علی شیرزاد-محمود حاج‌زمان| اوایل سال 2012، جهان علم نفس خود را در سینه حبس کرد. در این زمان محققان با هجوم به منابع اطلاعاتی، خواستار آگاهی از چند و چون تهدید یکی از مهم‌ترین انگاره‌های فیزیک مدرن شده بودند؛ اتفاقی که ماشه آن از گزارشی از آزمایشگاه ملی گران‌ساسو ایتالیا در زیر کوه‌های« اپنین »کشیده شده بود. این گزارش نشان می‌داد قطارهایی از نوترینو (عناصر زیراتمی که تقریبا هیچ جرمی ندارند) که از مرکز شتاب‌دهنده هسته‌ای اروپا (سرن) شلیک شده بود، سریع‌تر از سرعت نور حرکت کرده بودند.

بر اساس اصول فیزیک که سابقه تایید یک صد ساله دارد، سرعت نور در خلاء که برابر با 299,792,458 کیلومتر بر ثانیه است، بیشترین سرعت ممکن در جهان محسوب می‌شود. هیچ ماده‌ای که دارای جرم باشد، به دلایل منطقی که در شاهکار آلبرت اینشتین به طور دقیق مشخص شده است، نمی‌تواند به این سرعت دست یابد. حرکت با چنان سرعتی (جسمي با سرعتي نزديك به سرعت نور) در اصطلاح «سرعت نسبیتی» خوانده می‌شود كه طبق نظریه نسبیت خاص آلبرت اینشتین باعث بروز و ظهور تاثیرات عجیبی مي‌شود. این تاثیرات شامل کم شدن سرعت گذر زمان، جمع شدن فاصله‌ها وافزایش جرم است (که شتاب گرفتن را مشکل‌تر می‌کند). تنها فوتون‌های بی‌جرم نور و امواج الکترومغناطیس می‌توانند به سرعت نور برسند.
متاسفانه کسانی که دائما اخبار مخابره شده از گران‌ساسو را دنبال می‌کردند و منتظر انقلابی در علم فیزیک بودند، ناامید شدند. بررسی‌های سختگیرانه نشان داد اشتباه در محاسبه زمان دقیق انفجار نوترینوها، عامل اصلی این گزارش اشتباه بوده و در اصل، این نوترینوها از سرعت نور تجاوز نکرده بودند. به نظر می‌رسد حداقل برای این دوره از تاریخ، اصل نسبیت خاص اینشتین پابرجا خواهد ماند.
اما واژه «ابرسریع» همیشه به معنای تهدید قوانین فیزیک نیست. اجسام فراوانی در فضا وجود دارند که بسیار سریع‌تر از حد انتظار ما حرکت می‌کنند و حتی آنهایی که با سرعتی کمتر از سرعت نسبیتی حرکت می‌کنند، معماهای هیجان‌انگیزی را برای ما ایجاد کرده‌اند. از این منظر، جهان پر از پدیده‌های ابرسریع است؛ از ذرات عجیبی که اختلاف سرعت خود را با این حد نهایی به نزدیکی یک میلیاردیم درصد سرعت نور می‌رسانند، تا ستاره‌ها، سیاره‌ها و حتی اجسام ساخت بشر که با سرعتی بسیار بیشتر از شلیک گلوله حرکت می‌کنند.

آلبرت اینشتین

آلبرت اینشتین
نظریه نسبیت خاص اینشتین، مرزی فیزیکی برای سرعت حرکت اجسام ایجاد می‌کند

نظریه نسبیت خاص و محدودیت سرعت نهایی

آلبرت اینشتین نظریه نسبیت خاص را به علت مشکلاتی که علم فیزیک در قرن ۱۹ با آن روبه‌رو بود، گسترش داد. زمانی‌که سنجش سرعت نور رفته رفته دقت بیشتری پیدا کرد، مشخص شد نور شبیه به هیچ پدیده دیگری رفتار نمی‌کند؛ بدون توجه به حرکت نسبی منبع یا مشاهده‌کننده، سرعت نور همیشه ثابت بود و تغییری از خود نشان نمی‌داد.
فیزیکدانان تلاش زیادی کردند تا راهی برای دور زدن این موضوع پیدا کنند، اما اینشتین تنها فردی بود که جرأت کرد با این مساله روبه‌رو شود و به طور مستقیم به این موضوع پرداخت. او قوانین فیزیک را از ابتدا بر اساس دو اصل ساده بازنویسی کرد: «سرعت ثابت نور» و «اصل نسبیت خاص»؛ اینکه قوانین فیزیک باید برای تمام ناظران دستگاه مرجع لخت یکسان باشد (یعنی وضعیت و موقعیت ناظر در شتاب‌گیری یا کاهش شتاب تاثیری ندارد).
اینشتین نشان داد اشیایی که با سرعت «نسبیتی» حرکت می‌کنند (سرعت‌های نزدیک به سرعت نور)، باید در جرم ظاهری، طول و حتی سیر گذر زمان آنها (از نظر ناظر خارجی) حالتی از اعوجاج و انحراف ایجاد شود. این اعوجاج زمانی که شیء به سرعت نور می‌رسد، بی‌نهایت می‌شود. این موضوع اینشتین را قانع کرد که سرعت نور، حد نهایی سرعت است. در حال حاضر، یک قرن مشاهدات و آزمایش،پشتیبانی محکم برای تایید نظریه اینشتین است.

5

برای بزرگنمایی کلیک کنید

 

دانستنیها شماره 123 – دانستنیها آنلاین

نوشتن دیدگاه

Time limit is exhausted. Please reload the CAPTCHA.