مارک تواین:

فرقی میان کسی که کتاب نمی خواند با کسی که نمی تواند بخواند نیست.

مارک تواین:

فرقی میان کسی که کتاب نمی خواند با کسی که نمی تواند بخواند نیست.

آخرین مطالب

۲ مطلب با موضوع «استیفن هاووکینگ» ثبت شده است

  • ۰
  • ۰

قصد دارم به بخش دوم و پایانی کتاب جهان در پوست گردو اشاره کنم:

«مطابق نسبیت عام جهان با دما و چگالی بینهایت در مهبانگ تشکیل شده است. در یک صدم ثانیه بعد از مهبانگ دما 100 میلیارد درجه بوده است. در سه دقیقه بعدی با خنک شدن جهان تا حدود یک میلیارد درجه، پروتون ها و نوترون ها شروع به ترکیب شدن کردند تا هسته های هلیم و هیدروژن و سایر عناصر سبک تشکیل شوند. اما عناصر سنگین تری که ما از آنها ساخته شده ایم مانند کربن و اکسیژن میلیارد ها سال بعد و از سوختن هلیم در مرکز ستارگان شکل گرفته است. . در ستارگان بزرگ واکنش همجوشی اتفاق می افتد. در نتیجه این واکنش هیدروژن می سوزد به هلیوم تبدیل می شود و همچنین نور به فضا تابانده می شود. حرارت تولید شده از این فرآیند فشاری تولید می کند که از ستاره در مقابل جاذبه خودش محافظت می کند. سوخت هیدروژن ستارگان سرانجام بعد از مدتی- چند صد میلیون سال بعد- به اتمام می رسد و آنها با بحران مواجه می شوند. این ستارگان می توانند هلیوم را بسوزانند و به عناصر سنگین تری مانند اکسیژن و کربن تبدیل شوند ولی این واکنش ها انرژی زیادی را تولید نمی کند. بنایراین فشار حرارتی که از آنها در مقابل جاذبه محافظت می کرد از بین می رود و در نتیجه به تدریج کوچک می شوند. پس آنها مچاله شده و اندازه شان به صفر و چگالی شان به بی نهایت میل می کند.

اولین بحث در مورد سیاه چاله ها در سال 1783 توسط جان میچل چنین مطرح شد: اگر ذره ای مانند گلوله توپ را رو به بالا پرتاب کنیم جاذبه زمین صعود آن را بعد از مدتی متوقف کرده و سرانجام باعث سقوط گلوله می گردد. اما اگر سرعت اولیه پرتاب بیش از یک سرعت بحرانی به نام سرعت گریز باشد آنگاه جاذبه توانایی توقف ذره را نخواهد داشت. سرعت گریز زمین حدود 12 کیلومتر بر ثانیه است و در خورشید 618 کیلومتر بر ثانیه است. هر دوی این سرعت ها در مقایسه با سرعت نور یعنی 300 هزار کیلومتر بر ثانیه بسیار اندک هستند بنابراین نور بدون هیچ مشکلی از زمین و خورشید دور شود. اما میچل استدلال کرد که ممکن است ستارگانی بسیار بزرگتر از خورشید وجود داشته باشند که سرعت گریز آنها بیشتر از سرعت نور باشد آنگاه  نور قدرت خروج از این ستارگان را نخواهد داشت. زیرا جاذبه این ستارگان، اجازه خروج نور را نمی دهد. میچل این ستاره ها را ستاره های تاریک خواند و اکنون ما آنها را سیاهچاله می نامیم. البته اینشتین به وجود سیاه چاله ها اعتقادی نداشت.

اصطلاح سیاه چاله نخستین بار از سوی فیزیکدان آمریکایی جان آرچیبالد ویلر (1911-2008) پیشنهاد شد حال سوال این است که اگر نوری از سیاه چاله خارج نمی شود چگونه می توان پی به وجود آنها برد. پاسخ این است که سیاه چاله هنوز بر اجسام پیرامونی گرانش جاذبه ای اعمال می کند. بنابراین یکی از راه های جستجوی سیاه چاله جستجوی ماده ای است که به دور شی عظیم و فشرده شده ای که قابل رویت نیست می چرخد.

سفر در زمان

 فیزیک دانان باید بتوانند بدون آنکه مورد تمسخر قرار  گیرند آزادانه در مورد سفر در زمان بحث کنند. حتی اگر مشخص شود سفر در زمان ناممکن است درک علت ناممکنی آن بسیار مهم است. کیپ تورن برنده جایزه نوبل فیزیک- اولین دانشمند واقعی است که این شهامت را داشت که در مورد سفر در زمان به منزله امکانی عملی بحث کند.

برای ساخت ماشین زمان متناهی باید انرژی منفی داشته باشیم. در نظریه کلاسیک چگالی انرژی همواره مثبت است. بنابراین امکان سفر در زمان غیر ممکن است ولی در  نظریه کوانتوم سفر در زمان در مقیاس میکروسکوپی ممکن است اما این کار برای اهداف علمی تخیلی فایده چندانی ندارد.

کورت گودل (1906-1978) ریاضی دان برجسته اتریشی و پایه گذار قضیه ناتمامی گودل نشان داد که مسائلی وجود دارندکه با هیج مجموعه ای از قوانین قابل حل نیستند. قضیه گودل محدویت های بنیادینی بر ریاضیات اعمال کرد و ضربه ای هولناک بر جامعه علمی وارد کرد  زیرا این باور متداول که ریاضیات نظامی منسجم و کامل است که بر پایه بنیاد منطقی واحدی بنا شده است را از میان برد. به عقیده هاووکینگ از قضیه گودل می توان دریافت که حتی پیچیده ترین قضایای فیزیک ناکامل هستند. 

در هیچ زمانی در حدود ده هزار سالی که از آخرین عصر یخبندان می گذرد، نوع بشر در چنین وضعیتی از دانش پایدار نبوده است. رشد جمعیت جهان به عنوان معیاری از توانایی فناورانه در کنار مصرف الکتریسیته و مقالات علمی می باشد. نرخ رشد جمعیت حدود 9/1 درصد می باشد یعنی هر چهل سال جمعیت جهان دو برابر می شود. اگر رشد جمعیت و مصرف الکتریسیته با نرخ فعلی ادامه یابد، تا سال 2600 مردم جهان تنها می توانند بصورت ایستاده کنار هم روی زمین جا شوند و میزان مصرف الکتریسیته به قدری خواهد بود که زمین از گرما سرخ می شود.

مسلم است که نرخ رشد فعلی جمعیت تا ابد نمی تواند ادامه یابد. پس چه رخ خواهد داد؟ یکی از احتمالات این است که فاجعه ای مانند جنگ هسته ای به کلی ما را نابود خواهد کرد. گفتاری طنز وجود دارد که دلیل اینکه فرازمینی ها با ما تماس نگرفته اند این است که وقتی تمدنی به سطح توسعه ی ما برسد، ناپایدار می شود و با دستان خودش نابود می شود.

هر نوع حیات بیگانه ای احتمالا در مرحله ای بسیار ابتدایی تر یا بسیار پیشرفته تر خواهد بود. همچنین شاید نژادی پیشرفته در خارج از زمین وجود داشته باشد که از وجود ما آگاه است ولی ما را بسیار پست می داند که لایق توجه باشیم. آیا هیچ یک از ما به حشرات یا کرم های خاکی که زیر پای ما له می شوند توجه کرده ایم. یک توضیح منطقی این است که احتمال ایجاد حیات در سیارات دیگر یا ایجاد آن به شکلی هوشمند بسیار اندک است.

بسیاری از مردم- همچون من- معتقد به ممنوعیت مهندسی ژنتیک انسان ها هستند، اما به احتمال زیاد نمی توانیم مانع از آن شویم. سرانجام کسی در جایی انسان های پیشرفته طراحی خواهد کرد مگر آنکه نظم جهانی استبدادی بر ما حاکم شود. بدیهی است که خلق انسان های پیشرفته برای انسان های غیر پیشرفته مشکلات اجتماعی سیاسی زیادی ایجاد خواهد کرد. اگر نوع بشر بخواهد با دنیای اطرافش که روز به روز پیچیده تر می شود مقابله کند و با چالش های جدیدی مانند سفر فضایی مواجه شود باید به نوعی کیفیات ذهنی و فیزیکی اش را بهبود بخشد. به علاوه اگر قرار باشد سیستم های زیستی از سیستم های الکترونیکی پیشی گیرند- طبق قانون مور هر 18 ماه سرعت و پیچیدگی کامپیوترها دو برابر می شود-  انسان باید بتواند پیچیدگی اش را افزایش دهد. احتمالا لازمه سفر در فضا و رفتن به ورای منظومه شمسی، یا انسان های مهندسی ژنتیکی اند و یا کاوشگرهای بدون سرنشینی که با کامپیوتر کنترل می شوند.

از نظر زیستی حد هوش انسان با اندازه مغز وی که از مجرای زایمان عبور می کند, تعیین می شود. اما من انتظار دارم که در بازه صد سال آینده بتوانیم بچه ها را در خارج از بدن انسان پرورش دهیم تا این محدودیت از میان برود. بنابراین پرورش جنین انسان خارج از بدن انسان مغز بزرگتر و هوش بیشتر را ممکن می سازد.

مشخص نیست که هوش ارزش چندانی برای بقا داشته باشد و اگر این هوش موجب شود که جنگ هسته ای راه بیاندازیم و از صحنه روزگار محو شویم باکتری ها( ی بدون هوش ) پس از ما به حیات خود ادامه می دهند. بنابراین در هنگام کاوش کهکشان ممکن است اشکال بدوی حیات را بیابیم، ولی به احتمال زیاد موجوداتی شبیه به خودمان را نخواهیم یافت.»

  • مهرزاد نوشاد
  • ۰
  • ۰

کتاب جهان در پوست گردو از دانشمند معاصر استیون هاووکینگ (1942-2018) کتابی است که در سال 2001 منتشر شده است و در سال 2002 هم جایزه اونتیس برای کتاب های علمی را برده است و کتابی است که در ادامه کتاب پرفروش تاریخچه مختصر زمان ( که به مدت چهار سال در صدر کتاب های پرفروش روزنامه ساندی تایمز لندن قرار داشت) نگارش شده است. در این کتاب هاووکینگ سعی می کند که مفاهیم نوین فیزیک و کیهان شناسی را در قالبی تا حدی ساده و عامه فهم و بدور از فرمول های پیچیده شرح دهد. من کتاب را با ترجمه خانم ماندانا مظاهری و انتشارات ندای معاصر مطالعه کردم. کتابی با ترجمه ای متوسط به بالا و کیفیت نشر بسیار ضعیف!! متاسفم که تا این حد صریح در مورد ناشر می نویسم ولی در عجبم که چطور کتابی تا این حد بی کیفیت اجازه نشر می گیرد. آیا نظارتی بر روی کتاب های منتشر شده در بازار وجود ندارد. به عنوان چند نمونه از ضعف ناشر می توانم اشاره کنم به اینکه

  1.  ناگهان رشته کلام گسسته می شد و ادامه مطلب را با جستجو در چند سطر بعد یا حتی صفحه بعد می یافتم.
  2. توضیحاتی که برای شکل ها نوشته شده هیج تفاوتی در فونت و سایز فونت با متن نداشت و می بایست حدس زد که نوشته آیا مربوط به شکل است یا متن اصلی
  3. در متن اشاره به رنگ های شکل ها می شود در حالی که شکل ها به صورت سیاه سفید چاپ شده اند!
  4. و چند مورد کوچتر که از اشاره به آنها خودداری می کنم.

 ولی مجددا باید اشاره کنم که سوای این مشکلات خود متن کتاب بسیار جذاب بود و مطالب آموزنده فراوانی در کتاب وجود داشت.

عنوان کتاب از نوشته ای از شکسپیر در نمایشنامه هملت اخذ شده است که می گوید« من می توانم در پوست گردویی محصور باشم و خودم را پادشاه جهان بی کران بدانم». هاووکینگ اشاره می کند که ممکن است منظور هملت این باشد که اگرچه ما انسان ها به لحاظ فیزیکی بسیار محدودیم، اما ذهن ما آزاد است تا کل جهان را بکاود و شجاعانه پیش رود.

حال در ادامه اشاره به برخی مطالب کتاب می کنم.

«آلبرت اینشتین کودکی نابغه نبود اما به نظر می رسد ادعاهای مطرح شده در این مورد که وی در مدرسه شاگردی ضعیف بوده است، اغراق آمیز باشند. ماهیت جدل آفرین و نفرت وی از قدرت موجب شد که نزد استادانش- در دانشگاهی که فارغ التحصیل شده بود- هیچ گونه محبوبیتی نداشته باشد و هیچ یک از آنها وی را برای پست دستیاری که مسیری عادی برای حرفه دانشگاهی بود انتخاب نکردند.

در اواخر قرن 19 دانشمندان معتقد بودند که به توصیف کامل جهان نزدیک شده اند. آنها تصور می کردند که جهان با ماده ای به نام اتر پر شده است. پرتوهای نور و سیگنال های رادیویی امواجی هستند که در این اتر حرکت می کنند.

اینشتین معتقد بود که قوانین طبیعت باید برای همه ناظرانی که حرکتی آزادانه دارند یکسان به نظر برسد و این بنیادی برای نظریه نسبیت شد یعنی تنها حرکت نسبی مهم است.

برخی اینشتین را مسبب بمباران اتمی ژاپن می دانند، اما این امر مانند این است که نیوتن را مسبب سقوط هواپیماها بدانیم چراکه او جاذبه زمین را کشف کرده است. اینشتین شخصا در پروژه منهتن شرکت نکرد و از بمباران هیروشیما و ناکازاکی دچار وحشت شد. پس از جنگ جهانی دوم اینشتین متفقین را ترغیب کرد که بمب اتمب را کنترل کنند. در سال1948 ریاست جمهوری اسرائیل به وی پیشنهاد شد ولی وی آن را نپذیرفت. او زمانی گفته بود سیاست گذراست ولی معادلات تا ابد برجای می مانند.

رابطه میان جرم و انرژی، یکی از پیامدهای مهم نظریه نسبیت است. فرضیه اینشتین مبنی بر اینکه سرعت نور باید برای همه یکسان به نظر برسد حاکی از این است که هیچ چیز نمی تواند سریعتر از نور حرکت کند. هنگام به کار گیری انرژی برای شتاب بخشیدن به هر چیزی جرم آن افزایش می یابد و شتاب دهی بیشتر به آن دشوارتر می گردد. شتاب دادن به یک ذره تا حد سرعت نور غیر ممکن است زیرا انرژی لازم برای این کار بی نهایت است.

جهان درحال انبساط است و فاصله میان دوکهکشان با گذر زمان افزایش می یابد و هرچه کهکشانی از ما دورتر باشد با سرعت بیشتری از ما دور می شود. ادوین هابل  در سال 1920 نشان داد که همه کهکشان ها با سرعت V  که با فاصله آنها از زمین(R) متناسب است از ما دور می شوند.

V=H*R      در این رابطه H   ثابت هابل است.

اگر کهکشان ها از هم دور می شوند پس باید در گذشته به هم نزدیک بوده باشند. با استفاده از سرعت گسترش کنونی جهان می توانیم تخمین بزنیم که آنها 10 یا 15 میلیارد سال پیش به هم بسیار نزدیک بوده باشند و بصورت نقطه ای با چگالی بینهایت بوده باشند.

ما نشان دادیم که نسبیت عام پیش بینی می کند زمان درون سیاه چاله ها به پایان می رسد اما آغاز و پایان زمان مکان هایی خواهند بود که معادلات نسبیت عام در آنها قابل تعریف نیستند. به همین دلیل است که این نظریه نمی تواند پیش بینی کند که ماحصل مهبانگ چه خواهد بود. دلیل آنکه نسبیت عام در هنگام مهبانگ بی فایده است این است که با نظریه کوانتوم سازگار نیست.

در سال 1900 مکس پلانک در برلین کشف کرد که تشعشع حاصل از جسمی که در اثر داغی سرخ شده است تنها در صورتی قابل توصیف است که نور به صورت بسته هایی به نام کوانتوم ساتع یا جذب شود. این فرضیه تا سال 1920 ناشناخته بود و در این زمان فیزیکدان آلمانی ورنر هایزنبرگ اصل مشهور عدم قطعیت را بنا نهاد. او پی برد که فرضیه پلانک نشان می دهد هرقدر مکان ذره دقیق تر مشخص شود به همان نسبت از دقت تعیین سرعت آن کاسته می شود. او نشان داد عدم قطعیت مکان ذره ضرب در عدم قطعیت اندازه حرکت آن باید همواره از ثابت پلانک بزرگتر باشد.

 اینشتین هرگز بطور کامل نظریه کوانتوم را نپذیرفت. او در جمله معروفی گفته است که خدا تاس بازی نمی کند. اما اغلب دانشمندان این نظریه را پذیرفته اند. چراکه طیف وسیعی از پدیده هایی را که تا پیش از آن توضیحی برای آن نداشتند، توصیف کرد. این قوانین مبنای پیشرفت های مدرن در شیمی، زیست شناسی مولکولی و الکترونیک بود.

نسبیت عام بعد زمان را با سه بعد دیگر فضا ترکیب می کند تا فضا زمان را بسازد. این نظریه بیان می کند که توزیع انرژی و ماده در جهان، در فضا زمان انحنا ایجاد می کند و آن را منحرف می سازد - تاثیر جاذبه منظور می گردد- و به همین دلیل فضا زمان مسطح نیست. در نظریه نیوتن که زمان مستقل از هرچیز دیگری موجود است می توان سوال کرد که خداوند پیش از خلق جهان چه می کرد؟ اما در نسبیت عام فضا و زمان مستقل از یکدیگر نیستند و بنابراین اگر زمان بدینگونه در درون جهان تعریف شود باید مقداری کمینه یا بیشینه- یعنی آغاز و پایان- داشته باشد. و در نتیجه دیگر معنی ندارد که سوال کنیم پیش از آغاز و یا پس از پایان چه رخ داده است زیرا این زمان ها تعریف ناپذیرند.

بسیاری از فیزیکدانان از نتیجه ما دلخور شدند، ولی رهبران مذهبی جهان از آن خرسند شدند زیرا شواهد علمی خلقت را بدست آورده بودند. ما با رد فرض ضمنی کانت مبنی بر اینکه زمان معنایی مستقل از جهان دارد اثبات کردیم در مدل ریاضی نسبیت عام آغاز زمان باید در مهبانگ باشد و با استدلال هایی مشابه پایان زمان هنگامی است که ستاره ها یا کهکشان ها پس از پایان انرژی سوخت هسته ای خود تحت جاذبه خود مچاله شده و سیاهچاله ها را تشکیل دهند.»

  • مهرزاد نوشاد