پست‌ها
واما جهان
جهان و ماده ي شكل دهنده آن
آیا الگوی قرار گرفتن ماده در جهان، فراكتالی است؟ بررسی‌های اخیر انجام شده در مورد یك میلیون كهكشان، حكایت از آن دارد اگرچه در حال حاضر هیچ تئوری قابل قبولی برای توضیح علت آن وجود ندارد، اما الگوی پراكنش ماده در جهان، فراكتالی است.
آیا الگوی قرار گرفتن ماده در جهان، فراكتالی است؟ بررسی‌های اخیر انجام شده در مورد یك میلیون كهكشان، حكایت از آن دارد اگرچه در حال حاضر هیچ تئوری قابل قبولی برای توضیح علت آن وجود ندارد، اما الگوی پراكنش ماده در جهان، فراكتالی است. در واقع فراكتال، الگویی هندسی است كه در مقیاس‌های كوچك‌تر تكرار شده تا اشكال و سطوح بی‌نظمی تولید كند كه با استفاده از هندسه كلاسیك قابل نمایش دادن نیست. فراكتال‌ها به طور خاص در مدل‌سازی كامپیوتری الگو‌ها و ساختارهای نامنظم موجود در طبیعت مورد استفاده قرار می‌گیرند. كیهان‌شناسانی كه تلاش می‌كنند تمام تاریخ جهان را بازسازی كنند، تنها چند نشانه معدود اما بسیار ارزشمند از آنچه به دنبالش هستند در اختیار دارند. یكی از این نشانه‌های كلیدی، چگونگی توزیع ماده در فضا است كه در طول ۱۴ میلیارد سال و بر اثر برهمكنش نیروهای متضاد گرانش و انبساط كیهانی، شكل گرفته است. بنابراین اگر الگویی در آسمان وجود داشته باشد، راز جهان را برملا خواهد كرد. پرسش‌ها و بحث و جدل فراوانی در این‌باره مطرح می‌شود. در واقع توزیع ماده تبدیل به سرچشمه بحث‌ها و مناظره‌های داغی میان دانشمندان شده است. در یك سو كسانی هستند كه می‌گویند توزیع ماده، یكنواخت و همگن است و در سوی دیگر آنهایی قرار دارند كه معتقدند توزیع ماده در جهان درست مثل فراكتال، ساختاری سلسله‌مراتبی و خوشه‌ای دارد. اما با وجود این بحث‌ها تمام فیزیكدانان بر این نكته توافق دارند كه توزیع ماده در مقیاس‌های كوچك‌تر، الگویی فراكتال‌مانند دارد: صد‌ها میلیارد ستاره گرد هم می‌آیند تا كهكشان‌ها را بسازند، سپس كهكشان‌ها نیز در كنار هم خوشه‌های كهكشانی را می‌سازند و در نهایت این خوشه‌های كهكشانی نیز گرد هم می‌آیند تا ابرخوشه‌ها را تشكیل دهند. به هر حال محل درگیری آنجاست كه در مقیاس‌های بزرگ‌تر و در سراسر جهان، چه اتفاقی می‌افتد. بنا به نظر بیشتر فیزیكدانان این تئوری روسی خوشه‌ای بودن، باید انتهایی داشته باشد و جهان در مقیاس‌های بزرگ‌تر همگن خواهد بود. اما گروه كوچكی از فیزیكدانان از جمله فرانچسكو سیلوس لابینی ، از مركز انریكو فرمی در رم و لوچیانو پیترونرو ، از دانشگاه رم معتقدند كه اطلاعات خلاف این باور را ثابت می‌كند: تا آنجا كه تلسكوپ‌های ما می‌توانند دل اعماق فضا را بشكافند، جهان همچنان فراكتالی به نظر می‌رسد.
بهترین اطلاعات برای بررسی چگونگی توزیع كهكشان‌ها در جهان، از «تلسكوپ دیجیتال نقشه‌برداری آسمان اسلون» به دست می‌آید كه در حال حاضر مشغول ساختن بزرگ‌ترین نقشه سه‌بعدی از جهان است. زمانی كه كار این تلسكوپ به پایان برسد، نقشه‌ای به دست می‌آید كه موقعیت نزدیك به یك میلیون كهكشان و كواسار ، اجرام درخشانی كه انرژی‌شان را از سیاهچاله‌های ابرسنگین غول آسا به دست می‌آورند) را نشان خواهد داد. زمانی كه اطلاعات به دست آمده از در سال ۲۰۰۴ منشر شد، دیوید هاگ ، فیزیكدان دانشگاه نیویورك و دنیل آیزنشتاین ، از دانشگاه آریزونا، آنالیزی از ۵۵ هزار كهكشان نورانی سرخ را منتشر كردند كه نشان می‌داد الگوی فراكتالی توزیع ماده، در مقیاس‌هایی بزرگ‌تر از ۲۰۰ میلیون سال نوری، رو به همگن شدن می‌گذارد. اما در آن زمان سیلوس لابینی و پیتر و نرو متقاعد نشدند. آنها بر این باور بودند كه این یكنواخت شدن ظاهری، خطای ناشی از آمار ضعیف است. به گفته آنها «یكنواخت و همگن‌شدنی كه در بزرگ‌ترین مقیاس قابل بررسی در این نقشه، به نظر می‌رسد، جایی است كه تعداد نواحی بزرگ در آن به حدی كم است كه نمی‌توان چگالی آنها را به شكل قابل اطمینانی با هم مقایسه كرد و تنها یك نقشه بزرگ‌تر می‌تواند این مشكل را حل كند.» تلسكوپ اس.دي.اس.اس به تازگی ششمین نوبت از ارسال اطلاعاتش را نیز انجام داده است كه به كمك آن می‌توان موقعیت تقریبا ۸۰۰ هزار كهكشان و ۱۰۰ هزار كواسار را مشخص كرد.
سیلوس لابینی و پیترونرو بر اساس آخرین مقاله‌شان كه در ژورنال پذیرفته شد، همراه با نیكولای واسیلیف و یوری بارشیف ، فیزیكدانان دانشگاه سن پترزبورگ در روسیه، این‌گونه استدلال می‌كنند كه اطلاعات جدید به دست آمده از تلسكوپ SDSS به وضوح نشان می‌دهد در مقیاسی بالاتر از ۱۰۰ میلیون سال نوری، كهكشان‌ها الگویی فراكتالی را ایجاد می‌كنند. آنها همچنین در مقاله‌شان عنوان كردند كه اگر قرار باشد توزیع ماده در جهان در جایی سرانجام همگن شود، به طور قطع باید در مقیاسی بزرگ‌تر از ۳۰۰ میلیون سال نوری باشد. در واقع علت این ادعا این است كه در مقیاس‌های پایین‌تر از ۳۰۰ میلیون سال نوری، همچنان نوسان‌هایی دیده می‌شود، یك خوشه اینجا و یك فضای خالی آنجا. بیشتر كیهان‌شناسان نوسان‌هایی از این دست را به گونه‌ای تفسیر می‌كنند كه اهمیتی بیشتر از امواج كوچك بر سطح دریا ندارند. اما لابینی و همكارانش می‌گویند اینها بیشتر شبیه تسونامی هستند تا امواج كوچك.
بسیاری از كیهان‌شناسان تجزیه و تحلیل‌های لابینی و همكارانش را اشتباه می‌دانند كه بیشتر به این خاطر است كه توزیع فراكتالی ماده در چنین مقیاس‌های عظیمی، مدل استاندارد كیهان‌شناسی را زیر سوال می‌برد. بر اساس سناریوی پذیرفته شده تكامل كیهانی، از زمان بیگ بنگ تاكنون كه نزدیك به ۱۴ میلیارد سال است، زمان كافی برای نیروهای گرانشی وجود نداشته است كه بتوانند چنین ساختارهای غول‌آسایی بسازند. علاوه بر این، این فرض كه توزیع ماده درجهان همگن است، به كیهان‌شناسان اجازه می‌دهد به شیوه نسبتا ساده‌ای، جهان را با استفاده از تئوری نسبیت عام آینشتین مدل‌سازی كنند كه شكل فضا را به توزیع ماده نسبت می‌دهد.
مدل كردن جهانی فراكتالی با استفاده از نسبیت عام، در تئوری امكان‌پذیر است اما در عمل بی‌نهایت پیچیده و دشوار خواهد بود. در واقع این مسئله دست كیهان‌شناسان را از یك مدل كاری خالی می‌كند، درست مثل بندبازی كه توری زیر پایش نباشد.
كیهان‌شناسان برای حمایت از فرض همگن بودن توزیع ماده در جهان به یكنواختی امواج مایكروویو كیهانی زمینه و تابش‌های باستانی به جا مانده از جهان ابتدایی اشاره می‌كنند. این تابش‌های زمینه كه با تراكمی حدود یك قسمت در ۱۰۰ هزار، كاملا یكدست هستند، حكایت از آن دارند كه جهان ابتدایی تقریبا همگن بوده است. نیل توروك ، فیزیكدان دانشگاه كمبریج در این‌باره می‌گوید «تصویر استاندارد جهان همگن زمانی كه با رصد‌های انجام شده در مقیاس‌های خیلی بزرگ مثل آنهایی كه تابش‌های اشعه ایكس و كهكشان‌های رادیویی را ترسیم می‌كنند، مقایسه می‌شود، بسیار خوب به نظر می‌رسد.» توروك در ادامه افزود «اگر رصد‌های انجام شده از كهكشان‌ها در پیمایش‌های نور مرئی مطابقت چندانی با تصویر جهان همگن ندارد، آنقدر توضیح‌های عقلانی وجود دارد كه مجبور نباشیم به جهان فراكتالی بی‌نهایت ناهمگن متوسل شویم.»
اما استنتاج چگونگی توزیع ماده درجهان از چگونگی تابش‌های مایكروویو زمینه، همیشه كار ساده‌ای نیست. نقشه‌های به دست آمده از تابش‌های مایكروویو زمینه، توزیعی سه‌بعدی را نشان می‌دهند كه روی سطحی دوبعدی ترسیم شده است. در واقع زمانی كه یك توزیع خوشه‌ای ناهمگن سه‌بعدی روی سطحی دوبعدی ترسیم می‌شود، این امكان وجود دارد كه یكنواخت و همگن به نظر برسد. این مسئله در مورد تابش زمینه پرتوهای ایكس كه در نقشه‌های دوبعدی همگن به نظر می‌رسد نیز امكان‌پذیر است. در نهایت استفاده از كهكشان‌هایی كه تنها در طول موج‌های رادیویی می‌درخشند، مشكل‌ساز خواهد بود. در واقع با توجه به اینكه اندازه‌گیری دقیق فواصل آنها دشوار است، نمی‌توان محل آنها در نقشه‌های سه‌بعدی به دقت تعیین كرد. بنابراین چه چیزی می‌تواند در نقشه‌های به دست آمده از كهكشان‌ها مثل نقشه اس.دي.اس.اس، چنین الگوی فراكتالی را به وجود آورد؟ آدریان ملوت ، فیزیكدان دانشگاه كانزاس در پاسخ به این پرسش می‌گوید «فراكتالی و خوشه‌ای بودن تا حدی می‌تواند به خاطر خطای بصری شناخته شده‌ای موسوم به اثر «چشم ثور» باشد.» این پدیده به این خاطر رخ می‌دهد كه كهكشان‌های همسایه به خاطر كشش گرانشی متقابل‌شان، هرچند با وجود انبساط خود فضا، به طرف یكدیگر سقوط می‌كنند. در واقع با توجه به اینكه در تهیه نقشه‌هایی مثل نقشه‌های به دست آمده از SDSS، تعیین فاصله كهكشان‌ها تا زمین به اندازه‌گیری‌های انجام شده از سرعت كهكشان‌ها وابسته است، این‌گونه حركت‌ها می‌تواند خوشه‌ای و فراكتالی بودن ظاهری توزیع ماده در نقشه‌ها را تقویت كند.
سیلوس لابینی و گروه تحقیقاتی تحت هدایت او در مقاله اخیرشان به مسئله اثر «چشم ثور» نیز اشاره كردند. به اعتقاد آنها این اثر تنها به مقیاس‌های بسیار كوچك و در حدود ۱۶ میلیون سال نوری و كمتر از آن مربوط می‌شود و در خوشه‌ای و فراكتالی بودن توزیع ماده در چنین مقیاس‌های بزرگی كه مورد بررسی قرار گرفته‌اند، تاثیری ندارد. البته ملوت با اظهار نظر لابینی و همكارنش موافق نیست. ملوت در این‌باره می‌گوید «این اثر در هر مقیاسی می‌تواند خوشه‌ای بودن را تقویت كند. اما به هر حال این اثر تنها باعث تقویت ساختار‌هایی می‌شود كه از قبل وجود داشته باشند.» اما سوال اساسی این است كه فراكتالی بودن توزیع ماده در جهان در مقیاس‌های بزرگ، به راستی چه چالش‌هایی را پیش روی فیزیكدانان قرار خواهد داد؟
جدا از اینكه قوانین و تاریخ كیهان باید از اساس مورد تجدید نظر قرار گیرد، به نظر می‌رسد كه برخی فیزیكدانان مجبور خواهند شد اقدامات عملی‌تری نیز انجام دهند. بیش از یك دهه پیش، سیلوس لابینی و پیترونرو با مارك دیویس (M. Davis)، فیزیكدان دانشگاه بركلی شرطی بستند كه توروك داور آن بود. بر اساس این شرط‌بندی اگر ثابت شود كه توزیع كهكشان‌ها در جهان به طور تقریبی در مقیاس‌های فراتر از ۵۰ میلیون سال نوری فراكتالی است، دیویس باید از لابینی و پیترونرو به مدت یك ماه در كالیفرنیا پذیرایی كند. در مقابل، نیز اگر دیویس در شرط‌بندی پیروز شد و در مقیاس‌های بزرگ‌تر از ۵۰میلیون سال نوری ساختار فراكتالی جهان از هم پاشید، او به مدت یك‌ماه میهمان لابینی و پیترونرو در ایتالیا خواهد بود، كه به اعتقاد برخی فیزیكدانان این یكی دلچسب‌تر است. در واقع بسیاری از برجسته‌ترین كیهان‌شناسان جهان منتظرند توروك برنده را اعلام كند.
مقاله فوق از سايت آفتاب در اين وبلاگ قرار داده شده.
2- مقايسه ي نظريه هاي مختلف:
در جهان پيرامون ما قوانين و مقررات مختلفي حكم فرماست كه بعضي براي ما شناخته شده و بعضي شناخته شده نيستند.تفكر و تحقيق در چگونگي پيدايش جهان و رازهاي پيچيده ي چگونگي شكل گيري جهاني كه اكنون مادر آنيم گاهي سخت و پيچيده و گاهي از بزرگترين مشكلات روبروي بشر است.
آيا به واقع جهان با يك انفجار بزرگ پيدا شده و با انبساطي بي نهايت به اين حد رسيده؟چند سال پيش مقاله اي خواندم كه به وسيله ي آيات قرآن و رواياتي از ائمه اين مطلب را به اثبات رسانده بود كه جهان بعد از يك انفجار بزرگ و بعد از آن با به هم پيوسته شدن گازهاي داغ بعد از آن انفجار شكل گرفته است.
در فيزيك كلاسيك با توصيف نيروهاي بين مواد بزرگ و در فيزيك كوانتوم به بررسي نيروهاي بين مواد ريز در حد نانو مي پردازيم.
جهاني كه با چشم مي بينيم و جهاني كه با چشم مي بينيم.نسبيت در اين ميان با توصيف يكي از مهمترين نيروهاي موثر در كيهان يعني جاذبه راه را براي قدم بعدي باز كرده است.
قدم بعدي در علم ابر معادله اي است كه بتواند تمام روابط بين مواد كوچك وبزرگ و كل كيهان را و همچنين چگونگي شكل گيري ماده از يك كوارك تا يك ابر نواختر را توضيح دهد.
شايد ادغام معادله ابر ريسمانها و مكانيك كوانتومي با نسبيت بتواند اين ابر معادله را درست كند.كه البته اولين و مهمترين انساني است با IQ بالاتر از 300 و عمري بالاي 200 سال و آنقدر بيكار كه اين ابر معادله را بدست آورد.
شايد هم تقي به توقي خورد اين معادله تو جيب يه آدم پيدا شد.به هر صورت اين نكته روشن است كه تمام تعاملات كه در جهان در بعد ماده صورت مي پذيرد همه و همه با يكديگر تحت يك قانون ابن جهان را مي سازند حال كشف اين قانون و اين ابر معادله چگونه توسط بشر صورت مي پذيرد اين را آيندگان خواهند گفت.
و در آخر شايد اين معادله چندان هم پيچيده نباشد و آن اين باشد خدا
