انتشار این مقاله


قوانین فیزیک تغییرناپذیر است! ۱۴ سال مطالعه بر روی ساعت اتمی این را تأیید می‌کند

به نظر می‌رسد قوانین فیزیک حداقل برای ۱۴ سال هم که شده، تغییرناپذیر باشند!

در حدود ۳۵۰ سال قبل، آیزاک نیوتن حقیقتی را دریافت که برای همیشه فیزیک را دگرگون ساخت: او متوجه شد نیرویی که سیبی را به سوی زمین می‌کشاند، همان نیرویی است که ماه را در مدار خود نگه داشته است. از روی فرضیه‌ای این‌چنینی نمی‌توان به سادگی گذشت. به بیان دیگر، قوانین فیزیک حاکم بر زمین، بر آسمان‌ها نیز حکم‌فرماست. زمانی که خود ما تلسکوپ‌هایمان را به سوی آسمان شب گرفته و به جست‌وجوی دورترین ستاره‌ها و کهکشان‌ها در جهان مرئی پرداختیم، قوانین فیزیک هرگز تغییر نکردند. این قوانین تغییرناپذیر بوده و در هر زمانی و در هر جایی حضور دارند.


مقاله مرتبط: دستاوردهای عظیم (۱۱): قوانین حرکت نیوتون


ولی، شاید هم این چنین نباشد. تا زمانی که تمام جهان هستی را مشاهده نکرده باشیم، نمی‌توان با قطعیت از درست بودن چنین قاعده‌ای حمایت کرد. بنا به همین دلایل، گروهی از پژوهشگران مؤسسه ملی فناوری و استانداردها (NIST)، به مطالعه بر روی همین مسئله مشغول بوده‌اند. آن‌ها می‌خواستند از تغییرناپذیری قوانین فیزیک اطمینان حاصل کنند. روش کارشان چه بود؟ به مدت ۱۴ سال تمام به ساعت خیره شدند!

محققان NIST، نه ساعت‌های عادی، بلکه ساعت‌های اتمی را زیر نظر داشتند. ساعت اتمی دقیق‌ترین ابزار اندازه‌گیری می‌باشد که تا کنون ابداع شده است. برخلاف ساعت‌های عادی که به کمک چرخ‌دنده و کریستال کوارتز کار می‌کنند، اساس کار ساعت‌های اتمی به نوسانات اتم‌های منفرد وابسته است. اگر یک ساعت اتمی را به مدت یک میلیون سال به حال خود رها کنیم، در پایان آن، تنها یک‌دهم ثانیه از زمان حقیقی عقب خواهد افتاد.

اتم‌های درون ساعت اتمی، که زمان را پیش می‌برند، یک وجه اشتراک اساسی دارند: آن‌ها هر گاه با انرژی معینی مورد اصابت قرار بگیرند، این انرژی را جذب کرده و آن را به صورت نوری با فرکانس مشخص ساطع می‌کنند. فرکانس نور ساطع شده به قدری دقیق است که می‌توان به کمک آن، یک میلیاردم ثانیه را هم اندازه‌گیری کرد! برای مثال، سزیم (Cs)، که یکی از متدوال‌ترین اتم‌های به کار رفته در ساعت‌های اتمی است، نوری را ساطع می‌کند که دقیقاً ۹,۱۹۲,۶۳۱‍,۷۷۰ بار در هر ثانیه به نوسان در می‌آید.

این عدد بزرگ به چندین عامل تأثیرگذار وابسته است، قدرت نیروهای الکتریکی داخل اتم و قوانین مکانیک کوانتومی دو مورد از همین عوامل‌اند. در مدت ۱۴ سالی که این مطالعه بر روی زمین جریان داشته، محققان فاصلۀ ساعت را نسبت به خورشید و گرانش آن، تغییر می‌دادند؛ بنابراین، اثر نسبیت عام نیز در نتایج حاصل از این کار مشهود است. اگر هر کدام از قوانین فیزیک حاکم بر جهان تغییری به خود می‌دیدند، پژوهشگران می‌توانستند به وجود آن پی ببرند.


مقاله مرتبط: ممکن است فیزیک کوانتومی حتی مرموز‌تر از آنچه که فکر می‌کنید، باشد


پس از ۱۴ سال مطالعه‌ی خستگی‌ناپذیر، پژوهشگران NIST در نهایت با قاطعیت اعلام نمودند که هیچ‌گونه تغییری مشاهده نکرده‌اند. فیزیک در هر جایی و در هر زمانی ثابت است. دوباره می‌گوییم، شاید هم این‌چنین نباشد! هر چه که باشد، حداقل اکنون می‌دانیم که قوانین فیزیک در طی ‍۱۴ سال در منطقه‌ای واقع در منظومه شمسی دچار تغییری نشده‌اند که بتوان آن را به کمک یک ساعت اتمی تشخیص داد. این بهتر از هیچ است!

از حق نگذریم، نتایج این آزمایش خیال‌مان را تا حدود زیادی از بابت قوانینی که قرن‌ها به دنبال‌شان بودیم، آسوده می‌کند. هر چند نبود مدرکی تمام و کمال از تغییرناپذیری قوانین فیزیک، حالا حالاها آزارمان خواهد داد، ولی می‌توانیم تا حدودی مطمئن باشیم که این قوانین قرار نیست تغییر کنند. اگر آن‌ها طی سفری ۱۴ ساله به دور خورشید تغییر نکنند، به احتمال زیاد هرگز تغییر نخواهند کرد.

میلاد شیرولیلو


نمایش دیدگاه ها (0)
دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *