تبلیغات
Bestit بزرگترین مجله اینترنتی - چرا سرعت نور ۳۰۰۰۰۰ کیلومتر بر ثانیه است؟
 
Bestit بزرگترین مجله اینترنتی
بزرگترین مجله اینترنتی در ایران است ک در زمینه تکنولوژی،بازی،آشپزی،خودرو،و..فعالیت میکند.
درباره وبلاگ


بزرگترین مجله اینترنتی در ایران است ک در زمینه تکنولوژی،بازی،آشپزی،خودرو،و..فعالیت میکند.
امیدوارم که لحظات خوبی را در سایت bestit سپری کنید.

مدیر وبلاگ : صفورا پورپیرعلی
آمار وبلاگ
  • کل بازدید :
  • بازدید امروز :
  • بازدید دیروز :
  • بازدید این ماه :
  • بازدید ماه قبل :
  • تعداد نویسندگان :
  • تعداد کل پست ها :
  • آخرین بازدید :
  • آخرین بروز رسانی :
چرا سرعت نور ۳۰۰۰۰۰ کیلومتر بر ثانیه است؟
ما می‌دانیم که سرعت نور، تقریباً ۳۰۰ هزار کیلومتر بر ثانیه است؛ اما چرا بیشتر نیست؟ چرا کمتر نیست؟ به چه دلیل سرعت نور، سرعت نور شده است؟

اگر قصد داشتید به فرانسه سفر کنید، حتماً از رصدخانه‌ی پاریس که در ساحل سمت چپ رود سن قرار دارد، دیدن کنید. اگر به این رصدخانه مراجعه کنید، یک پلاک روی یکی از دیوارها می‌بینید که روی آن نوشته شده است: سرعت نور، برای نخستین‌بار در سال ۱۶۷۶ اندازه‌گیری شد. سرعت نور، خیلی ناخواسته اندازه‌گیری شد و این یک چیز عجیب در مورد سرعت نور است.

اوله رومر، ستاره‌شناس دانمارکی و دستیار جیووانی دومنیکو کاسینی، ستاره‌شناس ایتالیایی، در تلاش بود تا میزان اختلاف گرفتگی‌های یکی از قمرهای سیاره مشتری را محاسبه کند. رومر و کاسینی آزمایش‌هایی انجام دادند و درباره احتمال محدود بودن سرعت نور به بحث و تبادل نظر پرداختند (در آن زمان، افراد تصور می‌کردند نور حرکت آنی دارد، یعنی به صورت آنی از نقطه‌ای به نقطه‌ی دیگر می‌رود). رومر پس از انجام محاسباتی پیچیده، نتیجه گرفت که نور می‌تواند مسیری برابر با شعاع مدار زمینی (مدار زمین به دور خورشید) را در مدت زمان ۱۱ الی ۱۲ دقیقه بپیماید. کاسینی نیز نظر خود را در مورد این ایده مطرح کرد و گفت اگر نور سرعت محدود داشته باشد و حرکت آن از نقطه‌ای به نقطه‌ی دیگر زمان‌بر باشد، آن‌گاه ما باید بتوانیم این تأخیر زمانی را در قمرهای خارجی مشتری نیز مشاهده کنیم؛ در حالی که هرگز این چنین نیست. مشکل کار کجا است؟

sun

مناقشات کاسینی و رومر همچنان ادامه داشت تا این‌که در سال ۱۷۲۸، جیمز برادلی، ستاره‌شناس بریتانیایی به این موضوع پایان بخشید و راه دیگری برای محاسبه سرعت نور پیشنهاد کرد. برادلی آزمایش‌های بسیاری انجام داد که همگی یک چیز را تأیید می‌کردند. برادلی اعلام کرد که مشاهدات اصلی رومر، در اصل ۲۵ درصد تأخیر داشته‌اند و او متوجه نشده است (یعنی به علت سرعت محدود نور، مشاهدات رومر از قمر مشتری، تأخیر زمانی داشته‌اند و او متوجه نشده است). ما اکنون می‌دانیم که سرعت نور در خلأ، دقیقاً در ۲۹۹,۷۹۲,۴۵۸ متر بر ثانیه ثابت است؛ اما چرا سرعت نور عدد دیگری  نیست؟ یا بگذارید طور دیگری این پرسش را مطرح کنیم: سرعت نور از کجا می‌آید؟

۱۵۰ سال پیش، نظریه الکترومغناطیس نخستین سرنخ‌ها را برای یافتن پاسخ این سؤال، در اختیار ما گذاشت. جیمز کلرک ماکسول، فیزیکدان اسکاتلندی، نشان داد که وقتی میدان‌های الکتریکی و مغناطیسی در طول زمان تغییر می‌کنند، تعامل یا انتشار آن‌ها باعث به‌وجود آمدن یک موج الکترومغناطیسی می‌شود. ماکسول با استفاده از محاسباتی که بعدها با ناممعادلات ماکسول شناخته شدند، نشان داد که سرعت انتشار این امواج الکترومغناطیسی، دقیقاً برابر سرعت نور است.  این یک دستاورد بزرگ بود و نشان داد که نور به احتمال زیاد یک موج الکترومغناطیسی است.

قدم بعدی در این راه، در سال ۱۹۰۵ و توسط آلبرت اینشتین برداشته شد. وی نشان داد که C (سرعت نور در خلأ)، همان محدودیت سرعت جهانی است. طبق نظریه نسبیت خاص اینشتین، هیچ چیزی نمی‌تواند سریع‌تر از نور حرکت کند. به  لطف تلاش‌های ماکسول و اینشتین، ما اکنون می‌دانیم که سرعت نور از طرق مختلفی، با پدیده‌های دیگر مرتبط است.

بسیار خب، تا به این لحظه مشخص شد که سرعت نور، حد سرعت عالم است و چیزی نمی‌تواند سریع‌تر از آن باشد؛ اما هنوز نمی‌دانیم چه چیزی سرعت نور را تعیین می‌کند. اصلاً چرا باید چیزی سرعت نور را تعیین کند؟ پاسخ این پرسش‌ها را می‌توان در ماهیت فضای خالی پیدا کرد.

electron

تا زمانی که هنوز نظریه کوانتوم مطرح نشده بود، نظریه الکترومغناطیس تنها نظریه کاملی بود که در مورد نور وجود  داشت. الکترومغناطیس، نظریه مهمی بوده و هست؛ اما در مورد نور نمی‌تواند به پرسش‌هایی که مطرح می‌شوند، پاسخ کاملی بدهد و تنها باعث شکل‌گیری مسائل جدید می‌شود. برای محاسبه سرعت نور در خلأ، ماکسول از روش‌های تجربی استفاده کرد تا بتواند دو ثابت که خواص الکتریکی و مغناطیسی فضای خالی را تعریف می‌کنند، ارزش‌گذاری کند. ماکسول این دو ثابت را به ترتیب، Ɛ0 و μنامید. مشکل اصلی اینجا است که در خلأ، اصلاً معلوم نیست این دو عدد بتوانند معنای خاصی داشته باشند. در کل، الکتریسیته و مغناطیس، از رفتار ذرات باردار بنیادی مانند الکترون‌ها حاصل می‌شوند؛ اما صحبت ما در مورد خلأ است، در خلأ که هیچ ذره‌ای وجود ندارد، وجود دارد؟

در این لحظه است که فیزیک کوانتوم وارد می‌شود. نسخه پیشرفته نظریه کوانتوم که با نام نظریه میدان‌های کوانتومی شناخته می‌شود، بیان می‌کند که یک محیط خلأ، هیچ‌گاه کاملاً خالی نیست. در نظریه میدان‌های کوانتومی، حالتی وجود دارد که با نام «حالت خلأ» شناخته می‌شود و در واقع یک حالت کوانتومی، با کمترین انرژی ممکن است. حالت خلأ جایی است که نوسانات کوانتومی در آن، انرژی ناپایدار و ذرات ابتدایی را تولید می‌کنند؛ اما نوسان کوانتومی چیست؟

اصل عدم قطعیت هایزنبرگ بیان می‌کند که همواره یک درصد ناچیز از خطا و نامعلومی در اندازه‌گیری‌های فیزیکی وجود  دارد. ما می‌دانیم که با توجه به فیزیک کلاسیک، می‌توانیم به عنوان مثال، مکان و تکانه یک توپ بیلیارد را در هر لحظه معلوم کنیم؛ اما این دقیقاً همان چیزی است که اصل عدم قطعیت، آن را رد می‌کند. هایزنبرگ می‌گوید امکان ندارد ما بتوانیم در یک زمان، با دقتی دلخواه، مکان و تکانه توپ را معلوم کنیم. هایزنبرگ می‌گوید این توپ ممکن است در هر لحظه، دچار لرزش شود یا ذره‌ای از مسیر خود منحرف شود و این بر خلاف مقادیر ثابتی است که ما برای توپ فرض کرده‌ایم. این تغییرات بسیار کوچک و ناچیز هستند و شاید از دید یک انسان، تغییری ایجاد نکنند؛ اما وقتی که صحبت از خلأ کوانتومی می‌شود، کوچک‌ترین تغییر می‌تواند باعث تولید انفجارهای انرژی و [معادل آن به صورت] ماده، از هیچ شود که آن‌ها نیز در قالب ذرات دارای انرژی ظاهر می‌شوند و به سرعت شکل‌ می‌گیرند و از بین می‌روند؛ این دقیقاً همان نوسان کوانتومی است.

photon

این پدیده عمر بسیار کوتاهی دارد و همانند شبح است؛ اما تأثیرات خود را اعمال می‌کند که این تأثیرات همگی قابل اندازه‌گیری هستند، به خصوص برای آن‌هایی که از نوع الکترومغناطیسی هستند. دلیل تأثیرگذاری پدیده نوسان کوانتومی، این است که این اتفاق گذرای خلأ کوانتومی، به صورت جفت‌های مشخصی از ذرات و ضد ذراتی با بارهای برابر یا مخالف ظاهر می‌شود. نظیر این اتفاق را ما در برخورد الکترون (-e) و پوزیترون (+e) شاهد هستیم که در اثر برخورد با یکدیگر نابود می‌شوند و پرتو گاما را به وجود می‌آورند. وقتی که میدان الکتریکی بر خلأ اعمال می‌شود، شروع به تحریف کردن این جفت‌ها می‌کند تا یک واکنش الکتریکی به‌وجود آورد؛ همچنین اعمال میدان مغناطیسی، در آن‌ها واکنش مغناطیسی به‌وجود می‌آورد. این اتفاق گذرای خارق‌العاده، راه محاسبه و اندازه‌گیری خواص مغناطیسی خلأ را برای ما هموار می‌کند و در به‌ دست آوردن مقدار حقیقی سرعت نور در خلأ، ما را راهنمایی می‌کند.

در سال ۲۰۱۰، یک فیزیکدان به نام گِرد لوکس به همراه تعدادی از دانشجویان خود در بخش علوم نور انجمن ماکس  پلانک آلمان، پدیده‌ای را که در بالا به آن اشاره کردیم، در محیط آزمایشگاهی تجربه کردند. آن‌ها از جفت‌های مجازی در خلأ کوانتومی برای محاسبه ثابت الکتریکی Ɛ0 استفاده کردند. آن‌ها توانستند به کمک روشی ساده شده، به مقداری دست یابند که در میان مقادیر ده‌گانه استفاده شده توسط ماکسول وجود داشت و این یک نشانه خوب به شمار می‌رفت. مارسِل اوربان به همراه تعدادی از دانشجویان خود از دانشگاه پاریس، از نتایج به‌دست‌آمده توسط گِرد لوکس الهام گرفتند و سعی کردند از طریق خواص الکترومغناطیسی خلأ کوانتومی، سرعت نور در خلأ را محاسبه کنند. سپس آن‌ها در سال ۲۰۱۳ گزارش دادند روشی که از آن استفاده کرده‌اند، ثمربخش واقع شده است و آن‌ها به یک مقدار عددی دست یافته‌اند.

نتیجه آزمایش رضایت‌بخش بود؛ اما به یک دلیل، قطعیت نداشت. مارسِل اوربان و دانشجویانش باید برای اثبات نتایج  خود چند فرضیه  را که تا به امروز نیز هیچ‌گونه پشتوانه‌ای نداشته‌اند؛ مطرح می‌کردند. برای این‌که مشخص شود عامل اصلی سرعت نور در خلأ، همان خلأ کوانتومی است، باید چند آزمایش صورت می‌گرفت و نتایج با دقت بررسی می‌شدند. در آن سوی قضیه، گِرد لوکس اعلام کرد که فعلاً باید روی ارتباط الکترومغناطیس کلاسیک و نوسانات کوانتومی کار کند تا بتواند نتیجه را اعلام کند؛ همچنین او گفت روی یک تجزیه و تحلیل دقیق، تحت نظریه میدان‌های کوانتومی کار می‌کند. در همان زمان بود که اوربان، یک سری آزمایش جدید برای بررسی ارتباط الکترومغناطیس کلاسیک و نوسانات کوانتومی پیشنهاد داد. دانشمندان پس از آن امیدوار شدند که یک نظریه بنیادین در مورد جهان بتواند دلیل سرعت نور در خلأ را توجیه کند. پس معما به پایان رسید؟

پاسخ این سؤال بستگی به دید ناظر و خود ناظر دارد.

laser

سرعت نور، یکی از چندین ثابت فیزیکی بنیادین در جهان است. این ثابت‌های جهانی، در سرتاسر عالم یکسان هستند و در طول زمان تغییر نمی‌کنند. به عنوان مثال، ثابت جهانی گرانش یا همان G را در نظر بگیرید؛ این ثابت، قدرت گرانش در سرتاسر جهان را تعریف می‌کند و یکی از اساسی‌ترین ثابت‌ها به شمار می‌رود. در مقیاس‌های کوچک، ما ثابت پلانک یا همان h را مشاهده می‌کنیم که برای اثرات کوانتومی کارایی دارد. همچنین ما در مقیاس‌های کوچک، e را داریم که نشان دهنده ذره کوچک بارداری به نام الکترون است و اساس الکتریسیته به شمار می‌رود.

مقادیر عددی این ثابت‌ها و دیگر ثابت‌های شناخته شده، با دقت بسیار زیادی به‌ دست آمده‌اند. سختی به‌ دست آوردن این اعداد بیش از آن چیزی است که تصور می‌کنید. به عنوان مثال، مقدار عددی ثابت پلانک یا همان h، برابر است با۳۴-۱۰ × ۶.۶۲۶۰۷۰۰۴۰ ژول-ثانیه (با درصد خطای خارق‌العاده ۶-۱۰ درصد). اما تمام این اعداد و ارقام، چندین پرسش را به‌وجود می‌آورند: آیا آن‌ها واقعاً ثابت هستند؟ چرا آ‌ن‌ها دارای ارزش‌هایی منحصربه‌فرد هستند؟ آن‌ها به ما درباره‌ی واقعیت فیزیکی اطرافمان چه می‌گویند؟

این‌که یک ثابت، واقعاً در جهان ثابت است، جنجالی فلسفی و باستانی است. ارسطو بر این باور بود که زمین به صورت کاملاً جدا از آسمان‌ها شکل گرفته است. کوپرنیک به ما نشان داد که زمین، مرکز عالم نیست و درست همانند دیگر  سیاره‌ها، در این جهان به دور ستاره مادر گردش می‌کند. امروزه علم، دیدگاه کوپرنیک مدرن را دنبال می‌کند و فرض را بر این می‌گذارد که قوانین شناخته شده فیزیک، در هر جایی از فضا-زمان یکسان هستند. همه این‌ها فرضیه هستند و باید مورد آزمایش قرار بگیرند. ما باید دانسته‌های خود را مورد آزمایش قرار دهیم؛ به خصوص ثابت‌های G (ثابت جهانی گرانش) و c (سرعت نور در خلأ)، تا مطمئن شویم برداشت غلطی از مشاهدات خود از جهان دوردست نداشته باشیم.

cosmos

یک فیزیکدان و ریاضیدان بریتانیایی برنده جایزه نوبل، به نام پل دیراک برای نخستین‌بار اعلام کرد که ممکن است ثابت جهانی گرانش در طول زمان تغییر کند. دیراک در سال ۱۹۳۷۷ با توجه به مشاهدات کیهانی که انجام داد، اعلام کرد که ممکن است ثابت جهانی گرانش در هر سال، یک ۱۰ میلیاردم کاهش پیدا کرده باشد. دیراک درست می‌گفت؟

احتمالاً خیر. مشاهده اجرام آسمانی که تحت گرانش هستند، نمی‌توانند این کاهش نامحسوس را به ما نشان دهند و هیچ نشانه‌ای نیز یافت نشده است که نشان دهد G ‌در فضا تغییر می‌کند. G یک مقدار اندازه‌گیری شده است و به دقت، وضعیت مدار سیاره‌ها و مسیر حرکت فضاپیماها در سامانه خورشیدی و دیگر رویدادهای کیهانی را توصیف می‌کند. رادیو اخترشناسان اخیراً تأیید کرده‌اند که G، همان‌طوری که ما آن را می‌شناسیم، می‌تواند رفتار یک تپ‌اختر را (ستاره‌های نوترونی چرخانی که با سرعت بسیار زیادی گردش می‌کنند) که در فاصله ۳۷۰۰ سال نوری از ما قرار گدارد، به درستی توصیف کند. با این تفاسیر، ثابت G، در تمام عالم ثابت است و به طور مشابه، هیچ مدرکی وجود ندارد که نشان دهد C نیز در فضا-زمان تغییر می‌کند.

stars

به نظر می‌رسد که ثابت‌ها، واقعاً ثابت هستند؛ اما آیا آن‌ها بنیادین هستند؟ آیا برخی از آن‌ها بنیادی‌تر از سایرین هستند؟ اصلاً بنیادین چه معنایی برای ما دارد؟ ما برای یافتن پاسخ این سؤال باید بررسی کنیم و ببینیم کدام مجموعه از ثابت‌های کوچک، از سایرین مشتق شده‌اند. می‌توان مجموعه دو الی ده‌تایی از ثابت‌ها را انتخاب کرد؛ اما هوشمندانه‌ترین انتخاب این است که ما مجدداً به سراغ ثابت پلانک (h)، ثابت جهانی گرانش (G) و سرعت نور در خلأ (C) برویم که تمام اصل و اساس نظریه‌های نسبیت و نظریه کوانتوم هستند.

در سال ۱۸۹۹، ماکس پلانک به عنوان کسی که بنیان‌گذار فیزیک کوانتوم است، رابطه میان h؛ G و C را با سه بعد واقعیت  فیزیکی؛ یعنی فضا، زمان و جرم، مورد آزمایش قرار داد. هر کمیت فیزیکی که اندازه‌گیری می‌شد، توسط مقدار عددی و ابعاد توضیح داده می‌شد. ما نمی‌گوییم سرعت نور ۳۰۰ هزار است؛ بلکه می‌گوییم، سرعت نور ۳۰۰ هزار کیلومتر بر ثانیه یا ۱۸۶ هزار مایل بر ثانیه است. واحدهای اندازه‌گیری سرعت و اعداد شاید متفاوت باشند؛ اما ابعاد مشابه هستند و این سرعت، همواره از تقسیم فاصله پیموده شده بر زمان به‌ دست می‌آید. G و h نیز همانند C دارای ابعادی ثابت هستند. از این رابطه‌ها، پلانک توانست یکاهای طبیعی را مشتق‌گیری کند. پلانک با ترکیب این سه ثابت، توانست یکاهایی طبیعی به نام طول پلانک (۳۵-۱۰× ۱.۶ متر)، جرم پلانک (۸-۱۰ × ۲.۲ کیلوگرم) و زمان پلانک (۴۴-۱۰ × ۵.۴ ثانیه) را مشتق‌گیری کند. جدای از خواص بی‌نظیر، این سه واحد پلانک، برای ما بینشی عمیق به گرانش کوانتومی و جهان اولیه به ارمغان آوردند.

برخی از ثابت‌ها نیز وجود دارند که هیچ بعدی را شامل نمی‌شوند؛ ما اصطلاحاً به آن‌‌ها ثابت‌های بدون بعد می‌گوییم. آن‌ها اعداد خالص هستند؛ به عنوان مثال، نسبت جرم پروتون به الکترون یک ثابت بدون جرم است که عدد آن  ۱۸۳۶.۲ (شاید کمی این عدد عجیب باشد، زیرا ما هنوز نمی‌دانیم که چرا عدد بیش از حد بزرگ است) بدون هیچ‌گونه پسوند و پیشوندی است. طبق گفته یک فیزیکدان به نام مایکل داف از کالج سلطنتی لندن، تنها ثابت‌های بدون بعد را می‌توان ثابت‌هایی بنیادین نامید؛ زیرا آن‌ها مستقل از هرگونه سیستم اندازه‌گیری هستند. وی در خصوص ثابت‌های دارای بعد می‌گوید:

به نظر من نمی‌توان این‌گونه ثابت‌ها را، بنیادین نامید؛ چرا که آن‌ها توسط بشر ساخته شده‌اند و اعداد و ارزش‌ها در هر واحد اندازه‌گیری، با دیگری متفاوت خواهند بود. این در حالی است که ثابت‌های بدون بعد، به هیچ دستگاه خاصی وابسته نیستند.

milky way galaxy

شاید بتوان گفت جذاب‌ترین ثابت بدون بعد، ثابت آلفا (α) یا ثابت‌ ساختار ریز است. مقدار ثابت آلفا، برای نخستین‌ بار در سال ۱۹۱۶۶ تعیین شد؛ یعنی درست در همان زمانی که نظریه کوانتوم با نسبیت ترکیب شدند تا جزئیاتی در طیف اتمی هیدروژن به‌ دست آید. آلفا، سرعت الکترونی است که به‌ دور هسته هیدروژن گردش می‌کند و از مشتقات سرعت نور در خلأ به‌شمار می‌رود. مقداری که برای آلفا معین شده، ۰.۰۰۷۲۹۷۳۵۲۵۶۹۸ یا به صورت دقیق، ۱/۱۳۷ است.

امروزه، در قالب الکترودینامیک کوانتومی (نظریه‌ای که بیان می‌کند نور و ماده چگونه با یکدیگر تعامل دارند)، آلفا، قدرت  نیروی الکترومغناطیسی بر یک الکترون را تعیین می‌کند. این یک نقش مهم در این بین بر عهده دارد. الکترومغناطیس در کنار جاذبه و نیروهای هسته‌ای قوی و ضعیف، چگونگی کارکرد جهان را برای ما توصیف می‌کند. هیچ‌کس تا به امروز نتوانسته است مقدار آلفا یا همان ۱/۱۳۷ را توضیح دهد؛ این مقدار هیچ مرجعی ندارد و ارتباطی هم با سایرین ندارد، این عدد بسیار عجیب است. ریچارد فایمن، فیزیکدانی که به علت مطرح کردن الکترودینامیک کوانتومی توانست جایزه نوبل کسب کند، در خصوص آلفا می‌گوید:

آلفا از زمانی که کشف شد، پر از رمز و راز بود. یک عدد عجیب که بدون این‌که ما شناختی از آن داشته باشیم به ما ارائه شد. شاید بگویید که پروردگار این عدد را نوشته است و ما هرگز نخواهیم دانست که او چگونه قلمش را در دستش حرکت داده است. حق با شما است، ما نمی‌دانیم.

این‌که پروردگار این اعداد و ثابت‌های جهانی را معین کرده است  یا یک فرآیند فیزیکی بنیادین؛ مهم نیست. این ظاهر شدن ناگهانی و دلخواه اعداد است که اهمیت دارد و همواره فیزیکدان‌ها را دیوانه کرده است. چرا این اعداد؟ چرا آن‌ها نمی‌توانند اعداد دیگری باشند؟

photon

این حس ندانستن، انسان را تا مرز جنون پیش می‌برد و تنها راه مقابله، درگیر شدن با آن است، فیزیکدان‌ها اصطلاحاً می‌گویند: «اگر چیزی را نمی‌دانی، با آن شاخ به شاخ شو!» ما هم می‌خواهیم همین کار را انجام دهیم و کمی به دنیای فلسفه سفر کنیم. یک استلال آنتروپی یا یک ایده فلسفی بیان می‌کند هر چیزی که در این جهان مشاهده می‌کنیم، با این حقیقت که ما انسان شده‌ایم و امروزه اینجا ایستاده‌ایم و آن چیز خاص را مشاهده می‌کنیم، ارتباط دارد. فرض کنید مقدار آلفا، عدد دیگری بود. کوچک‌ترین تغییر در مقدار آلفا می‌تواند جهان را تغییر دهد و آن ارتباط فلسفه‌ای را که گفتیم، به‌وجود بیاورد. فرض کنید آلفا تغییر کرد؛ آن‌گاه برای فرآیندهای ستاره‌ای، تولید کربن غیرممکن می‌شود و زندگی ما که بر اساس کربن است، هرگز شکل نخواهد گرفت. به طور خلاصه، این‌که ما این مقادیر خاص را برای برخی پدیده‌ها مشاهده می‌کنیم، به این دلیل است که باید این چنین باشند. اگر مقدار آن‌ها ذره‌ای متفاوت باشد، ما هرگز وجود نخواهیم داشت که بتوانیم آن‌ها را ببینیم. به همین خاطر است که الکترودینامیک کوانتومی یک محدوده خاص برای آلفا تعیین کرده است که اگر مقدار آلفا از آن حد تجاوز کند، ما هرگز وجود نخواهیم داشت؛ اما این توضیح و تفسیر نشان می‌دهد که دست‌کم یک جهان دیگر نیز وجود دارد که در آن ثابت‌های متفاوتی وجود دارند.

به هدف مقاله بازگردیم. چه می‌شود اگر سرعت نور در خلأ بیشتر از مقدار شناخته‌شده باشد؟ نور از نظر ما سریع است؛ زیرا چیزی وجود ندارد که سریع‌تر از نور حرکت کند؛ اما نور هم با این سرعت خارق‌العاده، در مسیرهای طولانی کم می‌آورد و تأخیر ایجاد می‌کند. فضا به شکل ترسناکی وسیع است، آن‌قدر وسیع که شاید نور یک ستاره دوردست تا ابدیت نتواند به ما برسد. فضاپیماهای ما بسیار آهسته‌تر از نور حرکت می‌کنند و شاید به همین دلیل ما نتوانیم آن‌ها را هرگز به ستاره‌های دوردست ارسال کنیم؛ اما در عوض، این تأخیر زمانی، تلسکوپ‌های ما را به ماشین زمان تبدیل کرده است. بسیاری از کهکشان‌ها و اجرام دوردستی که در آسمان مشاهده می‌کنیم، در واقع میلیاردها سال پیش آن‌جا بوده‌اند و ممکن است دیگر از بین رفته باشند.

اگر سرعت نور، به عنوان مثال ۱۰ برابر بیشتر بود، خیلی چیزها تغییر می‌کردند. ارتباطات زمینی بهبود می‌یافتند و رادیو تلسکوپ‌ها نیز دیگر در ارسال سیگنال به نقاط دوردست جهان، با تأخیر زمانی مواجه نبودند. ناسا کاوشگرهای خود را بهتر  و به صورت آنی کنترل می‌کرد و اتفاقات بسیار خوبی رخ می‌دادند؛ اما از سوی دیگر، سرعت بالای نور باعث می‌شد که ما نتوانیم گازهای اولیه جهان را ببینیم و درکی از تاریخ جهان خود داشته باشیم.

light

فرض کنید که سرعت نور ۱۰ برابر آهسته‌تر بود. آن‌گاه باید چند ثانیه صبر می‌کردیم تا نور لامپ بتواند اتاق را روشن کند و زندگی به حدی کند و کسل کننده می‌شد که حتی نمی‌توان تصور کرد؛ اما از سوی دیگر، تلسکوپ‌های ما می‌توانستند انفجار بزرگ (بیگ بنگ) را به وضوح مشاهده کنند و این یک امتیاز بسیار بزرگ محسوب می‌شود. در واقع دانشمندان در سال ۱۹۹۹ توانستند سرعت نور را آهسته کنند. آن‌ها توانستند در آزمایشگاه، سرعت پرتو لیزر را به حدی کاهش دهند که با سرعت حرکت دوچرخه برابری کند، سپس پرتو را وارد یک ابر فوق سرد از اتم‌ها کردند تا این‌که متوقف شد!

این‌ها احتمالاتی بسیار جالب هستند که ارزش فکر کردن دارند؛ زیرا ممکن است که در همان جهان‌های دیگری که در بالاتر نیز به آن‌ها اشاره کردیم، یک چنین شرایطی برقرار باشد. یک مسئله دیگر که باید به آن فکر کنیم، این است که خود قوانین جهان ما تا چه اندازه مستحکم هستند و این‌که آیا راهی برای دور زدن آن‌ها وجود دارد یا خیر. گِرد لوکس، فهمید که ربط دادن سرعت نور در خلأ با خلأ کوانتومی، می‌تواند نشان دهد که نوسانات کوانتومی در واقع در الکترومغناطیس کلاسیک نیز جاسازی شده‌اند و حتی نظریه الکترومغناطیس ۳۵ سال پیش از نظریه کوانتوم، قلمرو کوانتومی را پیش‌بینی کرده است. همچنین لوکس نشان داد چگونه اثرات کوانتومی می‌توانند کل جهان را تحت تأثیر قرار دهند.

اگر جهان‌های دیگری وجود داشته باشند که توسط قوانین دیگری احاطه شده باشند و از ثابت‌های مختلفی استفاده کنند؛ آن‌گاه شاید بتوان گفت استدلال آنتروپی برای توضیح نظم خاصی که در مشاهدات ما از عالم وجود دارد، کفایت کند. البته بعید است آنتروپی بتواند هر رمز و رازی که در این جهان وجود دارد، توضیح دهد؛ در واقع شاید بتوان گفت این استدلال، پاک کردن صورت مسئله است. شاید در آینده بتوانیم دلیل این اعداد خاص را بیابیم.

شما در مورد علت این اعداد خاص چه فکر می‌کنید؟





نوع مطلب : علمی، 
برچسب ها : LIGHT، SPACE،
لینک های مرتبط :

       نظرات
پنجشنبه 3 فروردین 1396
صفورا پورپیرعلی
دوشنبه 23 مرداد 1396 06:04 ب.ظ
Hey there! Do you use Twitter? I'd like to follow you if
that would be ok. I'm absolutely enjoying your blog and look forward to new posts.
 
لبخندناراحتچشمک
نیشخندبغلسوال
قلبخجالتزبان
ماچتعجبعصبانی
عینکشیطانگریه
خندهقهقههخداحافظ
سبزقهرهورا
دستگلتفکر