دانش - آزمون اصل كوپرنيكي

واضح آرشیو وب فارسی:دنياي اقتصاد: دانش - آزمون اصل كوپرنيكي

دانش - آزمون اصل كوپرنيكي

ميشل بانكس / ترجمه: مريم جعفر اقدمي: انقلاب‌هاي علمي هميشه و به طور مداوم اتفاق نمي‌افتند، اما قطعا كتاب «در باب انقلاب‌ اجرام آسماني» كه در سال 1543 منتشر شد آغازگر يك انقلاب علمي بود. در اين كتاب كه اثر نيكلاس كوپرنيك بود، مدل زمين-مركزي در مورد منظومه خورشيدي كنار گذاشته شد و ديدگاه جايگزيني ارائه داد كه در آن زمين به دور خورشيد مي‌چرخيد.

حالا هيچ‌كس اين واقعيت را زير سوال نمي‌برد كه خورشيد مركز منظومه خورشيدي ماست و همچنين به نظر نمي‌رسد كسي تصور كند ما در مركز عالم هستيم. در حقيقت، اين ايده‌ها همگي در «اصل كوپرنيكي» خلاصه شده است كه زمين هيچ موقعيت ممتاز و ويژه‌اي در عالم ندارد. اين نظريه به عنوان يك اصل پيش‌فرض در بين دانشمندان پذيرفته شد و البته زمان بسياري براي جاافتادن آن سپري شد. اما چگونه مي‌توان آن را آزمود؟ (در واقع سوال اين است كه چگونه مي‌توان نشان داد هيچ مكان ممتاز و مرجحي در عالم وجود ندارد و جهان به طور همگن و همسانگرد بر طبق نظريه‌هاي كيهان‌شناسي در حال انبساط است.) دو گروه مستقل از فيزيك‌دان‌ها ادعا مي‌كنند كه جواب اين سوال را مي‌دانند و راه‌حل‌هاي خود را در دو مقاله متوالي در مجله فيزيكال ريويو لترز منتشر كرده‌اند.
جسم سياه و تابش زمينه
در مقاله اول، رابرت كالدول از كالج دارتموس و آلبرت ستبينس از آزمايشگاه ملي فرمي در آمريكا توضيح داده‌اند كه چگونه بررسي طيف تابش ريزموج زمينه كيهاني (Microwave Background Radiation) مي‌تواند براي آزمودن اصل كوپرنيكي به كار گرفته شود. تابش ريزموج زمينه كيهاني تنها 380هزار سال پس از مهبانگ به وجود آمده است. (اين تابش قسمتي از امواج الكترومغناطيس است كه همه با آن آشنايي داريم، زيرا همان موجي است كه در فر مايكرو-ويو براي تحريك و گرم‌كردن مولكول‌هاي آب به كار مي‌رود.)
كيهان‌شناساني مانند كالدول و ستبينس به اصل كوپرنيكي علاقه‌مند هستند براي اينكه نقش مهمي در تفسير مشاهدات فيزيكي از شتاب عالم و انرژي تاريك دارد. اگر اصل كوپرنيكي نادرست باشد، آنگاه به نظر مي‌رسد نيازي به انرژي تاريك نيست. يعني براي توضيح مشاهدات مبتني بر شتاب گرفتن عالم ما بايد در مركز حفره‌اي خالي از ماده زندگي مي‌كرديم. در ضمن اين حفره بايد تابش ريزموج كيهاني منتشر مي‌كرد براي اينكه يك جسم سياه نباشد. كالدول توضيح مي‌دهد كه اين دقيقا بنيادي‌ترين چيزي است كه نياز به آزمون آن داريم.
براي اندازه‌گيري و آزمايش اينكه آيا چنين فرضيه‌اي درست است يا نه، اين گروه تحقيقاتي پيشنهاد داده‌اند تا ماهيت تابش جسم سياه را در تابش ريزموج كيهاني دقيق‌تر از قبل اندازه بگيرند. اين حفره‌ بايد به پراكندگي ناهمسانگردي از نور منجر شود كه از تابش ريزموج كيهاني مي‌آيد و آن را از تابش جسم سياه متمايز مي‌كند. اما اگر شواهد ديگري ببينيم مبني بر اينكه تابش ريزموج همان تابش جسم سياه است، آنگاه شاهدي خواهد بود براي اينكه اصل كوپرنيكي درست است. (هر جسم جامدي مقدار معيني از انرژي تابشي بر سطح خود را جذب مي‌كند و بقيه را بازمي‌تاباند. يك جسم سياه ايده‌آل ماده‌اي است كه تمام تابش فرودي را بدون هيچ بازتابي جذب مي‌كند. در فيزيك كوانتومي، جسم سياه ماده‌اي است كه تعداد زيادي تراز انرژي كوانتيده در طيف وسيعي از انرژي دارد. جسم سياه كوانتومي هر ذره‌اي را با هر فركانسي جذب مي‌كند. چون انرژي جذب شده به وسيله يك ماده دماي آن را افزايش مي‌دهد، اگر هيچ انرژي از آن تابش نشود پس يك جذب‌كننده كامل يا يك جسم سياه، يك تابش‌كننده كامل هم هست. پس در واقع طيف جسم سياه در هر فركانسي تابش دارد و مقايسه تابش زمينه كيهاني با تابش جسم سياه از اين جهت اهميت دارد.)
با اين‌حال، در حال حاضر اين موضوع پذيرفته شده است كه تابش ريزموج يك تابش جسم سياه است. در حقيقت جايزه نوبل فيزيك سال 2006 به اين خاطر به جان ماتر و جرج اسموت تعلق گرفت كه نشان دادند تابش ريزموج يك جسم سياه است. ضمن اينكه ناهمسانگرد بودن اين تابش را هم نشان دادند. اين تحقيقات برنده جايزه نوبل بر اساس داده‌هاي كاوشگر تابش كيهاني ناسا(COBE) انجام شده بود كه طيف كامل جسم سياه را ثبت كرده ‌است. كالدول و ستبينس فكر مي‌كنند ماموريت‌هاي بعدي ناسا مي‌توانند تغييرات ممكن در رفتار جسم سياه تابش ميكروموج زمينه كيهاني را با حساسيتي بيش از كاوشگرهاي قبلي ثبت كنند. كالدول مي‌گويد «ما بايد تابش زمينه را در فركانس‌هاي مختلف اندازه‌گيري كنيم؛ كاري كه ماموريت‌هاي قبلي ناسا قادر به انجامش نبودند.»
انتقال به سرخ
در يك مقاله جداگانه، ژان فيليپ اوزان از دانشگاه پير و ماري كوري در فرانسه به همراه كريس كلاركسون و جورج اليس از دانشگاه كيپ تاون آفريقاي جنوبي، روش ديگري براي آزمون اصل كوپرنيكي پيشنهاد كرده‌اند. طرح آنها مبتني بر اندازه‌گيري انتقال سرخ كهكشان‌ها به طور بسيار دقيق در طول زمان است. انتقال به سرخ به معناي زياد شدن طول موج نور گسيل شده از اجرام آسماني مانند كهكشان‌هاست كه همراه با زياد شدن سرعت آنها رخ مي‌دهد. اين پديده نشان‌دهنده دورشدن با شتاب كهكشان‌ها از يكديگر است. تغييرات انتقال به سرخ در طول زمان اهميت زيادي براي اين تحقيق دارد.
اين گروه از كيهان‌شناسان ادعا مي‌كنند داده‌هاي حاصل از تغييرات انتقال به سرخ مي‌توانند با اندازه‌گيري‌ فاصله كهكشان‌ها تركيب شوند. از تمام اين اطلاعات مي‌توان نتيجه گرفت عالم به طور مكاني همگن است كه اين دقيقا همان اصل كوپرنيكي است. با اين‌حال به نظر مي‌رسد مرزهاي كيهان‌شناسي به اين سرعت جابه‌جا نخواهند شد. اين را پاول اشتينهارت كه كيهان‌شناسي از دانشگاه پرينستون است، مي‌گويد: «من شرط مي‌بندم نتايج آزمايش‌ها تهي خواهد بود، يعني اصل كوپرنيكي در مقياس‌هايي كه ما مي‌توانيم مشاهده كنيم معتبر است. اما به هر حال فكر مي‌كنم آزمايش‌ها بايد انجام شوند.»
Physicsworld.com ,May 25, 2008
يکشنبه 12 خرداد 1387

این صفحه را در گوگل محبوب کنید

[ارسال شده از: دنياي اقتصاد]

[مشاهده در: www.donya-e-eqtesad.com]

[تعداد بازديد از اين مطلب: 450]