فلسفه و تاریخ علم

گرانش؛ راز سر به مهر فیزیک

گرانش راز سر به مهر فیزیک - علمنا
نوشته شده توسط عرفان کسرایی

چرا راه رفتن در سربالایی سخت و در سرپایینی ساده است؟

در نگاه اول پاسخ این پرسش بدیهی به نظر می رسد. گرانش! هر کسی که کمترین آشنایی با علوم تجربی داشته باشد شاید به این سوال چنین پاسخ دهد: جاذبهء زمین! اما موضوع برای فیلسوفان علم به اینجا ختم نمی شود و آنها بلافاصله پرسش دیگری طرح می کنند. علت خود گرانش چیست؟  آثار ناشی از گرانش برای همهء ما آشناست. وقتی اجسام را رها می کنیم به سوی زمین کشیده می شوند. یا اینکه مثلا راه رفتن در سربالایی سخت تر و طاقت فرسا تر از راه رفتن در سرپایینی است. (البته شیب تند سرپایینی هم حفظ تعادل را دشوار می کند و ساده نیست) اما از نظر یک فیزیکدان آثار ناشی از گرانش بسیار بسیار فراتر از مثال های ساده روزمره و این چنینی است.  نقش گرانش در مقیاس اجسام بسیار بسیار بزرگ برای فیزیکدانان مهمتر  هم می شود. مثلا این گرانش است که عامل چرخش زمین به دور خورشید و یا ماه به دور زمین  است. درست از نوع همان نیروی گرانشی که ما را در یک سرپایینی به سمت پایین می کشد. این نیروی گرانش است که باعث می شود خورشید به دور مرکز کهکشان را شیری در گردش باشد. گردشی که با سرعت ۲۲۰ کیلومتر بر ثانیه  چیزی در حدود ۲۵۰ میلیون سال به طول می انجامد.  و این که در اثر همین نیروی گرانش است که دو کهکشان آندرومدا و راه شیری  با سرعتی حدود ۱۰۰ تا ۱۴۰ کیلومتر در ثانیه  به یکدیگر نزدیک می شوند و طبق اظهار کیهان شناسان طی ۳ یا ۴ میلیارد سال آینده به هم می رسند. از نظر فیزیکی گرانش یکی از نیروهای بنیادی طبیعی است که بیانگر میل عمومی هر ماده به جذب سایر مواد است.  اساسا در طبیعت ۴ نیروی بنیادی وجود دارد . گرانش؛  الکترومغناطیس؛  نیروی هسته ای ضعیف و نیروی هسته ای قوی. در این میان گرانش یک تفاوت عمده با سایر نیروها دارد. گرانش؛ همواره به صورت جاذبه عمل می کند اما  مثلا  در خصوص نیروی الکتریکی بین اجسام باردار می دانیم که بارهای الکتریکی دو نوع هستند. مثبت و منفی. بنابراین نیروی الکتریکی می تواند برای بارهای ناهمنام به صورت جاذبه ظاهر شود و برای  بارهای همنام به صورت دافعه. اما گرانش صرفا به صورت جاذبه وجود دارد و اصلا به همین خاطر است که این نیرو در کیهان شناسی از اهمیت ویژه ای برخوردار است. جالب است بدانیم که این ۴ نیروی بنیادی همواره اینطور از هم جدا نبوده اند و در آغاز جهان فقط یکی بوده اند. اگر تا لحظه بیگ بنگ در زمان سفر کنیم و به عقب بر گردیم گرانش آخرین نیرویی است که بعد از بیگ بنگ ؛ بصورت دقیق تر در زمان پلانک یعنی  ۱۰ به توان منفی ۴۳ ثانیه پس از انفجار بزرگ از نیروی اصلی جدا می شود. نیروی هسته ای قوی بعد نیروی هسته ای ضعیف و دست آخر نیروی الکترومغناطیس. به  عبارتی گرانش اولین نیرویی بوده که اعلام استقلال کرده و به عنوان نیرویی مستقل در طبیعت اعلام موجودیت کرده و اثر گذاشته است. نکته مهم این است که ادغام سه نیروی دیگر با نظریه کوانتوم قابل توضیح است و اینک تمام تلاش فیزیکدانان برای اراﯬ نظریه همه چیز  در این راستاست که نیروی چهارم یعنی گرانش را نیز توضیح دهد. فیزیکدانان معتقدند اولین قدم برای انجام چنین کاری ؛ یکپارچه کردن فیزیک کوانتومی و نظریه گرانش است. یعنی پایه ریزی یک نظریه گرانش کوانتومی. اما اینکه آیا فیزیکدانان قادرند طی سالهای آینده پرده از این راز مهم طبیعت بردارند یا نه هنوز مشخص نیست. هرچند امیدهای بسیاری برای اراﯬ چنینی نظریه ای وجود دارد؛ اما در فیزیک؛ تا زمانی که چیزی اثبات نشده بشد نباید با قطعیت  درباره اش سخن گفت. برای فیلسوفان علم ؛ پرونده جدیدی باز خواهد شد تا از خود بپرسند علت گرانش چیست؟ چرا این نیروها از یکدیگر تفکیک شدند؟ آیا آن چیزی که ممکن است علت گرانش باشد ؛ خود علتی دارد؟ و پرسش مهمتر اینکه اگر بما نشان می دهد نه تنها درک و تفسیر ما از فیزیک جهان متغیر است؛ بلکه خود فیزیک جهان هم مستقل از ذهن ما به عنوان ناظر متغیر بوده است. یعنی زمانی بوده که هر چهار نیروی شناخته شده در فیزیک؛ یک نیروی واحد را تشکیل می دادند و اگر انسانی مثلا در ۱۴ میلیارد سال پیش می توانست نظری های فیزیکی تولید کند؛ با جهانی مواجه بود که حتی قوانین فیزیک آن نیز با قوانین فیزیک امروزی ما فرق داشت.

درباره نویسنده

عرفان کسرایی

کسرایی، عضو انجمن فلسفه علم آلمان و پژوهشگر مطالعات علم و فناوری در دانشگاه کاسل است
زمینه های پژوهشی او عبارتند از:
-فلسفه فیزیک؛ منطق مدلسازی در ریاضیات مهندسی
-ارتباطات علم و جامعه شناسی شبه علم در ایران
-تاریخ فیزیک مدرن در قرن بیستم

دیدگاه شما چیست