فصل سوم
شگفتی های قلب :
تا چه حد با کار قلب خود آشنا هستید؟ شاید بگوئید خیلی زیاد، اما مطمئنا وقتی این چند سطر را بخوانید متوجه می شوید که آنچه شما حدس می زدید با واقعیت فاصله زیادی دارد.
ـ دست خود را روی قلبتان بگذارید. آیا دستتان را روی سمت چپ سینه قرار دادید؟ بیشتر مردم چنین می کنند. واقعیت اینست که قلب تقریبا در وسط قفسه سینه و در میان ششها واقع شده است، اما طوری قرار گرفته که بخشی از آن، تماس اندکی با سمت چپ سینه دارد. به همین دلیل به نظر می رسد قلب در سمت چپ سینه جای گرفته است.
ـ دستتان را مشت کنید. اگر کودک هستید، قلب شما تقریبا به همین اندازه است. ولی اگر بزرگسال باشید، اندازه قلب شما حدودا دو برابر مشتتان خواهد بود.
ـ قلب در حدود ۱۰۰۰۰۰ مرتبه در روز و تقریبا ۳۵ میلیون بار در سال می تپد. به طور میانگین، قلب یک انسان در طول عمر او بیش از ۲.۵ میلیارد بار منقبض می شود.
ـ نیرویی که قلب در هر تپش ایجاد می کند مساوی نیرویی است که بایستی برای زدن یک ضربه محکم در بازی تنیس صرف کنید. ماهیچه های قلب همواره به شدت کار می کنند. میزان فعالیت آنها تقریبا دو برابر میزان فعالیت ماهیچه های پای فردی است که با قدم های کوتاه می دود.
ـ اگر انگشتان خود را روی مچ یا رگ گردنتان قرار دهید، می توانید نبضتان را احساس کنید. نبض کودکان بین ۹۰ تا ۱۲۰ بار در دقیقه و نبض بزرگسالان تقریبا ۷۲ بار در دقیقه می زند.
ـ قطر آئورت که بزرگترین سرخرگ بدن می باشد تقریبا با قطر یک شلنگ کوچک یکسان است. در مقابل، مویرگها به حدی کوچکند که باید ده عدد از آنها را در کنار هم قرار دهید تا ضخامت آن ها با موی انسان برابر شود.
ـ در بدن شما تقریبا ۵.۶ لیتر خون جریان دارد. این خون در هر دقیقه سه دور از کل بدن می گذرد. خون در یک روز مسافتی در حدود ۱۹۰۰۰ کیلومتر را طی می کند و این فاصله چهار برابر طول کشور آمریکا (از اقیانوس اطلس تا اقیانوس آرام) است.
ـ قلب به طور متوسط یک میلیون بشکه خون را در کل عمر پمپ می کند. این حجم معادل ظرفیت سه تانکر عظیم نفتی است.
خونسازی :
سلولهای خونی در مغز استخوان ساخته می شوند. مغز استخوان ماده ای ژله ای است که بخش عمده ای از آن را چربی، خون و سلولهای مادر تشکیل می دهد. همین سلول های مادر هستند که سلول های خونی مختلف را تولید می کنند. در کودکی، تعداد زیادی از مغز استخوان ها قادر به خون سازی می باشند، اما در بزرگسالی، این کار فقط در برخی استخوان ها، مثلا مهره ها، دنده ها و لگن صورت می گیرد. مغز استخوانی که در کار خون سازی شرکت دارد، “مغز قرمز استخوان” نامیده می شود. اگر مغز استخوان در کار خون سازی دخالتی نداشته باشد، “مغز زرد استخوان” نام می گیرد. تمامی سلولهای خونی از یک نوع سلول مادر به وجود می آیند که قابلیت تبدیل شدن به همه انواع سلول ها را داراست. سلول های تولید شده در مغز استخوان به تدریج به رگهای خونی گذرنده از درون استخوان نفوذ می کنند و از آنجا وارد جریان خون می شوند. طول عمر سلول های متفاوت، مختلف است. گلبولهای قرمز در حدود ۱۲۰ روز عمر می کنند، اما پلاکت ها فقط ۱۰ روز زنده می مانند. گلبولهای سفید ممکن است از چند روز تا چند سال زندگی کنند.
هر گاه که میزان اکسیژن موجود در بدن کاهش یابد، مغز آن را به منزله کمبود گلبول های قرمز تلقی می کند و به کلیه ها فرمان می دهد که هورمونی به نام “اریتروپویتین” ترشح کنند. این هورمون باعث می شود که مغز استخوان گلبول قرمز تولید کند. به این ترتیب میزان گلبول های قرمز موجود در بدن همواره تحت کنترل قرار دارد.
درون قلب :
پیش از ورود مجدد خون به قلب، چند اتفاق مهم دیگر هم روی می دهد. خون هنگام عبور از روده کوچک قند و مواد غذایی حاصل از هضم غذا را جذب می کند. این مواد از طریق سیاهرگی به نام “سیاهرگ باب” وارد کبد می شوند. کبد این مواد را از خون جذب و برای استفاده بدن ذخیره می کند. علاوه بر این وقتی خون از کلیه ها عبور می کند، مواد زاید مانند اوره و نمکهای اضافی از آن خارج شده و به صورت ادرار از بدن دفع می گردد. سرانجام خون وارد قلب می شود. آنچه درون قلب جانداران رخ می دهد، متفاوت است. ما در این جا قلب انسان را بررسی می کنیم. (برای مطالعه بیشتر در این زمینه می توانید به کتاب زیست شناسی سال دوم دبیرستان مراجعه کنید.)
مراحل کار قلب به صورت زیر است:
۱) خون بازگشته از اندامهای مختلف بدن به دهلیز راست می ریزد. این خون حاوی دی اکسیدکربن است و در شکل با رنگ طوسی نشان داده شده است.
۲) خون از دهلیز راست وارد بطن راست می شود.
۳) بطن راست خون را به درون سرخرگی که به سمت شش ها می رود، پمپ می کند. خون در شش ها دی اکسیدکربن خود را از دست می دهد و اکسیژن جذب می کند.
۴)خون حاوی اکسیژن (که در شکل با رنگ قرمز نشان داده شده است.) به قلب باز می گردد و وارد دهلیز چپ می شود. این گردش خون، “گردش خون ششی” نامیده می شود.
۵) خون از دهلیز چپ به بطن چپ می ریزد.
۶) بطن چپ منقبض می شود و خون را به درون آئورت پمپ می کند. آئورت به سرخرگهای کوچکتر منشعب می شود و از این طریق به نقاط مختلف بدن می رسد.
بین بطن ها و دهلیزها و هم چنین در ابتدای سرخرگهایی که از قلب خارج می شوند، دریچه هایی وجود دارد. این دریچه ها از بازگشت خون به محل قبلی آن جلوگیری می کنند. صدایی که هنگام بسته شدن آنها ایجاد می شود، همان صدایی است که ما در زمان تپش قلب می شنویم. صدای اول که بم و طولانی است به دریچه های میترال و سه لختی (دریچه های بین دهلیزها و بطنها) مربوط می شود و صدای دوم که زیر و کوتاه است، ناشی از بسته شدن دریچه های سینی (دریچه ورودی سرخرگها) است.
سلولهای اندامهای بدن به مواد غذایی و اکسیژن نیاز دارند، پس هر یک از آنها بایستی با یک سرخرگ تغذیه شود .
فصل چهارم
کشفیات شگفت انگیز :
سلولهای قلب نیز از این قاعده مستثنی نیستند. رگهای مسئول تغذیه قلب “رگهای کرنری” نام دارند. ایرنا: محققان آمریکایی موفق به شناسایی دو گونه جدید از پستانداران پوزه دار موسوم به «لمور» در جزیره «ماداگاسکار» شده اند. این پستانداران پوزه دار در سواحل غربی و شرقی جزیره «ماداگاسکار» در اقیانوس هند شناسایی شده اند و به گفته محققان باغ وحش «هنری دورلی» در «نبراسکا»ی آمریکا، جزیره «ماداگاسکار» تنها نقطه جهان است که تعداد بسیار کمی از این جانداران کوچک در آن زیست می کنند.
«لی سایمنز» مدیر این باغ وحش اعلام کرد: کشف دو گونه ناشناخته از «لمور»ها از دید علوم زیست شناسی بی نهایت باارزش است. محققان این باغ وحش در ابتدا موفق به شناسایی یکی از این دوگونه پستاندار در جنگل های بارانی شرق ماداگاسکار شده و سپس گونه دوم را در جنگل های خشک سواحل غربی این جزیره شناسایی کردند. جزیره «ماداگاسکار» محل زیست حدود ۵۰ گونه مختلف از این جانداران پوزه دار است و در میان آنها موش های کوچک پوزه دار و پستانداران شگفت انگیزی با گوش های بزرگ، موهای بلند و انگشتان میانی بسیار نازک در دستان و همچنین پستاندارانی با وزن تنها ۸۰ گرم به چشم می خورد. تمامی این حیوانات تنها در جنگل های جزیره ماداگاسکار زندگی می کنند و نسل بسیاری از آنها به وضعیت خطرناکی رو به انقراض است.
آیا میدانید….؟!
پشه ۴۷ دندان دارد
گوش جیرجیرک روی پاهایش است
در جهان یش از ۵۵ هزار گونه مورچه وجود دارد
نوعی ملکه موریانه می تواند روزی ۸۶ هزار تخم بگذارد
مورچه می تواند بیش از پنجاه برابر وزن خودش را بلند کند
کرم حلقوی ۱۲ روز زندگی می کند و سگ ماهی دریاچه بیش از ۱۵۰ سال عمر دارد
یک حلزون معمولی نزدیک به ده هزار دندان دارد که همه آنها روی زبانش است
قلب اکثر پستانداران در طول عمرشان حدود ۱۱/۲ میلیارد بار می زند
ماهی اصلا پلک ندارد و نمی تواند مژه بزند یا هنگام خواب چشمش را ببندد
زنبورها برای جمع کردن کمتر از نیم کیلو عسل باید شهد دو میلیون گل را جمع آوری کنند
یک بار پلک بزنید . عقرب همین اندازه مان نیاز دارد تا دشمنش را نیش بزند
شکم عنکبوت آبی آنقدر کوچک است که روده هایش درون پاهایش قرار دارند
هریک از چشمان درشت سنجاقک از تعداد زیادی چشم های کوچک تشکیل شده است و تعداد آنها گاه به ۲۸ چشم نیز می رسد
مرگ بارترین جانور دنیا پشه است . پشه ها بیماریهای خطرناکی مثل مالاریا را منتقل می کنند و سبب مرگ انسانها می شوند .
سوسک ها می توانند ، در صورتی که آب برای خوردن پیدا کنند تا سه ماه بدون غذا سر کنند ، ولی کمتر چنین اتفاقی برای آنها می افتد زیرا سوسک ها همه چیز می خورند ، از بادام زمینی گرفته تا ناخن های چیده شده دستان شما یا حتی کتا های درسی تان . چون آنها چسب کتاب را خیلی دوست دارند .
فصل پنجم
شگفتی های فیریک :
جهان هستی چگونه برپاست؟
ما به جایی رسیده ایم که که بدون حل کردن برخی از مشکلات و مسایل فیزیک، نمی توانیم در مورد حقایق و پدیده های جالب و شگفت انگیز دیگر فیزیکی، اطلاعات بیشتری کسب کنیم. برای درک مفاهیمی مثل خاستگاه و بنیاد جهان هستی، سرنوشت نهایی سیاهچاله های فضایی یا امکان سفر در زمان، نیاز داریم که بدانیم جهان هستی چگونه ادامه ی حیات می دهد.
هم اکنون یک ایده ی خوب در ذهن ما هست که می تواند منتج به کشف حقیقت و بنیاد هستی شود. علم فیزیک در قرن بیستم بر پایه ی انقلابهای دوگانه ی مکانیک کوانتومی (تئوری ماهیت جسم) و نظریه ی معروف اینشتین در مورد فضا، زمان و جاذبه معروف به نسبیت، بنا شده است. اما وقتی شما به دو تعریف نهایی از واقعیت دست پیدا می کنید زمانی که تنها یک واقعیت را موجود می بینید، این راضی کننده نیست.
تلاش برای یگانه سازی این دو تئوری، موانع تکنیکی فنی و مفهومی وحشتناکی را بر سر راه بهترین نظریه پردازان فیزیک در طول دهه های گذشته قرار داده و آنان را به چالش کشیده است. برای مثال از آنجایی که جاذبه، خودش را به عنوان یک عامل ایجاد انحراف در فضای چهاربعدی زمان مکان معرفی می کند، پذیرش نظریه ی کوانتومی در مورد جاذبه ایجاد مشکل می کند. از یک جهت، این به معنای پذیرش شک و تردید هایزن برگ در مورد فرضیات موجود راجع به زمان – مکان به شکل فی نفسه است که قطعاً مشکل ساز خواهد بود.
اما ممکن است این تردیدها، یک معنای دیگر هم داشته باشند و آن به معنای وجود یک مشکل در رابطه با گرایش و رویکرد ما نسبت به قضیه است. شاید ما نباید مفهوم جاذبه را به تنهایی بررسی کنیم. اکثر تلاشهایی که برای یکسان سازی نظریات موجود در مورد جاذبه انجام شدند، خود منجر به این گشتند که تعریف کیفیت و کمیت جاذبه، وارد یک بحث و میدان جدید شود که به ناچار همه ی نیروهای طبیعت مانند همه ی اجزای زیراتمی را به یک چارچوب تئوریک محدود می کند. این ایده یی است که برخی از فیزیک دانها آن را “تئوری همه چیز” می خوانند.
نظریه ی جدیدی که در حال حاضر مطرح می شود، نظریه ی “فرا رشته یی” است که به وجود حلقه های کوچک و ریز رشته یی اتمی به عنوان سازنده ی همه ی مواد حکم می دهد. فرضیه ی دیگری که وجود دارد و به تئوری ام مشهور است هنوز کمی پیچیده و مبهم به نظر می رسد و می تواند به عنوان لایه یی که در ابعاد وسیعتر فضایی حرکت دارد، تصویر شد. اما مرحله و روند پیشرفت در این نظریه ها در بهترین حالت، اینگونه جمع بندی می شود که هیچ کس دقیقاً به یاد نمی آورد وجود حرف “m” در نظریه ی ام، دقیقاً به چه دلیلی است و چه واژه یی را تداعی می کند. راه درازی در پیش است…
آیا (ضدجاذبه ی ) اینشتین واقعاً یک اشتباه بود ؟
اینشتین، ضدجاذبه را بزرگترین اشتباه خود می شمارد. اما به نظر می رسد که او با اضافه کردن یک نظریه ی ضدجاذبه به فرضیه ی نسبیت خود که آن را شرط فلسفه ی انتظام گیتی می خوانند، کار درستی انجام داده است.
این شرط اضافه در فرضیه ی نسبیت، به فضا یک خاصیت تدافعی نسبت می دهد به این معنا که فضا خودش را دفع می کند، گسترده تر می شود و هرچه سریعتر این روند افزایش گستردگی ادامه می یابد. اینشتین این عامل به ظاهر بی ارزش را اضافه کرد چرا که تصور می شد جهان هستی ثابت است و بی حرکت. در نتیجه نیاز بود تا نیرویی وجود داشته باشد و قدرت کشش جاذبه یی زمین را بالانس و دچار تعادل کند که مواد موجود بر روی زمین، کوچک و کوچکتر نشوند.
اما در دهه ی ۱۹۲۰، ادوین هابل کشف کرد که جهان هستی خود به خود در حال گسترش و افزایش است. در نتیجه اینشتین نیز نظریه ی “تعادل انتظامی گیتی” را به دلیل ترس، پس گرفت!
اما به نظر می رسد این ایده نباید محو شود. نظریه ی کوانتومی میدانها، ثابت می کند که حتی فضاهای خالی نیز با انرژی زیاد در حال طغیان و جنب و جوش هستند. در واقع همان تاثیر جاذبه یی g=۱۰ که نظریه ی ضدجاذبه ی اینشتین را توصیف می کند. این نظریه در مورد قدرت دافعه (که در مقابل جاذبه مطرح می شود) مقداری گنگ و مبهم است اما به آن یک ارزش تخمینی می دهد.
تقریباً ۱۰ سال پیش، فضانوردان متوجه شدند که سرعت گسترش ابعاد جهان هستی در حال افزایش است و در نتیجه نظریات آزمایش خود در مورد نیروی ضدجاذبه را مطرح کردند. در عین ناباوری و سرگردانی فیزیکدانها هم این فضانوردان، قدرت ضدجاذبه را شامل ۱۲۰ نیرو دانستند که ۱۰ بار از مقدار پیش بینی شده ی قبلی کوچکتر است.
این نتیجه، بسیار گمراه کننده و عجیب است. اگر تعادل برقرار شده میان جاذبه و دافعه، مقداری برابر با صفر بود، در نتیجه یکی از قوانین عمیق و مهم طبیعی در موردش صدق می کرد اما یک عدد غیرصفر که تازه با تئوری ابتدایی نیز غیرقابل مقایسه شناخته شده را نمی شود تعبیر کرد.
برای وخیم تر کردن شرایط، کیهان شناسان به ایده یی علاقه مند شدند که نیروی دافعه ی بسیار قوی و بزرگی در اولین مرحله ی تفکیک پس از انفجار بزرگ یا Big Bang را مطرح می کند چرا که این نظریه، سناریوی جذاب و محبوب مربوط به زمین غیرمسطح و در حال افزایش حجم را تایید می کند. با توجه به این تئوری، جهان هستی پس از تولد و شکل گیری، با سرعتی غیرقابل باور توسط یک عامل قدرتمند و عظیم، تغییر حجم داد و این نیرو را قدرت ضدجاذبه یا دافعه ایجاد نمود.
در نتیجه اگر بخواهیم دلیل و برهانی بر این افزایش حجم سریع و روزافزون بیابیم، به نظریه یی نیاز داریم که توضیح دهد چرا ضدجاذبه در ابتدا بسیار قوی و شدید بود، سپس با شتاب و سرعت کاهش مقدار پیدا کرد و سپس به مقداری در حوالی صفر رسید. به عبارت دیگر، ما می خواهیم بدانیم که چرا نیروی ضدجاذبه، تقریباً در اولین فازهای شکل گیری جهان هستی حذف و محو شد اما به طور کلی از بین نرفت؟
یک احتمال این است که نیرو بر اثر گذشت زمان، محو می شود. احتمال دیگر می تواند این باشد که نیرو در فضا تغییر می کند و در نتیجه ممکن است از ورای دوربین تلسکوپهای ما، همه چیز بسیار بزرگتر از آنچه هستند نشان داده شوند. اگر اینگونه است، در نتیجه هر جسمی در آن منطقه، با سرعت در کهکشانها و ستاره های دیگر پخش و متلاشی می شد و در نتیجه اصلاً هیچ ناظری نمی توانست حضور داشته باشد تا نیرو را اندازه بگیرد.
آنچه که ما نیاز داریم، یک تئوری است که قدرت نیروی دافعه یا ضدجاذبه را به اندازه ی بخشی از قدرت همه ی نیروهای موجود در طبیعت برای ما تعریف کند. متاسفانه به نظر نمی رسد که تئوریهای موجود مثل تئوری فرارشته یی یا تئوری “ام”، این میزان خاص را مشخص کنند و مقدار کمی که باقی می ماند هم همچنان ناشناخته و اسرارآمیز خواهد بود. در نتیجه باید دوباره به سوال یک رجوع کنیم!
چرا ما در سه بعد زندگی می کنیم؟
آیا اینکه زمین ما سه بعد دارد، اتفاقی است یا باید برایش دنبال یک تعبیر عمیقتر گشت؟ بعضی از تئوریسین ها معتقدند که فضای به وجودآمده بر اثر انفجار بزرگ، تنها به صورت اتفاقی از سه بعد تشکیل گشت و ممکن است قسمتهای دیگری از جهان هستی وجود داشته باشند که ابعادشان متفاوت باشد.
مثلاً هیچ دلیل منطقی نمی توان یافت برای پاسخ به این سوال که چرا مثلاً جهان هستی فقط دو بعد ندارد. چندصد سال پیش، ادوین آبوت اثری به نام “زمین مسطح” نوشت که در آن جهانی دوبعدی را تصویر کرد. جهانی که در آن اجسام و موجودات حیات خود را تنها بر روی “سطح” ادامه می دادند. اما فیزیک جهان دوبعدی با فیزیک جهان ما بسیار متفاوت خواهد بود. برای مثال در فضای دو بعدی، امواج به شفافیت انتشار در فضای سه بعدی، پخش نمی شوند و باعث ایجاد انواع مشکلات در سیگنال رسانی و انتقال اطلاعات می گردند. و نیز از آنجایی که زندگی آگاهانه، به فرآیند انتقال درست و صحیح اطلاعات بستگی دارد، در نتیجه این تفاوتها کافی خواهند بود برای اینکه مشاهدات ما را تنها در حد مناطقی ناشناخته محدود نگاه. تصور کردن فراتر از سه بعد نیز مشکلات مختلفی به همراه خواهد داشت. در چنین حالتی، سیستمهای نجومی و سیاره یی غیرممکن می شوند چرا که عکس قانون جاذبه یعنی قانون قدرتهای افزایشی به وجود خواهد آمد. در نتیجه به نظر می رسد که جهان سه بعدی تنها جهانی است که وجود دارد و فیزیکدانها می توانند درباره اش بنویسند. اما نکات ریزی وجود دارد که باعث می شود این فرضیه با شک و تردید همراه باشد.
شاید فضا سه بعدی نیست و تنها اینگونه برای ما نشان داده می شود. شاید فضا ۹ یا ۱۰ بعد دارد و حتی ابعاد بیشتر! برخی از تئوریهایی که قصد یکپارچه سازی نیروهای طبیعت را دارند مانند فرضیه ی فرا رشته یی، امکان وجود تعداد ابعاد بیشتری نسبت به آنچه که ما می بینیم را رد نمی کنند.
دلیلشان نیز این است که بسیاری از معادلاتی که برای توصیف وضعیت موجود به کار می روند، با در نظر گرفتن تعداد بیشتر ابعاد، نتایج بهتری می دهند! در نتیجه نمی توان آن را کاملاً بی معنی دانست. ابعاد اضافی فضا، سابقه ی حل بسیاری از مشکلات و مسایل حل ناشدنی فیزیک را دارند. برای مثال اینشتین برای توصیف کردن جاذبه، به یک بعد اضافی نیاز داشت و آن، زمان بود. و تئودور کالوتزا نیز یک بعد به سه بعد اثبات شده اضافه کرد چرا که می خواست نظریات جاذبه را با فرضیات ماکس ول در مورد الکترومغناطیس، همگون سازد.
مطمئناً ما نمی توانیم بعد چهارم را ببینیم اما این هم احتمالاً یک دلیل دارد. این بعدهای اضافه، می توانند بسیار کوچک و فشرده شوند.
یک لوله ی پلیمری آب را از دور در نظر بگیرید. مانند یک خط دراز و معوج به نظر می رسد. از یک بعد نزدیکتر آن را نگاه کنید. به شکل تیوب یا لوله دیده می شود. اما آنچه که در حقیقت این لوله را می سازد، یک سطح دایره یی شکل کوچک است که دور محیط لوله چرخیده است. به طور مشابه، بعد چهارم نیز می تواند چنین لوله یی باشد که دور فضای سه بعدی می چرخد اما آنقدر کوچک است که دیده نمی شود.
در نتیجه تصور کردن ابعاد بسیار زیادتری که اینگونه در فضا پنهان شده اند، به راحتی ممکن است. اما متاسفانه نظریه ی فرا رشته یی هنوز دقیقاً سه بعد گشوده شده را تایید نمی کند در نتیجه برای تصور ما نسبت به جهان هستی هم تعریف درستی نمی توان ارایه داد.
اما برای تصور کردن یک بعد جدید، راههای دیگری هم هست. فرض کنید نیروهای فیزیکی بتوانند نور و جسم را به یک صفحه ی سه بعدی مسطح یا ورقی شکل تقلیل دهند و محدود کنند در حالی که به برخی پدیده های دیگر فیزیکی اجازه می دهند تا وارد بعد چهارم شوند. ساکن شدن سطوح دو بعدی به جای اجسام سه بعدی در فضاهای مشخص باعث می شود تا هر جسم و پدیده یی به شکل طرح و نقشه اش نشان داده شود. مثلاً ما یک توپ کره یی شکل را به صورت دایره ببینیم! به طریق مشابه، ممکن است ادعا شود که ما در حال حاضر تنها تصویری سه بعدی از اجسام و مفاهیمی را می بینیم که در واقع چهاربعدی هستند.
اما فضای “سه لایه یی” ما می تواند تنها در چهار بعد نیز محدود نشود. لایه های قابل کشف دیگری نیز می توانند وجود داشته باشند که در فضای چهاربعدی حضور دارند. اثبات این فرضیه، انجام آزمایشهایی تازه را می طلبد که وجود بعد چهارم را نیز به ما نشان دهد. اما این نظریه وجود دارد که برخورد لایه های چندبعدی در مقیاسهای این چنینی می تواند به تکرار شدن “انفجار بزرگ” منجر گردد در نتیجه حضور ما بر روی کره ی زمین شاید اصلاً موید همین مطلب باشد که فضا واقعاً سه بعدی نیست!
▪ آیا سفر در زمان امکانپذیر است؟
شاید سوال یک نیز بازگویی همین سوال باشد. ماهیت جسم و جاذبه ی کوانتومی را فراموش کنید. شاید این سوال را هر کسی دوست دارد که پاسخ دهد. سفر در زمان به یک موضوع علمی – تخیلی مورد علاقه و جذاب برای مردم تبدیل شد پس از اینکه اچ.جی. ولز، رمان نوگرایانه و جالب خود با نام “ماشین زمان” را نوشت. اما هرآنچه که اینجا مطرح شده، لزوماً علمی – تخیلی نیست. برای مثال سفر در زمان به سوی آینده، یک واقعیت علمی پذیرفته شده است. تئوری نسبیت اینشتین تایید می کند که یک جسم ناظر و مشاهده گر در برابر زمین، می تواند به سمت آینده ی زمین جهش کند. این تاثیر را ساعتهای اتمی ثابت کرده اند.
اما اینگونه درگیر شدن با تار و پودهای زمان، به سرعتی مشابه سرعت نور نیاز دارد که شاید در تئوری قابل اثبات و ممکن باشد اما به یک شاهکار بزرگ مهندسی نیاز دارد، حتی اگر به بودجه و هزینه هایش فکر نکنیم. اما سفر در زمان به سمت عقب، مشکلات بزرگتری خواهد داشت. نسبیت، این فرضیه را تایید نمی کند که یک جسم ناظر بتواند در دو بعد زمان مکان سفر کند و به عقب هم برگردد. اما در همه ی داستانها و سناریوها، چنین شرایط خارق العاده یی نیز در نظر گرفته شده است.
یکی از راههای سفر به عقب در زمان، استفاده از یک “لانه ی مار” فضایی خواهد بود. تئوریسین ها معتقدند چنین تونل یا دروازه ی ستاره یی که دو نقطه را در ابعاد زمان – مکان به یکدیگر متصل کند، وجود دارد. اگر یکی شان را پیدا کنید و داخلش بپرید، چند لحظه ی بعد از نقطه یی دیگر در جهان هستی سردر خواهید آورد. آنها معتقدند اگر چنین چاله یی وجود داشته باشد، می توان آن را با ماشین زمان نیز مطابق و هماهنگ کرد. می توانید از طریق آن سفر کنید و نه تنها از یک مکان دیگر سر دربیاورید، که وارد یک زمان دیگر نیز بشوید. این “زمان” می تواند در گذشته یا آینده باشد.
اگر امکان سفر به گذشته وجود داشته باشد، انواع پارادوکس ها و تضادها نیز اتفاق خواهند افتاد. مانند معمای یک مسافر زمان که به سالهای گذشته می رود و مادرش را وقتی یک کودک است، به قتل می رساند. از این تضادها می توان گریخت اگر اصرار بورزیم و بدانیم که هیچ چیز نمی تواند قانون علت و معلول و کنش و واکنش را از بین ببرد. اما سفری دوطرفه در مسیر زمان، هنوز پیچیده و غیرقابل هضم است.
برای بسیاری از فیزیکدانها، این مساله بسیار غیرعقلانی است. استفان هاوکینگز نظریه ی “تخمین محافظت از تسلسل وقایع” را مطرح می کند و معتقد است که یک نیرو یا عامل خاص باعث می شود تا اجسام فیزیکی یا نیروها نتوانند به گذشته برگردند. این مساله شاید به دلیل موانع و سدهای فیزیکی اساسی بر سر راه ساخت ماشین زمان اتفاق می افتد. برای مثال انرژی خلاء کوانتومی در صورتی که هیچ محدودیتی برای ورود به حفره های ماری فضا نداشته باشد، طغیان خواهند کرد و دفع خواهند شد.
این مساله همچنان لاینحل باقی مانده اما موضوعی است که بسیاری از مردم، وقت و تلاش خود را صرف آن می کنند. همانطور که هاوکینگز اشاره کرده، صرف هزینه برای تحقیق در مورد سفر به زمان بسیار سخت است. در نتیجه به نظر می رسد برهان یا تکذیبیه یی برای حل این مساله، خود به مشکلات عمومی دیگر منجر شود. مانند طرح یک نظریه ی رام شدنی و قابل دسترسی در مورد جاذبه ی کوانتومی.
▪ آیا ما در یک صافی کهکشانی زندگی می کنیم؟
سیاهچاله های آشنای کهکشانی همچنان می توانند باعث ایجاد بهت و حیرت برای فیزیکدانهای تئوریست شوند. یک سیاهچاله ی فضایی می تواند زمانی که یک ستاره ی بزرگ آتش می گیرد و محو می شود، تشکیل گردد. هسته ی آن بر اثر جاذبه ی درونی فراوان، به دو نیم تقسیم می شود. اگر جسم به لحاظ شکلی، کروی باشد، آنگاه همه ی مواد تجزیه شده از ریشه با نسبتهای مساوی به سمت مرکز هندسی هسته، ریزش می کنند در نتیجه مقدار میدان چگالنده و میدان جاذبه به بی نهایت میل خواهد کرد. تا زمانی که جاذبه، خود را به عنوان تاروپودی از هندسه ی مکان – زمان معرفی می کند، میزان خمیدگی و پیچش این دو بعد یعنی زمان و مکان، به بی نهایت میل خواهد کرد و برای زمان – مکان یا هر دوی آنها، یک خط مرز و محدوده خواهد ساخت. ریاضیدانها، این پدیده را تکین یا فردیت می نامند.
هیچ کس نمی داند که از این فردیت ها، چه چیزی حاصل می شود. آیا فضا زمان، همانجا به پایان خواهد رسید یا این فردیتها به از کارافتادگی نظریات ما منجر می شوند؟ اگر زمان – مکان مرز و حدودی داشته باشد، آنگاه پیش بینی کردن حاصل آن نیز غیرممکن خواهد بود. از آنجایی که پیش بینی و فلسفه ی جبر و تقدیر، پایه ی همه ی تصاویر علمی و منطقی از جهان حاضر را تشکیل می دهد، فردیتها می توانند پا را از مرزهایی فراتر بگذارند که علم نمی تواند.
وقتی یک سیاهچاله ی فضایی، حاصل یک تفرد را در بربگیرد، آن دیگر پوشیده و مستور می شود و دیگر تهدیدآمیز نیست. در ۱۹۶۷، راجر پنروز، فرضیه ی “سانسور فضایی” را مطرح کرد. در این فرضیه، اعتقاد بر این بود که همه ی تفردهای ایجادشده بر اساس کاهش جاذبه، قاعدتاً توسط سیاهچاله های فضایی پوشیده می شوند و در نتیجه برای ما غیرقابل مشاهده هستند. راه چاره نیز غیرقابل دسترسی بود یعنی وجود تفردهای ناپوشیده که می توانند باعث اتفاقاتی بدون توجیه و دلیل منطقی و عقلانی شوند.
سپس چند سال بعد، استفان هاوکینگز، یک پیچیدگی دیگر در مورد این مساله را نیز مطرح کرد. او متوجه شد که سیاهچاله ها، امواج گرمایی از خود منتشر می کنند و به آرامی تجزیه می شوند. تئوریسین های فیزیکی، آنچه که ممکن بود در پایان اتفاق بیفتد را اینگونه تصور کردند: آیا این تبخیر و تبدیل در نهایت، تفردهای موجود در دل سیاهچاله ها را نمایان و بی پرده خواهد کرد؟
این مساله در مباحث مربوط به تئوری اطلاعات نیز به شکلی دیگر مطرح شد. وقتی ستاره یی از یک سیاهچاله برمی خیزد، محتوای اطلاعات جزیی ستاره (مانند تعداد اجزا و ذره هایی که از آن تشکیل شده است و از هر نوع ذره و قسمت، چند تکه عضو در ستاره به کار رفته) برای یک ناظر بیرونی، غیرقابل مشاهده خواهد بود.
* * *
در نتیجه زمانی که یک سیاهچاله ی فضایی از بین می رود، آیا اطلاعات بر اثر نوعی از تابش که هاوکینگز مطرح کرد، دوباره برمی گردند؟ این سیاهچاله ها به نظر می رسد به وضوح در همه جای جهان هستی وجود دارند و حاضر هستند. اگر پیچ و تابهای موجود در حفره های ماری (حفره های تکینی) باعث آشکار شدن یک چاله ی جدید در بعد فضا – زمان می شوند، پس می توان نتیجه گرفت که جهان هستی مثل یک کف گیر یا صافی فضایی در حال نشست کردن است؟ اگر اینگونه است، پس محتویاتش به کجامی روند.
* * *
منبع : محمد غریب رضا
