان فوم باشد یکی از فوتون ها ممکن است در اثر اختلالات کند شود. یک آنالیز در سال ۲۰۰۹ مشخص کردن که اگر دو فوتون با انرژی های کم و زیاد از یک انفجار اشعه گاما ، برای رسیدن به نقطه ای خاص ، مدت زمان های متفاوتی نیاز دارند. اما دو آنالیز متوالی از انفجار هایی دیگر ، تفاوت زمانی را نشان نداد. (اینجا را بخوانید) بدین معنا که فضا‌زمان هموار است و یا حداقل می‌توان گفت به صورت فوم نیست.

با این حال هیچ‌یک از آزمایش ها نمی‌توانند فوم کوانتومی را در کوچک ترین مقیاس ها رد کنند. شاید ما باید منتظر میکروسکوپی باشیم که قادر باشد ذراتی با اندازه ۱.۶ ضربدر ۱۰ به توان منفی ۳۵ متری(یا همن یک طول پلانک) را به ما نشان دهد تا به قطعیت برسیم. ساخت چنین ابزاری واقعا کار عظیمی خواهد بود.


ارسال دیدگاه