Scientific Information

زندگي تكثير ثروتی است كه نامش محبت است

اولین برف زمستونی پایتخت
ساعت ۸:۱٤ ‎ب.ظ روز شنبه ٢٥ دی ۱۳۸٩  

سلام به همگی دوستان واقعا ببخشید من تو این مدت خوب و زیاد نتونستم پست بذارم چون واقعا نمی تونم امتحانای دانشگاه رو که می دونید کاملا وقتمو گرفته ولی بهتون قول می دم بعد از شنبه هفته آینده بیام و رضایتتونو دوباره جلب کنم و اون چیزی شم که شما می خوایید.

تازه اولین برف زمستونی پایتخت به همه پایتخت نشینان مبارک و فرخنده بالاخره زمین لباس سفیدشو به تن کرد

من عاشق برف و سرما هستم شما چی؟؟؟؟؟؟؟

ممنونم از همتون.

خشایار طهماسبی ادمین و مدیر سایت


دو تصویر متفاوت ناسا از یک سحابی
ساعت ۱٢:٥٠ ‎ب.ظ روز چهارشنبه ۱ دی ۱۳۸٩  

ناسا به تازگی دو تصویر را از یک سحابی منتشر کرده است که اولی با یک تلسکوپ نوری زمینی و دومی با تلسکوپ فضایی مادون قرمز وایز گرفته شده است. این سحابی که با شناسه Ngc 1514 و نام "سحابی توپ بلوری" شناخته می شود در فاصله 800 سال نوری از زمین در صورت فلکی ثور واقع شده است.

این سحابی زمانی شکل گرفته است که دو ستاره مرده یک منظومه ستاره ای دوتایی لایه های خارجی تر مواد خود را همانند نوعی سوخت به بیرون پرتاب کردند و به آهستگی تمام ذخیره ماده آنها تمام شد.

این اشکال حلقه مانند زمانی که ستاره ها توده ماده خود را به بیرون پرتاب کردند تشکیل شده اند.

 

به تازگی ناسا دو تصویر را منتشر کرده است که تصویر سمت چپ در طول موج نور مرئی و توسط یک تلسکوپ نوری بر روی زمین گرفته شده درحالی که تصویر سمت راست حاصل فعالیت یک دستگاه مادون قرمز است که بر روی تلسکوپ ماهواره ای وایز قرار دارد.

براساس گزارش Astronomy Now Online ، دانشمندان ناسا در این خصوص توضیح دادند: "این جرم آسمانی از بیش از 200 سال قبل مورد مطالعه قرار گرفته است اما تصویری که وایز تهیه کرده بسیار شگفت انگیز است و جزئیات بسیار دقیقی را نشان می دهد. به طوریکه در این تصویر می توان به وضوح دو حلقه را که بین آنها ماده خارج شده از ستاره ها به رنگ فلورسانت نمایان شده است مشاهده کرد."

 


مصاحبه با دکتر فیروز نادری
ساعت ۱٢:٤۱ ‎ب.ظ روز چهارشنبه ۱ دی ۱۳۸٩  

زندگی و تحصیلات 

دکتر فیروز نادری که در حال حاضر به عنوان یکی از مدیران ارشد سازمان فضایی ناسا، نقشی کلیدی در تعیین راهبردها و نظارت بر کل طرح‌ها و ماموریت‌های یکی از مهمترین مراکز فضایی این سازمان بر عهده دارد، در سال 1325 در شیراز متولد شده و تحصیلات ابتدایی و متوسطه‌اش را در شیراز و تهران گذرانده است.

وی در سال 1964 به آمریکا رفته و تحصیلات خود را تا مقطع دکتری مهندسی الکترونیک در دانشگاه کالیفرنیای جنوبی ادامه داده است. دکتر نادری، پس از پایان تحصیل به کشور بازگشت و ضمن گذراندن خدمت سربازی، مدتی در مرکز «سنجش از دور ایران» فعالیت کرد. وی از حدود 26 سال پیش همکاری خود را با ناسا آغاز کرد و در این مدت مشاغل فنی و مدیریتی متعددی را در زمینه ماهواره‌های مخابراتی متحرک، رادارهای سنجش از دور، رصدخانه‌های تحقیقاتی اختر فیزیک ، اکتشاف مریخ و سایر اجرام منظومه شمسی برعهده داشت. دکتر نادری، فروردین ماه 1379 در شرایطی که چندین ماموریت متوالی سازمان فضایی ناسا در پرتاب فضاپیما به سوی مریخ با شکست مواجه شده بود، به مدیریت برنامه‌های اکتشافات مریخ منصوب شد و توانست در طی چهار سال، سه ماموریت مهم از جمله پرتاب دو کاوشگر مریخ‌نورد «روح» و «فرصت» را با موفقیت به انجام رساند. این دانشمند ایرانی در پی این موفقیت درخشان، در اسفند ماه سال گذشته به سمت معاون و مدیر ارشد برنامه‌ریزی مرکز JPL (آزمایشگاه پیشرانش جت) - از مهمترین مراکز فضایی ناسا - منصوب شده و در سمت جدید به عنوان مسئول طراحی برنامه‌ها و راهبردهای مرکز، تجاربش در ماموریت‌های مریخ را در مطالعه سایر بخش‌های جهان از زمین تا کهکشان‌های دور به کار بسته است.وی همچنین مسئولیت طراحی چشم‌انداز راهبردی پنج تا 20 ساله JPL را برعهده دارد.

 

دکتر نادری در راستای سه دهه همکاری مستمر با سازمان فضایی ناسا، به دلیل عملکرد درخشان علمی و مدیریتی به دریافت عالی‌ترین نشان علمی این سازمان (The Distinguished Service Medal) و نشان‌های متعدد دیگر از جمله نشان فن‌آوری فضایی Hall of Fame، جایزه Aviation Week 2004 Aerospace، نشان افتخار Ellis Island سال 2005 - به دلیل همکاری‌های گسترده علمی که به غنی‌تر شدن فهم جامعه منجر شده - و ... موفق شده است.

 

متن زیر مصاحبه اختصاصی است که دکتر فیروز نادری در باره موضوعات مختلف انجام داده اند.

 

 ماموریت های حال و آینده مریخ در چه وضعیتی قرار دارند؟

 پس از دو شکست پیاپی در مریخ در سال های گذشته سازمان فضایی ناسا دکتر فیروز نادری را به عنوان مسول برنامه های مریخ و ماموریت های سیاره سرخ منصوب کرد. دکتر نادری برنامه های موفق دوره مدیریت خود را در موضوع مریخ با هدایت و راهبری مریخ نوردهای آپورچونیتی و اسپریت آغاز نمود. کارنامه ای درخشان از یک همکاری دسته جمعی و تلاشی چند صد نفره برای هدفی مشترک . هم اکنون این دوقولوهای مریخی نزدیک به 1000 روز را در مریخ گذرانده اند که رکورد بسیار خوبی برای مریخ نوردها و گروه هدایت کننده آنها محسوب می شود. ( آخرین خبر ها حاکی از آن است که ماموریت مریخ نورد های ناسا برای یک سال دیگر تمدید شد )

 

 پس از موفقیت مریخ نورد های روح و فرصت مهم ترین ماموریت، مدارگرد اکتشافی مریخ MRO یا Mars Reconnaissance Orbiter   می باشد. دکتر فیروز نادری مدیریت این برنامه را نیز به عهده دارد . شاید چند روز بیشتر نیست که قرار گیری موفق فضاپیمای MRO به مدار از پیش تعیین شده و تصحیح مداری آن موفقیت دیگری را نصیب آقای دکتر فیروز نادری و همکارانش کرد. ( به خبر  MRO مدارگرد مریخ آماده برای جستجو مراجعه نمایید)  و به این ترتیب یکی دیگر از برنامه های پیچیده  پرتاب و هدایت مدارگرد های مریخ به مرحله جدید خود وارد شده است. فضا پیمای MRO سال پیش راهی مریخ شده و طی ماه های گذشته به مرحله تصحیح مداری خود رسیده و به مرور می رود تا در اولین گام  تصاویر آزمایشی خود را از سطح مریخ ارسال کند(برای دریافت اطلاعات بیشتر پیرامون MRO  به مقاله مدارگرد اکتشافی مریخ گامی درخشان به سوی اکتشافات فضایی مراجعه نمایید).

 

 مدارگرد دیگری نیز سال آینده در شمال مریخ و نزدیک قلب یخی آن فرود خواهد آمد. نام این مدارگرد که کپسول آزمایشگر آن به سمت شمال مریخ شلیک خواهد شد فونیکس است فونیکس پس از برخورد با سطح مریخ قرار است تا در آزمایشگاه کوچک خود روی سطح و یخ های قطبی مریخ آزمایشهایی را به انجام برساند .

 اما در اواخر دهه میلادی و تا سال 2010 قرار است تا مریخ نورد بسیار پیشرفته ای با نام  MSL  که یک لابراتوار مجهز علمی را به همراه دارد به سطح مریخ برسد. این یکی از بزرگترین پروژه های مریخ طی این دهه است که برای کاوش سطح سیاره سرخ انجام میشود. این مریخ نورد که شبیه به مریخ نورد های قبلی است اندازه ای به مراتب بزرگتر - سنگین تر و با ادوات ازمایشگاهی و جستجوگر بیشتر و کاملتری راهی مریخ خواهد شد.

 

 آزمایشگاه سنگ و کانی به همراه 8 جز آزمایشگر دیگر آزمایشگاه این مریخ نورد را تشکیل میدهند. MSL چهار برابر از لحاظ وزن و اندازه از هم نوعان فعلی خود در مریخ بزرگتر است  و مهمترین ویژه گی آن نوع سوخت آن است که از انرژی اتمی استفاده میکند. پیش بینی میشود عمر این ربات کاوشگر با توجه به نوع سوخت آن و نوع طراحی بسیار طولانی باشد.

 اینها مهمترین پروژه های صورت گرفته در مریخ طی  این دهه خواهند بود. به گفته دکتر فیروز نادری تمامی این پروژه ها به صورت سلسله ای و مرتبط به هم انتخاب شده و طراحی میشوند و هر کدام مکمل ماموریت قبلی و پیش نیازی برای ماموریت های بعد از آن خواهند بود. مدارگردها مریخ را از بالا کاوش میکنند و نقاط احتمالی فرود مریخ نوردها را تعیین میکنند. برای مثال ادیسه مارس مدارگردی بود که پیش از ارسال مریخ نورد های روح و فرصت مکان های فرود این دو را بررسی و باعث انتخاب آن توسط متخصصان ناسا شده بود.

 

 با صحبت هایی جنابعالی این طور به نظر می رسد که معمولا ناسا مدارگردها را پیش از ارسال مریخ نوردها به سوی این سیاره ارسال می کند ؟

 بله همینطور هست. برای اولین بار در دهه 70 میلادی پروژه وایکینگ ها هم همراه با پرتاب مدارگرد ها به انجام رسیدند. شروع این نوع سلسله ماموریت ها با ارسال اطلاعات مدارگردهای در حال چرخش به دور مریخ و سپس فرود وایکینگ ها در مریخ انجام شد.

 

ماموریت بعدی فرود مریخ نورد در مریخ در چه سالی است و چه نتیجه ای از آن مد نظر است؟

 MSL مریخ نورد جدید در سال 2009 پرتاب خواهد شد و در سال 2010 به مریخ رسیده و در سطح آن فرود خواهد آمد. اما فرق بین MSL با مریخ نوردهای کنونی در چیست ؟  : در اینجا سه سوال و هدف اصلی پیش روی ما است :در نظر گرفتن شرایط مریخ در طول تاریخ . آیا حیاتی در گذشته در آن وجود داشته یا این که در اینده بوجود خواهد آمد ؟ دوم این که آیا اگر شرایط زندگی وجود داشته  آیا حیاتی هم بوجود آمده یا خیر. و سوال سوم این که ایا اگر حیاتی هم بوجود امده است در حال حاضر هم به شکلی خاص دیده میشود یا خیر ؟ همه مریخ نورد ها آینده به قصد رسیدن به پاسخ این سوالات است که راهی مریخ میشوند.

 

هدف های روح و فرصت این بود که آیا آب به عنوان یکی از ملزومات بوجود  حیات در مریخ  در گذشته این سیاره وجود داشته ؟

پاسخ این کاوشگر ها به ما چه بود ؟  : اسپریت را در دریاچه ای فرستادیم که فکر میکردیم در انجا بتواند شواهدی از وجود اب یا حیات قدیمی یافت کند اما در این مورد تیر ما به خطا رفت ! و در مکان فرود چیزی یافت نکردیم.

 آپورچونیتی نیز در جایی که قبلا توسط ادیسه مریخ یا MGS نامزد فرود آپورچونیتی انتخاب شده بود و پیش بینی میشد که حاوی مواد معدنی نظیر هماتیت باشد فرستاده شد. در این مورد آپورچونیتی توانست با کشف هماتیت که نشان دهنده وجود آب در گذشته است کمک بزرگی به ما بکند. کشف وجود آب در گذشته کمک بزرگی خواهد کرد برای این که مطالعات بعدی خود را در این باره متمرکز کنیم. وجود آب احتمال وجود حیات در گذشته را بسیار بیشتر میکند.

 

ارسال کاوشگر MSL در سال 2009 گام بزرگی خواهد بود. این کاوشگر پس از فرود در مریخ به دنبال مواد شیمیایی خواهد گشت که از اثرات وجود حیات باقی مانده گذشته باشد. یا بقایایی از آن باشد.  از مقایسه مواد شیمیایی خاص که توسط سیستم های حیاتی زنده به وجود می آیند و مواد شیمیایی طبیعی میتوان به این نتیجه رسید که حیات از نوع خاصی در مریخ وجود داشته است. اگر ماموریت MSL با موفقیت و پیش بینی های انجام شده همراه باشد قدم بعدی ما جستجوی مستقیم حیات در مریخ در سال های پس از آن و حوالی سال  2016 خواهد بود.

 شاید ذکر یک مساله در اینجا لازم باشد . در دهه 70  فضا پیما های وایکینگ که روی سطح مریخ فرود امدند مستقیما به دنبال حیات بودند و با حمل بسیار تجهیزات و با یقین به این که حیاتی در مریخ وجود دارد به جستجوی حیات در سطح مریخ پرداختند. اما در آن زمان نتوانستند به نتیجه ای برسند و پاسخ انها برای ما مایوس کننده و منفی بود. هیچ حیات و یا حتی نشانه ای از ان در مریخ یافت نشد.درس بزرگی که از این ماموریت گرفتیم کار قدم به قدم و با برنامه در مریخ بود.

  

MSL به دنبال چه چیزی خواهد بود، که ما از ماموریت روح و فرصت بدست نیاوردیم؟

  

دکتر فیروز نادری مدیر ارشد سازمان فضایی امریکا - مدیر برنلمه های منظومه شمسی و مریخ ناسا - و معاون فعلی JPL در آزمایشگاه پیش رانش جت ناسا

 هدفهای اصلی دو مریخ نورد روح و فرصت کشف آب در گذشته یا حال مریخ بود که نتیجه آن پس از جستجوی بسیار مثبت بود. مریخ نورد آپورچونیتی توانست اثرات وجود اب را در میلیونها سال پیش در اطراف مکان فرود خود بیابد.

 اما MSL دنبال چه چیزی خواهد بود :  اگر در نظر بگیریم که آب در میلیونها و میلیاردها سال پیش در مریخ وجود داشته احتمالا حیات نیز از نوعی خاص میتوانسته وجود داشته باشد. پس ما باید به دنبال اثرات باقی مانده از این حیات یا مواد شیمیایی که حاصل واکنش آن سیستم های حیاتی با مواد اطرافشان بوده باشیم. یکی از راههایی که دانشمندان به دنبال کشف حیات از بقایای مواد شیمیایی به جا مانده در مریخ هستند این است که چرخش جهت خاصی از اتمها با جهت های مختلف مثلا به  راست (R) یا چپ  (L) در مواد سطح مریخ بررسی کنند چرخش به چپ برخی اتمها نشانه حیات در گذشته است. این نوع ارایش اتمی را فقط سیستم های حیاتی در همه کیهان باعث میشوند و یافتن آنها شاید نشانه ای از حیات در گذشته باشد. پس هدف اصلی MSL بیشتر جستجو برای اینگونه نشانه های حیاتی خواهد بود.

 

 اگر پاسخ MSL برای وجود شواهد حیات و کشف آثار شیمیایی حیات مثبت باشد ,  موفقیت این ماموریت چه تاثیری بر ماموریت های بعدی انسان به مریخ و یا فرود انسان در مریخ خواهد داشت ؟

 پروژه های رباتیک تقریبا همگی به هم مرتبط هستند و راه را  برای رسیدن به هدفهای بزرگ بعدی هموارتر خواهند کرد . ما در هر پرتاب فضا پیما با تجربه تر شده و از لحاظ تکنولوژیک پیشرفته تر خواهیم شد.  اما سفر انسان به مریخ !  فرستادن انسان به مریخ به قدری مشکل و پیچیده خواهد بود که ارسال MSL و موفقیت آن نیز نمیتواند تنها پیش نیاز مسافرت انسان به مریخ باشد.

 

مشکلات بزرگی پیش روی ما است : سه مرحله برای سفر به مریخ متصور است : اول پرتاب از زمین – دوم هدایت از زمین تا مریخ و سوم فرود در مریخ . بخش دوم این ماوریت آسان ترین قسمت آن خواهد بود و سختی آن فرود در مریخ و پرتاب از زمین است. مرحله اول یعنی پرتاب به سبب حجم زیاد وسایل و ملزومات این سفر نیاز به تدارک چندین پرتاب از زمین خواهد داشت که در فضا این تجهیزات به هم ملحق شده و به صورت یک فضا پیمای مرکب از همه این وسابل به سمت مریخ حرکت میکند. پس از این ساده ترین مرحله آغاز میشود که حرکت این فضاپیما تا مریخ است. در این مرحله فضا پیما با سرعت بسیار زیاد به سمت مریخ روانه میشود و مشکلات از زمانی اغاز میشود که  ما بخواهیم سرعت آن را نزدیک مکان فرود و در جو بسیار رقیق مریخ کاهش دهیم و آن را با همه مسافران و وسایلش سالم به سطح بنشایم. برای مثال سرعت حرکت فضا پیما هایی که حامل روح و فرصت بودند نزدیک به 20 هزار کیلومتر در ساعت بود و زمانی که تنها 120 کیلومتر با مریخ فاصله داشتند باید سرعت را آنقدر کاهش میدادیم که به آرامی بتوانند بر سطح مریخ فرود ایند.

 

مشکلترین فاز فرود در به مریخ کند کردن سرعت فضا پیما است. در حال حاضر و در ماموریت های کنونی سپر حرارتی – چتر و موتور ها میتوانندسرعت را کاهش بدهند . اما در زمانی که فضا پیمای حامل انسان بخواهد با 20 تا 25 برابر وزن و اندازه در سطح مریخ فرود آید کار کمی سخت تر خواهد شد ! ما هنوز تکنولوژی مورد نیاز برای این کار را در اختیار نداریم تابتوانیم سرعت را طوری کاهش دهیم که انسان را به سلامت در سطح مریخ بنشانیم . یکی از دلایل مهم این است که در مریخ حتی نمیتوان از خاصیت اصطکاکی جو  آن به سبب رقیق بودنش استفاده کنیم .

 

 سوال همیشگی در باره مریخ : سفر انسان به مریخ در چه تاریخی قابل تصور است ؟ تخمین هایی که هم اکنون وجود دارد سال های بین 2015 و 2020 را زمان احتمالی سفر انسان به مریخ در نظر میگیرد. با توجه به مشکلاتی که متذکر شدید چه زمانی را می توانیم برای این سفر در نظربگیریم؟

 با توجه به مشکلات تکنولوژیکی و مالی که بر سر این راه وجود دارد به نظر نمیرسد تا نیمه این قرن بتوانیم تمامی امکانات این سفر را فراهم کنیم و باید تا دهه های اینده صبر کنیم. برای پاسخ به این پرسش باید به مقدمات پرتاب و تکنولوژی هایی که فعلا در اختیار داریم توجه کنیم.در ابتدا روی شاتل ها صحبت میکنیم . یکی از راه های ارسال تجهیزات به فضا هم اکنون شاتل ها هستند. اما پروژه شاتل ها  به دلیل قدیمی شدن فن آوری های ساخت و هزینه های سنگین و خطراتی که داشته اند تا سال 2010 بازنشسته خواهند شد. ناسا 14 بار دیگر شاتل ها را به فضا پرتاب خواهد کرد که 13 پرتاب برای ارسال تجهیزات به  ایستگاه فضایی و  یک پرتاب هم برای تعمیر تلسکوپ فضایی هابل در نظر گرفته شده است. اما  ناسا  در حال تعیین جانشین هایی برای شاتل ها است این پرنده های جدید دیگر شبیه به شاتل ها نبوده و به پروگرس ها - فضا پیما های روسی شباهت خواهند داشت که مکانیسمی شبیه به آنها دارند. در پروگرس ها مکان استقرار فضانورد ان بالای موشک پرتاب کننده در نظر گرفته میشود که سیستم های جدید ناسا هم شبیه به آن خواهد بود. تاریخ شروع استفاده از این فضا پیما ها سال 2014 در نظر گرفته شده است. این زمانی است که ناسا طبق زمانبندی های ماموریت های خود قصد دارد تا دوباره به ماه عزیمت کند ولی این بار دیگر شبیه به مسابقات فضایی دهه های اولیه عصر فضا که برای فتح ماه بین شوری و امریکا رقابت سختی بود جنگی بر سر فتح ماه نخواهیم داشت. تغیر پرتاب کننده ها و بالابر ها و همینطور سفر دوباره به ماه از مهمترین برنامه های ناسا طی دهه اینده خواهند بود. پس از این ما روی چگونگی سفر فضا پیما های رفت و برگشت به مریخ و همینطور سفر انسان به سیاره سرخ برنامه ریزی میکنیم.

 

همانطور که قبلا متذکر شدم ما سه مشکل بزرگ برای رسیدن به مریخ خواهیم داشت که پرتاب به مریخ - هدایت تا مریخ و فرود روی مریخ هستند اما یک مشکل دیگر هم هست ! و آن هزینه های سنگین این ماموریت  است که غیر قابل تصور خواهد بود. به طور مثال در زمان فرود اولین انسان به ماه با بودجه های کنونی نزدیک به 70 میلیارد دلار سرمایه گذاری دولت وقت ایالات متحده انجام شد تا امریکا برنده مسابقه فتح  ماه با شوروی باشد مسابقه ای که سیاسی بود. این مبلغ هنگفت قسمت زیادی از هزینه های جاری دولت ان زمان را تشکیل میداد. ولی تخمین ما برای انجام سفر انسان به مریخ در حال حاضر رقمی بالغ بر 200 تا 400 میلیارد دلار است !  در حال حاضر چنین رقابتی وجود ندارد از زاویه دیگر اشکال اساسی بعدی شاید هزینه های جاری ملی در امریکا باشد. اگر به ترکیب هرم سنی و جمعیتی امریکا نگاه کنیم ساختاری میان سال و رو به پیری را خواهیم دید. این جمعیت به مرور و طی سالهای آینده پیر تر و آسیب پذیر تر خواهند شد که نیاز به توجه و صرف هزینه های بسیار زیادی برای آن لازم است. پس این هم یکی از مشکلات بزرگ ما  برای تامین بودجه سرسام آور سفر به مریخ است.

 

 مشکل سوم سلامت انسان در فضا و مریخ. سفر چند روزه به ماه و اقامت در آن از نظر فیزیولوژی بدن خطرات زیادی برای انسان نداشته و  به مشکلی از این نظر بر نخوردیم.برنامه ای که حداکثر طی چند روز رفت و برگشت فضانوردان به ماه  انجام میپذیرد. ولی سفر به مریخ کاملا متفاوت است. ما با تجهیزات کنونی حدود 7 ماه زمان لازم خواهیم داشت تا فاصله بین زمین تا مریخ را  طی کنیم 7 ماه سفر در زمانی است که مریخ نزدیکترین فاصله را به ما داشته باشد. در نظر بگیرید زمان برگشت هم باید در تاریخی باشد که دوباره مریخ نزدیکترین فاصله را به زمین داشته باشد تا همین 7 ماه زمان برای رسیدن به زمین را صرف شود. پس از رسیدن به مریخ 19 ماه طول خواهد کشید تا دوباره شرایط ایده عال برای بازگشت به زمین فراهم شود . یعنی فضانوردان زمانی در حدود 14 ماه را در راه رفت و برگشت از مریخ هستند و 19 ماه نیز باید در مریخ به سر برند. با این شرایط سخت میتوان در نظر گرفت که سفر انسان به مریخ نمیتواند طی یکی دو دهه اینده صورت گیرد.

 

 نقش شما در پروژه MRO  و همچنین در ماموریت مریخ نوردهای روح و فرصت چه بوده است؟

 دوستان و هم وطنان من به دلیل علاقه زیاد به هموطنانشان و دانشمندان ایرانی سعی میکنند طراح اصلی این پروژه را بنده معرفی کنند که این تصور صحیح نیست.  برای مثال اگر بتوانیم پاسخ این سوالات را بدهیم شاید مفهوم این جمله را دریابیم چند سوال از خودمان میپرسیم : به نظر شما طراح شاتل فضایی کیست ! یا این سوال که تلسکوپ فضایی هابل را چه کسی ساخته و طراحی کرده است ؟  پاسخ همه این ها این است که نه یک نفر بلکه کار گروهی سبب ساز ساخت انها بوده است. در مورد پروژه مریخ نوردهای اسپریت و آپورچونیتی نیز وضعیت به همن گونه بوده و یک تیم چند صد نفره با تخصصهای مختلف سازنده آن بوده اند.

درطول 5 سال گذشته 5 یا شش پروژه را به عهده داشته ام. در طول برنامه مریخ مسول  آن بودم و مدیر برنامه های مریخ . همینطور برنامه ریزی پروژه های 10 ساله مریخ نیز بر عهده من میباشد. مسولیتم هماهنگی های بین مدیران پروژه ها و اجزا آنها است . نقش اساسی و تخصص من مدیریت سیستم بوده که اصطلاحاSystem Engenrinig  نامیده میشود.  در همه پروژه ها شاید تخصص های مختلفی از واحد های نرم افزاری گرفته تا سخت افزاری و ... وجود دارند که هماهنگی دقیقی را بین خود لازم خواهند داشت و این کار یک مدیر برنامه است. سابقه علمی من : دکترای مهندسی برق -متخصص پردازش تصاویر دیجیتال نیز هستم. علاقه من بشتر مدیریت برنامه بوده طی 27 سالی حضورم در ناسا  وظیفه ام مدیریت برنامه ها بوده است . در سازمان فضایی ناسا مدیریت ها را به افرادی میسپارند که تجربه و تخصص مدیریت برنامه  و احاطه نسبی نسبت به آنچه در تمامی بخشها اتفاق میافتد داشته باشند. بخشهایی که بنده در آنها مشغول فعایت بوده ام شامل این قسمت ها هستند :ماهواره ها - ماهواره های زمین شناس- تلسکوپ جیمز وب  - مریخ و ... بوده است. از  سال گذشته نیز معاون JPL جی پی ال هستم.

 

 MRO هم اکنون در چه وضعیتی به سر می برد؟ بحران چند ماه پیش این پروژه که یکی از دلایل لغو سفر شما به ایران بیان شده  به بوده است؟

 وقتی که یک فضا پیما به سوی سیاره ای پرتاب می شود ، احتمال دارد در مراحل مختلف ماموریت   مشکلاتی بو جود آید. هنگامی  که مدار گردMRO با سرعت بسیار زیادی به مریخ نزدیک می شود، باید طی ترمز هوایی  AEROBRAKING  و چند مرحله تصحیح مداری از سرعت فضا پیما کاسته شود و مدار گرد  در مدار اصلی خود به دور سیاره قرار گیرد. این مرحله از باید ماموریت با دقت بسیار زیادی صورت پذیرد، زیرا بروز کوچک ترین اشتباه باعث عبور مدار گرد از کنار سیاره و یا برخورد با آن می شود.

 

مدار از پیش تعیین شده برای  MRO بیضی به ارتفاع  300 کیلومتر از سطح  مریخ می باشد. ورود مستقیم  به این مدار سوخت زیادی لازم داشت و همین میزان سوخت باعث می شد تا نتوان تجهیزات زیادی را همراه مدار گرد ارسال کرد. اماMRO از روشی خاص برای قرار گیری در مداری مناسب بهره می برد. به همین منظور مدار گرد را به جای مدار دایره ای در یک مدار بیضی بسیار کشیده قرار گرفت . این مدار بین 300 تا 30.000 کیلومتر پهنا داشت و قرار گیری در این مدار باعث صرفه جویی در مصرف  500 کیلوگرم سوخت و جایگزینی  آن با  تجهیزات ارسالی مورد نیاز برای کاوش مریخ شده است. مدارهای بیضوی، مدارهای کشیده ای هستند و زمان زیادی (حدود شش ماه) طول می کشد تا از ابتدا تا انتها طی شوند. به همین دلیل  MRO مدارهای بیضوی خود را کوچک و کوچک تر می کند تا در مدار مورد نظر ما قرار گیرد . هنگام ترمز هوایی MRO ، مجهز به موتور های سوختی کوچکی است که قادرند با اجرای مانور هایی فضا پیما را در مسیر اصلی خود نگاه دارند. روش  کار به این صورت است که مدار گرد با روشن و خاموش کردن موتور ها و ایجاد اصطکاک مدارها را کوچک و کوچکتر می کند و حدودا 300  مدار تغییر مکان می دهد تا در مداری 90 تا 110 دقیقه ای قرار گیرد. مداری که MRO در ابتدا وارد آن شد به دلیل کشیدگی زیاد و همچنین تمایل زاویه ای،برای اکتشافات و پژوهش های علمی مناسب نبود. MRO هم اکنون در مدار اصلی خود قرار گرفته است و می تواند به کاوش در سطح مریخ بپردازد.

 ما قوی ترین تلسکوپ را برای این  مدارگرد در نظر گرفتیم که قوی ترین تفکیک را در تصاویر ارسالی مریخ خواهد داشت به اندازه ای که میتواند یک صندلی را در سطح مریخ تشخیص دهد!  طیف سنج بسیار مجهزی نیز در آن تعبیه شده است.

یکی از هدفهای مهم این نقشه برداری ها انتخاب محل فرود  مریخ نورد MSL  در زمان فرود آن در سال 2010 خواهد بود.  MSL قصد دارد به صورت مستقیم به دنبال حیات یا آثاری به جا مانده از آن در سطح مریخ بپردازد.

 

مشکل پیش آمده برای MRO چه بود ؟  سرعت زیاد MRO در زمانی که نزدیک به مریخ شده بود میبایستی کم می شد و این کار نیز باید با پمپاژ سوخت به درون موتورهای آن و روشن کردن موتور ها انجام میشد. مراحل کار بسیار ساده است ! در زمانی معین باید چند پیچ باز و بسته شود که با چند انفجار کوچک منظم این کار انجام میشود و میزان معینی سوخت به مخزن سوخت وارد شود و در انجا منفجر شده باعث تغییر مسیر و کم کردن سرعت شود. 4 هفته مانده به رسیدن به مرحله باز و بسته کردن این پیچها آزمایشی را روی ماهواره ای که شبیه به همین سیستم در ان تعبیه شده بود انجام دادیم که نتیجه ازمایش منفی بود. پیچها باز نشد و این ما را نگران میکرد که احتمالا با چنین وضعیتی در زمان رسیدن MRO به مریخ روبرو خواهیم شد. سرانجام به این نتیجه رسیدیم که ترتیب انفجارهایی که پیچ ها را باز میکند باید تغییر میکرد که حدسمان درست بود و با تغییر زمان بندی انفجار های درهفته های بعدی توانستیم مشکل بوجود امده را بر طرف کنیم. شبیه به چنین مشکلی را در ماموریت مریخ نورد اسپریت نیز داشتیم. در زمانی که اسپریت قرار بود به سطح مریخ نشیند مقدار زیادی غبار و شن در جو مریخ  وجود داشت و این به خاطر طوفان هایی بود که در مریخ رخ داده بود . 

با توجه به رقیق بودن جو مریخ و جابه جایی این جو اندک احتمال میدادیم که هوا به اندازه کافی وجود نداشته باشد تا چترها بتوانند سرعت کپسول حاوی آن را کم کنند ما توانستیم در 48 ساعت پیش از رسیدن به نقطه بحرانی با تغییراتی در برنامه باز شدن چترها مشکل را برطرف کنیم.

 

  MRO از چه زمانی داده های خود را به زمین ارسال خواهد کرد؟

  از 16 سپتامبر ( سه شنبه گذشته ) کار MRO آغاز شده است و این فضا پیما هم اکنون در مدار از پیش تعیین شده در حرکت بوده و مشغول آزمایش ادوات خود میباشد. و از دو ماه اینده دستگاه های نقشه بردار و تصویر بردار اطلاعات اصلی را ارسال خواهند کرد.

 دو وظیفه برای MRO در نظر گرفته شده است. اولی نقشه برداری از مریخ با تفکیک بسیار زیاد که برای تعیین مکان فرود MSL در سال 2010 به کار خواهد رفت و دومی ایجاد ارتباط بین مریخ نورد MSL با زمین به واسطه MRO خواهد بود.

 

 

از اسپریت و آپورچونیتی چه خبر؟ آیا داده های جدیدی از این مریخ نوردها دریافت می کنیم؟ 

دکتر نادری در راستای سه دهه همکاری مستمر با سازمان فضایی ناسا، به دلیل عملکرد درخشان علمی و مدیریتی به دریافت عالی‌ترین نشان علمی این سازمان (The Distinguished Service Medal) و نشان‌های متعدد دیگر از جمله نشان فن‌آوری فضایی Hall of Fame، جایزه Aviation Week 2004 Aerospace، نشان افتخار Ellis Island سال 2005 - به دلیل همکاری‌های گسترده علمی که به غنی‌تر شدن فهم جامعه منجر شده - و ... موفق شده است.

 در ابتدا 90 روز انتظار داشتیم که این دو مریخ نورد با توجه به شرایط حاکم بر مریخ بتوانند زنده بمانند.

 این به علت اتمام انرژی به دلیل خاک گرفتگی سطح سلولهای خورشیدی آن پیش بینی شده بود. اما یک اتفاق جالب به کمک ما آمد.

 معمولا در مریخ باد ها و گرد باد های کوچکی میوزند . وزش این بادها باعث شد تا گرد و خاک جمع شده روی صفحه های خورشیدی این مریخ نوردها از روی آن پراکنده شود. و طول مدت دریافت انرژی خورشیدی افزایش یابد. وضعیتی که تا به حال نیز ادامه داشته است.

علاوه بر این مشکلات که با خوش شانسی همراه بوده ، مشکلاتی هم در بخش مکانیکی آنها داریم . مثلا چرخ جلو سمت راست اسپریت از کار افتاده است که سرعت کار این مریخ نورد را کم کرده است.

 ما مشکل بزرگتر برای ادامه کار آنها تامین بودجه آنها است. ما 90 روز بودجه برای آنها در برنامه خود گنجانده بودیم که با توجه به تمدید چند باره ماموریت آنها این زمان بسیار بیشتر از پیش بینی ها شده است. هم اکنون سالانه 30 میلیون 

دلار هزینه نگهداری مریخ نورد هاست که رقم زیادی برای اداره آنها محسوب میشود.  آخرین تصمیم گیری سازمان فضایی ناسا تمدید 1 ساله ماموریت موفق مریخ نورد های اسپریت و آپورچونیتی است که در این بخش خبری آن را بخوانید  ماموریت مریخ نورد های ناسا برای یک سال دیگر تمدید شد

  در پایان برای شما و همه جوانان ایرانی آرزوی موفقیت میکنم.

 

 برای شنیدن صدای مصاحبه اینجا کلیک کنید :  فایل شماره  1  (6 مگا بایت   40  دقیقه )   -   فایل شماره  2  (5  مگا بایت 38 دقیقه )

 

 برای شنیدن مصاحبه نیاز به  نرم افزار RealPlayer دارید.

 

  منبع : Parssky.com


ماه شب یلدا گرفت / تصاویر ماه گرفتگی کامل امروز
ساعت ۱٢:۳٦ ‎ب.ظ روز چهارشنبه ۱ دی ۱۳۸٩  

ماه گرفتگی صبح امروز یک ماه گرفتگی کامل بود که در برخی از مناطق اروپا و آمریکا رویت شد. گرفتگی از ساعت 6:32 به وقت گرینویچ آغاز شد و در ساعت 7:40 در افق غربی کامل شد.

اسکاتلند و ایرلند شمالی بهترین مناطق دید در انگلیس بودند. تاریکی ناشی از ماه گرفتگی در این منطقه موجب شد که در این مناطق روز حدود یکساعت دیرتر از روزهای گذشته آغاز شود.

در طول ماه گرفتگی، زمین و ماه تقریبا در یک خط قرار می گیرند و بنابراین سایه زمین سطح ماه را به طور کامل می پوشاند. زمانی که ماه از این سایه خارج شود پرتوهای خورشید از اتمسفر زمین عبور می کنند و بار دیگر روشنایی آفتاب دیده می شود.

نکته ای که ماه گرفتگی امروز را بسیار خاص کرده است تقارن این رویداد نجومی با پدیده دیگری است که انقلاب زمستانی نام دارد.

براساس گزارش دیلی میل، در حقیقت از سال 1638 میلادی این اولین ماه گرفتگی همزمان با انقلاب زمستانی بوده است. برای تماشای ماه گرفتگی بعدی که دقیقا با انقلاب زمستانی تقارن دارد باید تا سال 2094 منتظر ماند.

ماه گرفتگی نیویورک

ماه گرفتگی در اسکاتلند

ماه گرفتگی آبشار بزرگ ویرجینیا- آمریکا

ماه گرفتگی در دالاس آمریکا

ماه گرفتگی در ویرجینیا

ماه گرفتگی در "ایرشایر" اسکاتلند

دیاگرام ماه گرفتگی

چگونه پدیده ماه گرفتگی روی می دهد


تاب برداشتن فضا و زمان
ساعت ۱٢:۳۳ ‎ب.ظ روز چهارشنبه ۱ دی ۱۳۸٩  

تاب برداشتن فضا و زمان

در داستان های علمی تخیلی تاب خوردن فضا – زمان یک موضوع پیش پا افتاده است و از آن برای سفر سریع به کهکشان های دور استفاده می شود . اینکه سفر در زمان اغلب داستان های علمی تخیلی امروز واقعیت هستند و این بخت و اقبال فضا – زمان است .

 

به عقیده من فضا می تواند خمیده شود یا اینکه تاب بردارد . برای بیش از دو هزار سال اصل های هندسه ی اقلیدسی بدیهی بودند . حتی امروزه شما می تواند قدرت آن را برای آموزش در مدارس مشاهده کنید . از نتایج مهم و اساسی این هندسه این است که مجموع زوایای داخلی مثلث را ١٨٠ درجه در نظر می گیرد . گرچه امروز مردم به این موضوع پی برده اند که قدم های دیگر نیز در علم هندسه  ممکن است .

 برای مثال در سطح زمین نزدیکترین چیز به یک خط صاف چیزی است که آن دایره بزرگ می خوانند . بین دو نقطه کوتاهترین مسیر وجود دارد . بنابراین این یک اصل است و آن جریان استفاده از خط است .

حال به مثلث سطح زین که ستوا را می سازد . خط صفر درجه در طول جغرافیایی در لندن و طول جغرافیایی در شرق که ٩٠ درجه است و از بنگلادش می گذرد . دو خط طول جغرافیایی در استوا در حالی که زاویه قائم است با هم مواجه می شوند . این دو طول جغرافیایی همچنین در قطب شمال با هم ملاقات دارند در حالی که زاویه ٩٠ درجه است . بنابراین مثلثی با سه زاویه قائم داریم که مجموع زوایای داخلی آن ٢٧٠ درجه است و در این حالت مجموع زوایای از ١٨٠ درجه بیشتر است . این مثلث که در هندسه اقلیدس وجود دارد در صفحه صاف صدق می کند .

یک خواسته برای مثلث ها وجود دارد که مجموع زوایای آن را کمتر از ١٨٠ درجه جلوه می دهد .

سطح زمین دارای دو بعد فضایی می باشد که شما می توانید در سطح زمین در دوبعد مذکور به صورت قائم به طرف یکدیگر حرکت کنید . شما حتی این امکان را دارید که در چهار جهت اصلی یعنی شمال ، جنوب ، شرق و غرب حرکت کنید البته بعد سومی هم در جهت قائم بر دو بعد وجود دارد که آن هم همان بالا و پائین است . یعنی در سطح زمین سه بعد فضایی وجود دارد . سومین بعد فضایی تخت است . یعنی از هندسه اقلیدسی تبعیت می کند  در مثلث آن مجموع زوایا ١٨٠درجه است . هرچند هر شخص می تواند حرکت در زمین دو بعدی را تصور کند . اما نمی تواند حرکت در سومین بعد فضایی را تجربه کند یعنی بعد بالا یا پائین . کسانی که هندسه اقلیدسی پایبند بودند تمایل نداشتند ، برای زندگی در سطح زمین از بعد سوم اطلاعی حاصل کنند . فضا نیز برای اینکه خمیده باشد تمایل دارد تا هندسه غیر اقلیدسی باشد . آنها تمایل داشتند زندگی دشوار باشد و در این صورت فضا باید دو بعدی می بود .

بنابراین سه بعد برای حد اقل زندگی مناسب بود . اما فقط افراد معدودی می توانستند فضای سطح زمین را برای زندگی دو بعدی در نظر بگیرند . برای افراد قابل تصور بود که در محیط زندگی شان سه بعد فضایی وجود دارند . اما در سطح کرات بعد دیگری نیز بود که قابل روئت نبود . اگر سطح کره بزرگ باشد فضای نزدیک آن تخت است و قوانین هندسه اقلیدسی در این شرایط بسیار خوب هستند ، البته در فاصله های کم . اما ما اخطار کرده ایم که هندسه اقلیدسی در مسافت های زیاد ناگهان از عرصه سقوط کرد . 

برای تصویر این موضوع یک تیم از نقاش ها را تصور کنید که رنگ هایی را به سطح یک توپ بزرگ اضافه می کنند و به  ضخامت لایه های رنگ افزوده می شود و مساحت سطح نیز تمایل دارد افزایش یابد و به سمت بالا رود ، اگر سطح توپ مسطح بود فضا سه بعدی می بود و هر کس می توانست در روی رنگهای نامحدود اضافه شده حرکت کند و توپ خواسته اش این بود که بزرگ و بزرگتر شود . هرچند اگر سه بعد فضا واقعی بودند در سطح دیگر کره ها بعدهای دیگری بود . همچنین حجم توپ تمایل داشت افزایش یابد اما متناهی باشد .  هچنین شخصی  که لایه های رنگ را افزوده ؛ و عاقبت توپ می خواهد نصف فضایش پر شود .

نقاش ها نیز تمایل دارند منطقه ای را جستجو کنند که کوچک باشد و هرگز کوچک نشود و در این حالت تقریبا" تمام فضای توپ به وسیله لایه های رنگ  اشغال شده است .  سپس آنها می دانند فضای زندگی شان خمیده است نه تخت .

این مثال برای کسانی است که نمی توانند اصل اول هندسه جهانی را استنباط کنند . در عوض هر کس باید اندازه ی محیطی را که در آن زندگی می کند به وسیله آزمایش های هندسی در می یابد . 

هرچند یک راه برای خمیدگی فضا را جرج فردریک ریمان آلمانی  در سال ١٨۵۴ شرح داد و هندسه را توضیح داد و باقیمانده از قسمتی از ریاضیات در ۶٠ سال بود . هندسه او به طور مطلق می توانست خمیدگی فضا را شرح دهد .  ولی به نظر می آمد که نتواند علت فیزیک فضا را در رابطه با خمیدگی آن توضیح دهد کاربرد کار او در سال ١٩١۵ توسط اینشتن مشخص شد زمانی که او تئوری نسبیت عام را مطرح ساخت .

نسبیت عام یک انقلاب فکری در فیزیک بود که راه تفکر در رابطه با جهان را به طور کلی متحول ساخت . این تئوری فقط در رابطه با خمیدگی فضا نیست و خمیدگی یا تاب زمان نیز نیز در آن دارای اهمیت ویژه ای است ؛ در سال ١٩٠۵ عقیده اینشتین این بود که فضا و زمان با هم بسطی دوستانه دارند و مکان رویداد را با چهار عدد می توان شرح داد .

سه عدد وضعیت رویداد را توضیح می دهد و در مقیاس های بزرگ مانند طول ها و عرض های جغرافیایی کیهانی و فاصله از مرکز کهکشان ها کاربرد دارند . چهارمین عدد زمان رویداد است ، بدینگونه می توانیم فکر کنیم که فضا و زمان با هم هستند  ،  همچنین  در  این  وضعیت  چهارمین  بعد آفریده می شود که آن را فضا – زمان می خوانند .  هر نقطه در فضا زمان است که دارای برچسبی شامل چهار عدد می باشد و این اعداد وضعیت زمین را در فضا – زمان مشخص می کنند .  به هم پیوستن فضا و زمان در فضا – زمان چیزی است که اگر بتوان یکی از آنها را رها کرد راهی منحصر به فرد است ؛ یعنی اگر راهی یکتا وجود داشت تا زمان و موقعیت یک چیز در رویداد مشخص شود . هرچند مقالات قابل توجه اینشتن در ادره ی ثبت اختراعات در سال ١٩٠۵ نشان داد که فضا – زمان در یک رویداد رخ می دهد منوط براینکه حرکت جسم چگونه باشد . فضا – زمان مشترک است و این دو جزو لایجتزی یکدیگرند .

بنابراین ما برای سفر در زمان به کشتی فضایی نیاز داریم که با سرعتی فراتر از سرعت نور مسافت ها را پیمایش کند . متأسفانه در همان مقالات اینشتین آمده است که برای شتاب دادن به کشتی فضایی نیاز به نیروی پیشرانه و شتاب دهنده ای داریم که بزرگ و بزرگتر شود تا شتابی نزدیک به سرعت نور بگیرد . در این زمان به مقدار انرژی زیادی و در واقع به انرژی بی نهایتی نیاز داریم تا از زمان گذر کنیم . در سال  ١٩٠۵که مقالات اینشتین منتشر شد به نظر می آمد که تئوری سفر در زمان پیش فرضی رد شده باشد . همچنین بیان شده بود سفر به ستاره های دیگر و دیگر کهکشان ها در قالب سفرهای فضایی تجارتی آرام و کسل کننده خواهند بود ؛ در کل در آن مقالات آمده بود که گذر از سرعت نور ناممکن است و با تجهیزات کنونی برای سفر به نزدیکترین ستاره هشت سال و به مرکز کهکشان هشتاد هزار سال وقت لازم است . اگر کشتی فضایی بتواند به سرعت نور نزدیک شود مردم می توانند طی سالهای معدودی به مرکز کهکشان ها بروند هرچند که باز هم بسیار زیاد است . 

در مقالات اینشتین که در سال ١٩١۵ منتشر شد این موضوع شرح داده می شود که  فضا – زمان به وسیله ماده و انرژی  پیچ  و تاب داده  می شود و یا می پیچد. ما  واقعا" می توانیم این پیچ و تاب را مشاهده کنیم . محصول جرم خورشید این است  که نور و امواج رادیویی  هنگام  عبور از کنارش مسیرشان  کمی خمیده  می شود . علت این پدیدار شدن موقعیت ستاره یا چشمه های شبه اختری است که باعث تغییرمکان کم آن می شود .

زمانی که خورشید بین زمین و منبع رادیویی قرار می گیرد تغییر مکان بسیار کم است و در حدود یک هزارم درجه است ، در حکم حرکت یک اینچ در مسافت یک مایل . با وجود این اندازه مذکور می تواند به دقت اندازه گیری شود . این امر با پیشگویی  نسبیت  عام  تطابق  دارد  .  این  مدرکی  بر  پایه  آزمایش  است  که فضا – زمان خمیده می شود .

مقدار این خمیدگی در همسایگی ما بسیار کم است . زیرا میدان گرانشی خورشید کم دوام است . هرچند برای ما روشن است که این رویداد در تمام میدان های گرانشی قوی نیز رخ می دهد ، برای مثال در بیگ بنگ یا در سیاهچاله ها .

بنابراین فضا – زمان به درخواست داستان های علمی تخیلی می تواند به اندازه کافی خمیده باشد ؛ البته برای سفرهای ماورای فضایی به وسیله کرم چاله یا تونل فضا – زمانی .

در اولین نظر همه ی اینها قابل دسترس به نظر می رسد ، برای مثال در سال  ١٩۴٨ کرت گودُل در جستجو راه حل هایی برای معادلات میدانی نسبیت عام بود تا بتواند جهان را به گونه نمایش دهد که درکل ماده دوار است . درجهان او ممکن بود تا خارج شوی از سفینه فضایی و بازگردی قبل از اینکه عازم شوی .

گودُل در انجمن پیشرفته پرینستون بود جایی که اینشتین آخرین سال های عمر خود را در آن سپری کرد . او بیشتر به خاطر این موضوع معروف است که که ثابت کرد هر چیز درست را نمی توان ثابت کرد . حتی در چیز به ظاهر ساده ای مانند حساب . اما آیا واقعا" او چقدر نظر نسبیت عام را در رابطه با سفر به زمان دچار دگرگونی ساخت ؟ چیزی که اینشتین تمایل نداشت آن را ممکن بداند .

حال ما می دانیم که راه حل گودُل نتواست جهانی را که ما در آن زندگی می کنیم را نمایش دهد . زیرا آن توسعه یافته نبود . ولی مقدار زیاد و نسبتا" خوبی را برای کمیتی داشت که ما آن را ثابت کیهانی می خوانیم و به طور کلی باور دارد که روبه صفر است . هرچند به دیگر چیزها  ظاهر راهی معقول و خوب را برای سفر در زمان پیشنهاد و جستجو می کرد . مخصوصا" این موضوع جالب به نظر می رسد که جهان دارای ریسمانهای کیهانی باشد که سرعت حرکتشان به یکدیگر بسیار نزدیک است . هرچند سرعتشان اندکی از سرعت نور کم تر است . ریسمانهای کیهانی تئوری قابل توجهی در فیزیک هست که داستان های علمی تخیلی  آنها  را واقعی نمی دانند  تا بتوان  آنها را گرفت . چنانکه نامشان  اشاره می کنند که مانند ریسمان هستند که طول دارند ولی مقطع عرضی آن ها بسیار کوچک است و این اجسام بیشتر شبیه نوارهای اسفنجی هستند . آنها در زیر کشش و فشار زیادی هستند .   کششی همانند یک صد میلیارد میلیارد میلیارد تن .

ریسمانهای کیهانی ممکن است صدای محض و دوردست داستان های علمی تخیلی باشند . اما یک علت علمی خوب برای آن وجود دارد که می تواند فرمی از جهان اولیه باشد برای مدتی بعد از بیگ بنگ . چون آنها زیر کشش چنین بزرگ قرار دارند ممکن است هرکس از آنها انتظار داشته باشد که سرعت نور را بهبود بخشند جهان گودُل و حرکت سریع ریسمانهای کیهانی هر دو باهم اشتراک دارند . زیرا هردو اقدام به خمیده شدن فضا – زمان می کنند که در آنها سفر در گذشته برای همه ی اوقات ممکن است . امکان دارد خداوند خمیدگی جهان را آفریده باشد . اما ما دلیلی برای تفکر مانند او نداریم  . جهان برای مجاز شدن سفر در گذشته بعد از بیگ بنگ تا حدی اقدام به خمیده شدن کرد .

از زمانی که ما نتوانستیم راه آغاز شده جهان را تغییر دهیم ، سوال اینجا است که آیا سفر در زمان ممکن است  ؟  و متعاقبا"  سوال  این است که  آیا می توانیم  فضا – زمانی خمیده بسازیم تا هرکس بتواند به وسیله آن به گذشته قدم بگذارد ؟ به عقیده من این یک مبدأ مهم برای پژوهش است . اما هرکس برای خم کردن آن دقت ندارد . اگر هرکس امتیاز کاربردی یک پژوهش را برای سفر در زمان در دست داشته باشد بی شک آن را روانه میدان خواهد کرد . هر کس که تکنیک عمل را دارد این کار رامی کند ، کارهایی مانند حبس زمان و یا خمیدگی که رمزهایی برای سفر در زمان هستند . هرچند این مطلب تا حدی در رابطه با سفر در زمان است ، ولی باید نام نهادن  قابل احترام علمی را در رابطه با خمیدگی فضا – زمان دریافت کنیم .

اگر از نسبیت عام گذر کنیم می توانیم اجازه سفر در زمان را صادر کنیم ؛ آیا این اجازه در قالب جهان ما می گنجد و اگر نمی گنجد چرا نه ؟ این موضوع دقیقا" وابسته به سفر در زمان است که از موضعی از جهان به جای دیگر برویم . هم چنین من گفتم اینشتن این موضوع را بیان کرد نیروی پرتابه سفینه فضایی برای گذر از سرعت نور باید بی نهایت باشد . بنابراین تنها راه موجود برای سفر در جهان  و یا برای رفتن از  یک  سوی کهکشان  به سوی  دیگر آن خمیدگی  زیاد فضا – زمان است که یک تونل کوتاه یا کرمچاله را می آفریند . با این امکان می توانستیم از یک سوی کهکشان یه سوی دیگر آن وصل شویم و این عملی میان بر است که بروید و برگردید ، در صورتی که در این شرایط دوستانتان زنده باشند . چنین کرمچاله هایی به سختی به ذهن ما خطور می کنند ، همچنین هستی و مقدورات آینده .

اگر شما می توانستید از یک سوی کهکشان به سوی دیگر آن سفر کنید در یک یا دوهفته بازگشت شما مقدور بود تا اینکه به زمان قبل از عازم شدنتان برسید . شما حتی می توانستید در سفر برگشت خود در زمان به وسیله یک کرمچاله اداره کنید اگر پایان آن دو حرکتی نسبی نسیت به یکدیگر بود .

اگر چه برای آفریده شدن کرمچاله به ماده ای که فضا – زمان در راه مقابل خمیده می کند  نیاز است  مانند سطح  یک  زین  و این همان راه درست  برای  خمیدگی فضا – زمان و مجاز کردن سفر در زمان است .  اگر جهان آغازی نمی داشت این خمیدگی تصویب سفر در زمان بود و برای ساختن راههای مورد نیاز به ماده با جرم منفی و چگالی انرژی منفی نیاز است .

قوانین فیزیک کلاسیک می خواهند تا توانایی جهان در خمیده شدن ممنوع شود برای سفر زمان مجاز نشود . هر چند قوانین فیزیک کلاسیک قوانین فیزیک کوانتومی را بر هم می زنند . در حالی که صرفنظر از نسبیت عام این تئوری یعنی کوانتوم تصویر جدیدی از جهان را ایجاد کرده است . این تئوری را می توان آرام بخش دانست و اضافه برداشت را از روی یک یا دو محاسبه  را مجاز می کند . در صورتی که لبه ها موافقت کنند . در دیگر الفاظ تئوری کوانتوم در بعضی جاها منفی بودن چگالی انرژی را مجاز می کند مشروط براینکه در دیگر جاها مثبت باشد . علت اینکه تئوری کوانتوم اجازه می دهد چگالی انرژی منفی باشد وجود اصل عدم قطعیت است . این سخنان کمیت مسلم هست . و گفته هایش در قالب این مثال می گنجد ؛ ما نمی توانیم مقدار سرعت و و موقعیت یک ذره را با هم به طور خوب مشخص کنیم ، معمولا موقعیت آن تعیین می شود زیرا نسبت به سرعت آن از خطای کمتری برخوردار است و بالعکس . همچنین اصل عدم قطعیت در میدان هایی مانند میدان های الکترومغناطیسی و میدان های گرانشی به کاربسته می شود و درکل براین موضوع دلالت می کند که میدان ها به طور دقیق نمی توانند صفر باشند ، حتی در وقتی که ما فکر می کنیم فضا خالی است . به این دلیل نمی تواند صفر باشد که اگر به این گونه  باشد  مقدار هر دو کمیت یعنی مقدار سرعت و مقعیت آن به خوبی مشخص می شد و این با اصل عدم قطعیت مغایرت دارد و تخلفی در آن است . در عوض میدان بایستی مقدار حداقل و محققی از تغییرات را داشته باشد که اشخاص می توانند آن را تفسیر کنند و ما آن را نوسانات خلاء می خوانیم .

یک جفت ذره و ضد ذره ناگهان پدیدار می شوند و مجزا از هم به حرکت می پردازند و با هم بازمی گردند و یکدیگر را نابود می کنند . این جفت مذکور یعنی ذره و ضد ذره حقیقی اند . زیرا اندازه آنها را مستقیما" با آشکارساز نمی توان مشاهده کرد . هرچند اثر غیرمستقیم آنها قابل رؤیت است . یک راه برای این کار عملی است که آن را اثر کسمیر می خوانند . هر کس با دو تکه فلز نظیر هم می تواند این کار را بکند ، این دو ورقه ی فلز باید در فاصله نزدیک و مجزایی از هم باشند ؛ این ورق ها برای ذرات و ضد ذرات عملی همانند آینه دارند . این وسیله که ناحیه ای ازبین دو صفحه است مانند یک ذره شبیه به آلت پیپ است و فقط امواج نوری که فرکانس آنها تشدید شده را می پذیرد . همچنین نتیجه این است که مقدار کمی نوسان خلاء وجود دارد  و ذرات حقیقی در نوسانات خلاء و یا بیرون آن می تواند هر طول موجی داشته باشد . کاهش تعداد ذرات بین صفحات دستگاه که ضربه ای وارد نکرده اند فشار را کاهش داده ، در صورتی که فشار زیادی به صفحات اعمال نشده است . بدین سال نیروی نحیفی بین دو صفحه وجود دارد ، این نیرو با آزمایش اندازه گیری شده است . بنابراین واقعا" ذرات حقیقی وجود دارند و محصول و مفهومی واقعی هستند . چون که ذرات حقیقی و یا نوسانات خلاء که بین دو صفحه است دارای مقدار کمی چگالی انرژی هستند نسبت به داخل منطقه بیرونی . اما چگالی انرژی فضای خارجی دور از صفخات است و باید صفر باشد و یا به صورت دیگر فضا تمایل دارد خمیده باشد تا اینکه تقریبا" مسطح باشد . بنابراین چگالی انرژی بین دو صفحه باید منفی باشد .

و اصل اینکه فضا زمان خمیده می شود .و این تأییدی بر اثر کسمیر است که می توان آن را در جهت منفی خمیده کرد و این پیشرفتی در علم تکنولوژی است و نیرو مذکور می تواند کرمچاله و یا خمیدگی فضا – زمان را شکل دهد تا سفر در گذشته ممکن شود اگر در زمانی در آینده سفر در زمان را آموختیم در صورتی که این سفر بازگشتی ندارد در آن زمان به بحث در رابطه با آن می پردازیم .

بعضی از مردم ادعا  دارن د که ما با  آینده  ملاقات  داریم  آنها  می گویند یوفوها ( بشقاب پرنده ها ) از آینده می آیند .  و کار آنها صلاحدید دولت های خیانتکار کهکشانی برای پوشاندن خود است .

تا از خودشان محافظت کنند و این امر تا حدی ناممکن و ضعیف به نظر می رسد تا اینکه بتوانیم از بیگانه ها اطلاعات کسب کنیم . من به این طوری تا حدی شکاک هستن . گزارش مشاهده بشقاب پرنده ها نمی تواند علتی بر وجود فرازمینی ها باشد ، زیرا آنها متقابلا" متغایر هستند . اگر شما یک بار پذیرفتید که این ها اشتباهند و یا خیال بوده اند ، این موضوع تماما" احتمالی نیست که آنها وجود دارند تا بیایند ودرآینده  با مرم ما ملاقات کنند .

و یا اینکه اگر آنها واقعی هستند تمایل دارند از سمت دیگر کهکشان ها بیایند و در زمین ساکن شوند و آن را به تسخیر خود در بیاورند و یا اینکه در رابطه ای به ما اخطار دهند ، آنها موجوداتی بیهوده اند . یک راه ممکن برای اینکه با سفر در زمان تطبیق کند امری است که باید در آینده نظاره گر آن باشیم و خواستار آن است که در موردش به بحث پرداخته شود .

این دیدگاه تمیل دارد آینده ما را ثابت جلوه دهد و اینگونه سخن می گوید که طبق مشاهدات فضا به اندزه کافی برای سفر در زمان خمیده نیست ، از سوی دیگر راههای آینده باز است و ممکن است که ما بتوانیم فضا را به اندازه کافی خمیده کنیم تا بتوانیم در زمان سفر کنیم . همچنین ما نیز تمایل داریم که در زمان سفر کنیم و بازگردیم .

چه کسی تمایل دارد فضاپیما را در پایگاه پرتاب منجر کند و یا اینکه از عازم شدنش در اولین محل جلوگیری کنی شرح ویژه دیگری برای این پارادوکس وجود دارد .  چه فرزندی می خواهد  خانواده اش را به قتل برساند در صورتی که هنوز زاده نشده است . این دو ذاتا" هم ارز هستند .

هرکس باید راه حلی پایدار را برای معادلات فیزیک جستجو کند حتی اگر فضا به حدی خمیده شود که سفر در زمان ممکن شود . در این دیدگاه شما نمی توانید با موشک شروع به کارشوی و به گذشته سفر کنی مگر اینکه شما از قبل بازگشتی داشته اید ؛ افرادی که این دیدگاه را مطرح کرده اند خواسته اند که ما کاملا" مصمم باشیم  . در این صورت ما نمی توانیم افکاری را متحول سازیم که به قدری اختیاری هستند که در دیگر مکان ها آن را  نزدیک شدن به تاریخ متناوب می خوانند . این نظریه توسط فیزیکدانی به نام دیوید دویش حمایت شده است و توسط فیلم سازی به نام استیون اسپیلبرگ به تصویر کشیده است . « بازگشت به جهان آینده »

این تاریخ متناوب تمایل ندارد تا هر بازگشتی از آینده را در خود  داشته باشد قبل از اینکه سفینه فضایی عازم شود و وارد یک تاریخ متناوب دیگر شود .

فیزیکدانی به نام ریچارد فیمان عقیده داشت که بر طبق نظریه کوانتوم جهان فقط دارای یک تارخ نیست و در عوض در جهان ممکن است  تاریخ های یکتای زیادی وجود داشته باشد که هر یک دارای احتمالاتی هستند . تاریخ های آرامی که در شرق میانه وجود دارند بادوام هستند .

در بعضی از تاریخ ها فضا – زمان خمیده بوده است که بعضی از اجسام مانند راکت ها می توانسته اند در میانشان سفر کنند . در هر حال هر تاریخ تودار ، کامل و جامع است و بعضی از آنها فضا را خمیده شرح نمی دهد بنابراین یک موشک نمی تواند به تاریخ دیگری انتقال یابد و دوبار به حالت نخست بازگردد . این ها در تاریخ های یکسان و آرام است و فرضیه ی تاریخ ها هم چنان به قوت خود باقی است که در جای تاریخ های متناوب قرار می گیرد . بدینگونه است که ما در تاریخ پایدار و یا نا متناقض گیر کرده و تردید کرده ایم . هرچند در این زمان نیازی به درگیری با مسائل جبری یا اختیاری نمی باشد . اگر احتمالات برای تاریخ فضا – زمان و خمیدگی آن بسیار کم باشد ، احتمال سفر در زمان بسیار درشت اندامی می کند و من آن را ترتیب زمانی حفظ گمان ها نامگذاری می کنم . در کل قانون های فیزیک با یکدیگر متحد شده اند و درشت اندامی می کنند تا جلوی سفر در زمان گرفته شود .

پایان این مقاله چنین است که فضا – زمان سریع  و یا سفر به زمان گذشته نمی تواند از ارائه ادراک و فهم جلوگیری کند و آن را غیر محتمل جلوه دهد .


آیا می‌توان قانون دوم نیوتون را بر روی زمین نقض کرد؟
ساعت ۱٢:۳۱ ‎ب.ظ روز چهارشنبه ۱ دی ۱۳۸٩  

اختر فیزیکدان‌ها دلایلی را یافته‌اند که روایت تصحیح‌شده‌ای از قانون دوم نیوتون (که با جرم و شتاب سروکار دارد) در مقیاس بزرگ عالم به خوبی کار می‌کند. این تصحیح‌های فیزیک نیوتونی به «دینامیک نیوتونی تصحیح شده» (Modified Newtonican Dynamics) (MOND) معروفند. الکس ایگناتیف (Alex Ignatiev) می‌گوید «نیوتون مبنایی را برای مکانیک کلاسیک در رابطه با نیرو، جرم و شتاب دراختیار می‌گذارد. این مبنا همواره، به استثنای موارد خاص صادق است». ایگناتیف روشی را برای آشکارسازی این مورد خاص ابداع کرده است که با شتاب‌های مختصر بر روی زمین سروکار دارد. این نوع آزمایش اغلب چنان دشوار درنظر گرفته می‌شد که در گذشته آن را ناممکن می‌دانستند. ایگناتیف که دانشمند انستیتوی پژوهش‌های فیزک نظری در ملبورن استرالیاتس، می‌گوید: «ما قبلاً مشاهده‌هایی از این نظریه با دلایل اختر فیزیکی داشتیم اما می‌خواهم ببینم که این نظریه روی زمین چگونه می‌شود». پیشنهاد ایگناتیف درباره‌ی چگونگی انجام این کار با عنوان «آیا نقض قانون دوم نیوتون امکان‌پذیر است؟» در فیزیکال ریویولترز چاپ شده است.

 

ایگناتیف می‌گوید «ولتسنرام‌های نقض قانون دوم نیوتون در شرایط خاص بر روی زمین با فیزیک بنیادی سروکار دارد. اگر قانون دوم بر روی زمین نقض شود، باید هر چیزی را که می‌دانیم مورد ارزیابی مجدد قرار دهیم» و این جایی است که مشکلات پیشنهاد ایگناتیف آغاز می‌شود. به نظر ایگناتیف «شرایط لازم برای آزمودن این موضوع واقعاً بسیار خاص است. زمان و مکان آن را باید به حساب آورد. جاهای ممکن برای انجام این آزمایش 80 درجه شمال و جنوب استواست. این در عرض‌های جغرافیایی مانند قطب جنوب و گرینلند قرار دارد که نواحی مساعدی نیستند اما زمان انجام آن نیز اهمیت دارد و باید به دقت تنظیم شود». ایگناتیف تأکید می‌کند که فقط در مدت 1000/1 ثانیه در دو تاریخ در طول سال، در حوالی اعتدال‌ها برای این کار مناسب است».

 

اگر قرار باشد این آزمایش‌ها انجام شوند، دانشمندان باید در جست‌وجوی چیزی باشند که اثر Static High Latitude Modified Inertia (SHLEM) نامیده می‌شود که حرف‌های اول لختی اشیای تصحیح شده‌ی عرض‌های جغرافیایی زیاد در هنگام اعتدال است و در شرایطی قابل ملاحظه است که نیروهای چرخش زمین حول محورش را نیروی مداری حرکت زمین به دور خورشید خنثی کند. به گفته‌ی ایگناتیف «این موضوع به جابه‌جایی مختصری می‌انجامد که باید آشکار ساخته شود» اما این موضوع چه‌قدر امکان‌پذیر است؟ به استثنای محاسبه‌هایی که به گفته‌ی او به تعیین تاریخ‌ها و مکان‌های مناسب آشکارسازی اثر SHLEM انجامیده است. به نظر ایگناتیف این کار شدنی است و چنان که قبلاً گمان می‌رفت، ناممکن نیست.

 

ایگناتیف می‌گوید «آشکارسازهای موج گرانشی نقطه‌های شروع خوبی هستند. به نظر او جست‌وجوی انتقال‌های مختصر در گرانی می‌تواند به شناخت این جابه‌جایی‌ها یا شتاب‌های مختصر کمک کند. به نظر یگناتیف «گرچه ما به نیروهای متفاوتی می‌نگریم اما روش آشکارسازی گرانشی را می‌توان برای این تحقیق به‌کار برد زیرا گرانشی، نیرویی ضعیف با تمام انواع جابه‌جایی‌هاست و جابه‌جایی‌های شتاب نیز به همین صورت کوچکند». او اضافه می‌کند «آشکارسازهای موج گرانشی زیادی وجود  دارند و آشکارسازهای بیش‌تری نیز در حال ساخت هستند».

 

  به رغم شرایط خاص لازم برای آزمودن نقض قانون دوم نیوتون بر روی زمین ایگناتیف حس می‌کند که این کار ارزش تحمل آن‌ها را دارد. به نظر او «این کار دشوار است اما ناممکن نیست. اثر SHELM کلید آن است و اگر این نقض را بیابیم، ارزش آن برای فیزیک بنیادی بسیار عظیم خواهد بود».

 

ترجمه : دکتر منیژه رهبر

مرجع

منبع:  http://avangnews.googlepages.com/news18


در جست وجوى نقض نسبیت
ساعت ۱٢:٢۸ ‎ب.ظ روز چهارشنبه ۱ دی ۱۳۸٩  

در جست وجوى نقض نسبیت

آلن کاستلسکى
ترجمه: رضا رشیدى

 

 

«دانشمندان براى آشکار شدن خصوصیات و ساختارهاى احتمالى یک نظریه نهایى در جست وجوى نقض اصول فیزیکى اینشتین هستند که زمانى مقدس بود.»
نسبیت در قلب مهم ترین نظریات بنیادین فیزیک قرار گرفته است. نسبیت آنگونه که اینشتین آن را در ۱۹0۵ فرمولبندى کرد بر این ایده کلیدى بنا شده که قوانین فیزیک از نگاه تمام مشاهده گرهاى لخت (اینرسى) (مشاهده گرهایى که از دید یک مشاهده گر داراى جهت دلخواه و سرعت ثابت هستند) یکسان است. این نظریه یک دسته از آثار شناخته شده را پیش بینى مى کند که از میان آنها مى توان به ثابت بودن سرعت نور براى تمام مشاهده گرها، کند شدن ساعت هاى در حال حرکت، کوتاه شدن طول اجسام متحرک و هم ارزى جرم و انرژى  E=mc2  اشاره کرد. آزمایش هاى بسیار دقیق این نتایج را تائید مى کنند. نسبیت اکنون یک پایه و ابزار مهم و روزمره براى فیزیکدانان تجربى است:  برخورد دهنده هاى ذرات از مزایاى افزایش جرم و طول عمر ذرات پرسرعت به خوبى بهره مى برند و آزمایش با ایزوتوپ هاى رادیواکتیو نشان دهنده تبدیل جرم به انرژى است.
حتى کاربران و بهره برداران دستگاه هاى الکترونیک نیز تحت تاثیر این پدیده ها هستند. در سیستم مکان یابى جهانى باید تصحیح مربوط به تاخیر زمانى را در نظر گرفت. این تاخیر زمانى سرعت کار ساعت هاى موجود در مدارهاى ماهواره اى را تغییر مى دهد. با این حال در سال هاى اخیر تلاش براى یکى کردن نیروها و ذرات شناخته شده در یک نظریه نهایى براى عده اى از فیزیکدانان این انگیزه را به وجود آورده که درباره امکان تقریبى بودن اصول نسبیت تحقیق کنند. این انتظار وجود دارد که مشاهده انحرافى کوچک از نظریه نسبیت طلیعه نخستین آزمایش ها براى جست وجو و تحقیق درباره یک نظریه نهایى است.
ثابت بودن یا ناوردایى؛ قوانین فیزیک براى مشاهده گرهاى مختلف نشان دهنده تقارن در فضا و زمان (فضا _ زمان) است که تقارن لورنتس نامیده مى شود. هنریش آنتوان لورنتس فیزیکدان هلندى است که براى نخستین بار در دهه ۱۸۹۰ در این باره تحقیق کرده است. کره کامل نمایش دهنده تقارنى است که به عنوان تقارن تحت دوران (چرخش) شناخته مى شود: کره را در هر جهت و به هر میزان بچرخانید کاملاً مشابه به نظر مى رسد. تقارن لورنتس اینگونه بر روى تشابه اشیا بنا نشده است بلکه مبناى آن یکى بودن قوانین فیزیک تحت تبدیلات دورانى و بوست (boost  که سرعت را تغییر مى دهد) است. مشاهده گرهاى لخت مستقل از اینکه داراى چه جهت و چه سرعت ثابتى هستند قوانین فیزیک را یکى مى بینند. هنگامى که تقارن لورنتس درنظر گرفته شود فضا- زمان همسانگرد به نظر مى رسد، بدین معنى که همه جهت ها و حرکت هاى ثابت هم ارز هستند و هیچ کدام بر دیگرى برترى ندارند.
تقارن فضا _ زمان لورنتس هسته اصلى نظریه نسبیت را تشکیل مى دهد. با دانستن قواعد تبدیلات لورنتس مى توان تمام پیش بینى هاى شناخته شده نسبیت را به دست آورد. تا قبل از مقاله ۱۹۰۵ اینشتین، معادلات مربوط به این پدیده ها توسط محققان دیگرى از جمله خود لورنتس به دست آمده بود. اما آنها این معادلات را به عنوان تغییرات فیزیکى در اشیا تعبیر مى کردند؛ به عنوان مثال طول پیوند بین اتم ها کوتاه مى شود تا موجب ایجاد پدیده انقباض طول شود.
سهم بزرگ اینشتین این بود که او تمام قطعات را به هم پیوند داد و آشکار ساخت که طول ها و آهنگ کار ساعت  ها ارتباط تنگاتنگى با یکدیگر دارند و بدین ترتیب تصور فضا و زمان در مفهوم جدیدى به نام فضا- زمان یکى گشتند.
تقارن لورنتس یک عنصر کلیدى و پایه بهترین توصیفات ما از ذرات بنیادى و نیروها است. تقارن لورنتس هنگامى که با اصول مکانیک کوانتومى ترکیب مى شود چارچوبى را بنا مى کند که نظریه میدان هاى کوانتومى نسبیتى نامیده مى شود. در این چارچوب هر ذره و نیرو توسط میدانى توصیف مى شود که تمام فضا- زمان را پر کرده و داراى تقارن لورنتس است. ذراتى مانند الکترون ها و فوتون ها به عنوان برانگیختگى هاى موضعى کوانتوم هاى میدان مربوطه شناخته مى شوند. مدل استاندارد ذرات که تمام ذرات و نیروهاى غیرگرانشى شناخته شده (شامل الکترومغناطیس؛ برهمکنش ضعیف و برهمکنش قوى) را توضیح مى دهد یک نظریه میدان کوانتومى نسبیتى است. لزوم برقرار بودن تقارن لورنتس به شدت نوع برهمکنش و طرز رفتار این میدان ها را مقید و مشخص مى سازد.

 

بسیارى از برهمکنش ها که مى توانند به صورت جملات محتمل در معادلات این نظریه ظاهر شوند به دلیل نقض تقارن لورنتس ممنوع است.
مدل استاندارد شامل برهمکنش گرانشى نیست. بهترین توصیف ما از گرانش یعنى نظریه نسبیت عام اینشتین نیز از تقارن لورنتس تبعیت مى کند. (کلمه «عام» یعنى شامل گرانش است. گرانش در نسبیت «خاص» در نظر گرفته نمى شود.) در نسبیت عام، مانند قبل، قوانین فیزیک در یک مکان از دید مشاهده گرهایى که داراى جهت هاى مختلف و سرعت هاى متفاوت هستند یکسان است. اما وجود گرانش مى تواند مقایسه پیچیده اى بین آزمایش ها در دو مکان متفاوت ایجاد کند. نسبیت عام یک نظریه کلاسیک غیرکوانتومى) است و کسى نمى داند که چگونه مى توان آن را به صورت رضایت بخشى با مدل استاندارد ترکیب کرد.
با این همه این دو را مى توان در نظریه اى با عنوان «مدل استاندارد با گرانش» که دربرگیرنده تمام ذرات و چهار نیرو است، تا حدودى با یکدیگر تلفیق کرد.


• وحدت نیروها و مقیاس پلانک
این ترکیب مدل استاندارد و نسبیت عام به طور حیرت انگیزى در توصیف طبیعت موفق است. در آن تمامى پدیده هاى بنیادى شناخته شده و نتایج آزمایشگاهى به خوبى توضیح داده مى شود و هیچ گونه شواهد آزمایشگاهى کشف شده فراتر از آن موجود نیست. با این حال بسیارى از فیزیکدانان مى پندارند که این ترکیب رضایت بخش نیست. یک پایه این دشوارى ها این است که هر چند دو نظریه داراى فرمول بندى درخشانى هستند اما در این شکل خود، از دیدگاه ریاضى ناسازگارند.
در شرایطى مانند آزمایش کلاسیک حرکت نوترون هاى سرد برخلاف میدان گرانشى زمین که باید هم گرانش را در نظر گرفت و هم فیزیک کوانتومى را، نیروى گرانشى به عنوان یک نیروى خارجى به توصیف کوانتومى اضافه مى شود. این مدل هاى ساخته شده ممکن است که از دید آزمایشگاهى کارآمد باشند. اما نمى توان آنها را به عنوان یک توصیف بنیادین، سازگار و رضایت بخش درنظر گرفت. این مورد مانند آن است که حمل یک شىء توسط فرد را مى توان با درنظر گرفتن نیروهاى وارد بر استخوان ها و اندام هاى بدن و در سطح مولکولى با دقت زیادى توضیح داد و یا مى توان ماهیچه ها را به عنوان جعبه هاى بسته اى درنظر گرفت که قادر به فراهم کردن نیروهاى خاص در محدوده هاى مشخص هستند.
به این دلیل و همچنین دلایل دیگر، بسیارى از فیزیکدانان معتقدند که فرمول بندى یک نظریه نهایى امکان پذیر است (توصیفى کامل و واحد از طبیعت که در آن گرانش و فیزیک کوانتوم با هم ترکیب شده اند.)
یکى از نخستین فیزیکدانانى که بر روى ایده نظریه واحد کار کرد خود اینشتین بود که سال هاى آخر عمر خود را صرف این مسئله کرد.
هدف او دست یافتن به نظریه اى بود که نه تنها گرانش بلکه الکترومغناطیس را نیز دربرگیرد. از بخت بد، او بسیار زود با این مسئله درگیر شده بود. هم اکنون ما معتقدیم که الکترومغناطیس رابطه نزدیکى با نیروهاى ضعیف و قوى دارد. (نیروى قوى بین کوارک ها عمل مى کند که سازنده ذراتى مانند پروتون و نوترون هستند، در حالى که نیروى ضعیف عامل فعالیت هاى رادیواکتیو و همچنین واپاشى نوترونى است.) تنها پس از یافته هاى آزمایشگاهى بعد از مرگ اینشتین بود که نیروهاى قوى و ضعیف به طور جداگانه و بدون ترکیب با الکترومغناطیس و گرانش به خوبى فرمول بندى و درک شدند.
یک رهیافت فراگیر و امیدبخش به چنین نظریه نهایى، نظریه ریسمان است. این نظریه بر این ایده بنا شده که تمام ذرات و نیروها را مى توان براساس اشیایى یک بعدى («ریسمان ها») به همراه رویه هاى دوبعدى و بالاتر که به آنها ابررویه مى گویند، توصیف کرد. رهیافت شناخته شده دیگر گرانش کوانتومى حلقه اى loop quantum gravity  است که به دنبال یک تفسیر سازگار کوانتومى از نسبیت عام است و پیش بینى مى کند که فضا از قطعات جداى (کوانتوم ها) حجم و سطح ساخته شده است. شکل نظریه نهایى هرگونه که باشد این انتظار وجود دارد که فیزیک کوانتومى و گرانش در مقیاس یک طول بنیادى 10 - 35 m  که به خاطر ماکس پلانک فیزیکدان قرن ۱۹ آلمان طول پلانک نامیده مى شود؛ به طور جداناپذیرى درهم تافته شوند. طول پلانک بسیار کوچک تر از طول هایى است که مى توان به کمک میکروسکوپ هاى معمولى دید و یا در شتاب دهنده هاى انرژى بالا کاوید. بنابراین نه تنها ارائه نظریه نهایى یک چالش جدى است، بلکه انجام مشاهدات مستقیم تجربى براى آزمودن پیش بینى هاى چنین نظریه اى نیز عملاً غیرممکن به نظر مى رسد.
با وجود چنین سدهایى باز هم ممکن است راه هایى براى کسب اطلاعات آزمایشگاهى از نظریه نهایى در مقیاس پلانک وجود داشته باشد. شاید در آزمایش هایى که به اندازه کافى حساس هستند، پدیده هایى کوچک که به طور غیرمستقیم بازتابنده فیزیکى جدید در نظریه نهایى است، مشاهده شود. همانند تصاویر روى نمایشگر تلویزیون یا کامپیوتر که از تعداد زیادى نقاط روشن (Pixle)  تشکیل شده اند. این نقاط در مقایسه با فاصله تماشایى نمایشگر به حدى کوچک است که تصویر از دید چشم کاملاً یکنواخت به نظر مى رسد. اما در بعضى شرایط خاص این نقاط مشاهده مى شوند، به عنوان مثال هنگامى که گوینده خبر کراواتى راه راه با نوارهاى باریک بپوشد باعث ایجاد طرحى مى شود که به طرح «مویر» معروف است.
یکى از چنین طرح هایى که از طول پلانک نشات مى گیرد نقض نظریه نسبیت است. در فواصل ماکروسکوپیک (معمولى)، فضا- زمان ناورداى لورنتس به نظر مى رسد، ولى ممکن است که این تقارن در فواصل به اندازه کافى کوچک به عنوان جلوه اى از وحدت فیزیک کوانتومى و گرانش شکسته شده باشد. انتظار مى رود که آثار قابل مشاهده نقض نظریه نسبیت در مقیاس پلانک در فاصله   10 - 17 to 10 - 34  قرار گرفته باشند. براى درک بهتر این ابعاد باید در نظر آورید که قطر تار موى انسان 10 30 برابر ابعاد کیهان است در حالى که 10 - 17 نسبت به قطر مو مانند قطر موى انسان به قطر مدار نپتون است. بنابراین مشاهده نقض نسبیت به آزمایش هایى بسیار حساس تر از آنچه تاکنون انجام شده احتیاج دارد.
تقارن بنیادین دیگرى از فضا- زمان که مى تواند نقض شودCPT  نام دارد. این تقارن هنگامى وجود دارد که قوانین فیزیک تحت سه تبدیل زیر (به طور همزمان) تغییر نکنند: تعویض ذره و پادذره مزدوج بار، C بازتاب در آینه (تبدیل پاریته، P  و برگشت زمانى (T) . مدل استاندارد از تقارن CPT  تبعیت مى کند، در حالى که این تقارن ممکن است در نظریه هایى که نسبیت را نقض مى کنند، شکسته شده باشد.

 

 

چرخش زمین یک آ زمایشگاه را نسبت به میدان بردارى نقض کننده نسبیت (پیکان ها) مى چرخاند. از دید چارچوب آزمایشگاه جهت میدان بردارى در طول روز تغییر مى کند، که با استفاده از آن مى توان نقض نسبیت را مشاهده کرد. به عنوان مثال ممکن است نسبت جرم دو جسم غیرهمجنس در طول روز متغیر باشد.

•نقض خودبه خود
نقض نسبیت در یک نظریه نهایى چگونه خود را نشان مى دهد؟ یک روش طبیعى و زیبا شکست خودبه خود تقارن لورنتس است. این مورد باید کاملاً مشابه شکست خودبه خود تقارن در موارد دیگر باشد هنگامى اتفاق مى افتد که قوانین پایه متقارن هستند در حالى که سیستم هاى واقعى این گونه نیستند. براى درک ایده عمومى شکست خودبه خود تقارن یک میله باریک استوانه اى را که به صورت عمودى بر روى یک سطح صاف قرار گرفته در نظر بگیرید. تصور کنید یک نیروى عمودى به سمت پایین بر روى میله وارد مى گردد. این سیستم به طور کامل تحت دوران حول محور میله متقارن است: میله استوانه اى است و نیرو به صورت عمودى وارد مى شود، بنابراین قوانین و معادلات فیزیکى در این شرایط تحت دوران ناوردا هستند. اما اگر نیرو به اندازه کافى زیاد شود میله در یک جهت خم مى گردد که تقارن تحت دوران را به صورت خودبه خود مى شکند.
در مورد نقض نسبیت، معادلات توصیف کننده میله و نیرو با معادلات نظریه نهایى جایگزین مى شوند. به جاى میله میدان هاى کوانتومى مواد و نیروها قرار مى گیرند. در اغلب موارد اندازه میدان پس زمینه اى طبیعى چنین میدان هایى صفر است. با این حال در بعضى شرایط میدان هاى پس زمینه مقادیر غیرصفرى کسب مى کنند. تصور کنید چنین حالتى براى میدان الکتریکى رخ دهد. از آنجا که میدان الکتریکى داراى جهت است (بردار)، هر مکانى در فضا داراى جهت ویژه اى مى شود که توسط جهت میدان الکتریکى در آن مکان تعیین مى شود. یک بار الکتریکى نقطه اى در آن جهت شتاب مى گیرد. در نتیجه تقارن دورانى (و همچنین تقارن «بوست») مى شکند. چنین نتایجى براى یک میدان تانسورى غیرصفر نیز برقرار است (بردارها حالت خاص تانسورها هستند
چنین میدان هاى تانسورى غیرصفرى در مدل استاندارد به وجود نمى آیند، اما بعضى از نظریه هاى بنیادى مانند نظریه ریسمان شامل جنبه هایى هستند که مناسب شکست خودبه خود تقارن لورنتس هستند. این ایده که شکست خودبه خود تقارن لورنتس و مشاهده نقض نظریه نسبیت مى تواند در نظریه ریسمان و تئورى هاى میدان شامل گرانش اتفاق افتد نخستین بار توسط من و استوارت ساموئل از کالج نیویورک در سال ۱۹۸۹ پیشنهاد شد.
من و روبرتوس پوتینگ در سال ۱۹۹۱ این موضوع را به شکست تقارن CPT  در نظریه ریسمان گسترش دادیم. بعد از آن روش هاى متعددى براى نقض نظریه نسبیت در نظریه ریسمان و دیگر رهیافت هاى گرانش کوانتومى پیشنهاد شد. اگر شکست تقارن لورنتس واقعاً جزیى از نظریه نهایى باشد، مشاهده نقض نسبیت نخستین مشاهدات آزمایشگاهى را براى چنین نظریه اى فراهم خواهد کرد.

تعمیم مدل استاندارد
فرض کنید نظریه بنیادى طبیعت از طریق مکانیسم هایى شکست تقارن لورنتس یا CPT  را شامل مى شود. اکنون این پرسش پیش مى آید که این نقض ها چگونه خود را در آزمایش نشان مى دهند و نسبت آنها با فیزیک امروزى به چه صورت است؟ براى پاسخ به این پرسش به یک چارچوب نظرى کلى احتیاج داریم که بتواند تمام پدیده هایى را که ممکن است در آزمایشگاه رخ دهد، دربرگیرد. به کمک چنین چارچوبى مى توان پارامترهاى آزمایشگاهى را محاسبه، آزمایش هاى مختلف را مقایسه و پدیده هاى قابل انتظار را پیش بینى کرد.
براى ساخت چنین چارچوبى باید به اصول طبیعى و بدون شک زیر پایبند بود. اول آنکه تمام پدیده هاى فیزیکى مستقل از دستگاه مختصاتى هستند که براى توصیف فضا- زمان انتخاب مى کنیم. دوم آنکه آزمایش هاى موفق مدل استاندارد و نظریه نسبیت عام نشان مى دهند که نقض تقارن لورنتس و CPT  باید اثر بسیار کوچکى داشته باشند. پیروى از این معیارها و به کار بردن نیروها و ذرات شناخته شده ما را بر مجموعه اى از جملات ممکن _ برهمکنش هاى ممکن _ رهنمون مى شود که مى توان آنها را به معادلات نظریه اضافه کرد. هر کدام از این جملات معادل یک میدان تانسورى با مقدار پس زمینه اى غیرصفر است. ضرایبى که دامنه آنها را مشخص مى کنند، نامعلوم هستند که البته بسیارى از آنها ممکن است در یک نظریه نهایى مشخص صفر باشند.نتیجه نهایى نظریه اى است که به آن تعمیم مدل استاندارد (SME = standard Model Extention)  مى گویند. زیبایى این فرمول بندى در عمومیت آن است: هر گونه منشاء دلخواه فیزیکى یا فلسفى که براى نقض نسبیت در نظر بگیرید و همچنین نتایج آن در طبیعت باید به کمک SME  قابل توضیح باشد زیرا این نظریه تمام اصلاحات و تعمیم هاى ممکن نسبیت را که با مدل استاندارد سازگار است، دربرمى گیرد. براى مجسم کردن آثار شکست تقارن لورنتس، مفید است که فرض کنیم فضا- زمان داراى یک جهت ذاتى است. در مواردى که یک میدان بردارى به عنوان یک جمله ویژه در معادلات SME  ظاهر مى شود این جهت ذاتى فضا- زمان بر جهت این میدان بردارى منطبق است. براى میدان هاى تانسورى نیز موضوع مشابه ولى کمى پیچیده تر است. حرکت و برهمکنش ذرات به دلیل وجود چنین میدان هاى پس زمینه اى، وابستگى جهت دارى به خود مى گیرد مانند حرکت ذره باردار در میدان الکتریکى یا مغناطیسى. چنین پدیده هایى در مورد نقض CPT  نیز اتفاق مى افتد، اما این مورد به علت تفاوت کوپلاژ ذره و ضدذره با میدان پس زمینه است.
 

SME  پیش بینى مى کند که رفتار ذرات مى تواند به روش هاى گوناگونى تحت تاثیر نقض نسبیت قرار گیرد خصوصیات ذرات و برهمکنش آنها به جهت حرکت (نقض تقارن دورانى) و سرعت آنها (نقض تقارن «بوست») بستگى دارد. ذره ممکن است داراى اسپین باشد (کمیت نشان دهنده اندازه حرکت زاویه اى درونى)، در این حالت رفتار ناشى از نقض نسبیت مى تواند به جهت و اندازه اسپین وابسته باشد. یک ذره مى تواند تصویر آیینه اى پادذره خود نباشد (نقض CPT) نوع رفتار مى تواند به نوع ذره بستگى داشته باشد؛ به عنوان مثال شاید پروتون  بیش از نوترون تحت تاثیر قرار بگیرد. این پدیده ها ردهاى زیادى از خود به جا مى گذارند که مى توان در آزمایش ها به دنبال آنها گشت. تعدادى از این آزمایش ها از هم اکنون آغاز شده اند، اما هنوز هیچ کدام شواهد متقنى در رد نظریه نسبیت به دست نداده اند.

تقارن فضا- زمان
نسبیت رعایت مى شود
تقارن لورنتس یکى از خصوصیات بنیادى جهان بیرونى است که اهمیت زیادى براى فیزیک دارد. این تقارن داراى دو جزء است: تقارن دورانى و تقارن بوست. تصور کنید دو میله و دو ساعت داریم که میله ها از دو ماده متفاوت ساخته شده اند ولى هنگامى که پهلو به پهلوى یکدیگر قرار مى گیرند طول یکسانى را نشان مى دهند و ساعت ها نیز به روش هاى متفاوتى کار مى کنند ولى همزمان هستند.

(a).

 تقارن دورانى برقرار است اگر یک میله و یک ساعت را نسبت به دیگرى بچرخانیم طول میله ها نسبت به یکدیگر تغییر نکرده و همزمانى ساعت ها نیز به هم نخورد

(b).

 تقارن بوست شامل آن چیزى است که هنگام حرکت یک میله به همراه یک ساعت با سرعت ثابت نسبت به میله و ساعت ثابت اتفاق مى افتد. تقارن بوست پیش بینى مى کند که طول میله در حال حرکت از دید ناظر ساکن کوتاه تر شده و ساعت همراه آن نیز کندتر کار مى کند

(C) .

 هنگامى که فضا و زمان ترکیب شده و تشکیل فضا- زمان را مى دهند شکل فرمول بندى ریاضى تقارن بوست بسیار شبیه تقارن دورانى خواهد بود. یک تقارن وابسته به تقارن لورنتس تقارن CPT  است که بیانگر تغییر علامت بار الکتریکى، تغییر جهت پاریته (معکوس آینه اى نسبت به یک نقطه) و برگردان زمانى هستند. این تقارن پیش بینى مى کند که اگر یک ساعت با معادل پادماده اى خودش جایگزین شود (تغییر علامت بار) همچنین سر و ته شود (معکوس آینه اى _ پاریته) و در جهت معکوس زمانى کار بکند، آنگاه همان زمان را نشان خواهد داد که ساعت اول نمایش مى دهد.

(d).

 محاسبات ریاضى نشان مى  دهد که در نظریه میدان هاى کوانتومى هرگاه تقارن لورنتس در نظر گرفته شود، تقارن CPT  نیز برقرار خواهد بود.
 


نسبیت نقض مى شود
شکست تقارن لورنتس را مى توان به وسیله یک میدان بردارى حاضر در فضا- زمان نمایش داد. ذرات و نیروها با این میدان (پیکان ها) برهمکنش مى کنند، همانگونه که یک ذره باردار با میدان الکتریکى (که یک میدان بردارى است) برهمکنش مى کند. در نتیجه برخلاف زمانى که تقارن لورنتس برقرار است تمام جهت ها و سرعت ها هم ارز نیستند. دو میله غیریکسان که در یک جهت نسبت به میدان بردارى داراى طول یکسان هستند (شکل سمت چپ) ممکن است در جهت دیگر هم طول نباشد (شکل وسط) مشابه آن دو ساعت که در یک جهت هم زمان هستند ممکن است در جهت دیگر همزمانى شان را از دست بدهند. به علاوه دو ساعت و دو میله غیریکسان در هنگام حرکت ممکن است اتساع زمانى و انقباض طولى متفاوتى را بسته به جنس و جهت حرکتشان نشان دهند. (شکل راست)

منبع :cph-theory.persiangig.com


تصویر چهره ای از ماه که تا به حال دیده نشده است
ساعت ۱٢:٢٥ ‎ب.ظ روز چهارشنبه ۱ دی ۱۳۸٩  

به گزارش خبرگزاری مهر، این نقشه درخشان با استفاده از هزار و هفتصد تصویر از منطقه ای یکسان از قطب جنوب ماه و توسط دوربین مدارگرد اکتشافی ماه طی دوره ای 6 ماهه به ثبت رسیده است.

از آنجایی که محور دورانی ماه از شیب 1.54 درجه ای برخوردار است برخی از نواحی نزدیک به قطب در آن در تاریکی دائمی قرار گرفته اند در حالی که مناطق دیگر آن در بیشتر اوقات سال در معرض درخشش نور خورشید قرار دارند.

هر یک از تصاویری که مدارگرد اکتشافی ماه در این دوره 6 ماهه به ثبت رسانده است بر روی نقشه ای از این منطقه قرار گرفته و به تصویری با کد دودوئی تبدیل شده است: در صورتی که زمینه درخشان باشد آن پیکسل از نقشه بر روی یک و در صورت تاریک بودن بر روی صفر تنظیم شده است.

محققان سپس تمامی این تصاویر را بر روی هم جمع کرده و به محاسبه درصد مدت زمانی پرداختند که هر یک از این پیکسلها در این دوره 6 ماهه در حال درخشیدن بوده اند.

در نقشه نهایی که از این محاسبات دقیق به دست آمده است، بخشهایی که هرگز نوری دریافت نکرده و یا بازتاب نخواهند داد به رنگ سیاه دیده می شوند و در مقابل بخشهایی که همیشه درخشان هستند با رنگ سفید مشخص شده اند. همچنین بخشهایی از ماه که گاه در نور و گاه در سایه قرار دارند نیز در طیفهای مختلفی از رنگ خاکستری به چشم می خورند.

بر اساس گزارش نیوساینتیست، حفره "شکلتون" با وسعتی برابر 19 کیلومتر و عمقی برابر 4 کیلومتر را می توان در مرکز این نقشه به خوبی مشاهده کرد. مدارگرد اکتشافی ماه به صورت روزانه و سالانه نقشه های مشابهی از دو قطب ماه به ثبت می رساند تا اطلاعات انسان را برای ماموریتهای آتی به کره ماه تکمیل کند.


گرانش کوانتومی(مختصری بر نظریه تار یا ابر ریسمان)
ساعت ۱٢:٢٢ ‎ب.ظ روز چهارشنبه ۱ دی ۱۳۸٩  

در ابتدای قرن بیستم دو نظریه ی مهم در فیزیک پایه گذاری شد، مکانیک کوانتومی و نظریه نسبیت. بر خلاف موفقیت های فراوانی که هر کدام از این نظریه ها به طور جداگانه بدست آوردند، با یکدیگر ناسازگار به نظر می رسیدند. این تناقض در قلب فیزیک نظری همچنان یکی از جنجالی ترین مطالب علم است.

نظریه نسبیت عام در محاسبه ی دقیق گرانش موفق عمل می کند. اگر در میدان گرانش، مکانیک کوانتومی را به کار بگیریم، به گرانش کوانتومی دست می یابیم. در نگاه اول ساختن نظریه گرانش کوانتومی مشکل تر از نظریه ی الکترو دینامیک کوانتومی به نظر نمی رسید. الکترو دینامیک کوانتومی نیم قرن پیش ابداع شد. اساس QED یا همان الکترو دینامیک کوانتومی توصیف نیروهای الکترو مغناطیسی بر حسب تبادل ذراتی است که آنها را فوتون می نامیم. به عبارت دیگر فوتون کوانتای میدان الکترومغناطیس است. این فوتون ها گسیل شده و بلافاصله جذب می شوند. در نتیجه گسیل و جذب فوتون ها انرژی و تکانه ذرات ثابت نمی ماند. بنابر این دافعه ی الکتروستاتیک بین دو الکترون را می توان در نتیجه ی گسیل فوتون از یک الکترون و جذب آن توسط الکترون دیگر دانست.

به طور مشابه می توان جاذبه ی گرانشی بین دو جسم را در نتیجه ی تبادل گراویتون ، یعنی کوانتای میدان گرانشی ، دانست. این واقیعت که تا کنون گراویتون توسط هیچ وسیله ای آشکار نشده است، چندان تعجب آور نیست، چون نیروی گرانشی بسیار ضعیف تر از نیروهای مغناطیسی و الکتریکی است. ثابت می شود که تبادل گراویتون بین جرم های نقطه ای باعث ایجاد میدان گرانشی با قانون معروف عکس مجذور فاصله می شود.

 

اما هنگامی که فرآیند های پیچیده تر ، که در آنها تعداد زیادی گراویتون وجود دارند، در نظر گرفته می شود مشکلی به وجود می آید. یک فرق مهم بین میدان گرانشی و الکترومغناطیسی وجود دارد. میدان گرانشی غیر خطی است. این غیر خطی بودن از آنجا ناشی می شود که میدان گرانشی شامل انرژی است و این انرژی دارای معادل جرم است که میان ان جرم ها مجددا نیروی گرانشی وجود دارد. به زبان کوانتومی این مطلب بر این نکته دلالت دارد که گراویتون ها با گراویتون های دیگر اندرکنش می کنند، در حالی که فوتون ها با بارهای الکتریکی و جریان ها اندرکنش دارند و با هیچ فوتون دیگری اندرکنش ندارند. چون بین گراویتون ها اندرکنش وجود دارد می توان گفت که ذرات مادی با شبکه ی پیچیده ای از گراویتون ها احاطه شده است که حلقه های بسته ای را تشکیل می دهند، مانند یک درخت پر از شاخ و برگ.

در نظریه میدان کوانتومی حلقه های بسته نشانه ی درد سر می باشند و موجب تولید جواب های بی نهایت در محاسبه ی فرآیند های فیزیکی می شوند.در QED  این مسئله هنگامی به وجود می آید که یک الکترون فوتونی را گسیل و مجددا جذب کند. بی نهایت های بدست آمده را با یک روش ریاضی با نام «باز بهنجارش» بر طرف می کنند. اگر این روش به درستی به کار گرفته شود، جواب های قابل قبولی به دست می آید.چون در QED  جواب های بی نهایت را می توان با این روش مشخص برداشت به ان یک نظریه ی «باز بهنجار پذیر» می گویند. روش یاد شده مجمو عه ای از اعمال ریاضی است که برای برداشتن بی نهایت ها کافی است.

متاسفانه هنگامی که مکانیک کوانتومی را در نسبیت عام به کار می گیریم چنین روشی وجود ندارد. بنابر این در این حالت نظریه بازبهنجار نا پذیر است. هر فرآیند شامل حلقه های بسته ی بیشتر و بیشتری از گراویتون ها خواهد بود که موجب جملات بی نهایت بیشتری می شوند . وجود این جملات بی نهایت باعث می شود نظریه گرانش کوانتومی برای بررسی اکثر پدیده های طبیعی بی استفاده شود و این فکر را بوجود آورد که چیزی اساسا در نظریه ی نسبیت عام یا مکانیک کوانتومی و یا هردو غلط است.

در چند دهه ی گذشته تلاش های زیادی برای گریز از بازبهنجارناپذیری در گرانش کوانتومی شده است.  برجسته ترین آنها نظریه « تار» یا « ابر ریسمان» است. این نظریه بر این فرض بنا شده است که کوچکترین چیزی که دنیای فیزیکی از آن ساخته شده است ذرات نیستند، بلکه تارهایی می باشند که 20^10 بار کوچکتر از هسته ی اتم هستند.مدهای ارتعاشی مختلف این تارها را می توان به ذرات گوناگونی مانند الکترون ها ، کوارک ها، نوتریون ها، فوتون ها، گراویتون ها و دیگر ذرات نسبت داد. بین تار ها مانند ذرات اندرکنش وجود دارد، اما وقتی فرآیندهایی که شامل حلقه های بسته باشند مورد امتحان قرا گیرند، جواب هایی که بدست می آیند دیگر بی نهایت نیست.

مقیاس انرژی ها در نظریه تار از مرتبه ی (بخوانید گیگا الکترون ولت) 19^10Gev است. این انرژی 17^10 بار بیشتر از انرژی است که در حال حاظر بزرگترین شتاب دهنده های ذرات می توانند تولید کنند.بنابر این به نظر می رسد که مشاهده ی ساختار ریسمانی ماده غیر ممکن باشد. فیزیک دانان نظری امید دارند که در حد انرژی های کمتر و قابل دسترس بتوانند نظریه های فیزیکی آشنا تر مانند نسبیت عام، الکترومغناطیس،نیروهای ضعیف و قوی هسته ای و ذرات بنیادی آشنا را به عنوان تقریبی از نظریه تار بیرون بکشند. بنابر این نظریه ابر ریسمان یک توصیف پذیرفته شده از گرانش کوانتومی نیست، بلکه تلاشی برای وحدت نیرو ها و ذرات بنیادی است که آلبرت انبشتین آرزوی تحقق آن را داشت.

متاسفانه تا کنون نظریه تار واحدی وجود ندارد و همچنین حد پایین انرژی واحدی نیز برآورده نشده است.

برای مدت ها این مسئله مانند یک مانع بزرگ می نمود اما در سال های اخیر یک راهکار ریاضی مجرد با نام « نظریه ی M» ساخته شده است و معلوم شده است که این نظریه، نظریات ابر ریسمان کوناگون را در بر می گیرد.

هنوز زود است که گفته شود نظریه ی M  در نهایت بین گرانش و کوانتوم آشتی ایجاد کند ، ولی اگر این نظریه مطابق انتظارات باشد می بایست واقعیت های بنیادی دنیای فیزیک را توضیح دهد. به عنوان مثال فضا- زمان چهار بعدی می باسیت از نظریه بیرون آید ، بدون آنکه خودمان آن را به نظریه بیفزاییم. نیروها و ذرات طبیعت نیز می بایست بر اساس خواص کلیدی شان مانند قدرت اندرکنش ها و جرم هایشان توضیح داده شوند. به هر صورت تا زمانی که نتوان در حد انرژی شتاب دهنده های موجود نظریه M را مورد امتحان قرار داد، این نظریه در حد یک تمرین زیبای ریاضی باقی خواهد ماند.

نویسنده: دکتر داوود افشار

انتقال به دنیای مجازی: مصطفی نورالهی
منبع : http://phisic2006.mihanblog.com


کشف ماده‌ای جدید برای آشکارسازی اسرار جهان
ساعت ۱٢:۱۸ ‎ب.ظ روز چهارشنبه ۱ دی ۱۳۸٩  

فیزیک‌دانان در آخرین نشست انجمن فیزیک آمریکا، عایق‌های توپولوژی را معرفی کرده‌اند که با استفاده از آن‌ها می‌توان ذراتی را که فیزیکدانان تاکنون نتوانسته‌اند پیدا کنند، مورد مطالعه قرار داد.

کشف ماده‌ای جدید برای آشکارسازی اسرار جهان

مجید جویا: پژوهش‌گران، ماده جدیدی را کشف کرده‌اند که با استفاده از آن‌ها می‌توان ذرات شگفت‌انگیز و غریبی را که علی‌رغم پیش‌بینی‌ها تاکنون دیده نشد‌اند، شبیه‌سازی کرد.

هفته آخر اسفندماه گذشته و در آستانه گردهمایی انجمن فیزیک امریکا، نتایج اولیه‌ای منتشر شد که ادعا می‌کند قطعه به اندازه کافی بزرگی از یک «عایق توپولوژی» ساخته شده تا برخی از پیش‌بینی‌های غریب نظریه میدان کوانتومی را آزمایش کند. نظریه میدان، بخشی از مکانیک کوانتومی است که معمولا در فیزیک ذرات استفاده می‌شود و وجود ذراتی غیر معمول را پیش‌بینی می‌کند که اگر در مواد بازتولید شود، می‌تواند مفید بودن خود را برای کاربری‌های آتی مانند رایانه‌های رمزشکن یا اسپین‌ترونیک (مدارهای الکترونیکی که به اسپین ذرات و بار آنها وابسته است) به اثبات برساند.

به گزارش نیچر، اکنون لاورنس مولنکامپ؛ فیزیک‌دان دانشگاه ورزبورگ در آلمان؛ بر این باور است که توانسته یک عایق توپولوژی را از جنس تلورید جیوه (HgTe) و آن‌قدر ضخیم بسازد که بتوان این نظریه را با آن آزمود.

عایق‌های توپولوژی موادی هستند که در خارج الکترون‌ها را هدایت می‌کنند، ولی در داخل مانند عایق عمل می‌کنند. منشا این خاصیت عجیب نحوه حرکت الکترون‌ها در ماده است. الکترون‌ها یک «اسپین» کوانتومی حمل می‌کنند که به سمت «بالا» و یا «پایین» است. اسپین در حالت عادی مستقل از حرکت الکترون است، ولی در داخل عایق توپولوژی، اسپین الکترون‌ها وابستگی زیادی به نحوه حرکت آنها دارد.

«چند جهان» روی یک چیپ
به گفته شوچنگ ژانگ، فیزیک‌دان نظری دانشگاه استنفورد کالیفرنیا، ارتباط بین اسپین وحرکت، این عایق‌ها را به واسطه‌ای خوب برای مدل کردن برخی از فرمولاسیون‌های نظریه میدان کوانتومی تبدیل کرده است.

نظریه میدان کوانتومی در تشریح پدیده‌های جهان بسیار موفق است، ولی مشخص شده که اثبات برخی از پیش‌بینی‌های آن خیلی سخت است. برخی از فرمولاسیون‌ها ادعا می‌کنند که آکسیون‌ها وجود دارند. آکسیون‌ها، ذراتی با برهمکنش ضعیف هستند که احتمالا نشانگر «ماده تاریک» هستند، موادی که علی‌رغم اثرات گرانشی آن‌ها تاکنون مشاهده نشده‌اند و تخمین زده می‌شود که یک‌چهارم جرم دنیا را تشکیل می‌دهند. این نظریه همچنین وجود تک‌قطبی‌های مغناطیسی را امکان‌پذیر می‌سازد، ذراتی با ویژگی مغناطیسی که برخلاف دوقطبی‌های معمول، فقط یکی از قطب‌های شمال یا جنوب مغناطیسی را دارند و البته تاکنون در طبیعت دیده نشده‌اند.

علی یزدانی، فیزیک‌دان دانشگاه پرینستون می‌گوید: «ما در یک نوع از دنیا زندگی می‌کنیم، ولی در داخل این جامدات می‌توانید دنیاهایی غیر عادی را مشاهده کنید. این خیلی جالب است. ما در یک نوع دنیا زندگی می‌کنیم، ولی در داخل این جامدات شما می‌توانید این دنیاهای غیر عادی را خلق کنید».

این ذرات شبیه چیزی نخواهند بود که توسط نظریه میدان کوانتومی پیشنهاد شده؛ برای مثال، نتایج یکی از تحقیقات ژانگ و همکارانش نشان می‌دهد که آکسیون‌ها را می‌توان به عنوان نوسان‌های مغناطیسی در داخل یک عایق توپولوژی در نظر گرفت. ولی این مقایسه می‌تواند دانشمندان را به سویی هدایت کند که به دنبال معادل‌های واقعی این ذرات در جهان بگردند. تاباندن نور قطبیده شده از میان عایق می‌تواند علایم نشان دهنده آکسیون‌ها را آشکار کند. اگر آکسیون‌ها واقعا وجود داشته باشند، در آن صورت نشانگر مشابهی باید در تابش ریزموج زمینه کیهانی (اولین پرتویی که بعد از مهبانگ در جهان منتشر شد و از آن زمان تاکنون در عالم باقی مانده است) آشکار شود.

برخی از این ذرات غریب پیشنهادی می‌توانند استفاده‌های عملی هم داشته باشند. پیش‌بینی می‌شود یک گروه از ذرات پایدار به‌نام فرمیون‌های ماجورانا  را بتوان در کامپیوترهای کوانتومی استفاده کرد تا اطلاعات را ذخیره کنند.

تلورید جیوه استفاده شده توسط مولنکامپ، یک عایق توپولوژی شناخته شده است، ولی رفتار عایقی توپولوژی تاکنون تنها در لبه‌های نقره‌ای بسیار باریک این ماده دیده شده است. در نتایج اولیه‌ای که در جریان گردهمایی ارائه شد، مولنکامپ شواهدی را ارائه کرد که الکترون‌ها در سطح نمونه 3بعدی به گونه‌ای رفتار می‌کردند که انگار در یک عایق توپولوژی قرار دارند. او می‌گوید: «اگر این کار کند، ما می‌توانیم به طور آزمایشگاهی نظریه میدان کوانتومی را آزمایش کنیم».


تاریک‌ترین روز جهان در 456 سال گذشته/ ماه گرفتگی در آغاز انقلاب زمستانی
ساعت ۱٢:۱٢ ‎ب.ظ روز چهارشنبه ۱ دی ۱۳۸٩  

زمانی که در کوتاهترین روز سال ماه گرفتگی کاملی رخ دهد، سیاره زمین شاید در تاریک ترین حالت ممکن خود قرار بگیرد.

ماه کامل 21 دسامبر جدا از اینکه خود را به واسطه گرفتگی کامل از دیگر قرصهای ماه در سالها و ماه های گذشته جدا می کند، درست در روزی در آسمان ظاهر خواهد شد که در نیمکره شمالی انقلاب زمستانی و در نیمکره جنوبی انقلاب تابستانی رخ می دهد.

انقلاب زمستانی در کوتاهترین روز سال نیمکره شمالی رخ می دهد و در عین حال آغاز رسمی فصل زمستان نیز به شمار می رود. در این روز خورشید در پایین ترین نقطه از آسمان قرار می گیرد زیرا قطب شمال سیاره زمین به واسطه چرخشهای محوری از خورشید فاصله گرفته است.

انطباق این دو پدیده با یکدیگر، طلوع ماه کامل و آغاز انقلاب زمستانی، هر چند وقت یکبار رخ می دهد، برای مثال 22 دسامبر 1999 و 21 دسامبر 1980 نیز زمین شاهد وقوع همزمان این دو پدیده بوده است.

با این همه پس از سال 2010، برای اینکه دوباره شاهد چنین همخوانی در طلوع ماه کامل و آغاز انقلاب زمستانی باشید باید مدت طولانی را در انتظار به سر ببرید، یعنی تا 21 دسامبر سال 2094! و جالب تر اینجاست که در آن سال نیز ماه کامل در پس سایه زمین دچار ماه گرفتگی کامل خواهد شد اما از نیمکره غربی قابل مشاهده نخواهد بود و اروپایی ها، آفریقایی ها و بیشتر بخشهای آسیا قادر خواهند بود این پدیده را مشاهده کنند.

بر اساس گزارش فاکس نیوز، پیش از 2010 نیز در سالهای 1638همزمانی تقریبی ماه گرفتگی و آغاز انقلاب زمستانی مشاهده شده است. تنها به یاد داشته باشید که این همزمانی رویدادها بر اساس گرینویچ محاسبه شده است و از این رو ساکنان آمریکا می توانند ماه گرفتگی را در 20 دسامبر 2010 مشاهده کنند.