کوی دانش - kooy

معمای پیچیده زمان را چگونه می توان توضیح داد؟

معمای  پیچیده زمان را چگونه می توان توضیح داد؟
27 آذر
08:31 1393
بر اساس نظریه های جدید انفجار بینگ بنگ شروع جهان هستی نمی باشد و شاید که ما در گذشته یک جهان موازی زندگی می کنیم. اما در حال حاضر آنچه اهمیت بیشتری برای فیزیکدانان دارد مفهوم خود زمان است. تمام قوانین فیزیک مانند قانون جاذبه نیوتن، قانون الکترودینامیک "اجسام در حال حرکت" ماکسول، قانون نسبیت خاص و عام انیشتین و عملکرد کوانتومی، همگی به اتفاق اساس کارکرد این جهان را تشکیل داده اند و فرقی نمی کند که زمان در حال حرکت به سوی جلو یا حرکت به سمت عقب باشد. با کوی دانش همراه باشید تا مروری بر نظریه های ارائه شده برای مفهوم پیچیده زمان داشته باشیم...

البته جهانی که ما تجربه می کنیم کاملا متفاوت است، جهان در حال انبساط است. ستاره ها نور را از خود منتشر می کنند، نمی توان انتظار داشت که املت به حالت اولیه خود یعنی تخم مرغ تبدیل شود. ما گذشته را به یاد می آوریم نه آینده را، بزرگتر می شویم و در نهایت پیر، نه اینکه جوان شویم و به دوران طفولیت برگردیم. برای ما مفهوم زمان واضح و برگشت ناپذیر است. حرکت آن رو به جلو است به مانند پرتاب موشک. در حقیقت برای یک آدم عادی در اجتماع معادلات پیچیده زمان مفهومی ندارند.

بیش از یک قرن است که مدل "پیکان زمان"  توسط کیهان شناس مشهور سر آتور ادینگتون  در سال 1927 ارائه شد که بعد ها اساس و بنیان قانون دوم ترمودینامیک توسط فیزیکدان اتریشی لودوویگ بولتزمان شد. "پیکان زمان" مفهومی است که بی‌وقفه بودن حرکت رو‌ به‌ جلوی زمان را ارائه می دهد و از نظم بسیار به سمت بی نظمی پیش می رود. اما پیکر بندی "پیکان زمان" بی فایده است. زیرا پدیده ای است که عنوان میکند جهان تمایل دارد هر چیزی در درونش را در تعادل و موازنه با یکدیگر باشد و در عین حال اجسام  از هم دور می شوند، بر اساس قانون ترمودینامیک این حالت فقط در سیستم های بسته صادق است (جهان ما نیز یک سیستم  بسته است) که در آن آنتروپی (بی نظمی، آشفتگی یا عدم قطعیت یک سیستم) درحال افزایش است افزایش انتروپی از خصوصیات عالم کیهانی است، اجسام هرگز نسبت به آنچه که هستند منظم تر نمی شوند برای مثال برای پراکندگی کاغذها روی میز همیشه راه های  مختلفی وجود دارد در حالیکه دسته بندی کردن آنها در یک ردیف فقط یک حالت دارد.

 قانون دوم ترمودینایمک درباره "پیکان زمان" می گوید که همه جهان به طرز استثنایی و خاص با نظم بالا و انتروپی پایین شروع شد. اما نظریه حرکت رو به جلوی جهان توسط بولتزمان بعضی از دانشمندان  را متقاعد نکرد اصولا دانشمندان با مفهوم ساده این نظریه مشکل دارند.

بولتزمان معتقد بود که مطابق قانون جاذبه نیوتن جهان ابدی و دایمی است و گمان کرد جاودانگی جهان می تواند آنتروپی پایین در "پیکان زمان" را توضیح دهد یعنی جهان ما یک زمان کافی یا زمان بی پایان دارد که می تواند با انتروپی آرام به آهستگی رو به جلو حرکت کند، در حقیقت هر چیزی که می تواند اتفاق بیافتد اتفاق خواهد افتاد و به سمت بی نظمی یا  آنتروپی بالا پیش می رود تا بر اساس مدل ترمودینامیک آماری به جایی برسد که به آن حالت تعادل یا پایدار می گویند. بولتزمان فکر کرد ما باید در چنین بازه زمانی زندگی کنیم و "پیکان زمان" نیز با مدت طولانی آن مناسب می باشد. انتروپی به آرامی به سوی حالت تعادل حرکت می کند.

اما کیهان شناسان امروزه کار دشوارتری پیش رو دارند زیرا جهان آنگونه که ما می شناسیم نامحدود و بی حرکت نیست. آنها می توانند مفهوم "پیکان زمان" را براساس قانون ترمودینامیک توضیح دهند. مطابق نظریه نسبیت، جهان در حدود 14 میلیارد سال پیش با انفجار بزرگ بینگ بنگ آغاز شده است اما اغلب دانشمندان هنگامی که به  نظریه تشکیل یک جهان تنظیم شده یا "Fine-Tuning" می رسند احتیاط بیشتری به خرج می دهند زیرا که این نظریه هنوز شک و شبه های زیادی دارد .

 حرکت آرام انتروپی پیکان زمان تئوری دیگری به نام "تورم کیهانی" را مطرح می کند. طبق این تئوری در کسری از ثانیه نیروی ضد گرانش مرموزی باعث گسترش و انبساط جهان در لحظه پیدایش آن شده است و پس از اتمام دوره اولیه، جهان به انبساط خود ادامه داده است. این انبساط با سرعت کم انتروپی انجام شده و به شکل گیری ساختار کیهانی به شکل امروزی منجر شده است. اما به نظر می رسد توضیح تورم کیهانی خودش به چیزی بیشتر از یک جهان تنظیم شده یا "Fine-Tuning" نیاز دارد زیرا یکی از مسائل مطرح درباره شروع تورم کیهانی تمایل جهان به ادامه بی وقفه انبساط  است. این "تورم ابدی" همچون تخم ریزی ماهیان همواره در حال انتشار و توزیع  سیاره ها و ستاره ها و کهکشان هاست که در حال دور شدن از هم می باشند. به نظر می رسد نظریه تورم کیهانی در لحظه پیدایش بی نهایت انعطاف پذیر است و قدرت تفسیری بالای آن می تواند در عین حال باعث قدرت و ضعف این تئوری باشد. به همین دلیل بعضی از دانشمندان در حال بررسی همه جانبه مفهوم آنتروپی پایین در "پیکان زمان" می باشند تا بتوانند با تکیه بر آن نظریه تورم کیهانی را پابرجا تر کنند. خیلی از تحقیقاتی که در حال حاضر انجام می شود در تلاش است تا با روش های طبیعی بگوید که چرا باید انتظار داشته باشیم که آنتروپی اولیه جهان خیلی به آرامی پیش روی کرده است تا جاییکه خیلی از دانشمندان معتقد می باشند که "آنتروپی پایین درلحظه شروع جهان" باید به قوانین فیزیک اضافه شود. فیزیک دانان پیشنهاد می کنند که شاید "پیکان زمان" لازمه پیدایش تنها یک جهان تنظیم شده نباشد و انتروپی پایین جهان تنها یک حالت نیست بلکه اساس قوانین فیزیک حاکم بر جهان ها است. حتی  آنها درباره اینکه نیروی گرانشی بیشتر از قانون ترمودینامیک می تواند نیروی محرکه پیکان زمان  در شروع جهان هستی باشد با هم در حال بحث و جدل می باشند. در صورت اثبات این فرضیه  مفهوم حرکت رو به جلوی  "پیکان زمان" می تواند حرکت رو به عقب نیز داشته باشد. بنابراین تحقیقات در صورتیکه ثابت شود که نیروی گرانشی نیروی حرکتی "پیکان زمان" باشد آنوقت تغییرات بسیار بنیادی در مبحث پیچیده زمان ایجاد می شود. در حال حاضر بر اساس نظریه حرکت رو به جلوی "پیکان زمان"، ماده و انرژی در جهانی که ما می شناسیم نمی توانند به عقب برگردند و از طرفی دیگر با وجود تمام شک و شبهات موجود در حرکت پیکان زمان توسط نیروی گرانش می توان گفت که جهان ما بطرز شگفت آوری هم به سوی بی نظمی پیش می رود و هم به سوی نظم، و این چیزی است که در حقیقت اتفاق می افتد و اکنون  ما درک می کنیم که مصریان باستان معتقد بودند که "نظم  از درون بی نظمی بیرون می آید".

کلمات کلیدی

اشتراک

درباره نویسنده

مریم دارافکن

مریم دارافکن

شما اولین نفری باشید که برای این خبر نظر میدهد
تصویر امنیتی



عبارت در تصویر را وارد کنید


مغز انسان برای حس کردن جهان پیرامونی از محاسبات بهره می گیرد

مغز انسان برای حس کردن جهان پیرامونی از محاسبات بهره می گیرد

شاید باور این موضوع برای افرادی که همیشه با ریاضیات مشکل داشتند سخت باشد که مغز انسان بدون اینکه خودِ فرد متوجه باشد بصورت دائمی مشغول انجام حجم گسترده ای از انواع محاسبات است و اتفاقاً اینکار را بسیار خوب هم انجام می دهد. شاهد این مدعا از دانشگاه پرینستون رسیده است. در یک مطالعه جدید محققان این دانشگاه نشان دادند که چگونه مغز ما انسانها، تمامی داده های بدست آمده از محیط اطراف را که توسط حواس مختلف جمع آوری شده است ترکیب می کند تا به یک ارزیابی نهایی از وضعیت برسد که به اخذ تصمیم ها و نوع رفتارهای ما منجر می شود. این موضوع به اینجا هم ختم نمی شود و اگر در طی این فرآیند داده های جدیدی وارد شوند، مغز انسان با انعطاف پذیری حیرت انگیزی آنها را در محاسبات خود وارد کرده و حتی نتیجه محاسبات را تغییر می دهد. برای بررسی بیشتر این موضوع با کوی دانش همراه باشید...

مطالعه متن کامل
کاربرد گرافن به عنوان میکسر فرکانس

کاربرد گرافن به عنوان میکسر فرکانس

یک پروفسور، یک محقق فوق دکترا و یک دانشجوی ارشد بر روی ترامپولین (تشک پرش) پریدند! جمله فوق یک مزاح نیست بلکه آغازی برای توضیح تحقیقات جدید بر روی ماده شگفت انگیز گرافن است. گروهی به سرپرستی روبرتو د آلبا، دانشجوی ارشد فیزیک و Jeevak Parpia پروفسور و رئیس دپارتمان فیزیک، مقاله ای در Nature Nanotechnology راجع به کاربردهای دیگر برای این ماده روان، بسیار قوی و بسیار سبک منتشر کرده اند. در این تحقیق قابلیت استفاده از «تنش گرافن» بعنوان نوعی واسطه بین حالت های ارتعاشی که اجازه انتقال مستقیم انرژی از یک فرکانس به فرکانس دیگر را می دهد، نمایش داده شده است. برای بررسی بیشتر با کوی دانش همراه شوید...

مطالعه متن کامل
اولین شواهد از همنوع خواری نئاندرتال ها در شمال اروپا

اولین شواهد از همنوع خواری نئاندرتال ها در شمال اروپا

وجود آثار و بقایای نئاندرتال ها در مناطقی که در بالای عرض 50 درجه شمالی قرار داشته باشند بسیار کم است و تا کنون نیز فقط در دو نقطه این شواهد بدست آمده است. یکی در منطقه فلدهافر آلمان و دیگری در اسپای بلژیک. مطالعه جدیدی که توسط دکتر هلن راجیر با همکاری آسیر گومژ اولیوینسا از UPV/EHU انجام گرفت باعث کشف بیشترین تعدادِ بقایای کشف شده از نئاندرتال ها در مناطق شمالی اروپا شد. در این مجموعه 5 تایی، بقایای اسکلتی 4 نوجوان (بالغ) و یک کودک به چشم می خورد که در منطقه Troisième caverne در گویت بلژیک کشف شده اند.

مطالعه متن کامل
تعیین محدودیت های موجود برای ساخت شنل نامرئی

تعیین محدودیت های موجود برای ساخت شنل نامرئی

محققانی از دانشگاه تگزاس در آوستین توانستند محدودیتهای اساسی بر سر عملکرد «شنل نامرئی کننده» را تعیین کنند. این شنل یک فناوری است که اجازه نامرئی شدن ویا تشخیص داده نشدن را به جسمِ درونش در برابر امواج رادیویی، امواج مایکروویو، نور مادون قرمز و نور مرئی می دهد. نظریه محققان تاکید می کند که استفاده از شنل برای پنهان کردن شیء درونش در مقابل یک موج خاص قابل انجام است لیکن پنهان کردن آن در برابر یک محیط پرنور (چراغانی) با طول موجهای مختلف بسیار سخت تر می شود که در این حالت تغییر اندازه شیء باعث تغییر فاکتورها و مشکلات بیشتر هم خواهد شد. برای بررسی بیشتر با کوی دانش همراه شوید...

مطالعه متن کامل
در هنگام انقراض دایناسورها، پستانداران نیز تقریباً محو شدند

در هنگام انقراض دایناسورها، پستانداران نیز تقریباً محو شدند

بیش از نود درصد از انواع گونه های پستانداران در دوره کرتاسه (66 میلیون سال پیش) توسط همان دلایلی که دایناسورها را ازبین برد، از بین رفتند. این میزان بسیار بیشتر از آن بود که پیش از این تصور می شد. مطالعه ای که توسط محققان مرکز میلنر در دانشگاه بَث انجام شد و در نشریه Evolutionary Biology نیز منتشر گردید، مطرح می کند که همه انواع شناخته شده پستانداران که در انتهای دوره کرتاسه در آمریکای شمالی می زیسته اند، از بین رفته اند. نتایج این مطالعه نشان می دهد که این میزان معادل 93 درصد از انواع موجود در این دوره بوده است. این مطالعه همچنین بیان می کند که این انقراض، بسیار سریعتر از آنچه تصور می شد انجام گرفته است. برای بررسی بیشتر با کوی دانش همراه شوید...

مطالعه متن کامل
تحقیقات جدید نشان می دهد وعده های غذایی آخر شب ممکن است حافظه انسان را مختل کند

تحقیقات جدید نشان می دهد وعده های غذایی آخر شب ممکن است حافظه انسان را مختل کند

سرعت گیج کننده زندگی مدرن بدان معنی است که مردم اغلب در زمان های نامناسبی از روز و شب غذا می خورند و محققان می گویند این برنامه غذایی عوارضی را برای حافظه انسان در پی دارد.

مطالعه متن کامل
کشف نوع جدیدی از شهاب سنگ در سوئد

کشف نوع جدیدی از شهاب سنگ در سوئد

یک سنگ فضایی باستانی در معدن سنگی در سوئد کشف شده است. این سنگ، نوعی شهاب سنگ می باشد که پیش از این هرگز روی زمین مشاهده نشده بود و احتمالاً باقی مانده تصادم عظیم سیارکی است که 470 میلیون سال قبل از این رخ داده و نخاله هایش روانه زمین شده است.

مطالعه متن کامل
خواب کوتاه باعث خوردن و آشامیدن بیشتر در وعده دوم غذایی می شود

خواب کوتاه باعث خوردن و آشامیدن بیشتر در وعده دوم غذایی می شود

تحقیقات جدید ارتباط بین خواب کوتاه و چاقی ناشی از خوردن و آشامیدن در وعده دوم غذایی را تایید کرد خصوصا هنگامی که تمرکز فرد بجای غذا خوردن به فعالیت های دیگری چون تماشای تلویزیون معطوف باشد.

مطالعه متن کامل
زندگی سبز: 10 خانه پایدار برتر

زندگی سبز: 10 خانه پایدار برتر

عبارت خانه پایدار، اخیرا این روزها مطرح شده است، اما منظور از خانه پایدار، تنها نصب پانل های خورشیدی بر روی پشت بام خانه نیست. یک خانه پایدار واقعی از جنبه های مختلفی می بایست پایدار باشد، از مصالح به کار رفته در ساخت آن گرفته تا منابع انرژی تجدیدپذیر و حتی طراحی آن که می بایست با محیط زیست اطرافش هماهنگ باشد. قیمت یک خانه را می توان با دلار محاسبه کرد، اما ساخت و راه اندازی خانه خسارت و تلفاتی را برای محیط زیست به بار می آورد که محاسبه آن به این راحتی نیست. تعداد کسانی که به دنبال حداقل کردن هزینه های زیست محیطی و همچنین هزینه های مالی ساخت مسکن هستند رو به افزایش هستند. برای این منظور آنها از فناوری های پایدار استفاده می کنند. استفاده از فناوری های پایدار، ترکیب جدیدی از نوآوری و معماری را خلق کرده است. با در نظر داشتن این نکات، 10 خانه پایدار برتر را معرفی می کند. از نظر ما، خانه های منتخبی که در ادامه ارائه می شوند معیارهای لازم برای پایدار بودن را دارند.

مطالعه متن کامل
چگونه سنگ ها می توانند زلزله را پیش بینی کنند؟

چگونه سنگ ها می توانند زلزله را پیش بینی کنند؟

درست قبل از زلزله سال 373 قبل از میلاد در شهر هیلایک در یونان یک مورخ رومی رفتار عجیبی از حیوانات را ثبت کرد. او در نوشته های خود گفته انبوهی از موش ها، پرندگان، مارها و حشرات هفته ها و روز های مانده به زلزله در حال فرار بودند.

مطالعه متن کامل