انرژی تاریک

این مسئله یکى از مشهورترین و چالش برانگیزترین مسائل در حوزه فیزیک است. تا سال ۱۹۹۸ تمامى دانشمندان بر این باور بودند که سرعت انبساط جهان در حال کاهش است اما در آن سال اخترشناسان با کمال شگفتى کشف کردند که برعکس، انبساط جهان در حال شتاب گرفتن است. «کاترین فریز» (Katherine Freese)، کیهان شناس دانشگاه میشیگان در این باره مى گوید: «نظریه پردازان که هنوز از این اکتشاف شگفت انگیز بهت زده هستند، از آن زمان تاکنون براى ارائه توضیحى قابل قبول براى تبیین این پدیده اسرارآمیز دست و پا مى زنند. ما امیدواریم که مشاهده هاى آینده در مورد ابر نواخترها، خوشه هاى کهکشانى و غیره سرنخ هاى جدیدى را به ما ارائه دهند.»
یک احتمال آن است که ویژگى خاصى از خلأ که اختر فیزیکدان ها آن را «انرژى تاریک» نامیده اند، عامل شتاب گرفتن انبساط جهان باشد. احتمال دیگر آن است که لازم باشد نظریه نسبیت عام اینشتین را در مقیاس هاى کیهان شناختى اصلاح کنیم. به هر حال این مسئله یکى از بزرگ ترین پرسش هاى بى پاسخ براى بشر امروز است.
اثر پلاسبو
براى نشان دادن این اثر به یک نفر داوطلب نیاز است. آزمایش به این ترتیب انجام مى شود که به مدت چندین روز و در هر روز چندین مرتبه توسط عاملى، دردى در بدن شخص داوطلب ایجاد مى شود. در هر بار، درد با استفاده از مرفین از بین مى رود. آزمایش به همین ترتیب تا روز آخر ادامه مى یابد. در روز آخر، بدون اطلاع شخص داوطلب به جاى مرفین از محلول آب نمک (سالین) استفاده مى شود. حدس بزنید چه اتفاقى مى افتد؟ در کمال شگفتى، سالین درد را از بین مى برد. این اثر شگفت انگیز، اثر پلاسبو (Placebo Effect) نام گرفته است.
«فابریتزیو بنوتى» (Fabrizio Benedetti) از دانشگاه تورین ایتالیا، آخرین مرحله از آزمایش پلاسبو را تغییر داد. او در آخرین مرحله آزمایش (که از آب نمک به جاى مرفین استفاده مى شود) بدون اطلاع شخص داوطلب، ماده اى به نام نالاکزون (Naloxone) را نیز به محلول سالین اضافه نمود (نالاکزون دارویى است که تاثیرات مرفین را خنثى مى کند). آزمایش نتیجه اى کاملاً غیر قابل انتظار داشت. در این حالت، سالین دیگر درد را از بین نمى برد. اما چگونه مى توان پدیده عجیب پلاسبو را توضیح داد؟ اکنون چندین دهه است که پزشکان این اثر را که حاکى از تاثیر ذهن انسان بر روى جسم او است، مى شناسند. نتایج جدید حاصل از افزودن نالاکزون به آزمایش پلاسبو نیز به خوبى نشان مى دهد که ذهن مى تواند اثرى معادل فرآیندهاى بیوشیمیایى در بدن داشته باشد.
بنوتى در آزمایش دیگرى نشان داد که طى آزمایش پلاسبو حتى مى توان رعشه عضلانى را در بیماران مبتلا به پارکینسون کاهش داد (و به یاد داشته باشید که این کار، تنها با استفاده از محلول آب نمک انجام مى شود!) (Nature Neuroscience, vol.7,p.587). او در مورد نتایج این آزمایشات مى گوید: «یک چیز مسلم است و آن این است که ذهن بر روى سیستم بیوشیمیایى بدن تاثیر مى گذارد.» اما مسئله اساسى آن است که اکنون هیچ توضیح علمى براى تبیین چگونگى تاثیر متقابل ذهن- جسم وجود ندارد.
مسیر عجیب و غریب کاوشگر پایونیر
این داستان واقعى مربوط به دو سفینه فضایى است. کاوشگر اول یعنى پایونیر ۱۰ در ۱۹۷۲ و دیگرى یعنى پایونیر ۱۱ یک سال بعد از آن به فضا پرتاب شد. هر دوى این کاوشگرها طى این مدت (بیش از ۳۰ سال) در حال دور شدن از سیاره ما و عبور از نواحى کاوش نشده منظومه شمسى بودند. اما مسئله عجیب در مورد آنها مسیرى است که تاکنون در اعماق فضا پیموده اند.
اندازه گیرى ها نشان مى دهد که نیرویى ناشناخته در اعماق فضا سبب شتاب گرفتن و افزایش سرعت این کاوشگرها شده است. هرچند میزان این شتاب اندک است (حدود یک نانومتر بر مجذور ثانیه یا معادل یک ده میلیاردیم شتاب گرانش زمین) اما همین شتاب اندک تاکنون موجب تغییر مسیر پایونیر ۱۰ به اندازه ۴۰۰ هزار کیلومتر نسبت به مسیر پیش بینى شده گردیده است. در مورد پایونیر ۱۱ هرچند که ارتباط مرکز کنترل ناسا با این کاوشگر در سال ۱۹۹۵ قطع شد اما تا آن زمان، میزان تغییر مسیر آن از مسیر پیش بینى شده دقیقاً مشابه پایونیر ۱۰ بوده است. اما چه اتفاقى براى این دو سفینه در اعماق فضا افتاده است؟
هیچ کس پاسخ این پرسش را نمى داند. تاکنون چندین فرضیه نظیر وجود خطاى نرم افزارى، تاثیر باد خورشیدى و همچنین وجود نشتى در منبع سوخت این کاوشگرها مطرح شده اند، اما بررسى هاى بیشتر تمامى این فرضیه ها را رد کرده است. بنابراین ممکن است عامل این نیرو، نوعى تاثیر گرانشى باشد که براى بشر کاملاً ناشناخته است. در واقع برخى از فیزیکدان ها که از توضیح این پدیده اسرارآمیز درمانده شده اند، آن را با برخى پدیده هاى غیرقابل توضیح دیگر (نظیر انرژى تاریک و یا متغیر بودن ثابت هاى بنیادین فیزیک) مرتبط مى دانند.به هر حال دانشمندان براى بررسى دقیق تر این مسئله نیازمند ارسال کاوشگر جدیدى به مرزهاى منظومه شمسى هستند تا به طور ویژه به بررسى تاثیرهاى ناشناخته و غیرعادى گرانش در آن منطقه بپردازند. بنابر نظر برخى فیزیکدان ها، چنین بررسى هایى ممکن است به نگرشى کاملاً جدید در فیزیک منجر شود.

همجوشى هسته اى سرد
به نظر مى رسد پس از گذشت ۱۶ سال از مطرح شدن این پدیده، موج همجوشى سرد (Cold Fusion) دوباره به آزمایشگاه هاى تحقیقاتى جهان بازگشته است. در واقع مسئله همجوشى سرد، هیچ گاه از آزمایشگاه ها کاملاً بیرون نرفت. به عنوان مثال، تنها در آزمایشگاه هاى نیروى دریایى آمریکا در فاصله زمانى ۱۹۸۹ تا ،۱۹۹۹ بیش از ۲۰۰ آزمایش بر روى همجوشى سرد انجام شد تا مشخص شود آیا امکان وقوع واکنش هاى هسته اى انرژى زا در دماى اتاق وجود دارد یا خیر و اکنون بسیارى از محققان بر این باورند که وقوع چنین پدیده شگفت انگیزى ممکن است (واکنشى که تا پیش از آن تصور مى شد تنها در دماى چندین میلیون درجه اى قلب ستاره ها ممکن است).
اگر همجوشى سرد قابل کنترل شود، بسیارى از مسائل انرژى جهان حل خواهد شد و بنابراین جاى تعجب نیست که وزارت انرژى آمریکا به نتیجه تحقیقات همجوشى سرد، علاقه مند باشد. وزارت انرژى آمریکا در دسامبر ۲۰۰۴ طى یک بررسى مشروح بر روى مجموعه آزمایش هاى انجام شده در ارتباط با همجوشى سرد این مسئله را یک مسئله باز اعلام کرد و از تامین منابع مالى براى انجام آزمایش هاى بیشتر در مورد این پدیده ناشناخته خبر داد.
این حرکت وزارت انرژى آمریکا، چرخشى ۱۸۰ درجه اى در باورهاى قبلى محسوب مى شود. اولین گزارش رسمى این وزارتخانه در مورد مسئله همجوشى سرد به ۱۵ سال پیش بازمى گردد. در آن گزارش آمده بود که آزمایش هاى «مارتین فلشمن» (Martin Fleischmann) و «استنلى پونز» (Stanley Pons) از دانشگاه یوتا که براى اولین بار در جهان، امکان وقوع همجوشى سرد را در ۱۹۸۹ مطرح کرده بودند، غیر قابل تکرار و احتمالاً نادرست است. این دو فیزیکدان طى آزمایشى به این نتیجه رسیده بودند که با فروبردن الکترودهایى از جنس پالادیم در آب سنگین مى توان مقدار فراوانى انرژى آزاد کرد. آنها معتقد بودند که اِعمال ولتاژى بر روى الکترودهاى مزبور، منجر به نفوذ و حرکت هسته هاى دوتریم در شبکه مولکولى پالادیم شده و با غلبه بر نیروى دافعه الکترواستاتیک، این هسته ها به همدیگر جوش خورده و انرژى آزاد مى کنند. اما مسئله اصلى در مورد پدیده همجوشى سرد آن است که براساس تمامى نظریه هاى پذیرفته شده علمى، وقوع همجوشى هسته اى در دماى اتاق، پدیده اى غیرممکن است. «دیوید ناگل» (David Nagel) از دانشگاه جورج واشینگتن در این باره معتقد است همان گونه که ۴۰ سال طول کشید تا پدیده ابررسانایى توسط علم تبیین شد، نمى توان امکان وقوع همجوشى سرد را (حتى اگر علم فعلى بشر آن را غیرممکن بداند) نادیده گرفت

/ 0 نظر / 17 بازدید